JP2012512679A - 伝導動脈の壁の局所硬化指数を測定する方法及び対応する機器 - Google Patents

Abstract

本発明は、患者の血液を運搬する伝導動脈の壁の局所硬化指数（Ｉｒａ）を測定する方法であって、少なくとも、単一の測定箇所で、前記動脈のセグメントに流れる体積（Ｖ）の血液の電気インピーダンス変動（ＡＺ）を測定するステップと、前記壁の硬化に関係する抵抗特性を表す第１の中間指数（ＲＰ％、ＲＰ）と、前記壁の硬化に関係する容量特性を表す第２の中間指数（ＰＣＰＡ％、ＩＤ）とを求めるステップであって、前記第１の中間指数（ＲＰ％、ＲＰ）及び前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ％、ＩＤ）は、前記電気インピーダンス変動（ＡＺ）の測定から得られる、求めるステップと、前記第１の中間指数（ＲＰ％、ＲＰ）及び前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ％、ＩＤ）に基づいて前記局所硬化指数（Ｉｒａ）を求めるステップとを含むことを特徴とする、方法に関する。
【選択図】図４

Description

本発明の分野は、人間又は動物の伝導動脈の硬化度（スティフネス）を求める技法の分野である。

より詳細には、本発明は、患者の血液を運搬する伝導動脈の壁の局所硬化指数を求める方法及び機器に関する。

心血管疾患は、現在、先進国において依然として主な死因となっている。これは、特に、先進国の人々に心血管の危険因子の一定の増大が見られているという事実に関連する。

多くの研究により、心血管発作の危険と血管壁の構造及び／又は機能の変化との間に強い関係があることが分かった。血管樹の硬化は、生理学的に年齢に関係しており、危険因子によって促進されるアテローム性（artheromatous）疾患の発症により加速する。危険因子のランクには、糖尿病、高血圧症、喫煙、高コレステロール血症、遺伝、座位等が含まれる。

動脈硬化は、最初の１０年間にわたって長期間無症候であり、後に症候又は急性事象、時には致命的事象により明らかになる。

したがって、血管系の変性疾患、特に動脈硬化の悪影響を低減するために、その出現を予防するか、又は少なくとも早期患者管理によりその発症を予期若しくは阻止するように、そのスクリーニングを改善する必要がある。

ほとんどの場合、動脈壁の硬化に付随して、動脈壁の硬化度が増大する。

今では、伝導動脈の硬化度を求める目的でさまざまな技法を実施することができる。

大動脈壁の部位別硬化指数を、圧力測定法により２つの箇所（頸動脈及び大腿部）において脈波の伝導速度（メートル／秒）を測定することによって得ることができる。この非外傷性技法は、現在、基準とみなされている。しかしながら、圧力測定法を日常的に用いることは、依然として単調で時間がかかると共に細心の注意を要し、得られる結果が、大部分、操作者の専門技術及び患者の形態によって決まる。さらに、この技法により、大動脈、すなわち身体の主な弾性動脈しか分析することができず、動脈の局所硬化指数ではなく部位別（regional）硬化指数しか得ることができない。

部位別硬化指数は、動脈全体の硬化度を表す指数である。対照的に、局所硬化指数は、動脈の一部（又はセグメント）の硬化度を表す指数である。

超音波技法（たとえば超音波検査法等）によっても同様に、血管コンプライアンス（弾性）を評価することができる。しかしながら、これら技法の適切な実施は、操作者の専門技術によって決まり、全体的に依然として手動である。さらに、それらは有用な形態学的情報（動脈及びその壁の観察）を提供するが、費用がかかると共に各検査が長いため、心血管疾患の日常的なスクリーニング及び診断の一部として提案することができない。

別の技法は、動脈の硬化度を求めるために、指に対して記録された動脈圧信号反射波の形態を検討することにある。この技法では、動脈樹の部位別硬化指数しか得ることができず、動脈の局所硬化指数を得ることはできない。

特許文献１は、脈波の伝導速度を推定し、その伝導速度から大動脈壁の硬化指数を推測するために、動脈で運搬されるインピーダンス波の伝播速度を測定することにある、別の技法を記載している。この技法には、特に、動脈壁の局所硬化指数を求めるために、２つの別個の解剖学的部位においてインピーダンス信号を連続的に記録することが必要であるという不都合がある。

特開２００３−１６９７７９号

したがって、大部分について、従来技術のこれら技法には以下の不都合がある。
−比較的実施が困難であり、一定水準の専門技術が必要である。
−実施に費用がかかる。

さらに、動脈の壁の硬化は、さまざまな特性からもたらされる可能性があることが知られている。

動脈の壁の硬化は、特に、末梢抵抗の上昇に関連する壁内圧力の上昇の結果である、いわゆる抵抗特性からもたらされる可能性がある。末梢抵抗は、差圧（すなわち、収縮期圧から拡張期圧を引いた圧力）と動脈流量との比として定義される。末梢抵抗は、収縮期における動脈内の血流に対抗し、その結果、動脈内側の差圧が上昇する。圧力の上昇により、動脈が拡張する傾向がある。動脈が最大まで拡張する、すなわち動脈の半径がそれ以上増大することができない場合、動脈は硬化しているように見える。抵抗成分はこの影響を表す。

動脈の壁の硬化は、動脈のいわゆる容量特性の低減からもたらされる可能性もある。この容量特性は、収縮期中に動脈の変形による力学的エネルギーを蓄積して拡張期中にその力学的エネルギーを元に戻す動脈の容量からもたらされる。

しかしながら、従来技術の技法は、上記硬化に関係する特性に関して又はその重要性に関していかなる情報も提供せずに、動脈の部位別の又は局所的な硬化度を表す指数を取得するだけである。

本発明の目的は、特に、従来技術の上記不都合を克服することである。

より詳細には、本発明の１つの目的は、患者の血液を運搬する伝導動脈の局所的な硬化度を求める技法を提供することである。

本発明は、特に、動脈の硬化に関係する少なくともいくつかの特性の影響を知ることができるようにするこうした技法を提供することを目的とする。

本発明は、信頼性が高くかつ正確なこうした技法を提供することをさらに目的とする。

本発明の別の目的は、実施が簡単なこうした技法を提供することである。

本発明の別の目的は、単一の解剖学的部位に対し測定を行うことである。

本発明はまた、実施に比較的費用がかからないこうした技法を提供することを目的とする。

これらの目的、及び以下に明らかとなるであろう他の目的は、患者の血液を運搬する伝導動脈の壁の局所硬化指数（Ｉｒａ）を測定する方法によって達成される。

本発明によれば、そのような方法は、少なくとも、
単一の測定箇所で、前記動脈のセグメントに流れる体積（Ｖ）の血液の電気インピーダンス変動（ΔＺ）を測定するステップと、
前記壁の硬化に関係する抵抗特性を表す第１の中間指数（ＲＰ_％、ＲＰ）と、前記壁の硬化に関係する容量特性を表す第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）とを求めるステップであって、前記第１の中間指数（ＲＰ_％、ＲＰ）及び前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）は、前記電気インピーダンス変動（ΔＺ）の測定から得られる、求めるステップと、
前記第１の中間指数（ＲＰ_％、ＲＰ）及び前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）に基づいて前記局所硬化指数（Ｉｒａ）を求めるステップと、
を含む。

したがって、本発明は、各々が動脈の硬化に関係する抵抗特性及び容量特性を表す少なくとも２つの中間指数を求めること、並びにその後、所定の中間指数に基づいて動脈壁の局所的な硬化度の大域的指数を求めることにある、完全に新規性及び進歩性のある手法に基づく。

本発明者らは、動脈壁の硬化が、特に、いわゆる抵抗特性及びいわゆる容量特性からもたらされる可能性があることを発見した。したがって、動脈壁の局所的な硬化度の画定は、動脈の壁の全体的な硬化に関係する抵抗特性及び容量特性の評価を前提としている。これら抵抗特性及び容量特性の各々を知ることにより、血管壁の局所硬化指数を求めることができ、それは特に正確であると共に現実を表す。

抵抗特性は、壁内圧力と動脈流量との比の増大を表す。たとえば、これは末梢抵抗又は局所抵抗の問題とすることができる。

容量特性により、収縮期において動脈の変形による力学的エネルギーを蓄積して拡張期においてその力学的エネルギーを元に戻す動脈の容量がもたらされる。したがって、容量特性は動脈の弾性に関連する。たとえば、これは動脈の伸展性の問題とすることができる。

したがって、本発明の実施態様により、
−動脈壁の局所的な硬化度を正確かつ現実的に知ることができるようにする大域的指数を得ることができ、それを認識することにより、或る箇所で動脈が幾分硬いか又は幾分柔軟であるかを知ることが可能になり、
−２つの中間指数を得ることができ、それらを認識することにより、動脈の局所的な硬化度に関係する動脈の抵抗特性及び容量特性のそれぞれの重要性を知ることが可能になる。

したがって、本発明の実施態様により、得られた結果を分析することを担当する人が、動脈の或るセグメントの硬化度のより正確な臨床像を得ることができ、特に、その原因にあるさまざまな特性の重要性を知ることができる。この知識により、後に、たとえば患者の動脈の硬化に関係する特性の各々を対象とした治療を患者に施すことにより、患者をより有効に治療することができる。

さらに、本発明の実施態様では、動脈の或るセグメントに流れる或る体積の血液におけるインピーダンス変動の測定のみが必要であり、従来技術による場合のように、２つの別個の解剖学的部位におけるインピーダンス変動の２つの測定を連続して行う必要はない。したがって、本発明は、実施が比較的簡単である。

第１の有利な実施の形態によれば、前記第１の中間指数（ＲＰ_％）は、心拍の収縮期中の前記セグメントから下流の末梢抵抗を表す指数であり、前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％）は、前記心拍の前記収縮期中に前記動脈の変形による力学的エネルギーを蓄積して前記心拍の拡張期中に該力学的エネルギーを元に戻す前記動脈の容量を表す指数である。

したがって、本発明の実施態様により、動脈の硬化に関係するいわゆる抵抗特性及びいわゆる容量特性を表し、前記硬化におけるそれら特性の重要性に関する指数を得ることができる。

前記局所硬化指数（Ｉｒａ）を求める前記ステップは、好ましくは、式

に従う計算ステップを含む。

この式により、或る動脈セグメントの壁の局所的な硬化度を表す指数を、２つの中間指数から効率的にかつ正確に求めることができる。

本発明による方法は、有利には、式

に従って前記中間指数（ＰＣＰＡ_％）を計算するステップであって、
式中、

及び

であり、
ｔ_１は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数

のベース（base）の出現時点を表し、
ｔ_２は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数

の最大値の出現時点を表し、
ｔ_３は、前記インピーダンス変動の導関数

と、曲線

の時点ｔ_１における点を通るｘ軸に平行な直線との交点の出現時点を表す、計算するステップを含む。

この式により、動脈の容量特性を表す指数を、インピーダンス変動の測定値から効率的にかつ正確に求めることができる。

別の有利な特徴によれば、本発明による方法は、式

に従って、前記第１の中間指数（ＲＰ_％）を計算するステップであって、
Ｋは、前記電気インピーダンス変動（ΔＺ）を測定する前記ステップを実行するように実装された手段に依存する定数である、計算するステップを含む。

この式により、動脈の抵抗特性を表す指数を、インピーダンス変動の測定値から効率的にかつ正確に求めることができる。

第２の有利な実施の形態によれば、前記第１の中間指数は、心拍の収縮期の間の前記セグメントの局所抵抗を表す指数（ＲＰ）であり、前記第２の中間指数は、心拍の収縮期中の前記動脈の伸展性を表す指数（ＩＤ）である。

したがって、本発明の実施態様により、動脈の硬化に関係するいわゆる抵抗特性及びいわゆる容量特性を表し、前記硬化におけるそれら特性の重要性に関する指数を得ることができる。

この場合、本発明による方法は、好ましくは、前記収縮期における動脈圧（ＰＡＳ）及び拡張期における動脈圧（ＰＡＤ）を測定し、平均動脈圧（ＰＡＭ）を計算するステップを含む。

前記局所硬化指数（Ｉｒａ）を求める前記ステップは、有利には、式

に従って計算するステップを含む。

この式により、或る動脈セグメントの壁の局所的な硬化度を表す指数を、２つの中間指数から効率的にかつ正確に求めることができる。

本発明による方法は、好ましくは、式

に従って前記第１の中間指数（ＲＰ）を計算するステップであって、
式中、

及び

であり、
ｔ_１は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数

のベースの出現時点を表し、
ｔ_２は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数

の最大値の出現時点を表し、
ｔ_３は、前記インピーダンス変動の導関数

と、曲線

の時点ｔ_１における点を通るｘ軸に平行な直線との交点の出現時点を表す、ステップを含む。

この式により、前記動脈の前記抵抗特性を表す指数を、前記インピーダンス変動の測定値から効率的にかつ正確に求めることができる。

本発明による方法は、好ましくは、式

に従って、前記第２の中間指数（ＩＤ）を計算するステップを含む。

この式により、動脈の容量特性を表す指数を、インピーダンス変動の測定値から効率的にかつ正確に求めることができる。

特定の実施の形態によれば、本発明による方法は、前記患者から心電図（ＥＣＧ）信号を取得するステップと、前記心電図（ＥＣＧ）信号及び前記インピーダンス変動（ΔＺ）を同期させるステップとを含む。

このように、各心拍に対して指数（Ｉｒａ）、（ＲＰ_％、ＲＰ）及び（ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）を計算することができる。

本発明による方法は、好ましくは、前記第１の中間指数（ＲＰ_％、ＲＰ）及び前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）を求める複数のステップと、
前記第１の中間指数（ＲＰ_％、ＲＰ）及び前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）に基づいて前記局所硬化指数（Ｉｒａ）を求める複数のステップと、
を含み、
前記複数の求めるステップは連続的な心拍（Ｒ）中に行われ、前記方法は、
前記心拍（Ｒ）中の前記指数（Ｉｒａ）、（ＲＰ_％）、（ＲＰ）、（ＰＣＰＡ_％）、（ＩＤ）の各々の平均を計算するステップをさらに含む。

この特定の実施の形態により、得られる結果の精度を向上させることができる。

本発明による方法は、有利には、単一の測定箇所において、前記動脈のセグメントに流れる体積（Ｖ）の血液の前記電気インピーダンス変動（ΔＺ）を測定する複数のステップを含み、前記測定の各々は異なる心拍（Ｒ）で行われ、前記方法は、
前記心拍における平均インピーダンス変動を求めるステップと、前記平均に基づいて前記第１（ＲＰ_％、ＲＰ）及び前記第２の（ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）を求めるステップとをさらに含む。

この実施の形態によっても、得られる結果の精度を向上させることができる。

好ましい特徴によれば、本発明による方法は、前記伝導動脈の前記壁の前記局所硬化指数（Ｉｒａ）を表示するステップと、前記第１の中間指数（ＲＰ_％、ＲＰ）及び前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）を表示するステップとを含む。

したがって、測定結果を、医師が、たとえば、患者に対して適切な治療を施すことを目的として、患者の臨床状態を診断するのに役立つように直接使用することができる。

本発明は、さらに、患者の血液運搬伝導動脈の壁の局所硬化指数（Ｉｒａ）を求める方法を実施する機器に関する。

本発明によれば、そのような機器は、 単一の測定箇所において、前記動脈のセグメントに流れる体積（Ｖ）の血液の電気インピーダンス変動（ΔＺ）を測定する手段と、
前記壁の硬化に関係する抵抗特性を表す第１の中間指数（ＲＰ_％、ＲＰ）と、前記壁の硬化に関係する容量特性を表す第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）とを求める手段と、
前記第１の中間指数（ＲＰ_％、ＲＰ）及び第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）に基づいて前記局所硬化指数（Ｉｒａ）を求める手段と、
を具備する。

第１の有利な実施の形態によれば、前記第１の中間指数（ＲＰ_％）を求める手段は、心拍の収縮期中の前記セグメントから下流の末梢抵抗を表す指数を求める手段を含み、前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％）を求める手段は、前記心拍の前記収縮期中に前記動脈の変形による力学的エネルギーを蓄積して前記心拍の拡張期中に該力学的エネルギーを元に戻す前記動脈の容量を表す指数を求める手段を含む。

この場合、本発明による機器は、好ましくは、式

に従って前記局所硬化指数（Ｉｒａ）を計算する手段を具備する。

別の有利な特徴によれば、前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％）を計算する前記手段は、式

に従って計算する手段であって、
式中、

及び

であり、
ｔ_１は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数

のベースの出現時点を表し、
ｔ_２は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数

の最大値の出現時点を表し、
ｔ_３は、前記インピーダンス変動の導関数

と、曲線

の時点ｔ_１における点を通るｘ軸に平行な直線との交点の出現時点を表す、計算する手段を含む。

前記第１の中間指数（ＲＰ_％）を計算する前記手段は、好ましくは、式

に従って計算する手段であって、
Ｋは、前記電気インピーダンス変動（ΔＺ）を測定する前記ステップを実行するように実装された手段に依存する定数である、計算する手段を含む。

第２の有利な特徴によれば、前記第１の中間指数（ＲＰ）を求める前記手段は、心拍の収縮期中の前記セグメントの局所抵抗を表す指数を求める手段を含み、前記第２の中間指数を求める前記手段は、前記心拍の前記収縮期中の前記動脈の伸展性を表す指数（ＩＤ）を求める前記手段を含む。

この場合、本発明による機器は、好ましくは、式

に従って前記局所硬化指数（Ｉｒａ）を計算する手段を具備する。

前記第１の中間指数（ＲＰ）を計算する前記手段は、好ましくは、式

に従って計算する手段であって、
式中、

及び

であり、
ｔ_１は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数

のベースの出現時点を表し、
ｔ_２は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数

の最大値の出現時点を表し、
ｔ_３は、前記インピーダンス変動の導関数

と、曲線

の時点ｔ_１における点を通るｘ軸に平行な直線との交点の出現時点を表す、計算する手段を含む。

前記第２の中間指数（ＩＤ）を計算する前記手段は、好ましくは、式

に従って、計算する手段を含む。

本発明による機器は、有利には、前記患者から心電図（ＥＣＧ）信号を取得する手段と、該心電図（ＥＣＧ）に現れる心拍Ｒの各々を検出する手段と、少なくとも１つの前記心拍（Ｒ）の前記検出に続いて前記指数を求める前記手段を起動する手段とを具備する。

本発明によれば、一つの心拍に対して各指数を求めることができる。代替的に、指数の各々を、連続する心拍に対して求めることができ、得られる最後の指数の値は、連続して求められた指数の値の平均に対応する。これにより、得られた結果の精度を向上させることができる。

さらに別の代替態様によれば、連続した心拍に対して連続的にインピーダンス変動を測定することができる。そして、さまざまな心拍に対するインピーダンス変動の平均に対応する曲線を得ることができる。その後、この平均曲線からさまざまな指数を求めることができる。この実施の形態によっても、結果の精度を向上させることができる。

本発明の他の特徴及び利点は、単に例示する限定しない目的で示す好ましい実施形態の以下の説明を読むことによって、また添付図面からより明らかとなろう。

本発明による方法を実施する機器の概略図であり、電極が大動脈の壁の硬化度を求めるように配置されている図である。 大腿動脈の硬化度を求める電極の位置決めを示す図である。 図３ａは、患者の心電図（ＥＣＧ）を示す曲線である。図３ｂは、本発明による機器の放射電極と受信電極との間に配置された動脈の一部を流れる体積（Ｖ）の血液におけるインピーダンス変動の逆数を示す曲線である。図３ｃは、図３ｂに示す曲線の導関数を示すグラフである。 本発明による方法のフローチャートである。

１．本発明の概略的な原理
本発明の概略的な原理は、動脈の硬化に関係する抵抗特性及び容量特性をそれぞれ表す２つの中間指数を求め、その後、これら２つの所定の中間指数に基づいて動脈壁の局所硬化指数を求めることに基づいている。

本発明者らは、動脈壁の硬化が、特に、動脈の局所抵抗又は末梢抵抗に関連するいわゆる抵抗特性と、動脈の弾性に関連するいわゆる容量特性とからもたらされる可能性があることを発見した。動脈のこれら抵抗特性及び容量特性の各々を知ることにより、上記動脈に対する局所硬化指数を求めることができ、それは特に、正確でありかつ現実を表す。

したがって、本発明の実施態様により、一方で、動脈壁の局所的な硬化度のレベルを知ることを可能にする大域的指数を得ることができ、それを認識することにより、或るセグメントに沿って、動脈が幾分硬いか又は幾分柔軟であるかを知ることが可能になり、かつ、２つの中間指数を得ることができ、それらを認識することにより、動脈の局所的な硬化度に関係する動脈の抵抗特性及び容量特性のそれぞれの重要性を知ることが可能になる。

このようにして得られる結果を考慮することにより、動脈の硬化度のより正確な臨床像を有することが可能になり、特に、その原因にあるさまざまな特性の重要性を知ることが可能になり、たとえば患者の動脈の硬化に関係する特性の各々を対象とした治療を患者に施すことによって患者をより有効に治療することが可能になる。

さらに、上記２つの中間指数は、硬化度を求めることが望まれる動脈のセグメントに流れる或る体積の血液の電気インピーダンスの変動の単一の箇所における測定から得られる。したがって、本発明の実施が容易となる。

２．本発明による方法を実施する機器の第１の実施形態の例
本発明による方法を実施する機器の一実施形態を、図１に関連して紹介する。

図１に示すように、こうした機器は、電極２、３及び２’、３’の２つの対を有している。これら電極の対の各々は、放射電極２又は２’と受信電極３又は３’とを含む。これらの電極の対は、硬化度を求めることが望まれる動脈が内部に位置する空間を画定するように、患者の上に配置されるように意図されており、上記電極は、上記動脈の主軸に対して平行な軸を画定する。

こうした機器は、患者の心電図信号の取得を可能にするように意図された他の２つの電極５をさらに有している。

電極２、３、２’、３’は、従来市場で見られるような可変誘導器１に接続されている。

こうした可変誘導器は同期手段４を有し、それは、電極の対の間に位置する動脈の部分（又はセグメント）の内部を流れる体積（Ｖ）の血圧において測定されるインピーダンス信号が、心電図信号と同期するのを可能にする。

この機器は、計算手段６、たとえばコンピューターをさらに有し、それは、可変誘電器１が出力する信号を処理する目的で可変誘導器１に接続され、後述するように、検査されている動脈の壁の局所的な硬化度を表す指数（Ｉｒａ）を計算する。

この機器は、得られる結果を表示する手段７をさらに有している。

３．本発明による方法の第１の実施形態の例
ここで、患者の血液を運搬する伝導動脈の壁の局所硬化指数Ｉｒａを測定する方法について、特に図４を参照して説明する。

こうした方法は、放射電極及び受信電極の２つの対２、３及び２’、３’を、硬化度を求めることがが望まれる動脈の軸に対して平行な軸を形成するように、かつ上記動脈が内部に位置する空間を画定するように、患者の上で位置決めすることにある。

図１は、大動脈を検査するための、胸郭の上の電極２、３、２’、３’の位置を示す。電極２’及び３’は、首の付け根の同じ側に重なることなく上下に配置されており、電極２及び３は、胸骨の下方に、重なることなく上下に配置されている。

図２は、大腿動脈を検査するための、大腿部の上のこれら電極の例示的な位置を示す。これら電極の位置決めを、当然ながら、硬化度を調査することが望まれる伝導動脈を含む可能性が高い他の解剖学的領域を覆うように変更することができる。

さらに、取得される信号が検査される伝導動脈における血流を表すならば、本発明を、人間及び動物の両方で実施することができる。

心電図電極５が、患者の適所に、たとえば胸郭の上にさらに置かれる。

電極２、３、２’、３’及び５はすべて、可変誘導器１に接続され、可変誘導器１は、
−強度が低く（約３ｍＡ）かつ調整可能な高周波数（約７５ｋＨｚ）の電流が、放射電極２、２’と受信電極３、３’との間に配置される動脈セグメントに流れる体積（Ｖ）の血液に注入されること、
−上記体積の血液におけるインピーダンス変動（ΔＺ）の測定４１、及びインピーダンス変動（ΔＺ）の逆数を表す信号の取得（図３ｂ）、
−患者の心電図（ＥＣＧ）信号の取得（図３ａ）
を可能にする。

本技法が非侵襲性であるため、可変誘導器１の使用には、患者に対していかなる不愉快な制約も伴わず（圧迫なし、運動制限なし）、使用に関するいかなる危険もないことに留意されたい。

可変誘導器１によって出力される信号は、
−検査される動脈のセグメントの硬化に関係するそれぞれ抵抗特性及び容量特性を表す第１の中間指数（ＲＰ_％）及び第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％）を求めること（４２）、
−上記第１の中間指数（ＲＰ_％）及び上記第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％）に基づいて、動脈の壁の局所的な硬化度を表す指数（Ｉｒａ）を求めること（４３）
を目的として、コンピューター６等の計算手段に送信される。

この実施形態では、可変誘導器１によって出力される信号に基づいて、コンピューター６は、
−心拍の収縮期中の動脈セグメントから下流の末梢抵抗を表す第１の中間指数（ＲＰ_％）が求められ（４２１）、
−心拍の収縮期中に動脈の変形による力学的エネルギーを蓄積して心拍の拡張期中にその力学的エネルギーを元に戻す動脈の容量を表す第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％）が求められる（４２２）
ことを可能にする。

特に、コンピューター６は、指数（Ｉｒａ）、（ＲＰ_％）及び（ＰＣＰＡ_％）を求める目的で以下の３つの信号を処理する。
−患者の心電図（ＥＣＧ）信号（図３ａ）、
−電極の対の間に位置する動脈の部分を流れる体積（Ｖ）の血液におけるインピーダンス変動の逆数を表す信号（図３ｂ）、
−インピーダンス変動の逆数の導関数を表す信号（図３ｃ）。

計算手段６は、式

に従って前記中間指数（ＰＣＰＡ_％）を求め、
式中、

であり、
ｔ_１は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数

のベースの出現時点を表し、
ｔ_２は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数

の最大値の出現時点を表し、
ｔ_３は、前記インピーダンス変動の導関数

と、曲線

の時点ｔ_１における点を通るｘ軸に平行な直線との交点の出現時点を表す。

前記計算手段６は、式

に従って、前記中間指数（ＲＰ_％）を求め、
Ｋは、前記電気インピーダンス変動（ΔＺ）を測定するように実装された手段に依存する定数である。

定数Ｋは、さまざまな患者において
−参照として取り上げた従来技術の技法を実施することにより、かつ
−本発明による技法を実施することにより、
動脈の壁の複数の硬化度測定を行うことによって得られる。

そして、定数Ｋの値は、本発明による技法により、従来技術によって得られた値と等価である硬化度値が得られるように調整される。たとえば、上記定数Ｋは５，０００に等しくてもよい。

計算手段６は、最後に、以下の式に従って、以前に計算された中間指数（ＰＣＰＡ_％）及び（ＲＰ_％）に基づいて指数（Ｉｒａ）を求める。

そして、指数（Ｉｒａ）、（ＰＣＰＡ_％）及び（ＲＰ_％）の値を、分析可能であることを目的として表示手段７に表示することができる（４４）。

代替態様では、上記表示手段７を、仮想プラットフォーム内に組み込んでもよく、値を、計算手段によりリモートに、又は可変誘導器により直接送信し、それによって測定が行われる場所から遠隔の場所で結果を分析することができるようにすることもできる。

パラメーター（Ｉｒａ）、（ＰＣＰＡ_％）及び（ＲＰ_％）は、一つの心拍に対して計算される。したがって、可変誘導器１は、心電図（ＥＣＧ）信号と、電極の対の間に位置する動脈の部分の内側を流れる体積（Ｖ）の血液において測定されるインピーダンス信号との同期を可能にする同期手段４を有している。

可変誘導器１又は計算手段６は、指数（Ｉｒａ）、（ＰＣＰＡ_％）及び（ＲＰ_％）の値を取得することを目的として、心電図信号を分析することにより、心拍（Ｒ）の発生が検出され、したがって計算手段６の起動がトリガされるのを可能にする手段をさらに有している。

この実施形態の代替態様では、指数（Ｉｒａ）、（ＰＣＰＡ_％）及び（ＲＰ_％）は、連続的な心拍（Ｒ）に対して生成される曲線の平均に対応することができる。これにより、結果の精度を向上させることができる。

大動脈に対して計算された指数（Ｉｒａ）は、いわゆる基準圧力測定技法によって測定される脈波の伝搬速度に非常に相関することが観察された。

本発明の実施態様により、動脈セグメントの壁の局所硬化指数（Ｉｒａ）のみでなく、２つの他の中間指数（ＲＰ_％）及び（ＰＣＰＡ_％）もまた提供することができ、それらは、動脈壁の硬化に関与する特性を特定する目的で、かついかなる操作者の処理手続きもなく、伝導動脈のすべてに適用可能な、非侵襲性の単純で高速で直接的な方法で、診断を支援することができる。

大動脈壁の局所硬化指数は、指数（Ｉｒａ）によって提供され、動脈の硬化度に関与する抵抗成分及び容量成分の相対的な重要性を、当業者により、中間指数（ＲＰ_％）及び（ＰＣＰＡ_％）を解釈することによって定量化し評価することができる。

したがって、中間指数（ＲＰ_％）及び（ＰＣＰＡ_％）の値を、以下のように、動脈の状態を示し、かつ本明細書では単に例示の目的で述べる、さまざまなクラスに指標付けすることができることが実験的に観察された。
５０％を下回る（ＲＰ_％）及び５％を上回る（ＰＣＰＡ_％）は、低末梢抵抗及び高大動脈弾性を示し、
５０％を下回る（ＲＰ_％）及び−５％を下回る（ＰＣＰＡ_％）は、低末梢抵抗及び低大動脈弾性を示し、
５０％を上回る（ＲＰ_％）及び−５％を下回る（ＰＣＰＡ_％）は、高末梢抵抗及び低大動脈弾性を示し、
５０％を上回る（ＲＰ_％）及び５％を上回る（ＰＣＰＡ_％）は、高末梢抵抗及び高大動脈弾性を示す。

このように得られた結果を考慮することにより、動脈のセグメントの硬化度全体のより正確な臨床像を有し、その原因にあるさまざまな特性の重要性を知ることが可能である。そして、患者の動脈の硬化に関係する特性の各々に向けられた治療を患者に施すことにより、患者をより有効に治療することができる。

本発明による技法の実施態様により、任意の所与の瞬間に任意の伝導動脈の硬化度を求めることができる。連続した測定によってその展開を追うことも可能である。たとえば、患者の動脈の硬化度に対し、薬物療法を施すこと、内的な若しくは外的な理学的治療又は他の任意の手術を行うことの効果を評価することも可能とすることができる。

本発明を、薬剤となる可能性のある新たな分子を開発する「スクリーニング」タイプの試験として実施することも可能である。

本発明を、人間及び動物の両方において実施することができる。

４．本発明による方法を実施する機器の第２の実施形態の例
第２の実施形態による機器は、収縮期における動脈圧ＰＡＳを測定する手段と、拡張期における動脈圧ＰＡＤを測定する手段と、平均動脈圧ＰＡＭを計算する手段とをさらに含むためという点で、第１の実施形態の機器と区別される。コンピューター６を含む、指数を求める手段は、以下により詳細に説明するように、種々の計算式を実行するようにプログラムされる。

５．本発明による方法の第２の実施形態の例
この第２の実施形態は、収縮期における動脈圧ＰＡＳを測定するステップと、拡張期における動脈圧ＰＡＤを測定するステップと、平均動脈圧ＰＡＭを計算するステップとを含むという点で、第１の実施形態と異なる。

さらに、可変誘導器１によって出力される信号に基づいて、コンピューター６が、
−心拍の収縮期中の動脈セグメントの局所抵抗を表す第１の中間指数（ＰＲ）が求められ（４２１）、
−動脈の伸展性を表す第２の中間指数（ＩＤ）が求められる（４２２）
ことを可能にするという点でも異なる。

特に、コンピューター６は、指数（Ｉｒａ）、（ＲＰ）及び（ＩＤ）を求めることを目的として、以下の３つの信号を処理する。
−患者の心電図（ＥＣＧ）信号（図３ａ）、
−電極の対の間に位置する動脈の部分に流れる体積（Ｖ）の血液におけるインピーダンス変動の逆数を表す信号（図３ｂ）、
−インピーダンス変動の逆数の導関数を表す信号（図３ｃ）。

動脈のセグメントを流れる血液のインピーダンス変動又はインピーダンス変動の逆数の導関数を、検査される伝導動脈の内側を流れる運動エネルギーの測定値と比較することができる。

収縮期の開始中、セグメントを流れている血液は、第１の運動エネルギーＥＣ１を有し、動脈は力学的エネルギーＥＭ１を蓄積する。収縮期の終了中、セグメントを流れている血液は第２の運動エネルギーＥＣ２を有し、動脈は力学的エネルギーＥＭ２を蓄積する。拡張期中、動脈は、力学的エネルギーＥＭ１及びＥＭ２の和に等しい総力学的エネルギーを元に戻す。

第１の中間指数（ＲＰ）は以下のように書かれる。

第１の運動エネルギーＥＣ１はＩに等しい。第２の運動エネルギーＥＣ２はＪに等しい。したがって、それらから、以下が推定される。

計算手段６は、式

に従って前記第１の中間指数（ＲＰ）を求め、
式中、

及び

であり、
ｔ_１は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数

のベースの出現時点を表し、
ｔ_２は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数

の最大値の出現時点を表し、
ｔ_３は、前記インピーダンス変動の導関数

と、曲線

の時刻ｔ_１における点を通るｘ軸に平行な直線との交点の出現時点を表す。

前記第２の中間指数（ＩＤ）は、以下のように書き換えられる。

前記計算手段６は、式

に従って、前記第２の中間指数（ＩＤ）を求める。

計算手段６は、最後に、以下の式に従って、以前に計算された第１の中間指数（ＲＰ）及び第２の中間指数（ＩＤ）に基づいて指数（Ｉｒａ）を求める。

大動脈壁の局所硬化指数は、指数（Ｉｒａ）によって提供され、動脈の硬化度に関与する抵抗成分及び容量成分の相対的な重要性を、当業者により、中間指数（ＲＰ）及び（ＰＣＰＡ）を解釈することによって定量化し評価することができる。

したがって、中間指数（ＲＰ）及び（ＩＤ）の値を、以下のように、動脈の状態を示し、かつ本明細書では単に例示の目的で述べる、さまざまなクラスに指標付けすることができることが実験的に観察された。
５を下回る（ＲＰ）及び２０を上回る（ＩＤ）は、低局所抵抗及び高大動脈伸展性を示し、
５を下回る（ＲＰ）及び５を下回る（ＩＤ）は、低局所抵抗及び低大動脈伸展性を示し、
２０を上回る（ＲＰ）及び５を下回る（ＩＤ）は、高局所抵抗及び低大動脈伸展性を示し、
２０を上回る（ＲＰ）及び２０を上回る（ＩＤ）は、高局所抵抗及び高大動脈伸展性を示す。

Claims (24)

1. 患者の血液を運搬する伝導動脈の壁の局所硬化指数（Ｉｒａ）を測定する方法であって、少なくとも、
   単一の測定箇所で、前記動脈のセグメントに流れる体積（Ｖ）の血液の電気インピーダンス変動（ΔＺ）を測定するステップと、
   前記壁の硬化に関係する抵抗特性を表す第１の中間指数（ＲＰ_％、ＲＰ）と、前記壁の硬化に関係する容量特性を表す第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）とを求めるステップであって、前記第１の中間指数（ＲＰ_％、ＲＰ）及び前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）は、前記電気インピーダンス変動（ΔＺ）の測定から得られる、求めるステップと、
   前記第１の中間指数（ＲＰ_％、ＲＰ）及び前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）に基づいて前記局所硬化指数（Ｉｒａ）を求めるステップと、
   を含むことを特徴とする、方法。
2. 前記第１の（ＲＰ_％）は、心拍の収縮期中の前記セグメントから下流の末梢抵抗を表す指数であり、前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％）は、前記心拍の前記収縮期中に前記動脈の変形による力学的エネルギーを蓄積して前記心拍の拡張期中に該力学的エネルギーを元に戻す前記動脈の容量を表す指数であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記局所硬化指数（Ｉｒａ）を求める前記ステップは、式
   

   

   に従って計算するステップを含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 式
   

   

   に従って前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％）を計算するステップであって、
   式中、
   

   

   及び
   

   

   であり、
   ｔ_１は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数
   

   

   のベースの出現時点を表し、
   ｔ_２は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数
   

   

   の最大値の出現時点を表し、
   ｔ_３は、前記インピーダンス変動の導関数
   

   

   と、曲線
   

   

   の時点ｔ_１における点を通るｘ軸に平行な直線との交点の出現時点を表す、計算するステップを含むことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 式
   

   

   に従って、前記第１の中間指数（ＲＰ_％）を計算するステップであって、
   Ｋは、前記電気インピーダンス変動（ΔＺ）を測定する前記ステップを実行するように実装された手段に依存する定数である、計算するステップを含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記第１の中間指数は、心拍の収縮期中の前記セグメントの局所抵抗を表す指数（ＲＰ）であり、前記第２の中間指数は、前記心拍の前記収縮期中の前記動脈の伸展性を表す指数（ＩＤ）であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
7. 前記収縮期における動脈圧（ＰＡＳ）及び拡張期における動脈圧（ＰＡＤ）を測定し、平均動脈圧（ＰＡＭ）を計算するステップを含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記局所硬化指数（Ｉｒａ）を求める前記ステップは、式
   

   

   に従って計算するステップを含むことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 式
   

   

   に従って前記第１の中間指数（ＲＰ）を計算するステップであって、
   式中、
   

   

   及び
   

   

   であり、
   ｔ_１は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数
   

   

   のベースの出現時点を表し、
   ｔ_２は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数
   

   

   の最大値の出現時点を表し、
   ｔ_３は、前記インピーダンス変動の導関数
   

   

   と、曲線
   

   

   の時点ｔ_１における点を通るｘ軸に平行な直線との交点の出現時点を表す、計算するステップを含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 式
    

    

    に従って、前記第２の中間指数（ＩＤ）を計算するステップを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
11. 前記患者から心電図（ＥＣＧ）信号を取得するステップと、該心電図（ＥＣＧ）信号及び前記インピーダンス変動（ΔＺ）を同期させるステップとを含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記第１の中間指数（ＲＰ_％、ＲＰ）及び前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）を求める複数のステップと、
    前記第１の中間指数（ＲＰ_％、ＲＰ）及び前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）に基づいて前記局所硬化指数（Ｉｒａ）を求める複数のステップと、
    を含み、
    前記複数の求めるステップは連続的な心拍（Ｒ）中に行われ、前記方法は、前記心拍（Ｒ）中の前記指数（Ｉｒａ、ＲＰ_％、ＲＰ、ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）の各々の平均を計算するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 単一の測定箇所において、前記動脈のセグメントに流れる体積（Ｖ）の血液の前記電気インピーダンス変動（ΔＺ）を測定する複数のステップを含み、前記測定の各々は異なる心拍（Ｒ）で行われ、前記方法は、前記心拍における平均インピーダンス変動を求めるステップと、前記平均に基づいて前記第１の中間指数（ＲＰ_％、ＲＰ）及び前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）を求めるステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記伝導動脈の前記壁の前記局所硬化指数（Ｉｒａ）を表示するステップと、前記第１の中間指数（ＲＰ_％、ＲＰ）及び前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）を表示するステップとを含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の、患者の血液運搬伝導動脈の壁の局所硬化指数（Ｉｒａ）を求める方法を実施する機器であって、
    単一の測定箇所において、前記動脈のセグメントに流れる体積（Ｖ）の血液の電気インピーダンス変動（ΔＺ）を測定する手段と、
    前記壁の硬化に関係する抵抗特性を表す第１の中間指数（ＲＰ_％、ＲＰ）と、前記壁の硬化に関係する容量特性を表す第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）とを求める手段と、
    前記第１の中間指数（ＲＰ_％、ＲＰ）及び第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％、ＩＤ）に基づいて前記局所硬化指数（Ｉｒａ）を求める手段と、
    を具備することを特徴とする、機器。
16. 前記第１の中間指数（ＲＰ_％）を求める手段は、心拍の収縮期中の前記セグメントから下流の末梢抵抗を表す指数を求める手段を含み、前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％）を求める手段は、前記心拍の前記収縮期の間に前記動脈の変形による力学的エネルギーを蓄積して前記心拍の拡張期中に該力学的エネルギーを元に戻す前記動脈の容量を表す指数を求める手段を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の機器。
17. 以下の式
    

    

    に従って前記局所硬化指数（Ｉｒａ）を計算する手段を具備することを特徴とする、請求項１６に記載の機器。
18. 前記第２の中間指数（ＰＣＰＡ_％）を計算する前記手段は、式
    

    

    に従って計算する手段であって、
    式中、
    

    

    及び
    

    

    であり、
    ｔ_１は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数
    

    

    のベースの出現時点を表し、
    ｔ_２は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数
    

    

    の最大値の出現時点を表し、
    ｔ_３は、前記インピーダンス変動の導関数
    

    

    と、曲線
    

    

    の時点ｔ_１における点を通るｘ軸に平行な直線との交点の出現時点を表す、計算する手段を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の機器。
19. 前記第１の中間指数（ＲＰ_％）を計算する前記手段は、式
    

    

    に従って計算する手段であって、
    Ｋは、前記電気インピーダンス変動（ΔＺ）を測定する前記ステップを実行するように実装された手段に依存する定数である、計算する手段を含むことを特徴とする、請求項１８に記載の機器。
20. 前記第１の中間指数（ＲＰ）を求める前記手段は、心拍の収縮期中の前記セグメントの局所抵抗を表す指数を求める手段を含み、前記第２の中間指数を求める前記手段は、前記心拍の前記収縮期中の前記動脈の伸展性を表す指数（ＩＤ）を求める手段を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の機器。
21. 式
    

    

    に従って前記局所硬化指数（Ｉｒａ）を計算する手段を具備することを特徴とする、請求項２０に記載の機器。
22. 前記第１の中間指数（ＲＰ）を計算する前記手段は、式
    

    

    に従って計算する手段であって、
    式中、
    

    

    及び
    

    

    であり、
    ｔ_１は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数
    

    

    のベースの出現時点を表し、
    ｔ_２は、前記収縮期の開始からの前記インピーダンス変動の導関数
    

    

    の最大値の出現時点を表し、
    ｔ_３は、前記インピーダンス変動の導関数
    

    

    と、曲線
    

    

    の時点ｔ_１における点を通るｘ軸に平行な直線との交点の出現時点を表す、計算する手段を含むことを特徴とする、請求項２１に記載の機器。
23. 前記第２の中間指数（ＩＤ）を計算する前記手段は、式
    

    

    に従って計算する手段を含むことを特徴とする、請求項２２に記載の機器。
24. 前記患者から心電図（ＥＣＧ）信号を取得する手段と、該心電図（ＥＣＧ）に現れる心拍Ｒの各々を検出する手段と、少なくとも１つの前記心拍（Ｒ）の前記検出に続いて前記指数を求める前記手段を起動する手段とを具備することを特徴とする、請求項１５〜２３のいずれか一項に記載の機器。

Images