JP2013094262A

JP2013094262A - 測定装置、指標算出方法、および指標算出プログラム

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Publication number: JP2013094262A
Application number: JP2011237574A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ozaki; 敏之尾崎; Naoki Mori; 尚樹森; Toshihiko Ogura; 敏彦小椋; Takashi Honda; 孝本田
Original assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Current assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2013-05-20
Anticipated expiration: 2031-10-28
Also published as: JP5887836B2; CN103906464B; CN103906464A; DE112012004459T5; WO2013061766A1; US20140243691A1

Abstract

【課題】被測定者の負担を抑えつつ簡便に、かつ精度よく血管狭窄に関する指標値を算出する測定装置を提供する。
【解決手段】測定装置１００は、脈波を測定するための脈波測定部１０２と、脈波から所定のパラメータ値を算出し、そのパラメータ値を用いて、動脈狭窄の指標値としてＡＢＩ（Ankle Brachial Blood Pressure Index）に相当する指標値を算出するための算出部１０４とを含む。
【選択図】図２

Description

この発明は測定装置、指標算出方法、および指標算出プログラムに関し、特に、生体値を測定して血管狭窄に関する指標値を算出する測定装置、その指標算出方法、および指標算出プログラムに関する。

従来、血管狭窄の指標として、上肢血圧と下肢血圧との比率であるＡＢＩ（下肢上肢血圧指標：Ankle Brachial Blood Pressure Index）が用いられている。

たとえば特開２００４−２６１３１９号公報（以下、特許文献１）にも開示されているように、ＡＢＩは、血圧測定装置で臥位状態の被測定者の上肢および下肢それぞれから血圧を測定し、その血圧比を算出することで得られる。

特開２００４−２６１３１９号公報

しかしながら、動脈の石灰化が高度である場合に動脈の圧迫が不十分となり、精度よく血圧測定ができない場合がある。そのため、このような場合には、ＡＢＩの血管狭窄の指標としての精度が低下するという問題があった。

また、不整脈による脈振幅の乱れや血管狭窄によって脈振幅が小さい場合にも、精度よく血圧測定ができない場合がある。そのため、このような場合にも、ＡＢＩの血管狭窄の指標としての精度が低下するという問題があった。

また、上述のようにＡＢＩを算出するためには上肢、下肢の血圧測定が必要であることから被測定者によっては測定に苦痛が伴う場合があり、被測定者の負担が大きい場合がある、という問題もあった。また、血圧測定のための測定時間が必要となる、という問題もあった。

さらには、上述のように、ＡＢＩを算出するためには被測定者は仰臥位状態となる必要があり、スクリーニング検査としての簡便性に欠ける、という問題もあった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、被測定者の負担を抑えつつ簡便に、かつ精度よく血管狭窄に関する指標値を算出する測定装置、その指標算出方法、および指標算出プログラムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、測定装置は、脈波を測定し、脈波から動脈狭窄の指標値を算出するための測定装置であって、測定部位に装着され、測定部位に与えられた負荷に応じた値を測定するための測定部と、測定部に接続された演算装置とを備える。演算装置は、測定部での測定値を基に脈波を測定するための脈波測定手段と、脈波から所定のパラメータ値を算出するための第１の算出手段と、パラメータ値を用いて、動脈狭窄の指標値としてＡＢＩ（Ankle Brachial Blood Pressure Index）に相当する指標値を算出するための第２の算出手段とを含む。

好ましくは、測定部は、測定部位に装着するためのカフと、カフの内圧を検出するためのセンサとを含み、演算装置はセンサと接続され、脈波測定手段はセンサから脈波を測定する。

好ましくは、第１の算出手段は、所定のパラメータ値として、脈波から当該脈波の先鋭度を表わす指標である％ＭＡＰ（正規化脈波面積）と、足首脈波の上昇特徴値を表わす指標であるＵＴ（ＵＴ：upstroke Time）と、脈振幅と、上肢から下肢への脈波の伝達関数である下肢上肢脈波伝達関数を表わす指標値とのうちの少なくとも１つを算出する。

より好ましくは、第２の算出手段は、第１の算出手段で算出された％ＭＡＰと、ＵＴと、脈振幅と、下肢上肢脈波伝達関数を表わす指標値とのうちの２以上を組み合わせて指標値を算出する。

より好ましくは、第２の算出手段は、第１の算出手段で算出された下肢上肢脈波伝達関数を表わす指標値と、％ＭＡＰ、ＵＴ、および脈振幅のうちの少なくとも１つとを組み合わせて指標値を算出する。

本発明の他の局面に従うと、指標算出方法は脈波から動脈狭窄の指標値を算出するための算出方法であって、脈波を取得するステップと、脈波から所定のパラメータ値を算出するステップと、パラメータ値を用いて、動脈狭窄の指標値としてＡＢＩ（Ankle Brachial Blood Pressure Index）に相当する指標値を算出するステップとを含む。

本発明のさらに他の局面に従うと、指標算出プログラムはコンピュータに、脈波から動脈狭窄の指標値を算出する処理を実行させるためのプログラムであって、脈波を取得するステップと、脈波から所定のパラメータ値を算出するステップと、パラメータ値を用いて、動脈狭窄の指標値としてＡＢＩ（Ankle Brachial Blood Pressure Index）に相当する指標値を算出するステップとをコンピュータに実行させる。

この発明によると、従来、血圧値から算出されていた血管狭窄に関する指標値であるＡＢＩに相当する指標値を、脈波から算出することができる。

実施の形態にかかる測定装置の構成の具体例を示す図である。測定装置の機能構成の具体例を示すブロック図である。ＡＢＩと％ＭＡＰとの相関関係を表わした図である。ＡＢＩとＵＴとの相関関係を表わした図である。ＡＢＩと脈振幅との相関関係を表わした図である。ＡＢＩと脈波から算出された指標ＥＡＢＩとの相関関係を表わした図である。図６のＰ１に示された測定値が測定された被測定者について詳しい測定結果を表わした図である。図６のＰ２に示された測定値が測定された被測定者について詳しい測定結果を表わした図である。図６のＰ３に示された測定値が測定された被測定者について詳しい測定結果を表わした図である。健常者の右足首（Ａ）および左足首（Ｂ）での脈波の測定結果を表わす図である。図１０（Ａ）の右足首で測定された脈波と右上腕で測定された脈波とから算出された右上腕−右足首でのステップ応答（右ステップ応答）を表わす図である。図１０（Ｂ）の左足首で測定された脈波と左上腕で測定された脈波とから算出された左上腕−左足首でのステップ応答（左ステップ応答）を表わす図である。図１１の右ステップ応答と図１２の左ステップ応答との比較を表わす図である。測定対象の閉塞性動脈硬化症患者の動脈状態を表わしたＸ線撮影写真である。図１４の患者の右上腕（Ａ）および右足首（Ｂ）での脈波の測定結果を表わす図である。図１４の患者の左上腕（Ａ）および左足首（Ｂ）での脈波の測定結果を表わす図である。図１５の右上腕および右足首で測定された脈波から算出された右ステップ応答を表わす図である。図１６の左上腕および左足首で測定された脈波から算出された左ステップ応答を表わす図である。図１７の右ステップ応答と図１８の左ステップ応答との比較を表わす図である。Ａｖｏｌｉｏモデルの模式図である。発明者らの算出に用いた、Ａｖｏｌｉｏモデルにおいて要素番号８２，１０４，１１１（図２０中の丸印）で表わされた区間に与えた狭窄度を表わす図である。発明者らの算出結果をグラフ化した図である。ステップ応答の区間で定義された、上側面積、上側面積／下側面積比、および区間最大値を説明するための図である。ＡＢＩと、ステップ応答の上側面積との相関関係を表わした図である。ＡＢＩと、ステップ応答の上側面積／下側面積比との相関関係を表わした図である。ＡＢＩと、ステップ応答の区間最大値との相関関係を表わした図である。ＡＢＩとＥＡＢＩとの相関関係を表わした図である。測定装置での動作の流れの具体例を表わすフローチャートである。図２８のステップＳ１１３での動作の具体例を表わしたフローチャートである。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。

＜装置構成＞
図１は、本実施の形態にかかる測定装置１００の構成の具体例を示す図である。

図１を参照して、測定装置１００は、情報処理ユニット１と、４つの検出ユニット２０ａｒ，２０ａｌ，２０ｂｒ，２０ｂｌと、４つのカフ２４ａｒ，２４ａｌ，２４ｂｒ，２４ｂｌとを含む。

カフ２４ｂｒ，２４ｂｌ，２４ａｒ，２４ａｌは、それぞれ被測定者２００の肢部に装着される。具体的には、それぞれ、右上腕（右上肢）、左上腕（左上肢）、右足首（右下肢）および左足首（左下肢）に装着される。なお、「肢部」とは、四肢に含まれる部位を表わし、手首や指尖部などであってもよい。カフ２４ａｒ，２４ａｌ，２４ｂｒ，２４ｂｌは、特に区別する必要がない限り、これらを総称して、「カフ２４」と呼ぶ。

検出ユニット２０ａｒ，２０ａｌ，２０ｂｒ，２０ｂｌは、それぞれ、被測定者２００の肢部の脈波を検出するために必要なハードウェアを含む。検出ユニット２０ａｒ，２０ａｌ，２０ｂｒ，２０ｂｌの構成は全て同様であってよいので、特に区別する必要がない限り、これらを総称して、「検出ユニット２０」と呼ぶ。

情報処理ユニット１は、制御部２と、出力部４と、操作部６と、記憶装置８とを含む。
制御部２は、測定装置１００全体の制御を行なう装置であり、代表的に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１４とを含むコンピュータで構成される。

ＣＰＵ１０は、演算処理部に相当し、ＲＯＭ１２に予め格納されているプログラムを読出して、ＲＡＭ１４をワークメモリとして使用しながら、当該プログラムを実行する。

また、制御部２には、出力部４、操作部６および記憶装置８が接続されている。出力部４は、測定された脈波や脈波解析結果などを出力する。出力部４は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）またはＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などで構成される表示デバイスであってもよいし、プリンタ（ドライバ）であってもよい。

操作部６は、ユーザからの指示を受付ける。記憶装置８は、各種データやプログラムを保持する。制御部２のＣＰＵ１０は、記憶装置８に記録されたデータやプログラムの読み出しや書き込みを行なう。記憶装置８は、たとえば、ハードディスク、不揮発性メモリ（たとえば、フラッシュメモリ）、あるいは、着脱可能な外部記録媒体などにより構成されてよい。

ここで、各検出ユニット２０の構成について具体的に説明する。
検出ユニット２０ｂｒは、被測定者２００の右上腕に装着されたカフ２４ｂｒの内圧（以下、「カフ圧」という）の調整および検出を行なうことで、右上腕における脈波を検出する。カフ２４ｂｒは、図示のない流体袋（たとえば空気袋）を内包している。

検出ユニット２０ｂｒは、圧力センサ２８ｂｒと、調圧弁２６ｂｒと、圧力ポンプ２５ｂｒと、Ａ／Ｄ（analog to digital）変換部２９ｂｒと、配管２７ｂｒとを含む。カフ２４ｂｒと、圧力センサ２８ｂｒ，調圧弁２６ｂｒとは、配管２２ｂｒによって接続されている。

圧力センサ２８ｂｒは、配管２２ｂｒを介して伝達される圧力変動を検出するための検出部位であり、一例として、単結晶シリコンなどからなる半導体チップを用いて構成することができる。圧力センサ２８ｂｒによって検出された圧力変動信号は、Ａ／Ｄ変換部２９ｂｒによってデジタル信号に変換されて、脈波信号ｐｂｒ（ｔ）として制御部２に入力される。

調圧弁２６ｂｒは、圧力ポンプ２５ｂｒとカフ２４ｂｒとの間に介挿され、測定時にカフ２４ｂｒの加圧に用いられる圧力を所定の範囲に維持する。圧力ポンプ２５ｂｒは、制御部２からの検出指令に応じて作動し、カフ２４ｂｒを加圧するためにカフ２４ｂｒ内の流体袋（図示せず）に空気を供給する。

この加圧によって、カフ２４ｂｒは測定部位に押圧され、右上腕の脈波に応じた圧力変化がそれぞれ配管２２ｂｒを介して検出ユニット２０ｂｒへ伝達される。検出ユニット２０ｂｒは、この伝達される圧力変化を検出することで、右上腕の脈波を検出する。

検出ユニット２０ｂｌも同様に、圧力センサ２８ｂｌと、調圧弁２６ｂｌと、圧力ポンプ２５ｂｌと、Ａ／Ｄ変換部２９ｂｌと、配管２７ｂｌとを含む。カフ２４ｂｌと、圧力センサ２８ｂｌ，調圧弁２６ｂｌとは、配管２２ｂｌによって接続されている。

また、検出ユニット２０ａｒは、圧力センサ２８ａｒと、調圧弁２６ａｒと、圧力ポンプ２５ａｒと、Ａ／Ｄ変換部２９ａｒと、配管２７ａｒとを含む。カフ２４ａｒと、圧力センサ２８ａｒ，調圧弁２６ａｒとは、配管２２ａｒによって接続されている。

検出ユニット２０ａｌも同様に、圧力センサ２８ａｌと、調圧弁２６ａｌと、圧力ポンプ２５ａｌと、Ａ／Ｄ変換部２９ａｌと、配管２７ａｌとを含む。カフ２４ａｌと、圧力センサ２８ａｌ，調圧弁２６ａｌとは、配管２２ａｌによって接続されている。

検出ユニット２０ｂｌ，２０ａｒ，２０ａｌ内の各部の機能は、検出ユニット２０ｂｒと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。また、検出ユニット２０内の各部についても、特に区別する必要がない限り、“ａｒ”，“ｂｒ”などの記号は省略して説明する。

なお、本実施の形態では、圧力センサ２８を用いて脈波を検出する構成について説明するが、動脈容積センサ（図示せず）を用いて脈波を検出する構成であってもよい。この場合、動脈容積センサは、たとえば、動脈に対して光を照射する発光素子と、発光素子によって照射された光の動脈の透過光または反射光を受光する受光素子とを含んでよい。あるいは、複数の電極を含み、被測定者２００の測定部位に微少の一定電流を流すとともに、脈波の伝播に応じて生じるインピーダンス（生体インピーダンス）の変化によって生じる電圧変化を検出するようにしてもよい。

＜動作概要＞
本実施の形態にかかる測定装置１００では、上肢および下肢で測定された脈波から、上肢および下肢で測定された血圧値の比率であるＡＢＩ（下肢上肢血圧指標：Ankle Brachial Blood Pressure Index）に相当する、動脈における狭窄の有無や狭窄度合いを表わす指標を算出する。

＜機能構成＞
図２は、上記動作を行なうための測定装置１００の機能構成の具体例を示すブロック図である。

図２に示される各機能は、ＣＰＵ１０がＲＯＭ１２に格納されているプログラムを読出してＲＡＭ１４をワークメモリとして使用しながら実行することで、主に、ＣＰＵ１０上に形成される機能である。しかしながら、少なくとも一部が、図１に示された装置構成や電気回路等のハードウェアで形成されてもよい。

図２を参照して、測定装置は、その機能として、調整部３０、脈波測定部１０２、上記指標を算出するための算出部１０４、および出力部４を含む。

調整部３０は、カフ２４内の圧力を調整する機能部である。調整部３０の機能は、たとえば、図１に示した圧力ポンプ２５および調圧弁２６により達成される。

脈波測定部１０２は、調整部３０およびＡ／Ｄ変換部２９と接続され、各肢部における脈波（ＰＶＲ）を測定するための処理を行なう。脈波測定部１０２は、調整部３０に指令信号を与えることでカフ２４の内圧を調整するとともに、当該指令信号に応答して検出されたカフ圧信号Ｐａｒ（ｔ），Ｐａｌ（ｔ），Ｐｂｒ（ｔ），Ｐｂｌ（ｔ）を受信する。そして、受信したカフ圧信号Ｐａｒ（ｔ），Ｐａｌ（ｔ），Ｐｂｒ（ｔ），Ｐｂｌ（ｔ）を時系列に記録することで、肢部ごとに、複数拍分の脈波波形を取得する。脈波の測定は、たとえば所定時間（たとえば１０秒程度）行なわれる。

ここで、上肢および下肢で測定された脈波から算出される、ＡＢＩに相当する動脈狭窄の指標について説明する。

脈波を用いた動脈狭窄の指標としては、脈振幅の他、たとえば、％ＭＡＰ（正規化脈波面積）と言われる脈波の先鋭度を表わす指標が挙げられる。％ＭＡＰは、たとえば、脈波のピーク高さＨすなわち脈圧に対する、脈波面積を均等にならしたときの最低血圧からの高さＭの割合（＝Ｍ／Ｈ×１００）として算出される。動脈狭窄や動脈閉塞がある場合、％ＭＡＰの指標値は大きくなる。

また、ＵＴ（ＵＴ：upstroke Time）と言われる足首脈波の上昇特徴値を表わす指標が挙げられる。ＵＴは、立ち上がり点からピークまでの足首脈波が上昇する期間として算出される。動脈狭窄や動脈閉塞がある場合には上記期間が延長されるため、ＵＴの指標値は大きくなる。

発明者らは、これら指標とＡＢＩとの相関性について検証を行なった。図３〜図５は、ＡＢＩと％ＭＡＰ、ＵＴ、および脈振幅との相関関係を表わした図である。この値は、成人男女２００人を対象としてそれぞれ血圧、脈波を測定して、ＡＢＩ、％ＭＡＰ、ＵＴ、および脈振幅を算出することで得られたものである。

図３〜図５より、％ＭＡＰ、ＵＴ、および脈振幅のいずれの指標もＡＢＩとある程度の相関があることが検証された。そのため、％ＭＡＰ、ＵＴ、および脈振幅のそれぞれを、ＡＢＩに相当する動脈狭窄の指標として用いることが可能であると考察される。または、より相関性を高めるため、％ＭＡＰ、ＵＴ、および脈振幅のうちの少なくとも２つを組み合わせてＡＢＩに相当する動脈狭窄の指標として用いることも可能と考察される。

発明者らは、一例として、％ＭＡＰ（Ａ）、ＵＴ（Ｂ）、および脈振幅（Ｃ）のそれぞれの値に変換係数を乗じた値（ＥＡＢＩ）を指標として算出し、この指標とＡＢＩとの相関性について検証を行なった。すなわち、ＥＡＢＩ＝ａＡ＋ｂＢ＋ｃＣ＋ｄ（ａ〜ｄは係数）として指標を算出し、この指標とＡＢＩとを比較した。図６は、ＡＢＩとＥＡＢＩとの相関関係を表わした図である。

図６より、％ＭＡＰ（Ａ）、ＵＴ（Ｂ）、および脈振幅（Ｃ）を組み合わせて算出した指標ＥＡＢＩはＡＢＩとある程度の相関があることが検証され、さらに、％ＭＡＰ、ＵＴ、および脈振幅それぞれ１つを用いた場合よりもＡＢＩとの相関性が高くなることも検証された。

なお、図６においてＰ１〜Ｐ３に示されたように、いくつか、回帰直線から大きく外れた測定値が存在する。図７〜図９は、Ｐ１〜Ｐ３に示された測定値が測定された被測定者について詳しい測定結果を表わした図である。図７〜図９においては、それぞれの被測定者に関して、右上腕血圧値および右足首血圧値から算出されたＡＢＩ（右ＡＢＩ）と、右足首血圧値から得られた最高血圧値、および右上腕と右足首とのそれぞれの脈波図が示されている。また、測定された脈波振幅の時間変化がグラフで表わされている。

図７の例では、脈波振幅の時間変化グラフが不完全な状態であり、右足首の血圧測定が正確にできていない可能性がある。また、図８および図９の例では脈波振幅の時間変化グラフがガタついており、右足首の血圧が正しく測定できていない可能性がある。

この検証より、回帰直線より大きく外れた測定値は、血圧測定が正しくできていない可能性がある。そのため、このような例を除くと、相関性がさらに高くなると考えられる。つまり、ＡＢＩに相当する動脈狭窄の指標として、％ＭＡＰ、ＵＴ、および脈振幅のうちのいずれか１つ以上を用いることが可能であることが検証された。

ＡＢＩに相当する動脈狭窄の指標の他の例として、上肢から下肢への脈波の伝達関数（下肢上肢脈波伝達関数）が考えられる。これは、上肢脈波を系（血管経路）への入力、下肢脈波を系からの出力とした伝達関数において、その系に血管狭窄があれば、ステップ応答に変化が現れると考えられるからである。すなわち、このステップ応答をＡＢＩに相当する動脈狭窄の指標として用いることが可能と考えられる。

これを検証するため、発明者らは、実際に健常者および閉塞性動脈硬化症（ＡＳＯ：arteriosclerosis obliterans）患者それぞれの脈波を測定し、ステップ応答を算出した。

図１０は、健常者の右足首（Ａ）および左足首（Ｂ）での脈波の測定結果を表わしており、図１１および図１２は、それらと、左右上腕で測定された脈波とから算出された右上腕−右足首でのステップ応答（右ステップ応答）、左上腕−左足首でのステップ応答（左ステップ応答）を表わしている。これらを比較すると、図１３に示されるように、ほぼ同一であることが分かる。

図１４は、測定対象の閉塞性動脈硬化症患者の動脈状態を表わしたＸ線撮影写真である。図１４の丸印部分に動脈閉塞が見られる。

図１５は当該患者の右上腕（Ａ）および右足首（Ｂ）での脈波の測定結果を表わしており、図１６は左上腕（Ａ）および左足首（Ｂ）での脈波の測定結果を表わしている。そして、図１７および図１８は、図１５の右上腕および右足首で測定された脈波から算出された右ステップ応答、図１６の左上腕および左足首で測定された脈波から算出された左ステップ応答を表わしている。これらを比較すると、図１９に示されるように、大きく異なっていることが分かる。

つまり、このことより、左右のステップ応答の相関性が高いほど動脈の閉塞がなく、相関性が低いほど動脈硬化症の可能性が高い、と言える。

そこで、発明者らは、動脈狭窄の度合いとステップ応答の変化とを、循環系モデルを用いて算出した。ここで用いた循環系モデルは、生体を構成する血管を複数の区間に分割してモデル化したものである。このような循環系モデルの代表的なものとして、参考文献１「Avolio,A.P, Multi-branched Model of Human Arterial System, 1980, Med. & Biol. Engng. & Comp., 18,796」に記載されている、いわゆる「Ａｖｏｌｉｏモデル」が知られており、発明者らはこの演算に、循環系モデルとして、このＡｖｏｌｉｏモデルを採用した。

図２０は、Ａｖｏｌｉｏモデルの模式図である。
図２０を参照して、Ａｖｏｌｉｏモデルでは、全身の動脈を１２８の血管要素（区間）に分割し、各区間を代表する形状値を規定している。Ａｖｏｌｉｏモデルは、形状値として、各区間に対応付けられた、長さ・半径・管壁の厚さ・ヤング率を含む。

発明者らは、図２０のＡｖｏｌｉｏモデルにおいて要素番号８２，１０４，１１１（図２０中の丸印）で表わされた区間に様々な狭窄度での狭窄を発生させるようパラメータを設定し、ステップ応答変化を算出した。図２１は、発明者らの算出に用いた、Ａｖｏｌｉｏモデルにおいて要素番号８２，１０４，１１１（図２０中の丸印）で表わされた区間に与えた狭窄度を表わす図である。データＩＤ「８２／１０４／１１１−０」で表わされた狭窄度は、各区間に狭窄を与えておらず、健常者のステップ応答を算出するものである。データＩＤが大きくなるほど各区間に与える狭窄度が大きくなり、動脈硬化症が進んだ状態におけるステップ応答を算出するものとなる。

図２２は、算出結果をグラフ化したものである。図２２より、健常であるほど立ち上がりの傾きが大きく、いったん極大値に達した後に急速に値が減少するという変化が見られ、狭窄度が大きくなるほど上記立ち上がりが緩やかになり、極大値からの変化も小さくなることが分かる。

そこで、発明者らは、図２３に示されるようにステップ応答の区間で、上側面積、上側面積／下側面積比、および区間最大値の３つの値を定義し、これら３つの値がＡＢＩに相当する動脈狭窄の指標となり得るか否かを検討した。

図２４〜図２６は、それぞれ、ＡＢＩと、上側面積、上側面積／下側面積比、および区間最大値との相関関係を表わした図である。このときの測定値も、図３〜図５に用いられた成人男女２００人を対象とした測定結果を用いている。

図２４〜図２６より、いずれの値もＡＢＩとある程度の相関があることが検証され、特に、上側面積がＡＢＩとの相関性が高いことが検証された。そこで、ステップ応答で得られる値はＡＢＩに相当する動脈狭窄の指標として用いることが可能であり、特に、ステップ応答から算出される上側面積はＡＢＩに相当する動脈狭窄の指標として用いることが可能であると考察される。または、より相関性を高めるため、上述の％ＭＡＰ、ＵＴ、脈振幅、およびステップ応答から算出される指標のうちの少なくとも２つを組み合わせてＡＢＩに相当する動脈狭窄の指標として用いることも可能と考察される。

発明者らは、一例として、％ＭＡＰ（Ａ）、ＵＴ（Ｂ）、脈振幅（Ｃ）、およびステップ応答から算出される指標（上側面積）（Ｄ）のそれぞれの値に変換係数を乗じた値（ＥＡＢＩ）を指標として算出し、この指標とＡＢＩとの相関性について検証を行なった。すなわち、ＥＡＢＩ＝ａＡ＋ｂＢ＋ｃＣ＋ｄＤ＋ｅ（ａ〜ｅは係数）として指標を算出し、この指標とＡＢＩとを比較した。図２７は、ＡＢＩとＥＡＢＩとの相関関係を表わした図である。

図２７より、％ＭＡＰ（Ａ）、ＵＴ（Ｂ）、脈振幅（Ｃ）、およびステップ応答から算出される指標（上側面積）（Ｄ）を組み合わせて算出した指標ＥＡＢＩはＡＢＩとかなり相関性が高いことが検証され、先に検証した、％ＭＡＰ、ＵＴ、および脈振幅それぞれ１つを用いた場合や、これらを組み合わせた場合よりも相関性が高いことが検証された。

なお、図２７においても、図６と同様に、Ｑ１〜Ｑ４に示されたような回帰直線から大きく外れた測定値が存在する。これらそれぞれについて測定結果を検証すると、いずれも、上述と同様に、血圧測定の信憑性が低いことがわかった。そのため、このような例を除くと、相関性がさらに高くなると考えられる。

＜動作フロー＞
図２８は、測定装置１００での動作の流れの具体例を表わすフローチャートである。図２８のフローチャートに表わされる動作は、ＣＰＵ１０がＲＯＭ１２に格納されているプログラムを読出してＲＡＭ１４をワークメモリとして使用しながら実行し、図２に示される各機能を発揮させることによって実現される。

図２８を参照して、ステップＳ１０１でＣＰＵ１０はカフ２４の加圧を開始し、脈波の測定に適した圧力まで加圧を維持する。そして、ステップＳ１０９でＣＰＵ１０は、カフ圧を当該圧力に維持するためのホールド制御を行なう。この圧力としては、たとえば、５０〜６０ｍｍＨｇ程度の一定圧や、最低血圧値より５〜１０ｍｍＨｇ程度低い圧などが相当する。そして、ステップＳ１１１でＣＰＵ１０は、ホールド制御中のカフ圧変化に基づいて得られた脈波を分析し、動脈狭窄の指標として、ＡＢＩに相当する指標ＥＡＢＩを算出する。

ステップＳ１２１でＣＰＵ１０は、脈波から算出された動脈狭窄の指標ＥＡＢＩを出力する。ここでの出力は、画面表示であってもよいし、ＰＣや外部記録媒体などの他の装置に送信するものであってもよい。

なお、上記ステップＳ１１３での指標ＥＡＢＩの算出方法としては、様々な算出方法が挙げられる。なぜなら、上述のように、指標値ＥＡＢＩとして、％ＭＡＰ、ＵＴ、脈振幅、および（たとえば上側面積などの）下肢上肢脈波伝達関数のうちのいずれか１つを用いてもよいし、２つ以上の組み合わせであってもよいからである。

図２９は、一例として、これらすべてを組み合わせて指標値ＥＡＢＩを算出する場合の、上記ステップＳ１１３での動作の具体例を表わしたフローチャートである。上述のように、このようにして算出された指標値ＥＡＢＩは、ＡＢＩと高い相関性を有するため、高い精度で動脈狭窄の指標として用いることが可能となる。

図２９を参照して、ステップＳ２０１〜Ｓ２０７で、ＣＰＵ１０は、％ＭＡＰ（Ａ）、ＵＴ（Ｂ）、脈振幅（Ｃ）、および（たとえば上側面積などの）下肢上肢脈波伝達関数（Ｄ）を順に算出する。もちろん、この算出順は、図２９に表わされた順に限定されるものではない。

そして、ステップＳ２０９でＣＰＵ１０は、予め規定されている変換係数を用いて、指標ＥＡＢＩ＝ａＡ＋ｂＢ＋ｃＣ＋ｄＤ＋ｅ（ａ〜ｅは係数）を算出する。

＜実施の形態の効果＞
測定装置１００において以上の動作が行なわれることで、動脈における狭窄の有無や狭窄度合いを表わす、ＡＢＩに相当する指標を脈波から算出することができる。

上述のように、血圧値は動脈の石灰化の影響を受けやすいことが知られている。また、不整脈によって脈振幅が乱れたり、血管狭窄によって脈振幅が小さくなったりする場合もあり、これらの影響も受けやすいことが知られている。

これに対して、脈波は数拍分の波形に基づいて算出されるものであるため、このような影響を受け難い。そのため、従来の血圧値から指標を算出する場合よりも脈波から算出する方が不整脈や石灰化などの影響を受け難く、精度よく指標が算出できる。

動脈における狭窄の有無や狭窄度合いを表わす指標として脈波から得られるいずれかの指標値（％ＭＡＰ、ＵＴ、脈振幅、および（たとえば上側面積などの）下肢上肢脈波伝達関数）を用いることも可能であるが、これらを組み合わせることで、より精度よい指標を得ることができる。さらに、発明者らの検証より、特に（たとえば上側面積などの）下肢上肢脈波伝達関数を用いる、または組み合わせることで、特に精度よい指標を得ることが可能となる。

また、血圧を測定する必要がないため、被測定者は仰臥位ではなく座位状態で測定することが可能で、スクリーニング検査としての簡便性を格段に向上させることができる。

さらに、上述の、脈波からの、動脈における狭窄の有無や狭窄度合いを表わす指標の算出を測定装置１００、または測定装置１００からの値を用いてＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の演算装置に実行させるためのプログラムを提供することもできる。このようなプログラムは、コンピュータに付属するフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびメモリカードなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。

なお、本発明にかかるプログラムは、コンピュータのオペレーティングシステム（ＯＳ）の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。その場合、プログラム自体には上記モジュールが含まれずＯＳと協働して処理が実行される。このようなモジュールを含まないプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。

また、本発明にかかるプログラムは他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には上記他のプログラムに含まれるモジュールが含まれず、他のプログラムと協働して処理が実行される。このような他のプログラムに組込まれたプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。

提供されるプログラム製品は、ハードディスクなどのプログラム格納部にインストールされて実行される。なお、プログラム製品は、プログラム自体と、プログラムが記録された記録媒体とを含む。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１情報処理ユニット、２制御部、４出力部、６操作部、８記憶装置、１２ＲＯＭ、１４ＲＡＭ、２０，２０ａｌ，２０ａｒ，２０ｂｌ，２０ｂｒ検出ユニット、２２ａｌ，２２ａｒ，２２ｂｌ，２２ｂｒ，２７ａｌ，２７ａｒ，２７ｂｌ，２７ｂｒ配管、２４，２４ａｌ，２４ａｒ，２４ｂｌ，２４ｂｒカフ、２５，２５ａｌ，２５ａｒ，２５ｂｌ，２５ｂｒ圧力ポンプ、２６，２６ａｌ，２６ａｒ，２６ｂｌ，２６ｂｒ調圧弁、２８，２８ａｌ，２８ａｒ，２８ｂｌ，２８ｂｒ圧力センサ、２９，２９ａｌ，２９ａｒ，２９ｂｌ，２９ｂｒ変換部、３０調整部、１００測定装置、１０２脈波測定部、１０４算出部。

Claims

脈波を測定し、前記脈波から動脈狭窄の指標値を算出するための測定装置であって、
測定部位に装着され、前記測定部位に与えられた負荷に応じた値を測定するための測定部と、
前記測定部に接続された演算装置とを備え、
前記演算装置は、
前記測定部での測定値を基に脈波を測定するための脈波測定手段と、
前記脈波から所定のパラメータ値を算出するための第１の算出手段と、
前記パラメータ値を用いて、前記動脈狭窄の指標値としてＡＢＩ（Ankle Brachial Blood Pressure Index）に相当する指標値を算出するための第２の算出手段とを含む、測定装置。
前記測定部は、前記測定部位に装着するためのカフと、前記カフの内圧を検出するためのセンサとを含み、
前記演算装置は前記センサと接続され、
前記脈波測定手段は前記センサから脈波を測定する、請求項１に記載の測定装置。
前記第１の算出手段は、前記所定のパラメータ値として、前記脈波から当該脈波の先鋭度を表わす指標である％ＭＡＰ（正規化脈波面積）と、足首脈波の上昇特徴値を表わす指標であるＵＴ（ＵＴ：upstroke Time）と、脈振幅と、上肢から下肢への脈波の伝達関数である下肢上肢脈波伝達関数を表わす指標値とのうちの少なくとも１つを算出する、請求項１または２に記載の測定装置。
前記第２の算出手段は、前記第１の算出手段で算出された％ＭＡＰと、ＵＴと、脈振幅と、下肢上肢脈波伝達関数を表わす指標値とのうちの２以上を組み合わせて前記指標値を算出する、請求項３に記載の測定装置。
前記第２の算出手段は、前記第１の算出手段で算出された下肢上肢脈波伝達関数を表わす指標値と、％ＭＡＰ、ＵＴ、および脈振幅のうちの少なくとも１つとを組み合わせて前記指標値を算出する、請求項３に記載の測定装置。
脈波から動脈狭窄の指標値を算出するための算出方法であって、
前記脈波を取得するステップと、
前記脈波から所定のパラメータ値を算出するステップと、
前記パラメータ値を用いて、前記動脈狭窄の指標値としてＡＢＩ（Ankle Brachial Blood Pressure Index）に相当する指標値を算出するステップとを含む、指標算出方法。
コンピュータに、脈波から動脈狭窄の指標値を算出する処理を実行させるためのプログラムであって、
前記脈波を取得するステップと、
前記脈波から所定のパラメータ値を算出するステップと、
前記パラメータ値を用いて、前記動脈狭窄の指標値としてＡＢＩ（Ankle Brachial Blood Pressure Index）に相当する指標値を算出するステップとを前記コンピュータに実行させる、指標算出プログラム。