JP2016209008A - 心臓カテーテル検査装置及びサイト判別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】手間をかけずに、正しい引き抜きタイミングを認識できる心臓カテーテル検査装置を提供すること。
【解決手段】解析部１１２は、測定された血圧波形から複数の解析パラメータを求める。サイト判定部１１３は、解析部１１２によって求められた複数の解析パラメータから、サイトに応じた種類の解析パラメータを抽出することで解析パラメータ群（パターン１〜６）を構成し、この解析パラメータ群に含まれる各解析パラメータの内容に基づいて、血圧波形がどのサイトから得られたものなのかを判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、心臓の各部位（以下これをサイトと呼ぶ）内の血圧を測定して心臓疾患を診断するための心臓カテーテル検査装置、及び血圧波形を測定している心臓のサイトを判定するサイト判別方法に関する。

従来、カテーテルを心臓の各サイトまで挿入することで各サイト内の血圧を測定し、その測定結果を解析することで、心臓疾患を診断する心臓カテーテル検査装置がある。

この種の心臓カテーテル検査装置においては、各サイト内血圧に基づいて、心臓のポンプとしての能力や、心臓弁の病気（例えば狭窄症や閉鎖不全症）などを診断するようになっている。例えば大動脈の圧力に対して左心室の圧力が非常に高い場合には、大動脈弁の狭窄が生じていると判断できる。また、心臓弁の病気を診断する一つの方法として、弁口面積を求める方法がある。弁口面積は、弁を挟んだ２つのサイト内の血圧を測定し、その圧較差に基づいて求めることができる。

弁を挟んだ２つのサイト内の血圧を測定する第１の方法として、２本のカテーテルを使って２つのサイト内の血圧を同時に測定するものがある。第２の方法として、引き抜き解析と呼ばれる方法がある。引き抜き解析では、大腿部などから血管内に導入されて心臓の遠位側のサイトまで挿入されたカテーテルを引き抜く方向に引っ張り、その過程で弁を挟んで隣り合うサイト内血圧を順次測るようになっている。引き抜き解析は、１本のカテーテルでほぼ同時期の複数サイトの血圧を測ることができるという長所がある。因みに、医療分野では、一般に、カテーテルを遠位側のサイトに挿入していく（つまり押し込んでいく）過程で、弁を挟んで隣り合うサイト内血圧を順次測っていく場合も、引き抜き解析と呼ばれている。従って、本願では、引き抜き解析とは、カテーテルを押し込む過程でサイト内血圧を順次測る場合も含んだ意味をもつものとする。

心臓カテーテル検査装置は、このようにして測定した各サイト内の血圧を使って解析を行う。この解析は、各サイト内の血圧波形を、各サイトに応じた解析パラメータ（評価パラメータと言ってもよい）を用いて行われる。この解析パラメータ、及び、その解析パラメータを用いた診断の概要については、例えば特許文献１や非特許文献１に記載されている。

米国特許出願公開第２００７／０７３１７０号明細書

「これから始める心臓カテーテル検査」、株式会社メジカルビュー社、２０１３年１０月１日第１版第１刷発行

ところで、上述したような診断方法では、サイト毎に用いる解析パラメータが異なるので、引き抜き解析を行う場合、圧力センサーが弁を挟んで隣り合うサイト間を移動したタイミング（以下これを引き抜きタイミングと呼ぶ）を、装置に設定する必要がある。

一般に、カテーテルの引き抜きは医師が行い、装置への引き抜きタイミングの設定は技士が行う。あるいは引き抜きタイミングは予め設定されている。技士はカテーテルを引き抜くタイミングを医師に指示し、医師はその指示があった時点でカテーテルを引き抜く。あるいは、医師が引き抜きタイミングを技士に指示し、技士はその指示があった時点で装置のボタンを押下するなどして装置に引き抜きタイミングを入力する。

この引き抜きタイミングの設定の一例を挙げる。以下の例は、引き抜きタイミングが予め設定されている例である。心臓カテーテル検査装置が１０秒間の血圧波形記録期間を有し、前半の５秒間で肺動脈圧を記録し、後半の５秒間で右心室圧を記録するように設定されていた、つまり記録開始から５秒後に引き抜きタイミングが設定されていたとする。この場合、技士は、記録開始から５秒経過した時点で、医師にカテーテルを引き抜くことを指示する。しかしながら、医師の引き抜きタイミングがずれると、例えば前半の７秒間で肺動脈圧が記録され、後半の３秒間で右心室圧が記録されるといった状況が生じ得る。

この場合、心臓カテーテル検査装置の解析部は、記録開始から５〜７秒の間に記録されている肺動脈圧も右心室圧であるとして、解析を行ってしまう。具体的には、肺動脈圧であるにもかかわらず、右心室圧用の解析パラメータを用いて解析を行ってしまい、その結果、正しい解析結果が得られないおそれがある。

実際には、このような不都合を回避するために、記録した圧波形をディスプレイに表示し、技士が表示された血圧波形形状の変わり目を目視により見付けることで、引き抜きポイントを設定し直すなどの操作が行われている。

しかしながら、このような操作を行うと、当然、手間がかかることとなる。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、手間をかけずに、正しい引き抜きタイミングを認識できる心臓カテーテル検査装置、及び、血圧波形を測定している心臓のサイトを判別するサイト判別方法を提供する。

本発明の心臓カテーテル検査装置の一つの態様は、
心臓内のサイトからカテーテルを引き抜く過程において各サイトで測定される血圧波形を解析する心臓カテーテル検査装置であって、
前記測定された血圧波形から、複数の解析パラメータを求める解析部と、
前記解析部によって求められた前記複数の解析パラメータから、サイトに応じた種類の解析パラメータを抽出することで解析パラメータ群を構成し、この解析パラメータ群に含まれる各解析パラメータの内容に基づいて、前記血圧波形がどのサイトから得られたものなのかを判定するサイト判定部と、
を具備する。

本発明のサイト判別方法の一つの態様は、
心臓内で測定された血圧波形から、複数の解析パラメータを求める解析ステップと、
前記解析ステップで求めた前記複数の解析パラメータから、サイトに応じた種類の解析パラメータを抽出することで解析パラメータ群を構成し、この解析パラメータ群に含まれる各解析パラメータの内容に基づいて、前記血圧波形がどのサイトから得られたものなのかを判定するサイト判定ステップと、
を含む。

本発明によれば、血圧波形がどのサイトで測定されたものかを判定するサイト判定部を設けたことにより、サイトの切り換わりタイミングを手動により設定しなくても、正しい引き抜きタイミングを認識でき、各サイトに対応した解析パラメータ群を用いて正しく心臓解析を行うことができるようになる。

実施の形態の心臓カテーテル検査装置の概略構成を示す図 右心室及び左心室で測定される血圧波形の様子を示す図 大動脈及び肺動脈で測定される血圧波形の様子を示す図 右心房及び左心房で測定される血圧波形の様子を示す図 心臓の各サイトと、心臓内に挿入されたカテーテルの状態とを示す図 カテーテルが肺動脈から右心室へと引き抜かれた場合の説明に供する図 カテーテルが右心室から右心房へと引き抜かれた場合の説明に供する図 カテーテルが左心室から大動脈へと引き抜かれた場合の説明に供する図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態による心臓カテーテル検査装置１００の概略構成を示す図である。図１に示すように、心臓カテーテル検査装置１００のカテーテル１１０は、被検者２００の大腿動脈などから被検者２００の大動脈内へと挿入されて、心臓２１０内まで挿入される。カテーテル１１０内は生理食塩水などで満たされており、カテーテル１１０先端の圧力が測定部１１１に設けられた圧力センサーによって測定される。これにより、心臓２１０内の血圧が測定される。医師によってカテーテル１１０の挿入量が調整されることにより、心臓２１０内での圧力測定ポイント（カテーテル１１０の先端）が位置するサイトが変わる。

測定部１１１は、圧力センサーで測定された血圧波形に対して、アナログディジタル変換や増幅などの所定の信号処理を施す。測定部１１１は、処理後の血圧波形を解析部１１２に出力する。

解析部１１２には、測定部１１１からの血圧波形に加えて、心電計１２０からの心電波形が入力される。解析部１１２は、血圧波形から複数の解析パラメータを求める。解析部１１２が求める複数の解析パラメータとは、ＳＰ（Systoric Pressure：収縮期圧）、ＢＤＰ（Begin Diastolic Pressure：拡張初期圧）、ＥＤＰ（End Diastolic Pressure：拡張終期圧）、ＤＰ（Diastolic Pressure：拡張期圧）、ＭＥＡＮ（Mean Pressure：平均圧）、ａ波（Atrial Wave：心房波）、ｖ波（Ventricular Wave：心室波）である。解析部１１２は、心電波形に対する血圧波形の相対位置や、血圧波形の変曲点などの特徴点を検出することにより、上記複数の解析パラメータを求める。この複数の解析パラメータの求め方は既知の技術なので、その説明は省略する。

ここで、サイト毎に血圧波形が変わるので、心臓診断時には、各サイトに特有の解析パラメータを用いた診断が行われる。

具体的には、右心室及び左心室で測定された血圧波形に対しては、解析パラメータとして、ＳＰ、ＢＤＰ、ＥＤＰが用いられる。なお、以下の説明では、このＳＰ、ＢＤＰ及びＥＤＰの解析パラメータを第１解析パラメータ群と呼ぶことにする。

大動脈及び肺動脈で測定された血圧波形に対しては、解析パラメータとして、ＳＰ、ＤＰ、ＭＥＡＮが用いられる。なお、以下の説明では、このＳＰ、ＤＰ及びＭＥＡＮの解析パラメータを第２解析パラメータ群と呼ぶことにする。

右心房、左心房及び静脈で測定された血圧波形に対しては、解析パラメータとして、ａ波、ｖ波、ＭＥＡＮが用いられる。なお、以下の説明では、このａ波、ｖ波及びＭＥＡＮの解析パラメータを第３解析パラメータ群と呼ぶことにする。

サイト判定部１１３は、入力された血圧波形が心臓２１０内のどのサイトで測定された信号なのかを判定する。サイト判定部１１３は、解析部１１２によって求められた上記複数の解析パラメータから、サイトに応じた種類の解析パラメータを抽出することで解析パラメータ群を構成し、この解析パラメータ群に含まれる各解析パラメータの内容に基づいて、血圧波形がどのサイトから得られたものなのかを判定する。

ディスプレイ１１４は、サイト判定部１１３による判定結果であるサイトと、そのサイトに対応する第１、第２又は第３解析パラメータ群を表示する。具体的には、サイト判定部１１３によって血圧波形の測定箇所が右心室又は左心室であるといった判定結果が得られた場合には、ディスプレイ１１４には第１解析パラメータ群が表示される。また、サイト判定部１１３によって血圧波形の測定箇所が大動脈又は肺動脈であるといった判定結果が得られた場合には、ディスプレイ１１４には第２解析パラメータ群が表示される。また、サイト判定部１１３によって血圧波形の測定箇所が右心房、左心房又は静脈であるといった判定結果が得られた場合には、ディスプレイ１１４には第３解析パラメータ群が表示される。

次に、サイト判定部１１３によって行われるサイト判定処理について詳述する。

サイト判定部１１３は、カテーテル１１０によって測定された血圧波形が、上記第１、第２及び第３の解析パラメータ群のうちどの解析パラメータ群に対して最も適合性があるかを調べることで、血圧波形が測定されたサイトを判定するようになっている。

この処理を、具体的に説明する。

先ず、各解析パラメータについて、図２、図３及び図４を用いて簡単に説明する。図２は、右心室及び左心室で測定される血圧波形を示すものである。図３は、大動脈及び肺動脈で測定される血圧波形を示すものである。因みに、ＳＰは１拍動（Ｒ波から次のＲ波まで）内の最高血圧である。図４は、右心房及び左心房で測定される血圧波形を示すものである。心電波形中のＲ波を基準にして、解析パラメータであるＳＰ、ＢＤＰ、ＥＤＰ、ＤＰ、ＭＥＡＮの値を求めることができるとともに、ａ波、ｖ波の存在の有無及び値を求めることができる。

右心室で測定されるＳＰ、ＢＤＰ、ＥＤＰの正常値は、以下の通りである。
ＳＰ ： １５〜３５ｍｍＨｇ
ＢＤＰ ： ０〜８ｍｍＨｇ ………パターン１
ＥＤＰ ： １〜６ｍｍＨｇ

左心室で測定されるＳＰ、ＢＤＰ、ＥＤＰの正常値は、以下の通りである。
ＳＰ ： １００〜１４０ｍｍＨｇ
ＢＤＰ ： ３〜１２ｍｍＨｇ ………パターン２
ＥＤＰ ： ６〜１２ｍｍＨｇ

大動脈で測定されるＳＰ、ＤＰ、Ｍｅａｎの正常値は、以下の通りである。
ＳＰ ： １００〜１４０ｍｍＨｇ
ＤＰ ： ６０〜９０ｍｍＨｇ ………パターン３
Ｍｅａｎ ： ７０〜１０５ｍｍＨｇ

肺動脈で測定されるＳＰ、ＤＰ、Ｍｅａｎの正常値は、以下の通りである。
ＳＰ ： １５〜２５ｍｍＨｇ
ＤＰ ： ６〜１２ｍｍＨｇ ………パターン４
Ｍｅａｎ ： ９〜１８ｍｍＨｇ

右心房で測定されるａ波、ｖ波、Ｍｅａｎの正常値は、以下の通りである。
ａ波 ： 存在する（心房細動の患者の場合は、存在しない）
ｖ波 ： 存在する ………パターン５
Ｍｅａｎ ： ２〜８ｍｍＨｇ

左心房で測定されるａ波、ｖ波、Ｍｅａｎの正常値は、以下の通りである。
ａ波 ： 存在する（心房細動の患者の場合は、存在しない）
ｖ波 ： 存在する ………パターン６
Ｍｅａｎ ： ３〜８ｍｍＨｇ

サイト判定部１１３は、解析パラメータが上記パターン１〜６のどれに属するかを調べることで、血圧波形が測定されたサイトを判定する。例えば解析パラメータがパターン１に属している場合には、その血圧波形は右心室で測定された血圧波形であると判定し、パターン６に属している場合には、その血圧波形は左心房で測定された血圧波形であると判定する。

ただし、上記パターン１〜６の値は正常値であり、心臓疾患がある場合には正常値から逸脱する可能性もある。よって、解析パラメータの各パターン１〜６に対する類似度をスコアによって算出し、最もスコアの高かったパターンのサイトを、血圧波形が測定されたサイトであると判定してもよい。例えば、上記正常値の範囲内であった場合には２点とし、正常値の範囲内には無いがその近傍値（正常値から閾値以内）であった場合には１点とし、近傍値でなかった場合には０点として、各パターンについてその合計値を算出し、合計値が最も大きいパターンを調べる。

例えば、血圧波形が、ＳＰが１１０ｍｍＨｇであり、ＢＤＰが１５ｍｍＨｇであり、ＥＤＰが７ｍｍＨｇであり、ＤＰが１５ｍｍＨｇであり、Ｍｅａｎが４０ｍｍＨｇであり、ａ波、ｖ波が存在しない場合には、パターン１のスコアがスコア＝２＋１＋２＝５でパターン１〜６の中で最大となり、血圧波形は左心室で測定されたものであると判定される。

次に、本実施の形態の動作について説明する。

図５は、心臓２１０の各サイトと、心臓２１０内に挿入されたカテーテル１１０の状態とを示したものである。上述したように測定部１１１ではカテーテル１１０の先端の血圧が測定される。カテーテル１１０は、下大静脈（ＩＶＣ）側から挿入される場合には、右心房（ＲＡ）、三尖弁、右心室（ＲＶ）、肺動脈弁を順に経由して肺動脈（ＰＡ）まで挿入される。そして、医師によって引き抜かれることにより、肺動脈（ＰＡ）、右心室（ＲＶ）、右心房（ＲＡ）内の血圧がこの順で測定される。一方、カテーテル１１０は、大動脈（ＡＯ）側から挿入される場合には、大動脈（ＡＯ）、大動脈弁を順に経由して左心室（ＬＶ）まで挿入される。そして、医師によって引き抜かれることにより、左心室（ＬＶ）、大動脈内の血圧がこの順で測定される。因みに、左心室（ＬＶ）から左心房（ＬＡ）にはカテーテルが入り難いので、通常、左心房（ＬＡ）内の血圧測定は、肺動脈（ＰＡ）側からバルーンを膨らまして測定する肺動脈楔入圧（ＰＣＷ）といった特殊な方法で行われる。

図６Ａに示すように、カテーテル１１０が肺動脈から右心室へと引き抜かれた場合には、図６Ｂに示すような血圧波形が測定される。図６Ｂにおける期間ｔ１の血圧波形が肺動脈で測定された血圧波形であり、期間ｔ２の血圧波形が右心室で測定された血圧波形である。サイト判定部１１３の判定において、期間ｔ１の間はパターン４のスコアが最大となるはずであり、期間ｔ２の間はパターン１のスコアが最大となるはずである。サイト判定部１１３は、期間ｔ１の血圧波形が肺動脈で測定されたものであること、期間ｔ２の血圧波形が右心室で測定されたものであること、及び、その切り換わりタイミング（期間ｔ１と期間ｔ２の切り換わりタイミング）を検出して、それをディスプレイ１１４に出力する。

図７Ａに示すように、カテーテル１１０が右心室から右心房へと引き抜かれた場合には、図７Ｂに示すような血圧波形が測定される。図７Ｂにおける期間ｔ１の血圧波形が右心室で測定された血圧波形であり、期間ｔ２の血圧波形が右心房で測定された血圧波形である。サイト判定部１１３の判定において、期間ｔ１の間はパターン１のスコアが最大となるはずであり、期間ｔ２の間はパターン５のスコアが最大となるはずである。サイト判定部１１３は、期間ｔ１の血圧波形が右心室で測定されたものであること、期間ｔ２の血圧波形が右心房で測定されたものであること、及び、その切り換わりタイミング（期間ｔ１と期間ｔ２の切り換わりタイミング）を検出して、それをディスプレイ１１４に出力する。

図８Ａに示すように、カテーテル１１０が左心室から大動脈へと引き抜かれた場合には、図８Ｂに示すような血圧波形が測定される。図８Ｂにおける期間ｔ１の血圧波形が左心室で測定された血圧波形であり、期間ｔ２の血圧波形が大動脈で測定された血圧波形である。サイト判定部１１３の判定において、期間ｔ１の間はパターン２のスコアが最大となるはずであり、期間ｔ２の間はパターン３のスコアが最大となるはずである。サイト判定部１１３は、期間ｔ１の血圧波形が左心室で測定されたものであること、期間ｔ２の血圧波形が大動脈で測定されたものであること、及び、その切り換わりタイミング（期間ｔ１と期間ｔ２の切り換わりタイミング）を検出して、それをディスプレイ１１４に出力する。

これにより、サイトの切り換わりタイミングを手動により設定しなくても、各サイトに対応した解析パラメータ群を用いて、医師は正しく心臓の診断を行うことができるようになる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、解析部１１２によって求められた複数の解析パラメータから、サイトに応じた種類の解析パラメータを抽出することで解析パラメータ群（パターン１〜６）を構成し、この解析パラメータ群に含まれる各解析パラメータの内容に基づいて、血圧波形がどのサイトから得られたものなのかを判定するサイト判定部１１３を設けたことにより、従来のように手間をかけることなく、引き抜きタイミングを認識できる心臓カテーテル検査装置１００を実現できる。この結果、サイトの切り換わりタイミングを手動により設定しなくても、各サイトに対応した解析パラメータ群を用いて、正しく心臓の診断を行うことができるようになる。

なお上述の実施の形態では、サイト判定部１１３による判定結果であるサイトとそのサイトを診断するのに適した解析パラメータ群をディスプレイ１１４に表示する場合について述べたが、これに限らず、例えばサイト判定部１１３による判定結果を音声出力して現在測定中のサイトを知らせるようにしてもよい。

また上述の実施の形態では、本発明を、引き抜き解析に適用する場合について述べたが、本発明は、血圧波形を測定している心臓のサイトを判定するサイト判別方法として用いることもできる。この場合、心臓内で測定された血圧波形から、複数の解析パラメータを求める解析ステップと、前記解析ステップで求めた前記複数の解析パラメータから、サイトに応じた種類の解析パラメータを抽出することで解析パラメータ群を構成し、この解析パラメータ群に含まれる各解析パラメータの内容に基づいて、前記血圧波形がどのサイトから得られたものなのかを判定するサイト判定ステップと、を含む処理を行うようにすればよい。

上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

本発明は、例えば心臓内のサイトからカテーテルを引き抜いく過程において各サイトで測定される血圧波形を解析する心臓カテーテル検査装置に好適である。

１００ 心臓カテーテル検査装置
１１０ カテーテル
１１１ 測定部
１１２ 解析部
１１３ サイト判定部
１１４ ディスプレイ
１２０ 心電計
２００ 被検者
２１０ 心臓

Claims (5)

1. 心臓内のサイトからカテーテルを引き抜く過程において各サイトで測定される血圧波形を解析する心臓カテーテル検査装置であって、
   前記測定された血圧波形から、複数の解析パラメータを求める解析部と、
   前記解析部によって求められた前記複数の解析パラメータから、サイトに応じた種類の解析パラメータを抽出することで解析パラメータ群を構成し、この解析パラメータ群に含まれる各解析パラメータの内容に基づいて、前記血圧波形がどのサイトから得られたものなのかを判定するサイト判定部と、
   を具備する心臓カテーテル検査装置。
2. 前記解析パラメータとして、ＳＰ（収縮期圧）、ＢＤＰ（拡張初期圧）、ＥＤＰ（拡張終期圧）、ＤＰ（拡張期圧）、ＭＥＡＮ（平均圧）、ａ波（心房波）及びｖ波（心室波）を用いる、
   請求項１に記載の心臓カテーテル検査装置。
3. 右心室及び左心室のための前記解析パラメータ群として、ＳＰ（収縮期圧）、ＢＤＰ（拡張初期圧）、ＥＤＰ（拡張終期圧）を用い、
   大動脈及び肺動脈のための前記解析パラメータ群として、ＳＰ（収縮期圧）、ＤＰ（拡張期圧）、ＭＥＡＮ（平均圧）を用い、
   及び又は
   右心房及び左心房のための前記解析パラメータ群として、ａ波（心房波）、ｖ波（心室波）、ＭＥＡＮ（平均圧）を用いる、
   請求項１又は請求項２に記載の心臓カテーテル検査装置。
4. 前記サイト判定部は、各サイト毎の前記解析パラメータ群の正常値を基準として、この基準値と前記構成した解析パラメータ群との類似度に基づいて、前記血圧波形がどのサイトから得られたものなのかを判定する
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の心臓カテーテル検査装置。
5. 心臓内で測定された血圧波形から、複数の解析パラメータを求める解析ステップと、
   前記解析ステップで求めた前記複数の解析パラメータから、サイトに応じた種類の解析パラメータを抽出することで解析パラメータ群を構成し、この解析パラメータ群に含まれる各解析パラメータの内容に基づいて、前記血圧波形がどのサイトから得られたものなのかを判定するサイト判定ステップと、
   を含むサイト判別方法。

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