JP3675764B2

JP3675764B2 - 動脈硬化検査装置

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Publication number: JP3675764B2
Application number: JP2002009612A
Authority: JP
Inventors: 敏彦小椋; 清幸成松; 明反保; 孝本田
Original assignee: コーリンメディカルテクノロジー株式会社
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2022-01-18
Also published as: US20030139675A1; KR20030063088A; EP1332715A3; US6702754B2; JP2003210422A; CN1285319C; TW541159B; EP1332715A2; CN1432338A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振幅増加指数に基づいて動脈硬化を評価する動脈硬化検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
血管を伝播する脈波は、血管の分岐やテーパなどで反射するので、検出される脈波の形状は、心臓から血液が駆出される際に生じ末梢方向へ向かう進行波と、その反射波との合成によって決まる。振幅増加指数は、一般的にはAI(=Augmentation Index)として知られており、脈波の進行波成分に対する反射波成分の割合を表したものである。振幅増加指数は、通常は、反射波成分のピーク発生時における検出脈波の大きさから進行波成分のピーク発生時における検出脈波の大きさを引いた差分値を、検出脈波の脈圧で割った値の百分率として求められる。
【０００３】
動脈硬化が進行すると反射波成分の割合が大きくなることから、振幅増加指数が大きくなる。従って、振幅増加指数は動脈硬化を評価する指標として期待されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、振幅増加指数は脈波の形状から算出するのであるが、脈波の形状は、動脈硬化の影響だけでなく、血圧等種々の因子の影響を受ける。そのため、従来の方法で算出される振幅増加指数はばらつきや変動が大きく、いまのところ振幅増加指数のみを用いて動脈硬化を評価することは困難であるとされている。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであって、その目的とするところは、振幅増加指数に基づいて高い精度で動脈硬化の診断を行うことができる動脈硬化検査装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明は、(a)生体の所定の部位における脈波を検出する脈波検出装置と、(b)その脈波検出装置によって検出される脈波に基づいて、脈波の進行波成分に対するその脈波の反射波成分の割合を表す振幅増加指数を算出する振幅増加指数算出手段とを備え、その振幅増加指数算出手段により算出された振幅増加指数に基づいて動脈硬化を検査するための動脈硬化検査装置であって、(c)前記脈波検出装置により検出される脈波の形状の変化に関連する複数種類の波形関連情報を決定する波形関連情報決定手段と、(d)表示器と、(e)前記振幅増加指数算出手段により算出された振幅増加指数をその表示器に表示する振幅増加指数表示手段と、(f)前記振幅増加指数が表示されている前記表示器において、該振幅増加指数を中心としてその周囲に前記波形関連情報の種類数に対応して放射状に設けられた複数本の軸上に、前記波形関連情報決定手段により決定された複数種類の波形関連情報の大きさがそれぞれ示された多次元グラフを表示させる波形関連情報表示手段とを含むことを特徴とする。
【０００７】
【発明の効果】
この発明によれば、振幅増加指数算出手段により振幅増加指数が算出され、波形関連情報決定手段により脈波の形状の変化に関連する複数種類の波形関連情報が決定されると、波形関連情報表示手段が、振幅増加指数表示手段により振幅増加指数が表示されている表示器において、その振幅増加指数を中心としてその周囲に前記波形関連情報の種類数に対応して放射状に設けられた複数本の軸上に、前記波形関連情報決定手段により決定された複数種類の波形関連情報の大きさがそれぞれ示された多次元グラフを表示させることから、振幅増加指数から動脈硬化を検査する際に、それら複数種類の波形関連情報を考慮して振幅増加指数の大きさを判断することができるので、振幅増加指数に基づく動脈硬化の診断精度が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明が適用された動脈硬化検査装置１０の回路構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１において、カフ１２はゴム製袋を布製帯状袋内に有し、上腕部１４に巻回される。カフ１２には、圧力センサ１６、調圧弁１８が配管２０を介してそれぞれ接続されている。また、調圧弁１８には、配管２２を介して空気ポンプ２４が接続されている。調圧弁１８は、空気ポンプ２４により発生させられた圧力の高い空気を、その空気の圧力を調圧してカフ１２内へ供給し、或いは、カフ１２内の空気を排気することによりカフ１２内の圧力を調圧する。
【００１４】
圧力センサ１６は、カフ１２内の圧力を検出してその圧力を表す圧力信号SPを静圧弁別回路２６および脈波弁別回路２８にそれぞれ供給する。静圧弁別回路２６はローパスフィルタを備えており、圧力信号SPに含まれる定常的な圧力すなわちカフ１２の圧迫圧力（以下、この圧力をカフ圧PCという）を表すカフ圧信号SCを弁別してそのカフ圧信号SCを図示しないA/D変換器を介して電子制御装置３２へ供給する。脈波弁別回路２８はバンドパスフィルタを備えており、圧力信号SPの振動成分であるカフ脈波信号SM1を弁別してそのカフ脈波信号SM1を図示しないA/D変換器を介して電子制御装置３２へ供給する。このカフ脈波信号SM1は、カフ１２により圧迫される図示しない上腕動脈からの上腕脈波wbを表す。
【００１５】
また、動脈硬化検査装置１０は、図２に示す圧脈波検出プローブ３６を備えている。圧脈波検出プローブ３６は頸動脈波検出装置として機能するものであり、図２に示すように、被測定者の頸部３８に装着バンド４０により装着されている。この圧脈波検出プローブ３６の構成を図３に示す。図３に詳しく示すように、圧脈波検出プローブ３６は、容器状を成すセンサハウジング４２と、そのセンサハウジング４２を収容するケース４４と、センサハウジング４２を頸動脈４６の幅方向に移動させるためにそのセンサハウジング４２に螺合され且つケース４４内に設けられた図示しないモータによって回転駆動されるねじ軸４８とを備えている。この圧脈波検出プローブ３６は、センサハウジング４２の開口端が頸部３８の体表面５０に対向する状態で頸部３８に装着されている。
【００１６】
上記センサハウジング４２の内部には、ダイヤフラム５２を介して圧脈波センサ５４が相対移動可能かつセンサハウジング４２の開口端からの突出し可能に設けられており、これらセンサハウジング４２およびダイヤフラム５２等によって圧力室５６が形成されている。この圧力室５６内には、図１に示すように、空気ポンプ５８から調圧弁６０を経て圧力の高い空気が供給されるようになっており、これにより、圧脈波センサ５４は圧力室５６内の圧力に応じた押圧力で前記体表面５０に押圧させられる。
【００１７】
上記センサハウジング４２およびダイヤフラム５２は、圧脈波センサ５４を頸動脈４６に向かって押圧する押圧装置６２を構成しており、上記ねじ軸４８および図示しないモータは、圧脈波センサ５４が体表面５０に向かって押圧させられる押圧位置を、頸動脈４６の幅方向に移動させる幅方向移動装置６４を構成している。
【００１８】
上記圧脈波センサ５４の押圧面６６には、多数の半導体感圧素子（以下、感圧素子という）Eが、頸動脈４６の幅方向すなわちねじ軸４８と平行な圧脈波センサ５４の移動方向において、その頸動脈４６の直径よりも長くなるように、且つ一定の間隔で配列されており、たとえば、図４に示すように、配列間隔が0.6mm程度とされた15個の感圧素子E(a)、E(b)、…E(o)が配列されている。
【００１９】
このように構成された圧脈波検出プローブ３６が、頸部３８の体表面５０の頸動脈４６上に押圧されると、圧脈波センサ５４により、頸動脈４６から発生して体表面５０に伝達される圧脈波（頸動脈波wc）が検出され、その頸動脈波wcを表す圧脈波信号SM2が図示しないA/D変換器を介して電子制御装置３２へ供給される。図５の実線は、圧脈波センサ５４により逐次検出される圧脈波信号SM2すなわち頸動脈波wcの一例を示している。
【００２０】
図１に戻って、動脈硬化検査装置１０には、さらに心電計６８、心音マイク７０、入力装置７２が備えられている。心電計６８は、生体の体表面上においてその生体の心臓を挟むように位置する部位に貼り付けられる複数の電極７３を備え、その電極７３を介して心筋の活動電位を検出し、その心筋の活動電位を表す心電信号SEを図示しないA/D変換器を介して電子制御装置３２へ供給する。
【００２１】
心音マイク７０は、図示しない被測定者の胸部上に図示しない粘着テープ等により固着される。心音マイク７０は図示しない内部に圧電素子を備え、その圧電素子により被測定者の心臓から発生する心音等を電気信号すなわち心音信号SHに変換する。心音信号増幅器７４は、心音の高音成分をよく記録するためにエネルギーの大きい低音成分を弱める図示しない４種類のフィルタを備えており、心音マイク７０から供給される心音信号SHを増幅し且つろ波した後に、図示しないA/D変換器を介して電子制御装置３２へ出力する。
【００２２】
入力装置７２は、被測定者の身長Tが入力されるための図示しない複数の数字入力キーを備えており、入力された患者の身長Tを表す身長信号STを電子制御装置３２へ供給する。
【００２３】
電子制御装置３２は、CPU７６、ROM７７、RAM７８、および図示しないI/Oポート等を備えた所謂マイクロコンピュータにて構成されており、CPU７６は、ROM７７に予め記憶されたプログラムに従ってRAM７８の記憶機能を利用しつつ信号処理を実行することにより、I/Oポートから駆動信号を出力して空気ポンプ２４、５８および調圧弁１８、６０を制御する。CPU７６は、その空気ポンプ２４、５８および調圧弁１８、６０を制御することにより、カフ圧PCおよび圧力室５６内の圧力を制御する。また、CPU７６は、電子制御装置３２に供給されるカフ脈波信号SM1、圧脈波信号SM2、カフ圧信号SC、心電信号SE、心音信号SH、身長信号STに基づいて、血圧値BP等の波形関連情報および振幅増加指数AIを決定し、それら決定した値を表示器７９に表示する。
【００２４】
図６は、動脈硬化検査装置１０における電子制御装置３２の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【００２５】
最適押圧位置制御手段８０は、圧脈波センサ５４に備えられた複数の感圧素子Eのうち最大圧力を検出する素子（以下、この素子を最大圧力検出素子EMという）の配列位置が、配列の端を基準として、それから所定数または所定距離内側までに位置するものであることを条件とする押圧位置更新条件が成立するか否かを判断する。そして、その押圧位置更新条件が成立した場合には、以下の押圧位置更新作動を実行する。すなわち、押圧位置更新作動は、圧脈波センサ５４を体表面５０から一旦離隔させるとともに、幅方向移動装置６４により押圧装置６２および圧脈波センサ５４を所定距離移動させた後、押圧装置６２により圧脈波センサ５４を、後述する最適押圧力HDPOよりも小さくなるような比較的小さい値に予め設定された第１押圧力HDP1で押圧させる。そして、その状態で再び上記押圧位置更新条件が成立するか否かを判断し、押圧位置更新条件が成立しなくなるまで、より好ましくは、前記最大圧力検出素子EMが配列位置の略中央に位置するまで上記の作動および判断を実行する。なお、上記押圧位置更新条件における配列の端からの所定数または所定距離は、圧脈波センサ５４により押圧される動脈（本実施例では頸動脈４６）の直径に基づいて決定され、たとえば、その直径の１／４に設定される。
【００２６】
押圧力制御手段８２は、圧脈波センサ５４が最適押圧位置制御手段８０により最適押圧位置に位置させられた後、押圧装置６２による圧脈波センサ５４の押圧力HDP(Hold Down Pressure)を、所定の押圧力範囲内で拍動に対応して逐次変化させ、或いは所定の押圧力範囲内を比較的緩やかな一定速度で連続的に変化させる。そして、その押圧力HDPの変化過程で得られる頸動脈波wcに基づいて最適押圧力HDPOを決定し、押圧装置６２による圧脈波センサ５４の押圧力HDPをその最適押圧力HDPOに制御する。ここで、最適押圧力HDPOとは、たとえば、最大圧力検出素子EMにより検出される頸動脈波wcの脈圧PP（すなわち頸動脈波wcの一拍分において最大圧力値から最小圧力値を引いた値）が予め設定された最低脈圧PP_L以上となる押圧力HDPであり、この最低脈圧PP_Lは、脈圧PPが小さすぎると頸動脈波wcが不明瞭になることから、頸動脈波wcが明確に検出できるような脈圧PPの最低値として実験に基づいて予め設定されている。
【００２７】
カフ圧制御手段８４は、静圧弁別回路２６から供給されるカフ圧信号SCに基づいて調圧弁１８および空気ポンプ２４を制御して、カフ圧PCを最高血圧値BP_SYSよりも高い値に設定された昇圧目標圧力値（たとえば180mm/Hg程度）まで急速に昇圧させた後、その圧迫圧力を2〜3mmHg/sec程度の速度で徐速降圧させ、次述する血圧値決定手段８６によって血圧値BPが決定された後にその圧迫圧力を大気圧まで排圧する。
【００２８】
血圧値決定手段８６は、カフ圧制御手段８４によるカフ圧PCの徐速降圧過程において静圧弁別回路２６から逐次供給されるカフ圧信号SCおよび脈波弁別回路２８から逐次供給されるカフ脈波信号SM1に基づきよく知られたオシロメトリック法を用いて最高血圧値BP_SYS、平均血圧値BP_MEAN、および最低血圧値BP_DIAを決定する。ここで、最高血圧値BP_SYSは逐次検出される上腕脈波wbのピークに相当するので、最高血圧値BP_SYSが大きくなると上腕脈波wbのピークが大きくなる。また、上腕脈波wbのピークの大きさが変化すると頸動脈波wcのピークpcの大きさも変化する。従って、最高血圧値BP_SYSの変化に従って、頸動脈波wcのピークpcの大きさも変化する。また、ピークpcの大きさが変化する脈波の形状も変化する。従って、最高血圧値BP_SYSは、脈波の形状に関連する波形関連情報であり、血圧値決定手段８６は波形関連情報決定手段として機能する。
【００２９】
心拍数決定手段８８は、心電計６８から逐次供給される心電信号SEが表す心電波形（心電図）の周期的に発生する所定部位（たとえばＲ波）間の時間間隔を計測することにより心拍周期RR(sec)を決定し、その心拍周期RRの逆数(1/RR)に６０を乗じることにより１分間の心拍数HR（回／分）を決定する。心拍数HRの変化は、脈波の立ち上がり点間の間隔の変化を意味するので、心拍数HRが変化すると脈波の形状が変化する。従って、心拍数HRは波形関連情報であり、心拍数決定手段８８は波形関連情報決定手段として機能する。
【００３０】
駆出時間決定手段９０は、大動脈弁が開くことにより生体の左心室から血液が駆出されている駆出時間ET(Ejection Time)を非観血的に逐次決定する。大動脈圧、左心房および左心室の圧力、心電図、心音図を同じ時間軸を用いて概略的に表した図７に示すように、駆出時間ETは、大動脈圧波形の立ち上がり点とダイクロティックノッチとの時間差から算出することができる。また、頸動脈波wcの形状は大動脈圧波形と近似することから、頸動脈波wcを大動脈圧波形の代わりに用いて、圧脈波センサ５４により逐次検出される頸動脈波wcにおいて、立ち上がり点が発生してからダイクロティクノッチが発生するまでの時間を駆出時間ETに決定する。駆出時間ETは進行波成分の時間軸方向の大きさであるので、駆出時間ETが変化すると脈波の形状が変化する。従って、駆出時間ETは波形関連情報であり、駆出時間決定手段９０は波形関連情報決定手段として機能する。
【００３１】
前駆出時間決定手段９２は、心臓の収縮期の開始時点から大動脈弁が開いて血圧が実際に吐出されるまでの前駆出時間PEP（Pre Ejection Period）を非観血的に決定する。たとえば、まず、心電計６８により心室筋の興奮を表す波形（Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波）が検出された時点から、心音マイク７０により心音のII音の開始点が検出されるまでの時間T1を算出する。この時間T1は、図７にも示すように、前駆出時間PEPと駆出時間ETの合計であるので、その時間T1から、駆出時間決定手段９０により決定された駆出時間ETを引くことにより前駆出時間PEPを算出する。前駆出時間PEPは、左心室の心筋の収縮開始から血液が実際に圧送開始されるまでの時間であるので、等容積性収縮期間とも呼ばれ、前駆出時間PEPが長いと、血液の圧送が開始される際の圧力が高くなるので、短時間で血液が駆出されるようになるので、前駆出時間PEPが変化すると脈波の形状が変化する。従って、前駆出時間PEPは波形関連情報であり、前駆出時間決定手段９２は波形関連情報決定手段として機能する。
【００３２】
身長決定手段９４は、入力装置から供給された身長信号STに基づいて被測定者の身長Tを決定する。前述のように脈波は、進行波成分との反射波成分の重なりによって形成されるが、反射の主たる部位は総腸骨動脈の分岐部付近であると考えられている。身長Tが変化すると、脈波の検出部位と総腸骨動脈の分岐部との間の距離が変化するので、反射波が脈波の検出部位に到達する時間が変化する。そのため、身長Tが変化すると、進行波成分と反射波成分との重なりの程度が変化して脈波の形状が変化する。従って、身長Tは波形関連情報であり、身長決定手段９４は波形関連情報決定手段として機能する。
【００３３】
振幅増加指数算出手段９６は、まず、圧脈波センサ５４の押圧力HDPが上記最適押圧力HDPOに制御されている状態で圧脈波センサ５４の最大圧力検出素子EMにより逐次検出される頸動脈波wcについて、その頸動脈波wcに含まれる進行波成分(Incident wave)wiのピークpiの発生時点および反射波成分(Reflected wave)wrのピークprの発生時点を決定する。そして、反射波成分wrのピーク発生時点における頸動脈波wcの大きさから進行波成分wiのピーク発生時点における頸動脈波wcの大きさを引いた圧力差ΔPを算出し、さらに頸動脈波wcの脈圧PPを決定する。そして、それら圧力差ΔPおよび脈圧PPを、式１に示す振幅増加指数算出式に代入することにより振幅増加指数AIを算出する。
（式１） AI=(ΔP/PP)×100 (%)
【００３４】
ここで、頸動脈波wcの進行波成分wiのピーク発生時点の決定方法を説明する。頸動脈波wcの進行波成分wiを概念的に示すと図５の破線のようになり、進行波成分wiのピークpiは、全体の頸動脈波（観測波）wcの立ち上がり点からピークpcまでの間において、変曲点或いは極大点として現れる。（なお、図５では進行波成分wiのピークpiは観測波の変曲点として現れている。）この変曲点或いは極大点は、逐次検出される圧脈波信号SM2に、所定の次数の微分処理またはフィルタ処理など、変曲点或いは極大点検出のための一般的な処理を施すことにより決定することができる。
【００３５】
また、反射波成分wrのピーク発生時点は、一般的には、進行波成分wiのピークpi以降における最初の極大点の発生時点を用いる。すなわち、図５に示す頸動脈波wcのように、進行波成分wiのピークpiが頸動脈波wcのピークpcと一致しない場合には、頸動脈波wcのピークpcの発生時点を反射波成分wrのピーク発生時点とし、進行波成分wiのピークpiが大きいために、そのピークが頸動脈波wcのピークにもなる場合には、そのピークpi以降の最初の極大点を反射波成分wrのピーク発生時点とする。
【００３６】
振幅増加指数表示手段９８は、上記振幅増加指数算出手段９６により算出された振幅増加指数AIを表示器７９に表示する。
【００３７】
波形関連情報決定手段１００は、波形関連情報決定手段で決定された波形関連情報を、振幅増加指数AIが表示されている表示器７９に表示する。すなわち、波形関連情報決定手段１００は、血圧値決定手段８６により決定された最高血圧値、心拍数決定手段８８により決定された心拍数HR、駆出時間決定手段９０により決定された駆出時間ET、前駆出時間決定手段９２により決定された前駆出時間PEP、身長決定手段９４により決定された身長Tを、振幅増加指数AIが表示されている表示器９７に表示する。なお、波形関連情報決定手段１００による波形関連情報の表示は、単に数値を表示するものであってもよいし、その数値をグラフ化して表示するものであってもよい。
【００３８】
振幅増加指数AIが表示されている表示器７９に上記波形関連情報が表示されると、振幅増加指数AIと同時に波形関連情報を認識することができる。また、振幅増加指数AIは波形から算出されるものであるので、波形関連情報を考慮して振幅増加指数AIの大きさを判断すると、振幅増加指数AIに基づいて動脈硬化を精度よく判断できるようになる。なお、本発明者の実験によれば、前述の各波形関連情報と振幅増加指数AIとの間には、以下の関係があった。すなわち、最高血圧値BP_SYS、駆出時間ETは振幅増加指数AIと正の相関があり、心拍数HR、前駆出時間PEP、身長Tは振幅増加指数AIと負の相関があった。従って、最高血圧値BP_SYS、駆出時間ETがそれらの平均的な値よりも大きい場合、または、心拍数HR、前駆出時間PEP、身長Tがそれらの平均的な値よりも小さい場合には、振幅増加指数AIを表示器７９に表示されている値よりも小さめに評価して動脈硬化を検査すると、動脈硬化を精度よく検査することができ、逆に、最高血圧値BP_SYS、駆出時間ETがそれらの平均的な値よりも小さい場合、または、心拍数HR、前駆出時間PEP、身長Tがそれらの平均的な値よりも大きい場合には、振幅増加指数AIを表示器７９に表示されている値よりも大きめに評価して動脈硬化を検査すると、動脈硬化を精度よく検査することができる。
【００３９】
図８および図９は、図６の機能ブロック線図に示したCPU７６の制御作動をさらに具体的に説明するためのフローチャートである。
【００４０】
図７において、まずステップＳ１（以下、ステップを省略する。）では、入力装置７２が操作されて被測定者の身長Tが入力されたか否か、すなわち、入力装置７２から身長信号STが供給されたか否かを判断する。このＳ１の判断が否定されるうちは、Ｓ１の判断を繰り返し実行する。一方、Ｓ１の判断が肯定された場合には、身長決定手段９４に相当するＳ２において、入力装置７２から供給された身長信号STに基づいて被測定者の身長Tを決定する。
【００４１】
続いて、最適押圧位置制御手段８０に相当するＳ３からＳ５を実行する。まずＳ３では、押圧装置６２を制御することにより圧力室５６内の圧力を制御して、圧脈波センサ５４の押圧力HDPを予め設定された第１押圧力HDP1とする。上記第１押圧力HDP1は、各感圧素子Eにより検出される頸動脈波wcのS/N比が、それら複数の頸動脈波wcのピークpcの大きさを比較的高い精度で決定できる程度に大きくなるような押圧力HDPとして、予め実験に基づいて決定されている。
【００４２】
続くＳ４では、圧脈波センサ５４の押圧面６６に配列された感圧素子Eのうち最大圧力検出素子EMの配列位置が、配列の端から所定数または所定距離内側までに位置するものであるかを条件とする押圧位置更新条件（ＡＰＳ起動条件）が成立したか否かを判断する。この判断が否定された場合には、後述するＳ６以降を実行する。
【００４３】
一方、Ｓ４の判断が肯定された場合、すなわち、圧脈波センサ５４の頸動脈４６に対する装着位置が不適切である場合には、続くＳ５において、APS制御ルーチンを実行する。このAPS制御ルーチンは、最大圧力検出素子EMが感圧素子Eの配列の略中央位置となる最適押圧位置を決定するための制御であり、以下の連続的な作動により構成される。すなわち、APS制御ルーチンは、圧脈波センサ５４を一旦体表面５０から離隔させ、幅方向移動装置６４により押圧装置６２および圧脈波センサ５４を所定距離移動させた後、押圧装置６２により圧脈波センサ５４を再び前記第１押圧力HDP1で押圧させ、その状態における最大圧力検出素子EMが配列略中央位置にある感圧素子Eであるか否かを判断し、この判断が肯定されるまで上記作動が繰り返し実行する制御である。
【００４４】
上記Ｓ５において、圧脈波センサ５４の押圧位置を最適押圧位置とした場合、または、前記Ｓ４の判断が肯定された場合には、Ｓ６において、その状態における最大圧力検出素子EMを決定し、続いて押圧力制御手段８２に相当するＳ７において、HDP制御ルーチンを実行する。このHDP制御ルーチンでは、押圧装置６２により圧脈波センサ５４の押圧力HDPを前記第１押圧力HDP1から連続的に増加させ、その押圧力増加過程で、前記Ｓ６で決定した最大圧力検出素子EMによって検出される頸動脈波wcの脈圧PPが予め設定された最低脈圧PP_L以上となったか否かに基づいて最適押圧力HDPOを決定し、圧脈波センサ５４の押圧力HDPをその決定した最適押圧力HDPOに維持する。
【００４５】
続くＳ８では、心電波形のR波が検出されてから次のR波が検出されるまでの間、圧脈波センサ５４の最大圧力検出素子EMから供給される圧脈波信号SM2、心電計６８から供給される心電信号SE、心音マイク７０から供給される心音信号SHを読み込むことにより、圧脈波信号SM2、心電信号SE、心音信号SHをそれぞれ一拍分読む。それらの信号の読み込みが終了したら、続くＳ９において、空気ポンプ５８を停止させ調圧弁６０を制御することにより、圧脈波センサ５４の押圧力HDPを大気圧まで排圧する。
【００４６】
続いて振幅増加指数算出手段９６に相当するＳ１０乃至Ｓ１３を実行する。まずＳ１０では、Ｓ８で読み込んだ一拍分の頸動脈波wcのうち、立ち上がり点からピークpcまでの間の信号を４次微分処理することにより、立ち上がり点からピークpcまでの間に存在する変曲点または極大点を検出し、その変曲点または極大点の大きさを進行波成分wiのピークpiの大きさに決定する。
【００４７】
続くＳ１１では、Ｓ８で読み込んだ頸動脈波wcについて、反射波成分wrのピーク発生時点における頸動脈波wcの大きさを決定する。すなわち、Ｓ１０で決定した進行波成分wiのピークpiが頸動脈波wcの全体の最大値とならない場合には、頸動脈波wcの最大値を反射波成分wrのピーク発生時における頸動脈波wcの大きさに決定し、Ｓ１０で決定した進行波成分wiのピークpiが頸動脈波wcの全体の最大値となる場合には、進行波成分wiのピークpi以降における最初の極大値の大きさを反射波成分wrのピーク発生時における頸動脈波wcの大きさに決定する。
【００４８】
続くＳ１２では、Ｓ８で読み込んだ頸動脈波wcの脈圧PPを決定する。そして、Ｓ１３では、Ｓ１１で決定した反射波成分wrのピーク発生時における頸動脈波wcの大きさから、Ｓ１０で決定した進行波成分wiのピーク発生時における頸動脈波wcの大きさを引くことにより圧力差ΔPを算出し、その圧力差ΔPと、Ｓ１２で決定した脈圧PPとを式１に示す振幅増加指数算出式に代入することにより振幅増加指数AI(%)を算出する。
【００４９】
続いて、図９に示すＳ１４以降を説明する。心拍数決定手段８８に相当するＳ１４では、Ｓ８で読み込んだ心電信号SEのR波−R波の時間間隔すなわち心拍周期RRを算出し、その心拍周期RRの逆数(1/RR)に６０を乗じて心拍数HR（回／分）を算出する。
【００５０】
続くＳ１５は駆出時間決定手段９０に相当し、Ｓ８で読み込んだ一拍分の頸動脈波wcの立ち上がり点およびダイクロティックノッチを決定し、その立ち上がり点の発生時間とダイクロティックノッチの発生時間との時間差を駆出時間ETとして算出する。
【００５１】
続くＳ１６は前駆出時間決定手段９２に相当し、Ｓ８で読み込んだ心音波形（心音図）のII音の開始点を決定し、心電波形のR波が発生してから心音のII音の開始点が発生するまでの時間T1を算出し、さらに、その時間T1から、Ｓ１５で算出した駆出時間ETを引くことにより前駆出時間PEPを算出する。
【００５２】
続いて血圧値BPを測定するためのＳ１７乃至Ｓ２２を実行する。まず、Ｓ１７では、空気ポンプ２４を起動させ、且つ、調圧弁１８を制御することにより、カフ圧PCの急速昇圧を開始する。そして、Ｓ１８では、カフ圧PCが180mmHgに設定された昇圧目標圧力値PC_Mを超えたか否かを判断する。このＳ１８の判断が否定されるうちは、Ｓ１８の判断を繰り返し実行し、カフ圧PCの急速昇圧を継続する。一方、Ｓ１８の判断が肯定された場合には、Ｓ１９において、空気ポンプ２４を停止させ、且つ、調圧弁１８を制御することにより、カフ圧PCの３mmHg/sec程度での徐速降圧を開始する。
【００５３】
続いて血圧値決定手段８６に相当するＳ２０乃至Ｓ２１を実行する。Ｓ２０では、カフ圧PCの徐速降圧過程で逐次得られるカフ脈波信号SM1が表す上腕脈波の振幅の変化に基づいて、良く知られたオシロメトリック方式の血圧測定アルゴリズムに従って最高血圧値BP_SYS、平均血圧値BP_MEAN、および最低血圧値BP_DIAを決定する。続くＳ２１では、上記Ｓ２０において血圧値BPの決定が完了したか否かを判断する。上記Ｓ２０では、最低血圧値BP_DIAが最後に決定されることから、Ｓ２１では、最低血圧値BP_DIAが決定されたか否かを判断する。このＳ２１の判断が否定されるうちは、Ｓ１２を繰り返し実行し、血圧測定アルゴリズムを継続する。
【００５４】
血圧値BPの決定が完了してＳ２１の判断が肯定されると、続くＳ２２において、調圧弁１８を制御することによりカフ圧PCを大気圧まで排圧する。本フローチャートではＳ１７乃至Ｓ１９およびＳ２２がカフ圧制御手段８４に相当する。
【００５５】
続くＳ２３は振幅増加指数表示手段９８に相当し、Ｓ１３で算出した振幅増加指数AIを表示器７９の所定の表示位置に表示する。続くＳ２４は、波形関連情報表示手段１００に相当し、Ｓ２で決定した身長T、Ｓ１４で算出した心拍数HR、Ｓ１５で算出した駆出時間ET、Ｓ２０で決定した最高血圧値BP_SYSをグラフ表示する。図１０は、Ｓ２３およびＳ２４により表示されるレーダーチャート（五角形グラフ）であり、振幅増加指数AIはレーダーチャートの中央に表示されている。
【００５６】
上述のフローチャートに基づく実施例によれば、Ｓ２、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ２０（波形関連情報決定手段）において、頸動脈波wcの形状の変化に関連する身長T、心拍数HR、駆出時間ET、前駆出時間PEP、最高血圧値BP_SYSが決定され、Ｓ２４（波形関連情報表示手段１００）において、振幅増加指数AIが表示されている表示器７９にそれら身長T、心拍数HR、駆出時間ET、前駆出時間PEP、最高血圧値BP_SYSが表示されるので、振幅増加指数AIから動脈硬化を検査する際に、身長T、心拍数HR、駆出時間ET、前駆出時間PEP、最高血圧値BP_SYSを考慮して振幅増加指数AIの大きさを判断することができるので、振幅増加指数AIに基づく動脈硬化の診断精度が向上する。
【００５７】
また、上述のフローチャートに基づく実施例によれば、Ｓ２４（波形関連情報表示手段１００）において、振幅増加指数AIが表示されている表示器７９に、身長T、心拍数HR、駆出時間ET、前駆出時間PEP、最高血圧値BP_SYSが１つのレーダーチャートに表示されるので、それら身長T、心拍数HR、駆出時間ET、前駆出時間PEP、最高血圧値BP_SYSが一度に容易に認識できる利点がある。
【００５８】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。なお、以下の説明において、前述の実施形態と同一の構成を有する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
図１１は、前述の動脈硬化検査装置１０とは別の動脈硬化検査装置における電子制御装置３２の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。本実施形態が前述の実施形態と異なるのは、この電子制御装置３２の制御機能のみである。また、本実施形態の電子制御装置３２の制御機能において前述の実施形態の電子制御装置３２の制御機能と異なるのは、前述の振幅増加指数表示手段９８および波形関連情報表示手段１００が設けられておらず、代わりに、補正振幅増加指数決定手段１０２が設けられている点のみであるので、その補正振幅増加指数決定手段１０２について説明する。
【００６０】
補正振幅増加指数決定手段１０２は、振幅増加指数算出手段９６により算出された振幅増加指数AIを、波形関連情報決定手段、すなわち血圧値決定手段８６、心拍数決定手段８８、駆出時間決定手段９０、前駆出時間決定手段９２、身長決定手段９４によりそれぞれ実際に決定された最高血圧値BP_SYS、心拍数HR、駆出時間ET、前駆出時間PEP、身長Tが予め定められた標準値であるとした場合に算出される振幅増加指数AIに補正した補正振幅増加指数AI’を決定する。補正振幅増加指数決定手段１０２による補正振幅増加指数AI’の具体的な決定方法を、図１２のフローチャートに従って説明する。
【００６１】
図１２は、前述の図９のＳ２３乃至Ｓ２４に代えて実行するものであり、Ｓ２２までは図８乃至図９と同じ処理を実行する。ＳＳ２３では、Ｓ２で決定した身長T、Ｓ１４で算出した心拍数HR、Ｓ１５で算出した駆出時間ET、Ｓ１６で算出した前駆出時間PEP、Ｓ２０で決定した最高血圧値BP_SYSについて、それぞれ予め実験に基づいて決定した標準値との差を算出する。すなわち、Ｓ２で決定した身長Tから身長Tについて予め決定してある標準値を引くことにより身長差ΔTを算出し、同様にして、心拍数差ΔHR、駆出時間差ΔET、前駆出時間差ΔPEP、最高血圧値差ΔBPL_SYSを算出する。そして、続くＳＳ２４では、ＳＳ２３で算出した身長差ΔT、心拍数差ΔHR、駆出時間差ΔET、前駆出時間差ΔPEP、最高血圧値差ΔBPL_SYSおよびＳ１３で算出した振幅増加指数AIを、式２に示す補正振幅増加指数決定式に代入することにより補正振幅増加指数AI'を決定する。
（式２） AI'=AI+aΔT+bΔHR+cΔET+dΔPEP+eΔBPL_SYS
ここで、a,b,c,d,eは予め実験に基づいて決定された定数である。
【００６２】
式２に示す補正振幅増加指数決定式では、実際に決定された身長T等の波形関連情報とその波形関連情報について予め定められた標準値との差が大きいほど振幅増加指数AIが大きく補正されるようになっているので、式２から算出される補正振幅増加指数AI'は、波形関連情報が予め定められた標準値であるとした場合に算出される値に補正された振幅増加指数AIに相当する。
【００６３】
上述のフローチャートに基づく実施例によれば、Ｓ２３乃至Ｓ２４（補正振幅増加指数決定手段１０２）では、波形関連情報が予め定められた標準値であるとした場合に算出される振幅増加指数AIとなるように、振幅増加指数AIが補正されて補正振幅増加指数AI'が決定されるので、補正振幅増加指数AI'は波形関連情報の変動の影響が除かれた値となる。従って、その補正振幅増加指数AI'から動脈硬化を検査すれば、動脈硬化の検査精度が向上する。
【００６４】
以上、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００６５】
たとえば、前述の動脈硬化検査装置１０は、脈波検出装置として頸動脈波wcを検出する圧脈波検出プローブ３６を備えていたが、上腕部、手首、大腿部、足首等の頸部３８以外の部位で脈波を検出する形式の脈波検出装置が用いられてもよい。
【００６６】
また、前述の動脈硬化検査装置１０は、５種類の波形関連情報、すなわち、身長T、心拍数HR、駆出時間ET、前駆出時間PEP、最高血圧値BP_SYSを決定していたが、波形関連情報の数は前述の実施形態の例に限られない。たとえば、１種類の波形関連情報のみを決定するようになっていてもよい。
【００６７】
また、振幅増加指数の算出式（式１）は、分母が脈圧PPであることが一般的であるが、分母が進行波成分wiのピーク発生時点における頸動脈波wcの振幅であっても、算出される値は動脈硬化を反映するので、式１において脈圧PPに代えて進行波成分wiのピーク発生時点における頸動脈波wcの振幅を用いてもよい。
【００６８】
また、式２に示した補正振幅増加指数決定式に代えて、式３を用いて補正振幅増加指数AI'を決定してもよい。
（式３） AI'=(1+a₁ΔT+b₁ΔHR+c₁ΔET+d₁ΔPEP+e₁ΔBPL_SYS)×AI
なお、a₁,b₁,c₁,d₁,e₁は予め実験に基づいて決定された定数である。
【００６９】
なお、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において、その他種々の変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動脈硬化検査装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】図１の動脈硬化検査装置に備えられた圧脈波検出プローブが、頸部に装着された状態を示す図である。
【図３】図２の圧脈波検出プローブを一部切り欠いて説明する拡大図である。
【図４】図１の圧脈波センサの押圧面に配列された感圧素子の配列状態を説明する図である。
【図５】図１の圧脈波センサの感圧素子から出力される圧脈波信号SM2が表す頸動脈波wcを例示する図である。
【図６】図１の動脈硬化検査装置における電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図７】大動脈圧、左心房および左心室の圧力、心電図、心音図を同じ時間軸を用いて概略的に表した図である。
【図８】図６の機能ブロック線図に示したCPUの制御作動をさらに具体的に説明するためのフローチャートである。
【図９】図６の機能ブロック線図に示したCPUの制御作動をさらに具体的に説明するためのフローチャートである。
【図１０】図９のＳ２３乃至Ｓ２４で表示されるレーダーチャートである。
【図１１】図１とは別の動脈硬化検査装置における電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図１２】図１０の機能ブロック線図に示したCPUの制御作動をさらに具体的に説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０：動脈硬化検査装置
３６：圧脈波検出プローブ（脈波検出装置）
７９：表示器
８６：血圧値決定手段（波形関連情報決定手段）
８８：心拍数決定手段（波形関連情報決定手段）
９０：駆出時間決定手段（波形関連情報決定手段）
９２：前駆出時間決定手段（波形関連情報決定手段）
９４：身長決定手段（波形関連情報決定手段）
９６：振幅増加指数算出手段
９８：振幅増加指数表示手段
１００：波形関連情報表示手段
１０２：補正振幅増加指数決定手段

Claims

生体の所定の部位における脈波を検出する脈波検出装置と、
該脈波検出装置によって検出される脈波に基づいて、脈波の進行波成分に対する該脈波の反射波成分の割合を表す振幅増加指数を算出する振幅増加指数算出手段とを備え、
該振幅増加指数算出手段により算出された振幅増加指数に基づいて動脈硬化を検査するための動脈硬化検査装置であって、
前記脈波検出装置により検出される脈波の形状の変化に関連する複数種類の波形関連情報を決定する波形関連情報決定手段と、
表示器と、
前記振幅増加指数算出手段により算出された振幅増加指数を該表示器に表示する振幅増加指数表示手段と、
前記振幅増加指数が表示されている前記表示器において、該振幅増加指数を中心としてその周囲に前記波形関連情報の種類数に対応して放射状に設けられた複数本の軸上に、前記波形関連情報決定手段により決定された複数種類の波形関連情報の大きさがそれぞれ示された多次元グラフを表示させる波形関連情報表示手段と
を含むことを特徴とする動脈硬化検査装置。