JP3697241B2

JP3697241B2 - 動脈硬化評価装置

Info

Publication number: JP3697241B2
Application number: JP2002369972A
Authority: JP
Inventors: 清幸成松
Original assignee: コーリンメディカルテクノロジー株式会社
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: JP2004195071A; US20040122329A1; US6976966B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カフ脈波の形状に基づいて動脈硬化度を評価する動脈硬化評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動脈の脈波の形状はその動脈の硬化に従って変化することが知られているので、患者から検出した動脈脈波の形状が、動脈硬化の程度と対応させられている予め定められた波形パターンのどれに属するかに基づいて、動脈硬化を評価する方法が知られている。たとえば、検出された脈波を脈波の主峰(percussion wave)および収縮期後期隆起(tidal wave)に基づいて４つに分類する方法が知られている（たとえば、非特許文献１参照）。すなわち、この方法では、主峰が収縮期後期隆起よりも高いものをI型、収縮期後期隆起が主峰より高位にあるもののうち、両者間に明瞭な谷を持つものをII型、両者が不完全に融合しているものをIII型、完全に融合しているものをIV型とし、I型が最も動脈硬化がなく、数字が大きくなるほど動脈硬化が進行している可能性が高くなり、IV型が最も動脈硬化が進行していると評価される。図１は、上記I型〜IV型に属する典型的な波形を示している。なお、図１において、p波は主峰を示し、t波は収縮期後期隆起を示す。
【０００３】
また、主峰と収縮期後期隆起のピーク高さから波形を３つに分類する方法も知られている（たとえば、非特許文献２）。非特許文献２では、主峰が収縮期後期隆起よりも高いものをA型、両者が同じ程度の高さのものをB型、主峰よりも収縮期後期隆起が高いものをC型としている。
【０００４】
ところで、カフを用いた血圧測定装置が広く普及していることから、そのカフから得られるカフ脈波を用いて、血圧の他にも生体情報を測定する装置が種々提案されている。たとえば、特許文献１に記載の装置では、カフ脈波の立ち上がり点やピークなどの所定部位の時間間隔から脈拍周期すなわち脈拍数を決定している。この特許文献１では、生体情報を測定するためのカフ脈波は、カフの圧迫圧力が最低血圧値よりも低い圧力とされた状態で検出されている。これは、カフの圧迫圧力が最低血圧値よりも高いと、カフ脈波に歪みが生じて正確な形状のカフ脈波が検出できないと考えられていたからである。
【０００５】
【非特許文献１】
増田善昭・金井寛著、「動脈脈波の基礎と臨床」、初版、共立出版株式会社、２０００年３月、ｐ．２８−３１
【非特許文献２】
ジョセフ・ピー・マーゴ(JOSEPH P.MURGO)、ニコ・ウエスターホフ(NICO WESTERHOF)、ジョン・ピー・ジオルマ(JOHN P.GIOLMA)、スティーブン・エー・アルトベリ(STEPHEN A.ALTOBELLI)著、「正常な人の大動脈入力インピーダンスの圧脈波波形との関係(Aortic Input Impedance in Normal Man:Relationship to Pressure Wave Forms)」、サーキュレーション(CIRCULATION)、VOL62, No 1, 1980年7月、ｐ１０５−１１６
【特許文献１】
特開２００１−３４６７６９号公報（第１０頁第１７欄第３行〜第１３行）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の脈波の形状に基づく動脈硬化の評価にも、特許文献１と同様に、カフ脈波を用いることが考えられる。しかし、カフの圧迫圧力を最低血圧よりも低い圧力とした状態で検出したカフ脈波は、高周波成分が不明瞭であるという欠点があることが分かってきた。前述した脈波の主峰や収縮期後期隆起など、動脈硬化の程度によって変化する部位は高周波成分であるので、カフの圧迫圧力を最低血圧よりも低い圧力とした状態でカフ脈波を検出し、そのカフ脈波の形状に基づいて評価した動脈硬化の程度は、評価精度が不十分であった。
【０００７】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、カフ脈波の形状に基づいて、動脈硬化の程度を高い精度で評価することができる動脈硬化評価装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するために種々検討を重ねた結果、カフの圧迫圧力をそのカフ装着部位の最高血圧値以上にした状態でそのカフから検出されるカフ脈波は、低周波成分については高い圧迫圧力のために歪んでしまうが、高周波成分についてはカフの圧迫圧力が最低血圧よりも低い状態よりも明確に検出できることを見いだした。本発明はかかる知見に基づいて成されたものである。
【０００９】
【課題を解決するための第１の手段】
すなわち、前記目的を達成するための第１発明は、脈波波形の形状から動脈硬化を評価するために、生体から検出された脈波を出力する出力装置を備えた動脈硬化評価装置であって、前記生体の所定部位に装着されるカフと、該カフの圧迫圧力を制御するカフ圧制御装置と、前記生体から該カフに伝達される圧力振動であるカフ脈波を検出するカフ脈波検出装置とを備え、前記出力装置に出力される脈波は、前記カフ圧制御装置により前記カフの圧迫圧力が最高血圧値よりも高い圧力とされている状態で前記カフ脈波検出装置により検出される、主峰と収縮期後期隆起を高周波成分として有するカフ脈波であり、該カフ脈波の高周波成分である主峰と収縮期後期隆起の形状に基づいて前記動脈硬化を評価することを特徴とする。
【００１０】
【第１発明の効果】
この発明によれば、出力装置に出力されるカフ脈波は、カフの圧迫圧力が最高血圧値よりも高い状態で検出された、主峰と収縮期後期隆起を高周波成分として有するカフ脈波であることから、その主峰と収縮期後期隆起の形状が正確になっている。従って、出力装置に出力されるカフ脈波の高周波成分である主峰と収縮期後期隆起に基づいて、そのカフ脈波の波形パターンを判断すれば、高い精度で動脈硬化の程度を評価することができる。
【００１１】
【課題を解決するための第２の手段】
また、前記目的を達成するための第２発明は、生体の所定部位に装着されるカフと、そのカフの圧迫圧力を制御するカフ圧制御装置と、前記生体からそのカフに伝達される圧力振動であるカフ脈波を検出するカフ脈波検出装置と、脈波の高周波成分である主峰と収縮期後期隆起の形状に基づいて動脈硬化の程度と対応させられている波形パターンが決定される予め記憶されている関係を用いて、前記カフ圧制御装置により前記カフの圧迫圧力が最高血圧値よりも高い圧力とされている状態で、前記カフ脈波検出装置により検出されるカフ脈波の波形パターンを決定する波形パターン決定手段とを含むことを特徴とする動脈硬化評価装置である。
【００１２】
【第２発明の効果】
この発明によれば、波形パターン決定手段において、脈波の高周波成分の形状に基づいて波形パターンが決定されるカフ脈波は、カフの圧迫圧力が最高血圧値よりも高い状態で検出された脈波であることから、高周波成分である主峰と収縮期後期隆起が正確な脈波に基づいて、動脈硬化の程度を決定するための波形パターンが決定されることになるので、高い精度で動脈硬化の程度を評価することができる。
【００１４】
【発明の好適な実施の形態】
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２は、本発明が適用された動脈硬化評価装置１０の回路構成を示すブロック図である。
【００１５】
図２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調圧してカフ１２内へ供給し、あるいは、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。
【００１６】
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Ａ／Ｄ変換器３０を介して電子制御装置３２へ供給する。脈波弁別回路２８はたとえば1乃至30Hz程度の信号通過帯域を有する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SMを弁別してそのカフ脈波信号SMをＡ／Ｄ変換器３４を介して電子制御装置３２へ供給する。このカフ脈波信号SMは被測定者の動脈からカフ１２に伝達される圧力振動であることからカフ脈波を表すので、脈波弁別回路２８がカフ脈波検出装置として機能する。また、その動脈は上腕動脈であることから、カフ脈波は上腕脈波を表している。
【００１７】
電子制御装置３２は、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４４、ＲＡＭ４６、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、ＣＰＵ４２は、ＲＯＭ４４に予め記憶されたプログラムに従ってＲＡＭ４６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および調圧弁１８を制御する。ＣＰＵ４２は、その空気ポンプ２４および調圧弁１８を制御することによりカフ圧PCを制御する。また、ＣＰＵ４２は、図３に詳しく示す機能を実行することにより、波形パターンを決定し、その決定した波形パターンを、波形パターンの決定に用いたカフ脈波とともに出力装置として機能する表示器４８に表示させる。
【００１８】
図３は、動脈硬化評価装置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。
【００１９】
カフ圧制御手段５０は、静圧弁別回路２６から供給されるカフ圧信号SCに基づカフ圧PCを決定しつつ、調圧弁１８および空気ポンプ２４を制御して、カフ圧PCを上腕部１４における最高血圧値よりも高い圧力として予め設定された駆血圧力値PCa（たとえば180mmHg）に制御する。なお、本装置１０では、静圧弁別回路２６、調圧弁１８、空気ポンプ２４およびカフ圧制御手段５０によりカフ圧制御装置が構成される。
【００２０】
波形パターン決定手段５２は、カフ圧制御手段５０によってカフ圧PCが駆血圧力値PCaに制御されているときに、脈波弁別回路２８から供給されるカフ脈波信号SM（すなわちカフ脈波）の波形パターンを、ＲＯＭ４４に予め記憶されている波形パターン決定関係に基づいて決定し、その決定した波形パターンを表示器４８に表示する。上記波形パターン決定関係は、動脈硬化の程度と対応させられている複数の波形パターンが定められている関係であり、本実施例では、前述の非特許文献１に記載されている関係、すなわち、脈波の高周波成分として主峰および収縮期後期隆起を用いて、脈波をI型〜IV型のいずれかに分類する関係を用いる。決定された波形パターンが表示器４８に表示されると、表示された波形パターンから、被測定者の動脈硬化の程度を判断することができる。
【００２１】
表示制御手段５４は、波形パターン決定手段５２において波形パターンが決定されたカフ脈波、すなわち脈波弁別回路２８により逐次弁別（検出）されるカフ脈波のうち、カフ圧制御手段５０によってカフ圧PCが駆血圧力値PCaに制御されているときのカフ脈波を、表示器４８に表示する。
【００２２】
図４は、図２の機能ブロック図に示したＣＰＵ４２の制御作動の要部を示すフローチャートである。
【００２３】
図４において、まず、ステップＳ１（以下、ステップを省略する。）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を、たとえば180mmHgに設定された駆血圧力値PCaに制御する。
【００２４】
そして、続くＳ２では、カフ圧PCが駆血圧力値PCaに制御されている状態で、脈波弁別回路２８から供給されるカフ脈波信号SMを一拍分読み込む。そして、カフ脈波信号SMの読み込みが終了したら、続くＳ３において、カフ圧PCを大気圧まで排圧する。図４では、Ｓ１およびＳ３がカフ圧制御手段５０に相当する。続くＳ４は表示制御５４に相当し、Ｓ２で読み込んだカフ脈波を表示器４８に表示する。
【００２５】
続いて、波形パターン決定手段５２に相当するＳ５乃至Ｓ１２を実行する。まず、ステップＳ５では、p波すなわち主峰が、t波すなわち収縮期後期隆起よりも大きいか否かを判断する。この判断が肯定された場合には、続くＳ６においてカフ脈波はI型であると決定する。一方、Ｓ５の判断が否定された場合、すなわちp波よりもt波のほうが大きい場合には、Ｓ７において、p波とt波との間に明瞭な谷があるか否かを判断する。この判断が肯定された場合には、続くＳ８においてカフ脈波はII型であると決定する。
【００２６】
上記Ｓ７の判断が否定された場合には、Ｓ９において、p波とt波とが不完全に融合しているか否かをさらに判断する。この判断が肯定された場合には、Ｓ１０においてカフ脈波はIII型であると決定する。一方、Ｓ９の判断が否定された場合には、p波とt波が完全に融合している場合であるので、Ｓ１１においてカフ脈波はIV型であると決定する。そして、Ｓ１２では、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ１０またはＳ１１で決定した波形パターンを表示器４８に表示する。
【００２７】
上述の実施例によれば、Ｓ４において表示器４８に表示されるカフ脈波は、カフ圧PCが最高血圧値よりも高い状態で検出されたカフ脈波であることから、高周波成分が正確になっている。従って、表示器４８に表示されるカフ脈波の高周波成分に基づいて、そのカフ脈波の波形パターンを判断すれば、高い精度で動脈硬化の程度を評価することができる。
【００２８】
また、上述の実施例によれば、表示器４８に表示されたカフ脈波を見て波形パターンが判断できるだけでなく、波形パターン決定手段５２（Ｓ５乃至Ｓ１２）により自動的に波形パターンが決定されて、決定された波形パターンも表示器４８に表示される。その波形パターン決定手段５２（Ｓ５乃至Ｓ１２）において、脈波の高周波成分の形状に基づいて波形パターンが決定されるカフ脈波は、カフ圧PCが最高血圧値よりも高い状態で検出された脈波であることから、高周波成分が正確な脈波に基づいて、動脈硬化の程度を決定するための波形パターンが決定されることになるので、高い精度で動脈硬化の程度を評価することができる。
【００２９】
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。
【００３０】
たとえば、カフ１２を用いて血圧値を測定するように構成されていてもよい。その場合には、駆血圧力値PCaは、そのカフ１２を用いて決定した最高血圧値に基づいて決定してもよい。
【００３１】
また、前述の実施例では、カフ１２は上腕部１４に装着されていたが、大腿部や足首など、生体の他の部位にカフ１２が装着されてもよい。
【００３２】
また、前述の実施例では、出力装置として表示器４８が備えられていたが、表示器４８に代えて、または表示器４８に加えて、プリンタが出力装置として備えられていてもよい。
【００３３】
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】動脈硬化の程度に対応して決定されているI型〜IV型の４つの波形パターンの典型的な波形を示す図である。
【図２】本発明が適用された動脈硬化評価装置の回路構成を示すブロック図である。
【図３】図１の動脈硬化評価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４】図３の波形パターン決定手段において、カフ脈波の波形パターンを決定する制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０：動脈硬化評価装置
１２：カフ
１６：圧力センサ
２８：脈波弁別回路（カフ脈波検出装置）
３２：電子制御装置
４８：表示器（出力装置）
５０：カフ圧制御手段
５２：波形パターン決定手段

Claims

脈波波形の形状から動脈硬化を評価するために、生体から検出された脈波を出力する出力装置を備えた動脈硬化評価装置であって、
前記生体の所定部位に装着されるカフと、
該カフの圧迫圧力を制御するカフ圧制御装置と、
前記生体から該カフに伝達される圧力振動であるカフ脈波を検出するカフ脈波検出装置とを備え、
前記出力装置に出力される脈波は、前記カフ圧制御装置により前記カフの圧迫圧力が最高血圧値よりも高い圧力とされている状態で前記カフ脈波検出装置により検出される、主峰と収縮期後期隆起を高周波成分として有するカフ脈波であり、
該カフ脈波の高周波成分である主峰と収縮期後期隆起の形状に基づいて前記動脈硬化を評価することを特徴とする動脈硬化評価装置。
生体の所定部位に装着されるカフと、
該カフの圧迫圧力を制御するカフ圧制御装置と、
前記生体から該カフに伝達される圧力振動であるカフ脈波を検出するカフ脈波検出装置と、
脈波の高周波成分である主峰と収縮期後期隆起の形状に基づいて動脈硬化の程度と対応させられている波形パターンが決定される予め記憶されている関係を用いて、前記カフ圧制御装置により前記カフの圧迫圧力が最高血圧値よりも高い圧力とされている状態で、前記カフ脈波検出装置により検出されるカフ脈波の波形パターンを決定する波形パターン決定手段と
を含むことを特徴とする動脈硬化評価装置。