JP4629430B2 - Vascular endothelial function measuring device - Google Patents

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  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Description

本発明は、駆血前と駆血解除後の血管拡張反応を利用して血管内皮機能の指標を測定する血管内皮機能測定装置に関するものである。   The present invention relates to a vascular endothelial function measuring apparatus that measures an index of vascular endothelial function using a vasodilator response before and after releasing a blood transfusion.

血管内皮細胞はアセチルコリンやメカニカルストレス(又はshear stress)等の刺激により、主に一酸化炭素(NO)である内皮由来弛緩因子(EDRF)を産生、放出し血管のトーヌスを調節していることが判明してきている。また、動脈硬化血管ではこのEDRFの分泌反応が低下していることが報告されている。これはすなわち、動脈硬化血管では刺激に対する内皮依存性血管弛緩反応が低下することを意味する。   Vascular endothelial cells regulate the tonus of blood vessels by producing and releasing endothelium-derived relaxation factor (EDRF), which is mainly carbon monoxide (NO), by stimulation such as acetylcholine and mechanical stress (or shear stress). It has become clear. In addition, it has been reported that the secretion reaction of EDRF is reduced in arteriosclerotic blood vessels. This means that endothelium-dependent vasorelaxant responses to stimulation are reduced in arteriosclerotic vessels.

従って、この内皮依存性血管弛緩反応の程度を測定できれば、血管内皮細胞の機能を表す指標として利用可能であり、動脈硬化症の早期病変の発見を容易に行うことが可能となる。   Therefore, if the degree of this endothelium-dependent vasorelaxation reaction can be measured, it can be used as an index representing the function of vascular endothelial cells, and early lesions of arteriosclerosis can be easily found.

従来、非侵襲的に内皮依存性血管弛緩反応を測定する方法として、例えば非特許文献1に記載されるような、超音波装置を用いた方法が知られている。これは、測定対象となる血管、例えば上腕動脈の長さ方向に沿って、体表上に超音波プローブを配置し、一定時間の駆血前後の血管の長さ方向における断面像を撮影して、断面像の変化から血管の拡張量を求めるという方法である。   Conventionally, as a method for non-invasively measuring an endothelium-dependent vascular relaxation reaction, for example, a method using an ultrasonic device as described in Non-Patent Document 1 is known. This is done by placing an ultrasound probe on the body surface along the length direction of the blood vessel to be measured, for example, the brachial artery, and taking cross-sectional images in the length direction of the blood vessel before and after the blood transfusion for a certain time. In this method, the amount of expansion of the blood vessel is obtained from the change in the cross-sectional image.

「脈をどう診るか−新しい脈波の臨床応用」、臨床動脈研究会編、株式会社メジカルビュー社発行、2003年4月10日発行、第102〜105頁“How to Diagnose Pulses-Clinical Application of New Pulse Waves”, edited by Clinical Arterial Society, published by Medical View Co., Ltd., April 10, 2003, pp. 102-105 特開2003−245280号公報JP 2003-245280 A

しかしながら、例えば上腕動脈の血管径は5mm前後であるように、血管径はそれほど太いものではなく、また内皮依存性血管弛緩反応による血管径増加率は健常者であってもせいぜい10%程度であり、動脈硬化血管ではさらに小さくなる。このような微小な変化を精度良く測定するためには、測定中、超音波プローブを血管の最大径を測定する位置に保持し続ける必要がある。   However, for example, the vascular diameter of the brachial artery is about 5 mm, so that the vascular diameter is not so large, and the rate of increase in vascular diameter due to the endothelium-dependent vascular relaxation reaction is at most about 10% even in healthy individuals. It becomes even smaller in arteriosclerotic blood vessels. In order to accurately measure such a minute change, it is necessary to keep the ultrasonic probe in a position where the maximum diameter of the blood vessel is measured during the measurement.

図10は、測定対象の血管と、超音波プローブとの位置関係が測定結果に与える影響について説明するための図である。図10は測定対象の血管10の、長さ方向と直交する方向における断面を示しており、血管10の最大径はdであるものとする。このような血管に対して超音波像を撮影する場合、超音波プローブ11を実線の位置に配置する必要がある。しかし、超音波プローブ11が図面で左右方向(例えば点線の位置)にずれた場合、血管径d’(<d)の超音波像を撮影することになる。   FIG. 10 is a diagram for explaining the influence of the positional relationship between the measurement target blood vessel and the ultrasonic probe on the measurement result. FIG. 10 shows a cross section of the blood vessel 10 to be measured in a direction orthogonal to the length direction, and the maximum diameter of the blood vessel 10 is assumed to be d. When an ultrasonic image is taken with respect to such a blood vessel, it is necessary to arrange the ultrasonic probe 11 at the position of the solid line. However, when the ultrasonic probe 11 is displaced in the left-right direction (for example, the position of the dotted line) in the drawing, an ultrasonic image of the blood vessel diameter d ′ (<d) is taken.

従って、測定中にプローブの位置がずれると、駆血前後の血管径増加率を精度良く求めることはできない。上述のように血管径dは上腕動脈において5mm程度であることを考えると、測定中一定の位置にプローブを維持することは非常に困難であることが理解される。   Therefore, if the position of the probe is shifted during measurement, the blood vessel diameter increase rate before and after blood transfusion cannot be obtained with high accuracy. As described above, considering that the blood vessel diameter d is about 5 mm in the brachial artery, it is understood that it is very difficult to maintain the probe at a fixed position during the measurement.

このような超音波プローブの位置ずれを抑制する方法として、例えば特許文献1においては、ロボットアームを用いて超音波プローブを所定位置に維持しようとする提案がなされている。しかしながら、機構が非常に大がかりであり、現時点における現実的な解決策とは言えない。   As a method for suppressing such a displacement of the ultrasonic probe, for example, in Patent Document 1, a proposal has been made to maintain the ultrasonic probe at a predetermined position using a robot arm. However, the mechanism is very large and is not a realistic solution at the present time.

また、超音波プローブの位置に関する問題がある程度解決されたとしても、超音波装置で得られる断面像は測定対象の血管以外の皮下組織も含んだ白黒画像であり、血管内皮の特定が必ずしも容易でない。またプローブの解像度も現在のところ10MHz程度、分解能は0.2mm程度である。血管径増加率は健常者であっても10%程度であり、動脈硬化症などにより血管内皮機能が低下している場合には3〜4%程度のこともあるため、分解能が0.2mm程度のプローブで撮像された画像から血管径増加率を精度良く測定するのは非常に困難である。   Even if the problem related to the position of the ultrasound probe is solved to some extent, the cross-sectional image obtained by the ultrasound device is a black and white image including subcutaneous tissue other than the blood vessel to be measured, and it is not always easy to identify the vascular endothelium. . The resolution of the probe is currently about 10 MHz, and the resolution is about 0.2 mm. The increase rate of the blood vessel diameter is about 10% even in a healthy person, and when the vascular endothelial function is reduced due to arteriosclerosis or the like, it may be about 3 to 4%, so the resolution is about 0.2 mm. It is very difficult to accurately measure the blood vessel diameter increase rate from an image captured by the probe.

このように、従来の超音波プローブを用いた血管断層像に基づく血管径増加率の測定では、プローブ位置の精度のばらつき、画像から血管内壁を識別して血管径を測定する際のばらつきがいずれも無視できず、安定した計測値を得ることが難しかった。   As described above, in the measurement of the increase rate of the blood vessel diameter based on the tomographic image of the blood vessel using the conventional ultrasonic probe, there is a variation in accuracy of the probe position and a variation in measuring the blood vessel diameter by identifying the inner wall of the blood vessel from the image. However, it was difficult to obtain stable measurement values.

本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされたものであり、より簡便な方法で、精度の良い血管内皮機能の指標を測定可能な血管内皮機能測定装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a vascular endothelial function measuring apparatus capable of measuring an accurate index of vascular endothelial function by a simpler method.

すなわち、本発明の要旨は、所定の血管における圧脈波を取得する圧脈波取得手段と、所定の血管における容積脈波を取得する容積脈波測定手段と、圧脈波の所定時間あたりの変化量と、容積脈波の圧脈波と同位相における所定時間あたりの変化量の比を時系列的に求める第1の算出手段と、1心拍区間における変化量の比の最大値の3乗根を求める第2の算出手段と、安静時において求めた最大値の3乗根と、所定の血管を所定時間駆血し、解放した時点から所定時間に渡って求めた最大値の3乗根の各々との比を血管拡張度として求める血管拡張度算出手段とを有することを特徴とする血管内皮機能測定装置に存する。   That is, the gist of the present invention is that a pressure pulse wave acquisition unit that acquires a pressure pulse wave in a predetermined blood vessel, a volume pulse wave measurement unit that acquires a volume pulse wave in a predetermined blood vessel, and a pressure pulse wave per predetermined time First calculation means for obtaining a ratio of the change amount and the change amount per predetermined time in the same phase as the pressure pulse wave of the volume pulse wave in a time series, and the cube of the maximum value of the ratio of the change amount in one heartbeat interval A second calculating means for obtaining a root; a cube root of a maximum value obtained at rest; and a cube root of a maximum value obtained over a predetermined time after a predetermined blood vessel is driven for a predetermined time and released. And a vascular dilation degree calculating means for obtaining a ratio of each of them as a vascular dilation degree.

本発明によれば、このような構成により、圧脈波と容積脈波という非侵襲的かつ測定が容易な生体情報を用いるため、内皮依存性血管弛緩反応の結果である血管拡張度を、簡便な方法で安定して測定することが可能となる。   According to the present invention, with such a configuration, the non-invasive and easy-to-measure biological information such as the pressure pulse wave and the volume pulse wave is used, so that the vasodilation resulting from the endothelium-dependent vasorelaxation reaction can be simplified. It is possible to measure stably by a simple method.

■(第1の実施形態)
以下、添付図面を参照して本発明をその好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
本実施形態に係る血管内皮機能測定装置は、血管半径が血管のコンプライアンスの3乗根に比例すること、血管のコンプライアンスが圧脈波及び容積脈波の測定により求められることから、圧脈波及び容積脈波の測定から得られるコンプライアンスに基づいて血管径の変化率(増加率)を算出し、血管内皮機能の指標として測定することを特徴とする。
■ (First embodiment)
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
In the vascular endothelial function measuring device according to the present embodiment, the blood vessel radius is proportional to the cube root of the blood vessel compliance, and the blood vessel compliance is obtained by measuring the pressure pulse wave and the volume pulse wave. A change rate (increase rate) of the blood vessel diameter is calculated based on the compliance obtained from the measurement of the volume pulse wave, and is measured as an index of the vascular endothelial function.

具体的な装置の説明を行う前に、発明の原理について説明する。
血管の柔軟性を表すコンプライアンスCは、血管(内腔)半径をR0、σ2を血管のポアソン比、Eを、hをとすると、循環系の流体の動作を電気回路論における分布定数線路の考え方によりモデル化すると、
C=2πR0 3(1−σ2)/Eh [ml/mmHg] (1)
と表すことができる(例えば、増田善昭、金井寛著、「動脈脈波の基礎と臨床」、共立出版株式会社、2000年3月31日発行、第2編第3章「循環系のモデル化」参照)。すなわち、血管半径(以下、単に血管径という)は、コンプライアンスの3乗根に比例することが分かる。
Before describing specific devices, the principle of the invention will be described.
The compliance C representing the flexibility of the blood vessel is a distributed constant line in the electric circuit theory, where the blood vessel (lumen) radius is R 0 , σ 2 is the Poisson's ratio of the blood vessel, and E is h. Modeling with the idea of
C = 2πR 0 3 (1-σ 2 ) / Eh [ml / mmHg] (1)
(For example, Yoshiaki Masuda and Hiroshi Kanai, “Basic and Clinical Arterial Pulse Waves”, Kyoritsu Shuppan Co., Ltd., published on March 31, 2000, Volume 2, Chapter 3, “Modeling of the Cardiovascular System” "reference). That is, it can be seen that the blood vessel radius (hereinafter simply referred to as the blood vessel diameter) is proportional to the third root of compliance.

一方、血管のコンプライアンスCは、圧力変化ΔPに対する容積変化ΔVとしても表すことができる。すなわち、
C=ΔV/ΔP (2)
である。
On the other hand, the blood vessel compliance C can also be expressed as a volume change ΔV with respect to the pressure change ΔP. That is,
C = ΔV / ΔP (2)
It is.

圧力変化ΔPは、圧脈波における所定時間単位における圧力変化(を表す値)により求めることが可能である。同様に、容積変化ΔVは容積脈波における所定単位時間における容積変化(を表す値)により求めることが可能である。従って、1心拍分の圧脈波と容積脈波を所定時間単位に区切り、各時間単位での変化量の比ΔV/ΔPの最大値max(ΔV/ΔP)を求めることで、1心拍期間における血管のコンプライアンスCを求めることができる。   The pressure change ΔP can be obtained from the pressure change (representing value) in a predetermined time unit in the pressure pulse wave. Similarly, the volume change ΔV can be obtained from the volume change (representing value) in a predetermined unit time in the volume pulse wave. Therefore, the pressure pulse wave and volume pulse wave for one heartbeat are divided into predetermined time units, and the maximum value max (ΔV / ΔP) of the change amount ratio ΔV / ΔP in each time unit is obtained, so that one heartbeat period is obtained. Blood vessel compliance C can be determined.

そして、測定対象の血管に対して駆血、血管内皮細胞に作用する薬物の投与、摂取、運動等によって刺激を与える前又は後の安静時に同様にして求めたコンプライアンスの3乗根を基準値(コントロール)とし、刺激の付与を中止(駆血であれば、解放)した時点、或いは刺激の付与を開始した時点から順次測定したコンプライアンスの3乗根との比を求めることで、血管径の増加率(血管拡張度)が算出できる。本発明においては、この血管径の増加率を血管内皮機能の指標として求める。   Then, the third root of the compliance obtained in the same manner at rest before or after applying stimulation to blood vessels to be measured, administration of drugs acting on vascular endothelial cells, ingestion, exercise, etc., as a reference value ( Control) and the ratio of the 3rd root of the compliance measured sequentially from the time when the stimulation is stopped (released if it is a tourniquet) or when the stimulation is started, the blood vessel diameter increases The rate (degree of vasodilation) can be calculated. In the present invention, the increase rate of the blood vessel diameter is obtained as an index of the vascular endothelial function.

血管コンプライアンスから血管径の実値(mm)を求めようとすると、圧力変化や容積変化についても実際の値(mmHg, ml)を測定する必要があり、侵襲的な計測が必要となる。しかし、本願発明では、血管径が血管コンプライアンスの3乗根に比例することに基づき、3乗根の比(無名数)の血管拡張度を求めるので、実値の測定を必要とせず、非侵襲的な方法で測定した、血管の圧力変化や容積変化を表す値(mV等)を用いることが可能となる。   When trying to obtain the actual value (mm) of the blood vessel diameter from the blood vessel compliance, it is necessary to measure the actual value (mmHg, ml) for the pressure change and the volume change, and invasive measurement is required. However, in the present invention, since the blood vessel diameter is proportional to the cube root of the blood vessel compliance, the ratio of the cube root (anonymous number) is determined, so that it is not necessary to measure the actual value and is non-invasive. It is possible to use a value (mV or the like) representing a change in blood pressure or volume measured by a general method.

■(血管内皮機能測定装置の構成)
図1は、本発明の一実施形態に係る血管内皮機能測定装置の構成例を示すブロック図である。なお、本実施形態においては容積脈波をインピーダンス法により、圧脈波を圧脈波センサにより測定するが、容積脈波を赤外線の透過又は反射を利用して測定したり、カフやエアバッグにより圧脈波や容積脈波(一方でも両方でも良い)測定したりするなど、容積脈波、圧脈波の測定方法に特段の制限はない。
■ (Configuration of vascular endothelial function measuring device)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a vascular endothelial function measuring device according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the volume pulse wave is measured by the impedance method, and the pressure pulse wave is measured by the pressure pulse wave sensor. However, the volume pulse wave is measured by using infrared transmission or reflection, or by using a cuff or an airbag. There are no particular restrictions on the measurement method of volume pulse wave or pressure pulse wave, such as measurement of pressure pulse wave or volume pulse wave (or both).

図において、10は本実施形態における血管内皮機能測定装置の全体制御を司る演算制御部であり、図示しないCPU、ROM、RAM等から構成され、例えばROMに記憶されたプログラムをCPUが実行することにより後述する測定処理を含めた装置全体の制御を実行する。   In the figure, reference numeral 10 denotes an arithmetic control unit that controls the overall control of the vascular endothelial function measuring apparatus according to the present embodiment, and includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like (not shown). For example, the CPU executes a program stored in the ROM. The control of the entire apparatus including the measurement process described later is executed.

演算制御部10は、駆血制御部20を用いて測定対象の血管を所定時間駆血することにより、血管に対して刺激を与える。そして、安静時並びに駆血解放時から所定時間、インピーダンス変換部50によって測定した生体インピーダンス値から容積脈波を、圧脈波センサ30の出力する圧力信号から圧脈波をそれぞれ検出し、上述した原理に基づいて血管内皮機能の指標としての血管径増加率を算出する。演算制御部10にはまた、LCD、CRT等から構成可能な表示部70、プリンタ等の記録部75、HDD等の大容量記憶装置から構成可能な保存部80、スピーカ等の音声発生部85が接続されている。演算制御部10はこれら各部を制御可能である。また、演算制御部10に対して設定、入力等を行うためのユーザインタフェースとして、例えばキーボード、マウス等を有する操作部90が設けられている。   The arithmetic control unit 10 stimulates the blood vessel by driving the blood vessel to be measured for a predetermined time using the blood driving control unit 20. Then, the volume pulse wave is detected from the bioelectrical impedance value measured by the impedance converter 50 and the pressure pulse wave is detected from the pressure signal output from the pressure pulse wave sensor 30 for a predetermined time from the rest and at the time of releasing the blood pressure, respectively. Based on the principle, a blood vessel diameter increase rate as an index of vascular endothelial function is calculated. The arithmetic control unit 10 also includes a display unit 70 that can be configured from an LCD, a CRT, etc., a recording unit 75 such as a printer, a storage unit 80 that can be configured from a mass storage device such as an HDD, and an audio generation unit 85 such as a speaker. It is connected. The arithmetic control unit 10 can control these units. An operation unit 90 having, for example, a keyboard and a mouse is provided as a user interface for performing settings, inputs, and the like with respect to the arithmetic control unit 10.

駆血制御部20は、駆血用カフ22の加圧、計測制御を行って測定対象の血管に対する刺激付加、解放を行う。
駆血制御部20は、カフ内圧を検出する圧力センサ、カフ22のゴム嚢22aを加圧する加圧ポンプ、カフ内圧を定速度で減圧して例えば血圧測定などを行うための定速排気弁、駆血解除の場合など急速にカフ内圧を減圧するための急速排気弁等を包含する。これらの構成については血圧測定装置などにおいて公知であるため詳細の説明は省略する。
The blood pressure control unit 20 performs pressurization and measurement control of the blood pressure cuff 22 to add and release a stimulus to the blood vessel to be measured.
The blood pressure control unit 20 includes a pressure sensor that detects the cuff internal pressure, a pressure pump that pressurizes the rubber sac 22a of the cuff 22, a constant speed exhaust valve that reduces the cuff internal pressure at a constant speed, for example, to measure blood pressure, It includes a quick exhaust valve for rapidly reducing the cuff internal pressure, such as in the case of canceling blood pressure. Since these configurations are known in blood pressure measurement devices and the like, detailed description thereof is omitted.

定電流供給部40は定電流電極41、42間に所定周波数の定電流(例えば50KHz、数100μA程度)を供給可能であり、例えば約50KHzの信号を発振する発振回路と定電流源とを有している。定電流電極41、42の間には、1対の電圧電極51a、bが所定の距離をおいて配置される。なお、本明細書においては、一対の電圧電極51a、bをまとめて電圧電極対51ともいう。   The constant current supply unit 40 can supply a constant current of a predetermined frequency (for example, about 50 KHz, several hundreds μA) between the constant current electrodes 41 and 42, and has, for example, an oscillation circuit that oscillates a signal of about 50 KHz and a constant current source. is doing. A pair of voltage electrodes 51a and 51b are arranged between the constant current electrodes 41 and 42 at a predetermined distance. In the present specification, the pair of voltage electrodes 51 a and 51 b are collectively referred to as a voltage electrode pair 51.

本実施形態においては、後述するように、定電流電極41、42と電圧電極対51から構成される容積脈波センサと、圧脈波センサ30を固定配置した脈波測定用電極を用いて測定を行う。圧脈波センサは、たとえば周囲をゴムなどの緩衝材で支持された薄い円板状の圧電セラミックスの中央に、血管を押圧するための円形の突起を設けた構成を有する。   In the present embodiment, as will be described later, measurement is performed using a volume pulse wave sensor composed of constant current electrodes 41 and 42 and a voltage electrode pair 51 and a pulse wave measurement electrode in which the pressure pulse wave sensor 30 is fixedly arranged. I do. The pressure pulse wave sensor has a configuration in which a circular protrusion for pressing a blood vessel is provided at the center of a thin disk-shaped piezoelectric ceramic whose periphery is supported by a cushioning material such as rubber.

電圧電極対51としては例えばAg−Agcl電極等、測定に適した材料からなる電極が用いられ、被験者の体表面(皮膚)に直接固定される。本実施形態の血管内皮機能測定装置は、脈波を生体インピーダンス波形として測定する。   As the voltage electrode pair 51, for example, an electrode made of a material suitable for measurement, such as an Ag-Agcl electrode, is used, and is directly fixed to the body surface (skin) of the subject. The vascular endothelial function measuring device of this embodiment measures a pulse wave as a bioimpedance waveform.

電圧電極対51はインピーダンス変換部50に接続される。インピーダンス変換部50は定電流電極41,42間に装着される電圧電極51a、b間のインピーダンス値(生体インピーダンス)を検出する。   The voltage electrode pair 51 is connected to the impedance converter 50. The impedance converter 50 detects the impedance value (biological impedance) between the voltage electrodes 51a and 51b mounted between the constant current electrodes 41 and 42.

定電流電極41、42間に微小高周波電流を流すと、電圧電極対51では両電極間に存在する生体組織のインピーダンスに比例した電圧が検出される。血液は他の生体組織に比べて導電率が極めて高いため、特に上腕や下肢など、他の臓器などが無い部分では、電圧電極対51で検出されるインピーダンスは主に心臓から拍出される血液の流量に支配される。従って、電圧電極対51で測定されるインピーダンス波形(電圧波形)を計測することにより、その部位を流れる血流量の変化を求めることが可能となる。血流量の変化は心臓の脈拍に対応して変化する容積脈波に相当するため、血流量の変化をしめすインピーダンス波形を測定することによって容積脈波を測定することが可能である。   When a minute high-frequency current is passed between the constant current electrodes 41 and 42, the voltage electrode pair 51 detects a voltage proportional to the impedance of the living tissue existing between both electrodes. Since blood has an extremely high electrical conductivity compared to other living tissues, impedance detected by the voltage electrode pair 51 is mainly blood that is pumped from the heart, particularly in a portion where there is no other organ such as the upper arm or the lower limb. Is governed by the flow rate. Therefore, by measuring the impedance waveform (voltage waveform) measured by the voltage electrode pair 51, it is possible to obtain a change in the blood flow volume flowing through the part. Since the change in blood flow corresponds to a volume pulse wave that changes in response to the pulse of the heart, the volume pulse wave can be measured by measuring an impedance waveform that indicates a change in blood flow.

インピーダンス変換部50の出力する生体インピーダンス波形は演算制御部10へ入力される。演算制御部10は、得られた生体インピーダンス波形を記録部75に記憶するとともに、表示部70に表示することが可能である。   The bioimpedance waveform output from the impedance conversion unit 50 is input to the calculation control unit 10. The arithmetic control unit 10 can store the obtained bioimpedance waveform in the recording unit 75 and display it on the display unit 70.

一方、圧脈波センサ30は例えば圧電体等から構成され、血管を体表からやや押圧した状態で保持される。そして、拍動により変化する血管の圧力変化を体表で検出する。この圧力変化は圧脈波に相当する。   On the other hand, the pressure pulse wave sensor 30 is composed of, for example, a piezoelectric body and is held in a state where the blood vessel is slightly pressed from the body surface. And the blood pressure change which changes with pulsations is detected on the body surface. This pressure change corresponds to a pressure pulse wave.

70は各種の操作ガイダンスや計測結果、診断指標等を表示可能な表示部、75は計測結果、診断指標等を記録出力可能な記録部、80は計測結果、診断指標等を記憶、保存する保存部であり、光/磁気記録媒体や半導体メモリを用いた外部記憶装置により構成可能である。85は音声でのガイダンス出力や各種報知音が出力可能な音声発生部である。   70 is a display unit capable of displaying various operation guidance, measurement results, diagnostic indicators, etc. 75 is a recording unit capable of recording and outputting measurement results, diagnostic indicators, etc. 80 is a storage for storing and saving measurement results, diagnostic indicators, etc. And an external storage device using an optical / magnetic recording medium or a semiconductor memory. Reference numeral 85 denotes a voice generation unit capable of outputting guidance output by voice and various notification sounds.

■(電極配置)
図2は、本実施形態における圧脈波センサ30、定電流電極41、42及び電圧電極対51の配置を示す図である。
図2からわかるように、本実施形態において、各電極は脈波を測定する血管(動脈)の走向方向に実質的に直交する直線上に配置される。そして、容積脈波測定用の各電極41、42及び51は脈波を測定する血管(動脈)を挟むように対向配置され、圧脈波センサ30は動脈の直上に配置される。
■ (Electrode arrangement)
FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of the pressure pulse wave sensor 30, the constant current electrodes 41 and 42, and the voltage electrode pair 51 in the present embodiment.
As can be seen from FIG. 2, in the present embodiment, each electrode is disposed on a straight line that is substantially orthogonal to the direction of travel of the blood vessel (artery) that measures the pulse wave. The electrodes 41, 42 and 51 for measuring the volume pulse wave are arranged to face each other with a blood vessel (artery) for measuring the pulse wave interposed therebetween, and the pressure pulse wave sensor 30 is arranged immediately above the artery.

このように、動脈を挟んで位置するように電極を配置することにより、以下のような利点がある。
1)血管走向方向に離間して電極を配置した場合には、電圧電極間の距離に応じて平均化された脈波が計測されるのに対し、観測する血管長が短くなるため、シャープなインピーダンス波形を得ることができる。
2)観測する血管長が短いため、動脈の局所的な脈波を測定することができる。
3)電極を血管走向方向に離間して配置する必要がないため、狭い範囲で測定が可能であり、被検者の他の部位に対する影響がきわめて少ない。
4)測定部位に動脈の走向がありさえすれば脈波を測定可能であるため、測定部位を容易に決めることができる。
5)複数の動脈が存在する部位(例えば足首)において、特定の動脈を選択して脈波を測定することができる。
6)圧脈波と容積脈波とを同じ血管の同じ位置で測定することができ、測定される脈波間の時間ずれを考慮する必要がない。
Thus, by arranging the electrodes so as to be located across the artery, there are the following advantages.
1) When the electrodes are arranged apart from each other in the blood vessel running direction, the averaged pulse wave is measured according to the distance between the voltage electrodes, whereas the observed blood vessel length is shortened, so that it is sharp. An impedance waveform can be obtained.
2) Since the blood vessel length to be observed is short, the local pulse wave of the artery can be measured.
3) Since it is not necessary to dispose the electrodes separately in the direction of blood vessel travel, measurement can be performed in a narrow range, and the influence on other parts of the subject is extremely small.
4) Since the pulse wave can be measured as long as the measurement site has an arterial direction, the measurement site can be easily determined.
5) A pulse wave can be measured by selecting a specific artery at a site where a plurality of arteries exist (for example, an ankle).
6) The pressure pulse wave and the volume pulse wave can be measured at the same position of the same blood vessel, and there is no need to consider the time lag between the measured pulse waves.

電極を装着する位置は特に限定されないが、生体組織構成が単純である部位であることが好ましい。例えば、四肢、頸部、指等に装着することが好ましい。   The position where the electrode is mounted is not particularly limited, but is preferably a site where the living tissue structure is simple. For example, it is preferable to wear it on the limbs, neck, fingers and the like.

■(脈波測定用電極の構成)
図2に示した電極配置を容易に実現するため、本実施形態においては圧脈波センサ30、定電流電極41、42及び電圧電極対51を所定の位置に取り付けた脈波測定用電極を用いる。図3は本実施形態における脈波測定用電極の構成例を示す図であり、図3(a)が電極面からみた平面図、図3(b)が側面図をそれぞれ示す。
■ (Configuration of electrode for pulse wave measurement)
In order to easily realize the electrode arrangement shown in FIG. 2, in this embodiment, a pulse wave measurement electrode in which the pressure pulse wave sensor 30, the constant current electrodes 41 and 42, and the voltage electrode pair 51 are attached at predetermined positions is used. . 3A and 3B are diagrams showing a configuration example of the pulse wave measurement electrode in the present embodiment. FIG. 3A is a plan view seen from the electrode surface, and FIG. 3B is a side view.

図3に示すように、脈波測定用電極100は、プラスチック、ゴム等の絶縁物で形成される支持体53と、圧脈波センサ30と、定電流電極41、42及び電圧電極対51から構成される。なお、図3には示していないが、実際には各電極及びセンサを定電流供給部40、インピーダンス変換部50及び演算制御部10と電気的に接続するためのケーブル、コネクタ等が支持体53から外部へ延びている。   As shown in FIG. 3, the pulse wave measurement electrode 100 includes a support 53 formed of an insulator such as plastic and rubber, a pressure pulse wave sensor 30, constant current electrodes 41 and 42, and a voltage electrode pair 51. Composed. Although not shown in FIG. 3, the support 53 is actually a cable, a connector, or the like for electrically connecting each electrode and sensor to the constant current supply unit 40, the impedance conversion unit 50, and the calculation control unit 10. It extends from the outside.

支持体53は、圧脈波センサ30、定電流電極41、42及び電圧電極対51の全てを、図2に示したような位置関係でかつ適切に被検者体表面に接触させるべく、その電極配置面が同一平面ではなく、電圧電極対51の配置される面から延びる、定電流電極41、42が配置される面が、電圧電極対51の配置される面に対して内側に、かつ逆向きに傾斜した形状を有する。すなわち、定電流が定電流電極41、42間の組織の厚さ方向に均等に流れるよう、また、定電流電極41、42が四肢等の曲面的な体表面に十分密着するよう、定電流電極41、42を逆向きに傾斜した面に設ける。   The support 53 is arranged so that all of the pressure pulse wave sensor 30, the constant current electrodes 41 and 42, and the voltage electrode pair 51 are brought into contact with the subject body surface in a positional relationship as shown in FIG. The surface on which the constant current electrodes 41 and 42 are disposed is not in the same plane but extends from the surface on which the voltage electrode pair 51 is disposed. It has a shape inclined in the opposite direction. That is, the constant current electrode is so that the constant current flows evenly in the thickness direction of the tissue between the constant current electrodes 41, 42, and the constant current electrodes 41, 42 are sufficiently adhered to the curved body surface such as the extremities. 41 and 42 are provided on the inclined surface in the opposite direction.

また、電圧電極対51の間には、電圧電極対51が配置される面よりも少し突出した押圧部(突起部)52が設けられ、その先端に圧脈波センサ30が配置されている。この押圧部52は、圧脈波センサ30を体表面に押圧、密着させるのみならず、皮膚と動脈血管間に存在する静脈内血液を排除し、軟組織に剛性を与え、動脈の脈動によるインピーダンス波形の歪みを抑制するという効果を有している。   Further, between the voltage electrode pair 51, a pressing portion (projection portion) 52 that protrudes slightly from the surface on which the voltage electrode pair 51 is disposed is provided, and the pressure pulse wave sensor 30 is disposed at the tip thereof. The pressing unit 52 not only presses and closely contacts the pressure pulse wave sensor 30 to the body surface, but also eliminates venous blood existing between the skin and the arterial blood vessel, gives rigidity to the soft tissue, and impedance waveform due to pulsation of the artery This has the effect of suppressing the distortion.

また、押圧部52はその目的上、装着部表面(皮膚)に平面で接することが好ましい。また、その大きさ(接触面積)についても、インピーダンス波形の歪みを抑制できる程度に定めることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the press part 52 contacts the mounting part surface (skin) in a plane for the purpose. Further, the size (contact area) is preferably determined so as to suppress the distortion of the impedance waveform.

図4に示すように、測定時にはこの押圧部52が測定対象の動脈54上に位置するようにし、動脈54の直上に圧脈波センサ30を配置するとともに、支持部53を適当な保持具を用いて、あるいは手で握って脈波測定用電極100全体を測定部位体表面に軽く押しつける。   As shown in FIG. 4, at the time of measurement, the pressing portion 52 is positioned on the artery 54 to be measured, the pressure pulse wave sensor 30 is disposed immediately above the artery 54, and an appropriate holder is attached to the support portion 53. Use or hold it by hand to lightly press the whole pulse wave measuring electrode 100 against the surface of the body to be measured.

なお、測定時に脈波測定用電極100を固定する際は、脈波波形や脈波速度に影響を与えないよう、測定部位における末梢から中枢に戻る静脈環流を妨げないような方法を用いることが好ましい。   When fixing the pulse wave measurement electrode 100 at the time of measurement, a method that does not hinder the venous perfusion returning from the periphery to the center at the measurement site is used so as not to affect the pulse waveform or pulse wave velocity. preferable.

押圧部52の大きさ(接触面積)が大きくなると、測定時の押圧力も大きくする必要があること、また生体組織は一般に均一でないこと、局所脈波計測の利点を得ること等を鑑み、電圧電極対を構成する各電極(51a、51b)間の距離は、生体インピーダンス波形を良好に取得するために必要な最低限の距離であることが好ましい。また、定電流電極41、42間の距離も、押圧部52が接する部位に対して安定して定電流を流すという観点から短い方が好ましい。ただし、測定する血管が存在する深さに対する感度を調節するため、定電流電極41、42の距離を調節可能とすることが好ましい。電極距離の異なる複数種の測定電極を用意しても良いし、電極を可動式にする等、任意の手段によって距離調節を行うことが可能である。   When the size (contact area) of the pressing portion 52 is increased, it is necessary to increase the pressing force at the time of measurement, the biological tissue is generally not uniform, and the advantages of local pulse wave measurement are obtained. It is preferable that the distance between each electrode (51a, 51b) which comprises an electrode pair is the minimum distance required in order to acquire a bioimpedance waveform favorably. Further, the distance between the constant current electrodes 41 and 42 is preferably shorter from the viewpoint of allowing a constant current to flow stably to a portion where the pressing portion 52 is in contact. However, in order to adjust the sensitivity to the depth at which the blood vessel to be measured exists, it is preferable that the distance between the constant current electrodes 41 and 42 be adjustable. A plurality of types of measurement electrodes having different electrode distances may be prepared, and the distance can be adjusted by any means such as making the electrodes movable.

■(測定処理)
次に、図6に示すフローチャートを用いて、本実施形態における血管内皮機能測定装置における測定処理について説明する。上述の通り、この測定処理は演算制御部10内のROMに記憶されたプログラムをCPUが実行し、血管内皮機能測定装置の各構成要素を制御することによって実現される。
■ (Measurement processing)
Next, measurement processing in the vascular endothelial function measuring apparatus according to the present embodiment will be described using the flowchart shown in FIG. As described above, this measurement process is realized by the CPU executing a program stored in the ROM in the arithmetic control unit 10 and controlling each component of the vascular endothelial function measuring apparatus.

まず、測定前の準備として、例えば図5に示すように、脈波測定用電極100を被検者の上腕部200に、カフを腕にそれぞれ装着する。脈波測定用電極100は、図示しないバンドなどにより上腕部に固定しても良い。   First, as preparation before measurement, for example, as shown in FIG. 5, the pulse wave measurement electrode 100 is attached to the upper arm portion 200 of the subject and the cuff is attached to the arm. The pulse wave measurement electrode 100 may be fixed to the upper arm by a band (not shown) or the like.

例えば操作部90を介して測定開始の指示がなされると、安静時の容積脈波、圧脈波の測定を行う(ステップS101)。具体的には、まず、定電流供給部40から所定の高周波定電流を定電流電極41、42間に供給する。上述したように、生体に印加する定電流は50KHz、数100μA程度とする。   For example, when an instruction to start measurement is given via the operation unit 90, the volume pulse wave and the pressure pulse wave at rest are measured (step S101). Specifically, first, a predetermined high-frequency constant current is supplied from the constant current supply unit 40 between the constant current electrodes 41 and 42. As described above, the constant current applied to the living body is about 50 KHz and about several hundred μA.

そして、圧脈波センサ30が出力する圧脈波信号及び、インピーダンス変換部50の出力するインピーダンス波形(容積脈波信号)の取得を開始する。取得した圧脈波及び容積脈波信号は所定周波数でサンプリングを行いディジタルデータに変換し、所定時間分のデータを例えば保存部80に記憶する。   Then, the acquisition of the pressure pulse wave signal output from the pressure pulse wave sensor 30 and the impedance waveform (volume pulse wave signal) output from the impedance converter 50 is started. The acquired pressure pulse wave and volume pulse wave signal are sampled at a predetermined frequency and converted into digital data, and data for a predetermined time is stored in the storage unit 80, for example.

次に、ステップS103で、保存部80に記憶した脈波データを用いてコンプライアンスを求め、さらにその3乗根を算出する。
具体的には、まず、図7に示すように、圧脈波及び容積脈波のそれぞれに対し、所定時間Δt当たりの変化量ΔP及びΔVを順次求め、1心拍区間毎にΔV/ΔPの最大値を検出する。
Next, in step S103, compliance is determined using the pulse wave data stored in the storage unit 80, and the third root is calculated.
Specifically, first, as shown in FIG. 7, changes ΔP and ΔV per predetermined time Δt are sequentially obtained for each of the pressure pulse wave and the volume pulse wave, and the maximum ΔV / ΔP is obtained for each heartbeat interval. Detect value.

式で表すと、
まず、所定時間Δtあたりの圧脈波P(t)の変化量ΔPは、
ΔP=P(t+Δt)−P(t)、
所定時間Δtあたりの圧脈波V(t)の変化量ΔVは、
ΔV=V(t+Δt)−V(t)、
であるから、その比ΔV/ΔPは、
ΔV/ΔP=(V(t+Δt)−V(t〉)/(P(t+Δt)−P(t)) (3)
として求められる。
そして、1心拍区間ごとに最大値Max(ΔV/ΔP)を求めればよい。
Expressed as a formula:
First, the change amount ΔP of the pressure pulse wave P (t) per predetermined time Δt is:
ΔP = P (t + Δt) −P (t),
The amount of change ΔV of the pressure pulse wave V (t) per predetermined time Δt is:
ΔV = V (t + Δt) −V (t),
Therefore, the ratio ΔV / ΔP is
ΔV / ΔP = (V (t + Δt) −V (t>) / (P (t + Δt) −P (t)) (3)
As required.
And what is necessary is just to obtain | require maximum value Max ((DELTA) V / (DELTA) P) for every heartbeat area.

なお、本実施形態では、測定対象血管の長さ方向においてほぼ同一位置で圧脈波及び容積脈波を測定しているため、圧脈波及び容積脈波に時間的なずれはないものと見なすことができる。従って、測定開始時点から同じ単位時間Δt毎に順次変化量を算出し、その比を求めて行けば、圧脈波と容積脈波の同位相における単位時間毎の変化量を算出することができる。また、1心拍区間の分割は、脈波の特徴点検出など周知の方法で行うことができる。   In this embodiment, since the pressure pulse wave and the volume pulse wave are measured at substantially the same position in the length direction of the blood vessel to be measured, it is assumed that there is no time lag between the pressure pulse wave and the volume pulse wave. be able to. Therefore, if the amount of change is calculated sequentially for the same unit time Δt from the measurement start time and the ratio is obtained, the amount of change per unit time in the same phase of the pressure pulse wave and the volume pulse wave can be calculated. . Further, the division of one heartbeat interval can be performed by a known method such as detection of a feature point of a pulse wave.

予め定めた心拍区間(例えば10拍)の各々についてΔV/ΔPの最大値max(ΔV/ΔP)を求めたら、その平均値を求め、安静時における血管コンプライアンス(基準コンプライアンス)C0とする。そして、基準コンプライアンスC0の3乗根を安静時の血管径を表す値D0(基準血管径指標)として算出して保存部80に記憶する。 When the maximum value max (ΔV / ΔP) of ΔV / ΔP is obtained for each of the predetermined heart beat sections (for example, 10 beats), the average value is obtained and set as the vascular compliance (reference compliance) C 0 at rest. Then, the third root of the reference compliance C 0 is calculated as a value D 0 (reference blood vessel diameter index) representing the resting blood vessel diameter and stored in the storage unit 80.

次に、ステップS105において、駆血制御部20の加圧ポンプを用いてカフ22のゴム嚢22aに空気を送り込み、駆血を開始する。駆血は被験者の最大収縮期血圧+30mmHg程度の圧力でカフ22の装着部位を圧迫して行う。   Next, in step S105, air is sent to the rubber sac 22a of the cuff 22 using the pressurizing pump of the blood driving control unit 20, and blood driving is started. The blood transfusion is performed by pressing the cuff 22 attachment site with a pressure of the subject's maximum systolic blood pressure + 30 mmHg.

ステップS107において、所定の駆血時間経過が検出されるまで駆血を継続する。本実施形態において、駆血時間は任意に設定可能であるが、例えば5分程度に設定することが可能である。駆血時間が経過すると、駆血制御部20の急速排気弁を制御してカフ22のゴム嚢22aから空気を抜き、駆血を解放する(ステップS109)。   In step S107, the blood feeding is continued until a predetermined blood feeding time has been detected. In this embodiment, the tourniquet time can be set arbitrarily, but can be set to about 5 minutes, for example. When the tourniquet time elapses, the rapid exhaust valve of the tourniquet control unit 20 is controlled to remove air from the rubber sac 22a of the cuff 22 and release the tourniquet (step S109).

駆血の解放と同時に、ステップS111、S113においてステップS101、S103と同様にして圧脈波及び容積脈波の測定、コンプライアンス並びにその3乗根の算出を行う。さらに、算出した3乗根Dと安静時に求めた基準血管径指標D0との比(血管拡張度)D/D0を、血管内皮機能の指標として求める(ステップS115)。 Simultaneously with the release of the blood transfusion, in steps S111 and S113, measurement of the pressure pulse wave and volume pulse wave, compliance, and calculation of the cube root thereof are performed in the same manner as in steps S101 and S103. Further, a ratio (vascular dilation degree) D / D 0 between the calculated cube root D and the reference blood vessel diameter index D 0 obtained at rest is obtained as an index of the vascular endothelial function (step S115).

ステップS111,S113,S115で計測した脈波及び算出した値は保存部80に記憶する。
駆血解放後、ステップS117で所定時間(例えば15分)の経過が検出されるまでは、ステップS111,113,115を繰り返し実行する。所定時間が経過すると、ステップS119で、算出した血管拡張度を例えばグラフ表示する。
The pulse wave measured in steps S111, S113, and S115 and the calculated value are stored in the storage unit 80.
Steps S111, 113, and 115 are repeatedly executed until the elapse of a predetermined time (for example, 15 minutes) is detected in Step S117 after releasing the blood transfusion. When the predetermined time has elapsed, in step S119, the calculated vascular dilation degree is displayed in a graph, for example.

図9はグラフ表示の例を模式的に示す図である。この例では、駆血解除後の経過時間を横軸に、血管拡張度を縦軸に取った2次元グラフを示しているが、例えば被検者の性別、年代に応じた標準的な値を測定値と共にグラフ表示してもよい。また、血管拡張度の値に応じて背景を色分けし、動脈硬化症のリスクがどの程度あるかを把握できるようにすることも可能である。また、血管の拡張がどの程度持続したかを反映した指標として、血管拡張度が1を超える区間の面積(縦軸、波形と血管拡張度=1の直線とで囲まれる面積)を算出し、その値を表示しても良い。なお、ここでは表示部70への表示を例として説明しているが、視覚的に出力する任意の方法を採用しうる。たとえば、レポート出力など記録部75による印刷出力を行うことも可能である。   FIG. 9 is a diagram schematically showing an example of a graph display. In this example, a two-dimensional graph is shown in which the elapsed time after the release of blood transfusion is plotted on the horizontal axis and the degree of vasodilation is plotted on the vertical axis. For example, standard values corresponding to the sex and age of the subject are shown. A graph may be displayed together with the measured value. It is also possible to color the background according to the value of the degree of vasodilation so that the degree of risk of arteriosclerosis can be grasped. In addition, as an index reflecting how long the dilation of the blood vessel lasted, the area of the section where the vascular dilation degree exceeds 1 (vertical axis, the area surrounded by the waveform and the straight line of the vascular dilation degree = 1) is calculated, The value may be displayed. Here, the display on the display unit 70 is described as an example, but any method for visually outputting can be adopted. For example, it is possible to perform print output by the recording unit 75 such as report output.

以上説明したように、本実施形態によれば、圧脈波及び容積脈波を用いて血管拡張度を算出することにより、血管内皮機能である内皮依存性血管弛緩反応の程度を、非侵襲的かつ容易な方法で、安定して測定することができる。また、圧脈波及び容積脈波を用いることで、一拍ごとの連続した血管拡張度を計測することが可能である。   As described above, according to the present embodiment, the degree of endothelium-dependent vasorelaxation, which is a vascular endothelial function, is noninvasively calculated by calculating the degree of vasodilation using the pressure pulse wave and the volume pulse wave. In addition, it can be measured stably by an easy method. Further, by using the pressure pulse wave and the volume pulse wave, it is possible to measure a continuous vasodilation degree for each beat.

■(第2の実施形態)
第1の実施形態は、圧脈波及び容積脈波を血管の走向方向におけるほぼ同一位置で測定可能な場合について説明した。本実施形態では、圧脈波及び容積脈波を同一血管の走向方向における異なる位置で測定する場合について説明する。
■ (Second Embodiment)
The first embodiment has described the case where the pressure pulse wave and the volume pulse wave can be measured at substantially the same position in the direction of blood vessel travel. This embodiment demonstrates the case where a pressure pulse wave and a volume pulse wave are measured in the different position in the strike direction of the same blood vessel.

圧脈波及び容積脈波を同一血管の異なる位置で測定する場合、得られる脈波には時間のずれが生じる。そのため、同一位相区間のΔV/ΔPを求めるためには、時間ずれを補正する必要がある。   When the pressure pulse wave and the volume pulse wave are measured at different positions in the same blood vessel, a time lag occurs in the obtained pulse wave. Therefore, in order to obtain ΔV / ΔP in the same phase section, it is necessary to correct the time shift.

本実施形態においては、圧脈波と容積脈波の時間ずれを、それぞれの脈波の特徴点(例えば立ち上がり点)のずれにより求めることで補償することを特徴とする。   The present embodiment is characterized in that the time lag between the pressure pulse wave and the volume pulse wave is compensated by obtaining the difference between the characteristic points (for example, rising points) of the respective pulse waves.

脈波における特徴点の検出方法としては様々な方法が知られており、これら周知の方法のうち任意の方法を用いることが可能である。例えば、圧脈波、容積脈波それぞれの特徴点(立ち上がり点)を求める。そして、圧脈波の立ち上がり点fppと、容積脈波の立ち上がり点fpvの時間差d=|fpp−fpv|を用いて圧脈波または容積脈波を補正し、時間差を補償する。   Various methods are known as methods for detecting feature points in a pulse wave, and any of these known methods can be used. For example, the characteristic points (rising points) of the pressure pulse wave and the volume pulse wave are obtained. Then, the pressure pulse wave or the volume pulse wave is corrected by using the time difference d = | fpp−fpv | between the rising point fpp of the pressure pulse wave and the rising point fvv of the volume pulse wave, and the time difference is compensated.

そして、補正後の圧脈波と容積脈波を用い、上述の(1)と同様にしてコンプライアンスを求め、その後は第1の実施形態と同様にして血管拡張度を求めればよい。   Then, the corrected pressure pulse wave and volume pulse wave are used to obtain the compliance in the same manner as in the above (1), and thereafter, the vasodilation degree may be obtained in the same manner as in the first embodiment.

なお、圧脈波及び容積脈波の立ち上がり点の検出は、例えば出願人が特開平2004−33614号公報において開示した方法を用いて行うことができる。この方法は、まず、脈波の所定の一周期内における最小値、最大値、当該最小値と最大値の差及び、最小値と最大値の間に存在する変曲点を検出する。そして、最小値が検出された時刻から第1の所定時刻遡った第1の時刻において脈波と交わり、かつ最小値と最大値の差と第2の所定時刻とから求まる傾きを有する直線を求める。そして、最小値が検出された時刻から、変曲点に対応する第3の時刻との区間において、直線から最も遠い脈波上の点を立ち上がり特徴点とするものである(詳細は上記公報を参照されたい)。もちろん、他の方法を用いて脈波の特徴点を検出しても良いことは言うまでもない。   The rising point of the pressure pulse wave and the volume pulse wave can be detected using, for example, the method disclosed by the applicant in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-33614. This method first detects a minimum value, a maximum value, a difference between the minimum value and the maximum value, and an inflection point existing between the minimum value and the maximum value within a predetermined period of the pulse wave. Then, a straight line that intersects with the pulse wave at a first time that goes back a first predetermined time from the time when the minimum value is detected and that has a slope that is determined from the difference between the minimum value and the maximum value and the second predetermined time is obtained. . In the section from the time when the minimum value is detected to the third time corresponding to the inflection point, the point on the pulse wave farthest from the straight line is set as the rising feature point (for details, see the above publication) See) Of course, it is needless to say that the feature points of the pulse wave may be detected using other methods.

本実施形態によれば、圧脈波と容積脈波の測定位置にずれがあったり、測定系の伝播特性の影響で遅延が発生した場合など、測定される脈波間に時間のずれが存在している場合であっても、時間ずれを補償した脈波を容易に得ることができる。そして、時間ずれを補償した脈波を用いて血管拡張度を算出することにより、第1の実施形態と同様に、血管内皮機能である内皮依存性血管弛緩反応の程度を、非侵襲的かつ容易な方法で、安定して測定することができる。   According to this embodiment, there is a time lag between the measured pulse waves, such as when there is a shift in the measurement position of the pressure pulse wave and the volume pulse wave, or when a delay occurs due to the propagation characteristics of the measurement system. Even if it is a case, the pulse wave which compensated the time gap can be obtained easily. Then, by calculating the degree of vasodilation using the pulse wave that compensates for the time lag, the degree of endothelium-dependent vasorelaxation, which is a vascular endothelial function, can be determined non-invasively and easily, as in the first embodiment. Can be measured stably.

■(他の実施形態)
上述の第1および第2の実施形態では、基準コンプライアンスC0を、駆血前の安静時に測定したが、駆血解放後の安静時に基準コンプライアンスC0を測定するようにしてもよい。
■ (Other embodiments)
In the first and second embodiments described above, the reference compliance C 0 is measured at the time of rest before the blood pumping. However, the reference compliance C 0 may be measured at the time of rest after the blood pressure is released.

この場合、図6で説明した手順において、基準コンプライアンスC0算出処理(ステップS101,S102)を、ステップS117の後で行うとともに、血管拡張度算出処理(ステップS115)を基準コンプライアンスC0算出処理後に行うようにすればよい。したがって、駆血解除後所定時間経過前までの処理ループでは、コンプライアンスとその3乗根の算出、保存のみを行うことになる。 In this case, in the procedure described with reference to FIG. 6, the reference compliance C 0 calculation process (steps S101 and S102) is performed after step S117, and the vasodilation calculation process (step S115) is performed after the reference compliance C 0 calculation process. You just have to do it. Therefore, in the processing loop until the predetermined time has elapsed after canceling the blood transfusion, only the compliance and its cube root are calculated and stored.

また、上述の実施形態においては、容積脈波の測定をインピーダンス法により行う場合について説明したが、先に述べたように、本発明において圧脈波、容積脈波の測定方法は本質的な事項ではなく、他のいかなる方法を用いて測定してもよい。   In the above-described embodiment, the case where the volume pulse wave is measured by the impedance method has been described. However, as described above, the measurement method of the pressure pulse wave and the volume pulse wave is an essential matter in the present invention. Instead, it may be measured using any other method.

たとえば、最も簡単な例としては、図8に示すように、インピーダンス測定用の電極41,42および51のかわりに、発光部55および受光部56を配置し、発光部55から血管に向けて出射した赤外光の反射光を受光部56で検出することにより、周知の光電式容積脈波測定(反射式)を実現することができる。   For example, as the simplest example, as shown in FIG. 8, a light emitting unit 55 and a light receiving unit 56 are arranged instead of the electrodes 41, 42 and 51 for impedance measurement, and the light is emitted from the light emitting unit 55 toward the blood vessel. By detecting the reflected light of the infrared light by the light receiving unit 56, a known photoelectric volume pulse wave measurement (reflection type) can be realized.

また、上述の実施形態においては、駆血用の構成および、圧脈波および容積脈波を測定するための構成を有する装置についてのみ説明したが、他の装置で測定した安静時の脈波および駆血解除後の脈波をオンラインまたはオフラインで取得する構成であってもよい。   Further, in the above-described embodiment, only the apparatus for driving blood pressure and the apparatus for measuring the pressure pulse wave and the volume pulse wave have been described, but the resting pulse wave measured by another apparatus and The configuration may be such that the pulse wave after the release of tourniquet is acquired online or offline.

また、上述の実施形態では、血管内皮細胞に刺激を与える操作として駆血を用いた場合を説明した。しかし、血管内皮細胞に刺激を与える操作、方法は、駆血以外にも様々なものが知られており、本発明においてもこれら周知の操作、方法を用いることが可能である。具体的には、(1)被検者に運動負荷を与え、血流量を増加させることで、血管内皮に刺激を与える方法、(2)血管内皮細胞に影響を与える薬品(例えばニトログリセリン)を投与する方法に大別される。後者には喫煙のような血管内皮細胞に刺激を与える物質の摂取も含まれる。   Further, in the above-described embodiment, the case where blood driving is used as an operation for stimulating vascular endothelial cells has been described. However, various operations and methods for stimulating vascular endothelial cells are known in addition to blood pumping, and these well-known operations and methods can also be used in the present invention. Specifically, (1) a method of stimulating the vascular endothelium by applying exercise load to the subject and increasing the blood flow volume, (2) a drug that affects the vascular endothelial cells (for example, nitroglycerin) The method of administration is roughly divided. The latter includes intake of substances that stimulate the vascular endothelial cells, such as smoking.

これら駆血以外の方法により血管内皮細胞に刺激を与える場合、安静時の血管径測定方法に変わりはない。また、血管径の拡張を測定し始めるタイミングについても適宜定めることができる。例えば、自転車エルゴメータを使用して運動負荷を与える場合、所定強度、所定時間の運動負荷を与えた後、運動を中止し、それから所定時間間隔で圧脈波、容積脈波を測定することができる。あるいは、運動負荷を与え始めてから所定時間毎に測定を行ってもよい。   When stimulating vascular endothelial cells by a method other than these methods of driving blood, there is no change in the method for measuring the vascular diameter at rest. In addition, the timing for starting to measure the expansion of the blood vessel diameter can be determined as appropriate. For example, when an exercise load is applied using a bicycle ergometer, the exercise is stopped after applying an exercise load of a predetermined intensity and a predetermined time, and then a pressure pulse wave and a volume pulse wave can be measured at predetermined time intervals. . Alternatively, measurement may be performed every predetermined time after starting to apply exercise load.

また、薬剤を継続投与しながら(すなわち、増量していく)圧脈波、容積脈波を所定時間間隔で測定したり、薬剤投与をストップしてからも所定時間間隔で測定したりすることができる。また、安静時の測定に必要と思われる時間喫煙を禁止し、安静時の圧脈波、容積脈波を測定した後、ニコチンスプレーや実際の喫煙などにより血管内皮細胞に刺激を与え、その後所定時間間隔で圧脈波、容積脈波を測定するなどの方法を採用することができる。このように、本発明は、血管内皮細胞への刺激の結果が血管径の拡張として観察することが可能な任意の方法の適用前後(「適用後」は適用の中止のみならず、継続適用中も含む)において測定した圧脈波及び容積脈波に基づいて血管径の拡張度を測定することが可能である。
なお血管内皮細胞に刺激を与える方法として、駆血以外の方法を適用した場合には、駆血を行うための構成は不要となる。
In addition, the pressure pulse wave and volume pulse wave can be measured at predetermined time intervals while the drug is continuously administered (that is, increasing), or can be measured at predetermined time intervals even after drug administration is stopped. it can. In addition, prohibit smoking for the time required for measurement at rest, measure the pressure pulse wave and volume pulse wave at rest, then stimulate vascular endothelial cells with nicotine spray or actual smoking, and then prescribed A method of measuring a pressure pulse wave or a volume pulse wave at a time interval can be employed. As described above, the present invention can be applied before and after the application of any method in which the result of stimulation of vascular endothelial cells can be observed as an expansion of the vascular diameter. It is possible to measure the degree of dilation of the blood vessel diameter based on the pressure pulse wave and volume pulse wave measured in the above.
In addition, when a method other than blood driving is applied as a method for stimulating vascular endothelial cells, a configuration for performing blood driving is not necessary.

本発明の実施形態にかかる血管内皮機能測定装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the vascular endothelial function measuring apparatus concerning embodiment of this invention. 第1の実施形態における電極配置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the electrode arrangement | positioning in 1st Embodiment. 第1の実施形態における電極構造の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the electrode structure in 1st Embodiment. 測定時の電極装着状態を説明する図である。It is a figure explaining the electrode mounting state at the time of a measurement. カフと電極の装着位置の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the mounting position of a cuff and an electrode. 第1の実施形態における測定処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the measurement process in 1st Embodiment. コンプライアンスの算出原理を説明する図である。It is a figure explaining the calculation principle of a compliance. 脈波測定用電極の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the electrode for pulse wave measurement. グラフ表示の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a graph display. 超音波プローブの位置ずれと測定誤差について説明する図である。It is a figure explaining the position shift and measurement error of an ultrasonic probe.

Claims (5)

所定の血管における圧脈波を取得する圧脈波取得手段と、
前記所定の血管における容積脈波を取得する容積脈波測定手段と、
前記圧脈波の所定時間あたりの変化量と、前記容積脈波の前記圧脈波と同位相における前記所定時間あたりの変化量の比を時系列的に求める第1の算出手段と、
1心拍区間における前記変化量の比の最大値の3乗根を求める第2の算出手段と、
安静時において求めた前記最大値の3乗根と、前記所定の血管の内皮細胞に刺激を与える操作を行った後に求めた前記最大値の3乗根の各々との比を血管拡張度として求める血管拡張度算出手段とを有することを特徴とする血管内皮機能測定装置。
Pressure pulse wave acquisition means for acquiring a pressure pulse wave in a predetermined blood vessel;
Volume pulse wave measuring means for acquiring a volume pulse wave in the predetermined blood vessel;
First calculation means for obtaining a ratio of the amount of change per predetermined time of the pressure pulse wave and the amount of change per predetermined time in the same phase as the pressure pulse wave of the volume pulse wave;
A second calculating means for obtaining a cube root of the maximum value of the ratio of the change amount in one heartbeat section;
The ratio of the cube root of the maximum value obtained at rest and each cube root of the maximum value obtained after performing an operation for stimulating the endothelial cells of the predetermined blood vessel is obtained as the degree of vasodilation. An apparatus for measuring vascular endothelial function, comprising: a vasodilation calculating means.
前記圧脈波及び前記容積脈波の特徴点を検出する特徴点検出手段と、
前記圧脈波と前記容積脈波の特徴点から、前記圧脈波及び前記容積脈波の時刻の差を求める時間ずれ検出手段と、
前記時間ずれ検出手段が求めた時刻の差を用いて前記圧脈波と前記容積脈波の時間ずれを補償する補償手段とをさらに有し、
前記第1の算出手段が、前記補償手段が時間ずれを補償した前記圧脈波および前記容積脈波を用いて前記変化量の比を求めることを特徴とする請求項1記載の血管内皮機能測定装置。
Feature point detection means for detecting feature points of the pressure pulse wave and the volume pulse wave;
From the characteristic points of the pressure pulse wave and the volume pulse wave, a time lag detection means for obtaining a time difference between the pressure pulse wave and the volume pulse wave;
Compensation means for compensating for the time lag between the pressure pulse wave and the volume pulse wave using the time difference obtained by the time lag detection means,
2. The vascular endothelial function measurement according to claim 1, wherein the first calculating unit obtains the ratio of the amount of change using the pressure pulse wave and the volume pulse wave in which the compensation unit compensates for the time lag. apparatus.
前記血管拡張度の時間経過による変化を視覚的に出力する出力手段をさらに有することを特徴とする請求項1または請求項2記載の血管内皮機能測定装置。   The vascular endothelial function measuring device according to claim 1 or 2, further comprising an output means for visually outputting a change in the degree of vasodilatation over time. 前記血管の内皮細胞に刺激を与える操作が、駆血、薬品投与もしくは運動負荷の付与のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の血管内皮機能測定装置。   The vascular endothelial function according to any one of claims 1 to 3, wherein the operation for stimulating the endothelial cells of the blood vessels is any one of blood pumping, drug administration, and exercise load application. measuring device. 前記血管の内皮細胞に刺激を与える操作が駆血であり、前記安静時が、前記駆血の前、または前記駆血の解放後所定時間を経過した後であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の血管内皮機能測定装置。   2. The operation of applying stimulation to the endothelial cells of the blood vessels is blood driving, and the resting time is before the blood driving or after a predetermined time has elapsed after the release of the blood driving. The vascular endothelial function measuring device according to any one of claims 3 to 3.
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