JP4754915B2 - 血圧監視装置 - Google Patents
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Description
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、脈波伝播時間に基づいて連続的に血圧値を推定する血圧監視装置において、精度良く血圧値を推定することを可能とすることを目的とする。
図1は、本発明の実施形態に係る血圧監視装置としての生体情報モニタ装置の機能構成例を示すブロック図である。
図において、カフ10は帯状の形態を有し、ポンプ14による給排気により膨張と収縮を行うゴム嚢を内蔵する。カフ10は通常患者の四肢のいずれか、代表的には上腕部に装着される。圧力センサ12はカフ10内のゴム嚢内部に充たされた気体に加わる圧力の変化を検出し、圧力信号を電気信号に変換して制御部100へ出力する。
本実施形態の生体情報モニタ装置は、ECGと指尖容積脈波とを用いて脈波伝播時間を連続的に算出し、予め係数を構成した算出式を適用して推定血圧値を連続的に算出する点、また推定血圧値を用いてカフによる血圧測定の必要性を判定する点において従来技術と共通している。
また、推定血圧値とRR間隔との相関関係についても同様の指標として使用可能である。通常、推定血圧値とRR間隔とは、その増減に関して負の相関を有する。すなわち、推定血圧値又はRR間隔の一方が増加すれば他方は減少し、他方が減少すれば一方が増加するという関係にある。
まず、ステップS101で、ECGと脈波の取得を開始する。また、初期化処理として、カフを用いた血圧の初期測定と、RR間隔、脈波伝播時間及び推定血圧値の初期値を以下に説明する方法と同様にして算出し、記憶部90に記憶しておく。以降、RR間隔と脈波伝播時間又はRR間隔と推定血圧値との相関関係の監視処理(ステップS111〜S118)と、脈波伝播速度に基づく血圧推定処理(ステップS121〜S131)とは並列に処理される。
前者の場合、具体的には、直近に実施したカフを用いた血圧測定時に測定したRR間隔RRrefと、ステップS111で求めたRR間隔RRtとから、RR間隔の増減を求める。また、直近に実施したカフを用いた血圧測定時に測定した脈波伝播時間DTrefと、ステップS212(後述)で求めた脈波伝播時間DTtとから、脈波伝播時間の増減を求める。
また、後者の場合、直近に実施したカフを用いた血圧測定時に測定したRR間隔RRrefと、ステップS111で求めたRR間隔RRtとから、RR間隔の増減を求める。また、直近に実施したカフを用いた血圧測定時における推定血圧値ESYSrefと、ステップS213(後述)で求めた推定血圧値ESYStとから、推定血圧値の増減を求める。
DRR=RRref−RRt
により、
脈波伝播時間の増減は、
DDT=DTref−DTt
により、
推定血圧値の増減は、
DESYS=ESYSref−ESYSt
によりそれぞれ求める。
なお、本実施形態において、ステップS114及び後述するステップS117における相関関係の判定は、必要以上にカフ測定が行われないよう、所定脈拍数(例えば10拍)連続して同じ相関関係となったことをもって行う。具体的には、例えばステップS113で計算した脈波伝播時間及び推定血圧値の増減から求まる1拍毎の相関関係を直近の所定脈拍数分記憶しておき、同じ相関関係が所定脈拍数連続したかどうかにより、相関関係の逆転(正常状態から逆転状態への変化、又は逆転状態から正常状態への変化)を判定する。
RR間隔と脈波伝播時間の例であれば、DRRとDDTの符号が等しければ、RR間隔と脈波伝播時間とは正の相関を持ち、逆転していないことがわかる。
ただし、RR間隔と脈波伝播時間(或いは推定血圧値)との相関関係を容易に把握するためには、DRR、DDT、DSYSを、ここに例示したように同様の式で算出することが好ましい。
例えば、RR間隔と脈波伝播時間との相関関係を監視する場合、DRR=RRref/RRt、DDT=DTref/DTtとした場合には、DRR,DDTがいずれも1以上か1未満であれば、正の相関であり、正常の相関関係であることが判断できる。
制御部100はポンプ14を制御し、カフ10の圧力を上昇させて駆血し、その後徐排気しながら圧力センサ12からの入力信号を監視し、周知のオシロメトリック法に基づいて最高血圧値、平均血圧値及び最低血圧値を求める。また、カフ10を用いた血圧測定直前のRR間隔、脈波伝播時間及び推定血圧値を記憶部90に記憶しておき、上述した相関関係の判定や、推定血圧値の算出式に含まれる係数α、βの較正を行なう場合に利用する。なお、カフによる血圧値測定中、他の処理は中断するか、結果を無視する。
(1)推定血圧値の算出式を較正する
(2)推定血圧値の算出式はそのままとし、推定結果を補正する
のいずれかを適用することができる。
ステップS117において、正常状態の相関関係が継続していることが判定された場合には、直ちにステップS111へ戻る。
すなわち、ステップS121では、心電図電極20により検出されるECGと、指センサ30が検出する指尖容積脈波とに基づいて、脈波伝播時間を算出する。より具体的には、制御部100は、ECGや指尖容積脈波に対して通常行われるノイズ除去や波形整形などの信号処理を行った後、両者の各心拍中の特徴点間の時間差を脈波伝播速度として算出する。この場合、ECGの特徴点としては例えばR波のピーク位置、指尖容積脈波の特徴点は例えば波形の立ち上がり位置とすることができる。また、上述したように、R波の出現から実際の脈波発生までには時間差(駆出前期間)が存在するため、特徴点間の時間差から、予め統計的に求めた駆出前期間に相当する時間を減じることで、補正を行うことも可能である。
すなわち、脈波伝播時間を、例えば特許文献1に示されるような、
推定血圧値=α×(脈波伝播時間[msec])+β (2)
(α、βは係数であり、α<0、β>0)
という式に適用することにより、推定血圧値を求める。
補正後の推定血圧値=α×(脈波伝播時間[msec])+β+δ (2)’
(α、βは係数であり、α<0、β>0、δは推定誤差)
として補正後の推定血圧値を求める。
また、算出式の較正により補正を行なう場合には、式(2)のα、βとして、後述するステップS131と同様の処理により較正した係数を用いる。
これら上限値、下限値又は変動量は、カフによる血圧測定値に対して固定的に設定されても良いし、測定値の具体的な値に応じて動的に変更するように構成してもよい。
ステップS127では、直近のカフによる血圧測定から予め定めた時間が経過したかどうかを判定する。このように、本実施形態の生体情報モニタ装置では、RR間隔と脈波伝播時間の相関関係が逆転せず、かつ推定血圧値が正常範囲内である状態が継続した場合であっても、所定時間経過毎にカフによる血圧測定を行なう。直近のカフによる血圧測定から予め定めた時間が経過していれば、ステップS129へ進み、未経過であればステップS121へ戻る。
ステップS129では、ステップS115と同様にしてカフによる血圧測定を実施する。そして、測定結果に基づいて、ステップS131で推定血圧値の算出式の較正を行なった後、ステップS121へ戻る。
以後、監視の終了が指示されるまで上述の処理を繰り返す。
次に、ステップS131で行なう、推定血圧値算出式の較正処理の詳細について説明する。
上述のように、カフによる血圧測定を行った結果が少なくとも定期的に得られる場合、この測定結果を基にして推定血圧値を求めるための算出式の較正(係数α、βの較正)を行うことにより、次のカフ測定時までの区間における推定血圧値の精度を向上させることができる。
推定血圧値=α×(脈波伝播時間[msec])+β (2)
(α、βは係数であり、α<0、β>0)
と表すことができる。
そして、これらの係数を、
・カフを用いて測定した血圧値(実測値)とその直前に算出した推定血圧値との差分(推定誤差)
・前回の実測値と今回の実測値との差
に応じて較正することで、その後に算出する推定血圧値の精度を向上させることが可能になる。
<表1>
d αの補正量
30<d 再計算
20<d≦30 +10
10<d≦20 + 5
−10≦d≦10 0(補正なし)
−20≦d<−10 − 5
−30≦d<−20 −10
d<−30 再計算
ただし、dは(推定血圧値−実測値)又は(実測値(t-1)−実測値(t))[mmHg]である。
また、較正された係数αと実測値を用い、係数βも較正がなされる。
(差分で判定する場合)
|推定血圧値−実測値|>Th1
|実測値(t-1)−実測値(t)|>Th2
(変動比で判定する場合)
|(推定血圧値/実測値)−1|>Th3
|(実測値(t-1)/実測値(t))−1|>Th4
等の条件のいずれかが満たされれば(変動量が閾値より多い場合)には較正が必要であると判定する。
較正の必要がない(推定血圧値の精度が十分である)と判定される場合には、処理を終了する。
これにより、以後の推定血圧値の算出には、較正後の算出式が用いられる。
X、Yの値はどのように定めても良いが、血圧測定値が高い場合、又は低い場合には、そうでない場合(通常の測定値の場合)よりもX、Yとも小さく設定することで、推定血圧の変動に対してカフ測定が行われやすくすることができる。また、X、Yは同じ値とする必要はなく、例えば、カフによる血圧測定結果が所定値より低い場合、Y<Xとして、減少側の閾値がより厳しく(閾値を超えやすく)なるように設定して、血圧の減少をより厳しく監視することも可能である。また、逆にカフの測定結果が高い場合に、X<Yとして、増加側の閾値をより厳しく設定し直すこともできる。
また、変動量は比率(パーセンテージ)である必要はなく、差分であってもよい。
・推定血圧値ESYSが通常の変動判定閾値の50%以上変動した(すなわち、閾値が直近のカフによる血圧測定値±20%の区間であれば、直近のカフによる血圧測定値より±10%以上変動した)。
・RR間隔が、推定血圧値ESYSの変化方向と同じ方向(すなわち、正の相関)に、かつ前回のカフ測定時に保持したRR間隔に対して3%以上変動した。
という2つの条件をいずれも満たした状態が10拍以上連続した場合に、相関関係が逆転したと判断し、カフによる血圧測定を開始している。
図4において、時刻tにおいて、RR間隔と推定血圧値ESYSとの相関関係が逆転したものと判断され、カフによる血圧測定が実施されている。それ以外のカフによる血圧測定(図中↓で示す)は、定期的なカフ測定又は推定血圧値ESYSの値に基づくカフ測定である。
一方、本願発明に基づいてカフ測定の必要性を判断した図4では、観血的に測定した血圧ISYSと、推定血圧値ESYSとの差が一旦開くが、その後、時刻tでカフ測定を行なうことで、実測値であるISYSとの誤差が修正されていることが分る。
Claims (9)
- 所定の方法で血圧測定を行う血圧測定手段と、
心電図を測定する心電図測定手段と、
生体の所定部位における脈波を取得する脈波取得手段と、
前記脈波と、前記心電図又は前記所定部位とは異なる部位で取得した脈波とから、脈波伝播時間を算出する脈波伝播時間算出手段と、
前記脈波伝播時間を用いて推定血圧値を算出する推定血圧値算出手段と、
前記心電図の連続する2心拍波形内に含まれる特徴点の間隔を求める間隔算出手段と、
前記脈波伝播時間と前記特徴点間の間隔との相関関係である第1の相関関係又は前記推定血圧値と前記特徴点間の間隔との相関関係である第2の相関関係を監視する監視手段と、
前記第1の相関関係が負の相関となったか、前記第2の相関関係が正の相関となったことを前記監視手段により検出した場合、前記血圧測定手段による測定を行い、その測定結果と前記推定血圧値との差に基づいて前記推定血圧値の補正を行なうように前記推定血圧値算出手段を制御する制御手段を有することを特徴とする血圧監視装置。 - 前記監視手段により、前記第1の相関関係が負の相関から正の相関になったことが検出された場合、又は前記第2の相関関係が正の相関から負の相関になったことが検出された場合、前記制御手段が、前記推定血圧値の補正を中止するように前記推定血圧値算出手段を制御することを特徴とする請求項1記載の血圧監視装置。
- 前記補正が、前記測定結果と前記推定血圧値との差を、前記血圧測定手段による血圧測定後に算出される前記推定血圧値に加算する補正であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の血圧監視装置。
- 前記推定血圧算出手段が、前記脈波伝播時間を予め定めた算出式に適用して前記推定血圧値を算出するとともに、
前記補正が、前記血圧測定部による測定値と前記推定血圧値との差に基づいて、前記算出式の較正を行う補正であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の血圧監視装置。 - 前記推定血圧算出手段が、前記脈波伝播時間を予め定めた算出式に適用して前記推定血圧値を算出するとともに、
前記血圧測定部による現在の測定値と前回の測定値との比較、或いは前記血圧測定部による現在の測定値と前記推定血圧値との比較に基づいて前記算出式の較正の要否を判定し、必要と判定されたときに前記算出式を較正する較正手段をさらに有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の血圧監視装置。 - 前記血圧測定部が、連続的には測定が行えない方法により血圧測定を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の血圧監視装置。
- 前記血圧測定部が、カフを用いたオシロメトリック法により血圧測定を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の血圧監視装置。
- 前記脈波取得手段が、指尖容積脈波を取得することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の血圧監視装置。
- 前記間隔算出手段が、前記特徴点の間隔として、R波の間隔を求めることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の血圧監視装置。
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