JP4830097B2 - Blood vessel state measuring device, control program, recording medium - Google Patents
Blood vessel state measuring device, control program, recording medium Download PDFInfo
- Publication number
- JP4830097B2 JP4830097B2 JP2005190474A JP2005190474A JP4830097B2 JP 4830097 B2 JP4830097 B2 JP 4830097B2 JP 2005190474 A JP2005190474 A JP 2005190474A JP 2005190474 A JP2005190474 A JP 2005190474A JP 4830097 B2 JP4830097 B2 JP 4830097B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- artery
- blood pressure
- pressure value
- measuring
- blood vessel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 title claims description 54
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 claims description 73
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 claims description 49
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 38
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 28
- 230000002792 vascular Effects 0.000 claims description 19
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 11
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 claims description 7
- 230000004872 arterial blood pressure Effects 0.000 claims description 5
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims 1
- 210000000245 forearm Anatomy 0.000 description 25
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 17
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 7
- 206010003210 Arteriosclerosis Diseases 0.000 description 6
- 208000011775 arteriosclerosis disease Diseases 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 4
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 3
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 3
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 3
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 3
- 230000023597 hemostasis Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 210000002460 smooth muscle Anatomy 0.000 description 3
- 230000002883 vasorelaxation effect Effects 0.000 description 3
- 102000016942 Elastin Human genes 0.000 description 2
- 108010014258 Elastin Proteins 0.000 description 2
- 102000007330 LDL Lipoproteins Human genes 0.000 description 2
- 108010007622 LDL Lipoproteins Proteins 0.000 description 2
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229920002549 elastin Polymers 0.000 description 2
- 210000003038 endothelium Anatomy 0.000 description 2
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 210000004165 myocardium Anatomy 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 102000015427 Angiotensins Human genes 0.000 description 1
- 108010064733 Angiotensins Proteins 0.000 description 1
- 206010005746 Blood pressure fluctuation Diseases 0.000 description 1
- 206010020772 Hypertension Diseases 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000002249 anxiolytic agent Substances 0.000 description 1
- 210000000709 aorta Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 208000026106 cerebrovascular disease Diseases 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 235000012000 cholesterol Nutrition 0.000 description 1
- 210000002808 connective tissue Anatomy 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- XEYBHCRIKKKOSS-UHFFFAOYSA-N disodium;azanylidyneoxidanium;iron(2+);pentacyanide Chemical compound [Na+].[Na+].[Fe+2].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].[O+]#N XEYBHCRIKKKOSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 210000004177 elastic tissue Anatomy 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 210000003989 endothelium vascular Anatomy 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 210000002216 heart Anatomy 0.000 description 1
- 208000019622 heart disease Diseases 0.000 description 1
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 1
- 230000002102 hyperpolarization Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 238000013186 photoplethysmography Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000000391 smoking effect Effects 0.000 description 1
- 229940083618 sodium nitroprusside Drugs 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002889 sympathetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 231100000216 vascular lesion Toxicity 0.000 description 1
- 230000002227 vasoactive effect Effects 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Description
本発明は、動脈硬化などの血管の病変を示す指標となる、血管の機械的インピーダンス(剛性、粘性)を測定するための血管状態測定装置、上記血管状態測定装置における各手段を、コンピュータにて実行可能に記載された制御プログラム、上記制御プログラムを、コンピュータにて読み取り可能に記録した記録媒体に関するものである。 The present invention relates to a blood vessel state measuring device for measuring a mechanical impedance (rigidity, viscosity) of a blood vessel, which is an index indicating a blood vessel lesion such as arteriosclerosis, and each means in the blood vessel state measuring device using a computer. The present invention relates to a control program described as executable and a recording medium on which the control program is recorded so as to be readable by a computer.
厚生労働省が発表した平成15年度の主な死因別死亡数の割合において、日本人の死因の2、3位は心疾患、及び脳血管疾患が占めており、血管に関わる疾患が増加傾向にあることがわかる。血管は、年齢に伴い動脈壁中のコラーゲンが変質して硬化し、弾性線維の減少が起こることで動脈壁の質が悪くなるといわれている。 Heart disease and cerebrovascular disease account for the second and third most common causes of death among Japanese nationals in the 2003 death rate by the Ministry of Health, Labor and Welfare. I understand that. It is said that the blood vessels of the arterial wall deteriorate in quality as the collagen in the arterial wall deteriorates and hardens with age and elastic fibers decrease.
一方、近年は正常な老化過程以外に血管の質を低下させる要因が増加している。具体的には、糖尿病、高血圧、食の欧米化、運動不足、喫煙、さらにストレスなども影響し、危険因子であるアンギオテンシンや低比重リポ蛋白(LDL)コレステロールの増加により、組織や臓器全体に血行障害が生じることが報告されている。 On the other hand, in recent years, factors that reduce the quality of blood vessels other than the normal aging process are increasing. Specifically, diabetes, hypertension, westernization of food, lack of exercise, smoking, and stress also affect blood circulation to tissues and organs due to increases in risk factors such as angiotensin and low density lipoprotein (LDL) cholesterol. Disability has been reported to occur.
これら血管に関わる疾患は、益々増加するといわれている。動脈硬化の進行度など血管に関わる疾患の早期発見のためには、血管状態、例えば血管のかたさ、やわらかさといった力学特性を定量的に評価する必要がある。 These blood vessel diseases are said to increase more and more. For early detection of diseases related to blood vessels such as the degree of progression of arteriosclerosis, it is necessary to quantitatively evaluate the vascular state, for example, mechanical properties such as the hardness and softness of blood vessels.
そこで、上記評価のために、従来から様々な解析が行われてきた。非特許文献1には、フォトプレチスモグラムを利用して、血管壁の力学特性を機械インピーダンスの慣性、粘性、剛性を用いてモデル化し、血管状態を1拍毎に推定する手法が提案されている。上記フォトプレチスモグラムとは、光を対象部位に照射し、その光の透過光を検出して血管状態を計測するためのデータを提供できるものである。
しかしながら、インピーダンスの推定に用いられている生体信号の一つであるフォトプレチスモグラムは、光の透過光を利用するため、計測部位の厚さが薄い末梢部に限定されており、動脈硬化が問題となる血管径の大きい動脈が存在する部位においては、上記計測ができないという問題点を有している。 However, the photoplethysmogram, which is one of the biological signals used for impedance estimation, is limited to the peripheral part where the thickness of the measurement site is thin because it uses transmitted light. However, there is a problem that the above measurement cannot be performed at a site where an artery with a large blood vessel diameter exists.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、計測部位に限定されないストレインゲージプレチスモグラムを用いて血管の動き(血管の径の変化)を計測し、動脈血圧値との対応関係から血管のかたさ、やわらかさを計測する装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to measure the movement of a blood vessel (change in the diameter of the blood vessel) using a strain gauge plethysmogram that is not limited to the measurement site, and An object of the present invention is to provide an apparatus for measuring the hardness and softness of blood vessels from the correspondence with blood pressure values.
本発明に係る血管状態測定装置は、上記課題を解決するために、被験者の心電図を測定して出力するための心電図出力手段と、前記被験者における、動脈を含む部分の外周長さの変化を測定するための外周長さ測定手段と、前記動脈での血圧値を検出するための血圧値検出手段と、前記心電図、外周長さの変化、および血圧値に基づいて、前記動脈の粘性および剛性の少なくとも一方を算出して前記動脈の血管状態を測定するための状態算出手段とを備えていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the blood vessel state measuring apparatus according to the present invention measures an electrocardiogram output means for measuring and outputting an electrocardiogram of a subject, and changes in the outer peripheral length of a portion including the artery in the subject. The blood pressure value detecting means for detecting the blood pressure value in the artery, the electrocardiogram, the change in the peripheral length, and the blood pressure value based on the viscosity and rigidity of the artery. And a state calculating means for calculating at least one of them and measuring the vascular state of the artery.
上記構成によれば、被験者における、動脈を含む部分の外周長さの変化を測定するための外周長さ測定手段、例えばストレインゲージプレチスモグラフィーを設けたので、動脈硬化が問題となる血管径の大きい動脈が存在する部位においても、上記部位の外周長さの変化を測定できる。 According to the above configuration, since the outer circumference length measuring means for measuring the change in the outer circumference length of the part including the artery in the subject, for example, the strain gauge plethysmography, is provided, the blood vessel diameter that causes arteriosclerosis is a problem. Even at a site where a large artery exists, the change in the outer peripheral length of the site can be measured.
よって、上記構成は、上記外周長さの変化の測定結果から、上記血管の容積変化を算出できるので、心電図と血圧値と容積変化に基づいて状態算出手段により上記粘性および剛性の少なくとも一方を算出して、動脈のかたさ、やわらかさを計測できる。 Therefore, since the above configuration can calculate the volume change of the blood vessel from the measurement result of the change in the outer peripheral length, at least one of the viscosity and the rigidity is calculated by the state calculation unit based on the electrocardiogram, the blood pressure value, and the volume change. Thus, the hardness and softness of the artery can be measured.
上記血管状態測定装置では、前記状態算出手段は、前記心電図のR波をトリガーとして前記動脈の血管状態を測定するようになっていることが好ましい。 In the vascular state measuring apparatus, it is preferable that the state calculating means measures the vascular state of the artery using an R wave of the electrocardiogram as a trigger.
上記構成によれば、被験者の心電図のR波つまり心筋が最も収縮した時をトリガー(計測の開始点、終了点)として用いるので、互いに隣り合う各R波間での血圧値の最大値とそれに対応する外周長さの変化とを計測することで、心筋の収縮および拡張に伴う動脈の動きを、より正確に計測できる。 According to the above configuration, the R wave of the subject's electrocardiogram, that is, the time when the myocardium is most contracted, is used as a trigger (measurement start point and end point). By measuring the change in the outer peripheral length, the movement of the artery accompanying the contraction and expansion of the myocardium can be measured more accurately.
上記血管状態測定装置においては、前記外周長さ測定手段は、ストレインゲージプレチスモグラフィーであってもよい。 In the blood vessel state measuring apparatus, the outer peripheral length measuring means may be strain gauge plethysmography.
上記血管状態測定装置では、前記外周長さ測定手段は、動脈の拍動に基づく前記外周長さの変化を測定するようになっていることが望ましい。 In the vascular state measuring device, it is preferable that the outer peripheral length measuring means measures the change in the outer peripheral length based on the pulsation of the artery.
上記構成によれば、動脈の拍動に基づき外周長さの変化を測定するので、静脈止血法といった被験者に負担を強いる測定法を用いる必要がないので、被験者に対し、より安全に被験者の血管状態を測定できる。 According to the above configuration, since the change in the outer peripheral length is measured based on the pulsation of the artery, there is no need to use a measurement method that imposes a burden on the subject such as venous hemostasis. The state can be measured.
上記血管状態測定装置においては、前記血圧値検出手段は、非観血的動脈圧測定部を有していてもよい。 In the vascular state measurement device, the blood pressure value detection means may include a non-invasive arterial pressure measurement unit.
上記構成によれば、血圧値を非観血的に測定するので、動脈中へのカテーテルの穿刺といった被験者に負担を強いる測定法を用いる必要がないので、被験者に対し、より安全に被験者の血管状態を測定できる。 According to the above configuration, since the blood pressure value is measured noninvasively, there is no need to use a measurement method that imposes a burden on the subject such as puncture of the catheter into the artery. The state can be measured.
本発明に係る制御プログラムは、上記課題を解決するために、上記の何れかに記載された血管状態測定装置における各手段を、コンピュータにて実行可能に記載されたことを特徴としている。
本発明に係る記録媒体は、上記課題を解決するために、上記に記載の制御プログラムを、コンピュータにて読み取り可能に記録したことを特徴としている。
In order to solve the above problems, a control program according to the present invention is characterized in that each means in the blood vessel state measuring apparatus described in any of the above is described so as to be executable by a computer.
In order to solve the above problems, a recording medium according to the present invention is characterized in that the control program described above is recorded so as to be readable by a computer.
本発明に係る血管状態測定装置は、以上のように、被験者の心電図を測定して出力するための心電図出力手段と、前記被験者における、動脈を含む部分の外周長さの変化を測定するための外周長さ測定手段と、前記動脈での血圧値を検出するための血圧値検出手段と、前記心電図、外周長さの変化、および血圧値に基づいて、前記動脈の粘性および剛性の少なくとも一方を算出して前記動脈の血管状態を測定するための状態算出手段とを備えている構成である。 As described above, the blood vessel state measuring apparatus according to the present invention measures an electrocardiogram output means for measuring and outputting an electrocardiogram of a subject, and measures a change in the outer peripheral length of a portion including an artery in the subject. Based on the peripheral length measuring means, the blood pressure value detecting means for detecting the blood pressure value in the artery, the electrocardiogram, the change in the peripheral length, and the blood pressure value, at least one of the viscosity and rigidity of the artery is determined. And a state calculation means for calculating and measuring the vascular state of the artery.
それゆえ、上記構成は、動脈を含む部分の外周長さの変化を測定するための外周長さ測定手段を備えているので、動脈硬化が問題となる血管径の大きい動脈が存在する部位においても、上記動脈のかたさ、やわらかさを計測できる。 Therefore, the above configuration includes the outer peripheral length measuring means for measuring the change in the outer peripheral length of the portion including the artery, so that even in a region where an artery having a large blood vessel where arteriosclerosis is a problem exists. The hardness and softness of the artery can be measured.
この結果、上記構成は、血管径の大きい動脈が存在する部位においても、上記動脈のかたさ、やわらかさを計測できるから、動脈硬化などの血管の病変をより確実に評価できるという効果を奏する。 As a result, the above configuration can measure the hardness and softness of the artery even in a region where an artery having a large blood vessel exists, and thus has an effect of more reliably evaluating a vascular lesion such as arteriosclerosis.
本発明に係る血管状態測定装置の一実施形態について図1ないし図10に基づいて説明すると以下の通りである。すなわち、上記血管状態測定装置では、図1に示すように、心電図計(心電図出力手段)2、ストレインゲージプレチスモグラフィー装置(外周長さ測定手段)3、血圧計(血圧値検出手段)4、およびコンピュータ部(状態算出手段)5が設けられている。さらに、上記血管状態測定装置においては、コンピュータ部5にて算出された計測結果、計測時における心電図、プレチスモグラム、血圧値を表示できる、液晶ディスプレイなどのディスプレイ部6を設けてもよい。
An embodiment of a blood vessel state measuring apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. That is, in the blood vessel state measuring apparatus, as shown in FIG. 1, an electrocardiograph (electrocardiogram output means) 2, a strain gauge plethysmography apparatus (peripheral length measuring means) 3, a sphygmomanometer (blood pressure value detecting means) 4, A computer unit (state calculation means) 5 is also provided. Further, the blood vessel state measuring device may be provided with a display unit 6 such as a liquid crystal display capable of displaying a measurement result calculated by the
心電図計2は、被験者1の心臓の動きを示す心電図(ECG:ElectroCardioGram)を測定して出力するためのものである。心電図計2としては、例えば日本コーリン社製のBP−306が挙げられる。
The electrocardiograph 2 is for measuring and outputting an electrocardiogram (ECG: ElectroCardioGram) indicating the movement of the heart of the
ストレインゲージプレチスモグラフィー装置3は、被験者1における、例えば前腕(動脈を含む部分)1aの外周長さの変化を測定することによって、前腕1aの容積変化(PLS:PLethySmogram)を計測するためのものである。ストレインゲージプレチスモグラフィー装置3としては、例えばHokanson社製のEC5Rが挙げられる。
The strain
ストレインゲージプレチスモグラフィー装置3は、上記計測のために、紐状のストレインゲージ3aと、装置本体3bと、上記両者を電気的に接続するケーブル3cを備えている。
The strain
ストレインゲージ3aは、伸縮性に優れた樹脂チューブ、例えば膜厚が薄いシリコンラバーチューブと、そのシリコンラバーチューブ内に充填された、導電性を有する液体、例えば水銀、またはGa−In溶液と、シリコンラバーチューブ内の両端部にそれぞれ形成された電極とを有している。
The
よって、ストレインゲージプレチスモグラフィー装置3は、測定対象の動脈1bを含む前腕1aの外周に対し、上記シリコンラバーチューブを巻き付けて使用される。シリコンラバーチューブは、測定対象の動脈1bの血流方向に対し略直交する仮想平面と前腕1aの外周とが交わる仮想線に沿って、巻き付けられることが好ましい。略直交するとは、ほぼ直交していればよく、具体的には、上記血流方向に対し80度以上、より望ましくは85度以上であり、かつ、上記血流方向に対し100度以下、より望ましくは95度以下である。
Therefore, the strain
このシリコンラバーチューブを巻き付け、シリコンラバーチューブ内の各電極に電圧を印加して電流を流すと、上記動脈1bの容積変化が血圧値の変化に伴い変化したとき、上記前腕1aにおける、上記巻き付け部の外周長さが変化する。このように外周長さが変化すると、変化した外周に巻き付けられた上記シリコンラバーチューブの長さも変化する。これにより、シリコンラバーチューブ内に充填された、導電性を有する液体における各電極間の距離も変化して、上記液体の各電極間での電気抵抗値が変化する。この電気抵抗値の変化は、ケーブル3cを介して装置本体3bにて検出され、プレチスモグラムを示す電気信号(PLS)としてコンピュータ部5に出力される。
When the silicon rubber tube is wound and a current is applied by applying a voltage to each electrode in the silicon rubber tube, when the volume change of the
ストレインゲージプレチスモグラフィー装置3は、図2(a)に示すように、測定対象の動脈1bを含む前腕1aの外周に対し、非加圧状態で使用される。しかしながら、図2(b)に示すように、通常の間接的(非観血的)動脈圧測定法である、静脈止血法といった加圧状態で用いることもできる。非加圧状態と、加圧状態とにおけるプレチスモグラムを図3に示す。図3では、非加圧状態時の動脈1bの拍動部分に対応する拍動部2aと、加圧状態時の動脈1bに順次、血流がたまって、上記動脈1bの径が順次大きくなっていることを示すトレンド部2bとが示されている。
As shown in FIG. 2A, the strain
図1に示す、血圧計4は、前腕1aの動脈1b内での血圧値(IBP:Invasive Blood Pressure)を検出するためのものである。血圧計4としては、例えば日本光電社製:SEN−6102Mが挙げられる。血圧計4には、動脈1b内に先端が穿刺されるカテーテル4aと、カテーテル4aからの血液を溜めて血圧を圧電素子などの圧力−電気の変換素子により検出する検出部4bと、検出部4bからの電気信号から血圧値を算出する血圧計本体4cとを備えている。
The blood pressure monitor 4 shown in FIG. 1 is for detecting a blood pressure value (IBP: Invasive Blood Pressure) in the
コンピュータ部5は、心電図の経時的変化、外周長さの変化によるプレチスモグラムの経時的変化、および血圧値の経時的変化に基づいて、動脈1bの力学的特性である粘性および剛性の少なくとも一方を、後述するモデル化によって算出して動脈1bの血管状態を測定できるようになっている。
The
図4(a)に、心電図の一例を示す。上記心電図のRは、R波の位置を示す。図4(b)に、上記心電図の経時的な変化に対応した血圧値の一例を示す。図4(c)に、上記血圧値の経時的な変化に対応するプレチスモグラムを示す。 FIG. 4A shows an example of an electrocardiogram. R in the electrocardiogram indicates the position of the R wave. FIG. 4B shows an example of the blood pressure value corresponding to the change over time of the electrocardiogram. FIG. 4C shows a plethysmogram corresponding to the change in the blood pressure value over time.
本発明の血管状態測定装置では、図5に示すように、心電図、プレチスモグラム、および血圧値の各経時的な変化を示す電気信号に含まれるノイズや直流成分などの不要成分を低減するために、上記各電気信号を、それぞれ、バンドパスフィルター(BPF)処理を施してもよい。心電図用のバンドパスフィルターの通過帯域としては、14〜28(Hz)が挙げられる。プレチスモグラム用の、および血圧値用のバンドパスフィルターの通過帯域としては、0.3〜5.0(Hz)がそれぞれ挙げられる。 In the blood vessel state measuring device of the present invention, as shown in FIG. 5, in order to reduce unnecessary components such as noise and DC component included in the electrocardiogram, the plethysmogram, and the electrical signal indicating the change over time of the blood pressure value, Each of the electrical signals may be subjected to band pass filter (BPF) processing. Examples of the passband of the ECG bandpass filter include 14 to 28 (Hz). Examples of the pass band of the band pass filter for the plethysmogram and for the blood pressure value include 0.3 to 5.0 (Hz).
次に、心電図、外周長さの変化、および血圧値に基づいて、動脈1bの力学的特性である粘性および剛性について、動脈1bを粘弾性モデルにモデル化して算出できることを説明する。以下では、説明の便宜のために、まず、上記モデル化、プレチスモグラム、上記力学特性値の算出方法について順に説明する。
Next, it will be described that the viscosity and stiffness, which are the mechanical characteristics of the
(血管壁のモデル化)
人体の動脈1bは、図6に示すように、内膜11、中膜12、外膜13の3層から構成され、各々の層には固有の構成因子が含まれる。
(Vessel wall modeling)
As shown in FIG. 6, the
外膜13には、結合組織、エラスチン、コラーゲンといった動脈スティフネスやコンプライアンスに影響を及ぼす因子が含まれていると共に、大動脈の血管壁に栄養素を供給する脈管血管が含まれる。
The
内膜11には、一酸化窒素(NO)やEDHF(endothelium-derived hyperpolarizing factor)などの内皮由来血管作動性物質を産出する脈管内皮が存在する。
The
中膜12には、エラスチン、コラーゲン等の平滑筋が含まれる。ここで、平滑筋は、交感神経やホルモンによって刺激されると収縮し、血流量を下げる機能を担う。
The
したがって、動脈1bは、中膜12に含まれている平滑筋の作用によって収縮または弛緩する。そこで、本実施形態では、動脈1bの収縮または弛緩の程度を数値化する手段として、動脈1bを機械的なインピーダンス(粘弾性)モデルにモデル化する。
Therefore, the
図7に、動脈1bのインピーダンスモデルを示す。ここで、インピーダンスパラメータの慣性(M)を無視することとし(M=0)、血流が動脈1bの血管壁に作用する力F(t)と血管壁の変位r(t)とからインピーダンス特性を以下のように表現する。ただし、dr(t)’は、dr(t)の1階微分を示す。
FIG. 7 shows an impedance model of the
dF(t)=Bdr(t)’+Kdr(t) …(1)
ここで、各インピーダンスパラメータB、Kは、それぞれ血管壁の粘性、剛性を示し、r(t)’は血管壁の変位速度、dF(t)=F(t)−F(t0)、dr(t)=r(t)−r(t0)であり、t0は心電図のR波が発生する時刻である。(1)式のインピーダンスパラメータを推定するためにはF(t)、r(t)を計測する必要がある。ここで、F(t)は動脈血圧値を用いて以下のように表現する。
dF (t) = Bdr (t) ′ + Kdr (t) (1)
Here, the impedance parameters B and K indicate the viscosity and rigidity of the blood vessel wall, respectively, and r (t) ′ is the displacement speed of the blood vessel wall, dF (t) = F (t) −F (t0), dr ( t) = r (t) -r (t0), and t0 is the time at which the R wave of the electrocardiogram is generated. In order to estimate the impedance parameter of the equation (1), it is necessary to measure F (t) and r (t). Here, F (t) is expressed as follows using the arterial blood pressure value.
F(t)=kfPb(t) …(2)
ここで、kfは比例定数、Pb(t)は動脈1bの血圧値である。一方、四肢の一例としての前腕1aの半径rl(t)の変化を、図8に示す前腕1aの容積変化を示すストレインゲージプレチスモグラムPl(t)の計測値を用いて表現することを試みる。ストレインゲージプレチスモグラム値と前腕1aの半径の変化には以下のような対応関係を得ることができる(R.J.Whitney: The Measurement of Volume Changes in Human Limbs, J. Physiol., Vol.121, pp.1-27, 1953.)。
F (t) = k f P b (t) (2)
Here, k f is a proportionality constant, and P b (t) is a blood pressure value of the
Pl(t)=dC(t)/C*=2drl(t)/rl * …(3)
ここで、C(t)は前腕1aの単位長さあたりの容積を表す。また、dC(t)=C(t)−C*、drl(t)=rl(t)−rl *であり、C*、rl *は、それぞれ、安静時に計測した前腕1aの単位長さあたりの容積、及び前腕1aの半径である。以上の関係より、前腕1aの半径rl(t)と動脈1bの血管半径r(t)が、r(t)=kprl(t)−rmであると仮定すると、
r(t)=kp[(rl */2)Pl(t)+rl *]−rm …(4)
と表現される。
P l (t) = dC (t) / C * = 2 dr l (t) / r l * (3)
Here, C (t) represents the volume per unit length of the forearm 1a. DC (t) = C (t) −C * , dr l (t) = r l (t) −r l * , where C * and r l * are the values of the
r (t) = k p [(r l * / 2) P l (t) + r l * ] − r m (4)
It is expressed.
ここでkpは比例定数で、rmは前腕1aの半径から動脈を取り除いた長さであり、定数と仮定した。よって、血管壁に作用する力を動脈1bの血圧値Pb(t)(式(2))、動脈1bの血管半径を示すストレインゲージプレチスモグラムPl(t)(式(4))を用いると、(1)式は以下のように書き表される。
Here k p is a proportional constant, r m is the length obtained by removing the artery from the radius of the
dPb(t)=Bバー・dPl(t)’+KバーdPl(t) …(5)
ここで、
Bバー=(2/(kfkprl *))B、
Kバー=(2/(kfkprl *))K …(6)
である。
dP b (t) = B bar · dP l (t) ′ + K bar dP l (t) (5)
here,
B bar = (2 / (k f k p r l * )) B,
K bar = (2 / (k f k p r l * )) K (6)
It is.
次に、図9(a)に示す、ストレインゲージプレチスモグラムPl(t)と、図9(b)に示す、上記Pl(t)の1階微分であるPl(t)’とを用い、上記(5)式から算出された、評価値(Estimated)の血圧値の経時変化を図9(c)に破線にて示した。また、比較のために、血圧値の経時変化の実測値(Measured)を図9(c)に実線にて示した。図9(c)の結果から、評価値と実測値とがよく一致しており、モデル化に基づく上記評価値の有効性が示された。 Next, the strain gauge plethysmogram P l (t) shown in FIG. 9 (a) and P l (t) ′ which is the first derivative of the above P l (t) shown in FIG. 9 (b). The change over time in the blood pressure value of the evaluation value (Estimated) calculated from the above equation (5) is shown by a broken line in FIG. For comparison, the measured value (Measured) of the blood pressure value over time is shown by a solid line in FIG. From the result of FIG. 9C, the evaluation value and the actual measurement value are in good agreement, indicating the effectiveness of the evaluation value based on modeling.
続いて、動脈1bの機械的なインピーダンスを推定できることを示す他の実験例について説明する。まず、実験方法としては、心電図、血圧値、ストレインゲージプレチスモグラムを同時に計測した。各データはサンプリング周波数1kHzでパソコンに保存され、血圧値は左手の肘部位の動脈1b内にカテーテル4aの先端部を挿入して計測し、ストレインゲージプレチスモグラムは同側の肘部位で計測した。
Next, another experimental example showing that the mechanical impedance of the
このような血管状態測定装置を用いて、血管弛緩薬(sodium nitroprusside)を被験者1に注入した際における、動脈1bの血管壁の機械的なインピーダンスを推定することを試みた。被験者1は健常な男性(21才)であり、血管弛緩薬の濃度(3パターン、0.375μg/ml、0.75μg/ml、1.5μg/ml)を変化させた際の剛性、粘性の比較を行った。
Using such a vascular state measuring apparatus, an attempt was made to estimate the mechanical impedance of the vascular wall of the
動脈1bの血管壁インピーダンスを示す指標としてのKバー(剛性)およびBバー(粘性)の算出結果を図10に示す。算出結果より、血管弛緩薬を投与する量の増加に伴い剛性、及び粘性が小さくなる様子が捉えられていることから、本発明の血管状態測定装置は、動脈1bの力学特性を定量的に評価できることが分かる。
FIG. 10 shows the calculation results of K bar (rigidity) and B bar (viscosity) as indices indicating the vascular wall impedance of the
なお、上記実施形態では、血圧値の測定を動脈1b内にカテーテル4aの先端部を穿刺した例を挙げたが、非観血的に血圧値を測定してもよい。
In the above embodiment, the blood pressure value is measured by puncturing the distal end portion of the
非観血的な血圧値の測定法としては、通常の間接的動脈圧測定法である、静脈止血法により、例えば前腕1aの上腕を空気圧にて膨張するカフにて静脈での血流を止め、その空気圧を順次低下させて、血流が流れ出す空気圧の圧力を測定する方法が挙げられる。この場合では、上記カフのみを追加して、上記血流が流れ出す点に関しては、ストレインゲージプレチスモグラフィー装置3を用いることができる(前述のトレンド部2b参照)。
As a non-invasive blood pressure measurement method, venous hemostasis, which is a normal indirect arterial pressure measurement method, is used, for example, to stop blood flow in the vein with a cuff that expands the upper arm of the
また、非観血的な血圧値の他の測定法としては、測定対象の動脈1bにおける下流側の動脈、例えば指先の動脈の血圧値を、フォトプレチスモグラフィーにより測定する方法が挙げられる。
Further, as another method for measuring the non-invasive blood pressure value, there is a method of measuring the blood pressure value of the artery on the downstream side of the
なお、以上の実施形態で説明した血管状態測定装置の各手段を、コンピュータにて実行可能な制御プログラムとして上記コンピュータに読み込ませることによって実現させてもよく、この制御プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に、記録したものとしてもよい。この結果、上記制御プログラムを記録した記録媒体を持ち運び自在に提供することができる。 Note that each unit of the blood vessel state measurement apparatus described in the above embodiments may be realized by causing the computer to read the control program as a computer-executable control program. Alternatively, it may be recorded. As a result, it is possible to provide a portable recording medium on which the control program is recorded.
なお、この記録媒体としては、マイクロコンピュータで処理が行われるために図示していないメモリ、例えばROM(Read only memory)のような、そのものがプログラムメディアであってもよいし、また、図示していないが外部記憶装置としてプログラム読み取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することで読み取り可能なプログラムメディアであってもよい。 The recording medium may be a program medium such as a memory (not shown) such as a ROM (Read Only Memory), which is not shown because the processing is performed by a microcomputer. Although not provided, a program reading device may be provided as an external storage device, and the program medium may be read by inserting a recording medium therein.
いずれの場合においても、格納されているプログラムはマイクロプロセッサがアクセスして実行させる構成であってもよいし、あるいは、いずれの場合もプログラムを読み出し、読み出されたプログラムは、マイクロコンピュータの図示されていないプログラム記憶エリアにダウンロードされて、そのプログラムが実行される方式であってもよい。このダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納されているものとする。 In any case, the stored program may be configured to be accessed and executed by the microprocessor, or in any case, the program is read and the read program is illustrated in the microcomputer. The program may be downloaded to a non-program storage area and executed. It is assumed that this download program is stored in the main device in advance.
ここで、上記プログラムメディアは、本体と分離可能に構成される記録媒体であり、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー(登録商標)ディスクやハードディスク等の磁気ディスクやCD−ROM/MO/MD/DVD等の光ディスクのディスク系、ICカード(メモリカードを含む)/光カード等のカード系、あるいはマスクROM、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、フラッシュROM等による半導体メモリを含めた固定的にプログラムを担持する媒体であってもよい。 Here, the program medium is a recording medium configured to be separable from the main body, such as a tape system such as a magnetic tape or a cassette tape, a magnetic disk such as a floppy (registered trademark) disk or a hard disk, or a CD-ROM / MO /. Disk systems for optical disks such as MD / DVD, card systems such as IC cards (including memory cards) / optical cards, mask ROM, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), flash It may be a medium that carries a fixed program including a semiconductor memory such as a ROM.
また、本実施形態においては、コンピュータ部5を、インターネットを含む通信ネットワークと接続可能な構成とし、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的に制御プログラムを担持する媒体であってもよい。なお、このように通信ネットワークから制御プログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用プログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別な記録媒体からインストールされるものであってもよい。上記記録媒体は、コンピュータ部5に備えられるプログラム読み取り装置により読み取られることで上述した処理が実行される。
In the present embodiment, the
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、上述した実施形態において開示された各技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and the embodiments can be obtained by appropriately combining the respective technical means disclosed in the above-described embodiments. The form is also included in the technical scope of the present invention.
本発明の血管状態測定装置、制御プログラム、記録媒体は、動脈硬化などの血管の病変をより確実に評価できるので、血管の疾患をより確実に把握できることによって、医学の分野に好適に利用できる。 The blood vessel state measuring apparatus, control program, and recording medium of the present invention can be used in the medical field because the blood vessel disease such as arteriosclerosis can be more reliably evaluated.
1 被験者
1a 前腕(動脈を含む部分)
1b 動脈
2 心電図計(心電図出力手段)
3 プレチスモグラフィー装置(外周長さ測定手段)
4 血圧計(血圧値検出手段)
5 コンピュータ部(状態算出手段)
1 Subject 1a Forearm (part including arteries)
1b artery 2 electrocardiograph (electrocardiogram output means)
3 Plethysmography device (peripheral length measuring means)
4 Sphygmomanometer (blood pressure detection means)
5 Computer part (state calculation means)
Claims (6)
前記被験者における、動脈を含む部分の前記動脈の血圧値の経時変化による外周長さの変化を測定して、前記動脈の血管壁における、前記血圧値による経時的な変位および前記変位の変位速度を検出するための外周長さ測定手段と、
前記血圧値を検出するための血圧値検出手段と、
前記心電図、前記変位および前記変位速度、および前記血圧値に基づいて、前記動脈の粘性および剛性の少なくとも一方を算出して前記動脈の血管状態を測定するための状態算出手段とを備え、
前記外周長さ測定手段は、ストレインゲージプレチスモグラフィーであることを特徴とする血管状態測定装置。 An electrocardiogram output means for measuring and outputting the electrocardiogram of the subject;
In the subject, the change in the outer peripheral length due to the temporal change in the blood pressure value of the artery including the artery is measured, and the displacement over time and the displacement speed of the displacement in the blood vessel wall of the artery are measured. An outer peripheral length measuring means for detecting;
Blood pressure value detecting means for detecting the blood pressure value;
A state calculating means for calculating at least one of viscosity and rigidity of the artery based on the electrocardiogram, the displacement and the displacement speed, and the blood pressure value, and measuring the vascular state of the artery ;
The peripheral length measuring means, the blood vessel measuring apparatus according to claim strain gauge plethysmography der Rukoto.
前記被験者における、動脈を含む部分の前記動脈の血圧値の経時変化による外周長さの変化をストレインゲージプレチスモグラフィーにより測定し、
前記外周長さの変化による、前記動脈の血管壁における、前記血圧値による経時的な変位および変位速度を検出し、
前記血圧値を検出し、
前記心電図、前記変位および前記変位速度、および前記血圧値に基づいて、前記動脈の粘性および剛性の少なくとも一方を算出して前記動脈の血管状態を測定することを、コンピュータにて実行可能に記載された制御プログラム。 Measure the subject's ECG,
In the subject, the change in the peripheral length due to the change over time of the blood pressure value of the artery including the artery is measured by strain gauge plethysmography,
Detecting a displacement and a displacement speed over time according to the blood pressure value in a blood vessel wall of the artery due to a change in the outer peripheral length;
Detecting the blood pressure value;
And calculating at least one of viscosity and rigidity of the artery based on the electrocardiogram, the displacement and the displacement speed, and the blood pressure value, and measuring the vascular state of the artery. Control program.
A recording medium in which the control program according to claim 5 is recorded so as to be readable by a computer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005190474A JP4830097B2 (en) | 2005-06-29 | 2005-06-29 | Blood vessel state measuring device, control program, recording medium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005190474A JP4830097B2 (en) | 2005-06-29 | 2005-06-29 | Blood vessel state measuring device, control program, recording medium |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007007078A JP2007007078A (en) | 2007-01-18 |
JP4830097B2 true JP4830097B2 (en) | 2011-12-07 |
Family
ID=37746314
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005190474A Active JP4830097B2 (en) | 2005-06-29 | 2005-06-29 | Blood vessel state measuring device, control program, recording medium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4830097B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2469641C2 (en) * | 2011-03-11 | 2012-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Device for evaluating arterial elasticity |
BE1024423B1 (en) * | 2016-12-21 | 2018-02-13 | Idahealth Inc | Equipment for monitoring blood and respiratory flows |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3694438B2 (en) * | 2000-03-08 | 2005-09-14 | 独立行政法人科学技術振興機構 | Blood vessel tension measuring device |
JP3779900B2 (en) * | 2001-09-05 | 2006-05-31 | 独立行政法人科学技術振興機構 | Blood vessel tension measuring device |
JP4385194B2 (en) * | 2003-08-07 | 2009-12-16 | 株式会社総合医科学研究所 | Antioxidant power measuring method, antioxidant power measuring device, antioxidant power measuring system, and use thereof |
JP4590630B2 (en) * | 2004-11-02 | 2010-12-01 | 国立大学法人広島大学 | Blood vessel wall monitoring device, control program, computer-readable recording medium recording program |
-
2005
- 2005-06-29 JP JP2005190474A patent/JP4830097B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007007078A (en) | 2007-01-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6749567B2 (en) | Noninvasive method of measuring physiologic parameters | |
US10863907B2 (en) | Method and apparatus for the non-invasive measurement of pulse transit times (PTT) | |
Bartels et al. | Blood pressure monitoring for the anesthesiologist: a practical review | |
US20060247538A1 (en) | Noninvasive method of determining arterial wall tension and arterial segmentation by pulse transit time and pulse wave velocity | |
JP6312708B2 (en) | Method, logical operation apparatus, and system for obtaining parameter representing patient volume responsiveness | |
EP1388321A1 (en) | Method and system for continuous and non-invasive blood pressure measurement | |
US20100049071A1 (en) | Method and System for Non-Invasive Measurement of Cardiac Parameters | |
US20100130874A1 (en) | Apparatus and method for determining a physiologic parameter | |
JP2005526552A (en) | Use of aortic pulse pressure and blood flow in clinical hemodynamic management | |
US20100152592A1 (en) | Assessment of Preload Dependence and Fluid Responsiveness | |
WO2009139646A1 (en) | Method for estimating a central pressure waveform obtained with a blood pressure cuff | |
EP2424428B1 (en) | Implantable coronary perfusion monitoring device | |
EP2704623B1 (en) | Method for determining non-invasively a heart-lung interaction | |
WO2011103102A1 (en) | Statistical, noninvasive measurement of intracranial pressure | |
BRPI0714207A2 (en) | Method and apparatus for continuous assessment of a cardiovascular parameter using waveform and arterial pulse pressure propagation time | |
de Keijzer et al. | Perioperative hemodynamic monitoring: an overview of current methods | |
JP2009000388A (en) | Vascular endothelial function measurement apparatus | |
JP4830097B2 (en) | Blood vessel state measuring device, control program, recording medium | |
JP3694438B2 (en) | Blood vessel tension measuring device | |
Sakane et al. | Estimating arterial wall impedance using a plethysmogram | |
Prabhu et al. | A novel approach for non-invasive measurement of mean arterial pressure using pulse transit time | |
WO2020150445A1 (en) | A method to quantify the hemodynamic and vascular properties in vivo from arterial waveform measurements | |
Rashid et al. | Monitoring the Cardiovascular Parameters (HR, RR, PBP) Under Pressure Situation | |
JP4227519B2 (en) | Method for measurement of posterior arteriole pressure | |
JP2008272387A (en) | Instrument and method for measuring blood vessel viscoelasticity, program, computer readable recording medium, large-scale integrated circuit, and fpga |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080116 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100913 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100921 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101109 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101221 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110209 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110823 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |