JP4992145B2 - 血管壁モニタリング装置、血管壁モニタリング用プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
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Description
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))=βε(t)+ηε’(t)+με’’(t)
に対して回帰計算を行い、β、η、μのうち少なくとも一つを出力する演算手段が含まれることを特徴とする。
力学特性値算出出力手段には、剛性β、粘性η、慣性μとしたときに、前記dPb(t)、dPl(t)、dPl’(t)、dPl’’(t)を標本として次のインピーダンスモデル式
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))=βdPl(t)+ηdPl’(t)+μdPl’’(t)
に対して回帰計算を行い、β、η、μのうち少なくとも一つを出力する演算手段が含まれることを特徴とする。
基準出現タイミングの時刻をt0、基準出現タイミングから次の基準出現タイミングまでの時間をt、tのとき血圧値をPb(t)、tのとき血管径をr(t)とした場合に、
対数血圧関数生成手段血管径関数生成手段として機能させる際には、
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))を計算する第一の演算手段として機能させ、
血管径関数生成手段として機能させる際には、
ε(t)=(r(t)−r(t0))/r(t0)を計算する第二の演算手段、
ε(t)の一次微分ε’(t)と二次微分ε’’(t)を計算する第三の演算手段として機能させ、
力学特性値算出出力手段として機能させる際には、
剛性β、粘性η、慣性μとしたときに、前記dPb(t)、ε(t)、ε’(t)、ε’’(t)を標本として次のインピーダンスモデル式
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))=βε(t)+ηε’(t)+με’’(t)
に対して回帰計算を行い、β、η、μのうち少なくとも一つを出力する演算手段、
として機能させることを特徴とする。
基準出現タイミングの時刻をt0、基準出現タイミングから次の基準出現タイミングまでの時間をt、tのとき血圧値をPb(t)、tのときプレチスモグラムをPl(t)とした場合に、
対数血圧関数生成手段血管径関数生成手段として機能させる際には、
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))を計算する第一の演算手段として機能させ、
血管径関数生成手段として機能させる際には、
dPl(t)=(Pl(t)−Pl(t0))を計算する第二の演算手段、
dPl(t)の一次微分dPl’(t)と二次微分dPl’’(t)を計算する第三の演算手段として機能させ、
力学特性値算出出力手段として機能させる際には、
剛性β、粘性η、慣性μとしたときに、前記dPb(t)、dPl(t)、dPl’(t)、dPl’’(t)を標本として次のインピーダンスモデル式
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))=βdPl(t)+ηdPl’(t)+μdPl’’(t)
に対して回帰計算を行い、β、η、μのうち少なくとも一つを出力する演算手段、
として機能させることを特徴とする。
上記dPb(t)における変曲点の出現タイミングと、上記Pl(t)もしくはε(t)における変曲点の出現タイミングとの時間差τを検出し、上記dPb(t)をdPb(t−τ)に補正し、上記dPb(t0)をdPb(t0−τ)に補正する補正手段として機能させることを特徴とする。
人体の血管壁10は、図1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。
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))
ひずみε(t)=(r(t)−r(t0))/r(t0)
t0:基準出現タイミングの時刻
t:基準出現タイミングから次の基準出現タイミングまでの時間
Pb(t):血圧
Pb(t0):基準出現タイミング血圧
r(t):血管径
r(t0):基準出現タイミング血管径
ε’(t):ε(t)の一次微分
ε’’(t):ε(t)の二次微分
(式1)に基づいて、β、η、μを推定するための構成について説明する。この実施形態では図3に示すように、被験者1の生体から超音波トランスデューサ21を用いて第1の生体情報として組織(この場合、血管)の音響エコーが得られ、電気信号に変換される。超音波トランスデューサ21の出力はRF変換部22において複素量I(t)+Q(t)として表現されるRF信号に変換される。RF変換部22の出力はBモード処理部23へ送られ、ここでBモードイメージ(グレイスケールイメージ)とされてコンピュータシステム2へ送られる。超音波トランスデューサ21、RF変換部22、Bモード処理部23は、血管径r(t)を計測する超音波診断装置20を構成する。血圧は血管内に挿入したカテーテル31を介して第2の生体情報として捉えられ、血圧計32において計測して血圧値としてコンピュータシステム2へ送られる。ただし、血圧測定はトノメトリ法など他の非観血測定を用いることも可能である。
ひずみε(t)=(r(t)−r(t0))/r(t0)を生成する。このひずみε(t)は微分演算手段57へ送られる。
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))
を作成して、回帰演算手段26へ送出する。
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))
ε(t)、ε’(t)、ε’’(t)
そこで、回帰演算手段26は、剛性β、粘性η、慣性μとしたときに、上記dPb(t)、ε(t)、ε’(t)、ε’’(t)を標本として次のインピーダンスモデル式
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))=βε(t)+ηε’(t)+με’’(t)
を作成し、回帰演算により剛性β、粘性η、慣性μを求める。
=βε(t)+ηε’(t)+με’’(t)
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))=βε(t)+ηε’(t)とし、慣性μを考慮していない。
血管半径であるr(t)を計測するための超音波診断装置は高価であり、また習熟が必要である。そこで、血管内の血液のプレチスモグラムに基づいてβ、η、μを定める方法について説明する。まず、プレチスモグラムに基づいてr(t)を定める原理について、以下詳細に説明する。
脈波には、血管内の血液圧変動を記録した圧脈波と、血液の容積変化を記録した容積脈波とがあるが、本明細書におけるプレチスモグラムとは、上記容積脈波に該当するものである。
なお、kは比例定数である。
超音波エコーの場合には、基準となる血管径を計測することが可能であるが、プレチスモグラムの場合には変化Δrのみ計測することになる。しかし、一人の被験者の剛性、粘性、慣性の変化を知るという目的であれば、次の(式5)で表される剛性β、粘性η、慣性μを求めることで十分必要上有用である。
Pb(t):血圧
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))
dPl’(t):dPl(t)の一次微分
dPl’’(t):dPl(t)の二次微分
dPl(t)=(Pl(t)−Pl(t0))を計算する。計算結果は微分演算手段59へ送られる。
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))
dPl(t)、dPl’(t)、dPl’’(t)
そこで、回帰演算手段(演算手段)26Aは、剛性β、粘性η、慣性μとしたときに、上記dPb(t)、dPl(t)、dPl’(t)、dPl’’(t)を標本として先に示したインピーダンスモデル式である(式5)を作成し、回帰演算により剛性β、粘性η、慣性μを求める。
L=πD
生体に含まれる血管径の変化により、生体の直径がΔD変化したとすると、
L+ΔL=π(D+ΔD)
即ち、
ΔL=πΔDとなり、ストレインゲージの変化は、光電脈波形と同様に血管径の変化を示すと考えられる。
3 コンピュータ
20 超音波診断装置
25 血管壁測定手段
26、26A 回帰演算手段
30 血圧測定手段
32 血圧計
42 心電計
51 対数血圧関数生成手段
52 対数演算手段
53 第一関数生成手段
55、55A 血管径関数生成手段
56 第二関数生成手段
57 微分演算手段
58 第二関数生成手段
59 微分演算手段
60 光電脈波計
Claims (19)
- 被験者から得られる第1の生体情報に基づき血管径情報を検出する血管径情報検出手段と、
被験者から得られる第2の生体情報に基づき血圧を検出する血圧検出手段と、
前記血圧検出手段により検出された血圧について対数演算を行い対数化した対数血圧関数を求める対数血圧関数生成手段と、
前記血管径情報検出手段により検出された血管径情報について微分を行い、血管径に関する関数を生成する血管径関数生成手段と、
前記対数血圧関数と、前記血管径関数と、機械インピーダンスモデルとしたときの剛性、粘性、慣性とからなる力学特性値とを用いてインピーダンスモデル式を作成し、作成したインピーダンスモデル式に基づき前記剛性、粘性、慣性の内の少なくとも1を算出出力する力学特性値算出出力手段と
を具備することを特徴とする血管壁モニタリング装置。 - 血管径情報検出手段は、超音波エコーによる超音波診断装置により得られる第1の生体情報に基づき血管径情報を検出することを特徴とする請求項1に記載の血管壁モニタリング装置。
- 血管径情報検出手段は、光電センサまたはストレインゲージによる第1の生体情報に基づきプレチスモグラムを検出することを特徴とする請求項1に記載の血管壁モニタリング装置。
- 血管径関数生成手段と対数血圧関数生成手段とは、血圧波形の基準出現タイミングと次の基準出現タイミングにおける第1及び第2の生体情報を用いるものであり、
この基準出現タイミングを血圧波形の変曲点により得ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の血管壁モニタリング装置。 - 血管径関数生成手段と対数血圧関数生成手段とは、血圧波形の基準出現タイミングと次の基準出現タイミングにおける第1及び第2の生体情報を用いるものであり、
この基準出現タイミングを、心電図のR波から得ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の血管壁モニタリング装置。 - 基準出現タイミングの時刻をt0、基準出現タイミングから次の基準出現タイミングまでの時間をt、tのとき血圧値をPb(t)、tのとき血管径をr(t)とした場合に、
対数血圧関数生成手段には、
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))を計算する第一の演算手段が含まれ、
血管径関数生成手段には、
ε(t)=(r(t)−r(t0))/r(t0)を計算する第二の演算手段と、
ε(t)の一次微分ε’(t)と二次微分ε’’(t)を計算する第三の演算手段とが含まれ、
力学特性値算出出力手段には、
剛性β、粘性η、慣性μとしたときに、前記dPb(t)、ε(t)、ε’(t)、ε’’(t)を標本として次のインピーダンスモデル式
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))=βε(t)+ηε’(t)+με’’(t)
に対して回帰計算を行い、β、η、μのうち少なくとも一つを出力する演算手段が含まれる
ことを特徴とする請求項4または5に記載の血管壁モニタリング装置。 - 基準出現タイミングの時刻をt0、基準出現タイミングから次の基準出現タイミングまでの時間をt、tのとき血圧値をPb(t)、tのときプレチスモグラムをPl(t)とした場合に、
対数血圧関数生成手段には、
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))を計算する第一の演算手段が含まれ、
血管径関数生成手段には、
dPl(t)=(Pl(t)−Pl(t0))を計算する第二の演算手段と、
dPl(t)の一次微分dPl’(t)と二次微分dPl’’(t)を計算する第三の演算手段とが含まれ、
力学特性値算出出力手段には、
剛性β、粘性η、慣性μとしたときに、前記dPb(t)、dPl(t)、dPl’(t)、dPl’’(t)を標本として次のインピーダンスモデル式
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))=βdPl(t)+ηdPl’(t)+μdPl’’(t)
に対して回帰計算を行い、β、η、μのうち少なくとも一つを出力する演算手段が含まれる
ことを特徴とする請求項4または5に記載の血管壁モニタリング装置。 - 前記力学特性値算出出力手段は、
上記dPb(t)における変曲点の出現タイミングと、上記Pl(t)もしくはε(t)における変曲点の出現タイミングとの時間差τを検出し、上記dPb(t)をdPb(t−τ)に補正し、上記dPb(t0)をdPb(t0−τ)に補正する補正手段を含むことを特徴とする請求項6または7に記載の血管壁モニタリング装置。 - 前記力学特性値算出出力手段は、剛性及び粘性を算出し、更に剛性と粘性の比を算出出力することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の血管壁モニタリング装置。
- 生体情報処理を行うコンピュータを、
被験者から得られる第1の生体情報に基づき血管径情報を検出する血管径情報検出手段、
被験者から得られる第2の生体情報に基づき血圧を検出する血圧検出手段、
前記血圧検出手段により検出された血圧について対数演算を行い対数化した対数血圧関数を求める対数血圧関数生成手段、
前記血管径情報検出手段により検出された血管径情報について微分を行い、血管径に関する関数を生成する血管径関数生成手段、
前記対数血圧関数と、前記血管径関数と、機械インピーダンスモデルとしたときの剛性、粘性、慣性とからなる力学特性値とを用いてインピーダンスモデル式を作成し、作成したインピーダンスモデル式に基づき前記剛性、粘性、慣性の内の少なくとも1を算出出力する力学特性値算出出力手段
として機能させることを特徴とする血管壁モニタリング用プログラム。 - 生体情報処理を行うコンピュータを、
血管径情報検出手段として、超音波エコーによる超音波診断装置により得られる第1の生体情報に基づき血管径情報を検出するように機能させることを特徴とする請求項10に記載の血管壁モニタリング用プログラム。 - 生体情報処理を行うコンピュータを、
血管径情報検出手段として、光電センサまたはストレインゲージによる第1の生体情報に基づきプレチスモグラムを検出するように機能させることを特徴とする請求項10に記載の血管壁モニタリング用プログラム。 - 生体情報処理を行うコンピュータを、
血管径関数生成手段と対数血圧関数生成手段として、血圧波形の基準出現タイミングと次の基準出現タイミングにおける第1及び第2の生体情報を用いるように機能させ、
この基準出現タイミングを血圧波形の変曲点により得るように機能させることを特徴とする請求項10乃至12のいずれか1項に記載の血管壁モニタリング用プログラム。 - 生体情報処理を行うコンピュータを、
血管径関数生成手段と対数血圧関数生成手段として、血圧波形の基準出現タイミングと次の基準出現タイミングにおける第1及び第2の生体情報を用いるように機能させ、
この基準出現タイミングを、心電図のR波から得るように機能させることを特徴とする請求項10乃至12のいずれか1項に記載の血管壁モニタリング用プログラム。 - 生体情報処理を行うコンピュータを、
基準出現タイミングの時刻をt0、基準出現タイミングから次の基準出現タイミングまでの時間をt、tのとき血圧値をPb(t)、tのとき血管径をr(t)とした場合に、
対数血圧関数生成手段血管径関数生成手段として機能させる際には、
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))を計算する第一の演算手段として機能させ、
血管径関数生成手段として機能させる際には、
ε(t)=(r(t)−r(t0))/r(t0)を計算する第二の演算手段、
ε(t)の一次微分ε’(t)と二次微分ε’’(t)を計算する第三の演算手段として機能させ、
力学特性値算出出力手段として機能させる際には、
剛性β、粘性η、慣性μとしたときに、前記dPb(t)、ε(t)、ε’(t)、ε’’(t)を標本として次のインピーダンスモデル式
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))=βε(t)+ηε’(t)+με’’(t)
に対して回帰計算を行い、β、η、μのうち少なくとも一つを出力する演算手段、
として機能させることを特徴とする請求項13または14に記載の血管壁モニタリング用プログラム。 - 生体情報処理を行うコンピュータを、
基準出現タイミングの時刻をt0、基準出現タイミングから次の基準出現タイミングまでの時間をt、tのとき血圧値をPb(t)、tのときプレチスモグラムをPl(t)とした場合に、
対数血圧関数生成手段血管径関数生成手段として機能させる際には、
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))を計算する第一の演算手段として機能させ、
血管径関数生成手段として機能させる際には、
dPl(t)=(Pl(t)−Pl(t0))を計算する第二の演算手段、
dPl(t)の一次微分dPl’(t)と二次微分dPl’’(t)を計算する第三の演算手段として機能させ、
力学特性値算出出力手段として機能させる際には、
剛性β、粘性η、慣性μとしたときに、前記dPb(t)、dPl(t)、dPl’(t)、dPl’’(t)を標本として次のインピーダンスモデル式
dPb(t)=ln(Pb(t))−ln(Pb(t0))=βdPl(t)+ηdPl’(t)+μdPl’’(t)
に対して回帰計算を行い、β、η、μのうち少なくとも一つを出力する演算手段、
として機能させることを特徴とする請求項13または14に記載の血管壁モニタリング用プログラム。 - 生体情報処理を行うコンピュータを、
前記力学特性値算出出力手段として機能させる際には、
上記dPb(t)における変曲点の出現タイミングと、上記Pl(t)もしくはε(t)における変曲点の出現タイミングとの時間差τを検出し、上記dPb(t)をdPb(t−τ)に補正し、上記dPb(t0)をdPb(t0−τ)に補正する補正手段として機能させることを特徴とする請求項15または16に記載の血管壁モニタリング用プログラム。 - 生体情報処理を行うコンピュータを、
前記力学特性値算出出力手段として機能させる際には、
剛性及び粘性を算出し、更に剛性と粘性の比を算出出力することを特徴とする請求項10乃至17のいずれか1項に記載の血管壁モニタリング用プログラム。 - 請求項10乃至18のいずれか1項に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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