JP6203737B2 - 指細小動脈拡張能検査方法、指細小動脈拡張能検査装置および指細小動脈拡張能検査プログラム - Google Patents
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Description
FCR比=[ln(CIr/CIc)]y−[ln(CIr/CIc)]x …式(1)
但し、CI:コンプライアンス指数(=NPV/PP)
r:駆血を行った側の手を示す添え字
c:駆血を行わない側の手を示す添え字
x:安静時を示す添え字
y:再灌流時を示す添え字
SBPt=(b×(NPVt/NPVmax)+a)×FCt …式(2)
但し、NPVt:時刻tにおけるNPV
NPVmax:NPVの最大値
FCt:時刻tにおけるカフ圧(FC)
a,b:定数
前記SBP推定ステップにおいて推定された最高血圧(SBP)に基づいて、下記式(3)により脈圧推定値(PPs)を算出する脈圧推定値算出ステップとを有し、
PPs=(SBP−MBP)×3/2 …式(3)
但し、MBP(平均血圧):NPVが最大となった時のカフ圧
前記脈圧データ取得ステップでは、前記脈圧推定値算出ステップにおいて算出された前記脈圧推定値を脈圧として取得してもよい。
ln(NPV)=ln(bn)−n・Pr …式(4)
但し、b:定数
Pr:相対カフ圧(脈波の振幅が最大のときのカフ圧と各カフ圧の差)
前記判別関数に判別対象者の前記FEIおよび前記FCR比を代入して判別得点を算出する判別得点算出ステップと、前記判別得点に基づいて、前記判別対象者が健常群か糖尿病群かを判別する糖尿病判別ステップとを有していてもよい。
FCR比=[ln(CIr/CIc)]y−[ln(CIr/CIc)]x …式(1)
但し、CI:コンプライアンス指数(=NPV/PP)
r:駆血を行った側の手を示す添え字
c:駆血を行わない側の手を示す添え字
x:安静時を示す添え字
y:再灌流時を示す添え字
SBPt=(b×(NPVt/NPVmax)+a)×FCt …式(2)
但し、NPVt:時刻tにおけるNPV
NPVmax:NPVの最大値
FCt:時刻tにおけるカフ圧(FC)
a,b:定数
前記SBP推定部が推定した最高血圧(SBP)に基づいて、下記式(3)により脈圧推定値(PPs)を算出する脈圧推定値算出部とを有し、または、上記各構成部としてコンピュータを機能させるとともに、
PPs=(SBP−MBP)×3/2 …式(3)
但し、MBP(平均血圧):NPVが最大となった時のカフ圧
前記脈圧データ取得部は、前記脈圧推定値算出部が算出した前記脈圧推定値を脈圧として取得してもよい。
ln(NPV)=ln(bn)−n・Pr …式(4)
但し、b:定数
Pr:相対カフ圧(脈波の振幅が最大のときのカフ圧と各カフ圧の差)
前記判別関数に判別対象者の前記FEIおよび前記FCR比を代入して判別得点を算出する判別得点算出部と、前記判別得点に基づいて、前記判別対象者が健常群か糖尿病群かを判別する糖尿病判別部とを有していてもよく、上記各構成部としてコンピュータを機能させてもよい。
SBPt=(b×(NPVt/NPVmax)+a)×FCt …式(2)
但し、NPVt:時刻tにおけるNPV
NPVmax:NPVの最大値
FCt:時刻tにおけるカフ圧(FC)
a,b:定数
PPs=(SBP−MBP)×3/2 …式(3)
但し、MBP(平均血圧):NPVが最大となった時のカフ圧
FCR比=[ln(CIr/CIc)]y−[ln(CIr/CIc)]x …式(1)
但し、CI(コンプライアンス指数)=NPV/PP
r:駆血を行った側の手を示す添え字
c:駆血を行わない側の手を示す添え字
x:安静時を示す添え字
y:再灌流時を示す添え字
FCR比=[ln(NPVr/NPVc)]y−[ln(NPVr/NPVc)]x
−([ln(PPr/PPc)]y−[ln(PPr/PPc)]x) …式(5)
本願発明者の予備実験では、再灌流後1分までは脈圧が著明に低下するため(すなわちPPrの低下と代償性のPPcの上昇)、Endo−PAT法では、再灌流後1分30秒までの初期反応は評価できない。Endo−PAT法におけるPAT比は、再灌流後1分30秒から3分までの平均、すなわち図2に示すように、反応性充血遅延反応を評価対象にするのはこのためと思われる。
1.指動脈の細小血管における早期の動脈硬化の徴候を検査することができる。
2.血管内皮機能、細小動脈の器質的スティフネス、および血圧に影響される機能的スティフネスという、3つの異なる器質的・機能的な要因を総合的に評価することができる。
3.従来のFMD法は、再灌流後の初期反応のみを評価し、従来のEndo−PAT法は、再灌流後の遅延反応のみを評価するものであるが、本発明によれば、初期反応および遅延反応の両方を単一の検査で査定することができる。
4.FMD法では高価な超音波診断装置が必要で、画像の解析には熟練を要し、検査者の主観性を排除できないが、本発明によれば、測定する生体反応は脈波だけであり、客観性に優れ、小型・軽量かつ安全・安価であり、操作法も容易である。
5.Endo−PAT法に必要なカフ部は、1回の検査にしか使えないものであるのに対し、本発明によれば、カフ21を繰り返し使用できるばかりでなく、複数の被験者に対しても同一のカフ21で最適な装着を実現でき、ランニングコストを低減することができる。
6.簡易法によるFCR比は、反応性充血状態の細小動脈拡張機能を指動脈のコンプライアンスによって評価するため、反応性充血時の脈圧の影響を除いた脈動振幅の増加を査定することができる。
7.指動脈における反応性充血時の動的コンプライアンスは、血管にかかる実効圧(経壁圧)に依存するが、指をカフ21で圧迫する指圧迫法を併用してコンプライアンス測定時の経壁圧を規定できるため、経壁圧を考慮したコンプライアンスを評価することができる。
8.細動脈と小動脈とは内皮機能が異なる可能性があるところ、両者の寄与率が異なる高経壁圧領域および低経壁圧領域のそれぞれにつきFCR比を算出でき、それらが表す指の小動脈成分対細動脈成分として分離評価することができる。血管の病理的変化は細小動脈から先に始まり、後に大きな動脈へと進行するという医学的学説によれば、血管径の異なる小動脈と細動脈の内皮機能を別々に査定できる点は、病態生理学的、臨床医学的に有用である。
指尖脈波(FPG)はNPVの測定用装置(株式会社メディセンス製MPN1001)で測定した。本装置は近赤外発光ダイオード(波長810nm)とフォトダイオードを採用し、それらを左右上肢における第2指基節部の背側と腹側に指を挟んで装着した。フォトダイオードの出力は一般的なac(時定数0.3s)およびdc増幅器で増幅し、AD変換後、パーソナルコンピュータに入力し分析した。なお、上記のとおり、ac成分上の脈動振幅と当該心周期のdc成分平均値の比がNPVである。
指圧迫用のカフ21は静脈を圧閉し、経壁圧を広範囲に制御するために用いられた。幅4cmのカフ21はFPG光源とセンサーを上から覆うように巻かれた。毎回の測定では、カフ圧を約6mmHg/sの等速で25秒間増加させた。その間、脈波の脈動振幅は徐々に増加していくが、カフ圧が平均血圧と一致する時、動脈は無負荷状態となり血管のコンプライアンスが最大化するためNPVも最大値を示す。換言すれば、指平均血圧(MBPs)はNPVの最大時におけるカフ圧と等しい。
上記の指圧迫試行を繰り返しつつ、MBPsおよびPPsと共に、測定試行毎のコンプライアンス指数(CIs=NPV/PPs)を求めた。以上の測定は両手の脈波についてそれぞれ行った。
駆血を解除した時点から3分後まで30秒毎に、上記の指圧迫試行を繰り返しつつ、MBPsおよびPPsと共に、測定試行毎のコンプライアンス指数(CIs=NPV/PPs)を求めた。以上の測定は両手の脈波についてそれぞれ行った。
簡易法によるFCR比(FCRs)は、再灌流後の30秒毎に上記式(5)によって算出された。
以上の簡易法の比較基準として、一心拍毎の脈圧を実測する原法を実施した。すなわち、簡易法では一測定試行中、同一のPPsを用いたのに対して、原法では連続血圧波形から実測した一心拍毎の実測値(PPo)を用い、同一心拍のCIoを算出した(CIo=NPV/PPo)。簡易法と同様に、原法によるFCR比(FCRo)は、再灌流後の30秒毎に上記式(1)によって算出した。
ln(NPV)=ln(bn)−n・Pr …式(4)
但し、b:定数
Pr:相対カフ圧(脈波の振幅が最大のときのカフ圧と各カフ圧の差)
1a 指細小動脈拡張能検査プログラム
2 指圧迫手段
3 脈波検出手段
4 記憶手段
5 演算処理手段
21 カフ
22 空気ポンプ
31 光電式センサ
31a 発光部
31b 受光部
32 脈波アンプ
41 プログラム記憶部
42 脈波データ記憶部
43 カフ圧データ記憶部
51 カフ圧制御部
52 NPV算出部
53 脈圧データ取得部
54 SBP推定部
55 脈圧推定値算出部
56 FCR比算出部
Claims (15)
- 指動脈の血管拡張反応を検査する指細小動脈拡張能検査方法であって、
所定のシーケンスにより圧迫される両手の指の各指動脈について、安静時および一方の前腕を駆血した後の再灌流時における脈波データ、または、所定のシーケンスにより圧迫される片手の異なる指の各指動脈について、安静時および一方の指を駆血した後の再灌流時における脈波データを記憶する脈波データ記憶ステップと、
前記脈波データ記憶ステップにおいて記憶された前記脈波データに基づいて、脈波の交流成分の振幅を当該脈波の直流成分の平均値で除算してなる規準化脈波容積(NPV)を一心拍ごとに算出するNPV算出ステップと、
最高血圧から最低血圧を減算してなる脈圧(PP)を取得する脈圧データ取得ステップと、
前記NPV算出ステップにおいて算出された規準化脈波容積(NPV)を前記脈圧データ取得ステップにおいて取得された脈圧(PP)で除算してなるコンプライアンス指数の再灌流時における両手の比を、安静時における両手の比で規準化してなる、指動脈の血管拡張反応を示す指標(FCR比)、または、前記NPV算出ステップにおいて算出された規準化脈波容積(NPV)を前記脈圧データ取得ステップにおいて取得された脈圧(PP)で除算してなるコンプライアンス指数の再灌流時における片手の異なる指の比を、安静時における片手の異なる指の比で規準化してなる、指動脈の血管拡張反応を示す指標(FCR比)を一心拍ごとに算出するFCR比算出ステップと
を有する指細小動脈拡張能検査方法。 - 前記FCR比算出ステップでは、再灌流時における両手のコンプライアンス指数の比を、安静時における両手のコンプライアンス指数の比で除算することで規準化する、または、再灌流時における片手の異なる指のコンプライアンス指数の比を、安静時における片手の異なる指のコンプライアンス指数の比で除算することで規準化する、請求項1に記載の指細小動脈拡張能検査方法。
- 前記FCR比は下記式(1)で示される、請求項1または請求項2に記載の指細小動脈拡張能検査方法。
FCR比=[ln(CIr/CIc)]y−[ln(CIr/CIc)]x …式(1)
但し、CI:コンプライアンス指数(=NPV/PP)
r:駆血を行った側の手または指を示す添え字
c:駆血を行わない側の手または指を示す添え字
x:安静時を示す添え字
y:再灌流時を示す添え字 - 前記各指動脈を圧迫するカフのカフ圧を記憶するカフ圧データ記憶ステップと、
前記NPVが最大となった後の時刻tにおける最高血圧(SBPt)を下記式(2)により算出し、その平均値を最高血圧(SBP)として推定するSBP推定ステップと、
SBPt=(b×(NPVt/NPVmax)+a)×FCt …式(2)
但し、NPVt:時刻tにおけるNPV
NPVmax:NPVの最大値
FCt:時刻tにおけるカフ圧(FC)
a,b:定数
前記SBP推定ステップにおいて推定された最高血圧(SBP)に基づいて、下記式(3)により脈圧推定値(PPs)を算出する脈圧推定値算出ステップとを有し、
PPs=(SBP−MBP)×3/2 …式(3)
但し、MBP(平均血圧):NPVが最大となった時のカフ圧
前記脈圧データ取得ステップでは、前記脈圧推定値算出ステップにおいて算出された前記脈圧推定値を脈圧として取得する、請求項1から請求項3のいずれかに記載の指細小動脈拡張能検査方法。 - 下記式(4)の直線回帰勾配(n)である指動脈の弾力性指標(FEI)と前記FCR比とを二変数とするデータ群に基づいて、健常群か糖尿病群かの目的変数を数値にした重回帰式を判別関数として算出する判別関数算出ステップと、
ln(NPV)=ln(bn)−n・Pr …式(4)
但し、b:定数
Pr:相対カフ圧(脈波の振幅が最大のときのカフ圧と各カフ圧の差)
前記判別関数に判別対象者の前記FEIおよび前記FCR比を代入して判別得点を算出する判別得点算出ステップと、
前記判別得点に基づいて、前記判別対象者が健常群か糖尿病群かを判別する糖尿病判別ステップと
を有する、請求項1から請求項4のいずれかに記載の指細小動脈拡張能検査方法。 - 指動脈の血管拡張反応を検査する指細小動脈拡張能検査装置であって、
所定のシーケンスにより圧迫される両手の指の各指動脈について、安静時および一方の前腕を駆血した後の再灌流時における脈波データ、または、所定のシーケンスにより圧迫される片手の異なる指の各指動脈について、安静時および一方の指を駆血した後の再灌流時における脈波データを記憶する脈波データ記憶部と、
前記脈波データ記憶部に記憶された前記脈波データに基づいて、脈波の交流成分の振幅を当該脈波の直流成分の平均値で除算してなる規準化脈波容積(NPV)を一心拍ごとに算出するNPV算出部と、
最高血圧から最低血圧を減算してなる脈圧(PP)を取得する脈圧データ取得部と、
前記NPV算出部が算出した規準化脈波容積(NPV)を前記脈圧データ取得部が取得した脈圧(PP)で除算してなるコンプライアンス指数の再灌流時における両手の比を、安静時における両手の比で規準化してなる、指動脈の血管拡張反応を示す指標(FCR比)、または、前記NPV算出部が算出した規準化脈波容積(NPV)を前記脈圧データ取得部が取得した脈圧(PP)で除算してなるコンプライアンス指数の再灌流時における片手の異なる指の比を、安静時における片手の異なる指の比で規準化してなる、指動脈の血管拡張反応を示す指標(FCR比)を一心拍ごとに算出するFCR比算出部と
を有する指細小動脈拡張能検査装置。 - 前記FCR比算出部は、再灌流時における両手のコンプライアンス指数の比を、安静時における両手のコンプライアンス指数の比で除算することで規準化する、または、再灌流時における片手の異なる指のコンプライアンス指数の比を、安静時における片手の異なる指のコンプライアンス指数の比で除算することで規準化する、請求項6に記載の指細小動脈拡張能検査装置。
- 前記FCR比は下記式(1)で示される、請求項6または請求項7に記載の指細小動脈拡張能検査装置。
FCR比=[ln(CIr/CIc)]y−[ln(CIr/CIc)]x …式(1)
但し、CI:コンプライアンス指数(=NPV/PP)
r:駆血を行った側の手または指を示す添え字
c:駆血を行わない側の手または指を示す添え字
x:安静時を示す添え字
y:再灌流時を示す添え字 - 前記各指動脈を圧迫するカフのカフ圧を記憶するカフ圧データ記憶部と、
前記NPVが最大となった後の時刻tにおける最高血圧(SBPt)を下記式(2)により算出し、それらの平均値を最高血圧(SBP)として推定するSBP推定部と、
SBPt=(b×(NPVt/NPVmax)+a)×FCt …式(2)
但し、NPVt:時刻tにおけるNPV
NPVmax:NPVの最大値
FCt:時刻tにおけるカフ圧(FC)
a,b:定数
前記SBP推定部が推定した最高血圧(SBP)に基づいて、下記式(3)により脈圧推定値(PPs)を算出する脈圧推定値算出部とを有し、
PPs=(SBP−MBP)×3/2 …式(3)
但し、MBP(平均血圧):NPVが最大となった時のカフ圧
前記脈圧データ取得部は、前記脈圧推定値算出部が算出した前記脈圧推定値を脈圧として取得する、請求項6から請求項8のいずれかに記載の指細小動脈拡張能検査装置。 - 下記式(4)の直線回帰勾配(n)である指動脈の弾力性指標(FEI)と前記FCR比とを二変数とするデータ群に基づいて、健常群か糖尿病群かの目的変数を数値にした重回帰式を判別関数として算出する判別関数算出部と、
ln(NPV)=ln(bn)−n・Pr …式(4)
但し、b:定数
Pr:相対カフ圧(脈波の振幅が最大のときのカフ圧と各カフ圧の差)
前記判別関数に判別対象者の前記FEIおよび前記FCR比を代入して判別得点を算出する判別得点算出部と、
前記判別得点に基づいて、前記判別対象者が健常群か糖尿病群かを判別する糖尿病判別部と
を有する、請求項6から請求項9のいずれかに記載の指細小動脈拡張能検査装置。 - 指動脈の血管拡張反応を検査する指細小動脈拡張能検査プログラムであって、
所定のシーケンスにより圧迫される両手の指の各指動脈について、安静時および一方の前腕を駆血した後の再灌流時における脈波データ、または、所定のシーケンスにより圧迫される片手の異なる指の各指動脈について、安静時および一方の指を駆血した後の再灌流時における脈波データを記憶する脈波データ記憶部と、
前記脈波データ記憶部に記憶された前記脈波データに基づいて、脈波の交流成分の振幅を当該脈波の直流成分の平均値で除算してなる規準化脈波容積(NPV)を一心拍ごとに算出するNPV算出部と、
最高血圧から最低血圧を減算してなる脈圧(PP)を取得する脈圧データ取得部と、
前記NPV算出部が算出した規準化脈波容積(NPV)を前記脈圧データ取得部が取得した脈圧(PP)で除算してなるコンプライアンス指数の再灌流時における両手の比を、安静時における両手の比で規準化してなる、指動脈の血管拡張反応を示す指標(FCR比)、または、前記NPV算出部が算出した規準化脈波容積(NPV)を前記脈圧データ取得部が取得した脈圧(PP)で除算してなるコンプライアンス指数の再灌流時における片手の異なる指の比を、安静時における片手の異なる指の比で規準化してなる、指動脈の血管拡張反応を示す指標(FCR比)を一心拍ごとに算出するFCR比算出部と
してコンピュータを機能させる指細小動脈拡張能検査プログラム。 - 前記FCR比算出部は、再灌流時における両手のコンプライアンス指数の比を、安静時における両手のコンプライアンス指数の比で除算することで規準化する、または、再灌流時における片手の異なる指のコンプライアンス指数の比を、安静時における片手の異なる指のコンプライアンス指数の比で除算することで規準化する、請求項11に記載の指細小動脈拡張能検査プログラム。
- 前記FCR比は下記式(1)で示される、請求項11または請求項12に記載の指細小動脈拡張能検査プログラム。
FCR比=[ln(CIr/CIc)]y−[ln(CIr/CIc)]x …式(1)
但し、CI:コンプライアンス指数(=NPV/PP)
r:駆血を行った側の手または指を示す添え字
c:駆血を行わない側の手または指を示す添え字
x:安静時を示す添え字
y:再灌流時を示す添え字 - 前記各指動脈を圧迫するカフのカフ圧を記憶するカフ圧データ記憶部と、
前記NPVが最大となった後の時刻tにおける最高血圧(SBPt)を下記式(2)により算出し、それらの平均値を最高血圧(SBP)として推定するSBP推定部と、
SBPt=(b×(NPVt/NPVmax)+a)×FCt …式(2)
但し、NPVt:時刻tにおけるNPV
NPVmax:NPVの最大値
FCt:時刻tにおけるカフ圧(FC)
a,b:定数
前記SBP推定部が推定した最高血圧(SBP)に基づいて、下記式(3)により脈圧推定値(PPs)を算出する脈圧推定値算出部としてコンピュータを機能させるとともに、
PPs=(SBP−MBP)×3/2 …式(3)
但し、MBP(平均血圧):NPVが最大となった時のカフ圧
前記脈圧データ取得部は、前記脈圧推定値算出部が算出した前記脈圧推定値を脈圧として取得する、請求項11から請求項13のいずれかに記載の指細小動脈拡張能検査プログラム。 - 下記式(4)の直線回帰勾配(n)である指動脈の弾力性指標(FEI)と前記FCR比とを二変数とするデータ群に基づいて、健常群か糖尿病群かの目的変数を数値にした重回帰式を判別関数として算出する判別関数算出部と、
ln(NPV)=ln(bn)−n・Pr …式(4)
但し、b:定数
Pr:相対カフ圧(脈波の振幅が最大のときのカフ圧と各カフ圧の差)
前記判別関数に判別対象者の前記FEIおよび前記FCR比を代入して判別得点を算出する判別得点算出部と、
前記判別得点に基づいて、前記判別対象者が健常群か糖尿病群かを判別する糖尿病判別部と
してコンピュータを機能させる、請求項11から請求項14のいずれかに記載の指細小動脈拡張能検査プログラム。
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