JP6239341B2 - Evaluation of arteriosclerosis degree by aortic blood flow waveform analysis - Google Patents
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Description
本発明は、動脈の硬化度を評価するための装置、プログラム、及びコンピュータ記録媒体に関する。 The present invention relates to an apparatus, a program, and a computer recording medium for evaluating the degree of hardening of an artery.
大動脈は加齢に伴って硬化し、例えば、大動脈の硬化は脳卒中を含む心臓血管疾患の突然発症に先立って起こることが多い等、大動脈の硬さ（aortic stiffness）は心臓・脳・腎臓を含む主要臓器の障害と密接に関連することが知られている。 The aorta stiffens with age, for example, aortic stiffness includes the heart, brain, and kidneys, for example, aortic stiffness often occurs prior to sudden onset of cardiovascular disease including stroke It is known to be closely related to major organ damage.
大動脈の血流（「中心」血流）はこれら主要臓器への血流を規定し、循環器系において重要な役割を演じている。しかしながら大動脈は体幹深部に存在するため、その血流を測定することは難しく、これまでは少数の心血管疾患患者を対象に動脈内カテーテルを用いた直接法による測定の他、経食道エコー法や核磁気共鳴画像法（MRI）による測定が行われていた。しかしながら、これらの方法は、侵襲性が強いか、又は検査自体が高額であるなど、被験者にとって非常に負担が大きい。 The aortic blood flow ("central" blood flow) regulates blood flow to these major organs and plays an important role in the circulatory system. However, since the aorta is deep in the trunk, it is difficult to measure the blood flow. So far, in addition to direct measurement using an intra-arterial catheter for a small number of patients with cardiovascular disease, transesophageal echo method And nuclear magnetic resonance imaging (MRI) measurements. However, these methods are very invasive, or are very burdensome for the subject such as the examination itself being expensive.
また、これまで動脈硬化度の評価は、主に脈波伝播速度（pulse wave velocity: PWV）の測定に基づいてきた（非特許文献１）。しかし、PWVはある領域（たとえば頸動脈−大腿動脈間）での平均的な硬さを反映するものであって、大動脈に特異的な硬さを計測できる指標とは必ずしも言い難い。一方、大動脈の特性インピーダンスは特異的な硬さを反映するものの、従来法では血圧及び血流波形を直接法で記録することが必要であったため（非特許文献２）、侵襲性が強い上、その測定の適応となる対象者は非常に少なかった。さらに、周波数分析に基づいて血圧及び血流の関係から特性インピーダンスを算出するため（非特許文献３）、その数理的処理が非常に煩雑であり、これまで広く臨床応用されることはなかった。 Until now, the evaluation of the degree of arteriosclerosis has been mainly based on the measurement of pulse wave velocity (PWV) (Non-patent Document 1). However, PWV reflects the average hardness in a certain region (for example, between the carotid artery and the femoral artery), and is not necessarily an index that can measure hardness specific to the aorta. On the other hand, although the characteristic impedance of the aorta reflects specific hardness, the conventional method requires the direct recording of blood pressure and blood flow waveform (Non-Patent Document 2), and is therefore highly invasive. Very few subjects were eligible for the measurement. Furthermore, since characteristic impedance is calculated from the relationship between blood pressure and blood flow based on frequency analysis (Non-Patent Document 3), the mathematical processing is very complicated and has not been widely applied clinically.
侵襲性が少なく、広範な対象者で測定でき、簡便かつ正確な特性インピーダンスの測定及び動脈硬化度の評価が望まれている。 There is a demand for simple and accurate measurement of characteristic impedance and evaluation of arteriosclerosis, which is less invasive and can be measured by a wide range of subjects.
本発明の目的は、かかる要望を満たす動脈硬化度評価装置、プログラム、及びコンピュータ記録媒体を提供することである。 The objective of this invention is providing the arteriosclerosis degree evaluation apparatus, program, and computer recording medium which satisfy | fill such a request.
上記の目的を達成すべく、本発明者らは、大動脈の血流波形の新規な記録方法を見出し、これを非侵襲的方法（トノメトリ法）で測定した血圧波形と組み合わせることにより、時系列ドメインで大動脈特性インピーダンスを推定し、本発明を完成するに至った。 In order to achieve the above object, the present inventors have found a novel method for recording a blood flow waveform of an aorta and combined it with a blood pressure waveform measured by a non-invasive method (tonometry method), thereby obtaining a time-series domain. Thus, the characteristic impedance of the aorta was estimated and the present invention was completed.
すなわち、本発明は以下の通りである。
［１］被験者の血流データに基づいて算出された動脈血流指標に基づいて、動脈硬化に関連する指標を算出する動脈硬化指標算出手段
を備えた動脈硬化度評価装置。
［２］被験者の血圧データに基づいて算出された動脈血圧指標と被験者の血流データに基づいて算出された動脈血流指標との関数として、動脈硬化に関連する指標を演算する動脈硬化指標算出手段
を備えた動脈硬化度評価装置。
［３］前記動脈血流指標が前記血流データに基づいて算出された大動脈血流指標であり、該大動脈血流指標は、5〜20心周期または5〜20秒間の大動脈の血流速度波形データを、収縮初期の立ち上がりで同期してアンサンブル平均し、一拍分の平均化血流波形を生成し、この血流波形から算出した収縮期順流ピーク速度(ＶFwd)、拡張期逆流ピーク速度(ＶRev)、拡張終期速度(ＶED)、時間平均化平均速度(ＶM)、順流ピーク時間 (ＴFwd)、逆流ピーク時間(ＴRev)、及び／又は下行大動脈の逆行性血流／順行性血流比（Ｒ/Ｆ比）である項１又は２に記載の動脈硬化度評価装置。
［４］前記動脈硬化に関連する指標が特性インピーダンスである項２又は３に記載の動脈硬化度評価装置。
［５］前記動脈血圧指標と、特性インピーダンス、頚動脈−大腿動脈間の脈波伝播速度、及び頚動脈−大腿動脈間の脈波伝播速度の頚動脈−橈骨動脈間の脈波伝播速度に対する比から選択された少なくとも１つとの相関を分析する手段
をさらに備え、
前記動脈血圧指標が、大動脈収縮期血圧、大動脈脈圧、大動脈増大圧、大動脈増大係数、大動脈投射波高、大動脈−橈骨動脈間の脈圧増幅、大動脈−大腿動脈間の脈圧増幅、大動脈−大腿動脈間の脈波伝播速度、大動脈−橈骨動脈間の脈波伝播速度、大動脈−大腿動脈間の脈波伝播速度の大動脈−橈骨動脈間の脈波伝播速度に対する比、及び標準化ＰＷＶC-Fからなる群の少なくとも１つから選択される項２又は３に記載の動脈硬化度評価装置。
［６］前記動脈血流指標が前記血流データに基づいて算出された大動脈血流指標であり、
前記大動脈血流指標と、頚動脈の血流データに基づいて算出された頚動脈血流指標との相関を分析する手段
をさらに備え、
前記大動脈血流指標が、収縮期順流ピーク速度、拡張期逆流ピーク速度、拡張終期速度、時間平均化平均速度、順流ピーク時間、逆流ピーク時間、及び下行大動脈の逆行性血流／順行性血流比からなる群の少なくとも１つから選択され、
前記頚動脈血流指標が、収縮期最大速度、拡張期最大速度、拡張終期速度、時間平均化平均速度、拡張期ピーク速度時間、収縮期ピーク速度時間、及び拡張期/収縮期血流量指数比からなる群の少なくとも１つから選択される、
項２又は３に記載の動脈硬化度評価装置。
［７］コンピュータを、項１〜６のいずれか一項に記載の動脈硬化度評価装置として機能させるためのプログラム。
［８］項７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。
That is, the present invention is as follows.
[1] An arteriosclerosis degree evaluation apparatus including an arteriosclerosis index calculating unit that calculates an index related to arteriosclerosis based on an arterial blood flow index calculated based on blood flow data of a subject.
[2] Arteriosclerosis index calculation for calculating an index related to arteriosclerosis as a function of the arterial blood pressure index calculated based on the blood pressure data of the subject and the arterial blood flow index calculated based on the blood flow data of the subject An arteriosclerosis evaluation apparatus comprising means.
[3] The arterial blood flow index is an aortic blood flow index calculated based on the blood flow data, and the aortic blood flow index is a blood flow velocity waveform of the aorta for 5 to 20 cardiac cycles or 5 to 20 seconds. Data is ensemble-averaged synchronously at the beginning of systole, an average blood flow waveform for one beat is generated, systolic forward peak velocity (V Fwd ) calculated from this blood flow waveform, diastolic backflow peak velocity (V Rev ), end-diastolic velocity (V ED ), time averaged average velocity (V M ), forward flow peak time (T Fwd ), reverse flow peak time (T Rev ), and / or retrograde blood flow in the descending aorta / Item 3. The arteriosclerosis evaluation apparatus according to Item 1 or 2, which is an antegrade blood flow ratio (R / F ratio).
[4] The arteriosclerosis evaluation apparatus according to item 2 or 3, wherein the index related to arteriosclerosis is characteristic impedance.
[5] The arterial blood pressure index is selected from the characteristic impedance, the pulse wave velocity between the carotid artery and the femoral artery, and the ratio of the pulse wave velocity between the carotid artery and the femoral artery to the pulse wave velocity between the carotid artery and the radial artery. Further comprising means for analyzing the correlation with at least one of
The arterial blood pressure index is aortic systolic blood pressure, aortic pulse pressure, aortic augmentation pressure, aortic augmentation coefficient, aortic projection wave height, aortic-radial artery pulse pressure amplification, aorta-femoral artery pulse pressure amplification, aorta-thigh Group consisting of pulse wave velocity between arteries, pulse wave velocity between aorta and radial artery, ratio of pulse wave velocity between aorta and femoral artery to pulse wave velocity between aorta and radial artery, and standardized PWV CF Item 4. The arteriosclerosis evaluation apparatus according to Item 2 or 3, selected from at least one of the following.
[6] The arterial blood flow index is an aortic blood flow index calculated based on the blood flow data,
Means for analyzing the correlation between the aortic blood flow index and the carotid blood flow index calculated based on the carotid blood flow data;
The aortic blood flow index includes systolic forward flow peak velocity, diastolic backward flow peak velocity, end diastolic velocity, time averaged average velocity, forward flow peak time, reverse flow peak time, and descending aortic retrograde blood flow / forward blood Selected from at least one of the group consisting of flow ratios;
The carotid artery blood flow index is calculated from the systolic maximum velocity, the diastolic maximum velocity, the end diastolic velocity, the time averaged average velocity, the diastolic peak velocity time, the systolic peak velocity time, and the diastolic / systolic blood flow index ratio. Selected from at least one of the group consisting of:
Item 4. The arteriosclerosis evaluation apparatus according to Item 2 or 3.
[7] A program for causing a computer to function as the arteriosclerosis evaluation apparatus according to any one of Items 1 to 6.
[8] A computer-readable recording medium on which the program according to item 7 is recorded.
本発明によれば、ほとんどの医療機関で使用されている超音波装置を使用して体表面から大動脈血流を記録し、この記録データから血流波形を解析できるため、簡便かつ安全な方法で大動脈の血流波形を正確に記録することが可能である。また、血流波形の評価のために高額なハードウェアを新規に購入する必要はない。 According to the present invention, since an aortic blood flow can be recorded from the body surface using an ultrasonic device used in most medical institutions, and a blood flow waveform can be analyzed from the recorded data, a simple and safe method can be used. It is possible to accurately record the blood flow waveform of the aorta. Moreover, it is not necessary to purchase expensive hardware for evaluating the blood flow waveform.
また、非侵襲的な方法で得られた血圧波形と血流波形とを組み合わせて大動脈特性インピーダンスが推定できるため、被験者の身体的及び経済的負担が極めて少ない。このように、既存の医療機器を利用して、低額のソフトウェアを組み入れるだけで簡便、安全かつ正確に血流波形の測定及び動脈硬化度の評価が可能となり、評価結果は循環器疾患の診断、予防、治療における進歩に寄与し得る。 In addition, since the aortic characteristic impedance can be estimated by combining a blood pressure waveform and a blood flow waveform obtained by a non-invasive method, the physical and economic burden on the subject is extremely small. In this way, using existing medical equipment, it is possible to measure blood flow waveforms and evaluate arteriosclerosis level simply, safely and accurately by incorporating low-priced software. It can contribute to progress in prevention and treatment.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は本発明の大動脈硬化度評価システム１０の構成を示す。大動脈硬化度評価システム１０は、被験者の動脈の血圧を測定する血圧測定装置１２と、被験者の動脈の血圧波形を計測する脈圧センサ１４と、被験者の血流を測定する血流測定装置１６と、血圧測定装置１２、脈圧センサ１４及び血流測定装置１６から受信したデータを記憶及び処理するコンピュータ等からなる大動脈硬化度評価装置２０とを備える。大動脈硬化度評価装置２０は、血圧測定装置１２、脈圧センサ１４及び血流測定装置１６から受信した各種データ、内部で記憶又は生成したデータに基づいて演算又は判定等を行うＣＰＵ又はプロセッサである処理装置２２と、各種のデータを記憶するハードディスク等の記憶装置５０と、処理装置２２における演算結果を表示する表示装置５２とを備えている。 FIG. 1 shows a configuration of an aortic stiffness evaluation system 10 of the present invention. The aortic stiffness evaluation system 10 includes a blood pressure measurement device 12 that measures the blood pressure of the subject's artery, a pulse pressure sensor 14 that measures the blood pressure waveform of the subject's artery, and a blood flow measurement device 16 that measures the blood flow of the subject. A blood pressure measuring device 12, a pulse pressure sensor 14, and a blood flow measuring device 16. The aortic stiffness evaluation apparatus 20 is a CPU or processor that performs calculations or determinations based on various data received from the blood pressure measurement apparatus 12, the pulse pressure sensor 14, and the blood flow measurement apparatus 16, and data stored or generated internally. The processing device 22, a storage device 50 such as a hard disk that stores various data, and a display device 52 that displays a calculation result in the processing device 22 are provided.
処理装置２２は、脈圧センサ１４から受信した血圧波形データの所定期間のアンサンブル平均をとり、平均動脈波形を生成する動脈平均圧力波形生成手段２４と、血圧測定装置１２から受け取った血圧データ、脈圧センサ１４から受信した血圧波形データ、及び／又は動脈平均圧力波形生成手段２４から受け取った血圧波形データから動脈の血圧の状態を示す指標である動脈血圧指標を演算する血圧指標演算手段２６と、血流測定装置１６から受信した血流データの所定期間のアンサンブル平均をとり、平均血流速度波形を生成する大動脈平均血流速度波形生成手段２８と、血流測定装置１６から受信した血流データ又は大動脈平均血流速度波形生成手段２８から受け取った波形データから大動脈の血流の状態を示す指標である大動脈血流指標を演算する大動脈血流指標演算手段３０と、血圧指標演算手段２６から受信した動脈血圧指標及び大動脈血流指標演算手段３０から受信した大動脈血流指標に基づいて動脈硬化に関連する指標を演算する動脈硬化指標算出手段３２と、動脈硬化指標算出手段３２で算出された結果に基づいて動脈硬化の有無及び／又は進行度を判定する判定手段３４とを備える。 The processing device 22 takes an ensemble average of the blood pressure waveform data received from the pulse pressure sensor 14 for a predetermined period and generates an average arterial waveform, and an arterial average pressure waveform generating means 24 that receives the blood pressure data and pulses received from the blood pressure measuring device 12. A blood pressure index calculating means 26 for calculating an arterial blood pressure index, which is an index indicating a blood pressure state of the artery, from the blood pressure waveform data received from the pressure sensor 14 and / or the blood pressure waveform data received from the arterial average pressure waveform generating means 24; The blood flow data received from the blood flow measuring device 16 and the aortic average blood flow velocity waveform generating means 28 for taking an ensemble average of the blood flow data received from the blood flow measuring device 16 for a predetermined period and generating an average blood flow velocity waveform. Or the aortic blood flow finger which is an index indicating the blood flow state of the aorta from the waveform data received from the aortic mean blood flow velocity waveform generating means 28 Based on the aortic blood flow index received from the blood pressure index calculating means 26 and the aortic blood flow index received from the aortic blood flow index calculating means 30, an index related to arteriosclerosis is calculated. Atherosclerosis index calculating means 32 and determination means 34 for determining the presence and / or progress of atherosclerosis based on the result calculated by the atherosclerosis index calculating means 32.
処理装置２２はさらに、血流測定装置１６から受信した血流データの所定期間のアンサンブル平均をとり、頚動脈の平均血流速度波形を生成する頚動脈平均血流速度波形生成手段３６と、頚動脈平均血流速度波形生成手段３６から受け取った血流データから頚動脈の血流の状態を示す指標である頚動脈血流指標を演算する頚動脈血流指数演算手段３８と、大動脈血流指標演算手段３０で算出された大動脈血流指標と、動脈の硬化度のパラメータとの相関を分析する第１の相関分析手段４０と、大動脈血流指数演算手段３０で算出された大動脈血流指標と頚動脈血流指数演算手段３８で算出された頚動脈血流指標との相関を分析する第２の相関分析手段４２と、被験者の人体計測値、病歴、薬物投与の有無、血液成分の測定値等と大動脈血流指標及び／又は頚動脈血流指標との相関を分析する第３の相関分析手段４４とを備えている。 The processing device 22 further calculates an ensemble average of the blood flow data received from the blood flow measurement device 16 for a predetermined period and generates a carotid artery average blood velocity waveform generating means 36 and a carotid artery average blood. It is calculated by the carotid blood flow index calculating means 38 for calculating the carotid blood flow index, which is an index indicating the state of the carotid artery blood flow, from the blood flow data received from the flow velocity waveform generating means 36 and the aortic blood flow index calculating means 30. The first correlation analyzing means 40 for analyzing the correlation between the aortic blood flow index and the arterial stiffness parameter, the aortic blood flow index calculated by the aortic blood flow index calculating means 30 and the carotid blood flow index calculating means The second correlation analysis means 42 for analyzing the correlation with the carotid artery blood flow index calculated in 38, the anthropometric value of the subject, the medical history, the presence or absence of drug administration, the measured value of the blood component, and the aortic blood flow finger And a third correlation analysis unit 44 for analyzing the correlation between and / or carotid blood flow indicator.
なお、大動脈平均血流速度波形生成手段２８及び頚動脈平均血流速度波形生成手段３６を含む、血流測定装置１６から受信した血流データから各種動脈の平均血流速度波形を生成する部分を動脈平均血流速度波形生成手段４６と称し、大動脈血流指標演算手段３０及び頚動脈血流指数演算手段３８を含む、血流測定装置１６から受信した血流データ又は動脈平均血流速度波形生成手段４６から受け取った波形データから対応する動脈の血流の状態を示す指標である動脈血流指標を演算する部分を動脈血流指数演算手段４８と称する。 It should be noted that the portion for generating the average blood flow velocity waveform of various arteries from the blood flow data received from the blood flow measuring device 16 including the aortic average blood flow velocity waveform generating means 28 and the carotid artery average blood flow velocity waveform generating means 36 is an artery. The blood flow data received from the blood flow measuring device 16 or the arterial average blood flow velocity waveform generation means 46, which is called the average blood flow velocity waveform generation means 46, and includes the aortic blood flow index calculation means 30 and the carotid artery blood flow index calculation means 38. A portion for calculating an arterial blood flow index, which is an index indicating the state of the blood flow of the corresponding artery from the waveform data received from is referred to as arterial blood flow index calculating means 48.
血圧測定装置１２は、動脈の血圧を測定可能な任意の装置であってよく、例えば公知のカフ式オシロメータが挙げられる。カフ式オシロメータで測定される動脈血圧としては、上腕動脈、橈骨動脈、及び／又は下肢動脈などの動脈の収縮期血圧、拡張期血圧、平均血圧及び／又は心拍が含まれる。かかる血圧測定法は公知技術であり、当業者には通常の技能で実施可能である。血圧測定装置１２で測定した血圧の記録は、記憶装置５０に保存される。通常は医師又は看護師等の医療従事者である、大動脈硬化度評価システム１０の使用者（以下、ユーザ）は、表示装置５２上に表示された保存した血圧データから、安定しているとユーザが判定したデータを選択及び／又は平均化し、後の演算処理のために用いることができる。 The blood pressure measurement device 12 may be any device capable of measuring arterial blood pressure, and includes, for example, a known cuff oscillometer. Arterial blood pressure measured with a cuff oscillometer includes systolic blood pressure, diastolic blood pressure, mean blood pressure and / or heart rate of arteries such as brachial artery, radial artery and / or lower limb artery. Such a blood pressure measurement method is a well-known technique and can be carried out by those skilled in the art with ordinary skills. A record of blood pressure measured by the blood pressure measurement device 12 is stored in the storage device 50. A user (hereinafter referred to as a user) of the aortic sclerosis evaluation system 10, who is usually a medical worker such as a doctor or a nurse, determines that the user is stable from the stored blood pressure data displayed on the display device 52. Can be selected and / or averaged and used for later processing.
脈圧センサ１４は、トノメトリ法により橈骨動脈、頚動脈、上腕動脈、大腿動脈及び／又は足背動脈などの動脈からの血圧の波形を測定することが可能なセンサである。脈圧センサ１４は一定時間（例えば5〜30秒間）血圧波形を記録し、この記録は記憶装置５０に保存され、ユーザは、表示装置５２上に時系列軸上に表示された保存した血圧波形データから、データが安定しているとユーザが判定した時間区域（例えば10秒間）を後の演算処理のために選択し得る。 The pulse pressure sensor 14 is a sensor capable of measuring a blood pressure waveform from an artery such as the radial artery, the carotid artery, the brachial artery, the femoral artery and / or the dorsal artery by the tonometry method. The pulse pressure sensor 14 records a blood pressure waveform for a predetermined time (for example, 5 to 30 seconds), and this record is stored in the storage device 50. The user displays the stored blood pressure waveform displayed on the time series axis on the display device 52. From the data, the time zone (eg, 10 seconds) that the user has determined that the data is stable may be selected for later computation.
動脈平均圧力波形生成手段２４は伝達関数を含むプログラムであり、例えば脈圧センサ１４で記録された橈骨動脈の脈動圧力信号を所定期間（通常、5〜20周期）アンサンブル平均し、大動脈圧力波形に変換する。この場合、所定期間の平均脈圧力波形は動脈平均圧力波形生成手段２４により自動計測され、表示装置５２に表示され得る。 The arterial average pressure waveform generating means 24 is a program including a transfer function. For example, the pulsatile pressure signal of the radial artery recorded by the pulse pressure sensor 14 is ensemble averaged for a predetermined period (usually 5 to 20 cycles) to obtain an aortic pressure waveform. Convert. In this case, the average pulse pressure waveform for a predetermined period can be automatically measured by the arterial average pressure waveform generating means 24 and displayed on the display device 52.
血圧指標演算手段２６は、血圧測定装置１２から受け取った血圧データ、脈圧センサ１４から受信した血圧波形データ、及び／又は動脈平均圧力波形生成手段２４から受け取った血圧波形データに基づいて、血圧の状態を示す指標又はパラメータである動脈血圧指標を演算する。なお、「血圧データに基づいて算出された動脈血圧指標」と言う場合の「血圧データ」には、血圧測定装置１２から受け取った血圧データ、脈圧センサ１４から受信した血圧波形データ、及び／又は動脈平均圧力波形生成手段２４から受け取った血圧波形データが含まれる。 Based on the blood pressure data received from the blood pressure measuring device 12, the blood pressure waveform data received from the pulse pressure sensor 14, and / or the blood pressure waveform data received from the arterial mean pressure waveform generating means 24, the blood pressure index calculating means 26 An arterial blood pressure index which is an index or parameter indicating the state is calculated. The “blood pressure data” in the case of “arterial blood pressure index calculated based on blood pressure data” includes blood pressure data received from the blood pressure measurement device 12, blood pressure waveform data received from the pulse pressure sensor 14, and / or Blood pressure waveform data received from the arterial mean pressure waveform generating means 24 is included.
例えば、血圧指標演算手段２６は、動脈平均圧力波形生成手段２４で生成した大動脈圧力波形を上腕血圧の絶対値で較正することにより大動脈血圧の絶対値（推定値）を算出する。或いは、血圧指標演算手段２６は、脈圧センサ１４から受信した頚動脈の波形を上腕血圧の絶対値で較正することにより頚動脈血圧の絶対値（推定値）を算出する。一般に、頚動脈血圧の絶対値（推定値）は大動脈血圧にほぼ等しいと考えられているため、頚動脈血圧の絶対値（推定値）は大動脈血圧の絶対値（推定値）の代わりに使用し得る。これらの演算結果は、表示装置５２に表示され得る。 For example, the blood pressure index calculating unit 26 calculates the absolute value (estimated value) of the aortic blood pressure by calibrating the aortic pressure waveform generated by the arterial average pressure waveform generating unit 24 with the absolute value of the brachial blood pressure. Alternatively, the blood pressure index calculation means 26 calculates the absolute value (estimated value) of the carotid artery blood pressure by calibrating the carotid artery waveform received from the pulse pressure sensor 14 with the absolute value of the brachial blood pressure. In general, the absolute value (estimated value) of the carotid blood pressure is considered to be approximately equal to the aortic blood pressure, and therefore the absolute value (estimated value) of the carotid blood pressure can be used instead of the absolute value (estimated value) of the aortic blood pressure. These calculation results can be displayed on the display device 52.
動脈血圧指標には、大動脈収縮期血圧、大動脈脈圧、大動脈増大圧、任意選択で所与の心拍に調節されてもよい大動脈増大係数、大動脈投射圧波高、大動脈−橈骨動脈間の脈圧増幅、大動脈−大腿動脈間の脈圧増幅、大動脈−大腿動脈間の脈波伝播速度（ＰＷＶC-F）、大動脈−橈骨動脈間の脈波伝播速度（ＰＷＶC-R）、大動脈−末梢の動脈硬化度の勾配比であるＰＷＶC-F対ＰＷＶC-Rの比（ＰＷＶC-F /ＰＷＶC-R）、標準化ＰＷＶC-F、及びこれらの組み合わせが含まれる。これらの動脈血圧指標は公知であり、例えば標準化ＰＷＶC-F以外の上記の動脈血圧指標は、例えばHashimoto J et al., Hypertension. 2010;56:926-933; Weber T et al., J Hypertens. 2009;27:1624-1630.; Hashimoto J et al., Hypertension. 2011;58:839-846.に記載されている通りに演算可能である。標準化ＰＷＶC-Fは公知の方法により計算可能である（Eur Heart J. 2010;31:2338-2350； Van Bortel LM et al., J Hypertens. 2012;30:445-448.）。 Arterial blood pressure indicators include aortic systolic blood pressure, aortic pulse pressure, aortic augmentation pressure, optionally aortic augmentation factor that may be adjusted to a given heart rate, aortic projection pressure height, aortic-radial pulse pressure amplification , Pulse pressure amplification between aorta and femoral artery, pulse wave velocity between aorta and femoral artery (PWV CF ), pulse wave velocity between aorta and radial artery (PWV CR ), gradient of arteriosclerosis degree between aorta and peripheral artery The ratio PWV CF to PWV CR ratio (PWV CF / PWV CR ), standardized PWV CF , and combinations thereof are included. These arterial blood pressure indices are known, for example, the above arterial blood pressure indices other than the standardized PWV CF are, for example, Hashimoto J et al., Hypertension. 2010; 56: 926-933; Weber T et al., J Hypertens. 2009 27: 1624-1630 .; Hashimoto J et al., Hypertension. 2011; 58: 839-846. Standardized PWV CF can be calculated by known methods (Eur Heart J. 2010; 31: 2338-2350; Van Bortel LM et al., J Hypertens. 2012; 30: 445-448.).
血流測定装置１６は、大動脈の血流を測定可能な任意の装置であってよく、例えば公知の変換器付き超音波装置が挙げられる。変換器付きの超音波装置の使用により、被験者の体表面から非侵襲的に大動脈の血流データ、特には経時的な血流速度変化の波形データを収集することが可能である。血流測定装置１６は一定時間（例えば5〜30秒間）血流速度ないし血流量を記録する。この記録は記憶装置５０に保存され、ユーザは、表示装置５２上に時系列軸上に表示された保存した血流データから、データが安定しているとユーザが判定した時間区域（例えば10秒間）を後の演算処理のために選択し得る。 The blood flow measuring device 16 may be any device capable of measuring the blood flow of the aorta, and examples thereof include a known ultrasonic device with a transducer. By using an ultrasonic device with a transducer, it is possible to noninvasively collect blood flow data of the aorta, particularly waveform data of changes in blood flow velocity over time, from the body surface of the subject. The blood flow measurement device 16 records the blood flow velocity or blood flow for a certain time (for example, 5 to 30 seconds). This record is stored in the storage device 50, and the user can determine the time zone (for example, 10 seconds) that the user has determined that the data is stable from the stored blood flow data displayed on the time series axis on the display device 52. ) May be selected for later processing.
大動脈平均血流速度波形生成手段２８は、血流測定装置１６によって得られた瞬時血流速度をまず空間的及び量的に平均する。次いで、平均瞬時速度を時系列データとして等間隔（例えば100Hz）で補間する。さらに、収縮初期の立ち上がり（血流が最大に変化する時点）等を起点として、複数拍分の血流速度波形を重ね合わせることにより、平均化した流速脈波の波形を得ることができる。通常は呼吸変動等を考慮して約5〜20心周期または約5〜20秒間のデータをアンサンブル平均し、一拍分の平均化波形を生成する（例えばHashimoto J et al., Hypertension. 2010;56:926-933参照)。この場合、平均脈血流波形は動脈平均圧力波形生成手段２８により自動計測され、表示装置５２に表示され得る。 The aortic average blood flow velocity waveform generation means 28 first averages the instantaneous blood flow velocity obtained by the blood flow measurement device 16 spatially and quantitatively. Next, the average instantaneous speed is interpolated as time series data at equal intervals (for example, 100 Hz). Furthermore, an averaged velocity pulse wave waveform can be obtained by superimposing blood flow velocity waveforms for a plurality of beats starting from the beginning of contraction (when blood flow changes to the maximum) or the like. Normally, taking into account respiratory fluctuations, etc., ensemble averaging is performed for about 5 to 20 cardiac cycles or about 5 to 20 seconds, and an average waveform for one beat is generated (for example, Hashimoto J et al., Hypertension. 2010; 56: 926-933). In this case, the average pulse blood flow waveform can be automatically measured by the arterial average pressure waveform generating means 28 and displayed on the display device 52.
大動脈血流指標演算手段３０は、血流測定装置１６又は大動脈平均血流速度波形生成手段２８から受け取った血流データに基づいて、大動脈の血流の状態を示す指標又はパラメータである大動脈血流指標を演算する。そのような大動脈血流指標には収縮期順流ピーク速度(ＶFwd)、拡張期逆流ピーク速度(ＶRev)、拡張終期速度(ＶED)、時間平均化平均速度(ＶM)、順流ピーク時間 (ＴFwd)、逆流ピーク時間(ＴRev)、下行大動脈の逆行性血流／順行性血流比（Ｒ/Ｆ比。以下、単に「逆流／順流比」と称する)、及びこれらの組み合わせが含まれる。これらの大動脈血流指標は公知であり、例えばHashimoto J et al., Hypertension. 2010;56:926-933等に記載されている。
Ｒ/Ｆ比は大動脈血流の逆行の程度を示し、
The aortic blood flow index calculating means 30 is an aortic blood flow that is an index or parameter indicating the blood flow state of the aorta based on the blood flow data received from the blood flow measuring device 16 or the aortic average blood flow velocity waveform generating means 28. Calculate the index. Such aortic flow index systolic forward flow peak velocity to (V Fwd), diastolic backflow peak velocity (V Rev), end-diastolic velocity (V ED), average speed time-averaged (V M), the forward flow peak time (T Fwd ), regurgitation peak time (T Rev ), retrograde aortic retrograde blood flow / forward blood flow ratio (R / F ratio; hereinafter simply referred to as “reverse flow / forward flow ratio”), and combinations thereof Is included. These aortic blood flow indexes are known, and are described, for example, in Hashimoto J et al., Hypertension. 2010; 56: 926-933.
R / F ratio indicates the degree of retrograde aortic blood flow,
で表される。動脈硬化指標算出手段３２は、血圧指標演算手段２６から受信した動脈血圧指標及び大動脈血流指標演算手段３０から受信した大動脈血流指標に基づいて動脈硬化の状態を示す指標又はパラメータである動脈硬化指標を算出する。かかる動脈硬化指標には、例えば動脈硬化に関連する特性インピーダンス(Ｚ0)が含まれる。特性インピーダンス(Ｚ0)は、 It is represented by The arteriosclerosis index calculating means 32 is an arteriosclerosis which is an index or parameter indicating the state of arteriosclerosis based on the arterial blood pressure index received from the blood pressure index calculating means 26 and the aortic blood flow index received from the aortic blood flow index calculating means 30. Calculate the indicator. The arteriosclerosis index includes, for example, characteristic impedance (Z 0 ) related to arteriosclerosis. The characteristic impedance (Z 0 ) is
あるいは Or
で表され、大動脈順流ピーク速度(ＶFwd)、大動脈投射圧波高(Ｐ1h)、及び大動脈内半径（Ｒ）より時間ドメインで計算される。式（２）は血流量で定義したインピーダンス、式（３）は血流速度で定義したインピーダンスであり、いずれを用いてもよい。 And is calculated in the time domain from the aortic forward flow velocity (V Fwd ), the aortic projection pressure wave height (P 1h ), and the aortic radius (R). Equation (2) is the impedance defined by the blood flow rate, and Equation (3) is the impedance defined by the blood flow velocity, and either may be used.
判定手段３４は、動脈硬化指標算出手段３２で算出された結果に基づいて動脈硬化の有無及び／又は進行度を判定する。例えば、健常者、動脈硬化を有する可能性のある患者、及び／又は動脈硬化を有する患者の、特性インピーダンス(Ｚ0)などの動脈硬化指標の測定値に基づき、動脈硬化の有無及び／又は進行度の判定基準として設定した閾値を設定し、予め記憶装置５０に記憶する。判定手段３４は、ある被験者の動脈硬化指標が、当該閾値以上か若しくはそれより小さいか、又は当該閾値以下か若しくはそれより大きいかを判定することにより、動脈硬化の有無及び／又は進行度を判定できる。 Based on the result calculated by the arteriosclerosis index calculation unit 32, the determination unit 34 determines the presence and / or progress of arteriosclerosis. For example, the presence or absence and / or progression of arteriosclerosis based on measured values of arteriosclerosis indices such as characteristic impedance (Z 0 ) of healthy subjects, patients who may have arteriosclerosis, and / or patients who have arteriosclerosis A threshold value set as a determination criterion for the degree is set and stored in the storage device 50 in advance. The determination means 34 determines the presence / absence and / or progress of arteriosclerosis by determining whether an arteriosclerosis index of a subject is greater than or less than the threshold, or less than or greater than the threshold. it can.
頚動脈平均血流速度波形生成手段３６は、上記の大動脈平均血流速度波形生成手段２８と同様に、変換器付き超音波装置を用いて測定された頚動脈の平均血流速度波形を所定期間（通常、5〜20周期又は5〜20秒）アンサンブル平均する（例えばHashimoto J et al., Hypertension. 2010;56:926-933参照)。 Similarly to the aorta average blood flow velocity waveform generation means 28 described above, the carotid artery average blood flow velocity waveform generation means 36 obtains the average blood flow velocity waveform of the carotid artery measured using the ultrasonic device with a transducer for a predetermined period (usually). , 5-20 cycles or 5-20 seconds) ensemble average (see, eg, Hashimoto J et al., Hypertension. 2010; 56: 926-933).
頚動脈血流指数演算手段３８は、血流測定装置１６又は頚動脈平均血流速度波形生成手段３６から受け取った頚動脈の血流データから、頚動脈血流の状態を示す指標である各種の頚動脈血流指標を演算する。そのような頚動脈血流指標には、収縮期最大速度 (ＶSmax)、拡張期最大速度 (ＶDmax)、拡張終期速度(ＶED)、時間平均化平均速度(ＶM)、拡張期ピーク速度時間 (Ｔsmax)、収縮期ピーク速度時間(ＴDmax)、及び拡張期/収縮期血流指数比(Ｄ/Ｓ比、拡張期パルス波高(Ｄ)の収縮期パルス波高（Ｓ）に対する百分率)が含まれる。 The carotid artery blood flow index calculating means 38 is a variety of carotid blood flow indices, which are indices indicating the state of the carotid blood flow, from the blood flow data of the carotid artery received from the blood flow measuring device 16 or the carotid artery average blood flow velocity waveform generating means 36. Is calculated. Such carotid artery blood flow indices include systolic maximum velocity (V Smax ), diastolic maximum velocity (V Dmax ), end diastolic velocity (V ED ), time averaged average velocity (V M ), diastolic peak velocity Time (T smax ), systolic peak velocity time (T Dmax ), and diastolic / systolic blood flow index ratio (D / S ratio, percentage of diastolic pulse wave height (D) to systolic pulse wave height (S)) Is included.
第１の相関分析手段４０は、大動脈血流指標演算手段３０で算出された大動脈血流指標と、動脈硬化度のパラメータとの相関を分析する。例えば、大動脈血流指標として下行大動脈の逆流／順流比が、動脈硬化度のパラメータとして下行大動脈の特性インピーダンス(Ｚ0)、頚動脈−大腿動脈間の脈波伝播速度（ＰＷＶC-F）、及び頚動脈−大腿動脈間の脈波伝播速度（ＰＷＶC-F）の頚動脈−橈骨動脈間の脈波伝播速度（ＰＷＶC-R）に対する比（大動脈／末梢ＰＷＶ比、ＰＷＶC-F／ＰＷＶC-R）が挙げられる。大動脈血流指標及び動脈硬化度のパラメータの一方を横軸、他方を縦軸にプロットし相関をとり、表示装置５２でグラフとして視覚化することで、医療従事者等は、２つのパラメータの相関並びに大動脈血流指標を動脈硬化度の評価の指標として使用できる可能性を検討、確認することができる。 The first correlation analyzing unit 40 analyzes the correlation between the aortic blood flow index calculated by the aortic blood flow index calculating unit 30 and the parameter of the degree of arteriosclerosis. For example, the descending aortic reflux / forward ratio as an aortic blood flow index, the characteristic impedance of the descending aorta (Z 0 ), the pulse wave velocity between the carotid artery and the femoral artery (PWV CF ), and the carotid artery − The ratio of the pulse wave velocity between the femoral arteries (PWV CF ) to the pulse wave velocity between the carotid artery and radial artery (PWV CR ) (aortic / peripheral PWV ratio, PWV CF / PWV CR ) can be mentioned. By plotting one of the parameters of the aortic blood flow index and the arteriosclerosis degree on the horizontal axis and the other on the vertical axis to obtain a correlation and visualizing it as a graph on the display device 52, the medical staff can correlate the two parameters. In addition, the possibility that the aortic blood flow index can be used as an index for evaluating the degree of arteriosclerosis can be examined and confirmed.
第２の相関分析手段４２は、血流指数演算手段３０で算出された大動脈血流指標と頚動脈血流指数演算手段３８で算出された頚動脈血流指標との相関を分析する。例えば、大動脈血流指標として大動脈逆流／順流比が、頚動脈血流指標として頚動脈の拡張期／収縮期の血流指数が挙げられる。この場合も、大動脈血流指標及び頚動脈血流指標の一方を横軸、他方を縦軸にプロットし相関をとり、表示装置５２でグラフとして視覚化することで、医療従事者等は大動脈血流指標と頚動脈血流指標の相関を検討、確認することができる。 The second correlation analyzing means 42 analyzes the correlation between the aortic blood flow index calculated by the blood flow index calculating means 30 and the carotid blood flow index calculated by the carotid artery blood flow index calculating means 38. For example, the aortic blood flow index includes the aortic reflux / forward flow ratio, and the carotid blood flow index includes the carotid artery diastole / systolic blood flow index. Also in this case, one of the aortic blood flow index and the carotid blood flow index is plotted on the horizontal axis and the other is plotted on the vertical axis, and correlation is made. The correlation between the index and the carotid artery blood flow index can be examined and confirmed.
第３の相関分析手段４４は、被験者の体重、年齢、肥満指数(BMI)、病歴（例えば糖尿病、高血圧、高コレステロール血症等）、血液中の生化学的成分の量（例えば高密度リポタンパク質コレステロール、低密度リポタンパク質コレステロール、総コレステロール、空腹時血糖、及びヘモグロビンＡ1c等）、被験者の服用している薬剤の有無等と、大動脈血流指標及び／又は頚動脈血流指標との相関を分析する。 The third correlation analysis means 44 includes a subject's weight, age, body mass index (BMI), medical history (for example, diabetes, hypertension, hypercholesterolemia, etc.), amount of biochemical components in blood (for example, high density lipoprotein) Cholesterol, low-density lipoprotein cholesterol, total cholesterol, fasting blood glucose, hemoglobin A 1c, etc.), the presence or absence of drugs taken by the subject, and the correlation between the aortic blood flow index and / or the carotid blood flow index To do.
図２は、動脈硬化度評価装置１０の処理装置２２の主な動作を示すフローチャートである。工程Ｓ１で、動脈平均圧力波形生成手段２４が被験者の血圧パルス波形データから平均動脈圧力波形を生成する。工程Ｓ２で、動脈血圧指標演算手段２６が、血圧測定装置１２から受け取った血圧データ、脈圧センサ１４から受け取った血圧波形データ、及び／又は動脈平均圧力波形生成手段２４から受け取った波形データから動脈血圧指標を演算する。工程Ｓ３で、大動脈平均血流速度波形生成手段２８が血流測定装置１６から受信した血流データから大動脈平均血流速度波形を生成する。工程Ｓ４で、血流指数演算手段３０が、血流測定装置１６から受信した血流データ又は大動脈平均血流速度波形生成手段２８から受け取った波形データから大動脈血流指標を演算する。工程Ｓ５で、動脈硬化指標算出手段３２が、血圧指標演算手段２６から受信した動脈血圧指標及び大動脈血流指標演算手段３０から受信した大動脈血流指標に基づいて、具体的には動脈血流指標と大動脈血流指標の関数として、動脈硬化に関連する指標を演算する。任意選択で、工程Ｓ６で、判定手段３４は、動脈硬化指標算出手段３２で算出された動脈硬化指標に基づいて動脈硬化の有無及び／又は進行度を判定する。 FIG. 2 is a flowchart showing main operations of the processing device 22 of the arteriosclerosis evaluation device 10. In step S1, the arterial average pressure waveform generating means 24 generates an average arterial pressure waveform from the blood pressure pulse waveform data of the subject. In step S <b> 2, the arterial blood pressure index calculation unit 26 calculates the artery from the blood pressure data received from the blood pressure measurement device 12, the blood pressure waveform data received from the pulse pressure sensor 14, and / or the waveform data received from the arterial mean pressure waveform generation unit 24. Calculate blood pressure index. In step S <b> 3, the aortic average blood flow velocity waveform generation unit 28 generates an aortic average blood flow velocity waveform from the blood flow data received from the blood flow measurement device 16. In step S <b> 4, the blood flow index calculating unit 30 calculates an aortic blood flow index from the blood flow data received from the blood flow measuring device 16 or the waveform data received from the aortic average blood flow velocity waveform generating unit 28. In step S5, the arteriosclerosis index calculating means 32 is based on the arterial blood pressure index received from the blood pressure index calculating means 26 and the aortic blood flow index received from the aortic blood flow index calculating means 30, specifically, the arterial blood flow index. And an index related to arteriosclerosis as a function of the aortic blood flow index. Optionally, in step S <b> 6, the determination unit 34 determines the presence and / or progress of arteriosclerosis based on the arteriosclerosis index calculated by the arteriosclerosis index calculation unit 32.
以上のように、本発明によれば、これまで非常に煩雑で実施困難であった被験者の血流波形の記録及び定量的分析を可能としたことで、血流の分析データに基づいて算出された大動脈血流指標の関数として、動脈硬化を評価し得る。 As described above, according to the present invention, it is possible to record and quantitatively analyze a blood flow waveform of a subject, which has been very complicated and difficult to perform, and is calculated based on blood flow analysis data. Arteriosclerosis can be evaluated as a function of the aortic blood flow index.
さらに、かかる血流の分析データを、血圧測定値及び／又は他の動脈パラメータと組み合わせて、大動脈の硬化度を非侵襲的、簡便かつ精密に計測することができる。 Furthermore, by combining such blood flow analysis data with blood pressure measurement values and / or other arterial parameters, the degree of aortic sclerosis can be measured non-invasively, simply and accurately.
また、得られた大動脈血流波形やインピーダンスの情報を、動脈硬化の有無や動脈硬化の加齢に伴う変化を検出するための新規の指標として用いることができ、これまで不明であった循環器疾患の病態解明や新たな治療法の開発がなされ得る。 In addition, the information on the obtained aortic blood flow waveform and impedance can be used as a new index for detecting the presence or absence of arteriosclerosis and changes associated with aging of arteriosclerosis. Elucidation of disease pathology and development of new treatments can be made.
なお、上記の実施形態は、以下のように変更可能である。
○上記の実施形態では、血圧指標演算手段２６から受信した動脈血圧指標及び大動脈血流指標演算手段３０から受信した大動脈血流指標に基づいて動脈硬化指標である特性インピーダンス(Ｚ0)を算出しているが、動脈硬化指標は、大動脈血流指標演算手段３０から受信した大動脈血流指標のみに基づいて算出されてもよい。例えば、大動脈血流指標である下行大動脈の逆行性血流／順行性血流比（Ｒ/Ｆ比）は特性インピーダンス(Ｚ0)と密接な相関があるため、これを動脈硬化指標として用いてもよい。
○上記の実施形態では、動脈硬化指標算出手段３２は、血圧指標演算手段２６で算出された動脈血圧指標と大動脈血流指標演算手段３０で算出された大動脈血流指標から動脈硬化指標を算出しているが、代わりに、動脈硬化指標算出手段３２は、血圧指標演算手段２６で算出された動脈血圧指標と頚動脈血流指数演算手段３８で算出された頚動脈血流指標から動脈硬化指標を算出してもよい。つまり、血流測定装置１６から受信した各種動脈の血流データに基づいて動脈平均血流速度波形生成手段４６が動脈血流波形を生成し、動脈血流指数演算手段４８が対応する動脈の動脈血流指標を演算し、これが動脈硬化指標算出手段３２に用いられ得る。
○血圧データ（血圧波形データを含む）及び／又は血流データ（血流波形データを含む）を測定する場合、ユーザの操作により手動で測定時間を決定してもよいが、ある一定の時間区域（例えば5〜30秒間）をプリセットとして用い、その時間区域で自動的に測定が開始及び終了されるよう、処理装置２２によりすべての工程が自動計測されてもよい。また、手動と自動をユーザが切り替えられる構成であってもよい。
○上記の実施形態では、動脈硬化指標である特性インピーダンス(Ｚ0)を時系列（時間ドメイン）で分析しているが、血圧データと血流データとの周波数分析（周波数ドメイン）により特性インピーダンス(Ｚ0)を測定してもよい。
○血圧と血流を別個に計測する代わりに、被験者からの血圧の測定と血流の測定とを同時に行い、両データを時間的に同期させてパーソナルコンピュータに取り込んだ上で自動処理してもよい。この場合、より精密な測定が可能である。
○上記の実施形態では、動脈平均圧力波形生成手段２４、大動脈平均血流速度波形生成手段２８、及び頚動脈平均血流速度波形生成手段３６が、血圧指標演算手段２６、血流指数演算手段３０、及び頚動脈血流指数演算手段３８と同じ処理装置２２内に存在し、動脈硬化指標算出手段３２も血圧指標演算手段２６、血流指数演算手段３０、及び頚動脈血流指数演算手段３８と同じ処理装置２２内に存在しているが、部材２４、２８、３６は部材２６、３０、３８とは物理的に離れた処理装置に存在してもよく、部材２６、３０、３８と動脈硬化指標算出手段３２も物理的に離れた処理装置に存在してもよい。つまり、処理装置２２内の各部材が同一の処理装置内にある場合のみならず、異なる処理装置に存在する場合も本発明の範囲に含まれる。
In addition, said embodiment can be changed as follows.
In the above embodiment, the characteristic impedance (Z 0 ), which is an arteriosclerosis index, is calculated based on the arterial blood pressure index received from the blood pressure index calculation means 26 and the aortic blood flow index received from the aortic blood flow index calculation means 30. However, the arteriosclerosis index may be calculated based only on the aortic blood flow index received from the aortic blood flow index calculating means 30. For example, the retrograde blood flow / antegrade blood flow ratio (R / F ratio) of the descending aorta, which is an aortic blood flow index, has a close correlation with the characteristic impedance (Z 0 ). May be.
In the above embodiment, the arteriosclerosis index calculating unit 32 calculates the arteriosclerosis index from the arterial blood pressure index calculated by the blood pressure index calculating unit 26 and the aortic blood flow index calculated by the aortic blood flow index calculating unit 30. However, instead, the arteriosclerosis index calculation means 32 calculates an arteriosclerosis index from the arterial blood pressure index calculated by the blood pressure index calculation means 26 and the carotid artery blood flow index calculated by the carotid artery blood flow index calculation means 38. May be. That is, based on the blood flow data of various arteries received from the blood flow measuring device 16, the arterial mean blood flow velocity waveform generating means 46 generates an arterial blood flow waveform, and the arterial blood flow index calculating means 48 corresponds to the arterial artery. A blood flow index can be calculated and used for the arteriosclerosis index calculating means 32.
○ When measuring blood pressure data (including blood pressure waveform data) and / or blood flow data (including blood flow waveform data), the measurement time may be determined manually by the user's operation. All the processes may be automatically measured by the processing device 22 so that the measurement is automatically started and ended in that time zone using (for example, 5 to 30 seconds) as a preset. Moreover, the structure which a user can switch between manual and automatic may be sufficient.
In the above embodiment, the characteristic impedance (Z 0 ), which is an index of arteriosclerosis, is analyzed in time series (time domain), but the characteristic impedance (frequency domain) is analyzed by blood pressure data and blood flow data (frequency domain). Z 0 ) may be measured.
○ Instead of measuring blood pressure and blood flow separately, blood pressure from the subject and blood flow are measured simultaneously, and both data are synchronized in time and taken into a personal computer for automatic processing. Good. In this case, more accurate measurement is possible.
In the above embodiment, the arterial average pressure waveform generating means 24, the aortic average blood flow velocity waveform generating means 28, and the carotid artery average blood flow velocity waveform generating means 36 include the blood pressure index calculating means 26, the blood flow index calculating means 30, The arteriosclerosis index calculating means 32 is also the same processing apparatus as the blood pressure index calculating means 26, the blood flow index calculating means 30, and the carotid blood flow index calculating means 38. 22, the members 24, 28, and 36 may exist in a processing apparatus physically separated from the members 26, 30, and 38, and the members 26, 30, and 38 and the arteriosclerosis index calculating unit 32 may also be present in physically separate processing units. That is, the present invention includes not only the case where each member in the processing apparatus 22 is in the same processing apparatus but also the case where they exist in different processing apparatuses.
上記実施形態では動脈硬化度評価装置２０について説明したが、本発明は、これに限らず、コンピュータを上記の動脈硬化度評価装置２０として機能させるためのプログラムや、当該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も包含する。 In the above-described embodiment, the arteriosclerosis evaluation apparatus 20 has been described. However, the present invention is not limited to this, and a program for causing a computer to function as the arteriosclerosis evaluation apparatus 20 or a computer readable recording the program is possible. Also included are various recording media.
本明細書中に引用されているすべての特許出願および文献の開示は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれるものとする。 The disclosures of all patent applications and documents cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety.
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
本発明者は、非侵襲的かつ定量的な方法（Hashimoto J et al., Hypertension. 2010;56:926-933; Hashimoto J et al., Hypertension. 2011;58:839-846.）を用いて、高血圧患者における下行大動脈及び脳（頸部）血流脈波形を包括的に評価した。本発明者の目的は、（１）大動脈血逆流の生理学的決定因子の解明及び（２）大動脈血の逆行性血流（逆流）と頸部の順行性血流（順流）との間の関係の調査である。
（方法）
１．患者
東北大学病院で診察した成人高血圧患者について調べた。除外基準は心不全、大動脈弁閉鎖不全を含む心臓弁膜疾患（超音波グレード＞Ｉ°，Omoto R et al., Jpn Heart J. 1984;25:325-340）、大動脈炎症候群、大動脈瘤、心房細動、頚動脈狭窄、症候性脳卒中の既往、及び不十分な超音波シグナルの質とした。最終的な分析では296名（女性177名、男性119名、平均年齢54±13歳）が含まれた。
２．大動脈血圧測定及び動脈機能測定
一連の血圧測定は静かな温度制御環境下で公知の方法により行った（Hashimoto J et al., Hypertension. 2010;56:926-933; Hashimoto J et al., Hypertension. 2011;58:839-846.）。簡単に説明すると、患者を２０分仰臥位にした後、上腕の血圧をカフ・オシロメトリック式圧力測定装置（HEM-907, Omron Healthcare, 日本国京都）で測定した。その後、ペン型圧力センサープローブ（SPT-301, Millar Instruments, 米国テキサス州Houston）を用いて非侵襲的に橈骨動脈、頚動脈及び大腿動脈から脈動圧力信号を圧平法（トノメトリ法）で記録した。記録した橈骨動脈の脈動圧力波形を１１秒間アンサンブル平均し、一般化伝達関数（SphygmoCor version 8.2, AtCor Medical、オーストラリア国Sydney）を用いて対応する大動脈圧力波形に変換した。平均化した橈骨動脈を上腕の収縮期圧及び拡張期圧で較正し、曲線下面積より平均動脈圧を決定し、それにより大動脈収縮期圧及び拡張期圧を概算した。また、較正された大動脈波形を用いて大動脈投射波高（Ｐ1h）、大動脈増大圧、大動脈増大係数（ＡＩx、所定数の心拍に対して補正）を計算した（Hashimoto J et al., Hypertension. 2010;56:926-933; Weber T et al, J Hypertens. 2009;27:1624-1630.; Hashimoto J et al., Hypertension. 2011;58:839-846.）。さらに、較正していない各脈波形の積分値から、大動脈−橈骨動脈間脈圧増幅及び大動脈−大腿動脈間脈圧増幅を比率で計算した（Hashimoto J et al., Hypertension. 2010;56:926-933）。
The present inventor uses a non-invasive and quantitative method (Hashimoto J et al., Hypertension. 2010; 56: 926-933; Hashimoto J et al., Hypertension. 2011; 58: 839-846.) The descending aorta and brain (cervical) blood flow waveform in hypertensive patients were comprehensively evaluated. The inventor's objectives are (1) elucidation of physiological determinants of aortic blood regurgitation, and (2) between aortic retrograde blood flow (reverse flow) and cervical antegrade blood flow (forward flow). It is a survey of the relationship.
(Method)
1. They were examined for adult hypertensive patients who examined in patients Tohoku University Hospital. Exclusion criteria are heart failure, heart valve disease including aortic regurgitation (ultrasonic grade> I °, Omoto R et al., Jpn Heart J. 1984; 25: 325-340), aortitis syndrome, aortic aneurysm, atrial detail Motion, carotid stenosis, history of symptomatic stroke, and poor ultrasound signal quality. The final analysis included 296 people (177 women, 119 men, average age 54 ± 13 years).
2. Aortic blood pressure measurement and arterial function measurement A series of blood pressure measurement was performed by a known method under a quiet temperature control environment (Hashimoto J et al., Hypertension. 2010; 56: 926-933; Hashimoto J et al., Hypertension. 2011; 58: 839-846.). Briefly, after placing the patient in the supine position for 20 minutes, the blood pressure of the upper arm was measured with a cuff oscillometric pressure measuring device (HEM-907, Omron Healthcare, Kyoto, Japan). Thereafter, pulsatile pressure signals were recorded from the radial artery, carotid artery and femoral artery non-invasively using a pen-type pressure sensor probe (SPT-301, Millar Instruments, Houston, Texas, USA) by the applanation method (tonometry method). The recorded radial artery pulsation pressure waveform was ensemble averaged for 11 seconds and converted to the corresponding aortic pressure waveform using a generalized transfer function (SphygmoCor version 8.2, AtCor Medical, Sydney, Australia). The averaged radial artery was calibrated with brachial systolic and diastolic pressures, and the mean arterial pressure was determined from the area under the curve, thereby approximating aortic and diastolic pressures. The aortic wave height (P 1h ), aortic augmentation pressure, aortic augmentation coefficient (AI x , corrected for a predetermined number of heartbeats) were calculated using the calibrated aortic waveform (Hashimoto J et al., Hypertension. 2010; 56: 926-933; Weber T et al, J Hypertens. 2009; 27: 1624-1630 .; Hashimoto J et al., Hypertension. 2011; 58: 839-846.). Furthermore, the aortic-radial artery pressure amplification and the aorta-femoral artery pressure amplification were calculated from the integral values of the uncalibrated pulse waveforms (Hashimoto J et al., Hypertension. 2010; 56: 926 -933).
また、硬さパラメータとして大動脈−橈骨動脈間の脈波伝播速度（ＰＷＶC-F）、及び大動脈−大腿動脈間の脈波伝播速度（ＰＷＶC-R）を計測した。大動脈−末梢の動脈硬化度の勾配はＰＷＶC-F対ＰＷＶC-Rの比として概算した。標準化ＰＷＶC-Fは公知の方法により計算した（Eur Heart J. 2010;31:2338-2350； Van Bortel LM et al., J Hypertens. 2012;30:445-448.）。
３．大動脈血流測定
血流速度は、3.5-MHzセクター型プローブを装備したデュプレックス（複式）超音波装置（Vivid i, GE Health care, 日本国東京）を用いて測定した。胸骨上窩アプローチを使用して近位下行大動脈から、２次元のリアルタイムＢモード及び双方向パルスドップラー信号を取得した。詳細には、プローブを胸骨上窩に置き、血流に対する超音波入射角が０°になるように長軸方向から見て下行大動脈を横切るように向けた。血管の管腔にわたり流速分布はほとんど変化しないため、ドップラーシフト信号を大動脈管腔の中心でサンプリングした。できるだけ遅い血流も含まれるように、できるだけ低いウォールフィルタを選択した。5.5mmのサンプル幅内で強度で重み付けしたドップラー信号の空間平均として、瞬時速度を計算した。空間平均した瞬時平均速度を１６秒間連続して記録し、さらなる分析のため時系データとして記憶した。ドップラー記録と同じ部位でＢモードにより下行大動脈の内径も測定した。
In addition, the pulse wave velocity between the aorta and the radial artery (PWV CF ) and the pulse wave velocity between the aorta and the femoral artery (PWV CR ) were measured as hardness parameters. The slope of aortic-peripheral arteriosclerosis was estimated as the ratio of PWV CF to PWV CR . Standardized PWV CF was calculated by known methods (Eur Heart J. 2010; 31: 2338-2350; Van Bortel LM et al., J Hypertens. 2012; 30: 445-448.).
3. Measurement of aortic blood flow Blood flow velocity was measured using a duplex ultrasonic device (Vivid i, GE Health care, Tokyo, Japan) equipped with a 3.5-MHz sector probe. Two-dimensional real-time B-mode and bidirectional pulse Doppler signals were acquired from the proximal descending aorta using the suprasternal fossa approach. Specifically, the probe was placed in the suprasternal fossa and oriented across the descending aorta as viewed from the long axis direction so that the angle of ultrasonic incidence to the blood flow was 0 °. The Doppler shift signal was sampled at the center of the aortic lumen since the flow velocity distribution across the vessel lumen hardly changed. The lowest possible wall filter was selected to include the slowest possible blood flow. The instantaneous velocity was calculated as a spatial average of Doppler signals weighted by intensity within a 5.5 mm sample width. The spatially averaged instantaneous average speed was recorded continuously for 16 seconds and stored as time series data for further analysis. The inner diameter of the descending aorta was also measured by B mode at the same site as the Doppler recording.
１６秒間の血流速度データを100Ｈｚでオフラインにて補間した（Mathematica version 4.0，Wolfram Research, 米国イリノイ州Champaign）。次に速度脈波形を、経時的な血流速度が収縮期の下から上向きに変わる立ち上がり点を基準点として用いて、１０個の連続する心周期に関しアンサンブル平均した（Hashimoto J et al., Hypertension. 2010;56:926-933)。時間軸に対して、プローブに向かう速度は基準線より上に、またプローブから遠ざかる速度は基準線より下に示すようにプロットして平均流速波形を描き、以下のパラメータを計測した (図３)：
収縮期順流ピーク速度(ＶFwd);
拡張期逆流ピーク速度(ＶRev);
拡張終期血流速度(ＶED);
時間平均化平均血流速度(ＶM);
順流ピーク時間 (ＴFwd);
逆流ピーク時間(ＴRev)。
16-second blood flow velocity data was interpolated off-line at 100 Hz (Mathematica version 4.0, Wolfram Research, Champaign, Illinois, USA). Next, the velocity pulse waveform was ensemble averaged over 10 consecutive cardiac cycles, using the rising point at which the blood flow velocity over time changes from the bottom to the top of the systole as a reference point (Hashimoto J et al., Hypertension 2010; 56: 926-933). Plotting the velocity toward the probe above the reference line and the velocity moving away from the probe below the reference line with respect to the time axis, the average flow velocity waveform was plotted, and the following parameters were measured (Fig. 3) :
Systolic forward flow peak velocity (V Fwd );
Diastolic backflow peak velocity (V Rev );
End-diastolic blood flow velocity (V ED );
Time-averaged mean blood flow velocity (V M );
Forward flow peak time (T Fwd );
Back flow peak time (T Rev ).
下行大動脈血流速度に基づく逆流／順流比(Ｒ/Ｆ比)は百分率として式（１）から計算したが、これは大動脈血流の逆行の程度を示す。大動脈血流量に基づく逆流／順流比は、速度波形曲線の積分および下行大動脈の断面積から計算した。 The reverse flow / forward flow ratio (R / F ratio) based on the descending aortic blood flow velocity was calculated as a percentage from equation (1), which indicates the degree of retrograde aortic blood flow. The reflux / forward ratio based on aortic blood flow was calculated from the integral of the velocity waveform curve and the cross-sectional area of the descending aorta.
特性インピーダンス(Ｚ0)は（Dujardin JP et al., Med Biol Eng Comput. 1981;19:565-568; Lucas CL et al.; Nichols WW et al., McDonald’s Blood Flow in Arteries: Theorertical, Experimental and Clinical Principles. London: Hodder Arnold; 2011）の方法を参考として式（２）から決定した。
４．頚動脈血流測定
デュプレックス（複式）超音波検査法で12-MHzリニア型プローブ（Vivid i）を用いて総頸動脈の血流速度を記録し、大動脈流の場合と同様に（Hashimoto J et al., Hypertension. 2010;56:926-933)、アンサンブル平均したパルス波形を構築し、次に以下のパラメータを計測した (図４)：
収縮期最大血流速度 (ＶSmax);
拡張期最大血流速度 (ＶDmax);
拡張終期血流速度(ＶED);
時間平均化平均血流速度(ＶM);
拡張期ピーク血流時間 (Ｔsmax);
収縮期ピーク血流時間(ＴDmax)。
拡張期/収縮期血流量指数比(Ｄ/Ｓ比)は拡張期脈波高(Ｄ)の収縮期脈波高（Ｓ）に対する百分率として計算した：
Ｄ/Ｓ比＝Ｄ/Ｓ×１００＝｜（ＶDmax―ＶED）／（ＶSmax―ＶED）｜×１００ （％） ・・・ （２）
５．身体計測及び生化学的検査
肥満指数(BMI)を体重と身長から計算した。血液サンプルを採取し、総コレステロール、高密度リポタンパク質および低密度リポタンパク質コレステロール、空腹時血糖、及びヘモグロビンＡ1cを測定した。
６．統計分析
値は特段明記しない限り、平均±標準偏差又はパーセンテージとして示す。適宜、分散分析およびBonferroni補正による事後検定、χ2検定、対応のあるt検定あるいはPearson相関係数を用いて単変量解析を行なった。独立した関連を評価するために、多変数線形回帰分析を使用した。Bland-Altman プロット分析を行って、大動脈と頚動脈血流ピーク時間の間の一致性を評価した。Ｐ＜０．０５を統計学的に有意とみなした。
（結果）
（１）被験者の特徴
表１は被験者の臨床及び血行動態特性を示す。平均年齢は54±13歳(範囲、20−84歳)であった。大部分の被験者(90%)は降圧薬の投与下にあったため、上腕の平均収縮期/拡張期血圧は良好にコントロールされていた (129/74mmHg)。降圧薬（単独または併用）の内訳はカルシウム拮抗薬223人(79%）、レニン−アンジオテンシン系阻害薬96人(32%)、アドレナリン受容体遮断薬151人(51%)、利尿薬40人(14%)、他の降圧薬5人(2%)であった。全被験者中、血管拡張薬(カルシウム拮抗薬、レニン−アンジオテンシン系阻害薬、α遮断薬、及び亜硝酸薬)は、263人の患者(89%)に処方されていた。高コレステロール血症と糖尿病は、全被験者の42%および26%でそれぞれ観察された。
Characteristic impedance (Z 0 ) is (Dujardin JP et al., Med Biol Eng Comput. 1981; 19: 565-568; Lucas CL et al .; Nichols WW et al., McDonald's Blood Flow in Arteries: Theorertical, Experimental and Clinical Principles. London: Hodder Arnold; 2011).
4). Carotid blood flow measurement duplex (duplex) Ultrasonography records the blood flow velocity of the common carotid artery using a 12-MHz linear probe (Vivid i), as in the case of aortic flow (Hashimoto J et al. , Hypertension. 2010; 56: 926-933), an ensemble averaged pulse waveform was constructed, and then the following parameters were measured (Figure 4):
Systolic maximum blood flow velocity (V Smax );
Diastolic maximum blood flow velocity (V Dmax );
End-diastolic blood flow velocity (V ED );
Time-averaged mean blood flow velocity (V M );
Diastolic peak blood flow time (T smax );
Systolic peak blood flow time (T Dmax ).
The diastolic / systolic blood flow index ratio (D / S ratio) was calculated as a percentage of the diastolic pulse height (D) to the systolic pulse height (S):
D / S ratio = D / S × 100 = | (V Dmax −V ED ) / (V Smax −V ED ) | × 100 (%) (2)
5. Anthropometric and Biochemical Examination Body Mass Index (BMI) was calculated from body weight and height. Blood samples were taken and measured for total cholesterol, high and low density lipoprotein cholesterol, fasting blood glucose, and hemoglobin A 1c .
6). Statistical analysis values are shown as mean ± standard deviation or percentage unless otherwise specified. Where appropriate, univariate analysis was performed using analysis of variance and Bonferroni correction, post hoc test, χ 2 test, paired t test or Pearson correlation coefficient. Multivariable linear regression analysis was used to assess independent associations. A Bland-Altman plot analysis was performed to assess the consistency between the aortic and carotid blood flow peak times. P <0.05 was considered statistically significant.
(result)
(1) Subject characteristics Table 1 shows the clinical and hemodynamic characteristics of the subjects. The average age was 54 ± 13 years (range, 20-84 years). Because most subjects (90%) were under antihypertensive medication, the mean systolic / diastolic blood pressure of the upper arm was well controlled (129 / 74mmHg). The breakdown of antihypertensive drugs (single or combined) is 223 calcium antagonists (79%), 96 renin-angiotensin inhibitors (32%), 151 adrenergic receptor blockers (51%), 40 diuretics ( 14%) and 5 other antihypertensive drugs (2%). Among all subjects, vasodilators (calcium antagonists, renin-angiotensin system inhibitors, alpha blockers, and nitrite drugs) were prescribed to 263 patients (89%). Hypercholesterolemia and diabetes were observed in 42% and 26% of all subjects, respectively.
（２）下行大動脈内の血流波形
下行大動脈の流速波形は、収縮期における順流(腹部大動脈方向への下向き血流)と拡張初期の逆流 (大動脈弓方向への上向き血流)から成る、正のピークと負のピークを有する双方向の波形を示した（図３）。より具体的には、流速は最初、0.11±0.02秒(表１)の加速時間で41±11 cm/sの収縮期ピークに達するよう急速に増加し、続いて、収縮後期の間徐々に減少し、次に拡張初期に負に転じた。この拡張初期における血流逆転は296人のすべての被験者(100%)で観察された。収縮期血流の開始から0.34±0.05 秒後に逆流ピークが生じ、この時間は駆出期間より常に長かった(P<0.001)。逆流ピーク速度の絶対値(|ＶRev|、14±4 cm/s)は、すべての被験者で順流ピーク速度の絶対値(|ＶFwd|)より小さかった(P<0.001)。逆流／順流比（|ＶRev|/|ＶFwd|)は平均35%であり、被験者間でかなりばらつきがあった (４分位範囲、27%〜42%)。拡張中期にはしばしば順流が見られたが、そのピーク速度は比較的低かった(5±4cm/s)。有意な大動脈弁閉鎖不全を示唆する汎拡張期逆流を示す被験者はいなかった。
（３）大動脈血流量逆流の決定因子
図５は、下行大動脈の逆流／順流比と動脈の硬化パラメータの関係を示す。大動脈逆流比と大動脈ＰＷＶの間には有意な正の相関がみられた。すなわち、大動脈逆流比は頚動脈−大腿動脈間ＰＷＶの横軸の４つの区分の増加と共に、用量依存的に増加した。下行大動脈の特性インピーダンス(Ｚ0)でも同様な関連が観察された。大動脈／末梢ＰＷＶ比（ＰＷＶC-F /ＰＷＶC-R）の４つの区分の増加に比例して逆流比は増加する一方で、頚動脈−橈骨 (末梢)ＰＷＶ（ＰＷＶC-R）は逆流比と有意な相関を示さなかった。さらに、大動脈逆流比は、大動脈の平均血圧と相関を有しないのに対して、大動脈脈圧と相関していた。年齢、性別および心拍数で補正した場合でも、逆流比は大動脈の特性インピーダンスおよび大動脈/末梢ＰＷＶ比（ＰＷＶC-F /ＰＷＶC-R）と有意に相関していた。逆流比は、大動脈増大係数と弱いが有意な相関を示した (r=0.12; P=0.03)。
(2) Blood flow waveform in descending aorta The velocity waveform of descending aorta consists of forward flow in the systole (downward blood flow toward the abdominal aorta) and reverse flow in the early diastole (upstream blood flow in the aortic arch direction). A bidirectional waveform having a negative peak and a negative peak is shown (FIG. 3). More specifically, the flow rate initially increases rapidly to reach a systolic peak of 41 ± 11 cm / s with an acceleration time of 0.11 ± 0.02 seconds (Table 1), and then gradually decreases during the late systole. Then, it turned negative in the early stage of expansion. This reversal of blood flow in the early diastole was observed in all 296 subjects (100%). A regurgitation peak occurred 0.34 ± 0.05 seconds after the onset of systolic blood flow, and this time was always longer than the ejection period (P <0.001). The absolute value of the reverse flow peak velocity (| V Rev |, 14 ± 4 cm / s) was smaller than the absolute value of the forward flow velocity (| V Fwd |) in all subjects (P <0.001). The reverse flow / forward flow ratio (| V Rev | / | V Fwd |) averaged 35% and varied considerably between subjects (quartile range, 27% -42%). In the middle diastole, there was often forward flow, but the peak velocity was relatively low (5 ± 4 cm / s). None of the subjects showed pandiastolic regurgitation suggesting significant aortic regurgitation.
(3) Determinants of Aortic Blood Flow Reflux FIG. 5 shows the relationship between the reflux / forward ratio of the descending aorta and the stiffness parameter of the artery. There was a significant positive correlation between the aortic reflux ratio and the aortic PWV. That is, the aortic regurgitation ratio increased in a dose-dependent manner with the increase in the four segments on the horizontal axis of the carotid-femoral artery PWV. A similar relationship was observed with the characteristic impedance (Z 0 ) of the descending aorta. While the reflux ratio increases in proportion to the increase in the four segments of the aortic / peripheral PWV ratio (PWV CF / PWV CR ), the carotid-radial (peripheral) PWV (PWV CR ) shows a significant correlation with the reflux ratio There wasn't. Furthermore, the aortic reflux ratio did not correlate with the average blood pressure of the aorta, but correlated with the aortic pulse pressure. Even when corrected for age, gender, and heart rate, the reflux ratio was significantly correlated with the characteristic impedance of the aorta and the aorta / peripheral PWV ratio (PWV CF / PWV CR ). The reflux ratio showed a weak but significant correlation with the aortic augmentation factor (r = 0.12; P = 0.03).
血流を絶対値として表わした時、大動脈の逆流量は大動脈ＰＷＶ（ＰＷＶC-F）および大動脈/末梢ＰＷＶ比(ＰＷＶC-F／ＰＷＶC-R)(いずれもP=0.1)の増大につれて増大する傾向がある一方、順流量は有意に減少した (それぞれP=0.03及びP=0.002)。さらに、これらの作用の差は統計的有意性(P=0.009およびP=0.001)を示し、大動脈の硬さが逆流と順流に対して正反対の影響を及ぼすことを示した。大動脈投射波高(Ｐ1h)は逆流量の絶対値と正の相関があった(P=0.01)が、増大圧は順流量と負の相関があった(P<0.001)。 When the blood flow is expressed as an absolute value, the reverse flow of the aorta tends to increase as the aortic PWV (PWV CF ) and the aorta / peripheral PWV ratio (PWV CF / PWV CR ) (both P = 0.1) increase. The forward flow decreased significantly (P = 0.03 and P = 0.002, respectively). Furthermore, these differences in action showed statistical significance (P = 0.009 and P = 0.001), indicating that aortic stiffness had the opposite effect on reflux and forward flow. The aortic projection wave height (P 1h ) was positively correlated with the absolute value of the reverse flow rate (P = 0.01), while the increasing pressure was negatively correlated with the forward flow rate (P <0.001).
さらに、正常血圧の対照群(n=5)についても大動脈特性インピーダンスＺ0を本実施例の方法に従って測定したところ、図６に示すように、高血圧群（n=296）では対照群と比較して大動脈特性インピーダンスが有意に高いことが示された（対照群対高血圧群、250.8±36.7対354.3±158、エラーバーは標準偏差を示す）。 Furthermore, when the aortic characteristic impedance Z 0 was measured for the normal blood pressure control group (n = 5) according to the method of this example, the hypertension group (n = 296) was compared with the control group as shown in FIG. The aortic characteristic impedance was shown to be significantly higher (control group vs. hypertension group, 250.8 ± 36.7 vs. 354.3 ± 158, error bars indicate standard deviation).
表２は多変量解析の結果を示す。他の関連する可能性のある共変量と共にモデルに入力すると、下行大動脈の特性インピーダンスが逆流／順流比の主な独立の決定因子であることが判明した(モデル１)。このモデルの他の独立の決定因子には年齢、肥満指数および大動脈径が含まれ、これらすべてが逆流比と正の相関を示した。高コレステロール血症、糖尿病および血管拡張薬の使用は独立した関連を有しなかった。大動脈のインピーダンスの代わりに用いた場合、大動脈ＰＷＶ (モデル２)及び大動脈/末梢ＰＷＶ比(モデル3)も独立した正の決定因子であることが確認された。各モデルの中で、下行大動脈のインピーダンス、大動脈ＰＷＶ、及び大動脈/末梢ＰＷＶ比はそれぞれ単独で大動脈逆流比の分散の25.5%、13.2%及び17.0%を説明することが可能であった(部分r2/モデルR2)。しかしながら、大動脈の硬さのパラメータ(つまりＺ0とＰＷＶC-F)の代わりに入力した場合、大動脈脈圧、大動脈増大係数及び脈圧増幅は大動脈の逆流比と独立した関連を有しなかった。 Table 2 shows the results of multivariate analysis. When entered into the model along with other potentially relevant covariates, the characteristic impedance of the descending aorta was found to be the main independent determinant of the reflux / forward ratio (Model 1). Other independent determinants of this model included age, body mass index and aortic diameter, all of which positively correlated with the reflux ratio. Hypercholesterolemia, diabetes and the use of vasodilators had no independent association. When used instead of aortic impedance, aortic PWV (model 2) and aorta / peripheral PWV ratio (model 3) were also confirmed to be independent positive determinants. Within each model, the descending aortic impedance, aortic PWV, and aortic / peripheral PWV ratio could account for 25.5%, 13.2%, and 17.0% of the dispersion of the aortic reflux ratio, respectively (part r 2 / Model R 2 ). However, when entered instead of aortic stiffness parameters (ie Z 0 and PWV CF ), aortic pulse pressure, aortic augmentation factor and pulse pressure amplification did not have an independent association with aortic reflux ratio.
（４）頚動脈血流波形
頚動脈の血流速度波形は基本的に単方向性であり、収縮初期と拡張初期の２つの最大ピークからなる２峰性であった（図４）。ほとんどの患者で収縮後期に追加のピークが検出可能であった。収縮期ピーク流速、拡張期ピーク流速、拡張終期流速及び時間平均化平均流速はそれぞれ46±14、22±6、13±4、22±6cm/sであり、拡張期／収縮期の血流指数(flow index)は27.9±9.0%と計算された。平均収縮期ピーク血流時間は0.08±0.04秒、拡張期ピーク時間は0.36±0.03秒であった。頚動脈内径は6.4±0.8mmであった。
（５）大動脈逆流と頚動脈拡張期血流との関係
図７は大動脈の逆流／順流比と頚動脈の拡張期/収縮期血流指数の関係を示す。これらの間には非常に有意な相関があり、これは大動脈の逆流比の３つの区分の増加にわたって頚動脈の拡張期/収縮期血流指数が連続的に増加していることから明らかであった。大動脈の最大逆流速度と頚動脈の拡張期最大順流速度との間にも有意な相関が存在した(r=0.21;P<0.001)。さらにBland-Altmanヒストグラムでは、頚動脈の拡張期ピーク血流時間(ＴDmax、0.36±0.03秒)と大動脈の逆流ピーク時間(ＴRev、0.34±0.05秒)との間に高い一致性が認められ、各被験者においてその差はわずか0.02±0.04 秒であった（表２）。さらに、差の２ＳＤ (0.08秒)は平均 (0.35秒)よりもはるかに小さく、２つの時間測定値は直接的に関連していることが示唆された。
(4) Carotid artery blood flow waveform The carotid artery blood flow velocity waveform was basically unidirectional, and was bimodal, consisting of two maximum peaks in the initial stage of contraction and the initial stage of expansion (FIG. 4). An additional peak was detectable at late systole in most patients. The systolic peak flow velocity, diastolic peak flow velocity, end diastolic flow velocity, and time averaged average flow velocity are 46 ± 14, 22 ± 6, 13 ± 4, and 22 ± 6 cm / s, respectively, and the diastolic / systolic blood flow index The (flow index) was calculated as 27.9 ± 9.0%. The mean systolic peak blood flow time was 0.08 ± 0.04 seconds, and the diastolic peak time was 0.36 ± 0.03 seconds. The inner diameter of the carotid artery was 6.4 ± 0.8mm.
(5) Relationship between aortic regurgitation and carotid diastolic blood flow FIG. 7 shows the relationship between the aortic regurgitation / forward flow ratio and the carotid diastolic / systolic blood flow index. There was a very significant correlation between them, which was evident from the continuous increase in the carotid diastolic / systolic blood flow index over three increments of aortic reflux ratio. . There was also a significant correlation between the maximum aortic reflux rate and the diastolic maximum forward velocity of the carotid artery (r = 0.21; P <0.001). Furthermore, the Bland-Altman histogram shows a high agreement between the diastolic peak blood flow time of the carotid artery (T Dmax , 0.36 ± 0.03 seconds) and the aortic reflux peak time (T Rev , 0.34 ± 0.05 seconds), The difference between each subject was only 0.02 ± 0.04 seconds (Table 2). Furthermore, the difference of 2SD (0.08 seconds) was much smaller than the average (0.35 seconds), suggesting that the two time measurements are directly related.
様々な共変量を含む多変量モデルにて、大動脈の逆流／順流比（Ｒ/Ｆ比）は、頚動脈の拡張期/収縮期の血流指数(表３)の独立した規定因子であることが分かった。より具体的には、頸動脈の拡張期血流指数に対して、大動脈の逆流／順流比は年齢及び平均血圧と共に正の相関を有し、心拍数は逆相関を有していた。大動脈の逆流比のみで頚動脈の拡張期血流指数の分散の22.0%が説明可能であった。このモデルの共変量として大動脈脈圧を加えても結果は実質的に変わらなかった。大動脈の増大係数（ＡＩx）は、このモデルに加えた場合、大動脈の逆流比と共に独立した関連因子であった(β=0.16; P=0.02)。大動脈血流測定値と頚動脈血流測定の間の密接した関係は、大動脈の特性インピーダンス、大動脈ＰＷＶ、大動脈/末梢ＰＷＶ比(すべてに対しβ=0.21;P<0.001)又は大動脈ＡＩx(β=0.20;P<0.001)でさらに補正した後でも有意なままであった。 In a multivariate model with various covariates, the aortic reflux / forward ratio (R / F ratio) is an independent determinant of the carotid diastolic / systolic blood flow index (Table 3). I understood. More specifically, the aortic reflux / forward ratio had a positive correlation with age and mean blood pressure, and the heart rate had an inverse correlation with the carotid diastolic blood flow index. Only the aortic reflux ratio could explain 22.0% of the variance of the diastolic blood flow index of the carotid artery. Adding aortic pulse pressure as a covariate of this model did not substantially change the results. The aortic augmentation factor (AI x ) was an independent associated factor with the aortic reflux ratio when added to this model (β = 0.16; P = 0.02). The close relationship between aortic blood flow measurements and carotid blood flow measurements is the characteristic impedance of the aorta, aortic PWV, aortic / peripheral PWV ratio (β = 0.21; P <0.001 for all) or aortic AI x (β = 0.20; P <0.001) remained significant after further correction.
以上の結果から、下行大動脈における逆流は、（１）高血圧症において一般的に見られる現象であること、（２）大動脈の硬さ（大動脈ＰＷＶ及び大動脈特性インピーダンスにより測定される）と密接に関連すること、及び（３）頚動脈の拡張初期の順流に直接的に寄与することが明らかとなった。 From the above results, regurgitation in the descending aorta is closely related to (1) the phenomenon commonly seen in hypertension, and (2) aortic stiffness (measured by aortic PWV and aortic characteristic impedance) And (3) a direct contribution to the forward dilatation of the carotid artery.
１０…動脈硬化度評価装置、３２…動脈硬化指標算出手段 ４０…第１の相関分析手段 ４２…第２の相関分析手段、４４・・・第３の相関分析手段、収縮期順流ピーク速度(ＶFwd)、Ｚ0…特性インピーダンス、ＰＷＶC-F…頚動脈−大腿動脈間の脈波伝播速度、ＰＷＶC-F /ＰＷＶC-R…頚動脈−大腿動脈間の脈波伝播速度の頚動脈−橈骨動脈間の脈波伝播速度に対する比、ＶRev…拡張期逆流ピーク速度、ＶED…拡張終期速度、ＶM…時間平均化平均血流、ＴFwd…順流ピーク時間 、ＴRev…逆流ピーク時間、Ｒ/Ｆ…下行大動脈の逆流／順流比。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Arteriosclerosis evaluation apparatus, 32 ... Arteriosclerosis index calculation means 40 ... 1st correlation analysis means 42 ... 2nd correlation analysis means, 44 ... 3rd correlation analysis means, systolic forward flow peak velocity (V Fwd ), Z 0 ... characteristic impedance, PWV CF ... pulse wave velocity between the carotid artery and femoral artery, PWV CF / PWV CR ... pulse wave velocity between the carotid artery and femoral artery Ratio, V Rev ... diastolic regurgitation peak velocity, V ED ... end diastolic velocity, V M ... time averaged average blood flow, T Fwd ... forward flow peak time, T Rev ... regurgitation peak time, R / F ... descending aorta Reverse flow / forward flow ratio.
Claims (8)
前記動脈硬化に関連する指標が特性インピーダンス(Ｚ 0 )であり、
前記特性インピーダンス(Ｚ 0 )は、
（Ｖ Fwd は大動脈順流ピーク速度、Ｐ 1h は大動脈投射圧波高、及びＲは大動脈内半径である。） Arteriosclerosis index calculating means for calculating an index related to arteriosclerosis as a function of the arterial blood pressure index calculated based on the blood pressure data of the subject and the arterial blood flow index calculated based on the blood flow data of the subject An arteriosclerosis evaluation device ,
The index related to the arteriosclerosis is the characteristic impedance (Z 0 ),
The characteristic impedance (Z 0 ) is
(V Fwd is the aortic forward peak velocity, P 1h is the aortic projection pressure wave height, and R is the aortic radius.)
をさらに備え、
前記動脈血圧指標が、大動脈収縮期血圧、大動脈脈圧、大動脈増大圧、大動脈増大係数、大動脈投射波高、大動脈−橈骨動脈間の脈圧増幅、大動脈−大腿動脈間の脈圧増幅、大動脈−大腿動脈間の脈波伝播速度、大動脈−橈骨動脈間の脈波伝播速度、大動脈−大腿動脈間の脈波伝播速度の大動脈−橈骨動脈間の脈波伝播速度に対する比、及び標準化ＰＷＶC-Fからなる群の少なくとも１つから選択される請求項１に記載の動脈硬化度評価装置。 At least one selected from the arterial blood pressure index and characteristic impedance, pulse wave velocity between the carotid artery and the femoral artery, and a ratio of the pulse wave velocity between the carotid artery and the femoral artery to the pulse wave velocity between the carotid artery and the radial artery Further comprising means for analyzing the correlation with
The arterial blood pressure index is aortic systolic blood pressure, aortic pulse pressure, aortic augmentation pressure, aortic augmentation coefficient, aortic projection wave height, aortic-radial artery pulse pressure amplification, aorta-femoral artery pulse pressure amplification, aorta-thigh Group consisting of pulse wave velocity between arteries, pulse wave velocity between aorta and radial artery, ratio of pulse wave velocity between aorta and femoral artery to pulse wave velocity between aorta and radial artery, and standardized PWV CF The arteriosclerosis evaluation apparatus according to claim 1 , which is selected from at least one of the following.
を備えた動脈硬化度評価装置であって、
前記動脈血流指標が前記血流データに基づいて算出された大動脈血流指標であり、
前記大動脈血流指標と、頚動脈の血流データに基づいて算出された頚動脈血流指標との相関を分析する手段
をさらに備え、
前記大動脈血流指標が、収縮期順流ピーク速度、拡張期逆流ピーク速度、拡張終期速度、時間平均化平均速度、順流ピーク時間、逆流ピーク時間、及び下行大動脈の逆行性血流／順行性血流比からなる群の少なくとも１つから選択され、
前記頚動脈血流指標が、収縮期最大速度、拡張期最大速度、拡張終期速度、時間平均化平均速度、拡張期ピーク速度時間、収縮期ピーク速度時間、及び拡張期/収縮期血流量指数比からなる群の少なくとも１つから選択される、
動脈硬化度評価装置。 Arteriosclerosis index calculating means for calculating an index related to arteriosclerosis as a function of the arterial blood pressure index calculated based on the blood pressure data of the subject and the arterial blood flow index calculated based on the blood flow data of the subject
An arteriosclerosis evaluation apparatus comprising:
The arterial blood flow index is an aortic blood flow index calculated based on the blood flow data;
Means for analyzing the correlation between the aortic blood flow index and the carotid blood flow index calculated based on the carotid blood flow data;
The aortic blood flow index includes systolic forward flow peak velocity, diastolic backward flow peak velocity, end diastolic velocity, time averaged average velocity, forward flow peak time, reverse flow peak time, and descending aortic retrograde blood flow / forward blood Selected from at least one of the group consisting of flow ratios;
The carotid artery blood flow index is calculated from the systolic maximum velocity, the diastolic maximum velocity, the end diastolic velocity, the time averaged average velocity, the diastolic peak velocity time, the systolic peak velocity time, and the diastolic / systolic blood flow index ratio. comprising Ru is selected from at least one group,
Arteriosclerosis evaluation device.
を備え、前記動脈硬化に関連する指標が下行大動脈の逆行性血流／順行性血流比（Ｒ/Ｆ比）である、動脈硬化度評価装置。And an index related to arteriosclerosis is a retrograde blood flow / antegrade blood flow ratio (R / F ratio) of the descending aorta.
を備える請求項４に記載の動脈硬化度評価装置。The arteriosclerosis degree evaluation apparatus according to claim 4.
をさらに備え、Further comprising
前記頚動脈血流指標が、収縮期最大速度、拡張期最大速度、拡張終期速度、時間平均化平均速度、拡張期ピーク速度時間、収縮期ピーク速度時間、及び拡張期/収縮期血流量指数比からなる群の少なくとも１つから選択される、請求項４又は５に記載の動脈硬化度評価装置。 The carotid artery blood flow index is calculated from the systolic maximum velocity, the diastolic maximum velocity, the end diastolic velocity, the time averaged average velocity, the diastolic peak velocity time, the systolic peak velocity time, and the diastolic / systolic blood flow index ratio. The arteriosclerosis evaluation apparatus according to claim 4 or 5, which is selected from at least one of the group consisting of:
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