JP6407757B2 - 指標算出装置、指標算出システム、指標算出方法、および制御プログラム - Google Patents
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Description
ΔP=Ph−Pl
として算出される。脈圧ΔPは、太い血管に生じる動脈硬化の指標とされる。
図2を参照して、本発明の一実施形態に係る指標算出システム100の使用例を説明する。図示のように、指標算出システム100は、マイクロ波センサ3aおよび3bの2つのマイクロ波センサ(検出器)3と、指標算出装置10とを含む。
続いて、指標算出システム100のより詳細な構成を、図1を用いて説明する。図1は、指標算出システム100の概略構成および指標算出装置10の要部構成の一例を示すブロック図である。図1に示すように、指標算出システム100は、マイクロ波センサ3、入力装置4、表示装置5、および指標算出装置10を含む。
次に、指標算出装置10の構成について説明する。図1に示すように、指標算出装置10は、指標算出装置10を統括して制御する制御部1と、指標算出装置10にて使用される各種データを記憶する記憶部2とを備えている。そして、制御部1は、心拍性信号抽出部11、血管径変化量算出部12、位相ズレ算出部(伝搬時間算出部)13、個人特性取得部14、脈波伝搬速度算出部15、および指標算出部16を備えている。
脈圧に関する数式として、下記のBramwell−Hillの式が知られている。下記の数式において、ΔPは脈圧、ρは血液密度、PWVは脈波伝搬速度(Pulse Wave Velocity)、Dは動脈の内径、ΔDはその変化量である。
BPest=PWV2・ΔD ・・・(1)
(血管径の変化量ΔDの算出方法)
次に、血管径の変化量ΔDの算出方法を図4に基づいて説明する。図4は、心拍性信号の波形データの一例を示す図である。なお、波形データの縦軸Vは心拍性信号の電圧値を示し、横軸tは時間(秒)を示す。
血圧は、心拍出量の変動に応じて図11に示すように周期的に変化する。また、その値は心臓の駆出力、動脈壁の弾力性、末梢血管抵抗、および個人特性などの影響を受けることが分かっている。また、脈波の波形にもこれらの影響が反映されること、すなわち脈波が血圧の情報を含むことが分かっており、脈波を利用した血圧推定法が存在することは背景技術で説明した通りである。
続いて、体幹部から末梢部までの心拍性信号の伝搬時間tdelayの算出方法を図5に基づいて説明する。図5は、体幹部および抹消部のそれぞれから得た心拍性信号の波形データの一例を示す図である。
マイクロ波センサ3の感度やセンシング時の状況によっては、変曲点が図5のように明瞭な波形が得られないことがある。このような場合、得られた心拍性信号の相関関数を生成し、この相関関数からtdelayを算出してもよい。これについて図6に基づいて説明する。
次に、指標算出システム100による指標算出処理(指標算出方法)の流れを図7に基づいて説明する。図7は、指標算出処理の一例を示すフローチャートである。
続いて、図7のS4で行われるパラメータ算出処理の流れを図8に基づいて説明する。図8は、パラメータ算出処理の一例を示すフローチャートである。
以下では、指標算出システム100が算出した指標BPestと、従来法で計測された脈圧値との相関について、図9に基づいて説明する。図9は、10人の測定対象者(A〜J)について、指標算出システム100によって求めた指標BPestと、従来法で計測された脈圧値との間の相関関係を示す図である。より詳細には、同図の上側には、測定対象者(A〜J)について、指標算出システム100によって求めた指標BPestと、従来法で計測された脈圧値との間の相関係数を示している。そして、同図の下側には、最も相関係数の値が大きかった測定対象者Dについて、指標算出システム100によって求めた指標BPestと、従来法で計測された脈圧値との間の相関関係を示すグラフである。なお、該グラフにおいて、塗り潰しの四角が指標BPestを示している。
図9の測定対象者Fのように、相関係数が比較的低い値となった測定対象者については、算出した指標BPestに後処理を行って補正してもよい。これについて、図10に基づいて説明する。図10は、後処理を行った指標BPestを示す図である。なお、同図において、塗り潰しの四角が後処理前の指標BPestを示し、白抜きの菱形が脈圧の実測値を示す。そして、一点鎖線が脈圧の実測値を多項式近似して得た曲線であり、白抜きの太線が指標BPestを多項式近似して得た曲線である。
上記では、マイクロ波センサにて検出したセンサ信号から抽出した心拍性信号を用いる例を説明したが、脈圧と相関のある指標の算出に使用する心拍性信号は、測定対象者の心拍に起因する周期的な波形を有する信号であればよく、この例に限られない。
上記実施形態では、PWVの自乗にΔDを乗じて指標BPestを算出する例を示したが、算出する指標は、脈圧と相関のある指標であればよく、この例に限られない。例えば、脈波については、速度脈波(1次微分)、加速度脈波(2次微分)などが診断に利用されている。このため、PWV2×ΔDの1次微分や、2次微分なども血圧に関連した医療情報として使える可能性があり、このような値を脈圧と相関のある指標として算出してもよい。
指標算出装置10の制御ブロック(特に制御部1)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
3b マイクロ波センサ(検出器)
10 指標算出装置
11 心拍性信号抽出部
12 血管径変化量算出部
13 位相ズレ算出部(伝搬時間算出部)
14 個人特性取得部
15 脈波伝搬速度算出部
16 指標算出部
100 指標算出システム
Claims (8)
- 生体の脈圧と相関のある指標を算出する指標算出装置であって、
上記生体の心拍に起因する周期的な波形を有する心拍性信号から上記生体における脈波の伝搬速度を示す第1パラメータを算出する脈波伝搬速度算出部と、
上記心拍性信号から上記生体の血管径の変化量を示す第2パラメータを算出する血管径変化量算出部と、
上記第1パラメータと上記第2パラメータとを用いて上記生体の脈圧と相関のある指標を算出する指標算出部と、を備え、
上記指標算出部は、上記第1パラメータの自乗に上記第2パラメータを乗じて上記指標を算出することを特徴とする指標算出装置。 - 上記生体の複数の異なる測定位置で測定された上記心拍性信号から、当該測定位置間における上記心拍性信号の伝搬時間を算出する伝搬時間算出部を備え、
上記脈波伝搬速度算出部は、上記測定位置間の距離を上記伝搬時間で除した値を上記第1パラメータとして算出することを特徴とする請求項1に記載の指標算出装置。 - 上記伝搬時間算出部は、上記伝搬時間の算出に用いる心拍性信号間の相関を示す相関関数を生成し、該相関関数を用いて上記伝搬時間を算出することを特徴とする請求項2に記載の指標算出装置。
- 上記血管径変化量算出部は、上記心拍性信号の振幅を上記第2パラメータとして算出することを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の指標算出装置。
- マイクロ波が上記生体で反射した信号から上記心拍性信号を抽出する心拍性信号抽出部を備えていることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の指標算出装置。
- 生体の脈圧と相関のある指標を算出する指標算出システムであって、
上記生体の心拍に起因する周期的な波形を有する信号を検出する検出器と、
請求項1から5の何れか1項に記載の指標算出装置と、を含むことを特徴とする指標算出システム。 - 生体の脈圧と相関のある指標を算出する指標算出装置が実行する指標算出方法であって、
上記生体の心拍に起因する周期的な波形を有する心拍性信号から上記生体における脈波の伝搬速度を示す第1パラメータを算出するステップと、
上記心拍性信号から上記生体の血管径の変化量を示す第2パラメータを算出するステップと、
上記第1パラメータと上記第2パラメータとを用いて上記生体の脈圧と相関のある指標を算出するステップと、を含み、
上記指標を算出するステップでは、上記第1パラメータの自乗に上記第2パラメータを乗じて上記指標を算出することを特徴とする指標算出方法。 - 請求項1に記載の指標算出装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、上記脈波伝搬速度算出部、上記血管径変化量算出部、および上記指標算出部としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。
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