JP6671065B2 - Vascular endothelial function measurement device for brachial artery - Google Patents

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本発明は、生体の上腕を固定し、その固定された上腕内の上腕動脈の超音波断面画像を生成し、その超音波画像中の上腕動脈の径の変化に基づいて内皮機能を測定する上腕動脈用血管内皮機能測定装置に関するものである。   The present invention provides an upper arm for fixing an upper arm of a living body, generating an ultrasonic cross-sectional image of a brachial artery in the fixed upper arm, and measuring endothelial function based on a change in the diameter of the upper arm artery in the ultrasonic image. The present invention relates to an arterial vascular endothelial function measuring device.

生体の動脈血管の変形量に基づいて動脈硬化等の診断等を行うために、生体の上腕内の動脈血管について、外部からの圧迫を用いて刺激を与えた後にその動脈血管の変形量を超音波断面画像で測定することが行われている。たとえば、特許文献1および特許文献2に記載の血管内皮機能測定装置および生体内管状体の内腔径測定装置がそれである。   In order to diagnose arteriosclerosis or the like based on the deformation amount of the arterial blood vessel of the living body, the arterial blood vessel in the upper arm of the living body is stimulated using external compression, and then the deformation amount of the arterial blood vessel exceeds Measurement is performed using a sound wave cross-sectional image. For example, the vascular endothelial function measuring device and the lumen diameter measuring device of the in-vivo tubular body described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 are those.

たとえば、特許文献1および特許文献2には、動脈の内皮機能検査装置が提案されている。これらの内皮機能検査装置は、被検者の上腕を圧迫帯を用いて圧迫することにより動脈を止血してたとえば5分間維持し、その後に止血を解除したとき、超音波画像を用いて把握される上腕動脈の断面形状の変化たとえば血管内腔径の止血前の内皮径に対する最大変化率を超音波断面画像から測定し、その血管内腔径の最大変化率に基づいて動脈血管の内皮機能を評価している。   For example, Patent Literature 1 and Patent Literature 2 propose an arterial endothelial function testing device. These endothelial function testing devices stop the artery by compressing the upper arm of the subject using a compression band, maintain the artery for, for example, 5 minutes, and when the hemostasis is released, are grasped using an ultrasonic image. The change in the cross-sectional shape of the brachial artery, for example, the maximum change rate of the lumen diameter of the blood vessel relative to the endothelial diameter before hemostasis is measured from the ultrasonic cross-sectional image, and the endothelial function of the arterial blood vessel is determined based on the maximum change rate of the blood vessel lumen diameter. I'm evaluating.

ところで、上記内皮機能検査装置に用いられる超音波プロ−ブは、圧電セラミックス等から構成された複数個の超音波振動子(超音波発振子)が一列に配列された超音波アレイを、備えたものであり、上記内皮機能検査装置では、生体の上腕と前腕との間の肘を肘支持部材上に載置し、且つ手を上向けとしてその手の背(甲)を手背支持部材上に載置した上で、超音波プローブの当接面に設けられた超音波アレイを上腕動脈上の皮膚に接触させた状態で、超音波プローブをスタンドに固定することで、超音波断面画像を取得していた。   Meanwhile, the ultrasonic probe used in the endothelial function testing apparatus includes an ultrasonic array in which a plurality of ultrasonic transducers (ultrasonic oscillators) made of piezoelectric ceramics or the like are arranged in a line. In the endothelial function test apparatus, the elbow between the upper arm and the forearm of the living body is placed on the elbow support member, and the back of the hand (upper) is placed on the hand back support member with the hand upward. After placing, the ultrasound array provided on the contact surface of the ultrasound probe is in contact with the skin on the brachial artery, and the ultrasound probe is fixed to the stand to acquire an ultrasound cross-sectional image Was.

特開2007−061182号公報JP 2007-061182 A 特開2007−195662号公報JP 2007-195662 A

しかしながら、上記内皮機能検査装置に用いられる超音波プロ−ブの上腕動脈に対するわずかな位置ずれによって動脈血管の超音波画像が得られなくなる性質があるところ、動脈を阻血するために前腕に装着された圧迫帯による圧迫および解放によって皮膚が引っ張られることで、その皮膚に接触させられている超音波プローブの上腕動脈に対する位置のずれの発生が避けられず、1画像の取得およびその画像からの血管内皮径の取得を可能とする最適位置に超音波プローブを維持すること困難となり、オペレータの習熟や煩雑な手直し作業が必要となっていた。また、症状の改善や薬効を評価するために同一の生体に対して繰り返し測定することで、血管内径や血管内径変化率の値の経時的変化を取得するためには、測定毎に上腕動脈上の同じ部位において超音波プローブを位置決めする必要があるが、測定毎に上腕動脈上の同じ部位に精度よく位置決めすることが困難であった。   However, the ultrasonic probe used in the above endothelial function test apparatus has a property that an ultrasonic image of an arterial blood vessel cannot be obtained due to a slight displacement with respect to a brachial artery, and therefore, the ultrasonic probe is attached to a forearm to block an artery. Since the skin is pulled by the compression and release by the compression band, the displacement of the ultrasonic probe that is in contact with the skin with respect to the brachial artery cannot be avoided, and one image is acquired and the vascular endothelium from the image is acquired. It has become difficult to maintain the ultrasonic probe at the optimum position where the diameter can be obtained, and operator skill and complicated rework are required. In addition, by repeatedly measuring the same living body to improve symptoms and evaluate drug efficacy, in order to obtain changes over time in the value of the blood vessel inner diameter and the rate of change in the blood vessel inner diameter, the upper brachial artery is required for each measurement. , It is necessary to position the ultrasonic probe at the same position, but it has been difficult to accurately position the ultrasonic probe at the same position on the brachial artery for each measurement.

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、圧迫装置の圧迫に由来する皮膚の引っ張りに関連する超音波プローブの上腕動脈に対する位置のずれがなく、しかも、測定毎に上腕動脈上の同じ部位において超音波プローブを位置決めすることができる上腕動脈用血管内皮機能測定装置を提供することにある。   The present invention has been made in the context of the above circumstances, the purpose is, there is no displacement of the ultrasound probe relative to the brachial artery related to the pulling of the skin from the compression of the compression device, In addition, it is an object of the present invention to provide a vascular endothelial function measuring device for a brachial artery which can position an ultrasonic probe at the same site on a brachial artery for each measurement.

本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ねるうち、上腕に巻回されてその上腕を締めつけるための環状の圧迫帯の一部に超音波透過可能な超音波透過板材を位置固定に設け、その超音波透過板材に密着するように上腕を位置させてその超音波透過板材を通して超音波プローブから上腕内に超音波を送受信するとともに、生体の前腕が載置される回動ブラケットを、肘を受ける肘受け台を通る垂直線まわりに回動可能に設け、回動ブラケット上の前腕をその回動ブラケットと共に上記超音波透過板材を抱き込む方向に上腕に対して一旦曲げた後、前腕を上腕に対して直線状延ばした状態に位置決めすることで、超音波画像の取得およびその画像からの血管内皮径の取得を可能とする最適位置に超音波プローブを上腕動脈に対して維持することができ、しかも測定毎に上腕動脈上の同じ部位において超音波プローブを位置決めできることを見いだした。本発明はこのような知見に基づいて為されたものである。   The present inventors have conducted various studies in the background of the above circumstances, and while fixing the ultrasonic transmission plate material that can be ultrasonically transmitted to a part of an annular compression band wound around the upper arm to tighten the upper arm. The upper arm is positioned so as to be in close contact with the ultrasonic transmission plate material, and the ultrasonic probe is transmitted and received into the upper arm from the ultrasonic probe through the ultrasonic transmission plate material, and the rotating bracket on which the forearm of the living body is placed is mounted. Provided to be rotatable around a vertical line passing through the elbow rest that receives the elbow, and once bending the forearm on the rotating bracket with respect to the upper arm in a direction to embrace the ultrasonic transmission plate with the rotating bracket, By positioning the forearm linearly extended with respect to the upper arm, the ultrasonic probe is maintained at the optimal position that enables acquisition of an ultrasonic image and acquisition of the vascular endothelial diameter from the image. It can be, moreover been found to be able to position the ultrasonic probe at the same site on the brachial artery for each measurement. The present invention has been made based on such findings.

すなわち、第1発明の要旨とするところは、(a)上腕動脈の内皮機能を測定する上腕動脈用血管内皮機能測定装置であって、(b)前記上腕に巻回されて前記上腕を締めつけるための環状の圧迫帯と、前記圧迫帯の一部において前記上腕に密着可能に設けられた超音波透過可能な超音波透過板材と、前記圧迫帯の張力を調節して前記超音波透過板材の前記上腕に対する圧迫圧力を変化させることが可能なアクチュエータとを有する上腕圧迫装置と、(c)基台上に固設され、前記超音波透過板材によってふさがれた開口を有する容器と、(d)前記容器内に収容され、前記超音波透過板材を通して前記上腕との間で超音波を授受する超音波プローブと、(e)前記圧迫帯に巻回された上腕と前腕との間の肘を受ける肘受け台と前記前腕に連なる手の掌を受ける手掌載置台とを両端部に有し、前記肘受け台を通り前記基台に対して垂直な回動軸線まわりに回動可能に前記基台に設けられた回動ブラケットとを、備えることにある。   That is, the gist of the first invention is (a) a vascular endothelial function measuring device for a brachial artery for measuring endothelial function of a brachial artery, and (b) a device wound around the upper arm to tighten the upper arm. An annular compression band, and an ultrasonic transmission plate member capable of transmitting ultrasonic waves provided so as to be able to adhere to the upper arm at a part of the compression band, and adjusting the tension of the compression band to adjust the tension of the compression band. An upper arm compression device having an actuator capable of changing the compression pressure on the upper arm, (c) a container fixed on a base and having an opening closed by the ultrasonic transmission plate, (d) the container An ultrasonic probe accommodated in a container and transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the upper arm through the ultrasonic transmission plate; and (e) an elbow receiving an elbow between the upper arm and the forearm wound around the compression band. Connect the cradle and the forearm A pivot mounting bracket provided on the base so as to be rotatable around a rotation axis passing through the elbow support and perpendicular to the base, having palm rests for receiving the palm of the hand at both ends. And to provide.

第2発明の要旨とするところは、前記容器は液体が充填された密閉容器であり、前記超音波プローブは前記液体および超音波透過板材を通して前記上腕との間で超音波を授受することにある。   The gist of the second invention is that the container is a closed container filled with a liquid, and the ultrasonic probe transmits and receives ultrasonic waves to and from the upper arm through the liquid and an ultrasonic transmission plate member. .

第3発明の要旨とするところは、前記上腕動脈の状態に基づいて前記上腕圧迫装置による前記上腕に対する圧迫圧力を制御する制御装置を、含むことにある。   The gist of the third invention resides in including a control device that controls a compression pressure on the upper arm by the upper arm compression device based on a state of the brachial artery.

第4発明の要旨とするところは、前記制御装置は、前記超音波プローブに受信された超音波信号に基づいて超音波断面画像を生成するとともに、前記超音波断面画像から前記上腕内の上腕動脈の内腔径を逐次算出し、前記上腕圧迫装置に前記上腕動脈へ一時的な圧迫を加えさせた後に拡張する前記上腕動脈の内腔径の最大値を判定し、上腕圧迫装置による圧迫前の内腔径に対する上記内腔径の最大値の変化率を算出して出力することにある。   The gist of the fourth invention is that the control device generates an ultrasonic cross-sectional image based on an ultrasonic signal received by the ultrasonic probe, and generates a brachial artery in the upper arm from the ultrasonic cross-sectional image. The lumen diameter of the upper arm artery is calculated sequentially, the maximum value of the lumen diameter of the brachial artery that expands after the temporary compression of the brachial artery by the upper arm compression device is determined, and before the compression by the upper arm compression device. It is to calculate and output the rate of change of the maximum value of the lumen diameter with respect to the lumen diameter.

第5発明の要旨とするところは、前記制御装置は、前記上腕の血管拡張反応の測定に際して、前記超音波断面画像に基づいて生体の1脈波周期の一部において前記生体内の動脈が潰れた状態とされる脈拍が所定数持続するように、前記上腕圧迫装置による前記上腕に対する圧迫圧力を制御することで、前記上腕動脈に対するずり応力を付与することにある。   The gist of the fifth invention is that, when measuring the vasodilatory response of the upper arm, the control device collapses the artery in the living body in a part of one pulse wave cycle of the living body based on the ultrasonic sectional image. The present invention is to apply a shear stress to the brachial artery by controlling a compression pressure on the upper arm by the upper arm compression device so that a predetermined number of pulses are maintained.

第6発明の要旨とするところは、前記制御装置は、前記超音波断面画像に基づく前記上腕内の血管の形状変化と前記圧迫装置による圧迫圧力の変化との割合から前記上腕内の血管の硬さ(スティフネス)を示す指標を算出し、出力することにある。   The gist of the sixth invention is that the control device determines the rigidity of the blood vessel in the upper arm based on the ratio between the change in the shape of the blood vessel in the upper arm based on the ultrasonic cross-sectional image and the change in the compression pressure by the compression device. It is to calculate and output an index indicating the stiffness.

第1発明は、(a)上腕内の断面画像を測定する上腕動脈用血管内皮機能測定装置であって、(b)前記上腕に巻回されて前記上腕を締めつけるための環状の圧迫帯と、前記圧迫帯の一部において前記上腕に密着可能に設けられた超音波透過可能な超音波透過板材と、前記圧迫帯の張力を調節して前記超音波透過板材の前記上腕に対する圧迫圧力を変化させることが可能なアクチュエータとを有する上腕圧迫装置と、(c)基台上に固設され、前記超音波透過板材によってふさがれた開口を有する容器と、(d)前記容器内に収容され、前記超音波透過板材を通して前記上腕との間で超音波を授受する超音波プローブと、(e)前記圧迫帯に巻回された上腕と前腕との間の肘を受ける肘受け台と前記前腕に連なる手の掌を受ける手掌載置台とを両端部に有し、前記肘受け台を通り前記基台に対して垂直な回動軸線まわりに回動可能に前記基台に設けられた回動ブラケットとを、備える。このことから、第1発明によれば、回動ブラケット上の前腕をその回動ブラケットと共に上記超音波透過板材を抱き込む方向に上腕に対して一旦曲げた状態で前記圧迫帯により上腕を位置決めすることで、超音波画像の取得およびその画像からの血管内皮径の取得を可能とする最適位置に超音波プローブを上腕動脈に対して維持することができ、しかも測定毎に上腕動脈上の同じ部位において超音波プローブを位置決めできる。また、上記のように位置決めされた上腕では、超音波プローブと上腕動脈との間に、超音波に対して良質な伝播媒体である上腕二頭筋が介在させられることから、ノイズの少ない正確な超音波断面画像が得られるので、上腕動脈の断面画像およびそれから測定される内腔径の精度が高められる。さらに、前記上腕圧迫装置の超音波透過板材による上腕内の圧迫部位と超音波プローブにより超音波透過板材を通して得られる上腕内の断面画像の位置とが一致するので、上腕圧迫装置による圧迫圧力に対する上腕内の断面画像の形状が、正確に得られる。   A first invention is (a) a vascular endothelial function measuring device for a brachial artery for measuring a cross-sectional image in an upper arm, and (b) an annular compression band wound around the upper arm to tighten the upper arm; A part of the compression band which is provided so as to be able to adhere to the upper arm and which is capable of transmitting ultrasonic waves; and adjusting the tension of the compression band to change a compression pressure of the ultrasonic transmission plate member with respect to the upper arm. (C) a container fixed on a base and having an opening closed by the ultrasonic transmission plate, (d) housed in the container, An ultrasonic probe for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the upper arm through an ultrasonic transmission plate; (e) an elbow rest for receiving an elbow between the upper arm and the forearm wound around the compression band; With a palm rest to receive the palm of the hand It has at both ends, and a hinge bracket provided on the base rotatably about a vertical pivoting axis of the elbow cradle respect as the base comprises. For this reason, according to the first invention, the upper arm is positioned by the compression band in a state where the forearm on the rotating bracket is once bent with respect to the upper arm in the direction to embrace the ultrasonic transmission plate together with the rotating bracket. This makes it possible to maintain the ultrasonic probe at the optimal position enabling acquisition of an ultrasonic image and acquisition of a vascular endothelial diameter from the image, and furthermore, the same region on the brachial artery for each measurement. , The ultrasonic probe can be positioned. In the upper arm positioned as described above, the biceps, which is a high-quality propagation medium for ultrasonic waves, is interposed between the ultrasonic probe and the brachial artery, so that the noise is accurate with less noise. Since an ultrasonic cross-sectional image is obtained, the accuracy of the cross-sectional image of the brachial artery and the lumen diameter measured therefrom is enhanced. Furthermore, the position of the cross-sectional image in the upper arm obtained through the ultrasonic transmission plate material by the ultrasonic probe coincides with the compression site in the upper arm by the ultrasonic transmission plate material of the upper arm compression device, so that the upper arm against the compression pressure by the upper arm compression device The shape of the cross-sectional image inside is accurately obtained.

第2発明によれば、前記容器は液体が充填された密閉容器であり、前記超音波プローブは前記液体および超音波透過板材を通して前記上腕との間で超音波を授受することから、超音波の減衰が可及的に抑制されるので、一層明確な超音波断面画像が得られる。   According to the second invention, the container is a sealed container filled with liquid, and the ultrasonic probe transmits and receives ultrasonic waves to and from the upper arm through the liquid and an ultrasonic transmission plate member. Since the attenuation is suppressed as much as possible, a more clear ultrasonic cross-sectional image can be obtained.

第3発明によれば、前記超音波断面画像中の前記上腕動脈の状態に基づいて前記上腕圧迫装置による前記上腕に対する圧迫圧力を制御する制御装置を、含むことから、上腕動脈の断面形状に応じた圧迫圧力が得られる利点がある。たとえば、前記制御装置は、前記血管の断面形状に基づいて前記血管を潰れた状態たとえば圧平(平坦)形状に潰された状態を判定し、1拍の脈拍周期の一部または全部が潰れた状態内となるように、前記上腕圧迫装置による前記上腕に対する圧迫圧力を変化させることができる。   According to the third invention, since the control device for controlling the compression pressure on the upper arm by the upper arm compression device based on the state of the brachial artery in the ultrasonic cross-sectional image is included, according to the cross-sectional shape of the brachial artery There is an advantage that a compressed pressure can be obtained. For example, the control device determines a state in which the blood vessel is crushed, for example, a state in which the blood vessel is crushed into an applanation (flat) shape, based on a cross-sectional shape of the blood vessel, and a part or the whole of one pulse cycle is crushed. The compression pressure on the upper arm by the upper arm compression device can be changed so as to be within the state.

第4発明によれば、前記制御装置は、前記超音波プローブに受信された超音波信号に基づいて超音波断面画像を生成するとともに、前記超音波断面画像から前記上腕内の上腕動脈の内腔径を逐次算出し、前記上腕圧迫装置に前記上腕動脈へ一時的な圧迫を加えさせた後に拡張する前記上腕動脈の内腔径の最大値を判定し、上腕圧迫装置による圧迫前の内腔径に対する上記内腔径の最大値の変化率が算出されて出力される。これにより、FMD(血流依存性血管拡張反応)測定が、正確な超音波断面画像に基づいて行われるので、精度の高い測定が得られる。   According to the fourth invention, the control device generates an ultrasonic cross-sectional image based on the ultrasonic signal received by the ultrasonic probe, and generates a lumen of the brachial artery in the upper arm from the ultrasonic cross-sectional image. Calculate the diameter sequentially, determine the maximum value of the lumen diameter of the brachial artery to expand after allowing the upper arm compression device to temporarily apply pressure to the brachial artery, the lumen diameter before compression by the upper arm compression device Is calculated and output. Thereby, FMD (blood flow-dependent vasodilation reaction) measurement is performed based on an accurate ultrasonic cross-sectional image, so that highly accurate measurement can be obtained.

第5発明によれば、前記制御装置は、前記上腕の血管拡張反応の測定に際して、前記超音波断面画像に基づいて前記生体の1脈波周期の一部において前記上腕内の動脈が潰れた状態とされる脈拍が所定数持続するように、前記上腕圧迫装置による前記上腕に対する圧迫圧力を制御することで、前記上腕動脈に対するずり応力が付与されることから、前記上腕の動脈の内皮に対するずり応力の付与が効率よく行われる。たとえば、動脈に対して5分間の阻血した後に解放することによってずり応力が付与される従来のFMD(血流依存性血管拡張反応)測定に比較して、短時間でずり応力の付与が行われる。これにより、FMD測定を短時間で行うことが可能となる。   According to the fifth aspect, the control device is configured such that, when measuring the vasodilatory response of the upper arm, a state in which the artery in the upper arm is crushed in a part of one pulse wave cycle of the living body based on the ultrasonic cross-sectional image By controlling the compression pressure on the upper arm by the upper arm compression device so that the predetermined pulse is maintained for a predetermined number of times, shear stress is applied to the brachial artery. Is efficiently performed. For example, shearing stress is applied in a shorter time as compared with a conventional FMD (blood flow-dependent vasodilatory reaction) measurement in which shearing stress is applied by releasing an artery after being blocked for 5 minutes. . This makes it possible to perform FMD measurement in a short time.

第6発明によれば、前記制御装置は、前記超音波断面画像に基づく前記上腕内の血管の形状変化と前記圧迫装置による圧迫圧力の変化との割合から前記上腕内の血管の硬さ(スティフネス)を示す指標が算出され、出力される。これにより、動脈血管の硬さに基づいた診断が可能となる。たとえば、前記上腕内の動脈にずり応力が与えられた後のその動脈の拡径割合と併せることにより、動脈硬化に対する一層正確な診断が可能となる。   According to the sixth aspect, the control device determines the hardness (stiffness) of the blood vessel in the upper arm based on the ratio of the change in the shape of the blood vessel in the upper arm based on the ultrasonic cross-sectional image and the change in the compression pressure by the compression device. Is calculated and output. This enables a diagnosis based on the hardness of the arterial blood vessel. For example, a more accurate diagnosis of arteriosclerosis can be made by combining this with the expansion ratio of the artery in the upper arm after shear stress is applied to the artery.

本発明の一実施例である上腕動脈用血管内皮機能測定装置を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the vascular endothelial function measuring device for brachial arteries which is one example of the present invention. 図1の上腕動脈用血管内皮機能測定装置の測定対象である血管に対する超音波プローブの姿勢を概略的に説明する斜視図である。FIG. 2 is a perspective view schematically illustrating a posture of an ultrasonic probe with respect to a blood vessel to be measured by the vascular endothelial function measuring device for a brachial artery in FIG. 1. 図1の上腕動脈用血管内皮機能測定装置の測定対象である血管の多層膜構成を概略的に示す拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view schematically showing a multilayer structure of a blood vessel to be measured by the vascular endothelial function measuring device for a brachial artery in FIG. 1. 図1の上腕動脈用血管内皮機能測定装置に備え得られた上腕圧迫装置の構成をそれを収容する容器の一部を切り欠いて示すとともに、電子制御装置の機能の要部を機能ブロック線図で説明する図である。1 shows a configuration of an upper arm compression device obtained in the vascular endothelial function measurement device for the brachial artery shown in FIG. 1 with a part of a container accommodating the device being cut away, and a functional block diagram showing a main part of functions of an electronic control device FIG. 図1の上腕動脈用血管内皮機能測定装置による血管拡張反応の測定に際して、回動ブラケットが基台の長手方向に対して直角な方向に位置させられた状態で、伸ばした右腕の上腕、肘、および手の掌が上腕載置台、肘受け台、および手掌載置台の上にそれぞれ載置された状態を説明する側面図である。When measuring the vasodilatory reaction by the vascular endothelial function measuring device for the brachial artery in FIG. 1, the upper arm, the elbow, and the extended right arm are stretched while the rotating bracket is positioned in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the base. It is a side view explaining the state where the palm of the hand and the palm were placed on the upper arm rest, the elbow rest, and the palm rest, respectively. 図5の状態に続いて、前腕が回動ブラケットと共に回動させられた状態を説明する平面図である。FIG. 6 is a plan view illustrating a state where the forearm is rotated together with the rotation bracket, following the state of FIG. 5. 上腕が圧迫帯により拘束された図6の状態に続いて、右腕が伸ばされた状態を説明する平面図である。FIG. 7 is a plan view illustrating a state in which the right arm is extended, following the state in FIG. 6 in which the upper arm is restrained by the compression band. 上腕が圧迫帯により拘束された図6の状態に続いて、右腕が伸ばされた状態を説明する斜視図である。FIG. 7 is a perspective view illustrating a state in which the right arm is extended, following the state in FIG. 6 in which the upper arm is restrained by the compression band. 図4の電子制御装置の血管状態評価部の制御機能を詳しく説明する機能ブロック線図である。FIG. 5 is a functional block diagram illustrating in detail a control function of a blood vessel state evaluation unit of the electronic control device in FIG. 4. 図1の動脈血管評価装置において行われる、動脈血管のFMD評価作動における血管内腔径の変化を例示したタイムチャートである。2 is a time chart illustrating a change in a vessel lumen diameter in an FMD evaluation operation of an arterial blood vessel performed by the arterial blood vessel evaluation device of FIG. 1. 図4の血管状態評価部のFMD測定作動を示すFMD測定ルーチン作動を説明するフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an FMD measurement routine operation showing an FMD measurement operation of the blood vessel state evaluation unit in FIG. 4. 図4の血管状態評価部の動脈硬さ測定作動を示す動脈硬さ測定ルーチン作動を説明するフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an arterial hardness measurement routine operation showing an arterial hardness measurement operation of the blood vessel state evaluation unit in FIG. 4.

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、上腕動脈用血管内皮機能測定装置10を示している。上腕動脈用血管内皮機能測定装置10は、水平な上面を有する長手状の基台12と、基台12の一端部に固定され、超音波プローブ14を収容する密閉容器16と、密閉容器16に設けられた上腕圧迫装置18と、基台12の他端部に固定された表示装置20と、基台12の下に配置された電子制御装置22とを備えている。   FIG. 1 shows a vascular endothelial function measuring device 10 for a brachial artery. The vascular endothelial function measuring device 10 for the brachial artery includes a longitudinal base 12 having a horizontal upper surface, a sealed container 16 fixed to one end of the base 12 and accommodating an ultrasonic probe 14, and a sealed container 16. An upper arm compression device 18 is provided, a display device 20 fixed to the other end of the base 12, and an electronic control device 22 disposed below the base 12.

超音波プローブ14は、生体の右上腕29内の上腕動脈29aに関連する生体情報すなわち血管パラメータを検出するためのセンサとして機能するものであって、図2に示すように、互いに平行な1対の第1短軸用超音波アレイ探触子A及び第2短軸用超音波アレイ探触子Bと、それらの長手方向と直交する方向に長手状を成し、それらの長手方向中央部を連結する長軸用超音波アレイ探触子Cとを、1平面上すなわち平坦な探触面46に有するH型の超音波プローブである。図4に示されるように、超音波プローブ14は、ベース部材46に固定された多軸位置決め装置48に固定されている。第1短軸用超音波アレイ探触子A、第2短軸用超音波アレイ探触子B、及び長軸用音波アレイ探触子Cは、例えば後述する図2に示すように、圧電セラミックスから構成された多数個の超音波振動子(超音波発振子)a1〜anが直線的に配列されることにより長手状にそれぞれ構成されている。   The ultrasonic probe 14 functions as a sensor for detecting biological information related to the brachial artery 29a in the upper right arm 29 of the living body, that is, a blood vessel parameter. As shown in FIG. The first short-axis ultrasonic array probe A and the second short-axis ultrasonic array probe B have a longitudinal shape in a direction orthogonal to their longitudinal directions, and their longitudinal central portions are arranged in the same direction. This is an H-type ultrasonic probe having a long-axis ultrasonic array probe C to be connected and a flat probe surface 46 on one plane. As shown in FIG. 4, the ultrasonic probe 14 is fixed to a multi-axis positioning device 48 fixed to a base member 46. The first short-axis ultrasonic array probe A, the second short-axis ultrasonic array probe B, and the long-axis ultrasonic array probe C are, for example, piezoelectric ceramics as shown in FIG. The ultrasonic transducers (ultrasonic oscillators) a1 to an constituted by are linearly arranged to be formed in a longitudinal shape, respectively.

図2は、超音波プローブ14に互いに平行に設けられた第1短軸用超音波アレイ探触子Aおよび第2短軸用超音波アレイ探触子Bと、それら第1短軸用超音波アレイ探触子Aおよび第2短軸用超音波アレイ探触子Bの長手方向の中央部間にそれらと直交して位置するように設けられた長軸用超音波アレイ探触子Cとを示す斜視図である。多軸位置決め装置48は、第1短軸用超音波アレイ探触子Aの長手方向と平行でその第1短軸用超音波アレイ探触子Aの超音波ビーム放射方向に位置し、上腕動脈29a又はその付近を通る方向をy軸とし、長軸用超音波アレイ探触子Cの長手方向と平行でy軸と直交する方向をx軸とし、第1短軸用超音波アレイ探触子Aの長手方向と長軸用超音波アレイ探触子Cの長手方向との交点を通り且つx軸方向およびy軸と直交する方向をz軸とするとき、超音波プローブ14は、多軸位置決め装置48によって、y軸方向に並進可能、且つ、y軸およびz軸まわりに回動可能とされている。   FIG. 2 shows a first short-axis ultrasonic array probe A and a second short-axis ultrasonic array probe B provided in parallel to the ultrasonic probe 14 and the first short-axis ultrasonic wave. A long axis ultrasonic array probe C provided between the longitudinal center portions of the array probe A and the second short axis ultrasonic array probe B so as to be orthogonal thereto; FIG. The multi-axis positioning device 48 is located parallel to the longitudinal direction of the first short-axis ultrasonic array probe A in the ultrasonic beam radiation direction of the first short-axis ultrasonic array probe A, and A first short-axis ultrasonic array probe is defined as a direction passing through or in the vicinity of 29a is defined as a y-axis, a direction parallel to the longitudinal direction of the long-axis ultrasonic array probe C and orthogonal to the y-axis is defined as an x-axis. When the z-axis is a direction passing through the intersection of the longitudinal direction of A and the longitudinal direction of the long-axis ultrasonic array probe C and orthogonal to the x-axis direction and the y-axis, the ultrasonic probe 14 performs multi-axis positioning. The device 48 enables translation in the y-axis direction and rotation about the y-axis and the z-axis.

図3は、上腕動脈用血管内皮機能測定装置10の測定対象である上腕動脈29aの多層膜構成を概略的に示す拡大図である。この図3に示す上腕動脈29aは、内膜(内皮)L1、中膜L2、及び外膜L3の3層構造を備えている。超音波の反射は、一般に音響インピーダンスの異なる部分で発生することから、超音波を用いた上腕動脈29aの状態測定において、実際は血管内腔の血液と内膜L1の境界面、及び中膜L2と外膜L3との境界面が白く表示され、組織が白黒の班で表示される。   FIG. 3 is an enlarged view schematically showing a multilayer structure of a brachial artery 29a to be measured by the vascular endothelial function measuring device 10 for a brachial artery. The brachial artery 29a shown in FIG. 3 has a three-layer structure of the intima (endothelium) L1, the media L2, and the adventitia L3. Since the reflection of the ultrasonic wave generally occurs in a portion having a different acoustic impedance, in the measurement of the state of the brachial artery 29a using the ultrasonic wave, in practice, the boundary surface between the blood in the blood vessel lumen and the intima L1 and the medial layer L2 are measured. The boundary surface with the adventitia L3 is displayed in white, and the tissue is displayed in black and white groups.

図4に詳しく示されるように、容器16は、側方に開口する開口24と互いに平行で平坦且つ基台12に対して垂直な一対の側壁16aおよび16bとを有し、音響インピーダンスが生体と類似していて超音波透過効率の高い材質たとえば酢酸ビニル系等の樹脂等の有機材料から構成されて超音波透過可能な超音波透過板材26により開口24が液密に閉じられている。これにより、音響インピーダンスが生体と類似していて伝搬損失の少ない超音波媒質たとえばオイル28が容器16の内部に充填されている。また、超音波透過板材26は基台12に対して垂直となるように容器16に固定されており、超音波透過板材26と一対の側壁16aおよび16bとは相互に直角を成している。   As shown in detail in FIG. 4, the container 16 has an opening 24 that opens to the side, and a pair of side walls 16 a and 16 b that are parallel to each other and flat and perpendicular to the base 12, and the acoustic impedance of the container 16 The opening 24 is liquid-tightly closed by an ultrasonic transmission plate 26 which is made of a similar material having a high ultrasonic transmission efficiency, for example, an organic material such as a resin such as vinyl acetate resin and which can transmit ultrasonic waves. Thereby, the inside of the container 16 is filled with an ultrasonic medium having a similar acoustic impedance to the living body and having a small propagation loss, for example, the oil 28. The ultrasonic transmission plate 26 is fixed to the container 16 so as to be perpendicular to the base 12, and the ultrasonic transmission plate 26 and the pair of side walls 16a and 16b are perpendicular to each other.

図5から図8にも詳しく示されるように、上腕圧迫装置18は、基台12の長手方向の中央部であって幅方向の一端に固定され、右上腕29が載置された状態でその上腕29を支持する上腕載置台30、および基台12の長手方向の中央部であって幅方向の他端に固定され、右腕の肘31が載置された状態でその肘31を支持する肘受け台32と、基台12の肘受け台32の直下の位置において基台12の上面に対して垂直且つ肘受け台32を通過する回動軸線C1まわりに回動可能に設けられた基端部と右手33の掌が載置されてそれを支持する手掌載置台34が設けられた先端部と有し、基台12上から水平方向に突設されて前腕35と共に回動する回動ブラケット36と、可撓性ベルト38から構成され、容器16の開口24の上側開口縁および下側開口縁にそれぞれ取り付けられた可撓性ベルト38と、開口24の上側開口縁および下側開口縁の間に位置する超音波透過板材26とから成る環状の圧迫帯40と、圧迫帯40の内側に装着され、膨張することにより圧迫帯40の張力を高める膨張袋42とを、備えている。超音波透過板材26は、実質的に圧迫帯40の一部を構成している。上腕圧迫装置18では、生体の右上腕29が圧迫帯40により巻回された状態で膨張袋42が圧縮空気の供給によって膨張させられると、圧迫帯40の張力が高められると同時に、生体の右上腕29が超音波透過板材26に押しつけられ、生体の右上腕29が超音波透過板材26によって圧迫されるようになっている。   As shown in detail in FIGS. 5 to 8, the upper arm compression device 18 is fixed to one end in the width direction at the central portion in the longitudinal direction of the base 12, and the upper right arm 29 is placed thereon. An upper arm mounting table 30 for supporting the upper arm 29 and an elbow fixed to the longitudinal center of the base 12 and the other end in the width direction and supporting the elbow 31 of the right arm when the elbow 31 is mounted thereon A base 32 provided at a position directly below the elbow support 32 of the base 12 and perpendicular to the upper surface of the base 12 and rotatably provided about a rotation axis C1 passing through the elbow support 32; And a palm on which the palm of the right hand 33 is placed and which is provided with a palm rest 34 for supporting the palm, and a rotating bracket that projects horizontally from the base 12 and rotates together with the forearm 35. 36, and a flexible belt 38, and the upper side of the opening 24 of the container 16 is opened. An annular compression band 40 comprising a flexible belt 38 attached to the edge and the lower opening edge, respectively, and the ultrasonic transmission plate 26 positioned between the upper and lower opening edges of the opening 24; An inflatable bag 42 is provided inside the band 40 and expands to increase the tension of the compression band 40 when inflated. The ultrasonic transmission plate 26 substantially constitutes a part of the compression band 40. In the upper arm compression device 18, when the inflation bag 42 is inflated by the supply of compressed air while the upper right arm 29 of the living body is wound by the compression band 40, the tension of the compression band 40 is increased, and The arm 29 is pressed against the ultrasonic transmission plate 26, and the upper right arm 29 of the living body is pressed by the ultrasonic transmission plate 26.

上腕動脈用血管内皮機能測定装置10における上腕動脈29aの内皮機能の測定に先立って、上腕29が圧迫帯40により密閉容器16に固定される。この上腕29の固定に際しては、密閉容器16の開口24を閉じるように装着された超音波透過板材26とそれに直角な密閉容器16の一対の側壁16aおよび16bのうちの前腕35側の側壁16aとを利用した以下の再現性の高い位置決め手順によって密閉容器16に設けられた圧迫帯40により固定される。まず、回動ブラケット36が基台12の長手方向に対して直角な方向に位置させられた状態で、伸ばした右腕の上腕29、肘31、および手33の掌が上腕載置台30、肘受け台32、および手掌載置台34の上にそれぞれ載置される。図5はこの状態を示している。このときの上腕29には、圧迫帯40が巻回されていないか、或いは圧迫帯40が緩く巻回されていて、上腕29が長手方向に移動可能とされている。   Prior to the measurement of the endothelial function of the brachial artery 29 a in the vascular endothelial function measuring device 10 for the brachial artery, the upper arm 29 is fixed to the closed container 16 by the compression band 40. When the upper arm 29 is fixed, the ultrasonic transmission plate 26 mounted so as to close the opening 24 of the closed container 16 and the side wall 16a on the forearm 35 side of the pair of side walls 16a and 16b of the closed container 16 which are perpendicular to the ultrasonic transmission plate 26 are formed. Is fixed by the compression band 40 provided in the closed container 16 by the following highly reproducible positioning procedure using First, with the rotating bracket 36 positioned in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the base 12, the extended upper arm 29, the elbow 31, and the palm of the hand 33 are extended to the upper arm mounting base 30, the elbow rest. It is mounted on the table 32 and the palm mounting table 34, respectively. FIG. 5 shows this state. At this time, the compression band 40 is not wound around the upper arm 29, or the compression band 40 is loosely wound, so that the upper arm 29 can move in the longitudinal direction.

次に、図6に示されるように、前腕35が密閉容器16の前腕35側の側壁16aに当接するまで、前腕35を肘31まわりに回動させるとともに、その前腕35を支持する回動ブラケット36も回動軸線C1まわりに回動させられる。好適には、前腕35が密閉容器16の前腕35側の側壁16aに当接するまで回動させられる。これにより、肘31の位置が密閉容器16に対して定まる結果、超音波透過板材26に沿って位置する上腕29の長手方向の位置が密閉容器16或いはその中の超音波プローブ14に対して再現性よく定められる。この状態で、上腕29に巻回された圧迫帯40がある程度締めつけられることで、上腕29が拘束される。図6はこの状態を示している。そして、上腕動脈用血管内皮機能測定装置10による上腕動脈29aの内皮機能の測定に際しては、図7および図8に示すように、前腕35が上腕29に対して直線状となるまで回動ブラケット36とともに回動させられ、腕が伸ばされる。   Next, as shown in FIG. 6, the forearm 35 is rotated around the elbow 31 until the forearm 35 comes into contact with the side wall 16a on the forearm 35 side of the sealed container 16, and a rotating bracket for supporting the forearm 35 is provided. 36 is also rotated about the rotation axis C1. Preferably, the forearm 35 is rotated until it comes into contact with the side wall 16a of the closed container 16 on the forearm 35 side. As a result, the position of the elbow 31 is determined with respect to the closed container 16, and the longitudinal position of the upper arm 29 located along the ultrasonic transmission plate 26 is reproduced with respect to the closed container 16 or the ultrasonic probe 14 therein. It is well defined. In this state, the compression band 40 wound around the upper arm 29 is tightened to some extent, whereby the upper arm 29 is restrained. FIG. 6 shows this state. When the endothelial function of the brachial artery 29a is measured by the vascular endothelial function measuring device 10 for the brachial artery, the rotating bracket 36 is rotated until the forearm 35 is linear with respect to the upper arm 29 as shown in FIGS. And the arm is extended.

ところで、生体の腕において、手33および上腕29を固定しても肘31は腕の長手方向軸まわりにある程度の角度で可能であるため、手掌載置台34上に手33を載置し、肘受け台32の上に肘31を載置し、上腕載置台30の上に上腕29を載置した姿勢では、肘31の腕の長手方向軸まわりの姿勢がばらつく。このため、超音波プローブ14と上腕動脈29aとの間には、音響インピーダンスが不均一な脂肪を含む皮下組織が介在するので、超音波断面画像がノイズの多い不鮮明な画像となる場合があった。これに対して、上記のような位置決め手順によって上腕29が圧迫帯40に締めつけられることにより上腕29が固定される場合には、前腕35が上腕29に対して曲げられることで肘31の内側が密閉容器16に向いた姿勢で上腕29が固定されるので、上腕二頭筋が上腕動脈29aと超音波透過板材26との間に位置させられる。このため、上記のような位置決め手順によって前腕35が上腕29に対して曲げられると、肘31の内側が密閉容器16に向いた姿勢で上腕29が固定されるので、超音波プローブ14は音響インピーダンスが均一な上腕二頭筋を通して上腕動脈29aに対して超音波を授受できるので、上腕動脈29aの鮮明な超音波断面画像が得られる。   By the way, in the arm of a living body, even if the hand 33 and the upper arm 29 are fixed, the elbow 31 can be formed at a certain angle around the longitudinal axis of the arm. In a posture in which the elbow 31 is placed on the receiving table 32 and the upper arm 29 is placed on the upper arm placing table 30, the posture of the arm of the elbow 31 around the longitudinal axis varies. For this reason, a subcutaneous tissue containing fat with non-uniform acoustic impedance is interposed between the ultrasonic probe 14 and the brachial artery 29a, so that the ultrasonic cross-sectional image may be an unclear image with much noise. . On the other hand, when the upper arm 29 is fixed by tightening the upper arm 29 to the compression band 40 by the above-described positioning procedure, the inner side of the elbow 31 is bent by bending the forearm 35 with respect to the upper arm 29. Since the upper arm 29 is fixed in a posture facing the closed container 16, the biceps of the upper arm is positioned between the brachial artery 29a and the ultrasonic transmission plate 26. Therefore, when the forearm 35 is bent with respect to the upper arm 29 by the above-described positioning procedure, the upper arm 29 is fixed in a posture in which the inside of the elbow 31 faces the closed container 16, and the ultrasonic probe 14 has an acoustic impedance. Can transmit and receive ultrasonic waves to the brachial artery 29a through the uniform biceps brachii, so that a clear ultrasonic cross-sectional image of the brachial artery 29a can be obtained.

図4の電子制御装置22は、RAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って入力信号を処理するCPUを有する所謂マイクロコンピュータである。電子制御装置22は、超音波駆動制御回路50および位置決めモータ駆動回路52を、備えている。血管評価装置10による血管状態の測定においては、電子制御装置22によって超音波駆動制御回路50から駆動信号が供給されると、超音波プローブ14の第1短軸用超音波アレイ探触子A、第2短軸用超音波アレイ探触子B、及び長軸用超音波アレイ探触子Cからよく知られたビームフォーミング駆動によりビーム状の超音波が順次放射される。そして、第1短軸用超音波アレイ探触子A、第2短軸用超音波アレイ探触子B、及び長軸用超音波アレイ探触子Cにより超音波の反射信号が検知され、電子制御装置22へ入力させる。電子制御装置22へ入力された反射波信号は、検波処理部82により検波され、超音波信号処理部84により画像合成可能な情報として処理される。これにより、皮膚下の超音波二次元断面画像が発生させられ、モニタ画面表示装置或いは画像表示装置として機能する表示装置20に表示される。   The electronic control unit 22 in FIG. 4 is a so-called microcomputer having a CPU that processes an input signal according to a program stored in a ROM in advance while using a temporary storage function of a RAM. The electronic control unit 22 includes an ultrasonic drive control circuit 50 and a positioning motor drive circuit 52. In the measurement of the blood vessel state by the blood vessel evaluation device 10, when a drive signal is supplied from the ultrasonic drive control circuit 50 by the electronic control device 22, the first short-axis ultrasonic array probe A of the ultrasonic probe 14, Beam-like ultrasonic waves are sequentially emitted from the second short-axis ultrasonic array probe B and the long-axis ultrasonic array probe C by well-known beam forming drive. Then, reflected signals of ultrasonic waves are detected by the first short-axis ultrasonic array probe A, the second short-axis ultrasonic array probe B, and the long-axis ultrasonic array probe C. Input to the control device 22. The reflected wave signal input to the electronic control unit 22 is detected by the detection processing unit 82 and processed by the ultrasonic signal processing unit 84 as information that can be image-synthesized. Thereby, an ultrasonic two-dimensional cross-sectional image under the skin is generated and displayed on the display device 20 functioning as a monitor screen display device or an image display device.

多軸位置決め装置48は、y軸回動モータにより超音波プローブ14の図2のy軸まわりの回動位置を位置決めするy軸回動機構と、y軸並進モータにより超音波プローブ14の図2のy軸方向に位置決めするy軸並進機構と、z軸回動モータにより超音波プローブ14の図2のz軸まわりの回動位置を位置決めするz軸回動機構とを備えている。位置決めモータ駆動回路52は、y軸回動モータ、y軸並進モータ、およびz軸回動モータを、電子制御装置22からの指令にしたがって制御する。   The multi-axis positioning device 48 includes a y-axis rotation mechanism for positioning the rotation position of the ultrasonic probe 14 around the y-axis in FIG. 2 by a y-axis rotation motor, and a y-axis translation mechanism shown in FIG. 2 and a z-axis rotation mechanism for positioning the ultrasonic probe 14 at a rotation position about the z-axis in FIG. 2 by a z-axis rotation motor. The positioning motor drive circuit 52 controls the y-axis rotation motor, the y-axis translation motor, and the z-axis rotation motor in accordance with a command from the electronic control unit 22.

図4に示すように、電子制御装置22は、位置決めモータ駆動制御部78、超音波駆動制御部80、検波処理部82、超音波信号処理部84、圧迫圧制御部88、血管状態評価部90、及び表示制御部92を備えている。これらの制御機能は、電子制御装置22に機能的に備えられたものであるが、それらの制御機能のうち一部乃至全部が電子制御装置22とは別体の制御部として構成され、相互に情報の通信を行うことにより以下に詳述する制御を行うものであってもよい。   As shown in FIG. 4, the electronic control unit 22 includes a positioning motor drive control unit 78, an ultrasonic drive control unit 80, a detection processing unit 82, an ultrasonic signal processing unit 84, a compression pressure control unit 88, and a blood vessel state evaluation unit 90. , And a display control unit 92. These control functions are provided in the electronic control unit 22 functionally, but some or all of these control functions are configured as a control unit separate from the electronic control unit 22 and Control described in detail below may be performed by communicating information.

電子制御装置22は、超音波プローブ14から上腕動脈29aに対して出力される超音波の反射信号に基づいて、上腕動脈29aの超音波断面画像から血管断面画像を抽出し、その血管断面画像からその長手方向に直交する断面を示す超音波短軸画像を生成し、その超音波短軸画像から内径、内膜厚、プラーク等を測定し、さらにはFMD(Flow−Mediated Dilation:血流依存性血管拡張反応)の評価を行う。このFMDの評価に際して、表示装置20は、上腕動脈29aにおける内膜の径のずり応力付与前の径に対する変化率すなわち内腔径の拡張率Rを時系列的に表示する。FMDの評価及び上腕動脈29aの超音波画像の生成等に際しては、超音波プローブ14は、測定対象である上腕動脈29a上の皮膚に対して繰り返し走査される。   The electronic control unit 22 extracts a blood vessel cross-sectional image from an ultrasonic cross-sectional image of the brachial artery 29a based on an ultrasonic reflected signal output from the ultrasonic probe 14 to the brachial artery 29a, and extracts the blood vessel cross-sectional image from the blood vessel cross-sectional image. An ultrasonic short-axis image showing a cross section orthogonal to the longitudinal direction is generated, and the inner diameter, the inner film thickness, the plaque, etc. are measured from the ultrasonic short-axis image, and further, FMD (Flow-Mediated Dilation: blood flow dependence) Evaluation of vasodilator response). In the evaluation of the FMD, the display device 20 displays the rate of change of the diameter of the intima in the brachial artery 29a with respect to the diameter before the application of shear stress, that is, the expansion rate R of the lumen diameter in a time-series manner. When evaluating the FMD, generating an ultrasonic image of the brachial artery 29a, and the like, the ultrasonic probe 14 repeatedly scans the skin on the brachial artery 29a to be measured.

電子制御装置22による上腕動脈29aの血管状態の測定においては、超音波プローブ14は、前記生体における上腕29の皮膚下に位置する上腕動脈29aに対して超音波透過板材26を通して超音波信号を放射し、その反射波を受信する。この状態で、位置決めモータ駆動制御部78は、第1短軸用超音波アレイ探触子Aにより受信された超音波反射信号から超音波信号処理部84により生成された上腕動脈29aの第1短軸断面画像の位置、第2短軸用超音波アレイ探触子Bにより受信された超音波反射信号から超音波信号処理部84により生成された上腕動脈29aの第2短軸断面画像の位置、長軸用超音波アレイ探触子Cにより受信された超音波反射信号から超音波信号処理部84により生成された上腕動脈29aの長軸断面画像の位置に基づいて、上腕動脈29aが第1短軸用超音波アレイ探触子Aおよび第2短軸用超音波アレイ探触子Bの長手方向の中央部下に位置し、且つ長軸用超音波アレイ探触子Cと上腕動脈29aとが平行となるように、超音波プローブ14を自動的に位置決めする。   In the measurement of the vascular condition of the brachial artery 29a by the electronic control unit 22, the ultrasonic probe 14 radiates an ultrasonic signal to the brachial artery 29a of the living body below the skin of the upper arm 29 through the ultrasonic transmission plate 26. And receives the reflected wave. In this state, the positioning motor drive control unit 78 sets the first short-axis of the brachial artery 29a generated by the ultrasonic signal processing unit 84 from the ultrasonic reflected signal received by the first short-axis ultrasonic array probe A. Position of the axial cross-sectional image, position of the second short-axial cross-sectional image of the brachial artery 29a generated by the ultrasonic signal processing unit 84 from the ultrasonic reflected signal received by the second short-axis ultrasonic array probe B, Based on the position of the long-axis cross-sectional image of the brachial artery 29a generated by the ultrasonic signal processing unit 84 from the ultrasonic reflection signal received by the long-axis ultrasonic array probe C, the brachial artery 29a The ultrasonic array probe C for the long axis is located below the central part in the longitudinal direction of the ultrasonic array probe A for the axis and the second ultrasonic array probe B for the short axis, and the brachial artery 29a is parallel to the ultrasonic array probe C for the long axis. So that the ultrasonic probe 14 Dynamically positioned.

超音波信号処理部84は、上腕動脈29aと他の組織との伝播速度差によりそれらの境界から反射される超音波反射信号間の時間差処理等を行って、第1短軸用超音波アレイ探触子A直下の超音波二次元画像である第1短軸断面画像、第2短軸用超音波アレイ探触子B直下の超音波二次元画像である第2短軸断面画像、及び長軸用超音波アレイ探触子C直下の超音波二次元画像である長軸断面画像から成る画像データを所定の周期で繰り返し生成するとともに、その画像データを順次記憶する。   The ultrasonic signal processing unit 84 performs time difference processing between the ultrasonic reflected signals reflected from the boundary due to the difference in propagation speed between the brachial artery 29a and other tissues, and performs the first short-axis ultrasonic array search. A first short-axis cross-sectional image that is an ultrasonic two-dimensional image immediately below the probe A, a second short-axis cross-sectional image that is an ultrasonic two-dimensional image immediately below the second short-axis ultrasonic array probe B, and a long axis Image data composed of a long-axis cross-sectional image, which is an ultrasonic two-dimensional image immediately below the ultrasonic array probe C, is repeatedly generated at a predetermined cycle, and the image data is sequentially stored.

膨張することにより圧迫帯40の張力を高める膨張袋42は、図1に示すように、電子制御装置22に備えられた圧迫圧制御部88により空気ポンプ58及び圧力制御弁60等が制御されることにより実行される。例えば、電子制御装置22からの指令に従って、空気ポンプ58からの元圧が圧力制御弁60で制御され、上腕29に巻回された圧迫帯40の膨張袋42に供給される。具体的には、膨張袋42内の圧迫圧力(圧迫圧)が昇圧させられることで、上腕29内の上腕動脈29aが圧迫される。本実施例では、圧迫帯40の一部が超音波透過板材26により構成されており、超音波プローブ14によりその超音波透過板材26を通して上記上腕29内の上腕動脈29aの圧迫部位に対して超音波信号の授受が行われるので、上腕動脈29aの被圧迫部位の断面画像が得られるようになっている。   As shown in FIG. 1, the inflatable bladder 42 that increases the tension of the compression band 40 by inflating the air pump 58 and the pressure control valve 60 is controlled by a compression pressure control unit 88 provided in the electronic control unit 22. It is performed by For example, the original pressure from the air pump 58 is controlled by the pressure control valve 60 in accordance with a command from the electronic control device 22, and is supplied to the inflation bag 42 of the compression band 40 wound around the upper arm 29. Specifically, the compression pressure (compression pressure) in the inflatable bladder 42 is increased, so that the brachial artery 29a in the upper arm 29 is compressed. In this embodiment, a part of the compression band 40 is constituted by the ultrasonic transmission plate 26, and the ultrasonic probe 14 passes through the ultrasonic transmission plate 26 to the compression part of the brachial artery 29 a in the upper arm 29. Since the transmission and reception of the sound wave signal is performed, a cross-sectional image of the compressed region of the brachial artery 29a can be obtained.

血管状態評価部90は、図9に示すように、血管形状算出部100、血管拡張率測定制御部102、血管硬さ測定制御部104を、備えている。血管形状算出部100は、上記のようにして生成される上腕動脈29aの断面画像から、その上腕動脈29aの外径、壁圧、或いは内皮L1の直径である内皮径(内腔径)d1等を算出する。   As shown in FIG. 9, the blood vessel state evaluation unit 90 includes a blood vessel shape calculation unit 100, a blood vessel dilation rate measurement control unit 102, and a blood vessel hardness measurement control unit 104. From the cross-sectional image of the brachial artery 29a generated as described above, the blood vessel shape calculation unit 100 calculates the outer diameter, wall pressure, or endothelial diameter (lumen diameter) d1, which is the diameter of the endothelium L1, etc. Is calculated.

血管形状算出部100は、圧迫圧制御部88により静脈圧よりも高く且つ最低血圧値Pdよりも低い圧で上腕29を圧迫させたとき、超音波断面画像中に存在する複数個の管状臓器を示す画像のうちで潰れない管状臓器を、上腕動脈29aとして判定し、超音波断面画像中で特定する処理を行う。これにより特定された上腕動脈29aについて、後述のように、上腕動脈29aの径、上腕動脈29aの内皮L1の直径である内皮径(内腔径)d1、虚血反応性充血後のFMD(血流依存性血管拡張反応)を表す上腕動脈29aの血管内腔径の拡張率(変化率)R(%)、生体の最高血圧値Psおよび最低血圧値Pd、上腕動脈29aの硬さを表すスティフネスパラメータβ等の測定が行われる。このような動脈特定画像処理は、穿刺に際しても有用である。   When the compression pressure control unit 88 compresses the upper arm 29 with a pressure higher than the venous pressure and lower than the minimum blood pressure value Pd, the blood vessel shape calculation unit 100 determines a plurality of tubular organs present in the ultrasonic cross-sectional image. A tubular organ that is not collapsed in the image shown is determined as the brachial artery 29a, and a process of specifying the same in the ultrasonic cross-sectional image is performed. As described later, the brachial artery 29a specified in this way has a diameter of the brachial artery 29a, an endothelial diameter (lumen diameter) d1, which is a diameter of the endothelium L1 of the brachial artery 29a, and FMD (blood) after ischemia-reactive hyperemia. Flow-dependent vasodilation reaction), the dilation rate (change rate) R (%) of the vascular lumen diameter of the brachial artery 29a, the systolic blood pressure value Ps and the diastolic blood pressure value Pd, and the stiffness representing the hardness of the brachial artery 29a. The measurement of the parameter β and the like is performed. Such artery specific image processing is also useful for puncturing.

血管拡張率測定制御部102は、上腕29に巻回された圧迫帯40により上腕動脈29aの内皮L1に対して血流を利用したずり応力を付与した後に、血流依存性血管拡張反応により一時的に拡大する内皮径(内腔径)d1等を逐次算出し、ずり応力付与後のFMD(血流依存性血管拡張反応)を表す血管内腔径の拡張率(変化率)R(%)[=100×(dMAX−da)/da]を算出する。この式における「da」は、安静時の血管内腔径(ベース径、安静径)を示している。血管状態評価部90は、ずり応力付与後のFMD(血流依存性血管拡張反応)を表す血管内腔径の拡張率(変化率)Rの測定部としても機能している。 The vascular dilatation rate measurement control unit 102 temporarily applies a shear stress using blood flow to the endothelium L1 of the brachial artery 29a using the compression band 40 wound around the upper arm 29, and then temporarily performs a blood flow-dependent vasodilation reaction. The endothelial diameter (lumen diameter) d1 and the like that sequentially expand are sequentially calculated, and the expansion rate (change rate) R (%) of the vascular lumen diameter representing FMD (blood flow-dependent vasodilation reaction) after shear stress is applied [= 100 × (d MAX− da) / da] is calculated. “Da” in this equation indicates the diameter of the blood vessel lumen at rest (base diameter, rest diameter). The blood vessel state evaluation unit 90 also functions as a measurement unit of a dilation rate (change rate) R of a blood vessel lumen diameter representing FMD (blood flow-dependent vasodilation reaction) after shear stress is applied.

血管拡張率測定制御部102による上腕動脈29aの拡張率(変化率)R(%)の測定では、生体における測定部位例えば上腕29が上腕圧迫装置18の圧迫帯40によりにより圧迫されて上腕動脈29aの内皮L1に対して血流を利用したずり応力を付与されることで、血管壁の内皮L1へのずり応力増加に伴う内皮からの一酸化窒素(NO)の産生が起こり、その一酸化窒素に依存する平滑筋の弛緩状況が内皮径(内腔径)d1を調べることで上腕動脈29aの内皮機能の判定が行われる。   In the measurement of the dilation rate (change rate) R (%) of the brachial artery 29a by the vascular dilatation rate measurement control unit 102, the measurement site in the living body, for example, the upper arm 29 is compressed by the compression band 40 of the upper arm compression device 18 and the brachial artery 29a is compressed. Is applied to the endothelium L1 of the blood vessel using the blood flow, thereby producing nitric oxide (NO) from the endothelium due to the increase of the shear stress on the endothelium L1 of the blood vessel wall. The endothelial function of the brachial artery 29a is determined by examining the endothelial diameter (lumen diameter) d1 depending on the state of relaxation of the smooth muscle depending on.

図10は、血管拡張率測定制御部102による上腕動脈29aのFMD評価における、阻血(駆血)開放後の血管内腔径d1の変化を例示したタイムチャートである。この図10においては、時点t0までが安静期間、時点t0から時点t1までがずり応力付与期間、時点t1以降がずり応力付与後の血流依存性血管拡張反応の測定期間を表しており、時点t2から血管内腔径d1が拡張し始め、時点t3で血管内腔径d1がその最大値dMAXに達していることが示されている。従って、電子制御装置22が算出する血管内腔径d1の拡張率Rは、時点t3で最大になる。 FIG. 10 is a time chart exemplifying a change in the vascular lumen diameter d1 after the opening of the ischemia (avascularization) in the FMD evaluation of the brachial artery 29a by the vasodilator measurement controller 102. In FIG. 10, the time t0 represents a rest period, the time t0 to the time t1 represents a shear stress application period, and the time after the time t1 represents a measurement period of the blood flow-dependent vasodilator reaction after the application of the shear stress. It is shown that the blood vessel lumen diameter d1 starts expanding from t2, and at time t3, the blood vessel lumen diameter d1 has reached its maximum value d MAX . Therefore, the expansion rate R of the blood vessel lumen diameter d1 calculated by the electronic control device 22 becomes maximum at the time point t3.

ここで、上記のような上腕動脈29aのFMD評価に際して血管拡張反応を発生させるために、従来では、上腕動脈29aの超音波断面画像を計測する部位よりも上流側位置または下流側位置をカフ等を用いて最高血圧値よりもたとえば50mmHg程度高い圧力で所定時間たとえば5分間圧迫(阻血)した後にたとえば0.6秒程度で大気圧まで急解放することでそれまで零であった血流が開始されることにより上腕動脈29aにずり応力の付与が行われていた。このような従来の方法では、被測定者に最高血圧値よりもかなり高い圧力での5分間の圧迫による苦痛を強いることとなっていた。しかし、本実施例の血管拡張率測定制御部102は、上腕動脈29aの超音波断面画像において、1脈波周期の一部たとえば最低血圧Pdのタイミング付近で上腕動脈29aの潰れた状態たとえば上腕動脈29aの断面が閉じられた閉塞状態(たとえば平坦に圧迫されて閉じられた圧平状態)或いは上腕動脈29aの断面が閉じられないまでも断面が局所的に狭窄された状態が超音波断面画像から観察或いは判定されるように膨張袋42による上腕動脈29aへの所定の圧迫圧力を所定時間T1の間或いは所定脈拍数の間維持するように調圧することで、脈拍毎の上腕動脈29aの開閉でずり応力の付与を繰り返すので、ずり応力の付与を従来よりも低い圧力で且つ短期間で行うようになっている。   Here, in order to generate a vasodilatory reaction at the time of the FMD evaluation of the brachial artery 29a as described above, conventionally, a position upstream or downstream of a region for measuring an ultrasonic cross-sectional image of the brachial artery 29a is cuffed or the like. The pressure is increased by about 50 mmHg higher than the systolic blood pressure value for a predetermined time, for example, 5 minutes (ischemia), and then rapidly released to the atmospheric pressure in about 0.6 seconds, for example, to start the blood flow which was zero until then. Thus, shear stress is applied to the brachial artery 29a. In such a conventional method, the subject is forced to suffer from the pressure for 5 minutes at a pressure considerably higher than the systolic blood pressure value. However, in the ultrasonic cross-sectional image of the brachial artery 29a, the vascular dilatation rate measurement control unit 102 according to the present embodiment determines that the brachial artery 29a is in a collapsed state, for example, near the timing of the diastolic blood pressure Pd, for example, the brachial artery. From the ultrasonic cross-sectional image, an occlusion state in which the cross section of 29a is closed (for example, an applanation state in which the cross section of the brachial artery 29a is closed even when the cross section of the brachial artery 29a is not closed). By opening or closing the brachial artery 29a for each pulse by adjusting the pressure to maintain the predetermined compression pressure on the brachial artery 29a by the inflation bladder for a predetermined time T1 or a predetermined pulse rate as observed or determined. Since the application of the shear stress is repeated, the application of the shear stress is performed at a lower pressure and in a shorter period of time than in the related art.

上記の所定の圧迫圧力は、脈拍毎の上腕動脈29aの開閉に伴う血液の乱流の繰り返しの発生によって効率的にずり応力を内皮L1に付与するずり応力付与圧と称されるべきものであり、1脈波周期の一部たとえば最低血圧Pdのタイミング付近で上腕動脈29aの潰れた状態となるように、最高血圧値よりも低く且つ最低血圧値よりも高い圧力範囲P1内に設定される。また、上記所定時間T1或いは上記所定脈拍数は、上腕動脈29aのFMD評価に際して血管拡張反応を発生させるために必要且つ十分な値に、たとえば実験的値に基づいて設定される。上記所定時間T1或いは上記所定脈拍数は、たとえば数拍乃至数十拍、好適には10拍乃至十数拍、或いは数秒乃至数十秒、好適には10秒乃至十数秒に設定される。要するに、上腕動脈29aのFMD評価に際して血管拡張反応を発生させるためには、生体圧迫装置18による圧迫は、所定の所定時間T1で、1脈波周期内の一部で上腕動脈29aが潰された区間を有する拍動となるように所定の圧力範囲P1内に制御されればよい。   The above-mentioned predetermined compression pressure is to be referred to as a shear stress applying pressure for efficiently applying a shear stress to the endothelium L1 by repeatedly generating turbulent blood flow accompanying opening and closing of the brachial artery 29a for each pulse. The pressure is set within the pressure range P1 lower than the systolic blood pressure value and higher than the diastolic blood pressure value so that the brachial artery 29a is collapsed near a part of one pulse wave cycle, for example, at the timing of the diastolic blood pressure Pd. Further, the predetermined time T1 or the predetermined pulse rate is set to a value necessary and sufficient to generate a vasodilatory reaction in the FMD evaluation of the brachial artery 29a, for example, based on an experimental value. The predetermined time T1 or the predetermined pulse rate is set to, for example, several beats to several tens of beats, preferably 10 to tens of beats, or several to tens of seconds, and preferably 10 to tens of seconds. In short, in order to generate a vasodilatory reaction at the time of FMD evaluation of the brachial artery 29a, the compression by the living body compression device 18 was crushed at a predetermined time T1 in a part of one pulse wave cycle. The pressure may be controlled within the predetermined pressure range P1 so that the pulsation has a section.

圧迫圧制御部88は、膨張袋42内の圧迫圧を検出する圧力センサ64からの信号に応じてその圧迫圧を検出する。そして、図10においては、例えば、圧迫圧制御部88は、ずり応力付与期間完了前の所定時間T1すなわち時点t1前の所定時間T1にわたって圧迫圧を前記所定範囲の圧力値P1であるずり応力付与圧で圧迫し、時点t1において圧迫圧を直ちに大気圧にまで減圧する。圧迫圧制御部88は、ずり応力付与制御部としても機能している。   The compression pressure control unit 88 detects the compression pressure according to a signal from the pressure sensor 64 that detects the compression pressure in the inflation bag 42. In FIG. 10, for example, the compression pressure control unit 88 adjusts the compression pressure to the predetermined range T1 before the completion of the shear stress application period, that is, the predetermined range T1 before the time point t1, by applying the shear pressure having the pressure value P1 in the predetermined range. Pressure is applied, and at time t1, the pressure is immediately reduced to atmospheric pressure. The compression pressure control unit 88 also functions as a shear stress application control unit.

図9に戻って、血管硬さ測定制御部104は、まず、超音波信号処理部84により生成された超音波断面画像内に示される生体の上腕動脈29aの形状と、圧迫圧制御部88による圧迫後とから生体の最高血圧値Psおよび最低血圧値Pdを決定する。すなわち、血管硬さ測定制御部104は、生体の最高血圧値Psより高く設定された昇圧値まで圧迫圧を上昇させた後、所定の減圧速度たとえば3〜6mmHg/secで圧迫圧を減少させる過程で、超音波断面画像内に示される生体の上腕動脈29aの断面が1脈波周期内で開かれた脈波の発生時点の圧迫圧を最高血圧値Psとして決定するとともに、上腕動脈29aの断面が1脈波周期内で閉じられなくなった時点の圧迫圧を最低血圧値Pdとして決定し、最高血圧値Psの決定時点の上腕動脈29aの血管径Dsおよび最低血圧値Pd決定時点の上腕動脈29aの血管径Ddを、最高血圧値Psおよび最低血圧値Pdと共に記憶する。   Returning to FIG. 9, first, the blood vessel hardness measurement control unit 104 controls the shape of the brachial artery 29 a shown in the ultrasonic cross-sectional image generated by the ultrasonic signal processing unit 84 and the compression pressure control unit 88. After the compression, the systolic blood pressure Ps and the diastolic blood pressure Pd of the living body are determined. That is, the blood vessel stiffness measurement control unit 104 increases the compression pressure to a pressure increase value set higher than the systolic blood pressure value Ps of the living body, and then reduces the compression pressure at a predetermined pressure reduction rate, for example, 3 to 6 mmHg / sec. Then, the compression pressure at the time of generation of a pulse wave in which the cross section of the brachial artery 29a of the living body shown in the ultrasonic cross-sectional image is opened within one pulse wave cycle is determined as the systolic blood pressure value Ps, and the cross section of the brachial artery 29a is determined. Is determined as the diastolic blood pressure value Pd at the time when the blood pressure is not closed within one pulse wave cycle, and the vascular diameter Ds of the brachial artery 29a at the time of determining the systolic blood pressure value Ps and the brachial artery 29a at the time of determining the diastolic blood pressure value Pd Is stored together with the systolic blood pressure value Ps and the diastolic blood pressure value Pd.

次いで、血管硬さ測定制御部104は、上腕動脈29aの硬さを表すスティフネスパラメータβを求める予め記憶された次式(スティフネスパラメータ算出式)から、最高血圧値Psの決定時点の上腕動脈29aの血管径Ds、最低血圧値Pd決定時点の上腕動脈29aの血管径Dd、最高血圧値Ps、および最低血圧値Pdに基づいて、スティフネスパラメータβを算出する。
β=(lnPs−lnPd)/((Ds−Dd)/D0)
Next, the blood vessel hardness measurement control unit 104 obtains the stiffness parameter β representing the hardness of the brachial artery 29a from the following stored equation (stiffness parameter calculation equation) to determine the stiffness parameter β at the time of determining the systolic blood pressure value Ps. The stiffness parameter β is calculated based on the blood vessel diameter Ds, the blood vessel diameter Dd of the brachial artery 29a at the time of determining the diastolic blood pressure value Pd, the systolic blood pressure value Ps, and the diastolic blood pressure value Pd.
β = (lnPs−lnPd) / ((Ds−Dd) / D0)

上式スティフネスパラメータ算出式のD0は、本来は無印加時の血管径であるべきであるが臨床的には計測ができないため、臨床指標として使われる場合には、血管壁厚を含む血管径(=Dd+2IMT)が用いられる。このIMTは、たとえば内膜および中膜の複合体の厚みである。   D0 in the above equation for calculating the stiffness parameter should originally be the blood vessel diameter when no voltage is applied, but cannot be measured clinically. Therefore, when used as a clinical index, the blood vessel diameter including the blood vessel wall thickness ( = Dd + 2IMT). This IMT is, for example, the thickness of the composite of the intima and media.

一般に、血管径Dを表す軸と血圧Pを表す軸との二次元座標では血圧Pの増加に対して血管径Dの増加が飽和する非線形の関係であるが、その二次元座標において血圧Pを表す軸を血圧の対数値lnPを表す軸に置換した片対数グラフにて表すと、線形な関係で表すことができる。この線形な関係において、血管径Dの変化率ΔDと血圧Pの変化量ΔPで成り立つ弾性率Epの式(Ep=ΔP/2(ΔD/D)において、ΔPの代わりに(lnPs−lnPd)を用いた関係において、弾性率Epに替わる指標としたのが、スティフネスパラメータβである。前記スティフネスパラメータ算出式は、上記の関係から導かれたものである。   In general, the two-dimensional coordinates of the axis representing the blood vessel diameter D and the axis representing the blood pressure P have a non-linear relationship in which the increase in the blood vessel diameter D is saturated with respect to the increase in the blood pressure P. If the axis is represented by a semilogarithmic graph in which the axis representing the logarithmic value lnP of the blood pressure is replaced, it can be represented by a linear relationship. In this linear relationship, in the equation (Ep = ΔP / 2 (ΔD / D)) of the elasticity Ep that is established by the change rate ΔD of the blood vessel diameter D and the change amount ΔP of the blood pressure P, (lnPs−lnPd) is used instead of ΔP. In the relationship used, an index replacing the elastic modulus Ep is a stiffness parameter β.The stiffness parameter calculation formula is derived from the above relationship.

表示制御部92は、血管状態評価部90において算出された上腕動脈29aの径、内皮L1の直径である内皮径(内腔径)d1、虚血反応性充血後のFMD(血流依存性血管拡張反応)を表す上腕動脈29aの血管内腔径の拡張率(変化率)R(%)、生体の最高血圧値Psおよび最低血圧値Pd、上腕動脈29aの硬さを表すスティフネスパラメータβ等を、画像表示装置20に表示させる。   The display control unit 92 calculates the diameter of the brachial artery 29a calculated by the vascular condition evaluation unit 90, the endothelial diameter (lumen diameter) d1, which is the diameter of the endothelium L1, and the FMD (blood flow-dependent blood vessel) after ischemia-reactive hyperemia. The expansion rate (change rate) R (%) of the inner diameter of the blood vessel of the brachial artery 29a representing the diastolic reaction), the systolic blood pressure Ps and the diastolic blood pressure Pd of the living body, the stiffness parameter β representing the hardness of the brachial artery 29a, and the like. Is displayed on the image display device 20.

図11および図12は、電子制御装置22の制御作動の要部を説明するフローチャートであり、図11は血管状態評価部90に対応するFMD測定ルーチン、図12は血管状態評価部90に対応する動脈硬さ測定ルーチンを、それぞれ示している。上記動脈判定ルーチン、FMD測定ルーチン、動脈硬さ測定ルーチンは、上腕動脈用血管内皮機能測定装置10の起動操作に連動して実行されてもよいが、個別の起動操作に応答して実行されてもよい。   FIGS. 11 and 12 are flowcharts for explaining a main part of the control operation of the electronic control unit 22. FIG. 11 is an FMD measurement routine corresponding to the blood vessel state evaluation unit 90, and FIG. Each of the arterial stiffness measurement routines is shown. The above-described artery determination routine, FMD measurement routine, and arterial stiffness measurement routine may be executed in conjunction with the activation operation of the vascular endothelial function measurement device 10 for the brachial artery, but are executed in response to individual activation operations. Is also good.

血管状態評価部90に対応する図11のFMD測定ルーチンにおいて、S11では、超音波信号処理部84により得られた超音波断面画像中の動脈として特定された画像から、たとえばテンプレートなどを用いて上腕動脈29aの断面画像が抽出される。   In the FMD measurement routine of FIG. 11 corresponding to the blood vessel state evaluation unit 90, in S11, the upper arm is obtained from an image specified as an artery in the ultrasonic cross-sectional image obtained by the ultrasonic signal processing unit 84 using, for example, a template. A cross-sectional image of the artery 29a is extracted.

S12では、上記S11で抽出された上腕動脈29aの横断面画像から、動脈29の径たとえば内皮L1の内径である内皮径(内腔径)d1が測定される。そして、S13では、S12で測定された内皮径(内腔径)d1が安静時の内腔径daとして記憶される。図10の時点t0はこの状態を示している。   In S12, the diameter of the artery 29, for example, the endothelial diameter (lumen diameter) d1, which is the inner diameter of the endothelium L1, is measured from the cross-sectional image of the brachial artery 29a extracted in S11. Then, in S13, the endothelial diameter (lumen diameter) d1 measured in S12 is stored as the resting lumen diameter da. Time point t0 in FIG. 10 indicates this state.

次いで、S14では、上腕動脈29aの開閉の繰り返しに伴う血液の乱流の発生によって効率的にずり応力を内皮L1に付与できるずり応力付与圧となるように、上腕圧迫装置18による圧迫により上腕29が圧迫されて、上腕29内の上腕動脈29aに対して血流に基づくずり応力の付与が開始される。図10の時点t0はこの状態を示している。このずり応力の付与は、たとえば数拍乃至数十拍或いは数秒乃至数十秒の所定時間T1で、1脈波周期内で上腕動脈29aが潰れたたとえば圧平された(平坦に閉じられた)区間を有する拍動となるように、上腕圧迫装置18による圧迫圧が、所定の圧力範囲P1内に制御される。たとえば所定の圧力範囲P1内に設定された一定値に上記所定時間T1内に維持されるように制御されてもよいが、たとえば5〜6mmHg/sec程度での上昇過程或いは減少過程でその所定の圧力範囲P1を上記所定時間T1で通過させるように制御されてもよい。   Next, in S14, the upper arm 29 is compressed by the upper arm compression device 18 so that the shear stress is applied to the endothelium L1 efficiently by the occurrence of turbulence of blood due to the repeated opening and closing of the upper arm artery 29a. Is pressed, and the application of shear stress based on the blood flow to the brachial artery 29a in the upper arm 29 is started. Time point t0 in FIG. 10 indicates this state. This shear stress is applied, for example, at a predetermined time T1 of several beats to several tens of beats or several seconds to several tens of seconds, the brachial artery 29a is collapsed within one pulse wave cycle, for example, flattened (closed flat). The compression pressure by the upper-arm compression device 18 is controlled within a predetermined pressure range P1 so that the pulsation has a section. For example, the pressure may be controlled so as to be maintained at a constant value set within a predetermined pressure range P1 within the predetermined time T1, but, for example, during a rising process or a decreasing process at about 5 to 6 mmHg / sec, the predetermined process is performed. The pressure range P1 may be controlled to pass through the predetermined time T1.

次いで、S15において、上記ずり応力の付与開始から所定時間T1が経過したか否かが判断される。このS15の判断が否定されるうちはS14以下が繰り返し実行さえるが、S15の判断が肯定されると、S16において、S11と同様の動脈血管断面検出制御ルーチンが実行される。上記のように、繰り返し開閉される上腕動脈29a内の血流に繰り返し乱流が発生して測定部位の血管29aの内皮L1に繰り返しずり応力が付与される。これにより、上腕動脈29aの内皮L1からの一酸化窒素(NO)の産生が起こり、その一酸化窒素に依存する平滑筋の弛緩によって上腕動脈29aの内皮径の一時的増加現象が発生する。   Next, in S15, it is determined whether a predetermined time T1 has elapsed from the start of the application of the shear stress. While the determination in S15 is denied, S14 and subsequent steps are repeatedly executed. However, if the determination in S15 is affirmed, in S16, the same arterial blood vessel cross-section detection control routine as in S11 is executed. As described above, turbulence is repeatedly generated in the blood flow in the brachial artery 29a that is repeatedly opened and closed, and shear stress is repeatedly applied to the endothelium L1 of the blood vessel 29a at the measurement site. As a result, nitric oxide (NO) is produced from the endothelium L1 of the brachial artery 29a, and the smoothening of muscles dependent on the nitric oxide causes a temporary increase in the endothelial diameter of the brachial artery 29a.

この状態において、S16では、S11と同様の動脈血管断面検出制御ルーチンが、所定の周期で繰り返される超音波プローブ14の走査毎に実行される。そして、S17では、S12と同様に、S16で生成された上腕動脈29aの横断面画像から、上腕動脈29aの径たとえば内皮L1の直径である内皮径(内腔径)d1が、上記走査毎に測定され、順次測定された内皮径(内腔径)d1が止血解放後の内腔径d1として逐次記憶される。図10の時点t1以降はこの状態を示している。この止血解放後の内腔径d1の測定は、S18において止血解放後の上腕動脈29aの内腔径dが、図10の時点t3に示すように最大値dMAXに到達すると判断されるまで、S16以下が繰り返し実行される。 In this state, in S16, the same arterial blood vessel cross-section detection control routine as in S11 is executed every time the ultrasonic probe 14 scans repeatedly at a predetermined cycle. Then, in S17, the diameter of the brachial artery 29a, for example, the endothelial diameter (lumen diameter) d1, which is the diameter of the endothelium L1, is determined for each scan from the cross-sectional image of the brachial artery 29a generated in S16, as in S12. The measured and sequentially measured endothelial diameter (lumen diameter) d1 is sequentially stored as the lumen diameter d1 after the release of hemostasis. This state is shown after time t1 in FIG. The measurement of the lumen diameter d1 after the release of hemostasis is performed until the lumen diameter d of the brachial artery 29a after the release of hemostasis reaches the maximum value d MAX as shown at time t3 in FIG. S16 and subsequent steps are repeatedly executed.

しかし、S18において、ずり応力付与後の上腕動脈29aの内腔径dが最大値dMAXに到達したと判断されると、S19において、S18において判定された最大値dMAXとS13において求められた安静時の上腕動脈29aの内皮L1の直径である内腔径daとに基づいて、上腕動脈29aの内皮機能を評価するための虚血反応性充血後のFMD(血流依存性血管拡張反応)を表す血管内腔径の拡張率(変化率)R(%)[=100×(dMAX−da)/da]が算出され、表示制御部92によって、表示装置20に表示される。 However, when it is determined in S18 that the lumen diameter d of the brachial artery 29a after the application of the shear stress has reached the maximum value d MAX , in S19, the maximum value d MAX determined in S18 and the maximum value d MAX are determined. FMD (blood flow-dependent vasodilator response) after ischemia-reactive hyperemia for evaluating endothelial function of brachial artery 29a based on lumen diameter da, which is the diameter of endothelium L1 of brachial artery 29a at rest expansion ratio of vessel lumen diameter representing the (rate of change) R (%) [= 100 × (d MAX -da) / da] is calculated, the display control unit 92, is displayed on the display device 20.

血管硬さ測定制御部104に対応する図12の動脈硬さ測定ルーチンにおいて、S20では、上腕圧迫装置18により上腕の最高血圧よりも高い圧力まで上腕29に対する圧迫圧が高められた後、その圧迫圧が所定の速度たとえば3〜6mmHg/secで圧迫圧を減少させる過程で、超音波断面画像内に示される上腕動脈29aの断面が1脈波周期内で開かれた最初の脈波の発生時点の圧迫圧が最高血圧値Psとして決定されるとともに、上腕動脈29aの断面が1脈波周期内で閉じられなくなったときの脈波の発生時点の圧迫圧が最低血圧値Pdとして決定された後、圧迫圧が解放される。次いで、S21では、上記最高血圧値Psが決定された時点の上腕動脈29aの血管径Dsおよび最低血圧値Pdが決定された時点の上腕動脈29aの血管径Ddが、超音波断面画像内に示される上腕動脈29aの断面が測定される。次に、S22において、血圧測定が完了したか否かが判断される。このS22の判断が否定さえるうちは、S20以下が繰り返し実行されるが、肯定される場合は、S23において、最高血圧値Psが決定された時点の上腕動脈29aの血管径Dsおよび最低血圧値Pdが決定された時点の上腕動脈29aの血管径Ddが、最高血圧値Psおよび最低血圧値Pdと共に記憶される。   In the arterial hardness measurement routine of FIG. 12 corresponding to the blood vessel hardness measurement control unit 104, in S20, after the compression pressure on the upper arm 29 is increased by the upper arm compression device 18 to a pressure higher than the systolic blood pressure of the upper arm, the compression is performed. In the process of reducing the compression pressure at a predetermined speed, for example, 3 to 6 mmHg / sec, the time of the first pulse wave in which the cross section of the brachial artery 29a shown in the ultrasonic cross-sectional image is opened within one pulse wave cycle Is determined as the systolic blood pressure value Ps, and the compression pressure at the time of generation of the pulse wave when the cross section of the brachial artery 29a is not closed within one pulse wave period is determined as the diastolic blood pressure value Pd. , Compression pressure is released. Next, in S21, the blood vessel diameter Ds of the brachial artery 29a at the time when the systolic blood pressure value Ps is determined and the blood vessel diameter Dd of the brachial artery 29a at the time when the diastolic blood pressure value Pd is determined are shown in the ultrasonic cross-sectional image. The cross section of the brachial artery 29a to be measured is measured. Next, in S22, it is determined whether the blood pressure measurement has been completed. While the determination in S22 is denied, S20 and the subsequent steps are repeatedly executed. If the determination is affirmative, in S23, the blood vessel diameter Ds and the diastolic blood pressure value Pd of the brachial artery 29a at the time when the systolic blood pressure value Ps is determined. The blood vessel diameter Dd of the brachial artery 29a at the time when is determined is stored together with the systolic blood pressure value Ps and the diastolic blood pressure value Pd.

次に、S24では、前述のスティフネスパラメータ算出式)から、前述のS23において記憶された、最高血圧値Psが決定された時点の上腕動脈29aの血管径Dsおよび最低血圧値Pdが決定された時点の上腕動脈29aの血管径Ddと、最高血圧値Psおよび最低血圧値Pdとに基づいて、上腕動脈29aの硬さに対応するスティフネスパラメータβが、算出される。そして、S25では、そのスティフネスパラメータβが、表示装置20に表示される。   Next, in S24, the vascular diameter Ds and the diastolic blood pressure value Pd of the brachial artery 29a at the time when the systolic blood pressure value Ps stored at the above-mentioned S23 are determined from the aforementioned stiffness parameter calculation formula). The stiffness parameter β corresponding to the hardness of the brachial artery 29a is calculated based on the blood vessel diameter Dd of the brachial artery 29a, the systolic blood pressure value Ps, and the diastolic blood pressure value Pd. Then, in S25, the stiffness parameter β is displayed on the display device 20.

上述のように、本実施例の上腕動脈用血管内皮機能測定装置10によれば、上腕29に巻回されてそれを締めつけるための環状の圧迫帯40と、圧迫帯40の一部において上腕29に密着可能に設けられた超音波透過可能な超音波透過板材26と、圧迫帯40の張力を調節して超音波透過板材26の上腕29に対する圧迫圧力を変化させることが可能な膨張袋(アクチュエータ)42とを有する上腕圧迫装置18と、基台12上に固設され、超音波透過板材26によってふさがれた開口24を有する密閉容器16と、密閉容器16内に収容され、超音波透過板材26を通して上腕29との間で超音波を授受する超音波プローブ14と、圧迫帯40に巻回された上腕29と前腕35との間の肘31を受ける肘受け台32と前腕35に連なる手33の掌を受ける手掌載置台34とを両端部に有し、肘受け台32を通り基台12に対して垂直な回動軸線C1まわりに回動可能に基台12に設けられた回動ブラケット36とを、備える。このため、回動ブラケット36上の前腕35をその回動ブラケット36と共に超音波透過板材26を抱き込む方向に上腕29に対して一旦曲げた状態で、上腕29をそれに巻回された圧迫帯40により位置決めし、次いで、上腕29と直線状となるように前腕35を伸ばすことで、超音波断面画像の取得およびその画像からの血管内皮径の取得を可能とする最適位置に超音波プローブ14を上腕動脈29aに対して維持することができ、しかも測定毎に上腕動脈29a上の同じ部位において超音波プローブ14を位置決めできる。また、上記のように位置決めされた上腕29では、超音波プローブ14と上腕動脈29aとの間に、超音波に対して良質な伝播媒体である上腕二頭筋が介在させられることから、ノイズの少ない正確な超音波断面画像が得られるので、上腕動脈29aの断面画像およびそれから測定される内腔径の精度が高められる。さらに、上腕圧迫装置18の超音波透過板材26による上腕29内の圧迫部位と超音波プローブ14により超音波透過板材26を通して得られる上腕29内の断面画像の位置とが一致するので、上腕圧迫装置18による圧迫圧力に対する上腕29内の断面画像の形状が、正確に得られる。   As described above, according to the vascular endothelial function measuring apparatus 10 for the brachial artery of the present embodiment, the annular compression band 40 wound around the upper arm 29 and tightened, and the upper arm 29 And an inflatable bag (actuator) capable of changing the pressing pressure on the upper arm 29 of the ultrasonic transmission plate 26 by adjusting the tension of the compression band 40 by providing an ultrasonic transmission plate 26 provided so as to be able to adhere to the ultrasonic transmission plate 26. ) 42, a closed container 16 fixed on the base 12 and having an opening 24 closed by an ultrasonic transmission plate 26, and an ultrasonic transmission plate An ultrasonic probe 14 for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from an upper arm 29 through 26, an elbow rest 32 for receiving an elbow 31 between the upper arm 29 and the forearm 35 wound around the compression band 40, and a hand connected to the forearm 35 3 A pivot mounting bracket provided on the base 12 so as to be rotatable about a rotation axis C1 passing through the elbow support 32 and perpendicular to the base 12 at both ends. 36. For this reason, with the forearm 35 on the rotating bracket 36 once bent with respect to the upper arm 29 in a direction to embrace the ultrasonic transmission plate 26 together with the rotating bracket 36, the upper arm 29 is wound around the compression band 40. Then, by extending the forearm 35 so as to be linear with the upper arm 29, the ultrasonic probe 14 is positioned at an optimum position that enables acquisition of an ultrasonic cross-sectional image and acquisition of a vascular endothelial diameter from the image. The ultrasonic probe 14 can be maintained with respect to the brachial artery 29a, and can be positioned at the same site on the brachial artery 29a for each measurement. In the upper arm 29 positioned as described above, the biceps, which is a good propagation medium for ultrasonic waves, is interposed between the ultrasonic probe 14 and the brachial artery 29a. Since a small and accurate ultrasonic cross-sectional image can be obtained, the accuracy of the cross-sectional image of the brachial artery 29a and the lumen diameter measured therefrom can be enhanced. Furthermore, the position of the cross-sectional image in the upper arm 29 obtained through the ultrasonic transmission plate 26 by the ultrasonic probe 14 and the position of the compression in the upper arm 29 by the ultrasonic transmission plate 26 of the upper arm compression device 18 coincide with each other. The shape of the cross-sectional image in the upper arm 29 with respect to the compression pressure by 18 is accurately obtained.

また、本実施例の上腕動脈用血管内皮機能測定装置10によれば、超音波プローブ14が収容される容器は液体が充填された密閉容器16であり、超音波プローブ14はオイル(液体)28および超音波透過板材26を通して上腕動脈29aとの間で超音波を授受することから、超音波の減衰が可及的に抑制されるので、一層明確な超音波断面画像が得られる。   Further, according to the vascular endothelial function measuring device 10 for the brachial artery of the present embodiment, the container in which the ultrasonic probe 14 is stored is the closed container 16 filled with liquid, and the ultrasonic probe 14 is formed of an oil (liquid) 28. Since ultrasonic waves are transmitted to and received from the brachial artery 29a through the ultrasonic transmission plate 26, attenuation of the ultrasonic waves is suppressed as much as possible, so that a more clear ultrasonic cross-sectional image can be obtained.

また、本実施例の上腕動脈用血管内皮機能測定装置10によれば、超音波断面画像中の上腕動脈29aの状態に基づいて上腕圧迫装置18による上腕29に対する圧迫圧力を制御する電子制御装置(制御装置)22を、含むことから、上腕動脈29aの断面形状に応じた圧迫圧力が得られる利点がある。たとえば、電子制御装置22は、上腕動脈29aの血管断面形状に基づいて上腕動脈29aを潰れた状態たとえば圧平状態すなわち平坦形状に潰された状態を判定し、1拍の脈拍周期の一部または全部が潰れた状態内となるように、上腕圧迫装置18による上腕29に対する圧迫圧力を変化させて、ずり応力を付与することができる。   In addition, according to the vascular endothelial function measuring device 10 for the brachial artery of the present embodiment, the electronic control device that controls the compression pressure on the upper arm 29 by the upper arm compression device 18 based on the state of the brachial artery 29a in the ultrasonic cross-sectional image ( Since the control device 22 is included, there is an advantage that a compression pressure according to the cross-sectional shape of the brachial artery 29a can be obtained. For example, the electronic control unit 22 determines a state in which the brachial artery 29a is crushed, for example, an applanation state, that is, a state in which the brachial artery 29a is crushed into a flat shape, based on the blood vessel cross-sectional shape of the brachial artery 29a. The shear stress can be applied by changing the compression pressure on the upper arm 29 by the upper arm compression device 18 so that the whole is in the collapsed state.

また、本実施例の上腕動脈用血管内皮機能測定装置10によれば、電子制御装置(制御装置)22は、超音波プローブ14に受信された超音波信号に基づいて超音波断面画像を生成するとともに、前記超音波断面画像から上腕29内の上腕動脈29aの内腔径d1を逐次算出し、上腕圧迫装置18に上腕動脈29aへ一時的な圧迫を加えさせた後に拡張する上腕動脈29aの内腔径の最大値dMAXを判定し、上腕圧迫装置18による圧迫前の安静時の内腔径「da」に対する上記内腔径の最大値の拡張率(変化率)R(%)[=100×(dMAX−da)/da]が算出されて出力される。これにより、FMD(血流依存性血管拡張反応)測定が、正確な超音波断面画像に基づいて行われるので、精度の高い測定が得られる。 Further, according to the vascular endothelial function measuring device 10 for the brachial artery of the present embodiment, the electronic control device (control device) 22 generates an ultrasonic cross-sectional image based on the ultrasonic signal received by the ultrasonic probe 14. At the same time, the lumen diameter d1 of the brachial artery 29a in the upper arm 29 is sequentially calculated from the ultrasonic cross-sectional image, and the inner brachial artery 29a that expands after the temporary compression of the brachial artery 29a by the brachial compression device 18 is performed. The maximum value d MAX of the lumen diameter is determined, and the expansion rate (change rate) of the maximum value of the lumen diameter (change rate) R (%) [= 100] with respect to the lumen diameter “da” at rest before compression by the upper arm compression device 18 is calculated. × (d MAX −da) / da] is calculated and output. Thereby, FMD (blood flow-dependent vasodilation reaction) measurement is performed based on an accurate ultrasonic cross-sectional image, so that highly accurate measurement can be obtained.

また、本実施例の上腕動脈用血管内皮機能測定装置10によれば、電子制御装置(制御装置)22は、上腕動脈29aの血管拡張反応の測定に際して、前記超音波断面画像に基づいて生体の1脈波周期の一部において上腕29の上腕動脈29aが潰れた状態とされる脈拍が所定数持続するように、上腕圧迫装置18による上腕29に対する圧迫圧力を制御することで、上腕動脈29aに対するずり応力が付与されることから、上腕動脈29aの内皮に対するずり応力の付与が効率よく行われる。たとえば、上腕動脈29aに対して5分間の阻血した後に解放することによってずり応力が付与される従来のFMD(血流依存性血管拡張反応)測定に比較して、短時間でずり応力の付与が行われる。これにより、FMD測定を短時間で行うことが可能となる。   Further, according to the vascular endothelial function measuring device 10 for the brachial artery of the present embodiment, the electronic control device (control device) 22 performs the measurement of the vascular dilatation reaction of the brachial artery 29a based on the ultrasonic cross-sectional image. By controlling the compression pressure on the upper arm 29 by the upper arm compression device 18 so that a predetermined number of pulses in which the brachial artery 29a of the upper arm 29 is crushed in a part of one pulse wave cycle is applied to the upper arm artery 29a. Since the shear stress is applied, the shear stress is efficiently applied to the endothelium of the brachial artery 29a. For example, compared with the conventional FMD (blood flow-dependent vasodilatory reaction) measurement in which shear stress is applied by releasing the blood from the brachial artery 29a after being blocked for 5 minutes, the shear stress can be applied in a shorter time. Done. This makes it possible to perform FMD measurement in a short time.

また、本実施例の上腕動脈用血管内皮機能測定装置10によれば、電子制御装置(制御装置)22は、前記超音波断面画像に基づく上腕29内の上腕動脈29aの血管形状変化と上腕圧迫装置18による圧迫圧力の変化との割合から上腕動脈29aの血管の硬さを示す指標(スティフネスパラメータβ)が算出され、出力される。これにより、上腕動脈29aの硬さに基づいた診断が可能となる。たとえば、上腕動脈29aにずり応力が与えられた後のその動脈の拡径割合と併せることにより、動脈硬化に対する一層正確な診断が可能となる。   Further, according to the vascular endothelial function measuring device 10 for the brachial artery of the present embodiment, the electronic control device (control device) 22 changes the blood vessel shape of the brachial artery 29a in the upper arm 29 based on the ultrasonic cross-sectional image and compresses the upper arm. An index (stiffness parameter β) indicating the stiffness of the blood vessel of the brachial artery 29a is calculated from the ratio with the change in the compression pressure by the device 18, and is output. Thereby, diagnosis based on the hardness of the brachial artery 29a becomes possible. For example, a more accurate diagnosis of arteriosclerosis can be made by combining this with the expansion ratio of the brachial artery 29a after shear stress is applied to the artery.

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。   As mentioned above, although one Example of this invention was described based on drawing, this invention is applied also in another aspect.

たとえば、前述の実施例において、密閉容器16が超音波プローブ14を収容していたが、超音波プローブ14を収容するのは解放型容器であってもよい。この場合は、密閉容器16の開口24に超音波透過板材26が設けられておらず、超音波プローブ14は直接上腕29に接触させられる。   For example, in the above-described embodiment, the closed container 16 accommodates the ultrasonic probe 14, but the ultrasonic probe 14 may be accommodated by an open-type container. In this case, the ultrasonic transmission plate 26 is not provided in the opening 24 of the closed container 16, and the ultrasonic probe 14 is brought into direct contact with the upper arm 29.

また、前述の実施例の密閉容器16内にはオイル28が充填されていたが、水或いは水溶性流体などの流体が充填されていてもよい。   In addition, although the oil 28 is filled in the sealed container 16 in the above-described embodiment, a fluid such as water or a water-soluble fluid may be filled.

また、前述の超音波プローブ14は、互いに平行な2列の第1短軸用超音波アレイ探触子A及び第2短軸用超音波アレイ探触子Bと、それらの長手方向中央部を連結する長軸用超音波アレイ探触子Cとを一平面に有して成るH型のハイブリッド型の超音波プローブであったが、一平面内において長手方向が交差する少なくとも一対の超音波アレイ探触子を有するものであればよい。上記一対の超音波アレイ探触子の交差角は、直角が好ましいが、やや計算が複雑となることが許容される場合には、必ずしも直角でなくてもよい。   In addition, the above-described ultrasonic probe 14 includes two rows of the first short-axis ultrasonic array probe A and the second short-axis ultrasonic array probe B, which are parallel to each other, and a central portion in the longitudinal direction thereof. Although an H-type hybrid ultrasonic probe having a long axis ultrasonic array probe C to be connected in one plane, at least a pair of ultrasonic arrays whose longitudinal directions intersect in one plane What is necessary is just to have a probe. The intersection angle between the pair of ultrasonic array probes is preferably a right angle, but may not necessarily be a right angle if the calculation becomes slightly more complicated.

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。   As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and may be implemented with various changes made without departing from the spirit thereof. Things.

10:上腕動脈用血管内皮機能測定装置
12:基台
14:超音波プローブ
16:密閉容器(容器)
18:上腕圧迫装置
20:表示装置
22:電子制御装置(制御装置)
24:開口
26:超音波透過板材
28:オイル(液体)
29:上腕
29a:上腕動脈
30:上腕載置台
31:肘
32:肘受け台
33:手
34:手掌載置台
35:前腕
36:回動ブラケット
38:可撓性ベルト
40:圧迫帯
42:膨張袋(アクチュエータ)
46:探触面
46:ベース部材
48:多軸位置決め装置
52:位置決めモータ駆動回路
58:空気ポンプ
60:圧力制御弁
64:圧力センサ
78:位置決めモータ駆動制御部
80:超音波駆動制御部
82:検波処理部
84:超音波信号処理部
88:圧迫圧制御部
90:血管状態評価部
92:表示制御部
100:血管形状算出部
102:血管拡張率測定部
104:血管硬さ測定制御部
A:第1短軸用超音波アレイ探触子
B:第2短軸用超音波アレイ探触子
C:長軸用超音波アレイ探触子
C1:回動軸線
10: vascular endothelial function measuring device for brachial artery 12: base 14: ultrasonic probe 16: sealed container (container)
18: Upper arm compression device 20: Display device 22: Electronic control device (control device)
24: Opening 26: Ultrasonic transmission plate 28: Oil (liquid)
29: upper arm 29a: upper arm artery 30: upper arm mounting table 31: elbow 32: elbow support 33: hand 34: palm mounting table 35: forearm 36: rotating bracket 38: flexible belt 40: compression band 42: inflatable bag. (Actuator)
46: probe surface 46: base member 48: multi-axis positioning device 52: positioning motor drive circuit 58: air pump 60: pressure control valve 64: pressure sensor 78: positioning motor drive control unit 80: ultrasonic drive control unit 82: Detection processing unit 84: Ultrasound signal processing unit 88: Compression pressure control unit 90: Vascular condition evaluation unit 92: Display control unit 100: Vascular shape calculation unit 102: Vasodilation rate measurement unit 104: Blood vessel hardness measurement control unit A: First short-axis ultrasonic array probe B: Second short-axis ultrasonic array probe C: Long-axis ultrasonic array probe C1: Rotation axis

Claims (6)

上腕動脈の内皮機能を測定する上腕動脈用血管内皮機能測定装置であって、
前記上腕に巻回されて前記上腕を締めつけるための環状の圧迫帯と、前記圧迫帯の一部において前記上腕に密着可能に設けられた超音波透過可能な超音波透過板材と、前記圧迫帯の張力を調節して前記超音波透過板材の前記上腕に対する圧迫圧力を変化させることが可能なアクチュエータとを有する上腕圧迫装置と、
基台上に固設され、前記超音波透過板材によってふさがれた開口を有する容器と、
前記容器内に収容され、前記超音波透過板材を通して前記上腕との間で超音波を授受する超音波プローブと、
前記圧迫帯に巻回された上腕と前腕との間の肘を受ける肘受け台と前記前腕に連なる手の掌を受ける手掌載置台とを両端部に有し、前記肘受け台を通り前記基台に対して垂直な回動軸線まわりに回動可能に前記基台に設けられた回動ブラケットとを、備える
ことを特徴とする上腕動脈用血管内皮機能測定装置。
A brachial artery vascular endothelial function measurement device for measuring endothelial function of the brachial artery,
An annular compression band wound around the upper arm to tighten the upper arm, an ultrasonic transmission plate material capable of transmitting ultrasonic waves provided so as to be able to adhere to the upper arm in a part of the compression band, and An upper arm compression device having an actuator that can change the compression pressure on the upper arm of the ultrasonic transmission plate member by adjusting the tension,
A container having an opening fixed on the base and closed by the ultrasonic transmission plate material,
An ultrasonic probe housed in the container and transmitting and receiving ultrasonic waves between the upper arm through the ultrasonic transmission plate material,
An armrest for receiving an elbow between the upper arm and the forearm wound around the compression band, and a palm rest for receiving the palm of a hand connected to the forearm are provided at both ends, and the base is passed through the elbow rest. A rotation bracket provided on the base so as to be rotatable about a rotation axis perpendicular to the table. A vascular endothelial function measuring device for a brachial artery, characterized in that:
前記容器は、液体が充填された密閉容器であり、前記超音波プローブは前記液体および超音波透過板材を通して前記上腕との間で超音波を授受する
ことを特徴とする請求項1の上腕動脈用血管内皮機能測定装置。
The container according to claim 1, wherein the container is a closed container filled with a liquid, and the ultrasonic probe transmits and receives ultrasonic waves to and from the upper arm through the liquid and an ultrasonic transmission plate. Vascular endothelial function measurement device.
前記上腕動脈の状態に基づいて前記上腕圧迫装置による前記上腕に対する圧迫圧力を制御する制御装置を、含む
ことを特徴とする請求項1又は2の上腕動脈用血管内皮機能測定装置。
The vascular endothelial function measurement device for a brachial artery according to claim 1 or 2, further comprising a control device that controls a compression pressure on the upper arm by the upper arm compression device based on a state of the brachial artery.
前記制御装置は、前記超音波プローブに受信された超音波信号に基づいて超音波断面画像を生成するとともに、前記超音波断面画像から前記上腕内の上腕動脈の内腔径を逐次算出し、前記上腕圧迫装置に前記上腕動脈へ一時的な圧迫を加えさせた後に拡張する前記上腕動脈の内腔径の最大値を判定し、前記上腕圧迫装置による圧迫前の内腔径に対する前記内腔径の最大値の変化率を算出して出力する
ことを特徴とする請求項3の上腕動脈用血管内皮機能測定装置。
The control device generates an ultrasonic cross-sectional image based on the ultrasonic signal received by the ultrasonic probe, sequentially calculates the lumen diameter of the brachial artery in the brachial arm from the ultrasonic cross-sectional image, Determine the maximum value of the lumen diameter of the brachial artery that expands after allowing the brachial compression device to temporarily apply pressure to the brachial artery, and the lumen diameter of the lumen diameter relative to the lumen diameter before compression by the brachial compression device The vascular endothelial function measuring apparatus for a brachial artery according to claim 3, wherein the rate of change of the maximum value is calculated and output.
前記制御装置は、前記上腕の血管拡張反応の測定に際して、前記超音波断面画像に基づいて生体の1脈波周期の一部において前記生体内の動脈が潰れた状態とされる脈拍が所定数持続するように、前記上腕圧迫装置による前記上腕に対する圧迫圧力を制御することで、前記上腕動脈に対するずり応力を付与する
ことを特徴とする請求項3又は4の上腕動脈用血管内皮機能測定装置。
When measuring the vasodilator response of the upper arm, the control device maintains a predetermined number of pulses in which the artery in the living body is in a collapsed state in a part of one pulse wave cycle of the living body based on the ultrasonic cross-sectional image. The vascular endothelial function measuring device for a brachial artery according to claim 3 or 4, wherein a shearing stress is applied to the brachial artery by controlling a compression pressure on the upper arm by the brachial compression device.
前記制御装置は、前記超音波断面画像に基づく前記上腕内の血管の形状変化と前記圧迫装置による圧迫圧力の変化との割合から前記上腕内の血管の硬さを示す指標を算出し、出力する
ことを特徴とする請求項3から5のいずれか1項の上腕動脈用血管内皮機能測定装置。
The control device calculates and outputs an index indicating the hardness of the blood vessel in the upper arm from the ratio of the change in the shape of the blood vessel in the upper arm based on the ultrasonic cross-sectional image and the change in the compression pressure by the compression device. The vascular endothelial function measuring device for a brachial artery according to any one of claims 3 to 5, characterized in that:
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