JP6692026B2 - Blood vessel elasticity index value measuring device, blood pressure measurement device, and blood vessel elasticity index value measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、動脈の血管弾性指標値を測定する血管弾性指標値測定装置等に関する。 The present invention relates to a blood vessel elasticity index value measuring device or the like for measuring a blood vessel elasticity index value of an artery.
非加圧な血圧測定方法として、超音波を利用した非侵襲的血圧測定法が知られている。例えば、特許文献1には、血圧変化と血管径とを非線形関係と捉え、血管弾性指標値の1つであるスティフネスパラメーターβと血管の直径とから血圧を算出する方法が開示されている。
As a non-pressurized blood pressure measuring method, a non-invasive blood pressure measuring method using ultrasonic waves is known. For example,
血圧測定においては、非侵襲的な測定であっても精度良く血圧を測定したいという要望や、精度の良い血圧測定を一拍ごとの継続的な測定(常時測定或いは常時計測ともいう)として実現したいという要望がある。上述の特許文献1に開示された血圧測定方法によれば、血管径を高精度に測定することができれば、血圧の高精度な常時測定が実現できるようにも思われる。しかし、血圧の高精度な常時測定の実用化はそう単純ではない。
In blood pressure measurement, there is a desire to measure blood pressure accurately, even if it is non-invasive, and we want to realize accurate blood pressure measurement as continuous measurement for each beat (also called constant measurement or constant measurement). There is a request that. According to the blood pressure measurement method disclosed in
実用化を困難とする原因の1つが、血管弾性指標値である。例えば、血管弾性指標値の1つであるスティフネスパラメーターβを用いた従来の血圧測定法では、事前に、加圧式の血圧計を用いた校正処理を行ってスティフネスパラメーターβを校正しておく必要がある。そして、非加圧で血圧を測定する間は、事前に校正したスティフネスパラメーターβを固定値として用いていた。 One of the factors that make practical application difficult is the blood vessel elasticity index value. For example, in the conventional blood pressure measurement method using the stiffness parameter β, which is one of the vascular elasticity index values, it is necessary to calibrate the stiffness parameter β in advance by performing a calibration process using a pressurization type sphygmomanometer. is there. The stiffness parameter β calibrated in advance was used as a fixed value while the blood pressure was measured without pressurization.
ところが、血管の硬さ(弾性)は、自律神経の働き等により変化するため、血管弾性指標値を固定値としなければならない従来手法では、血圧の測定精度が低下してしまう。すなわち、血管弾性指標値の校正から時間が経過するほど、測定された血圧の値の信頼性が低下し得る。そのため、常時測定の精度を保証できる時間には、自ずと限界があった。 However, since the hardness (elasticity) of the blood vessel changes due to the action of the autonomic nerve, etc., the accuracy of measuring the blood pressure is reduced in the conventional method in which the blood vessel elasticity index value must be a fixed value. That is, the reliability of the measured blood pressure value may decrease as time elapses from the calibration of the blood vessel elasticity index value. Therefore, there is a limit to the time during which the accuracy of constant measurement can be guaranteed.
従来手法の問題点は、常時測定を行う前に校正処理を行う必要があったことであり、常時測定を行いつつ校正処理を行うことができないことである。突き詰めると、加圧式の血圧計を用いて血管弾性指標値を算出する校正処理が必要であったことが問題であった。 The problem of the conventional method is that the calibration process needs to be performed before performing the constant measurement, and the calibration process cannot be performed while performing the constant measurement. In the end, there was a problem that a calibration process for calculating the blood vessel elasticity index value using a pressurization type sphygmomanometer was necessary.
本発明は、上述した課題を解決するために考案されたものであり、その目的とするところは、加圧式の血圧計を不要とし、非加圧下において血管弾性指標値の測定を可能とする技術を提案することである。 The present invention has been devised to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to eliminate the need for a pressurization type sphygmomanometer and to enable measurement of a vascular elasticity index value under non-pressurization. Is to propose.
以上の課題を解決するための第1の発明は、動脈の第1位置の血管径を測定した測定結果と、前記動脈の第2位置の血管径を測定した測定結果とを用いて、拍動に伴う前記動脈の血管径変動の特徴期である第1時期の第1脈波伝播速度および第2時期の第2脈波伝播速度を測定する脈波伝播速度測定部と、前記第1脈波伝播速度、前記第2脈波伝播速度、および、前記第1時期並びに前記第2時期それぞれの前記第1位置の血管径、を用いて前記動脈の血管弾性指標値を算出する血管弾性指標値算出部と、を備えた血管弾性指標値測定装置である。 A first invention for solving the above-mentioned problem is to use a measurement result obtained by measuring a blood vessel diameter at a first position of an artery and a measurement result obtained by measuring a blood vessel diameter at a second position of the artery. Pulse wave velocity measuring unit for measuring the first pulse wave velocity at the first time and the second pulse wave velocity at the second time, which is the characteristic period of the vascular diameter variation of the artery, and the first pulse wave. Calculating the vascular elasticity index value of the artery using the propagation velocity, the second pulse wave propagation velocity, and the blood vessel diameter at the first position at each of the first time period and the second time period And a blood vessel elasticity index value measuring device.
第1の発明によれば、拍動に伴う動脈の血管径変動の特徴期である第1時期の第1脈波伝播速度と、第2時期の第2脈波伝播速度と、その第1時期並びに第2時期それぞれの血管径とを用いて、血管弾性指標値を算出することができる。第1脈波伝播速度、第2脈波伝播速度、血管径の何れも、非加圧下において測定することができるため、非加圧下における血管弾性指標値の測定を実現することができる。 According to the first aspect of the present invention, the first pulse wave velocity of the first time period, the second pulse wave velocity of the second time period, and the first time period thereof, which are the characteristic periods of the fluctuation of the blood vessel diameter of the artery due to the pulsation. Also, the blood vessel elasticity index value can be calculated using the blood vessel diameter of each of the second periods. Since all of the first pulse wave velocity, the second pulse wave velocity, and the blood vessel diameter can be measured under non-pressurized condition, the measurement of the blood vessel elasticity index value under non-pressurized condition can be realized.
第2の発明は、前記脈波伝播速度測定部が、前記第1時期と前記第2時期とを同一拍内の異なる時期として、前記第1脈波伝播速度および前記第2脈波伝播速度を測定する、第1の発明の血管弾性指標値測定装置である。 In a second aspect, the pulse wave velocity measuring section determines the first pulse wave velocity and the second pulse wave velocity by setting the first time period and the second time period as different times within the same beat. It is a blood vessel elasticity index value measuring device of the first invention for measuring.
第2の発明によれば、第1脈波伝播速度および第2脈波伝播速度とは、同一拍内の異なる時期である第1時期および第2時期の脈波伝播速度として測定される。すなわち、毎拍、脈波伝播速度を測定することができるため、毎拍、血管弾性指標値を算出することができる。 According to the second aspect of the invention, the first pulse wave velocity and the second pulse wave velocity are measured as the pulse wave velocity at the first time and the second time which are different times within the same beat. That is, since the pulse wave velocity can be measured for each beat, the vascular elasticity index value can be calculated for each beat.
第3の発明は、前記脈波伝播速度測定部が、複数拍の間の脈波伝播速度を所定の統計演算処理することで前記第1脈波伝播速度および前記第2脈波伝播速度を算出する、第1の発明の血管弾性指標値測定装置である。 3rd invention calculates the said 1st pulse wave propagation velocity and the said 2nd pulse wave propagation velocity by the said pulse wave propagation velocity measurement part performing the predetermined statistical calculation process of the pulse wave propagation velocity between several beats. The blood vessel elasticity index value measuring device according to the first invention.
第3の発明によれば、第1脈波伝播速度および第2脈波伝播速度は、複数拍の間の脈波伝播速度を所定の統計演算処理することで算出される。所定の統計演算処理としては、例えば平均値や中央値を採用することができる。したがって、脈波伝播速度のバラツキを抑えて、血管弾性指標値をより精度よく測定することができる。 According to the third invention, the first pulse wave velocity and the second pulse wave velocity are calculated by performing a predetermined statistical calculation process on the pulse wave velocity between a plurality of beats. As the predetermined statistical calculation processing, for example, an average value or a median value can be adopted. Therefore, it is possible to more accurately measure the blood vessel elasticity index value while suppressing variations in the pulse wave propagation velocity.
第4の発明は、前記脈波伝播速度測定部が、前記第1時期および前記第2時期のうちの一方を拡張期とし、他方を重複切痕期として、前記第1脈波伝播速度および前記第2脈波伝播速度を測定する、第1〜第3の何れかの発明の血管弾性指標値測定装置である。 In a fourth invention, the pulse wave velocity measuring section sets one of the first period and the second period as a diastole and the other as an overlapping notch stage, and the first pulse wave velocity and the It is the blood vessel elasticity index value measuring device of any one of the first to third inventions, which measures the second pulse wave velocity.
第4の発明によれば、第1時期および第2時期のうちの一方が拡張期とされ、他方が重複切痕期とされるため、比較的容易に第1時期および第2時期を捉えることができる。その結果、第1脈波伝播速度および第2脈波伝播速度の測定精度が向上し、血管弾性指標値の測定精度を向上させることができる。 According to the fourth aspect, one of the first period and the second period is the diastole period and the other is the double notch stage, so that the first period and the second period can be relatively easily captured. You can As a result, the measurement accuracy of the first pulse wave propagation velocity and the second pulse wave propagation velocity is improved, and the measurement accuracy of the blood vessel elasticity index value can be improved.
第5の発明は、前記脈波伝播速度測定部が、各心拍毎に前記第1脈波伝播速度および前記第2脈波伝播速度を測定し、前記血管弾性指標値算出部が、各心拍毎に前記血管弾性指標値を算出する、第1〜第4の何れかの発明の血管弾性指標値測定装置である。 In a fifth aspect, the pulse wave velocity measuring unit measures the first pulse wave velocity and the second pulse wave velocity for each heartbeat, and the blood vessel elasticity index value calculating unit measures each heartbeat. The vascular elasticity index value measuring device according to any one of the first to fourth inventions, which calculates the vascular elasticity index value.
第5の発明によれば、各心拍毎に、第1脈波伝播速度および第2脈波伝播速度が測定されるため、毎拍の血管弾性指標値の算出を実現することができる。 According to the fifth aspect, since the first pulse wave velocity and the second pulse wave velocity are measured for each heartbeat, the calculation of the blood vessel elasticity index value for each beat can be realized.
第6の発明は、前記血管弾性指標値算出部が、前記血管弾性指標値の算出に当たり血圧を用いない、第1〜第5の何れかの発明の血管弾性指標値測定装置である。 A sixth invention is the vascular elasticity index value measuring device according to any one of the first to fifth inventions, in which the blood vessel elasticity index value calculation unit does not use blood pressure in calculating the blood vessel elasticity index value.
第6の発明によれば、血管弾性指標値の算出に当たり血圧を用いないため、血圧を測定する必要がない。すなわち、従来のような加圧式血圧計を用いた血圧測定を行わずして、血管弾性指標値を測定することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, blood pressure is not used for calculating the blood vessel elasticity index value, and therefore it is not necessary to measure blood pressure. That is, the blood vessel elasticity index value can be measured without performing the blood pressure measurement using the conventional pressurization sphygmomanometer.
第7の発明は、前記動脈の前記第1時期の第1血流速度および前記第2時期の第2血流速度を測定する血流速度測定部、を更に備え、前記血管弾性指標値算出部が、前記第1脈波伝播速度の代わりに前記第1脈波伝播速度から前記第1血流速度を差し引いた速度、前記第2脈波伝播速度の代わりに前記第2脈波伝播速度から前記第2血流速度を差し引いた速度、を用いて前記動脈の血管弾性指標値を算出する、第1〜第6の何れかの発明の血管弾性指標値測定装置である。 A seventh aspect of the present invention further includes a blood flow velocity measurement unit that measures a first blood flow velocity at the first time and a second blood flow velocity at the second time in the artery, and the blood vessel elasticity index value calculation unit. Is the velocity obtained by subtracting the first blood flow velocity from the first pulse wave velocity instead of the first pulse wave velocity, and the second pulse wave velocity from the second pulse wave velocity instead of the second pulse wave velocity. The vascular elasticity index value measuring device according to any one of the first to sixth inventions, wherein the vascular elasticity index value of the artery is calculated using a velocity obtained by subtracting the second blood flow velocity.
第7の発明によれば、血管弾性指標値の算出に当たり、脈波伝播速度に血流速度の影響が表れている場合に、その影響を低減させることができる。 According to the seventh aspect, in calculating the blood vessel elasticity index value, when the influence of the blood flow velocity appears on the pulse wave propagation velocity, the influence can be reduced.
第8の発明は、第1〜第6の何れかの発明の血管弾性指標値算出装置と、前記血管弾性指標値算出装置により算出された血管弾性指標値と、前記動脈の血管径を測定した測定結果とを用いて、血圧を算出する血圧算出部と、を備えた血圧測定装置である。 An eighth invention is to measure the blood vessel elasticity index value calculating device according to any one of the first to sixth inventions, the blood vessel elasticity index value calculated by the blood vessel elasticity index value calculating device, and the blood vessel diameter of the artery. A blood pressure measurement device comprising: a blood pressure calculation unit that calculates blood pressure using the measurement result.
第8の発明によれば、上述した血管弾性指標値算出装置により算出された血管弾性指標値と、血管弾性指標値の算出に当たり測定される血管径とを用いて血圧を算出することができる。すなわち、非加圧下において血圧を測定することが可能となる。 According to the eighth aspect, the blood pressure can be calculated using the blood vessel elasticity index value calculated by the above-described blood vessel elasticity index value calculation device and the blood vessel diameter measured when calculating the blood vessel elasticity index value. That is, it becomes possible to measure the blood pressure under no pressure.
第9の発明は、前記血圧算出部は、前記血圧が、前記脈波伝播速度測定部により測定された脈波伝播速度の2乗に比例し、且つ、前記血管径の逆数に比例する所定の演算処理を行って前記血圧を算出する、第8の発明の血圧測定装置である。 In a ninth aspect, the blood pressure calculation unit is configured such that the blood pressure is proportional to a square of a pulse wave velocity measured by the pulse wave velocity measuring unit and is proportional to an inverse number of the blood vessel diameter. It is a blood pressure measurement device according to an eighth aspect of the present invention, which performs arithmetic processing to calculate the blood pressure.
第9の発明によれば、血圧を、脈波伝播速度の2乗に比例し、且つ、血管径の逆数に比例する所定の演算処理を行って算出することができる。 According to the ninth aspect, the blood pressure can be calculated by performing a predetermined calculation process that is proportional to the square of the pulse wave velocity and proportional to the reciprocal of the blood vessel diameter.
第10の発明は、第7の発明の血管弾性指標値算出装置と、前記血管弾性指標値算出装置により算出された血管弾性指標値と、前記動脈の血管径を測定した測定結果とを用いて、前記脈波伝播速度測定部により測定された脈波伝播速度から前記血流速測定部により測定された血流速度を差し引いた速度の2乗に比例し、且つ、前記血管径の逆数に比例する所定の演算処理を行って血圧を算出する血圧算出部と、を備えた血圧測定装置である。 A tenth invention uses the blood vessel elasticity index value calculating device of the seventh invention, the blood vessel elasticity index value calculated by the blood vessel elasticity index value calculating device, and the measurement result obtained by measuring the blood vessel diameter of the artery. , Proportional to the square of the velocity obtained by subtracting the blood flow velocity measured by the blood flow velocity measurement unit from the pulse wave velocity measured by the pulse wave velocity measurement unit, and proportional to the reciprocal of the blood vessel diameter And a blood pressure calculating unit that calculates a blood pressure by performing a predetermined calculation process.
第10の発明によれば、第7の発明の血管弾性指標値算出装置により算出された血管弾性指標値と、血管弾性指標値の算出に当たり測定される血管径とを用いて血圧を算出することができる。すなわち、非加圧下において血圧を測定することが可能となる。また、血圧の算出に当たり、脈波伝播速度に血流速度の影響が表れている場合に、その影響を低減させることができる。 According to the tenth invention, the blood pressure is calculated using the blood vessel elasticity index value calculated by the blood vessel elasticity index value calculation device of the seventh invention and the blood vessel diameter measured when calculating the blood vessel elasticity index value. You can That is, it becomes possible to measure the blood pressure under no pressure. Further, in calculating the blood pressure, if the effect of the blood flow velocity on the pulse wave propagation speed is exhibited, the effect can be reduced.
第11の発明は、演算装置に内蔵された演算処理部が、動脈の第1位置の血管径を測定した測定結果と、前記動脈の第2位置の血管径を測定した測定結果とを用いて、拍動に伴う前記動脈の血管径変動の特徴期である第1時期の第1脈波伝播速度および第2時期の第2脈波伝播速度を測定することと、前記第1脈波伝播速度、前記第2脈波伝播速度、および、前記第1時期並びに前記第2時期それぞれの前記第1位置の血管径、を用いて前記動脈の血管弾性指標値を算出することと、を実行する血管弾性指標値測定方法である。 An eleventh aspect of the present invention uses the measurement result obtained by measuring the blood vessel diameter at the first position of the artery and the measurement result obtained by measuring the blood vessel diameter at the second position of the artery by the calculation processing unit incorporated in the calculation device. Measuring the first pulse wave velocity of the first time period and the second pulse wave velocity of the second time period, which is the characteristic period of the blood vessel diameter variation of the artery due to pulsation, and the first pulse wave velocity , Calculating the vascular elasticity index value of the artery using the second pulse wave velocity and the blood vessel diameter at the first position at each of the first time period and the second time period. This is a method of measuring the elasticity index value.
第11の発明によれば、第1の発明と同様の作用効果を発揮する血管弾性指標値測定方法を実現することができる。 According to the eleventh invention, it is possible to realize a blood vessel elasticity index value measuring method that exhibits the same effects as the first invention.
以下、本発明を適用した一実施形態について説明するが、本発明の適用可能な形態が以下の実施形態に限られるものではないことは勿論である。 Hereinafter, one embodiment to which the present invention is applied will be described, but it goes without saying that the applicable modes of the present invention are not limited to the following embodiments.
図1は、本実施形態における血圧測定装置1の全体構成を説明するための図であり、プローブ部30の取り付け状態を示す図である。
血圧測定装置1は、本体装置10とプローブ部30とがケーブルによって電気的に接続された構成を有し、血管弾性指標値の測定機能を有することから血管弾性指標値測定装置ということもできる。
FIG. 1 is a diagram for explaining the overall configuration of the blood
Since the blood
本体装置10は、一種のコンピューター制御装置であり、プローブ部30を制御して、測定対象の血管5の血管径をリアルタイムに測定する。そして、測定結果から脈波伝播速度を求め、測定した血管径および脈波伝播速度を用いて血管5の血管弾性指標値を算出する。血管弾性指標値の算出は、毎拍、行うことができる。また、本体装置10は、算出した血管弾性指標値と、測定した血管径とを用いて血圧を算出する。血圧の算出もまた、毎拍、行うことができる。すなわち、血管弾性指標値を各心拍ごとに最新の値に更新(校正)しつつ、毎拍の血圧を継続的に測定するという常時測定(或いは常時計測ともいう)を実現することができる。
本実施形態では、血管弾性指標値をスティフネスパラメーターβとすることとして以下説明する。
The
In the present embodiment, the blood vessel elasticity index value will be described below as the stiffness parameter β.
本体装置10の具体的な機能構成は、図5を参照して後述するが、プロセッサー等を有して各種の演算制御を行う処理部100、タッチパネルやボタンなどを有してユーザーが操作入力するための操作入力部200、液晶画面などを有してユーザーに各種の情報を表示するための表示部400、スピーカーなどの音出力部430、外部機器と通信を行う通信部450、ハードディスクやメモリーなどを有してプログラムやデータを記憶する記憶部500、などを備えて構成される。
A specific functional configuration of the
プローブ部30は、同一仕様の超音波プローブとして第1超音波プローブ31と第2超音波プローブ32とを有する。第1超音波プローブ31および第2超音波プローブ32は、被検者3の皮膚に貼り付けられる薄型プローブであり、被検者3へ超音波パルスを発信・照射し、その反射波を受信する。
The
[原理の説明]
次に、本実施形態における血管弾性指標値の算出、および、血圧測定の原理について説明する。
第1超音波プローブ31および第2超音波プローブ32は、走査面を平行にして所定のプローブ間距離Lp(好適には10mm〜30mm程度)だけ離して粘着台座34に固定されており、同じ血管5の血管短軸方向断面を測定するように構成されている。
[Explanation of the principle]
Next, the principle of blood vessel elasticity index value calculation and blood pressure measurement in the present embodiment will be described.
The first
粘着台座34は、皮膚面に着脱可能な粘着層を有しており、被検者3が身体を動かしても容易に外れたり剥がれたりしない。粘着台座34は、第1超音波プローブ31と第2超音波プローブ32とが血管5(本実施形態では上腕動脈)の短軸を描出できるように、且つ第1超音波プローブ31が心臓側(上流側)で第2超音波プローブ32が指先側(下流側)になるように、貼り付けされる。
The
なお、第1超音波プローブ31と第2超音波プローブ32を一体の粘着台座34に搭載せずにそれぞれ別個の粘着台座34に搭載する構成としてもよい。
また、測定対象とされる血管5は上腕動脈に限らず、他の動脈としてもよい。自律神経の働き等により血管の硬さ(弾性)が比較的変化し易い動脈、例えば橈骨動脈や大腿動脈などを測定対象とする場合には、本実施形態の作用効果が大きく働く。勿論、その他の動脈、例えば頸動脈や鎖骨下動脈、大動脈などを測定対象としてもよい。
The first
The
図2は、第1超音波プローブ31および第2超音波プローブ32の貼り付け位置における断面図である。第1超音波プローブ31および第2超音波プローブ32は、それぞれ内蔵する発信部から数MHz〜数十MHzの超音波パルス信号やバースト信号を血管5に向けて送出し、内蔵する受信部で血管5の前壁5aおよび後壁5pそれぞれから反射波を受信する。そして、本体装置10は、前壁5aからの受信波と、後壁5pからの受信波との到達時間差から血管5の直径、すなわち第1超音波プローブ31で測定した第1血管径D1と、第2超音波プローブ32で測定した第2血管径D2とを算出する。超音波の送出および反射波の受信は極く短い時間間隔で連続的に行われる。このため、第1血管径D1と第2血管径D2との算出も連続的に行うことができる。この結果、血管径が時系列に変化する波形が得られる。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the first
図3は、第1血管径D1と第2血管径D2の時系列波形例であって、(1)血管径波形、(2)血管径を時間で二階微分した加速度波形、(3)拡張期の加速度波形の拡大図、に相当する。なお、波形は理解を容易にするために簡略化している。 FIG. 3 is a time-series waveform example of the first blood vessel diameter D1 and the second blood vessel diameter D2. (1) Blood vessel diameter waveform, (2) Acceleration waveform obtained by second-order differentiating blood vessel diameter with time, (3) Diastole Corresponds to an enlarged view of the acceleration waveform of. The waveform is simplified for easy understanding.
図3(1)によれば、第1血管径D1と第2血管径D2の変化から拡張期Td、収縮期Ts、重複切痕期Tnが分かる。また、第1超音波プローブ31は、第2超音波プローブ32よりも心臓側に配置されているため、心臓収縮に伴う圧力波は第1超音波プローブ31の方が早く到達する。そのため、第1血管径D1は第2血管径D2より拡張/収縮のタイミングが早い。
According to FIG. 3 (1), the diastole Td, the systole Ts, and the overlapping notch Tn can be found from the changes in the first blood vessel diameter D1 and the second blood vessel diameter D2. Further, since the first
しかし、実際の血管径の変化は図3(1)に示したように拡張期Td、収縮期Ts、重複切痕期Tnが明確に現れるとは限らない。特に、収縮期Tsのピークはその時点を明確に特定できないケースが比較的多く、例えば心疾患等が懸念される被検者3では心雑音の影響が現れる。 However, the actual change in the blood vessel diameter does not always clearly show the diastole Td, the systole Ts, and the double notch Tn as shown in FIG. In particular, the peak of the systolic period Ts cannot be clearly specified in many cases, and the influence of the murmur appears in the subject 3 who is concerned about, for example, heart disease.
そこで、本実施形態では、収縮期Tsのピークではなく、拡張期Tdおよび重複切痕期Tnのピークを検出する。具体的には、第1血管径D1および第2血管径D2を逐一、時刻tで二階微分し、それぞれの径変化の加速度を求める。そして、二階微分値が所定のピーク条件(例えば基準値を超えること)を満たすピークを見つけることで、拡張期Tdおよび重複切痕期Tnを検出する。本手法によれば、拡張期Tdおよび重複切痕期Tnを確実に見つけることができる。二階微分は、所定の微分演算の一例である。 Therefore, in the present embodiment, not the peak of the systole Ts but the peaks of the diastole Td and the double notch Tn are detected. Specifically, the first blood vessel diameter D1 and the second blood vessel diameter D2 are secondarily differentiated at time t, and the accelerations of the respective diameter changes are obtained. Then, the diastolic period Td and the overlapping notch period Tn are detected by finding a peak whose second-order differential value satisfies a predetermined peak condition (for example, exceeding a reference value). According to this method, the diastolic period Td and the double notch period Tn can be reliably found. The second-order differential is an example of a predetermined differential operation.
なお、二階微分値を用いることは副次的に血管径測定のロバスト性を高めることになる。すなわち、第1超音波プローブ31や第2超音波プローブ32から送出される超音波の方向(以下「送出ライン」という)が血管5の短軸方向断面の中心を通る場合、送出ライン上に現れる血管径の変動が最も大きくなるため、血管径の変化がはっきりと波形に現れる。しかし、送出ラインが、短軸方向断面の中心からずれてしまうと血管径の変動が小さくなるため、波形がなまってしまう。微分演算を行わずに血管径波形のピークから拡張期Tdおよび重複切痕期Tnを見つける構成では、被検者3が身体を動かすことで、血管5に対する送出ラインがずれてしまい、血管径波形のピークが表出し難くなって、拡張期Tdおよび重複切痕期Tnを見つけられずに継続的な測定が途切れる可能性がある。しかし、本実施形態のように二階微分すると、送出ラインが血管5の短軸方向断面の中心を通っていない状態であっても、血管5の壁部を捉えてさえいれば加速度波形には明確なピークが表出する。つまり、被検者3の体動に対する高いロバスト性が得られる。被検者3が身体を動かしたとしても継続的な血圧測定が途切れる可能性は従来技術よりも遙かに小さくなる。
The use of the second-order differential value secondarily enhances the robustness of blood vessel diameter measurement. That is, when the direction of the ultrasonic waves sent from the first
微分演算として二階微分を行うこととして説明するが、一回微分を行って拡張期Tdおよび重複切痕期Tnを検出することとしてもよい。一回微分であっても、従来技術に比べて、被検者3の体動に対するロバスト性は高いものとなる。 Although it is described that the second order differential is performed as the differential operation, the first stage differential may be performed to detect the diastolic period Td and the overlapping notch period Tn. Even with the first differentiation, the robustness against the body movement of the subject 3 is higher than that in the conventional technique.
さて、第1血管径D1および第2血管径D2それぞれの二階微分値のピーク時刻t1,t2の差から脈波伝播時間差Δtが得られる。脈波伝播時間差Δtが得られたならば、この脈波伝播時間差Δtとプローブ間距離Lpとから脈波伝播速度PWVを求める。この脈波伝播速度PWVの算出を、ピーク時刻t3,t4の差についても行う。ピーク時刻t1,t2は、拡張期Tdに対応する時刻(時期)であり、ピーク時刻t3,t4は、重複切痕期Tnに対応する時刻である。拡張期Tdおよび重複切痕期Tnそれぞれの脈波伝播速度PWVである、拡張期脈波伝播速度PWVdおよび重複切痕期脈波伝播速度PWVnを算出すると、次に、本実施形態の「血管弾性指標値算出式」に、拡張期血管径Ddおよび重複切痕期血管径Dnと、拡張期脈波伝播速度PWVdおよび重複切痕期脈波伝播速度PWVnとを代入して血管弾性指標値であるスティフネスパラメーターβを求める。 Now, the pulse wave transit time difference Δt is obtained from the difference between the peak times t1 and t2 of the second-order differential values of the first blood vessel diameter D1 and the second blood vessel diameter D2. When the pulse wave transit time difference Δt is obtained, the pulse wave transit velocity PWV is obtained from the pulse wave transit time difference Δt and the inter-probe distance Lp. The calculation of the pulse wave propagation velocity PWV is also performed for the difference between the peak times t3 and t4. The peak times t1 and t2 are times (periods) corresponding to the diastolic period Td, and the peak times t3 and t4 are times corresponding to the overlapping notch period Tn. When the diastolic pulse wave velocity PWVd and the double notch pulse wave velocity PWVn, which are the pulse wave velocity PWV of the diastolic period Td and the double notch period Tn, respectively, are calculated, next, the “vascular elasticity” of the present embodiment is calculated. The index value calculation formula is a blood vessel elasticity index value by substituting the diastolic blood vessel diameter Dd and the overlapping notch blood vessel diameter Dn, and the diastolic pulse wave propagation velocity PWVd and the overlapping notch pulse wave propagation velocity PWVn. Determine the stiffness parameter β.
スティフネスパラメーターβを求めた後は、本実施形態の「血圧算出式」を用いて脈波伝播速度PWVに基づいて血圧Pを求める。 After obtaining the stiffness parameter β, the blood pressure P is obtained based on the pulse wave velocity PWV using the “blood pressure calculation formula” of this embodiment.
では次に、本実施形態の「血圧算出式」および「血管弾性指標値算出式」について説明する。
まず、非加圧状態での血管径血圧特性は、例えば図4に示すような非線形特性を有することが知られている。測定血圧P、収縮期血圧Ps、拡張期血圧Pd、測定血管径D、収縮期血管径Ds、拡張期血管径Dd、スティフネスパラメーターβの間には、式(1)および式(2)の関係がある。
First, it is known that the blood vessel blood pressure characteristic in the non-pressurized state has a non-linear characteristic as shown in FIG. 4, for example. Between the measured blood pressure P, the systolic blood pressure Ps, the diastolic blood pressure Pd, the measured blood vessel diameter D, the systolic blood vessel diameter Ds, the diastolic blood vessel diameter Dd, and the stiffness parameter β, the relationships of the equations (1) and (2) are given. There is.
式(1)および式(2)は、上述した特許文献1に開示された、血圧算出およびスティフネスパラメーターβの校正用の従来の式である。
式(1)を用いて血圧を算出する場合には、測定された血管径Dの値がべき乗(累乗ともいう)の指数として作用するため、血管径Dの少しの測定誤差が、測定される血圧Pの値に大きく影響を及ぼしてしまう。このため、被検者の体動に対するロバスト性に劣るため、一拍ごとの継続的な測定(常時測定)には式(1)は不向きである。また、式(2)は、カフ式血圧計などの加圧式血圧計でより正確な血圧を事前に求めてスティフネスパラメーターβを校正する式であるため、上述した通りの課題があり、本実施形態では採用することができない。
Equations (1) and (2) are conventional equations for blood pressure calculation and calibration of the stiffness parameter β disclosed in the above-mentioned
When the blood pressure is calculated using the formula (1), the measured value of the blood vessel diameter D acts as an exponent (also referred to as a power), so that a small measurement error of the blood vessel diameter D is measured. The blood pressure P value is greatly affected. Therefore, the robustness against the body movement of the subject is inferior, and therefore the formula (1) is not suitable for continuous measurement for each beat (constant measurement). Further, since the formula (2) is a formula for calibrating the stiffness parameter β by obtaining a more accurate blood pressure in advance with a pressurization type sphygmomanometer such as a cuff type sphygmomanometer, there is the problem as described above, and the present embodiment Can not be adopted in.
さて、脈波伝播速度PWVと血管弾性との関係として、メーンズ・コルテベークの式である式(3)が知られている。但し、血管の壁厚h、血管半径r、血液密度ρ、増分弾性係数Einc、とする。増分弾性係数Eincは、式(4)で表される。
ここで、式(3)に式(4)を代入して整理すると式(5)が得られる。
また、式(1)をDで微分して整理すると式(6)が得られる。
そして、式(5)に式(6)を代入すると式(7)となり、当該式を変形することで、本実施形態の「血圧算出式」である式(8)が得られる。本実施形態の「血圧算出式」は、スティフネスパラメーターβと、血管径Dと、脈波伝播速度PWVとの関係を示す式となる。
次に、本実施形態の「血管弾性指標値算出式」について説明する。
ある第1時期T1での血管径D1および脈波伝播速度PWV1と、第2時期T2での血管径D2および脈波伝播速度PWV2とを求めることができた場合に、これらの値を式(8)に代入すると、式(9)および式(10)の関係式が得られる。
If the blood vessel diameter D 1 and the pulse wave propagation velocity PWV 1 at a certain first time T1 and the blood vessel diameter D 2 and the pulse wave propagation velocity PWV 2 at the second time T2 can be obtained, these values Substituting into equation (8), the relational expressions of equations (9) and (10) are obtained.
ここで、式(10)を式(9)で除算すると、式(11)が得られる。
式(2)は、収縮期・拡張期に限定せず任意の時相で成立する。つまり、式(11)を式(2)に代入すると、式(12)が得られる。
この式(12)が本実施形態の「血管弾性指標値算出式」である。本実施形態の「血管弾性指標値算出式」は、2つの時期における血管径Dおよび脈波伝播速度PWVから、スティフネスパラメーターβを算出できることを示している。2つの時期は任意に定めることができるが、本実施形態では、血管径波形のうち、明確に現れる特徴的な変化部分である、拡張期Tdおよび重複切痕期Tnの2つの時期を用いる。すなわち、第1時期T1を拡張期Td、第2時期T2を重複切痕期Tnとして、拡張期血管径Ddおよび重複切痕期血管径Dnと、拡張期脈波伝播速度PWVdおよび重複切痕期脈波伝播速度PWVnとを「血管弾性指標値算出式」に代入することで、血管弾性指標値であるスティフネスパラメーターβを算出することができる。勿論、第1時期T1を重複切痕期Tnとし、第2時期を拡張期Tdとしてもよい。 This formula (12) is the “vascular elasticity index value calculation formula” of this embodiment. The “vascular elasticity index value calculation formula” of the present embodiment indicates that the stiffness parameter β can be calculated from the blood vessel diameter D and the pulse wave velocity PWV at two times. Although two timings can be set arbitrarily, in the present embodiment, two timings, that is, a characteristic change portion that clearly appears in the blood vessel diameter waveform, that is, a diastolic time Td and an overlapping notch time Tn are used. That is, the first period T1 is the diastolic period Td, the second period T2 is the double notch period Tn, and the diastolic blood vessel diameter Dd and the double notch period blood vessel diameter Dn are the diastolic pulse wave velocity PWVd and the double notch period. By substituting the pulse wave velocity PWVn into the “vascular elasticity index value calculation formula”, the stiffness parameter β, which is a blood vessel elasticity index value, can be calculated. Of course, the first time period T1 may be the double notch period Tn and the second time period may be the diastolic period Td.
拡張期Tdおよび重複切痕期Tnは、同一拍内の時期として採用することができるため、1拍毎のスティフネスパラメーターβの継続的な測定(常時測定)が可能となる。すなわち、カフ式血圧計などの加圧式血圧計を用いずに、非加圧下(すなわち非侵襲)で、血管弾性指標値を毎拍測定することができる。
このことは、式(8)の「血圧算出式」のスティフネスパラメーターβを、毎拍、最新の値に更新(校正)することができることを意味する。
The diastolic period Td and the double notch period Tn can be adopted as the period within the same beat, so that the stiffness parameter β can be continuously measured (constantly measured) for each beat. That is, the blood vessel elasticity index value can be measured every beat under non-pressurization (that is, non-invasive) without using a pressurization blood pressure monitor such as a cuff blood pressure monitor.
This means that the stiffness parameter β of the “blood pressure calculation formula” in the formula (8) can be updated (calibrated) to the latest value every beat.
よって、本実施形態では、血管弾性指標値を最新の値に更新する処理を並行に行いつつ、一拍ごとの継続的な血圧の測定(常時測定)を、非加圧下で実現することができる。 Therefore, in the present embodiment, continuous blood pressure measurement (constant measurement) for each beat can be realized under non-pressurization while concurrently performing the process of updating the blood vessel elasticity index value to the latest value. ..
また、式(8)に基づき血圧を測定するため、被検者3の体動に対するロバスト性を高めることができる。すなわち、式(1)に基づく従来技術では、血管径Dの値がべき乗の指数となって作用する。このため、被検者3が身体を動かして血管径Dの測定に誤差が混入すると、算出される血圧値に与える影響は甚大となる。一方、本実施形態の式(8)では、血管径Dの値は、べき乗の指数として用いられておらず、またべき乗される値でもない。従って、血管径Dの測定誤差が、算出される血圧値に与える影響は、従来よりも遙かに小さくて済むため、被検者3の体動に対するロバスト性を高めることができる。 Moreover, since the blood pressure is measured based on the equation (8), the robustness against the body movement of the subject 3 can be enhanced. That is, in the conventional technique based on the formula (1), the value of the blood vessel diameter D acts as an exponent of power. Therefore, when the subject 3 moves his / her body and an error is mixed in the measurement of the blood vessel diameter D, the influence on the calculated blood pressure value becomes great. On the other hand, in the equation (8) of the present embodiment, the value of the blood vessel diameter D is not used as an exponent of power, nor is it a value to be raised to a power. Therefore, the influence of the measurement error of the blood vessel diameter D on the calculated blood pressure value is much smaller than in the conventional case, and thus the robustness of the subject 3 against body movement can be enhanced.
[機能構成の説明]
次に、本実施形態を実現するための機能構成について説明する。
図5は、本実施形態の血圧測定装置1の機能構成例を示すブロック図である。血圧測定装置1は、本体装置10と、プローブ部30とを備え、本体装置10は、処理部100と、操作入力部200と、表示部400と、音出力部430と、通信部450と、記憶部500とを備える。
[Description of functional configuration]
Next, a functional configuration for realizing the present embodiment will be described.
FIG. 5 is a block diagram showing a functional configuration example of the blood
プローブ部30は、第1超音波プローブ31および第2超音波プローブ32を有する。第1超音波プローブ31および第2超音波プローブ32は、処理部100から出力される発信制御信号に基づいて超音波測定のための超音波の発信・照射と、その反射波の受信とを行う。例えば、超音波振動素子や当該素子のドライバー回路により実現される。
The
処理部100は、血圧測定装置1を統括制御して、被検者3の生体情報の測定に係る各種演算処理を行う。処理部100は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等のマイクロプロセッサーや、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、IC(Integrated Circuit)メモリーなどの電子部品によって実現される。そして、各機能部との間でデータの入出力制御を行い、所定のプログラムやデータ、操作入力部200からの操作入力信号等に基づいて各種の演算処理を実行して被検者3の生体情報(本実施形態では血管弾性指標値や血圧)を算出する。
The
処理部100は、超音波測定制御部102と、血管径測定部104と、特徴期判定部106と、心拍判定部108と、脈波伝播速度測定部110と、血管弾性指標値算出部122と、血圧算出部124と、表示情報生成部132と、計時部134とを有する。
The
超音波測定制御部102は超音波測定を統合的に制御する。具体的には、第1超音波プローブ31および第2超音波プローブ32による超音波の発信と受信の制御、並びに反射波の受信信号を増幅してデジタル信号に変換する処理等を行う。
The ultrasonic
血管径測定部104は、超音波の受信信号に基づいて血管5(本実施形態では上腕動脈)の血管径を連続的に測定する。この連続的な測定によって血管径の時間変化波形が得られることになる。本実施形態では、第1超音波プローブ31の受信信号から第1血管径D1を測定するとともに、第2超音波プローブ32の受信信号から第2血管径D2を測定する。なお、血管径の測定にあたり、受信信号から血管5の前壁5aおよび後壁5pを検出し(図2参照)、前壁5aから後壁5pまでの距離差を求めるが、これ以外の方法で血管径を測定してもよい。
The blood vessel
また、血管径測定部104が測定した血管径の時間変化波形に基づいて、特徴期判定部106が第1時期および第2時期を判定する。本実施形態では、第1時期を拡張期Td、第2時期を重複切痕期Tnとするが、逆でもよいことは勿論である。特徴期判定部106は、第1血管径D1に対応する拡張期Tdおよび重複切痕期Tnと、第2血管径D2に対応する拡張期Tdおよび重複切痕期Tnとを判定する。血管径測定部104は、この特徴期判定部106によって判定された特徴期の血管径を特定する。具体的には変化する第1血管径D1のうち、拡張期Tdに対応する拡張期血管径Ddと重複切痕期Tnに対応する重複切痕期血管径Dnとを特定する。また、第2血管径D2のうち、拡張期に対応する拡張期血管径Ddと重複切痕期に対応する重複切痕期血管径Dnとを特定する。
Further, the characteristic
特徴期判定部106は、血管径の時間変化波形に所定の微分演算を施し、脈波の特徴期である拡張期Tdと重複切痕期Tnとを判定する。本実施形態では、二階微分を行い、二階微分値が基準以上のピークであることを示すピーク条件を満たした時点(時期)を検出することで特徴期を判定する。
The characteristic
心拍判定部108は、特徴期判定部106の結果から超音波測定結果における心拍の区切りを判定する。心拍数を算出する機能を含むとしてもよい。
The
脈波伝播速度測定部110は、血管5における脈波伝播速度PWVを測定する。本実施形態では、拡張期Tdと重複切痕期Tnとのそれぞれについて、当該特徴期における脈波伝播時間差Δtを算出し、当該時間差Δtとプローブ間距離Lpとから脈波伝播速度PWVを求める。すなわち、拡張期脈波伝播速度PWVdおよび重複切痕期脈波伝播速度PWVnを求める。
The pulse wave
血管弾性指標値算出部122は、(1)血管径測定部104によって特定された第1血管径D1に係る拡張期血管径Ddおよび重複切痕期血管径Dnか、或いは、第2血管径D2に係る拡張期血管径Ddおよび重複切痕期血管径Dnと、(2)脈波伝播速度測定部110によって測定された拡張期脈波伝播速度PWVdおよび重複切痕期脈波伝播速度PWVnとを、式(12)に代入して、血管弾性指標値であるスティフネスパラメーターβの値を求める。
The blood vessel elasticity index value calculation unit 122 (1) is either the diastolic blood vessel diameter Dd and the overlapping notch blood vessel diameter Dn related to the first blood vessel diameter D1 specified by the blood vessel
血圧算出部124は、血管径測定部104により測定された血管径Dと、脈波伝播速度測定部110により測定された脈波伝播速度PWVと、血管弾性指標値算出部122により算出されたスティフネスパラメーターβとを変数とする所定の演算処理を行って血圧を算出する。本実施形態では、血圧が脈波伝播速度の2乗に比例し、且つ、血管径Dの逆数に比例する式(8)による演算処理を行って血圧を算出する。
The blood
より具体的には、式(8)を用いて拡張期血圧Pdと重複切痕期血圧Pnとを求めるが、拡張期血圧Pdを求める際には、血圧算出部124は、測定された拡張期血管径Dd、拡張期脈波伝播速度PWVd、スティフネスパラメーターβを式(8)に代入することで拡張期血圧Pdを求める。このとき、式(8)中の血管径Dには、測定された拡張期血管径Ddの値が代入される。
More specifically, although the diastolic blood pressure Pd and the double-notch blood pressure Pn are obtained using the equation (8), when obtaining the diastolic blood pressure Pd, the blood
また、重複切痕期血圧Pnを求める際には、血圧算出部124は、測定された重複切痕期血管径Dn、重複切痕期脈波伝播速度PWVn、スティフネスパラメーターβ、拡張期血管径Ddを式(8)に代入することで重複切痕期血圧Pnを求める。このとき、式(8)中の血管径Dには、測定された重複切痕期血管径Dnの値が代入される。
When obtaining the double-notch blood pressure Pn, the
式(8)中の血管径Dに代入する値は、第1血管径D1および第2血管径D2のどちらの値でもよい。 The value to be substituted for the blood vessel diameter D in the equation (8) may be either the first blood vessel diameter D1 or the second blood vessel diameter D2.
なお、本実施形態においては、式(8)に含まれるスティフネスパラメーターβを、血管弾性指標値算出部122により算出された値とする変数とし、一拍毎に最新の値に更新することとするが、更新間隔を一拍毎ではなく所定拍数(例えば100拍)や所定時間(例えば10分)毎として、その更新間隔の間は定数の扱いとしてもよい。
In the present embodiment, the stiffness parameter β included in the equation (8) is used as a variable that is a value calculated by the blood vessel elasticity index
また、血圧算出部124は、血管径測定部104に収縮期の血管径Dである収縮期血管径Dsを特定させ、この収縮期血管径Dsを式(1)に代入することで収縮期血圧Psを求める。但し、この時に用いる式(1)中の拡張期血管径Ddおよび拡張期血圧Pdは、先の式(8)に代入した拡張期血管径Ddおよび式(8)を用いて求めた拡張期血圧Pdを用いることができる。
Further, the blood
なお、式(1)中の拡張期血管径Ddおよび拡張期血圧Pdの代わりに、重複切痕期血管径Dnおよび重複切痕期血圧Pnを用いてもよい。 It should be noted that, instead of the diastolic blood vessel diameter Dd and the diastolic blood pressure Pd in the formula (1), the double notch blood vessel diameter Dn and the double notch blood pressure Pn may be used.
また、別の方法を用いて収縮期血圧Psを求めてもよい。例えば、拡張期血圧Pdと重複切痕期血圧Pnとを用いた所定の収縮期血圧推定演算を行って収縮期血圧Psを算出する。具体的には重複切痕期血圧Pnを平均動脈圧とみなして、拡張期血圧Pdと重複切痕期血圧Pnとから収縮期血圧Psを求める。 Alternatively, the systolic blood pressure Ps may be obtained using another method. For example, the systolic blood pressure Ps is calculated by performing a predetermined systolic blood pressure estimation calculation using the diastolic blood pressure Pd and the double notch blood pressure Pn. Specifically, the double notch blood pressure Pn is regarded as the mean arterial pressure, and the systolic blood pressure Ps is obtained from the diastolic blood pressure Pd and the double notch blood pressure Pn.
表示情報生成部132は、血圧測定に必要な各種操作画面や測定結果を表示するための画像を生成し表示部400へ出力する。表示部400は、表示情報生成部132からの画像データを表示する装置である。
The display
計時部134は、測定時刻の計時を行う。計時方法は適宜選択可能であるが、例えばシステムクロックを利用することができる。
The
操作入力部200は、ユーザーによる各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた操作入力信号を処理部100へ出力する。操作入力部200は、ボタンスイッチやレバースイッチ、ダイヤルスイッチ、トラックパッド、マウス、タッチパネルなどにより構成される。
The
音出力部430は、処理部100から出力される音声信号に基づく音を放音する装置であり、スピーカーである。血圧が所定の異常値に達した場合などに報知音を発生させることとすると好適である。
The
通信部450は、血圧測定装置1の外部装置と通信を行うための通信機である。通信は、有線であっても無線であっても構わない。各種の測定データを外部装置へ送信することができる。
The
記憶部500は、ICメモリーやハードディスク、光学ディスクなどの記憶媒体により実現され、各種プログラムや、処理部100の演算過程のデータなどの各種データを記憶する。なお、処理部100と記憶部500とを別体とし、LAN(Local Area Network)やインターネットなどの通信回線を介して通信接続する構成で実現しても良い。例えばその場合、記憶部500は、インターネットに接続されたサーバーの記憶装置として実現することも可能である。
The
そして、記憶部500は、血圧測定プログラム510と、血管径ログデータ520と、中間データ530と、血管弾性指標値ログデータ550と、血圧ログデータ560とを記憶する。勿論、これら以外にも、各種判定用のフラグや、計時用のカウンター値などを適宜記憶することができる。
The
血圧測定プログラム510は、処理部100が実行することにより、超音波測定制御部102、血管径測定部104、特徴期判定部106、心拍判定部108、脈波伝播速度測定部110、血管弾性指標値算出部122,血圧算出部124、表示情報生成部132、計時部134等の機能を実現する。なお、これらの機能部の何れかを電子回路などのハードウェアで実現することも可能である。
The blood
また、血圧測定プログラム510には、サブルーチンプログラムとして、血管弾性指標値を測定する血管弾性指標値測定方法を実現するための血管弾性指標値測定プログラム512が含まれる。
Further, the blood
血管径ログデータ520は、測定開始から終了まで、極く短い時間間隔で連続的に行われるプローブ部30による超音波の送出および反射波の受信によって得られた血管5の血管径に係る各種データを格納する。具体的には、図6に示すように、超音波測定周期毎の測定時刻521と対応づけて、当該時刻における拍動を識別するための拍動番号522(例えば、測定開始から何回目の拍動であるかを示す値)と、その時に測定された第1血管径523および第2血管径524と、第1血管径二階微分値525と、第2血管径二階微分値526とを格納する。勿論、これら以外のデータも適宜格納することができる。図6においては、測定時刻521が「t001」「t002」「t003」「t004」と徐々に経過しているが、拍動番号522が何れも「1」となっているため、同一の拍動に係るデータであることを示している。第1血管径523および第2血管径524を時系列に見ることで、血管径の時間変化波形が得られる。また、「t001」と「t002」において、第1血管径二階微分値525と第2血管径二階微分値526とが“NULL”となっているのは、時刻「t001」よりも前にデータがなく、二階微分値の算出に必要なデータが得られていないためである。
The blood vessel
拍動番号522は、心拍判定部108による心拍の判定に基づいて格納され、第1血管径523および第2血管径524は、血管径測定部104の測定結果が格納される。第1血管径二階微分値525および第2血管径二階微分値526は、特徴期判定部106が特徴期を判定する際に算出される値である。
The
中間データ530は、特徴期判定部106により判定された特徴期に係るデータを格納する。具体的には、図7に示すように、血管径ログデータ520の拍動番号522に対応する拍動番号531と対応付けて、当該拍動における第1血管径D1に係る拡張期血管径541aおよび重複切痕期血管径541bと、第2血管径D2に係る拡張期血管径542aおよび重複切痕期血管径542bと、拡張期脈波伝播速度543aと、重複切痕期脈波伝播速度543bとを格納する。
The
第1血管径D1に係る拡張期血管径541aおよび重複切痕期血管径541bと、第2血管径D2に係る拡張期血管径542aおよび重複切痕期血管径542bとは、血管径測定部104によって特定された特徴期の血管径が格納される。拡張期脈波伝播速度543aと、重複切痕期脈波伝播速度543bとは、脈波伝播速度測定部110によって算出された脈波伝播速度が格納される。
The diastolic
血管弾性指標値ログデータ550は、図8に示すように、血管弾性指標値算出部122によって算出された血管弾性指標値552(本実施形態はスティフネスパラメーターβの値)を、血管径ログデータ520の拍動番号522に対応する拍動番号551と対応付けて格納する。すなわち、一拍ごとの血管弾性指標値552が格納される。
As shown in FIG. 8, the blood vessel elasticity index
血圧ログデータ560は、図9に示すように、血圧算出部124によって算出された拡張期血圧562、収縮期血圧563、重複切痕期血圧564を、血管径ログデータ520の拍動番号522に対応する拍動番号561と対応付けて格納する。すなわち、一拍ごとの血圧が格納される。
In the blood
[処理の流れの説明]
次に、血圧測定装置1の動作について説明する。
図10は、本実施形態における血圧測定装置1における主たる処理の流れを説明するためのフローチャートであり、血圧測定プログラム510を実行することで実現される処理の流れを示す。なお、第1超音波プローブ31および第2超音波プローブ32は予め被検者3の所定位置に貼り付けられているものとする。
[Explanation of processing flow]
Next, the operation of the blood
FIG. 10 is a flowchart for explaining a main processing flow in the blood
まず、処理部100は、プローブ部30を用いた超音波測定を開始し、血管径Dの測定および記録を開始する(ステップS2)。また、血管径Dの時間による二階微分値の算出および記録を開始する(ステップS4)。ステップS2,S4により、血管径ログデータ520へデータが格納されていく。
First, the
また、処理部100は、血管径Dの変動に基づいて心拍の区切りを判定し、心拍の判定を開始する(ステップS6)。判定した心拍の識別情報は、測定開始からの心拍の番号として、血管径ログデータ520の拍動番号522に格納されていく。
Further, the
次いで、処理部100は、脈波伝播速度測定処理を行う(ステップS8)。
図11は、本実施形態における脈波伝播速度測定処理の流れを説明するためのフローチャートである。
脈波伝播速度測定処理において、処理部100は、血管径ログデータ520に基づいて、第1血管径D1に係る拡張期と、第2血管径D2に係る拡張期とを判定する(ステップS10〜S12)。また、この拡張期における血管径を特定する。そして、この2つの拡張期の時間差すなわち拡張期脈波伝播時間Δtdを求め、この拡張期脈波伝播時間Δtdと、予め分かっているプローブ間距離Lpとから拡張期脈波伝播速度PWVdを算出する(ステップS14)。
Next, the
FIG. 11 is a flowchart for explaining the flow of pulse wave velocity measurement processing in this embodiment.
In the pulse wave velocity measurement process, the
続いて、処理部100は、血管径ログデータ520に基づいて、第1血管径D1に係る重複切痕期と、第2血管径D2に係る重複切痕期とを判定する(ステップS16〜S18)。また、この重複切痕期における血管径を特定する。そして、この2つの重複切痕期の時間差すなわち重複切痕期脈波伝播時間Δtnを求め、この重複切痕期脈波伝播時間Δtnと、予め分かっているプローブ間距離Lpとから重複切痕期脈波伝播速度PWVnを算出する(ステップS20)。脈波伝播速度測定処理において算出された各データは、中間データ530に格納される。
以上で脈波伝播速度測定処理を終了し、図10に戻る。
Subsequently, the
This completes the pulse wave velocity measurement process and returns to FIG.
次に、処理部100は、先の脈波伝播速度測定処理において算出した拡張期血管径Ddおよび重複切痕期血管径Dn(第1血管径D1の血管径でも、第2血管径D2の血管径でもよい)と、拡張期脈波伝播速度PWVdおよび重複切痕期脈波伝播速度PWVnとを用いて、式(12)から、血管弾性指標値であるスティフネスパラメーターβの値を算出する(ステップS30)。算出されたスティフネスパラメーターβの値は、血管弾性指標値ログデータ550に格納される。
ステップS8〜S30の処理が、血管弾性指標値測定方法を実現するための血管弾性指標値測定プログラム512に係る処理である。
Next, the
The processing of steps S8 to S30 is processing related to the blood vessel elasticity index
そして、処理部100は、血圧算出処理を行う(ステップS40)。
図12は、本実施形態における血圧算出処理の流れを説明するためのフローチャートである。
処理部100は、ステップS30で算出されたスティフネスパラメーターβと、ステップS10(或いはステップS12)で判定された拡張期血管径Ddと、ステップS14で算出された拡張期脈波伝播速度PWVdとを用いて、式(8)から、拡張期血圧Pdを算出する(ステップS42)。なお、式(8)の血圧算出式の変数である血管径Dには、拡張期血管径Ddが代入される。
Then, the
FIG. 12 is a flowchart for explaining the flow of blood pressure calculation processing in this embodiment.
The
また、処理部100は、ステップS30で算出されたスティフネスパラメーターβと、ステップS10(或いはステップS12)で判定された拡張期血管径Ddと、ステップS16(或いはステップS18)で判定された重複切痕期血管径Dnと、ステップS20で算出された重複切痕期脈波伝播速度PWVnとを用いて、式(8)から、重複切痕期血圧Pnを算出する(ステップS44)。なお、式(8)の血圧算出式の変数である血管径Dには、重複切痕期血管径Dnが代入される。
The
また、処理部100は、収縮期血圧Psを算出する(ステップS46)。収縮期血圧Psの算出は、例えば、血管径ログデータ520に基づいて、現在測定対象となっている拍動番号522のデータの中から収縮期を判定して収縮期血管径Dsを特定し、この収縮期血管径Dsを式(1)に代入することで収縮期血圧Psを求めることができる。或いは、ステップS44で求めた重複切痕期血圧Pnを平均動脈圧とみなして、この重複切痕期血圧Pnと、ステップS42で求めた拡張期血圧Pdとか収縮期血圧Psを求めることとしてもよい。
Further, the
処理部100は、ステップS42〜S46で求めた拡張期血圧Pd、重複切痕期血圧Pn、収縮期血圧Psを血圧ログデータ560に記憶するとともに、表示部400に表示させる(ステップS48)。この時、心拍数や血管径、血管弾性指標値などの情報も一緒に表示させてもよい。また、重複切痕期血圧Pnの表示は省略するとしてもよい。
The
図10に戻り、処理部100は、血圧測定を終了するまで、ステップS8〜S60の処理を、心拍ごとに繰り返し実行する。
Returning to FIG. 10, the
以上、本実施形態によれば、拡張期脈波伝播速度PWVdおよび重複切痕期脈波伝播速度PWVnと、拡張期血管径Ddおよび重複切痕期血管径Dnとを用いて、血管弾性指標値を算出することができる。拡張期脈波伝播速度PWVd、重複切痕期脈波伝播速度PWVn、拡張期血管径Dd、重複切痕期血管径Dnの何れも、非加圧下において測定することができるため、非加圧下における血管弾性指標値の測定を実現することができる。 As described above, according to the present embodiment, the vascular elasticity index value is obtained by using the diastolic pulse wave velocity PWVd and the double notch pulse wave velocity PWVn, and the diastolic blood vessel diameter Dd and the double notch blood vessel diameter Dn. Can be calculated. Since the diastolic pulse wave velocity PWVd, the double notch pulse wave velocity PWVn, the diastolic blood vessel diameter Dd, and the double notch blood vessel diameter Dn can all be measured under non-pressurization, Measurement of the vascular elasticity index value can be realized.
なお、本発明を適用可能な形態は上述した実施形態に限るものではなく、適宜構成要素の追加・省略・変更を施すことができる。 The form to which the present invention can be applied is not limited to the above-described embodiment, and appropriate addition, omission, and change of the constituent elements can be made.
(A)
例えば、血圧測定装置1は、血管弾性指標値測定装置でもあるとして説明したが、血圧まで測定せずに、血管弾性指標値を測定する専用装置として構成することもできる。その場合には、図5の機能構成図における血圧算出部124の機能を削除すればよい。
(A)
For example, although the blood
(B)
脈波伝播速度PWVは、血流速度Vの10倍程度と言われるが、測定対象とする血管の違いや測定位置、血管の弾性の程度によって、脈波伝播速度PWVに血流速度Vの影響が及ぶ可能性がある。すなわち、上述した実施形態の「血圧算出式」である式(8)や、「血管弾性指標値算出式」である式(12)で用いる脈波伝播速度PWVに血流速度Vが影響している場合がある。
(B)
The pulse wave propagation velocity PWV is said to be about 10 times the blood flow velocity V, but the influence of the blood flow velocity V on the pulse wave propagation velocity PWV depends on the difference in the blood vessels to be measured, the measurement position, and the degree of elasticity of the blood vessels. Can reach. That is, the blood flow velocity V affects the pulse wave propagation velocity PWV used in the equation (8) which is the “blood pressure calculation equation” and the equation (12) which is the “vascular elasticity index value calculation equation” in the above-described embodiment. There is a case.
そこで、脈波伝播速度PWVの代わりに、脈波伝播速度PWVから血流速度Vを差し引いた速度を用いて「血圧算出式」を定義した式(13)や、「血管弾性指標値算出式」を定義した式(14)を採用した方が良い場合があることが分かった。つまり、ある第1時期T1での血管径D1および脈波伝播速度PWV1および血流速度V1と、第2時期T2での血管径D2および脈波伝播速度PWV2および血流速度V2とを求めることができた場合に、これらの値を式(14)に代入すると、血管弾性指標値であるスティフネスパラメーターβを算出することができる。
この場合の変形例について、図13〜図17を参照して説明する。上述した実施形態と同じ構成箇所、同じ処理ステップには同じ符号を付している。
図13は、本変形例におけるプローブ部300の構成例を示す図である。図2に対応する図として示している。プローブ部300は、第1超音波プローブ31と第2超音波プローブ32との間に、血管5に流れる血液の血流速度Vを測定するための第3超音波プローブ33を備える。血流速度Vの測定は、例えば、超音波ドップラー法を用いることで実現できる。
A modified example in this case will be described with reference to FIGS. The same components and the same processing steps as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration example of the
図14は、本変形例における血圧測定装置2の機能構成例を示すブロック図である。本体装置12は、処理部100に、血流速度測定部112を更に備えた構成を有する。血圧測定装置2において、超音波測定制御部102は、第1超音波プローブ31および第2超音波プローブ32に加え、第3超音波プローブ33による超音波の発信と受信とを制御する。血流速度測定部112は、この超音波測定制御部102の制御によって第3超音波プローブ33から送信された超音波の周波数および受信された超音波の周波数に基づき、超音波ドップラー法により血流速度Vを測定する。血流速度Vの測定は、血管径の測定時刻521(図6参照)と同じタイミングで行われ、測定時刻毎の血流速度Vとして、血流速度ログデータ529に記憶される。
FIG. 14 is a block diagram showing a functional configuration example of the blood
また、特徴期判定部106により判定された特徴期に係る血流速度Vが、血流速度ログデータ529から選択されて、中間データ532に記憶される。図15は、中間データ532のデータ構成の一例を示す図である。上述した実施形態の中間データ530(図7参照)のデータ構成に加えて、特徴期の一例である拡張期および重複切痕期の血流速度Vとして、拡張期血流速度544aおよび重複切痕期血流速度544bが、拍動番号531に対応付けて各拍動毎に中間データ532に格納される。
Further, the blood flow velocity V related to the characteristic period determined by the characteristic
図16は、血圧測定装置2が実行する主たる処理の流れを説明するためのフローチャートである。図10に示したフローチャートのステップS2に代えて、血管径および血流速度Vの測定と記録を開始している(ステップS3)。
また、ステップS30の血管弾性指標値の算出においては、式(14)を用いて血管弾性指標値を算出する。すなわち、第1時期T1を拡張期Td、第2時期T2を重複切痕期Tnとするならば、拡張期脈波伝播速度PWVd(第1脈波伝播速度といえる)の代わりに、拡張期脈波伝播速度PWVdから拡張期血流速度Vdを差し引いた速度を用い、重複切痕期脈波伝播速度PWVn(第2脈波伝播速度といえる)の代わりに、重複切痕期脈波伝播速度PWVnから重複切痕期血流速度Vnを差し引いた速度を用いて血管弾性指標値であるスティフネスパラメーターβを算出する(ステップS30)。このようにすることで、血管弾性指標値の算出に当たり、脈波伝播速度に血流速度が影響している場合にその影響を低減させることができる。
FIG. 16 is a flowchart for explaining the flow of main processing executed by the blood
Further, in the calculation of the blood vessel elasticity index value in step S30, the blood vessel elasticity index value is calculated using the equation (14). That is, if the first time period T1 is the diastolic period Td and the second time period T2 is the overlapping notch period Tn, the diastolic pulse wave velocity is used instead of the diastolic pulse wave velocity PWVd (which can be called the first pulse wave velocity). The wave propagation velocity PWVd minus the diastolic blood flow velocity Vd is used, and the double notch pulse wave velocity PWVn is used instead of the double notch pulse wave velocity PWVn (which can be called the second pulse wave velocity). The stiffness parameter β, which is the vascular elasticity index value, is calculated by using the velocity obtained by subtracting the blood flow velocity Vn in the double notch stage from (step S30). By doing so, in calculating the blood vessel elasticity index value, when the blood flow velocity affects the pulse wave propagation velocity, the influence can be reduced.
図17は、血圧測定装置2が実行する血圧算出処理の流れを説明するためのフローチャートである。図12に示したフローチャートのステップS42,S44をそれぞれステップS43,S45に置き換えている。
すなわち、ステップS43では、ステップS30で算出されたスティフネスパラメーターβと、ステップS10(或いはステップS12)で判定された拡張期血管径Ddと、ステップS14で算出された拡張期脈波伝播速度PWVdから拡張期血流速度Vdを差し引いた速度とを用いて、拡張期血圧Pdを算出する(ステップS43)。このときに用いる算出式は、式(13)である。
FIG. 17 is a flowchart for explaining the flow of blood pressure calculation processing executed by blood
That is, in step S43, the stiffness parameter β calculated in step S30, the diastolic blood vessel diameter Dd determined in step S10 (or step S12), and the diastolic pulse wave velocity PWVd calculated in step S14 are expanded. The diastolic blood pressure Pd is calculated using the velocity obtained by subtracting the in-phase blood flow velocity Vd (step S43). The calculation formula used at this time is formula (13).
また、ステップS45では、ステップS30で算出されたスティフネスパラメーターβと、ステップS10(或いはステップS12)で判定された拡張期血管径Ddと、ステップS16(或いはステップS18)で判定された重複切痕期血管径Dnと、ステップS20で算出された重複切痕期脈波伝播速度PWVnから重複切痕期血流速度Vnを差し引いた速度とを用いて、重複切痕期血圧Pnを算出する(ステップS45)。このときに用いる算出式も、式(13)である。 In step S45, the stiffness parameter β calculated in step S30, the diastolic blood vessel diameter Dd determined in step S10 (or step S12), and the double notch stage determined in step S16 (or step S18). The double nick blood pressure Pn is calculated using the blood vessel diameter Dn and the speed obtained by subtracting the double nick blood flow velocity Vn from the double nick pulse wave velocity PWVn calculated in step S20 (step S45). ). The calculation formula used at this time is also the formula (13).
式(13)は、言うなれば、脈波伝播速度PWVから血流速度Vを差し引いた速度の2乗に比例し、且つ、血管径Dの逆数に比例する所定の演算処理を行って血圧を算出する式である。このようにすることで、血圧の算出に当たり、脈波伝播速度に血流速度が影響している場合のその影響を低減させることができる。 The expression (13) is, so to speak, proportional to the square of the velocity obtained by subtracting the blood flow velocity V from the pulse wave velocity PWV, and is also proportional to the reciprocal of the blood vessel diameter D. It is a formula to calculate. By doing so, it is possible to reduce the influence of the blood flow velocity on the pulse wave velocity when the blood pressure is calculated.
3…被検者、5…血管、1…血圧測定装置、10…本体部、30…プローブ部、31…第1超音波プローブ、32…第2超音波プローブ、100…処理部、102…超音波測定制御部、104…血管径測定部、106…特徴期判定部、108…心拍判定部、110…脈波伝播速度測定部、122…血管弾性指標値算出部、124…血圧算出部 3 ... Subject, 5 ... Blood vessel, 1 ... Blood pressure measuring device, 10 ... Main body part, 30 ... Probe part, 31 ... First ultrasonic probe, 32 ... Second ultrasonic probe, 100 ... Processing part, 102 ... Ultra Sound wave measurement control unit, 104 ... Blood vessel diameter measurement unit, 106 ... Characteristic period determination unit, 108 ... Heartbeat determination unit, 110 ... Pulse wave propagation velocity measurement unit, 122 ... Blood vessel elasticity index value calculation unit, 124 ... Blood pressure calculation unit
Claims (11)
前記第1脈波伝播速度、前記第2脈波伝播速度、および、前記第1時期並びに前記第2時期それぞれの前記第1位置の血管径、を用いて前記動脈の血管弾性指標値を算出する血管弾性指標値算出部と、
を備えた血管弾性指標値測定装置。 Using the measurement result obtained by measuring the blood vessel diameter at the first position of the artery and the measurement result obtained by measuring the blood vessel diameter at the second position of the artery, which is a characteristic period of the blood vessel diameter variation of the artery with pulsation. A pulse wave velocity measuring unit for measuring a first pulse wave velocity at one time and a second pulse wave velocity at a second time;
A vascular elasticity index value of the artery is calculated using the first pulse wave velocity, the second pulse wave velocity, and the blood vessel diameter at the first position at each of the first time period and the second time period. A vascular elasticity index value calculation unit,
A blood vessel elasticity index value measuring device comprising:
請求項1に記載の血管弾性指標値測定装置。 The pulse wave velocity measuring section measures the first pulse wave velocity and the second pulse wave velocity with the first time period and the second time period as different times within the same beat,
The blood vessel elasticity index value measuring device according to claim 1.
請求項1に記載の血管弾性指標値測定装置。 The pulse wave velocity measuring section calculates the first pulse wave velocity and the second pulse wave velocity by performing a predetermined statistical calculation process on the pulse wave velocity between a plurality of beats.
The blood vessel elasticity index value measuring device according to claim 1.
請求項1〜3の何れか一項に記載の血管弾性指標値測定装置。 The pulse wave velocity measuring unit sets the first pulse wave velocity and the second pulse wave velocity as one of the first period and the second period as a diastole and the other as a double notch period. To measure,
The blood vessel elasticity index value measuring device according to any one of claims 1 to 3.
前記血管弾性指標値算出部は、各心拍毎に前記血管弾性指標値を算出する、
請求項1〜4の何れか一項に記載の血管弾性指標値測定装置。 The pulse wave velocity measuring section measures the first pulse wave velocity and the second pulse wave velocity for each heartbeat,
The blood vessel elasticity index value calculation unit calculates the blood vessel elasticity index value for each heartbeat,
The blood vessel elasticity index value measuring device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1〜5の何れか一項に記載の血管弾性指標値測定装置。 The blood vessel elasticity index value calculation unit is characterized in that blood pressure is not used in the calculation of the blood vessel elasticity index value.
The blood vessel elasticity index value measuring device according to any one of claims 1 to 5.
を更に備え、
前記血管弾性指標値算出部は、前記第1脈波伝播速度の代わりに前記第1脈波伝播速度から前記第1血流速度を差し引いた速度、前記第2脈波伝播速度の代わりに前記第2脈波伝播速度から前記第2血流速度を差し引いた速度、を用いて前記動脈の血管弾性指標値を算出する、
請求項1〜6の何れか一項に記載の血管弾性指標値測定装置。 A blood flow velocity measuring unit for measuring a first blood flow velocity of the first stage and a second blood flow velocity of the second stage of the artery,
Further equipped with,
The blood vessel elasticity index value calculation unit may calculate a velocity obtained by subtracting the first blood flow velocity from the first pulse wave velocity instead of the first pulse wave velocity, and the second pulse wave velocity instead of the second pulse wave velocity. 2. A vascular elasticity index value of the artery is calculated using a velocity obtained by subtracting the second blood flow velocity from the pulse wave velocity.
The blood vessel elasticity index value measuring device according to any one of claims 1 to 6.
前記血管弾性指標値測定装置により算出された血管弾性指標値と、前記動脈の血管径を測定した測定結果とを用いて、血圧を算出する血圧算出部と、
を備えた血圧測定装置。 A blood vessel elasticity index value measuring device according to any one of claims 1 to 6,
A blood vessel elasticity index value calculated by the blood vessel elasticity index value measuring device, and using the measurement result of measuring the blood vessel diameter of the artery, a blood pressure calculation unit for calculating blood pressure,
Blood pressure measurement device.
請求項8に記載の血圧測定装置。 The blood pressure calculation unit performs the predetermined arithmetic processing in which the blood pressure is proportional to the square of the pulse wave velocity measured by the pulse wave velocity measuring unit, and is proportional to the reciprocal of the blood vessel diameter. Calculate blood pressure,
The blood pressure measurement device according to claim 8.
前記血管弾性指標値測定装置により算出された血管弾性指標値と、前記動脈の血管径を測定した測定結果とを用いて、前記脈波伝播速度測定部により測定された脈波伝播速度から前記血流速測定部により測定された血流速度を差し引いた速度の2乗に比例し、且つ、前記血管径の逆数に比例する所定の演算処理を行って血圧を算出する血圧算出部と、
を備えた血圧測定装置。 A blood vessel elasticity index value measuring device according to claim 7;
Using the blood vessel elasticity index value calculated by the blood vessel elasticity index value measuring device and the measurement result obtained by measuring the blood vessel diameter of the artery, the blood is calculated from the pulse wave velocity measured by the pulse wave velocity measuring unit. A blood pressure calculation unit that calculates blood pressure by performing a predetermined calculation process that is proportional to the square of the velocity obtained by subtracting the blood flow velocity measured by the flow velocity measurement unit, and that is proportional to the reciprocal of the blood vessel diameter;
Blood pressure measurement device.
動脈の第1位置の血管径を測定した測定結果と、前記動脈の第2位置の血管径を測定した測定結果とを用いて、拍動に伴う前記動脈の血管径変動の特徴期である第1時期の第1脈波伝播速度および第2時期の第2脈波伝播速度を測定することと、
前記第1脈波伝播速度、前記第2脈波伝播速度、および、前記第1時期並びに前記第2時期それぞれの前記第1位置の血管径、を用いて前記動脈の血管弾性指標値を算出することと、
を実行する血管弾性指標値測定方法。 The arithmetic processing unit built into the arithmetic unit
Using the measurement result obtained by measuring the blood vessel diameter at the first position of the artery and the measurement result obtained by measuring the blood vessel diameter at the second position of the artery, which is a characteristic period of the blood vessel diameter variation of the artery with pulsation. Measuring the first pulse wave velocity of the first period and the second pulse wave velocity of the second period;
A vascular elasticity index value of the artery is calculated using the first pulse wave velocity, the second pulse wave velocity, and the blood vessel diameter at the first position at each of the first time period and the second time period. That
A method for measuring a vascular elasticity index value for executing the method.
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