JPH114826A

JPH114826A - 生体計測装置

Info

Publication number: JPH114826A
Application number: JP9160078A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Ookawai; 大川井宏明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-06-17
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 1999-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】心臓のように動的臓器の機能の診断、組織性状
の診断において個体差、心拍数変動のように生理的条件
の変動を考慮した新しい表現法、診断法を提供し診断の
精度を向上させ客観化をもたらすこと。【解決手段】生体パラメーター検出算定手段、心拍数検
出算定手段、及び生体パラメーターと心拍数の比較表示
手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は能動的に超音波を生
体に向けて送信し、そのエコーを受信するか、受動的に
脈波または血圧を測ることで得たデータを基に、とく
に、心臓血管系のように心拍に伴って運動する臓器、血
管の運動状態、組織性状及び血圧に係る情報の少なくと
も一つを得るための計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、心臓を対象にした超音波診断装
置では断層心エコー図、Ｍモード心エコー図、ドップラ
ー心エコー図、断層ドップラー心エコー図等を心電図と
共に表示するようになっている。このような装置を用い
ると、心臓については壁動態がリアルタイムに描出され
るので、運動状態の概略は知ることができる。

【０００３】さらに、Ｍモード心エコー図から、駆出
率、拍出量、左室内径短縮率その他の心臓壁運動に関す
るパラメーターについて定量計測が可能である。ドップ
ラー心エコー図では例えば左室の流入路、流出路の血流
を定量計測することができる。最近では冠動脈血流も計
測した例もある。エコーの輝度や心筋壁の運動状態の情
況及び組織ドップラー等の情況を観察して壁の各部の硬
さその他の組織性状の一部は知ることもできる。

【０００４】脈波伝播速度を脈波計を用いて受動的に測
る機器は公用されており、外部から血管に向けて機械的
振動を能動的に与えて、その振動の伝播速度を測る方法
は公知で、これらの速度から血管弾性の一部の情報を得
ることができる。この場合、伝播速度が速いことは血管
組織壁が硬いことに対応している。

【０００５】血圧についてもやはり血圧計が公知公用さ
れており、血圧値を測ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、心筋壁
の運動状態の評価については断層心エコー図による計測
から心筋壁運動異常として読み取ることができるが、正
常か異常かという医学的評価をしようとするためには手
技上で熟練を要し、かつ、その評価した結果はパターン
認識によるため客観性に乏しい。したがって、重篤にな
らないと異常であることを判断することは容易ではな
い。

【０００７】Ｍモード心エコー図その他の心エコー図に
よれば運動状態について定量的に計測することができる
が、手技上及びその計測値の医学的評価においては熟練
を要し、やはり客観性に乏しい。

【０００８】血管壁の粘弾性については、外部から加え
た機械的振動の伝播速度を用いて弾性の情報を得ること
は実験的には再現性が良好であるが、臨床応用するには
至っていない。脈波伝播速度から血管弾性を得ることに
ついては血圧の要因が含まれるため医学的評価を行う手
法としては広くは普及していない。

【０００９】上記いずれの診断法においても被検者（患
者）の個体差のあること、及び同一個体でも心拍数が変
化して生理的条件が変化することの二つを考慮していな
いため、各データの診断情報としての質が劣っていた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は心拍に伴って運
動する臓器や血管の運動状態、組織性状及び血圧を示す
諸量のうち少なくとも一種類を、心拍数に対する変化と
してグラフ又は数値で表示する手段を設けている。この
ようにすると、運動状態、組織性状及び血圧について臓
器や血管の大きさや心拍数等が異なる場合、すなわち個
体が異なる場合に対しても、同一個体で心拍数を変化さ
せた場合に対しても比較対照することが可能になり、定
量評価すべき基準を定めやすくなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明では、生体パラメーター検
出算定手段、心拍数検出算定手段、及び生体パラメータ
ーと心拍数の比較表示手段を設ける。

【００１２】本発明の生体パラメーター検出算定手段
は、検出手段として心臓や血管の運動状態、すなわち機
械的動きに関する信号を検出する手段を設け、算定手段
としてはその検出した信号から運動状態パラメーターを
算定する手段である運動状態パラメーター算定部を設け
る。

【００１３】上記の機械的動きに関する信号を検出する
手段としては、超音波の送受信部、脈波の検出の手段が
適する。超音波の送受信手段によれば心臓壁や血管壁の
血液層との境界部のエコーを心拍に同期させて拡張期と
収縮期の信号を検出したり、経時的に５心拍程度検出し
たりすることは容易であり、脈波の検出手段によればさ
らに数分間ないし数時間以上検出したりすることが可能
である。これらの検出した信号は機械的動きに関する信
号として利用できる。

【００１４】心臓壁を対象にエコーを用いる場合の、上
記の運動状態パラメーターとしては、収縮末期及び拡張
末期における左室径、心室中隔厚、後壁厚等及び心拍１
周期における駆出率、拍出量、左室内径短縮率、中隔壁
と後壁の運動の振幅（エクスカーシャン）と運動速度等
のように従来Ｍモード心エコー図、断層心エコー図によ
って得られているパラメーターが適切である。

【００１５】超音波ドップラー法によって左心室の流入
路又は流出路の血流を計測する場合の運動状態パラメー
ターとしては次のものが適切である。流入路においては
最大流速、流入量、流入速変化の一心拍経時変化パター
ン等がある。一心拍経時変化パターンにはＥ／Ａ比、加
速時と減速時の加速度等がある。流出路においては最大
流速、拍出量（一回拍出量）、加速時と減速時の加速度
等がある。

【００１６】また、超音波ドップラー法によって大動脈
血流を計測する場合の運動状態パラメーターとして一心
拍間の流量（一回拍出量）等がある。

【００１７】血管壁のエコーを用いた場合には上記の運
動状態パラメーターとして、血管壁の径変化、径の変化
率等が適切である。

【００１８】脈波を用いた場合には上記の運動状態パラ
メーターとしては、脈波伝播時間、脈波伝播速度等が適
切である。

【００１９】本発明の生体パラメーター検出算定手段
は、検出手段として心臓や血管の組織性状に関する信号
を検出する手段を設け、算定手段としてはその検出した
信号から組織性状パラメーターを算定する手段である組
織性状パラメーター算定部を設ける。

【００２０】上記の組織性状に関する信号を検出する手
段としては、超音波の送受信、脈波の検出の手段が適す
る。超音波の送受信手段によれば心臓壁内部や血管壁内
部のエコーを心拍に同期させて拡張期と収縮期の信号を
検出したり、経時的に５心拍程度検出したりすることは
容易であり、脈波の検出手段によればさらに数分間ない
し数時間以上検出したりすることが可能である。これら
の検出した信号は組織性状に関する信号として利用する
ことができる。

【００２１】心臓壁を対象にエコーを用いる場合、上記
の組織性状パラメーターとしては、収縮末期及び拡張末
期におけるエコー強度、エコースペクトル等が適切であ
る。

【００２２】血管壁のエコーを用いた場合には上記の組
織性状パラメーターとして、例えば先に運動状態パラメ
ーターとして挙げた血管壁の径変化ΔＤ、径の変化率Δ
Ｄ／Ｄを用いて圧力弾性率ＥｐをＥｐ＝Δｐ／（ΔＤ／
Ｄ）［文献：山本他「動脈硬化度の超音波計測」電子情
報通信学会ＭＢＥ８８−３４］と表すことができる。こ
こで、Δｐは脈圧を示す。

【００２３】脈波を用いた場合、上記の組織性状パラメ
ーターとしては、脈波伝播時間から換算した血管弾性率
を例として挙げることができる。

【００２４】生体パラメーターと心拍数の比較表示手段
においては両変量を関連させて評価するための表現法と
して諸生体パラメーターと心拍数を数値、ＸＹ座標２次
元表示、若しくは時間軸に対する経時変化波形、又はこ
れらを組み合わせて並列表示する方法が適切である。

【００２５】数値、ＸＹ座標、若しくは時間軸に対する
波形、又はこれらを組み合わせて表示する内容として
は、諸生体パラメーターと心拍数をそのまま表示する方
法、諸生体パラメーターの変化分と心拍数の変化分を表
示する方法、諸生体パラメーターと心拍数との積又は商
を表示する方法等の表示法が適切である。

【００２６】また、負荷試験中や手術時に行う麻酔中な
どの特殊環境下における諸生体パラメーターを安静時に
対する％変化率で表示する方法も適切である。

【００２７】諸表示法はメモリーにメニューとして様式
を記憶しておき、使用者が一表示法又は複数並列表示法
を任意に選択できるようにする。また、諸表示法の軸、
色、太さ等を指定できるようにする。

【００２８】上記のように構成した生体計測装置によれ
ば、組織の運動状態、組織性状及び血圧に関する生体パ
ラメーターを心拍数と関連させて評価することができ
る。この関連とは個体差すなわち、被験者の違いがある
場合、また、同一被検者であっても心拍数が変化した場
合、又は心拍数を変化させた場合にも適用することがで
きる。

【００２９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の好適な実施例
を説明する。

【００３０】図１は本発明である生体計測装置の実施例
のブロック図を示す。図１において、生体パラメーター
検出算定手段１０と心拍数検出算定手段２０に生体パラ
メーターと心拍数を関連させて表示する表示手段である
生体パラメーターと心拍数の比較表示手段３０が接続さ
れている。

【００３１】前記のパラメーター検出算定手段１０にお
いては、生体信号検出部１１で取り入れた信号を増幅
し、その信号を生体パラメーター算定部１２に送り、こ
の算定部において、運動状態、組織性状又は血圧に係わ
るパラメータを算定する。

【００３２】心拍数検出算定手段２０においては、心電
図検出部２１で検出した心電図信号を増幅し、心拍数算
定部２２に送り、ここでＲ−Ｒ間隔をもとに心拍数を算
定する。

【００３３】生体パラメーターと心拍数の比較表示手段
３０においては、比較部３１で生体パラメーター算定部
１２と心拍数算定部２２からデータを受け取り、生体パ
ラメーターと心拍数の関係をたとえばＸＹ座標２次元表
示、数値表示、若しくは時間軸に対する経時変化波形表
示、又はこれらを組み合わせた表示等で比較表示できる
ようなデータを作成し、表示部３２に表示する。

【００３４】図２は生体パラメーター検出算定手段１０
において超音波の送受信手段及びその信号を用いた実施
例を示す。被検体に接触させた超音波探触子１１ａと超
音波送受信部１１ｂにより、超音波パルスを送受信す
る。

【００３５】運動状態パラメーター算定部１２ａでは、
心臓など動的臓器が対象としてＭモード法を用いた場
合、その臓器の運動状態、たとえば、収縮末期及び拡張
末期における左室径、心室中隔厚、後壁厚等及び心拍１
周期における駆出率、拍出量、左室内径短縮率、中隔壁
と後壁の運動の振幅（エクスカーシャン）と運動速度等
のように従来Ｍモード心エコー図、断層心エコー図によ
って得られているパラメーター等を扱う。

【００３６】血流計測用ドップラー法を用いた場合、左
室の流入路においては最大流速、流入量、流入速変化の
一心拍経時変化パターン等を算定する。ここで、一心拍
経時変化パターンにはＥ／Ａ比、加速時と減速時の加速
度等である。流出路においては最大流速、拍出量（一回
拍出量）、加速時と減速時の加速度等を算定する。これ
は運動状態及び心臓の機能に係わるパラメーターであ
る。また、血管が対象の場合は血管壁の厚み、血管拡張
の幅などの運動状態に係わるパラメーターを算定する。
このパラメーターは粘弾性にも係わる。

【００３７】組織性状パラメーター算定部１２ｂでは心
筋壁エコーや血管壁エコーの強度を検出したり、スペク
トルをたとえばフーリエ変換によって算定したりする。
これは心筋壁や血管壁の粘弾性にかかわる組織性状を表
すパラメーターである。壁エコーの信号はエコー図上に
現れる壁エコーと心腔内エコーの電圧レベル差やスペク
トルの差によって抽出できる。

【００３８】図３は生体パラメーター検出算定手段１０
において脈波の検出手段及びその信号を用いた実施例を
示す。この例では、周知の脈波センサー１１ａと脈波検
出部１１ｂで脈波を検出し、運動状態パラメーター算定
部１２ａで脈波伝播時間、脈波伝播時間等の運動状態パ
ラメーターを算定する。また、組織性状パラメーター算
定部１２ｂによって脈波伝播速度から血管弾性率を算定
することもできる。

【００３９】図４は生体パラメーター検出算定手段１０
において血圧の検出手段及びその信号を用いた実施例を
示す。この例では、周知の血圧センサー１１ａと血圧検
出部１１ｂで血圧を検出し、血圧値算定部１２によって
収縮期血圧、拡張期血圧等を算定する。このパラメータ
ーは心機能、血管弾性、血流に対する血管抵抗等に係わ
る性質などを表現する。

【００４０】図５は生体パラメーターと心拍数の比較表
示手段３０の詳細を示す。ここでは、生体パラメーター
算定部１２から受け取るデータＤと、心拍数算定部２２
から受け取るデータＨＲについて、そのまま表示部３２
に送るか、比較のための演算を実施した後表示部３２へ
送る。

【００４１】データＤとデータＨＲについての演算とし
て、各データの安静時に対する変化量△Ｄと△ＨＲ、両
者の積Ｄ・ＨＲ、ＤをＨＲで正規化したＤ／ＨＲ、△Ｄ
を△ＨＲで正規化した△Ｄ／△ＨＲ、両者の積△Ｄ・△
ＨＲなどを行う。

【００４２】図６は図５で示したデータの表示例を示
す。ａ図はＨＲの絶対値の変化にともなう諸生体パラメ
ーターＤの変化を示す。ｂ図はＨＲの％変化などの変化
率△ＨＲに対するパラメーターＤの変化率△Ｄの変化を
示す。これらはＨＲ、△ＨＲの変化に対し、Ｄまたは△
Ｄが一定を保つか、上昇するか、下降するかによって、
たとえば負荷中の心臓の運動状態の変化若しくは組織性
状の変化、又は両者を把握しようとするものである。

【００４３】図６のｂ図において△ＨＲが上昇したと
き、たとえば心筋壁厚の収縮期と拡張期との間の厚み変
化、左室内径変化、左室内径短縮速度、拍出量などは
（１）のように上昇する。しかし、狭心症の例において
虚血部では（２）のように変化が少なくなり、健常部で
は（３）のように通常より大きく変化し、代償作用を行
っていることを示唆するパターンとなる。このように、
心拍数との関係で諸生体パラメーターの変化を表示する
と状態の良否が明瞭になってくる。

【００４４】図６においてｃ図とｄ図はａ図、ｂ図をさ
らに変形した表現法である。単独パラメーターＤでは特
徴を抽出することが不十分である場合に有効となる。ｅ
図、ｆ図はエコーのスペクトルについて例えば収縮期と
拡張期の様態を分けて記している。

【００４５】図７及び図８は従来の監視装置（モニター
機器）において実施している経時的変化を示す方法を利
用して、本発明の表現法であるパラメーターＤ又は図５
に示したＤの変形パラメーターをパラメーターＨＲとと
もに時間軸に対して経時的に示した例、及び数値で表示
した例である。

【００４６】図９は図７のように経時的変化を示し、心
拍数検出算定手段がＲ−Ｒ間隔を出力し、これと生体パ
ラメーターＤ又は図５に示したＤの変形パラメーターを
並列表示した例を示す。

【００４７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。

【００４８】生体パラメーター検出算定手段と、心拍数
検出算定手段と、生体パラメーターと心拍数の比較表示
手段を備えることにより、生体運動状態及び組織性状に
関するパラメーターを心拍数と関連させて比較しながら
表示できるようにしたので、心臓のように動的臓器、血
管のように受動的に運動する臓器や組織の運動状態の診
断（機能の診断）、組織性状の診断において従来手法で
はできなかった全く新しい表現法、診断法を提供し診断
精度の向上と客観化をもたらすものである。

【００４９】新しい表現法、診断法とは被検者（患者）
の個体差のあること、及び同一個体でも心拍数が変化し
て生理的条件が変化することの二つを考慮して評価する
ことが可能になる。また、逆に心拍数を変化させて生理
的条件を変化させた場合に組織の運動状態又は組織性状
がどのように変化するかという生体の対応情況でもって
生体の異常を高精度に検出することができる。

【００５０】本発明を構成する各手段のうち生体パラメ
ーター検出算定手段は従来から実施されている周知の超
音波診断装置、脈波計、又は血圧計等の手段を基本と
し、心拍数検出算定手段は周知の心電計を基本とするこ
とによって容易に製造することができる。

【００５１】生体パラメーターと心拍数の比較表示手段
は、基本的には周知のディジタル信号のメモリーと演算
器によって構成し、その演算結果を表示部にＸＹ表示、
数値表示、時間軸に対する経時変化波形、又はこれらを
並列表示することによって実現することができるので、
容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の生体計測装置の構成図である。

【図２】生体パラメーター検出算定手段に超音波の送受
信手段及びその信号を用いた例を示す図である。

【図３】生体パラメーター検出算定手段に脈波の検出手
段及びその信号を用いた例を示す図である。

【図４】生体パラメーター検出算定手段に血圧の検出手
段及びその信号を用いた例を示す図である。

【図５】生体パラメーターと心拍数の比較表示手段を示
す図である。

【図６】生体パラメーターと心拍数の比較表示例を示す
図である。

【図７】生体パラメーターと心拍数の比較表示例を示す
図である。

【図８】生体パラメーターと心拍数の比較表示例を示す
図である。

【図９】生体パラメーターと心拍のＲ−Ｒ間隔の比較表
示例を示す図である。

【符号の説明】

１０生体パラメーター検出算定手段２０心拍数検出算定手段３０生体パラメーターと心拍数の比較表示手段１１生体信号検出部１２生体パラメーター算定部２１心電図検出部２２心拍数算定部３１比較部３２表示部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生体の心臓血管系のように心拍に伴って運
動する臓器や血管の生体信号を検出する生体信号検出部
及び生体パラメーターを算定する生体パラメーター算定
部を有す生体パラメーター検出算定手段、心電図信号を
検出する心電図検出部及び心拍数を算定する心拍数算定
部を有す心拍数検出算定手段、及び生体パラメーターと
心拍数を比較する比較部及び比較情報を関連させて表示
する表示部を有す生体パラメーターと心拍数の比較表示
手段、からなる生体計測装置。
【請求項２】生体パラメーター検出算定手段が心拍に伴
って運動する臓器や血管の機械的動きに関する生体信号
を検出し、生体信号から生体パラメーターを算定する請
求項１記載の生体計測装置。
【請求項３】生体パラメーター検出算定手段が心拍に伴
って運動する臓器や血管の組織性状に関する生体信号を
検出し、生体信号から生体パラメーターを算定する請求
項１記載の生体計測装置。
【請求項４】生体パラメーター検出算定手段が、心臓に
向けて超音波パルスを放射しエコーを得るための超音波
送受信手段、及び超音波送受信手段によって得られるデ
ータから駆出率、拍出量、左室内径短縮率、血流等の運
動状態パラメーターを算定する運動状態パラメーター算
定部からなる請求項１又は２いずれかに記載の生体計測
装置。
【請求項５】生体パラメーター検出算定手段が、心臓に
向けて超音波パルスを放射しエコーを得るための超音波
送受信手段、及び超音波送受信手段によって得られるデ
ータからエコーのスペクトル、振幅、位相等の信号成分
を基に音速、減衰等の組織性状を反映した組織性状パラ
メーターを算定する組織性状パラメーター算定部からな
る請求項１又は３いずれかに記載の生体計測装置。
【請求項６】生体パラメーター検出算定手段が、血管に
おける脈波を検出する脈波検出部、及び脈波のデータか
ら脈波伝播時間、脈波伝播速度等の運動状態パラメータ
ーを算定する運動状態パラメーター算定部からなる請求
項１又は２いずれかに記載の生体計測装置。
【請求項７】生体パラメーター検出算定手段が、血管に
おける脈波を検出する脈波検出部、及び脈波のデータか
ら血管弾性等の組織性状パラメーターを算定する組織性
状パラメーター算定部からなる請求項１又は３いずれか
に記載の生体計測装置。
【請求項８】生体パラメーター検出算定手段が、心血管
系における血圧を計測する血圧検出部及び血圧値算定部
からなる請求項１記載の生体計測装置。
【請求項９】生体パラメーターと心拍数の比較表示手段
が、生体パラメーターと心拍数の関係、若しくは生体パ
ラメーターの変化量と心拍数変化量の関係、又はこれら
諸量の結合について比較する比較部、及び比較データの
表示部からなる請求項１ないし８いずれかに記載の生体
計測装置。
【請求項１０】心拍数検出算定手段が１分あたりの心拍
数及びＲ−Ｒ間隔を算定する請求項１記載の生体計測装
置。