JPWO2010024418A1 - 動脈硬化評価装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は動脈硬化評価装置の第1実施例を示す。この実施例では、圧電トランスデューサ1によって脈流波形(合成波)を得た後、この脈波波形から入射波と反射波とを分離する手法について説明する。ここでは、1個の圧電トランスデューサ1を用いて頸動脈の脈波を測定している。圧電トランスデューサ1は動脈を伝わる脈波を速度信号に変換する一種の音響センサである。圧電トランスデューサ1は配線を介して動脈硬化評価装置本体5に接続されている。動脈硬化評価装置5には、評価結果を表示する表示部5aが設けられている。表示部5aには、被験者の動脈硬化度が数値、記号、グラフなどによって表示される。測定箇所は頸部に限るものではなく、動脈の脈波を測定できる部位であれば、手首や足首、大腿部など如何なる部位でもよい。心臓の拍動の電気的な波形を測定する心電計の出力信号を動脈硬化評価装置5に接続し、脈波と心臓の拍動との同期を取ることもできる。
図4は、20代の被験者2名と60代の被験者2名の頸動脈における結果を示す。(a)は20代の被験者1、(b)は20代の被験者2、(c)は60代の被験者1、(d)は60代の被験者2であり、太い実線が検出された脈波、細い実線が脈波を分解した波形である。なお、60代の頸動脈における脈波波形の場合、最大ピークが入射波のピークではないため、波形の立ち上がりから始まって、最初の変極点で入射波のフィッティングを行った。ここでは、反射波を2つに分解しているが、分解しなくてもよいし、3つ以上に分解してもよい。入射波の最大振幅を1として各波形を規格化した。入射波の振幅強度を1とすると、反射波1の振幅強度(比)は、20代の被験者では0.2〜0.3程度であるのに対し、60代の被験者では0.6〜1.0程度であることがわかる。つまり、20代と60代とで最初の反射波1の振幅強度に顕著な差があることが見て取れる。なお、2番目の反射波2については、20代と60代とで有意差は見られなかった。一般的に動脈の硬化が進むと、血管壁が硬くなり反射波の減衰が小さくなる。つまり、20代の被験者と比較して、60代の被験者では、動脈壁の硬化が進み、脈波の伝播時の減衰が小さくなり、反射波1の振幅強度が大きくなったと考えられる。このような手法を用いることで、血管壁の硬軟を評価することが出来る。
この実施例は、フィット関数として独自に設定したモデル関数を用いる例である。図4,図5から明らかなように、年齢層(又は動脈硬化度)によって脈波波形に違いが見られるため、入射波の波形も年齢層によって異なると考えられる。第1実施例では、年齢層に関係なくExponential Gaussian関数のような一定のフィット関数を使用したが、第2実施例では年齢層によって異なるフィット関数(モデル関数)を用いるものである。モデル関数としては、例えば公知の医療データを利用してモデル関数を設定してもよいし、超音波診断装置などを使用して若年者から高齢者まで複数の入射波データを統計的に求めておき、これらデータから年齢層(例えば20代,30代,40代・・・)毎にモデル関数を設定してもよい。また、上記に加えて性別によってモデル関数を設定してもよい。さらに、同一人の脈波であっても、頸動脈と手首脈波とでは波形が異なるので、モデル関数を測定部位毎に設定してもよい。
図8は第3実施例における動脈硬化評価装置の構成を示す。この実施例は、第2実施例の応用例であり、フィット関数として超音波診断装置などで測定された血流速度波形から統計的に求めた入射波を用いたものである。圧電センサ1によって検出された脈波(速度信号)は、増幅・信号処理ブロック55で増幅,時間積分等の処理が施され、脈波は変位信号に変換される。この脈波は、脈波の中の入射波と反射波とを含む合成波である。
5 動脈硬化評価装置本体
50 増幅ブロック
51 積分ブロック
52 波形分解ブロック
53 振幅強度比較ブロック
54 評価ブロック
Claims (10)
- 生体の1箇所において動脈を伝わる脈波を検出する脈波検出手段と、
前記脈波検出手段で検出された脈波をフィット関数でフィッティングすることにより複数の展開波形に分解する分解手段と、
前記分解された展開波形の振幅強度から動脈硬化度を評価する評価手段と、を備えたことを特徴とする動脈硬化評価装置。 - 前記脈波検出手段は前記脈波を変位信号として検出することを特徴とする、請求項1に記載の動脈硬化評価装置。
- 前記フィット関数はExponential Gaussian関数であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の動脈硬化評価装置。
- 前記フィット関数は予め設定されたモデル関数であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の動脈硬化評価装置。
- 前記予め設定されたモデル関数は、
予め測定した各年齢の被験者の血流速度波形を、その最大振幅値から切痕までの時間間隔が等しくなるように規格化することで、平均的な血流速度波形を求め、当該平均的な血流速度波形を用いて推定された入射波である、請求項4に記載の動脈硬化評価装置。 - 前記分解手段は、
前記脈波のうち最初の波形に入射波をフィッティングし、前記脈波から入射波を差し引くことで反射波を求める手段を含み、
前記評価手段は、前記反射波の振幅強度、又は前記入射波と反射波との振幅強度の比較から、動脈硬化度を評価することを特徴とする、請求項5に記載の動脈硬化評価装置。 - 前記分解手段は、
前記脈波のうち最初の波形をフィット関数でフィッティングして入射波を特定する手段と、
前記脈波から入射波を差し引くことで反射波を求める手段と、を含み、
前記評価手段は、前記入射波と反射波との振幅強度から動脈硬化度を評価することを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の動脈硬化評価装置。 - 前記分解手段は、前記反射波をフィット関数によって複数の反射波に分解する手段をさらに含み、
前記評価手段は、前記入射波と前記分解された複数の反射波のうちの最初の反射波との振幅強度から動脈硬化度を評価することを特徴とする、請求項7に記載の動脈硬化評価装置。 - 前記脈波検出手段は、前記脈波を速度信号として検出する圧電トランスデューサを含むことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の動脈硬化評価装置。
- 前記脈波検出手段は、前記圧電トランスデューサの検出出力を時間積分する積分器を含むことを特徴とする請求項9に記載の動脈硬化評価装置。
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