JPWO2012165660A1 - 超音波探触子、生体情報測定装置及び生体情報測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
12:体表面
14a:線維性心膜
14b:心外膜
15:心筋
16:心内膜
18,43:心音図
34:右室
40:左室
44:心尖拍動図
45:心電図
300:生体情報測定装置
301:超音波センサ−
305a:心音センサー
305b:心電図用センサー
320:制御部および測定データ処理部
330:記憶部
340:表示部
F1,F11〜F13,F21〜F23,F31〜F33,F41,F42:表示画面
P(1)〜P(7):心尖拍動図の特徴点
R:心電図のR波
探触子をフレキシブルに構成することによってより検出感度を上げることができる等の利点が生じる。
測定された心尖拍動図を後述の本発明のアルゴリズムを用いて判定して、異常の判定の場合にはその結果を自動認識し、それに応じた心尖拍動図以外の超音波エコーの画像を表示画面F11〜F13等に表示させることができる。
測定にあたり、たとえば、外来診察室および一般病室で本発明の生体情報測定装置を用いて被測定生体の心尖拍動図を測定する。原則として被測定生体の右上肢と左下肢に心電図導子を装着し、標準肢誘導の第2誘導で心電図を測定し、原則として中位肋間胸骨左縁付近に心音計マイクを貼り付けた後、被測定生体を左側臥位又は左半側臥位にし、測定者が心尖拍動に触れ、最も拍動の強い箇所を確認した後、その部位に拍動センサーとしての超音波センサ−を当て、心尖拍動図を測定する。以上の操作、測定、記録の全てを1名の測定者で簡単に行うことができる。 心電図、心音図、心尖拍動図の測定準備をし、測定を開始する。
図12は正常左室収縮能を持つ20歳代男性のMモード超音波画像である。符号44は心尖拍動図である。後述の特徴点P(3)、P(5)、P(6)とP(7)が明瞭に認められる。符号K3P−3は心尖拍動図、符号92は収縮期の陥凹を示す。
まず、特徴点P(3)〜P(5)の存在有無により判定を行う。
P(7)がない場合、心尖拍動図波形がP(6)から緩徐に上行し、屈曲点を示さない心尖拍動図波形ではF波を認めないと判定する。この場合は、P(7)もf点もないと判定する。
P(7)がない場合は拡張早期の左室の拡がりにくい拡張障害の可能性が高い。
P(2)−P(3)時間が50ms以上125ms未満を左室収縮能が正常と判定し、125〜150ms未満の場合は左室収縮能が低下しているか、左室肥大の可能性があり、要注意と判定する。
一次微分値のaがe/4未満の場合は左室末期拡張能が正常で、aがe/4以上e/2未満の場合は左室末期拡張能要注意、aがe/2以上の場合は左室末期拡張能異常と判定する。
心臓は複雑な動きをしており、心臓の動く勢いの良さ、動きの強さなどとして感じる触診に変わるものとして、本発明は超音波診断装置にはこれまでになかった機能を付加し、被測定生体の健康情報の表示に多大な貢献をするものである。
前記抽出された波形や特徴等が適切と判定された場合には、健康情報の第一次判定あるいは評価が行われて、生体情報等の検出データが作成される。必要に応じて血圧や薬剤投与情報など今回の測定データに基づく情報以外の情報を用いるなどの加えて、健康情報の第二次判定あるいは評価が行われる。
本発明による心尖拍動図の測定に関して、好ましい実施の形態例では、超音波センサ−に超音波発信素子と超音波受信素子を設け、発振素子から発信された超音波が心尖部及び/又はその近傍に当たって反射したものを受信素子で受信して心尖拍動図を測定した。一例をあげれば、前記超音波振動子の数が192個のものを用い、振動子12個ずつの組を順次ずらしてスキャンするようにして発信させ、各発振素子と受信素子はタイミングを制御して同一素子が発振素子として機能させる時間と受信素子として機能させる時間を設けて心尖部及び/又はその近傍から反射させた超音波を受信させて心尖拍動図を測定した。
特徴点P(3)、P(5)、P(6)が存在する健常者の心尖拍動図の例では、特徴点P(2)からP(6)又はP(7)間の一次微分波形において、微分値の極大点から微分値がおおむね零の点(以下、零点1という)まで急峻におおむね直線的に至って、一旦陰性部分を経た後、おおむね水平に推移した後一旦陽性部分を示して微分値がおおむね零の点(以下、零点2という)に至り、前記零点2から微分値の極小点(以下、極小点Aという)までおおむね直線的に下がって、後、おおむね直線的に上がって、微分値がおおむね零の点(零点3)を経てf点に至る。前記微分値の極大点と零点1を直線で結んだ直線1,前記零点1と零点2を直線で結んだ直線2,前記零点2と極小点Aを直線で結んだ直線3を考える。
特徴点P(5)からP(6)の区間、すなわち等容性拡張期にほぼ相当する区間は、一次微分波形では前記零点2と前記零点3の区間に相当する。拡張期において、左室心筋の伸展性がよいほど、早期から弛緩すると考えられる。すなわち弛緩のピークが早期に出現すると考えられる。心尖拍動図においてはP(5)から弛緩が始まる。その弛緩の変化率を示す一次微分波形において最大変化率を示す前記極小点Aが前記零点2と前記零点3の間の区間の前半部分に位置することは前述の正常例の弛緩が早期に起こることを示すといえる。以上のように、等容性拡張期における拡張動態を特徴的に且つ容易に判定できる。
Claims (26)
- 被測定生体の胸部の体表面から心尖部及び/又はその近傍に向けて超音波信号を入射させる超音波発信部と入射した前記超音波信号の被測定生体内各部からの反射超音波信号を測定する受信センサ−を有し心尖拍動図を測定できる心尖拍動図用の超音波探触子を有する生体情報測定装置において、前記生体情報測定装置は、心尖拍動図を作成する手段と測定された心尖拍動図の特徴を評価する評価手段と心尖拍動図を表示する表示手段を有することを特徴とする生体情報測定装置。
- 請求項1に記載の生体情報測定装置において、前記評価手段は、被測定生体の一拍分の心尖拍動図波形を単位波形ということにし、一例として、同一被測定生体の同一時刻における心電図例えば標準肢誘導の第2誘導心電図の各QRS陽性ピーク値(R)に対応する位置(以下、QRSピーク位置という)の所定時間前からその次のQRSピーク位置の前記所定時間前までの心尖拍動図波形を前記単位波形としたとき、前記単位波形を横軸に時間をとり縦軸に心尖拍動図波形の振幅をとって表したときに、毎分の心拍数をVとしたときの心尖拍動図波形の時間軸の心拍補正係数を√V/60(√V/60はV/60の平方根を意味する)として以下の心尖拍動図の時間軸の値を心拍数が60のの場合に換算した値として、前記単位波形のQRSピーク位置の前後30ms(ミリ秒)以内の心尖拍動図の波形上の最低点(以下、前記最低点をC1という)が存在するときはC1を特徴点P(2)とし、C1が不明瞭な時は心尖拍動図の波形上のQRSピーク位置に対応する点を特徴点P(2)とし、QRSピーク位置の時相的に前(以下、同様)160ms以内の心尖拍動図の波形上の陽性頂点を特徴点P(1)とし、P(2)から50〜150ms後の心尖拍動図の波形上の陽性頂点を特徴点P(3)とし、心音図の大動脈閉鎖音である2A音とその60ms未満前までの間で心尖拍動図の波形上の2A音に最も近い陽性頂点を特徴点P(5)とし、前記P(5)のうちで、前記P(5)が心音図の2A音から40ms未満前までの2A音に最も近い陽性頂点を指して表現する場合を特徴点P’(5)とし、前記P(5)が心音図の2A音から40ms〜50ms未満前までの2A音に最も近い陽性頂点を指して表現する場合を特徴点P’’(5)とし、前記P(5)が心音図の2A音から50ms〜60ms未満前までの2A音に最も近い陽性頂点を指して表現する場合を特徴点P’’’(5)とし、(以下、前記特徴点P’(5)、P’’(5)、P’’’(5)のそれぞれを特に区別して示す場合を除き、P(5)、P’(5)、P’’(5)、P’’’(5)のいずれかを指してあるいは総称してP(5)ともいう)、前記P(2)から150msより後で2A音から60ms前までの心尖拍動図の波形上の陽性頂点を特徴点P(4)とし、2A音から50〜150ms後の心尖拍動図の波形上の陰性極値を特徴点P(6)とし、2A音から100〜240ms後の間で且つP(6)が存在するときはP(6)よりも後にある心尖拍動図の波形上の陽性頂点を特徴点P(7)とし、前記特徴点P(1)、P(2)、P(3)、P(4)、P(5)、P’(5)、P’’(5)、P’’’(5)、P(6)、P(7)を第1の特徴点群と定義し、心尖拍動図の前記P(1)を陽性頂点としてその前から心尖拍動図上において立ち上がっている波形をA波、心尖拍動図の前記P(2)から立ち上がって陽性極値点を有している波をE波、P(6)から始まる上行波をF波と定義し、心尖拍動図の一次微分波形における前記A波の陽性ピーク位置をa点、前記E波の陽性ピーク位置をe点、前記F波の陽性ピーク位置をf点、前記a点、e点、f点の高さをそれぞれa,e,fと定義して、第1の特徴点判定手段が前記第1の特徴点群のうちの少なくとも2つの特徴点の存在有無を判定する判定手段であり、第2の特徴点判定手段が前記単位波形の最低の位置の縦座標値を0とし、前記単位波形の最大座標値が1000ポイントになるように正規化したときの前記P(1)、P(2)、P(7)の少なくとも1つについてその高さを判定する判定手段であり、第3の特徴点判定手段が、前記各特徴点の時間に関して、P(2)−P(3)時間(P(2)からP(3)迄の時間、以下同様)、P(3)−P(5)時間とP(2)−P(6)時間の比、P(6)−P(7)時間、2−P(6)時間(2A音からP(6)迄の時間、以下同様)、2−P(7)時間を特徴ファクタとしてその少なくとも1つの値の大小を判定する判定手段であり、第1の波形判定手段が、前記生体情報測定装置に内蔵の波形判定パターンあるいは前記生体情報測定装置の外部から前記生体情報測定装置に入力された心尖拍動図の波形判定パターンと比較して前記単位波形のタイプを判定する判定手段であり、第2の波形判定手段が、前記a、e、fの値を判定する判定手段であり、第3の波形判定手段が、心尖拍動図の一次微分波形の前記e点からf点直前の最下点までの間の微分値が零の近傍に、微分波形がその傾向としておおむね水平に推移すると判断できる区間の有無を判定する判定手段であり、第4の波形判定手段が、心尖拍動図の一次微分波形のf点の直前の最下点の位置が、前記最下点の直前の微分値が零の点と前記最下点の直後の微分値が零の点との間の区間の前半部分に位置するかを判定する判定手段であり、第5の波形判定手段が、心尖拍動図がP(3)がありP(5)がない一峰性のグラフ(以下、一峰グラフという)であるか否かを判定し、前記一峰グラフの場合に、P(3)の高さを1000ポイントに正規化したときの700ポイントにおけるグラフの幅が、P(3)から時相的に後ろの部分(以下、P3後片幅という)として100ms未満か否かを判定する判定手段であり、第6の波形判定手段が、心尖拍動図の一次微分波形における2A音の時刻から前記特徴点P(6)の近傍の間の一次微分波形の特徴を抽出してその特徴から健康情報を判定する判定手段であるとそれぞれ定義して、前記データ処理手段が、前記第1〜第3の特徴点判定手段と第1〜第6の波形判定手段の9つの判定手段のうちの少なくとも1つと被測定生体の健康状態判定手段とを有していることを特徴とする生体情報測定装置。
- 請求項2に記載の生体情報測定装置において、前記前記評価手段により評価した結果を、
評価結果1をP(3)とP’(5)がある場合、左室収縮障害の可能性は極めて低いとし、
評価結果2をP(3)とP’’(5)がある場合、左室収縮障害の可能性は低いとし、
評価結果3をP(3)とP’’’(5)がある場合、左室収縮障害の恐れがあるとし、
評価結果4をP(3)とP(5)がなくP(4)がある一峰性波形の場合、P(3)の高さを1000ポイントに正規化したときの700ポイントにおけるグラフの幅すなわちP(3)から時相的に後ろの部分(P3後片幅という)が100ms以上の場合は左室収縮障害もしくは左室肥大の可能性があるとし、
前記評価結果1〜4のいずれかを表示することを特徴とする生体情報測定装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の生体情報測定装置において、前記心尖拍動図を作成する手段と表示する手段は、装置内蔵及び/又は装置の外部に付けたデータ処理部によって一本の線画に変換された心尖拍動図にする手段と表示する手段であることを特徴とする生体情報測定装置。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の生体情報測定装置において、前記心尖拍動図が線維性心膜から体表面までの間の、超音波受信強度が最強の連続した曲線であることを特徴とする生体情報測定装置。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の生体情報測定装置において、前記心尖拍動図が線維性心膜から体表面までの間の断面における反射超音波の受信強度を積算した曲線であることを特徴とする生体情報測定装置。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の生体情報測定装置において、前記心尖拍動図測定用の超音波探触子が周波数の異なる少なくとも2種類の超音波信号を発信できることを特徴とする生体情報測定装置。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の生体情報測定装置において、前記心尖拍動図測定用の超音波探触子の超音波発信部を構成する主要な複数の振動子もしくは複数の振動部(以下、複数の第1の振動子という)から発信される超音波ビームの中心線が互いに平行であるとともに前記複数の第1の振動子が隣同士互いに近接して配置されていることを特徴とする生体情報測定装置。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の生体情報測定装置において、前記超音波探触子が複数の異なる超音波探触子を有していることを特徴とする生体情報測定装置。
- 請求項9に記載の生体情報測定装置において、前記複数の超音波探触子が切り替え可能になっていることを特徴とする生体情報測定装置。
- 請求項9または10に記載の生体情報測定装置において、前記複数の超音波探触子の周波数が互いに異なることを特徴とする生体情報測定装置。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の生体情報測定装置において、肋骨を検出する手段を有していることを特徴とする生体情報測定装置。
- 請求項1〜12のいずれか1項に記載の生体情報測定装置において、探触子の接触圧を検出する手段を有していることを特徴とする生体情報測定装置。
- 請求項1〜13のいずれか1項に記載の生体情報測定装置において、超音波探触子を構成する各振動子または振動部の電子的スキャンの方法を変更する手段を有することを特徴とする生体情報測定装置。
- 請求項1〜14のいずれか1項に記載の生体情報測定装置において、超音波探触子がリニアー探触子を有することを特徴とする生体情報測定装置。
- 請求項1〜15のいずれか1項に記載の生体情報測定装置において、探触子の音響レンズ部材の屈折率を変える手段が設けられていることを特徴とする生体情報測定装置。
- 請求項1〜16のいずれか1項に記載の生体情報測定装置において、超音波の周波数が5MHz以上であることを特徴とする生体情報測定装置。
- 請求項1〜17のいずれか1項に記載の生体情報測定装置において、心尖拍動図の評価結果を認識する機能を有することを特徴とする生体情報測定装置。
- 請求項1〜18のいずれか1項に記載の生体情報測定装置において、生体の線維性心膜の位置を検出する手段を有することを特徴とする生体情報測定装置。
- 請求項1〜19のいずれか1項に記載の生体情報測定装置において、前記生体情報測定装置は、心尖拍動図として表した前記測定データに含まれる前記単位波形のタイプを類別する波形類別手段を有すると共に、類別された各タイプの波形の数を表示もしくは出力する手段を有することを特徴とする生体情報測定装置。
- 請求項1〜20のいずれか1項に記載の生体情報測定装置において、波形類別手段の単位波形類別結果もしくは前記データ処理手段の外部からの入力情報に基づいて選択された単位波形について波形の詳細分析を行うことを特徴とする生体情報測定装置。
- 生体情報測定装置に用いることができる超音波探触子であって、前記超音波探触子が複数の探触子を選択可能に組み込まれていることを特徴とする超音波探触子。
- 生体情報測定装置に用いることができる超音波探触子であって、少なくとも2個の前記超音波探触子を着脱可能に結合して測定に用いることができる構造になっていることを特徴とする超音波探触子。
- 生体情報測定装置に用いることができる超音波探触子であって、前記超音波探触子がフレキシブルであることを特徴とする超音波探触子。
- 生体情報測定装置に用いることができる超音波探触子であって、前記超音波探触子が複数の前記第1の振動子と複数の前記第1の受信子の少なくとも一方と超音波探触子の生体に当接する側の外面との間に弾力性のある屈折率を変更できる音響レンズ部材を配置してあることを特徴とする超音波探触子。
- 生体の健康に関する情報を測定することができる生体情報測定装置もしくは生体情報測定システムに使用できる生体情報測定方法であって、被測定生体の体表面から心尖部及び/又はその近傍に向けて超音波信号を入射させる手段を用意する工程と、被測定生体内各部からの前記超音波信号の反射波を受信する手段を用意する工程と、被測定生体内各部からの前記超音波信号の反射波の情報から被測定生体の心尖拍動図を作成する手段を用意する工程と、心尖拍動図を評価する手段を用意する工程と、心尖拍動図を表示する手段を用意する工程を有することを特徴とする生体情報測定方法。
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