WO2005110210A1 - 循環動態評価装置 - Google Patents

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WO2005110210A1
WO2005110210A1 PCT/JP2005/000671 JP2005000671W WO2005110210A1 WO 2005110210 A1 WO2005110210 A1 WO 2005110210A1 JP 2005000671 W JP2005000671 W JP 2005000671W WO 2005110210 A1 WO2005110210 A1 WO 2005110210A1
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WO
WIPO (PCT)
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pattern
pulse wave
wave amplitude
shape
index
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/000671
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hideaki Shimazu
Yasuyuki Yaguchi
Original Assignee
Osachi Co. , Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osachi Co. , Ltd filed Critical Osachi Co. , Ltd
Publication of WO2005110210A1 publication Critical patent/WO2005110210A1/ja

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/022—Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235—Details of waveform analysis
    • A61B5/7239—Details of waveform analysis using differentiation including higher order derivatives

Definitions

  • the present invention relates to a circulatory dynamics evaluation device, and more particularly to a measurement and analysis technique suitable for obtaining mechanical characteristics of a blood vessel.
  • the oscillometric method which is one of the methods for measuring blood pressure, is that when an artery is compressed by a rolled cuff, minute oscillations (oscillation) occur in the cuff internal pressure due to the pulsation of the artery below the cuff.
  • This is a method of measuring blood pressure by using the method.
  • a cuff is usually wrapped around the upper arm as in the case of the auscultation method, the cuff pressure is raised to a level higher than the systolic blood pressure, and then the pressure is reduced.
  • the blood vessel volume changes due to the pulsation of blood, and a slight pressure fluctuation occurs in the cuff according to the change in the blood vessel volume.
  • the oscillometric method is a method of determining blood pressure by measuring this minute pressure fluctuation.
  • the intima la and medial lb of blood vessel 1 contain many stretchable elastic fiber protein fibers, which are connected in random directions, and their elastic modulus is small and stretched. Rich in nature.
  • the outer membrane lc of blood vessel 1 is composed of collagen fibers, which have higher mechanical strength than elastic fibers, but have extremely low extensibility.
  • the structure of the blood vessel 1 is composed of a panel 2 having a large elastic modulus corresponding to the intima la and the medial lb, a flexible connecting member 3 corresponding to the adventitia lc, and a panel 4 having a small elastic modulus in series. Can be considered to be equivalent to the structure connected in parallel with the structure connected in parallel.
  • the connecting material 3 In a region where the internal pressure 5 acting on the blood vessel 1 is relatively low, the connecting material 3 is in a loose state, and the outer membrane lc is not expanded, so that the extensibility of the blood vessel wall is reduced. It mainly depends on the elastic modulus of panel 2, ie the elastic properties of intima la and media lb.
  • the extensibility of the blood vessel 1 is increased, and the blood vessel wall is greatly deformed in response to the change of the internal pressure 5, and the blood vessel volume is largely changed.
  • the intima la and the medial lb are fully extended, and the connecting material 3 is in a stretched state. 4, determined by the elastic properties of the outer membrane lc. Therefore, the amount of deformation of the blood vessel wall with respect to the change of the internal pressure 5 decreases, and the amount of change in the blood vessel volume also decreases.
  • FIG. 18 schematically shows the internal pressure-volume characteristics of a blood vessel, where the vertical axis shows the internal pressure of blood vessel 1 and the horizontal axis shows the blood vessel volume.
  • the internal pressure-volume characteristic of the blood vessel shows a strong nonlinearity, and does not show a volume change proportional to the change of the internal pressure5. For this reason, even if the pulse pressure is equal, if the pressure acting on the blood vessel is different, the magnitude of the volume change caused by the pulse pressure also changes according to the pressure.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram showing the relationship between the pressure difference between the inside and outside of a blood vessel and the volume of the blood vessel.
  • FIG. 20 for example, when a body surface is pressed by a cuff, an external pressure is applied to the blood vessel through the body tissue, so that a pressure difference between the inside and the outside of the blood vessel is determined by the cuff pressure and the blood pressure. . Therefore, when the cuff pressure is gradually changed, the intensity of the pulse wave observed changes temporally as shown in FIG. 21, and as a result, a pulse wave amplitude pattern as shown in FIG. 22 is obtained. .
  • FIG. 24 shows the characteristics of normal blood vessels classified into basic pattern A
  • FIGS. 25 and 26 show the characteristics of blood vessels with advanced arteriosclerosis classified into basic pattern C
  • 7 shows the characteristics in the case of an arrhythmia classified as the basic pattern D
  • FIG. 28 shows the characteristics in the case of a heart disease such as a heart disease classified as the basic pattern E.
  • the arterial stiffness state is analyzed using the fact that the internal pressure-volume characteristics of the blood vessels show a high correlation with the degree of arterial hardening.
  • Methods and apparatuses that is, various techniques for obtaining an index of arteriosclerosis based on a change in the shape of a pulse wave have been proposed (for example, see Patent Documents 2 to 4 below).
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3470121
  • Patent document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-33232.
  • Patent Document 3 JP-A-7-124129
  • Patent Document 4 JP 2001-104258 A
  • a circulatory dynamic evaluation device of the present invention includes a pulse wave detecting unit that detects a pulse wave in a state where an external pressure is applied to a blood vessel, and a pulse wave corresponding to an external pressure based on a detection value of the pulse wave detecting unit.
  • a pulse wave amplitude pattern forming means for forming a pulse wave amplitude pattern showing amplitude-dependent characteristics, and a pattern portion including an envelope of at least a part of the pulse wave amplitude pattern, and the specified pattern.
  • a pattern shape matching means for matching the shape of the polygonal outline pattern to the part, and a circulatory dynamic index for the mechanical characteristics of the blood vessel and the Z or cardiac ejection characteristics based on the alignment shape of the outline pattern.
  • the outline pattern of the polygon is matched with the pattern portion including the envelope of the pulse wave amplitude of a part of the pulse wave amplitude pattern, and the shape of at least a part of the pulse wave amplitude pattern is changed to a polygonal shape. Therefore, since the feature of the pattern shape of the pulse wave amplitude pattern can be extracted as a whole in the matching range of the shape, the influence of the noise component can be reduced. In addition, since the features of the pulse wave amplitude pattern pattern shape are represented by polygonal outline patterns, the pulse wave amplitude pattern is compared with the case where a circulatory dynamic index is derived based on pulse wave amplitude point information as in the past.
  • the area of the outline pattern is equal to the area of the specified pattern portion of the pulse wave amplitude pattern and the like.
  • the area of the specified pattern portion of the pulse wave amplitude pattern equal to the area of the rough pattern whose shape is to be matched to this portion.
  • the accuracy of the hemodynamic indicators can be further improved.
  • the area of the specified pattern portion equal to the area of the rough pattern, the number of matching parameters in performing the matching process of the shape of the rough pattern is reduced, so that the matching process is easily performed. I'm sorry to see you.
  • a cuff that presses against the body surface can be used as a means for applying external pressure to the blood vessel.
  • the present invention relates to a pressure band that tightens by shortening the length around the arm.
  • the cuff is not limited to the cuff as long as the external pressure can be reduced to the blood vessel.
  • the pulse wave detecting means is not limited to a pressure sensor that detects the cuff pressure, and may be configured by a pressure sensor installed on the body surface or the like.
  • the general pattern may be configured to be matched to the entire pulse wave amplitude pattern, or may be configured to be matched to a part of the pulse wave amplitude pattern. , May be.
  • the polygonal outline pattern is a basic configuration of the pattern shape to be matched with the pulse wave amplitude pattern.For example, only the number of angles is determined, such as a triangle, a quadrangle, a pentagon, and a trapezoid. In addition to the number of corners, such as a shape where a triangle and a rectangle are joined, other conditions (intersection angle range of adjacent sides, range of side length, The shape may be a schematic shape in which the parallelism between sides not to be determined is determined. In each case, the general pattern must have at least one degree of freedom.
  • a plurality of polygonal outline patterns such as basic patterns A to E shown in FIG. 23 may be used.
  • a pentagonal outline pattern is used.
  • a simpler (smaller) shape such as a triangle or a trapezoid can be used as the general pattern. .
  • a more specific circulatory dynamic evaluation device of the present invention includes a pulse wave detecting means for detecting a pulse wave in a state where an external pressure is applied to a blood vessel, and a pulse wave amplitude corresponding to an external pressure based on a detection value of the pulse wave detecting means.
  • Pattern forming means for forming a pulse wave amplitude pattern showing the dependence characteristic of the pulse wave amplitude, and a pattern portion including an envelope of the pulse wave amplitude in which the pulse wave amplitude pattern is limited by setting a lower limit to the value of the pulse wave amplitude.
  • the lower limit value is set for the value of the pulse wave amplitude
  • the outline pattern is matched to the upper part of the pulse wave amplitude pattern, and the characteristics of the change shape at the part where the maximum value of the pulse wave amplitude is obtained can be extracted. It is possible to derive a circulatory dynamic index that objectively indicates the mechanical properties of the intima and especially the elastic properties of the intima and media.
  • the mechanical properties of blood vessels can be objectively measured by the matched top shape of the trapezoid (such as the upper base width w and width W described later). It is possible to obtain easily and accurately the circulatory dynamics index that is shown.
  • the above-mentioned lower limit is 40% or more and 90% or less of the maximum value of the pulse wave amplitude. If the lower limit is not set too small, it is less likely that the area of the pulse wave amplitude pattern detected in the state where the pressure difference between the inside and outside of the blood vessel is large is included in the part where the outline pattern should be matched. It is easier to obtain circulatory dynamic indicators that accurately reflect the mechanical properties of the intima and media of blood vessels. If the lower limit is not set too large, the possibility of deriving a circulatory index based only on the shape near the peak of the pulse wave amplitude pattern is reduced. The accuracy of the indicator is improved.
  • the rough pattern is a trapezoidal pattern in which the width of the bottom of the specified pattern portion of the pulse wave amplitude pattern is defined as the lower base width, and the maximum value of the specified pattern portion of the pulse wave amplitude pattern is defined as the height. It is preferable that According to this, since the lower base width and height of the trapezoidal outline pattern are easily and uniquely determined, the area of the trapezoidal outline pattern is made the same as the area of the specified pattern portion of the pulse wave amplitude pattern. By doing so, the upper bottom width can also be easily obtained, so that the pattern matching processing can be easily performed.
  • the circulatory dynamic index is derived based on the upper base width of the matching shape of the outline pattern.
  • the upper base width of the trapezoidal outline pattern indicates a range that can be regarded as a flat part in the pulse wave amplitude pattern, so that the circulatory dynamic index is derived based on the upper base width.
  • the elastic properties of the intima and media of blood vessels can be accurately represented.
  • the circulatory dynamics index may be the value of the upper base width itself, or may be a value obtained by calculating another parameter on the upper base width.
  • the circulatory dynamic index is a rough pattern rather than an upper bottom position in the rough pattern.
  • it is derived based on the width of the position shifted downward by a predetermined percentage of the height of the turn.
  • the width at the position where the height is reduced by a predetermined ratio from the upper bottom position, which is not the top width of the outline pattern itself is calculated, and based on this width, the circulation dynamics index is derived. This can reduce the influence of noise near the peak of the pulse wave amplitude pattern.
  • the top width of the approximate pattern may be extremely small (0 in some cases).
  • the predetermined ratio is set within a range of 110%. If the predetermined ratio force is not too small, the above effect can be easily obtained, and if the predetermined ratio is not too large, the shape near the top and bottom of the trapezoidal rough pattern with respect to the circulatory dynamics index is reduced. It becomes easy to reflect. Within the above range, it is possible to reduce the influence of noise and to accurately derive a circulatory dynamic index according to the shape of the pulse wave amplitude pattern portion.
  • the circulatory dynamic index is an upper base width of the trapezoidal outline pattern or an outline of a position shifted from the upper base position of the outline pattern by a predetermined ratio of the height of the outline pattern. It is preferably derived based on the pressure difference of the external pressure corresponding to the width of the shape pattern. According to this, the amplitude value and time width of the pulse wave amplitude pattern are greatly affected by the measurement state, and therefore, the upper base width ⁇ the predetermined ratio of the height of the general pattern to the upper base position in the general pattern. However, the width of the position shifted downward only is also affected by the measurement state, but the corresponding pressure difference of the external pressure (such as cuff pressure) is hardly affected by the measurement state. By deriving the dynamic index, the objectivity of the cyclical index can be enhanced.
  • the present invention based on the area other than the overlapping range between the specified pattern portion of the pulse wave amplitude pattern and the matching shape of the general pattern (that is, the area of the portions deviating from each other), It is preferable to further include a pattern determination unit that derives an accuracy index of the matching shape of the shape pattern or the circulatory dynamic index. According to this, it is possible to know the degree of matching between the specified pattern portion of the pulse wave amplitude pattern and the approximate pattern in the form of an accuracy index. It is possible to clearly understand the power of the reliability of the hemodynamic indicators.
  • the pattern shape matching means recalculates the matched shape of the approximate pattern by changing the range of the specified pattern portion if the accuracy index is out of the allowable range.
  • the outline pattern may be formed again after changing the lower limit.
  • the accuracy index is out of the allowable range, the value of the circulatory dynamic index is unreliable, so by re-setting the range of the pulse wave amplitude pattern to match the outline pattern, It is possible to obtain a high (ie, small accuracy index) hemodynamic index.
  • the present invention it is preferable to further include a pattern display means for displaying at least the specified pattern portion of the pulse wave amplitude pattern and the matching shape of the outline pattern in a superimposed manner.
  • the pattern display means displays at least the specified portion of the pulse wave amplitude pattern and the outline pattern in a superimposed manner, so that the pattern matching state can be visually grasped. It is possible to clearly verify the validity of the hemodynamic indicators.
  • the pulse wave amplitude pattern forming means sorts the data in the pulse wave amplitude data sequence derived based on the detection value of the pulse wave detecting means on a predetermined basis, Preferably, an amplitude pattern is formed.
  • an amplitude pattern is formed.
  • the pulse wave amplitude data sequence derived based on the detection value of the pulse wave detecting means is used as it is to measure the pulse.
  • errors are likely to occur in the derived circulatory dynamics index.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an entire configuration of an embodiment of a circulatory dynamics evaluation device.
  • FIG. 2 is a schematic flowchart showing an operation procedure of an operation program of the embodiment.
  • FIG. 3 is a graph showing a relationship between a pulse wave amplitude pattern and a schematic pattern according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic flowchart showing an analysis process of the embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic view (a)-(c) showing different shapes of the outline pattern of the embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory graph of a pattern standardization process according to the embodiment.
  • FIG. 7 is an explanatory graph of a pattern area matching process according to the embodiment.
  • FIG. 8 is an explanatory graph of a pattern shape matching process according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a graph for explaining an accuracy index RA of a pattern matching shape according to the embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory graph of a pattern matching shape accuracy index RB of the embodiment.
  • FIG. 11 is an explanatory graph of a pattern matching shape accuracy index RC of the embodiment.
  • FIG. 12 is an explanatory graph of a process of deriving a width W ′ according to the embodiment.
  • FIG. 13 is an explanatory graph of a process for obtaining a circulatory dynamic index RX according to the embodiment.
  • FIG. 14 is a view showing a display screen of an analysis result according to the embodiment.
  • FIG. 15 is a graph showing the age dependency of ASI.
  • FIG. 16 shows a pulse train amplitude data train.
  • FIG. 16 (a) shows a pulse wave amplitude data train obtained when blood pressure fluctuations due to a subject's respiration or body movement occur during blood pressure measurement.
  • Graph (b) shows the state after rearranging the data in the pulse wave amplitude data sequence obtained when blood pressure fluctuations occur due to the subject's respiration or body movement during blood pressure measurement.
  • C shows an ideal pulse wave amplitude data sequence obtained when blood pressure fluctuations due to the subject's breathing and body movement do not occur and there is no noise during blood pressure measurement.
  • Graph shows a pulse train amplitude data train.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram for explaining the structure of a blood vessel.
  • FIG. 18 is a graph showing the relationship between the internal pressure of blood vessels and the volume of blood vessels.
  • FIG. 19 is a graph showing the relationship between the pressure difference between inside and outside blood vessels and the volume of blood vessels.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram showing the relationship between pressurization by a cuff and a pressure difference between inside and outside blood vessels.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram showing a change in a pulse wave shape due to a relationship between a pressure difference between a blood vessel inside and outside and a blood vessel volume.
  • FIG. 29 is a graph showing the pressure dependence of the internal pressure-volume characteristics of blood vessels and the degree of expansion of blood vessels. Explanation of symbols
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a circulatory dynamics evaluation device according to the present invention.
  • the explanation will also include the circulatory dynamics evaluation method.
  • This circulatory dynamics evaluation device consists of a cuff for compressing a blood vessel (artery) of a living body, that is, an inflatable arm band 18, a diaphragm manometer for detecting cuff pressure, a strain sensor, and the like.
  • Pressure detector 11 constant-speed exhaust means 16 composed of a flow control valve and a pressure reducing valve for discharging air from cuff 18, and a pressurizing pump for pressurizing the inside of cuff 18.
  • the pressurizing means 17 are connected to each other via a pipe 15 composed of a resilient tube or the like.
  • the pressure detector 11 detects the pressure in the cuff 18, that is, the cuff pressure, and outputs a detection signal representing the cuff pressure Pc to the pressure detection circuit 12.
  • the pressure detection circuit 12 converts a detection signal of the pressure detector 11 (for example, AZD (analog-to-digital) conversion) and supplies the signal to a control unit 10 including an MPU (microprocessor unit).
  • the pressure detector 11 and the pressure detection circuit 12 constitute a pressure detecting means 26, and the pressure detecting means 26 is a part of the pulse wave detecting means.
  • the pulse wave detecting means is constituted by a force 18, a pressure detecting means 26, and an operation program executed by the control unit 10 described later.
  • the control unit 10 includes a CPU (central processing unit) 13, a buffer memory 19 including a RAM (random access memory), and a storage memory 20 including a ROM (read only memory). In addition, internal noise and input / output circuits are provided as needed.
  • the buffer memory 19 temporarily records the processing result of the operation program executed by the CPU 13.
  • the storage memory 20 stores the above-described operation program, various set values, reference values, and the like.
  • the control unit 10 includes an external operation unit 21 having an external operation member such as an operation switch, a display device 22 for visually displaying a processing result, and a printing device for recording the processing result on a medium such as paper.
  • the device 23 is connected to an input / output terminal 24 for outputting a processing result and for inputting external data.
  • control unit 10 may be configured by a simple arithmetic circuit which does not need to be configured by an MPU as described above.
  • the detection system including the cuff 18 and the control system centered on the control unit 10 are configured as separate bodies, but the detection system and the control system may be configured separately.
  • a detection device constituting a detection system and a control device constituted by a personal computer or the like may be used.
  • a detection processing program that performs a detection process by executing an operation program and performs a force detection process that analyzes a detection result, and an analysis processing program that performs an analysis process on the detection result And may be prepared separately.
  • FIG. 2 is a schematic flowchart showing an outline of an operation procedure of the operation program according to the present embodiment.
  • the cuff 18 is wound around a site where the artery of the subject can be compressed.
  • the place where the cuff 18 is wound may be any place such as an arm, an ankle, or a wrist as long as the artery can be compressed and the blood pressure can be measured.
  • measurement is started (ST1), and the control section 10 supplies a drive signal to the pressurizing means 17 to pressurize the cuff 18 (ST2).
  • the constant-speed exhaust means 16 is closed and the exhaust is stopped.
  • the control section 10 ends the pressurization by the pressurizing means 17 (ST4).
  • This target pressure is set to a pressure sufficiently higher than the subject's systolic blood pressure, for example, about 210 mmHg.
  • the evacuation by the constant-speed evacuation unit 16 is started (ST5), and the cuff pressure is continuously detected by the pressure detection unit 26, and the cuff pressure of the control unit 10 is controlled. Recorded in 19 (ST6).
  • the pressure detection circuit 12 sequentially samples the detection value from the pressure detector 11 at a predetermined sampling cycle, for example, at a time interval of 50 msec, and the cuff pressure corresponding to this detection value is stored in the buffer memory 19 of the control unit 10. Recorded in Is done.
  • a pulse wave component is extracted based on the cuff pressure detected at this time (ST7), and the maximum value (peak value) of the pulse wave is detected and recorded (ST8). More specifically, the control unit 10 obtains a difference value of the supplied cuff pressure data, removes a component corresponding to the rate of decrease of the cuff pressure from the difference data sequence, and thereafter, the difference data is positive.
  • the pulse wave amplitude is derived by integrating only those for each pulse wave. Then, the maximum peak value of the pulse wave amplitude is detected. Then, the maximum peak value of the pulse wave amplitude is recorded in the buffer memory 19 together with the value of the cuff pressure and the generation time thereof. Measurement of the cuff pressure falls below diastolic pressure decreased (ST9) and cuff pressure is terminated and the normal exhaust means 16 is quick exhaust is performed by being opened (ST10) o
  • differential data is obtained by differentiating the detected cuff pressure data, and a value corresponding to the decreasing rate (slope) of the differential data force cuff pressure is removed.
  • This is equivalent to forming differential data of a wave and integrating a positive value of this differential data for each pulse wave.
  • Any value that has a positive correlation with the pulse wave intensity can be used as the pulse wave amplitude, for example, the peak value of the cuff pressure differential signal or differential signal can be used as it is. I don't care.
  • the control unit 10 performs a smoothing process on the obtained pulse wave amplitude data sequence (ST11).
  • the pulse wave amplitude value to be processed is “the current pulse wave amplitude value”
  • the previous pulse wave amplitude value, the current pulse wave amplitude value, and the next pulse wave amplitude value are compared.
  • it is determined whether or not the detected current pulse wave amplitude is a normal pulse wave amplitude value. If there is an abnormal pulse wave amplitude as compared with the preceding and following data, this pulse wave amplitude is removed and replaced with the average value of the preceding and following data.
  • the pulse wave amplitude data sequence may be smoothed by performing a moving average on the pulse wave amplitude data sequence. As a result, abnormal data is removed from the pulse train amplitude data train, and fine fluctuation components due to noise are reduced.
  • the pulse wave amplitude pattern P is formed as a pattern corresponding to the shape of the envelope of the pulse wave amplitude through interpolation processing between pulse wave amplitude data, smoothing processing, and the like. . Even in the case of V and deviation, the formed pulse wave amplitude pattern shows the dependence characteristic of the detected pulse wave intensity on the external pressure (force pressure) applied to the blood vessel.
  • the pulse wave amplitude pattern takes an external pressure (cuff pressure) or a pressure difference between the inside and outside of a blood vessel on the X axis (horizontal axis), or a time in the present embodiment, and a time on the Y axis (vertical axis).
  • This is a pattern represented by a graph when the pulse wave amplitude value is taken.
  • the shape of the rough pattern matched to the pulse wave amplitude pattern by the method described later, the accuracy index of the shape of the rough pattern, the circulatory dynamic index derived from the shape of the rough pattern, etc. Is derived.
  • the pulse wave detecting method by the pulse wave detecting means according to the present embodiment is not limited as long as the above-described pulse wave amplitude pattern can be obtained, so that the cuff pressure is gradually reduced as described above.
  • the method is not limited to the method of detecting while the data is being measured, and the data may be measured by a method of detecting the pressure while gradually increasing the cuff pressure or a method of detecting the force while changing the force pressure arbitrarily.
  • the value of the pulse wave amplitude and the external pressure at which this value was obtained are measured over a predetermined range on both sides of the mean blood pressure. I just need to.
  • the blood pressure value, pulse rate, pulse wave amplitude pattern, shape of the matched rough pattern, accuracy index, circulatory dynamic index, and the like obtained by the above-described analysis processing are displayed on the display device 22.
  • the data is printed by the printer 23 or output as data by the input / output terminal 24 (ST13).
  • FIG. 4 is a schematic flowchart showing the procedure for performing this series of processing.
  • These processing contents include a pattern specifying process (for example, SST1 shown in FIG. 4) for specifying a pattern portion on which the pulse wave amplitude pattern force is to be processed, and a process for determining the area of the rough pattern by using the specified pattern portion (for example, SST1).
  • the pattern area matching process is set to be the same as the area of the specific pattern portion.
  • the lower limit value L of the pulse wave amplitude pattern P (the present embodiment) is reflected as a part reflecting the elastic characteristics of the intima la and the media lb of the blood vessel. Then, a pattern portion Q having a pulse wave amplitude equal to or larger than the maximum value (peak value) of the pulse wave amplitude pattern P (84%) is extracted.
  • the lower limit L may be any value as long as the specific pattern portion Q includes a region in which the properties of the intima and the media of the blood vessel are reflected.
  • the lower limit L is 40% of the above maximum value. Preferably it is in the range of 90%.
  • the lower limit L is not set too small, the possibility that the specific pattern portion Q will include many portions other than the portion that reflects the elastic properties of the intima la and media lb of the target blood vessel is reduced, so that the final The degree of reflection of the above-mentioned elastic characteristics in the obtained circulatory dynamics index is improved. Conversely, if the lower limit L is not set too large, the specific pattern portion Q will not be narrowed, and the possibility of being greatly affected by noise or measurement error will be reduced. improves.
  • the upper limit U of the specific pattern portion Q is equal to the maximum value of the pulse wave amplitude in the pulse wave amplitude pattern P.
  • the upper limit U may be set to a value smaller than the maximum value of the pulse wave amplitude in the pulse wave amplitude pattern P (for example, within a range of 95 to 99% of the maximum value).
  • any portion of the pulse wave amplitude pattern that is a pattern portion including the envelope of the pulse wave amplitude will be described.
  • a specific pattern portion shown by a two-dot chain line in the drawing. The area where the pulse pressure increases during the process of decreasing the external pressure!
  • the specific pattern portion Q ⁇ the area where the pulse wave amplitude decreases as the external pressure decreases.
  • the X-axis (horizontal axis) dimension and the Y-axis (vertical axis) dimension of the specific pattern portion Q specified as described above are standardized.
  • the range of the specific pattern portion Q on the X-axis and the range of the specific pattern portion Q on the Y-axis are set to have predetermined values.
  • the size on the specific pattern portion Q of the pulse wave amplitude pattern P is normalized by setting the range on the X axis indicating time to 1000 and the range on the Y axis indicating pulse wave amplitude to 2000.
  • the size of the standardized X-axis coordinate (see above) 1000) and the size of the Y-axis coordinate (2000 above) may be any values as long as they are constant.
  • the pattern area of the specific pattern portion Q of the pulse wave amplitude pattern P standardized as described above is calculated. This pattern area is obtained by integrating the pattern shape (envelope) of the specific pattern portion Q over the entire X value.
  • a rough pattern PE having the same area as the pattern area S is set as shown in FIG.
  • the outline pattern PE is initially determined to be only a trapezoid, and its size and shape are not specified.
  • the shape of the rough pattern PE whose basic shape elements have been determined as described above is more precisely matched to the shape of the specific pattern portion Q.
  • an operation is performed to overlap the outline pattern PE so as to match the specific pattern portion Q as much as possible (SST3).
  • the bottom bottom width L of the outline pattern PE is the same as the length of the bottom of the specific pattern portion Q on the X axis
  • the bottom bottom of the pattern PE and the specific pattern portion Q It is arranged on the XY coordinate so that the bottom of the pattern coincides with the base, and the range on the X axis of the upper base at this time is adjusted so as to most closely match the upper shape of the specific pattern portion Q.
  • the area is shifted left and right by a perpendicular (a line parallel to the Y axis) passing through the median of the lower base width L (the center position of the range on the X axis).
  • the area Z of a portion where the general pattern PE (the first general pattern PE is PE ′) does not overlap with the specific pattern portion Q is obtained.
  • the same processing as above is performed on the shape pattern PE ⁇ to obtain the above-mentioned area Z, and the position of the upper base is moved toward the side of the area where the area Z is small by half the predetermined amount, that is, ⁇ 2.
  • the amount of movement of the upper base is gradually reduced to, for example, ⁇ 2 ⁇ ( ⁇ is a natural number indicating the number of processing times), that is, ⁇ 8, ⁇ / 16,.
  • the consistency of the pattern ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ with respect to the specific pattern portion Q is improved, and finally the area ⁇
  • the position of the upper bottom when the difference of the area is minimized is determined.
  • the means in the control unit 10 that executes the pattern shape matching processing constitutes the pattern shape matching means.
  • the initial shape of E can be appropriately set.
  • the initial shape of the outline pattern may be a shape in which the upper base is arranged above the center of the lower base.
  • the matching shape of the outline pattern PE obtained as described above is determined.
  • the total area V is the area of the part where the rough pattern PE exists but the specific pattern part Q does not exist, and the area of the part where the specific pattern part Q exists but the rough pattern PE does not exist. And all are integrated.
  • a value VZS obtained by dividing the total area V by the area S of the specific pattern portion Q is set as the accuracy index RA.
  • the accuracy index RA indicates the overall degree of matching of the shape of the rough pattern PE matched as described above with respect to the specific pattern portion Q.
  • the matching shape of the pattern PE is close to the shape of the specific pattern portion Q. Therefore, by looking at the value of the accuracy index RA, it is possible to grasp the accuracy of the overall matching shape of the outline pattern PE.
  • the accuracy index RA when the accuracy index RA is not within the allowable range, that is, when the accuracy index RA is equal to or more than the reference value (for example, a value within the range of 5 to 10%), the characteristic of the pattern shape of the specific pattern portion Q The pattern is sufficiently expressed by the outline pattern PE, and it is determined that it is not (SST4), and the process returns to the pattern identification processing (SST1) again.
  • the lower limit L is set to a value different from the previous value.
  • the range of the specific pattern portion Q may be changed in another manner, such as by changing the upper limit U. ! / ,.
  • it is most desirable to change the lower limit value L but the effect may be obtained by changing the upper limit value U.
  • both the lower limit L and the upper limit U may be changed.
  • the degree of distortion of the matching shape of the outline pattern PE is determined by the accuracy index RB described later (SST5).
  • the general pattern PE is largely distorted to the left and right, it is highly possible that the pattern shape of the specific pattern portion Q deviates from the original pulse wave amplitude pattern shape for some reason such as noise.
  • the rough pattern PE is bounded by the center point of the lower bottom width of the rough pattern PE (the center position of the range on the X-axis of the rough pattern PE) as a boundary.
  • the accuracy index RB deviates from the allowable range described above, for example, waZwb deviates from the range of 0.8-1.2
  • the range of the pattern portion Q for example, the lower limit L
  • SST1 and the pattern shape matching process (SST2) are executed again.
  • the accuracy index RC described later determines whether or not the degree of matching of the matching shape of the outline pattern PE is balanced on the left and right. Therefore, determination is made (SST6). Even if the matching shape of the rough pattern PE sufficiently reflects the pattern shape of the specific pattern part Q as a whole, if the matching degree lacks balance on the left and right, the rough pattern PE This is because it cannot be said that the matching shape of the above does not substantially reflect the pattern shape of the specific pattern portion Q.
  • the area ca of the region where the outline pattern PE and the specific pattern portion Q do not overlap in the region, and the outline shape in the region The area cb of the portion where the pattern PE and the specific pattern portion Q do not overlap is determined, and the difference between the area ca and the area cb is used as the accuracy index RC.
  • the above-described SST4 or SST5 Similarly, the lower limit value L is changed, and the pattern specifying process (SST1) and the pattern shape matching process (SST2) are executed again.
  • the lower limit L may be changed in the same manner as in SST4.
  • the ratio between the areas ca and cb may be used as the accuracy index RC.
  • the above-described accuracy indices RA, RB, and RC are each determined, and the determination is performed. However, even if only one of the plurality of accuracy indices is determined, the deviation may be determined. Guess. Further, when at least one of the accuracy indices does not fall within the allowable range even if the processing is repeated to a certain extent as described above, for example, even if the number of times of the repetition processing reaches a predetermined number, the accuracy index falls within the allowable range. If not, the process proceeds to the next process, derives the following circulatory index according to the normal process, displays the value of the accuracy index, and reports that the accuracy of the circulatory index is low ( Display).
  • the means inside the control unit 10 that executes the above processing contents constitutes the pattern determination means.
  • the circulatory dynamics index is calculated based on the matching shape of the outline pattern PE (SST7).
  • a value to be a circulatory dynamic index is derived from the matching shape of the trapezoidal outline pattern PE that reflects the pattern shape of the specific pattern portion Q of the pulse wave amplitude pattern P as described above.
  • the circulatory dynamics index the upper base width W itself of the outline pattern PE matched as described above can be used, or the upper base width W can be obtained by performing a predetermined operation. .
  • the upper base width W is a feature of the pattern shape near the maximum value of the pulse wave amplitude in the pulse wave amplitude pattern P, so that the mechanical characteristics of the blood vessels, especially the intima and media, This is because it is considered to reflect the elastic properties.
  • Fig. 29 when hardening occurs in the intima and media of the blood vessel, a change occurs in the region where the internal / external pressure difference is small in the internal pressure-volume characteristics of the blood vessel. It can also be understood from the fact that the compliance (extensibility) of blood vessels is significantly reduced.
  • the shape near the maximum value of the pulse wave amplitude in the pulse wave amplitude pattern P changes greatly, and a flat portion usually appears at a position near the maximum value of the pulse wave amplitude.
  • the outline pattern PE is a triangle (that is, the upper base width W is 0).
  • the height H of the general pattern PE is lowered by a predetermined ratio ⁇ y from the upper bottom position of the general pattern PE.
  • h is the distance from the upper bottom position to the width position
  • Sy hZH.
  • S y is a force that can be set to an appropriate value. In the case of the present embodiment, it is preferable that it be in the range of ⁇ yltO. 01-0.10 (1-10%). If the value of S y is not too small, the effect of using the width W 'can be easily obtained. If the value of ⁇ y is not too large, information on the upper and lower widths W of the outline pattern PE is taken into the circulation index. This makes it easier to obtain an index that reflects the elastic properties of the intima la and the media 1b of the blood vessel.
  • the pressure difference ⁇ Pc of the force Pc corresponding to the width is obtained as described above.
  • the pressure difference ⁇ Pc of the cuff pressure corresponding to the width W ′ is obtained by converting the width W ′ into the pressure difference A Pc because the cuff pressure Pc is the external pressure value at the time of the pulse wave measurement. This is because an index that does not depend on measurement conditions such as the pumping speed can be obtained.
  • the A Pc itself obtained in this manner or a constant multiple of this A Pc (for example, a number in the range of 2 to 100) is derived as a circulatory dynamic index ASI (arterial stiffness index).
  • ASI is a trademark that is used by the applicant, as well as a term that indicates an index uniquely defined by the applicant.
  • the means inside the control unit 10 that executes the above processing constitutes the index deriving means.
  • each of the accuracy indices RA, The RB, RC, and circulatory dynamics index ASI are appropriately displayed on the display device 22, printed by the printer device 23, or output from the input / output terminal 24 to the outside.
  • FIG. 14 shows an example of a display screen for displaying the above result.
  • the hemodynamic index ASI of the present embodiment is an index based on the shape near the peak portion of the pulse wave amplitude pattern P, and as a result, the mechanical characteristics of the blood vessel, that is, the elastic characteristics of the intima and media are It is an indicator that indicates
  • ASI A Pc ⁇ 10.
  • the total accuracy index PRI is calculated by integrating the above-mentioned accuracy indices RA, RB, and RC while being appropriately weighted, and is displayed on the display screen shown in FIG.
  • the total accuracy index PRI is an index indicating the degree of matching of the matching shape of the rough pattern PE with the pulse wave amplitude pattern.
  • PRI a XRA + b XRB + c XRC
  • a, b, and c are arbitrary coefficients.
  • the overall accuracy index PRI can be obtained from any one or two of the above-mentioned accuracy indices RA, RB, and RC, and is not limited to the above-described embodiment.
  • the display device 22 displays the outline pattern PE and the pulse wave amplitude pattern P (or the specific pattern portion Q) on the screen in a superimposed manner.
  • the difference between the pattern shape of the pulse wave amplitude pattern P or the specific pattern portion Q thereof and the matching shape of the rough pattern PE can be visually grasped, and the matching shape of the rough pattern PE can be obtained. It is possible to visually grasp the validity of the ASI derived based on the hemodynamic index.
  • each of the output devices described above simultaneously displays or outputs each blood pressure value (systolic blood pressure value Ps, average blood pressure value Pm, diastolic blood pressure value Pa) and pulse Pu.
  • Yoko Sarako may provide means for classifying the pulse wave amplitude pattern P into one of the basic patterns shown in FIG. 23, and display or output the classification result Pattern.
  • the process of classifying the pulse wave amplitude pattern P into the basic patterns A to E shown in FIG. 23 can be performed using various pattern recognition methods (for example, the method described in Patent Document 1). However, it can also be performed using the pattern area matching processing, the pattern shape matching processing, and the pattern determination processing according to the present invention.
  • the outline patterns PE1 to PE3 shown in Fig. 5 are sequentially applied to the pulse wave amplitude pattern P, and the pulse wave With the same area as the amplitude pattern P, the shapes are matched in the same way as the pattern shape matching process described above, and the accuracy indices RA, RB, RC and the overall accuracy indicator PRI are calculated in the same manner as in the pattern determination process described above.
  • the force that best fits any of the outline patterns is obtained. If the suitability for the outline pattern PE1 is the highest, the pattern is classified into either the basic pattern A or B according to the maximum value of the pulse wave amplitude, and the suitability for the outline pattern PE2 is the highest. In the case, it is classified into the basic pattern C, and if the conformity to the general pattern PE3 is the highest, it is classified into the basic pattern E. If the pulse wave amplitude pattern P does not conform to the general pattern of the deviation, If the above accuracy index or the overall accuracy index is out of the allowable range, it is classified into the basic pattern D.
  • the general pattern PE is matched with the pattern shape of the specific pattern portion Q of the pulse wave amplitude pattern P, and then the circulatory dynamic index ASI is derived from the matching shape of the general pattern PE. I have to.
  • the matching shape of the above-mentioned outline pattern PE is not expressed in the processing process, or is not explicitly shown in the processing result, substantially the same arithmetic processing is performed as a result. It is also possible to derive the circulatory dynamics index ASI as such, and such an embodiment is also included in the scope of the present invention.
  • the specific pattern portion Q that is at least a part of the pulse wave amplitude pattern P is expressed as a matching shape of a preset rough pattern PE, and based on the matching shape of the rough pattern PE.
  • the circulatory dynamic index ASI is determined, and since the area of at least a part of the pulse wave amplitude pattern P and the area of the outline pattern PE are the same, the pattern shape can be grasped as a whole and The matching process of the shape pattern PE can be easily performed, and an accurate and clear hemodynamic index ASI can be derived.
  • the accuracy index RA, RB, RC or the overall accuracy index PRI of the matching shape of the rough pattern PE is determined by using the matching shape of the rough pattern PE and the pulse wave amplitude pattern P (specific pattern).
  • the accuracy index RA, RB, RC or the overall accuracy index PRI of the matching shape of the rough pattern PE is determined by using the matching shape of the rough pattern PE and the pulse wave amplitude pattern P (specific pattern).
  • the display device 22 displays the matching shape of the outline pattern PE and the pulse wave amplitude pattern P (pattern portion Q) in a superimposed manner.
  • the visual clarification can clearly grasp the reliability of the ASI.
  • FIG. 15 is a graph showing the age dependency of the value of the circulatory dynamic index ASI when measurement was performed on 158 outpatients. Although many outpatients take antihypertensive drugs, it is not always possible to judge circulatory dynamics by blood pressure alone, but the circulatory dynamics index ASI clearly has a correlation with age. In addition, it can be seen that the variability of the hemodynamic index ASI increases with age.
  • the smoothing process (ST11) for the obtained pulse wave amplitude data sequence is performed when an abnormal pulse wave amplitude is present as compared with the preceding and following data.
  • Power pulse wave data that has been removed by data replacement processing that removes the wave amplitude and replaces it with the average value of the preceding and following data, or by moving average processing that takes a moving average of the pulse wave amplitude data sequence A smoothing process may be performed on the pulse train amplitude data train by rearranging the data in the train.
  • the smoothing process by rearranging the data will be described with reference to FIG.
  • FIG. 16 shows a pulse train amplitude data sequence.
  • FIG. 16 (a) shows pulse wave amplitude data obtained when blood pressure sway occurs due to the subject's respiration or body movement during blood pressure measurement. The graph in which the columns are left as is, (b) rearranges the data in the pulse train amplitude data train obtained when blood pressure fluctuations occur due to the subject's breathing and body movements during blood pressure measurement. The graph showing the later state, (c), shows the ideal pulse wave amplitude obtained when blood pressure fluctuations due to the subject's breathing and body movement did not occur and there was no noise during blood pressure measurement. 6 is a graph showing a data sequence.
  • FIG. 16 (a) At the time of blood pressure measurement, as shown in FIG. 16 (a), blood pressure fluctuations occur due to the subject's respiration, body movement, etc., so the actual pulse wave amplitude data sequence is shown in FIG. At such a peak value, the calorie does not increase or decrease gradually. Therefore, there is an error in the derived hemodynamic index ASI. Therefore, the data in the pulse wave amplitude data sequence shown in FIG. 16 (a) is rearranged as shown in FIG. 16 (b), and the pulse wave amplitude data is smoothed. The effect of blood pressure sway caused by the blood pressure can be suppressed, and the accuracy of the hemodynamic index ASI can be further improved. As shown in FIG.
  • the rearrangement of the pulse wave amplitude data is performed by using the maximum peak value dl of the pulse wave amplitude data as a boundary, as shown in FIG. 16 (b).
  • the pulse wave amplitude data is rearranged so that the data value gradually increases toward the maximum peak value dl, and the latter half of the measurement (from the maximum peak value dl in Fig. 16 (b)).
  • the pulse wave amplitude data is rearranged so that the data value gradually decreases from the maximum peak value dl.
  • the pressure difference A Pc2 calculated after rearranging the pulse wave amplitude data is the ideal pulse wave amplitude compared to the pressure difference ⁇ Pel calculated without rearranging the pulse wave amplitude data.
  • the value is closer to the pressure difference A PcO calculated based on the pattern.
  • a dynamic index ASI can be obtained.
  • the envelope, outline pattern PE, etc., necessary for deriving the circulatory dynamics index ASI are omitted.
  • the above-described data replacement process is preferable to the moving average process, and is similar to the pulse wave amplitude process shown in FIG. 16 (b). It is possible to get a data string. In other words, the smoothing process performed by the data replacement process can obtain a more accurate circulatory dynamic index ASI than the smoothing process performed by the moving average process.
  • the sorting criteria as described above, in addition to simply sorting in the order of the data value size, only those whose neighboring values exceed a certain value are sorted, or time is taken into account. Other criteria, such as sorting by force, can be used. Further, as the smoothing processing for the pulse train amplitude data sequence, both the processing by rearranging the data and the data replacement processing may be performed.

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Abstract

　本発明の循環動態評価装置は、血管に外圧を与えた状態で脈波を検出する脈波検出手段と、脈波検出手段の検出値から外圧に対する脈波振幅の依存特性を示す脈波振幅パターンを形成する脈波振幅パターン形成手段と、脈波振幅パターンの少なくとも一部の脈波振幅の包絡線を含むパターン部分を特定し、その特定されたパターン部分に対して多角形の概形パターンの形状を整合させるパターン形状整合手段（ステップＳＳＴ３を実行する手段）と、概形パターンの整合形状に基づいて血管の力学的特性及び／又は心臓の拍出特性に関する循環動態指標を導出する指標導出手段（ステップＳＳＴ７を実行する手段）と、を具備することを特徴とする。

Description

明 細 書
循環動態評価装置
技術分野
[0001] 本発明は循環動態評価装置に係り、特に、血管の力学的特性を求める場合に好 適な測定分析技術に関する。
背景技術
[0002] 血圧の測定方法の 1つであるオシロメトリック法は、巻いたカフで動脈を圧迫したと きに、カフ下部の動脈の拍動によりカフ内圧に微小な振動（oscillation)が発生する ことを利用して血圧の測定を行う方法である。このオシロメトリック法を実施する場合 には、通常、聴診法と同様に上腕部にカフを巻き、カフ圧を最高血圧以上に上昇さ せ、その後、減圧を行う。このカフを減圧する過程で血液の脈動によって血管容積が 変化し、この血管容積の変化に応じてカフに微小な圧変動が発生する。オシロメトリツ ク法はこの微小な圧変動を測定することによって血圧を判定する方法である。カフを 最高血圧以上に加圧し徐々に減圧すると、脈波振幅は最高血圧付近で急に大きく なり、次第にその振幅を増大させ、平均血圧付近で最大になる。そして、このような脈 波振幅の変化は血管の力学的特性により説明することができる。
[0003] 上記のカフ圧の変化に伴う脈波振幅の変化の原因を理解するためにはまず、動脈 血管壁の構造とその力学的な性質との関係を知ることが必要である。動脈血管壁の 伸展性に関わる構成成分には弾性線維と膠原線維がある。図 17に示すように血管 1 の内膜 la及び中膜 lbには伸びやすい弾性線維のタンパク質線維が多く含まれ、こ れが無秩序な方向に結合しているので、それらの弾性係数は小さく伸展性に富む。 一方、血管 1の外膜 lcは膠原線維で構成されており、この膠原線維は弾性線維より 力学的強度は高いが、伸展性は著しく低い。そして、血管 1の構造は、内膜 la及び 中膜 lbに相当する弾性率の大き 、パネ 2と、外膜 lcに相当する可撓性の連結材 3と 弾性率の小さいパネ 4とが直列に接続された構造体とが並列に接続された構造と等 価であると考えることができる。そして、血管 1に作用する内圧 5が比較的低い領域で は連結材 3は緩んだ状態にあり、外膜 lcは伸展していないので、血管壁の伸展性は 主としてパネ 2の弾性率、すなわち内膜 laと中膜 lbの弾性特性に依存する。したが つて、血管 1の伸展性は高くなり、内圧 5の変化に対して血管壁は大きく変形し、血管 容積は大幅に変化する。これに対して内圧 5の高い領域では、内膜 la、中膜 lbが十 分に伸展して連結材 3が伸びきつた状態となるので、血管壁全体の伸展性は、伸展 性の低いパネ 4の弾性特性、すなわち、外膜 lcの特性によって決定される。このため 、内圧 5の変化に対する血管壁の変形量は少なくなり、血管容積の変化量も小さくな る。
[0004] 以上のように、正常血管の性質は、動脈壁を構成している 3つの膜、すなわち内膜 la、中膜 lb及び外膜 lcの性質を合成した結果として現れ、内膜 la及び中膜 lbと、 外膜 lcとは大きく異なる伸展性を持つので、血管 1の伸展性は内圧 5に依存して変 化する。図 18は血管の内圧-容積特性を模式的に示したものであり、縦軸は血管 1 の内圧、横軸は血管容積を示す。同図に示されるように、血管の内圧一容積特性は 強い非線形性を示し、内圧 5の変化に比例した容積変化を示すわけではない。この ため、たとえ脈圧が等しい場合でも血管に作用する圧力が異なると、その圧力に応じ て脈圧に対して生ずる容積変化の大きさも変化する。
[0005] したがって、図 19に示すように、心臓の拍出特性が一定であっても、血管の力学的 特性の非線形性によって観測される脈波の振幅は著しく変化する。図 19は、血管の 内外圧力差と血管容積との関係を示す説明図である。ここで、図 20に示すように、例 えばカフによって体表面を圧迫する場合には、血管には体組織を介して外圧が加わ るので、血管の内外圧力差はカフ圧と血圧とによって定まる。したがって、カフ圧を徐 々に変化させていくと図 21に示すように観測される脈波の強度も時間的に変化し、 その結果、図 22に示すような脈波振幅のパターンが得られる。
[0006] 従来において、上記の脈波振幅のパターン力 血管の力学的特性や心臓の拍出 特性を推定することができることを利用して、オシロメトリック法による血圧判定時に現 れる脈波振幅パターンと循環動態との関係を分析し、図 23に示すような Aから Eの 5 種類の基本パターンに分類する技術が知られている（例えば、以下の特許文献 1参 照)。ここで、図 24には基本パターン Aに分類される正常血管の特性を示し、図 25及 び図 26には基本パターン Cに分類される動脈硬化の進んだ血管の特性を示し、図 2 7には基本パターン Dに分類される不整脈のある場合の特性を示し、図 28には基本 ノターン Eに分類される心臓病などの心臓疾患のある場合の特性を示してある。
[0007] また、上記の図 25及び図 26にも見られるように、血管の内圧一容積特性と動脈硬 化の度合とが高い相関を示すことを用いた動脈硬化の状態を分析するための方法 及び装置、すなわち、脈波の形状変化に基づいて動脈硬化の指標を求めようとする 各種の技術が提案されている（例えば、以下の特許文献 2乃至 4参照)。
特許文献 1：特許第 3470121号公報
特許文献 2：特開平 5— 38332号公報
特許文献 3：特開平 7 - 124129号公報
特許文献 4:特開 2001— 104258号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] ところで、前述の如ぐ脈波振幅パターンを得るためには、生体の体表面上にカフ を巻き付け、このカフによって体表面に圧力を印加し、このカフ圧を徐々に変化させ たときにカフ圧に重畳され現れる脈波成分を検出する必要があるが、この脈波成分 の検出時においてアーチファクトや血圧測定中の呼吸性の動揺等が検出データに 影響を及ぼす場合があり、これによつて血管の力学的特性や心臓の拍出特性に対 応した正確な脈波振幅パターンを得ることが難しいという問題点がある。特に、コンビ ユータ等の装置によって自動的にデータ解析を行う場合において、脈波振幅値に含 まれるノイズ成分を排除するための手法が確立されて!、な!、ため、客観的な判定が できな 、と!/、う問題点がある。
[0009] また、脈波振幅パターンの形状力 血管の内圧一容積特性をどの程度まで推定で きるのかが不明であり、脈波振幅パターンのどの部分の形状からどのように循環動態 指標を抽出するのかという基準が不明確であるため、コンピュータ等の装置によって 解析を行う場合、実際に得られるパターン形状によって、誤った判定が行われたり、 動脈硬化の度合を示す指標の精度が低くなつたりするという問題点がある。
[0010] そこで、本発明の目的は、ノイズ成分による脈波振幅パターンの特定に対する影響 を低減することのできる装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、得ら れる循環動態指標の精度を高めることができる装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0011] 斯カる実情に鑑み、本発明の循環動態評価装置は、血管に外圧を与えた状態で 脈波を検出する脈波検出手段と、脈波検出手段の検出値から外圧に対する脈波振 幅の依存特性を示す脈波振幅パターンを形成する脈波振幅パターン形成手段と、 脈波振幅パターンの少なくとも一部の脈波振幅の包絡線を含むパターン部分を特定 し、その特定されたパターン部分に対して多角形の概形パターンの形状を整合させ るパターン形状整合手段と、概形パターンの整合形状に基づいて血管の力学的特 性及び Z又は心臓の拍出特性に関する循環動態指標を導出する指標導出手段と、 を具備することを特徴とする。この発明によれば、多角形の概形パターンを脈波振幅 パターンの一部の脈波振幅の包絡線を含むパターン部分に対して整合させ、脈波 振幅パターンの少なくとも一部の形状を多角形状によって特定するため、脈波振幅 ノターンのパターン形状の特徴を形状の整合範囲において全体的に抽出することが できることから、ノイズ成分による影響を低減することができる。また、脈波振幅パター ンのパターン形状の特徴を多角形の概形パターンによって表現することから、従来の ように脈波振幅の点情報に基づいて循環動態指標を導出する場合に較べて、脈波 振幅パターンの種々のパターン形状に対して柔軟に対応することができ、より高！、精 度を有する循環動態指標を導出することができる。さらに、形状自由度が制限された 多角形の概形パターンを用いることで、概形パターンの整合形状に基づいて循環動 態指標を容易に導出することが可能になる。
[0012] この場合にお 、て、概形パターンの面積は、脈波振幅パターンの特定されたパタ ーン部分の面積と等 、ことが好ま 、。脈波振幅パターンの特定されたパターン部 分の面積と、この部分に形状を整合させる概形パターンの面積とを等しくすることによ り、特定されたパターン部分と概形パターンとの間の全体的な整合性を確保すること ができるので、循環動態指標の精度をさらに高めることができる。また、特定されたパ ターン部分の面積と概形パターンの面積とを等しくすることで、概形パターンの形状 の整合処理を行う際の整合パラメータの数が少なくなるので、整合処理を容易に行う ことがでさるよう〖こなる。 [0013] ここで、血管に外圧を与える手段としては体表面を圧迫するカフを用いることができ るが、本発明は、例えば腕周りの長さを短縮させることによって締め付けを行う加圧 帯など、結果的に血管に外圧をカ卩えることができるものであればカフに限定されず如 何なるものであってもよい。また、脈波検出手段は、カフ圧を検出する圧力センサに 限らず、体表面に設置された圧力センサなどで構成することも可能である。
[0014] また、概形パターンは、脈波振幅パターンの全体に対して整合されるように構成さ れて 、てもよく、脈波振幅パターンの一部分に対して整合されるように構成されて 、 てもよい。多角形の概形パターンは脈波振幅パターンに整合させるべきパターン形 状の基本的構成であり、例えば、 3角形、 4角形、 5角形、台形などのように、その角 数のみが決定されている概略形状であってもよぐ或いは、 3角形と 4角形とを接合し た形状などのように角数に加えて他の条件（隣接する辺の交差角度範囲、辺の長さ 範囲、隣接しない辺同士の平行度など）が決定されている概略形状であってもよい。 いずれの場合でも、概形パターンには少なくとも一つの形状の自由度が確保されて いなければならない。
[0015] さらに、パターン整合が脈波振幅パターンの全体に対して行われる場合、図 23に 示す基本パターン A— Eのような多角形状の複数の概形パターンを用いることもでき る。例えば、基本パターン A— Cの場合、 5角形の概形パターンが用いられる。また、 ノターン整合が脈波振幅パターンの一部に対して行われる場合、概形パターンとし ては、三角形や台形などのような、より簡易な (角数の少ない)形状を用いることがで きる。
[0016] また、本発明のより具体的な循環動態評価装置は、血管に外圧を与えた状態で脈 波を検出する脈波検出手段と、脈波検出手段の検出値から外圧に対する脈波振幅 の依存特性を示す脈波振幅パターンを形成するパターン形成手段と、脈波振幅バタ 一ンを脈波振幅の値に下限値を設定することにより限定した脈波振幅の包絡線を含 むパターン部分を特定し、その特定されたパターン部分に対して台形の概形パター ンの形状を整合させるパターン形状整合手段と、概形パターンの整合形状に基づ 、 て血管の力学的特性に関する循環動態指標を導出する指標導出手段と、を具備す ることを特徴とする。この発明によれば、脈波振幅の値に下限値を設定して脈波振幅 ノターンを限定することにより、脈波振幅パターンの上部に対して概形パターンを整 合させることになるので、脈波振幅の最大値が得られる部分の変化形状の特徴を抽 出できることから、血管の力学的特性、特に内膜及び中膜の弾性特性を客観的に示 す循環動態指標を導出することが可能になる。また、台形の概形パターンを用いるこ とにより、整合された台形の上部形状 (後述する上底幅 wや幅 Wなど）によって血管 の力学的特性、特に内膜及び中膜の弾性特性を客観的に示す循環動態指標を容 易かつ正確に得ることが可能になる。
[0017] ここで、上述した下限値は脈波振幅の最大値の 40%以上 90%以下であることが好 ましい。下限値を小さすぎないようにすると、脈波振幅パターンのうち血管の内外圧 力差の大きい状態で検出された領域が概形パターンを整合させるべき部分に含まれ る可能性が低くなるため、血管の内膜や中膜の力学的特性を正確に反映した循環 動態指標が得られやすくなる。また、下限値を大きすぎないようにすると、脈波振幅 パターンのピーク近傍の形状のみに基づいて循環動態指標を導出する可能性は低 くなるため、ノイズに起因する影響が減少し、循環動態指標の精度が向上する。
[0018] また、概形パターンは、脈波振幅パターンの特定されたパターン部分の底辺の幅を 下底幅とし、脈波振幅パターンの特定されたパターン部分の最大値を高さとする台 形パターンであることが好ましい。これによれば、台形の概形パターンの下底幅及び 高さが容易かつ一義的に定まるので、台形の概形パターンの面積を脈波振幅パター ンの特定されたパターン部分の面積と同一にすることによって上底幅も容易に求める ことができることから、パターンの整合処理を容易に実施することが可能になる。
[0019] 本発明において、循環動態指標は、概形パターンの整合形状の上底幅に基づい て導出されることが好ましい。これによれば、台形の概形パターンの上底幅は脈波振 幅パターンにおいて平坦部とみなすことのできる範囲を示すので、この上底幅に基 づいて循環動態指標を導出することにより、血管の内膜及び中膜の弾性特性を正確 に表現できる。また、上底幅に基づいて循環動態指標を導出することにより、導出処 理を簡単に行うことができる。この場合、循環動態指標は、上底幅の値そのものとして もよぐ或いは、上底幅に他のパラメータを演算したものでもよい。
[0020] 本発明において、循環動態指標は、概形パターンにおける上底位置よりも概形パ ターンの高さの所定割合分だけ下にずれた位置の幅に基づいて導出されることが好 ましい。これによれば、概形パターンの上底幅そのものではなぐ上底位置よりも所定 割合分だけ高さを減じた位置における幅を求め、この幅に基づ!/、て循環動態指標を 導出することにより、脈波振幅パターンのピーク近傍のノイズに起因する影響を低減 することができる。また、脈波振幅パターンのピーク近傍のパターン形状によっては 概形パターンの上底幅がきわめて小さくなる（場合によっては 0になる）場合も考えら れ、この場合には循環動態指標の信頼性が大幅に低下する事態も想定できるが、上 記のように構成することにより、循環動態指標を安定して求めることができ、その信頼 性も高めることができる。ここで、所定割合は 1一 10%の範囲内に設定されていること が好ましい。所定割合力 、さすぎないようにすると上記の効果が得られやすくなり、ま た、所定割合が大きすぎないようにすると循環動態指標に対して台形の概形パター ンの上底近傍の形状を反映させることが容易になる。上記範囲であれば、ノイズの影 響を低減し、かつ、脈波振幅パターン部の形状に応じた循環動態指標を正確に導出 することが可能になる。
[0021] なお、循環動態指標は、台形の概形パターンの上底幅、または、概形パターンに おける上底位置よりも概形パターンの高さの所定割合分だけ下にずれた位置の概形 パターンの幅に対応する外圧の圧力差に基づ 、て導出されることが好ま 、。これに よれば、脈波振幅パターンの振幅値や時問幅は測定状態によって大きく影響を受け るので、上底幅ゃ概形パターンにおける上底位置よりも概形パターンの高さの所定 割合分だけ下にずれた位置の幅もまた測定状態に影響を受けるが、これらに対応す る外圧 (カフ圧など)の圧力差は測定状態に影響を受けにくいため、当該圧力差に基 づいて循環動態指標を導出することにより、循環動態指標の客観性を高めることがで きる。
[0022] 本発明にお 、て、脈波振幅パターンの特定されたパターン部分と概形パターンの 整合形状との重なり範囲以外の面積 (すなわち互にずれている部分の面積）に基づ いて概形パターンの整合形状若しくは循環動態指標の精度指標を導出するパター ン判定手段をさらに具備することが好ましい。これによれば、脈波振幅パターンの特 定されたパターン部分と概形パターンの間の整合度合を精度指標の形で知ることが できるため、循環動態指標の信頼性がどの程度である力を明確に把握することがで きる。
[0023] 本発明にお 、て、パターン形状整合手段は、精度指標が許容範囲を外れて 、る場 合には特定されたパターン部分の範囲を変更して概形パターンの整合形状を求め 直すことが好ましい。例えば、下限値を設定する発明においては、その下限値を変 更した上で概形パターンを形成し直せばよい。このように精度指標が許容範囲にな い場合には概形パターンの整合対象となるべき特定されたパターン部分の範囲を変 更して概形パターンの整合処理をやり直すことにより、脈波振幅パターンの特徴をよ り高い精度で抽出することが可能になる。すなわち、精度指標が許容範囲を外れて いる場合には循環動態指標の値の信頼性が低いため、概形パターンを整合させる べき脈波振幅パターンの範囲を設定し直すことにより、より信頼性の高い (すなわち 精度指標の小さ 、)循環動態指標を得ることが可能になる。
[0024] 本発明において、脈波振幅パターンの少なくとも特定されたパターン部分と概形パ ターンの整合形状とを重ね合わせて表示するパターン表示手段をさらに具備するこ とが好ましい。これによれば、パターン表示手段により、脈波振幅パターンの少なくと も特定されたパターン部分と概形パターンとが重ね合わせて表示されるため、パター ンの整合状態を視覚的に把握することができるから、循環動態指標の妥当性を明確 に検証することが可能になる。
[0025] 本発明において、脈波振幅パターン形成手段は、脈波検出手段の検出値に基づ いて導出された脈波振幅のデータ列中のデータを所定の基準で並び替えた後に、 脈波振幅パターンを形成することが好ましい。一般に、血圧測定時には、被測定者 の呼吸や体動などに起因する血圧動揺が生じるため、脈波検出手段の検出値に基 づ 、て導出された脈波振幅のデータ列をそのまま用いて脈波振幅パターンを形成す る場合には、導出される循環動態指標に誤差が生じやすくなる。し力しながら、脈波 振幅パターンを形成する前に、脈波振幅のデータ列中のデータを並び替えることに よって、呼吸や体動などに起因する血圧動揺の影響を抑制することができ、その結果 、より精度の高い循環動態指標を得ることが可能になる。
図面の簡単な説明 [図 1]循環動態評価装置の実施形態の全体構成を示す概略構成図。
[図 2]実施形態の動作プログラムの動作手順を示す概略フローチャート。
[図 3]実施形態の脈波振幅パターンと概形パターンとの関係を示すグラフ。
[図 4]本実施形態の分析処理過程を示す概略フローチャート。
[図 5]実施形態の概形パターンの異なる形状を示す模式図 (a)— (c)。
[図 6]実施形態のパターン規格ィ匕処理の説明用グラフ。
[図 7]実施形態のパターン面積整合処理の説明用グラフ。
[図 8]実施形態のパターン形状整合処理の説明用グラフ。
[図 9]実施形態のパターン整合形状の精度指標 RAの説明用グラフ。
[図 10]実施形態のパターン整合形状の精度指標 RBの説明用グラフ。
[図 11]実施形態のパターン整合形状の精度指標 RCの説明用グラフ。
[図 12]実施形態の幅 W'を導出する処理の説明用グラフ。
[図 13]実施形態の循環動態指標 RXを求める処理の説明用グラフ。
[図 14]実施形態の分析結果の表示画面を示す図。
[図 15]ASIの年齢依存性を示すグラフ。
[図 16]脈波振幅のデータ列を示し、 (a)は血圧測定時に被測定者の呼吸や体動など に起因する血圧動揺が生じているときに得られる脈波振幅のデータ列をそのまま示 すグラフ、（b)は、血圧測定時に被測定者の呼吸や体動などに起因する血圧動揺が 生じているときに得られる脈波振幅のデータ列中のデータを並び替えた後の状態を 示すグラフ、（c)は、血圧測定時に被測定者の呼吸や体動などに起因する血圧動揺 が生じておらずかつノイズがないときに得られる理想的な脈波振幅のデータ列を示 すグラフ。
[図 17]血管の構造を説明するための説明図。
[図 18]血管の内圧と血管容積との関係を示すグラフ。
[図 19]血管の内外圧力差と血管容積との関係を示すグラフ。
[図 20]カフによる加圧と血管の内外圧力差との関係を示す説明図。
[図 21]血管の内外圧力差と血管容積との関係による脈波形状の変化を示す説明図 圆 22]脈波振幅パターンと血圧値との関係を示すグラフ。
圆 23]脈波振幅の基本パターンと症例との関係を示す表。
圆 24]基本パターン Aと血管の弾性特性との関係を示す説明図。
圆 25]血管の弾性特性の硬化度合による変化を示すグラフ。
圆 26]基本パターン Cと血管の弾性特性との関係を示す説明図。
圆 27]基本パターン Dの説明図。
圆 28]基本パターン Eと血管の弾性特性との関係を示す説明図。
[図 29]血管の内圧 -容積特性と血管の拡張度合の圧依存性を示すグラフ。 符号の説明
10 制御部
11 圧力検出器
12 圧力検出回路
13 CPU
16 低速排気手段
17 加圧手段
18 カフ
19 ノ ッファメモリ
20 格納メモリ
21 外部操作部
22 表示装置
23 プリンタ装置
24 入出力端子
P 脈波振幅パターン
Q (脈波振幅パターンの)特定バタ
PE 概形パターン
S 面積
L 下底幅
H 高さ w 上底幅
W' 幅
δ γ 所定割合
Pc カフ圧
△Pc 圧力差
RA、RB、RC 精度指標
ASI 循環動態指標
発明を実施するための最良の形態
[0028] 次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図 1は本 発明に係る循環動態評価装置の実施形態の概略構成を示す概略構成図である。な お、説明に当たっては循環動態評価方法も併せて説明することする。この循環動態 評価装置においては、生体の血管 (動脈)を圧迫するためのカフ、すなわち膨らませ ることのできる（inflatable)腕帯 18、カフ圧を検出するためのダイヤフラム圧力計や 歪みセンサなどで構成される圧力検出器 11、カフ 18内の空気を排出する流量制御 弁や減圧弁などで構成される定速排気手段 16、及び、カフ 18の内部を加圧するた めの加圧ポンプなどで構成される加圧手段 17が、可擁性チューブなどで構成される 配管 15を介して相互に接続されている。圧力検出器 11は、カフ 18内の圧力、すな わちカフ圧を検出するものであり、カフ圧 Pcを表す検出信号を圧力検出回路 12に出 力する。圧力検出回路 12は、圧力検出器 11の検出信号を変換 (例えば AZD (アナ ログ一デジタル)変換)して MPU (マイクロプロセッサユニット）などで構成される制御 部 10に供給する。ここで、圧力検出器 11及び圧力検出回路 12は圧力検出手段 26 を構成し、この圧力検出手段 26は脈波検出手段の一部となる。脈波検出手段は、力 フ 18、圧力検出手段 26、後述する制御部 10によって実行される動作プログラムの一 咅〖こよって構成される。
[0029] 制御部 10は、 CPU (中央処理ユニット） 13、 RAM (ランダムアクセスメモリ）などで 構成されるノ ッファメモリ 19、 ROM (リードオンリメモリ）などで構成される格納メモリ 2 0を有し、この他に、必要に応じて内部ノ スや入出力回路などを備える。ノ ッファメモ リ 19は CPU13によって実行される動作プログラムの処理結果を一時的に記録する。 また、格納メモリ 20には上記の動作プログラムや各種の設定値、基準値などが記録 されている。制御部 10には、操作スィッチなどの外部操作部材を有する外部操作部 21と、処理結果を視覚的に表示するための表示装置 22と、処理結果を紙などの媒 体に記録するためのプリント装置 23と、処理結果を出力したり、外部からのデータを 入力したりするための入出力端子 24とが接続されている。
[0030] なお、上記のように制御部 10を MPUで構成する必要はなぐ単なる演算回路によ つて構成することもできる。また、本実施形態ではカフ 18を含む検出系と制御部 10を 中心とする制御系とがー体に構成されているが、検出系と制御系とを別体に構成し てもよい。例えば、検出系を構成する検出装置と、パーソナルコンピュータなどで構 成された制御装置とを用いてもよい。また、本実施形態では動作プログラムを実行す ることによって検出処理を行うとともに検出結果を分析処理している力 検出処理を 実行する検出処理プログラムと、検出結果を分析処理するための分析処理プロダラ ムとを別に用意してもよい。
[0031] 図 2は、本実施形態の動作プログラムの動作手順の概略を示す概略フローチャート である。本実施形態の循環動態評価装置を用いる場合には、まず、被験者の動脈を 圧迫可能な部位にカフ 18を卷きつける。ここで、カフ 18を巻き付ける場所は腕や足 首や手首等、動脈を圧迫でき血圧が測定可能な場所であれば何処でも良い。その 後、外部操作部 21において開始操作を行うと測定が開始され (ST1)、制御部 10が 加圧手段 17に駆動信号を供給し、カフ 18を加圧する（ST2)。なお、この加圧過程 では定速排気手段 16は閉鎖され、排気が停止されていることが好ましい。このとき、 カフ圧は圧力検出手段 26により検出されており、カフ圧が目標圧力に達する（ST3) と、制御部 10は加圧手段 17による加圧を終了させる（ST4)。この目標圧力は被測 定者の最高血圧よりも充分に高い圧力、例えば 210mmHg程度に設定されている。
[0032] そして、上記の加圧プロセスが終了すると、定速排気手段 16による排気が開始され る（ST5)とともに、カフ圧が圧力検出手段 26により連続的に検出され、制御部 10の ノ ッファメモリ 19に記録される（ST6)。このステップでは、圧力検出回路 12が圧力検 出器 11から所定のサンプリング周期、例えば 50msecの時間間隔にて逐次検出値を サンプリングし、この検出値に対応するカフ圧が制御部 10のバッファメモリ 19に記録 される。
[0033] また、このときに検出されたカフ圧に基づいて脈波成分の抽出が行われ (ST7)、脈 波の最大値 (ピーク値）が検出され、記録される（ST8)。より具体的には、制御部 10 では、供給されるカフ圧データの差分値を求め、この差分データ列からカフ圧の減少 率に相当する成分を除去し、その後に、差分データが正であるもののみを脈波毎に 積算して脈波振幅を導出する。そして、この脈波振幅の最大ピーク値を検出する。そ して、この脈波振幅の最大ピーク値は、カフ圧の値及びその発生時間と共にバッファ メモリ 19に記録される。カフ圧が低下して最低血圧以下になる（ST9)とカフ圧の測 定は終了し、定速排気手段 16が開放されることにより急速排気が行われる (ST10) o
[0034] 上記の脈波振幅の導出方法は、検出されたカフ圧のデータを微分して微分データ を求め、この微分データ力 カフ圧の減少率 (傾き）に相当する値を除去して脈波の 微分データを形成し、この微分データのうちの正の値を脈波毎に積分する方法と等 価である。ただし、本実施の形態においては、脈波強度のカフ圧 (血管に加わる外圧 )に対する依存特性を反映したパターンが得られればよいので、脈波振幅として、脈 波のピーク値をそのまま用いてもよぐまたは、カフ圧の微分信号や差分信号のピー ク値をそのまま用いることもできるなど、脈波強度に対して正の相関を有する値であ れば如何なる値を脈波振幅として用いても構わな 、。
[0035] 上記の計測が終了すると、制御部 10により、得られた脈波振幅のデータ列に対し て平滑化処理を施す (ST11)。この処理では、処理を施す脈波振幅値を「今回の脈 波振幅値」とすると、前回の脈波振幅値、今回の脈波振幅値、及び、次回の脈波振 幅値を比較することにより、検出された今回の脈波振幅が正常な脈波振幅値である か否かを判断する。前後のデータと比較して異常な脈波振幅が存在した場合には、 この脈波振幅を除去し、前後のデータの平均値などに置き換える。また、脈波振幅デ ータ列に対して移動平均をとることにより、脈波振幅データ列の平滑化処理を行って も良い。これによつて、脈波振幅のデータ列中から異常データが除去されるとともに、 ノイズに起因する微細な変動成分が低減される。
[0036] 次に、上記のようにして得られた脈波振幅値の分析処理を行う（ST12)。この分析 処理においては、脈波振幅パターンの決定、最高血圧値の決定、平均血圧値の決 定、最低血圧値の決定、脈拍数の決定などが行われる。ここで、図 3に示すように、 脈波振幅パターン Pは、脈波振幅のデータ間の補問処理、平滑化処理などを経て脈 波振幅の包絡線の形状に対応するパターンとして形成される。 V、ずれの場合でも、 形成された脈波振幅パターンは、検出された脈波強度の血管に与えられる外圧 (力 フ圧）に対する依存特性を示す。具体的には、脈波振幅パターンは、 X軸 (横軸）に 外圧 (カフ圧)若しくは血管の内外圧力差、或いは、本実施形態の場合には時間を 採り、 Y軸 (縦軸）に脈波振幅の値を採ったときのグラフによって表されるパターンで ある。また、この分析処理においては、後述する方法によって脈波振幅パターンに整 合された概形パターンの形状、この概形パターンの形状の精度指標、概形パターン の形状から導出された循環動態指標などが導出される。
[0037] なお、本実施の形態に係る脈波検出手段による脈波検出方法は、上記の脈波振 幅パターンが結果として得られるものであればょ 、ので、上記のようにカフ圧を漸減さ せながら検出する方法に限らず、カフ圧を漸増させながら検出する方法、或いは、力 フ圧を任意に変化させながら検出する方法でデータを測定してもよい。いずれにして も、脈波振幅の値と、この値が得られたときの外圧 (或いは血管に対する内外圧力差 )とが平均血圧の近傍を中心としてその両側の所定の範囲に亘つて測定されていれ ばよい。
[0038] 最後に、上記の分析処理によって得られた各血圧値、脈拍数、脈波振幅パターン 、整合された概形パターンの形状、精度指標、循環動態指標などを、表示装置 22に 表示したり、プリンタ装置 23によって印刷したり、または入出力端子 24によってデー タとして出力したりする（ST13)。
[0039] 次に、上記の脈波振幅値に対する分析処理 (ST12)のうち、脈波振幅パターンに 対する概形パターンの形状整合処理、循環動態指標の導出処理、概形パターンの 整合形状の精度指標の導出処理に関する範囲について説明する。図 4はこの一連 の処理を行う場合の手順を示す概略フローチャートである。これらの処理内容として は、脈波振幅パターン力も処理対象となるパターン部分を特定するパターン特定処 理 (例えば、図 4に示す SST1)と、概形パターンの面積を上記特定されたパターン部 分 (以下、特定パターン部分という。）の面積と同じに設定するパターン面積整合処 理 (例えば、図 4に示す SST2)と、概形パターンの形状を特定パターン部分に整合 させるパターン形状整合処理 (例えば、図 4に示す SST3)と、整合させた形状を判定 するパターン判定処理 (SST4— SST6)と、循環動態指標を導出する指標導出処理 (例えば、図 4に示す SST7)とが挙げられる。以下においては、上記各処理を実施 するプロセスの一例として、脈波振幅パターンのピーク位置近傍の部分に対して台 形の概形パターンを整合させ、この概形パターンの整合形状に基づ 、て血管の硬化 度合を示す循環動態指標を導出する場合について説明する。
[0040] [パターン特定処理（SST1)]
最初に、図 3に示すように形成された脈波振幅パターン Pにおいて、血管の内膜 la 及び中膜 lbの弾性特性を反映する部分として、脈波振幅パターン Pの下限値 L (本 実施形態では脈波振幅パターン Pの最大値 (ピーク値)の 84%)以上の脈波振幅を 有するパターン部分 Qを取り出す。ここで、下限値 Lは、特定パターン部分 Qが血管 の内膜と中膜の性質が反映される領域を含んでいれば任意の値で構わないが、特 に、上記最大値の 40%— 90%の範囲であることが好ましい。下限値 Lを小さすぎな いようにすると、特定パターン部分 Qが目的とする血管の内膜 la及び中膜 lbの弾性 特性を反映する部分以外の部分を多く含む可能性が小さくなるので、最終的に得ら れる循環動態指標における上記弾性特性の反映度合が向上する。逆に下限値 Lを 大きすぎないようにすると、特定パターン部分 Qが狭くならず、ノイズや測定誤差によ る影響を大きく受ける可能性が低くなり、最終的に得られる循環動態指標の精度が 向上する。
[0041] また、本実施形態の場合、特定パターン部分 Qの上限値 Uは脈波振幅パターン P における脈波振幅の最大値と等しい。しかし、この上限値 Uを脈波振幅パターン Pに おける脈波振幅の最大値よりも小さい値 (例えば、最大値の 95— 99%の範囲内）に 設定しても構わない。このようにして特定パターン部分 Qに上限値も設定すると、脈 波振幅の最大値近傍のノイズの影響を低減できる。
[0042] なお、本実施形態では、図 3に示す特定パターン部分 Qについてのみ説明するが 、実際には、脈波振幅パターンのうち脈波振幅の包絡線を含むパターン部分であれ ばいずれの部分であってもよぐ例えば、図示二点鎖線で示す特定パターン部分 ςΓ (外圧が減少して!、く過程で脈波振幅が増大する領域)や特定パターン部分 Q〃 （外 圧が減少していく過程で脈波振幅が減少する領域)を対象としてもよぐまた、脈波振 幅パターン pの全体を対象としてもょ 、。特定パターン部分 ςΓや特定パターン部分 Q〃 に対する後述する概形パターンとしては三角形を用いることが好ましい。また、脈 波振幅パターン Pの全体を対象とする場合には、図 23に示される基本パターン A— Eのいずれかに対応する概形パターン、例えば、図 5に示す 5角形状や 6角形状の概 形パターン PE1— PE3などを用いることが好ましい。
[0043] 次に、図 6に示すように、上記のようにして特定された特定パターン部分 Qの X軸（ 横軸)寸法及び Y軸 (縦軸)寸法を規格化する。この規格化処理では、 X軸上の特定 ノ ターン部分 Qの範囲と、 Y軸上の特定パターン部分 Qの範囲とがそれぞれ所定値 になるように設定する。例えば、時間を示す X軸上の範囲を 1000とし、脈波振幅を示 す Y軸上の範囲を 2000として脈波振幅パターン Pの特定パターン部分 Qのサイズを 規格化する。ここで、脈波振幅パターン Pの特定パターン部分 Qの X軸座標及び Y軸 座標のサイズを規格ィ匕することが目的であるため、規格化された後の X軸座標のサイ ズ（上記の 1000)及び Y軸座標のサイズ（上記の 2000)は一定でさえあれば任意の 値でよい。
[0044] [パターン面積整合処理（SST2)]
次に、上記のようにして規格ィ匕した脈波振幅パターン Pの特定パターン部分 Qのパ ターン面積を算出する。このパターン面積は、特定パターン部分 Qのパターン形状（ 包絡線)を X値全体に亘つて積分することによって求められる。上記のようにして特定 パターン部分 Qのパターン面積 Sが算出されると、図 7に示すように、このパターン面 積 Sと同じ面積を有する概形パターン PEを設定する。この概形パターン PEは、本実 施形態の場合、最初に台形であることのみが決定されており、そのサイズや形状は定 められていない。
[0045] 上記の概形パターン PEは台形であるので、その下底幅 L、高さ H及び上底幅 Wと したとき、上記パターン面積 Sと同じ面積に設定すると、以下の式（1)が成立する。
S= { (L+W) X H}/2- - -(l)
そして、概形パターン PEの下底幅 Lを特定パターン部分 Qの底辺の長さ（すなわち 、 X軸上の範囲 = 1000)とし、概形パターン PEの高さ Hを特定パターン部分 Qの高 さ（Y軸上の範囲 = 2000)とすると、概形パターン PEの上底幅 Wは上記式（1)を用 いて算出することが可能になる。これによつて、概形パターン PEの基本的な形状要 素が決定される。
[0046] [パターン形状整合処理 (SST3)]
次に、上記のようにして基本的な形状要素が決定された概形パターン PEの形状を 特定パターン部分 Qの形状に対してより精密に整合させる。この処理においては、基 本的には、概形パターン PEが特定パターン部分 Qになるべく合致するように重ね合 わせる操作を行う（SST3)。
[0047] まず、図 8に示すように、概形パターン PEの下底幅 Lが特定パターン部分 Qの X軸 上の底辺の長さと同じであるので、パターン PEの下底と特定パターン部分 Qの底辺 とが一致するように XY座標上に配置し、このときの上底の X軸上の範囲を特定パタ ーン部分 Qの上部形状に最も整合するように調整する。この調整方法は種々考えら れるが、本実施形態では、下底幅 Lの中央値 (X軸上の範囲の中心位置）を通過する 垂線 (Y軸と平行な線)で領域を左右に 2分し、この左右の領域 A、 Bにおいてそれぞ れ概形パターン PE (最初の概形パターン PEを PE'とする。 )が特定パターン部分 Q と重ならない部分の面積 Zを求める。そして、これらの面積 Zが小さい領域の側（図示 例では領域 Aの重ならない部分の面積は零であるので領域 A側）に向けて、所定量 δ X (例えば、概形パターン ΡΕの下底幅 Lの 1Ζ8、すなわち、 δ X=LZ8)だけ、概 形パターン PE'の上底の位置を X軸方向に移動させ、概形パターン PE"を得る。そ して、さらにこの移動後の概形パターン PE〃 に対して上記と同様の処理を行って上 記面積 Zを求め、この面積 Zが小さい領域の側に向けて、所定量の半分、すなわち δ ΧΖ2だけ上底の位置を移動させる。このような処理を繰り返し行い、上底の移動量を 例えば δ ΧΖ2η (ηは処理回数を示す自然数）、すなわち δ ΧΖ8、 δ Χ/16,…と 漸減させていくことにより、徐々に概形パターン ΡΕの特定パターン部分 Qに対する整 合性を高めていき、最終的に領域 Αと Βの間の上記面積 Ζの差が最小になったときの 上底位置を求める。なお、このパターン形状整合処理を実行する制御部 10内部の 手段がパターン形状整合手段を構成する。また、この処理において、概形パターン P Eの初期形状は適宜に設定することができる。例えば、概形パターンの初期形状を、 上底が下底の中央部の上方に配置された形状とすることができる。
[0048] [パターン判定処理（SST4— SST6)]
次に、上記のようにして得た概形パターン PEの整合形状を判定する。最初に、概 形パターン PEの整合形状が全体的にどの程度、脈波振幅パターン Pの特定パター ン部分 Qと整合しているかを判定する。このために、図 9に示すように、概形パターン PEの整合形状と、脈波振幅パターン Pの特定パターン部分 Qとが重なり合わな！/、領 域 Cの総面積 Vを求める。この総面積 Vは、概形パターン PEは存在するが特定パタ ーン部分 Qが存在しな ヽ部位の面積と、特定パターン部分 Qは存在するが概形バタ ーン PEが存在しない部位の面積とを全て積算することにより得られる。そして、この 総面積 Vを特定パターン部分 Qの面積 Sで割った値 VZSを、精度指標 RAとする。こ の精度指標 RAは、上記のようにして整合させた概形パターン PEの形状の特定バタ ーン部分 Qに対する全体的な整合度合を示すものであり、精度指標 RA力 S小さいほ ど概形パターン PEの整合形状は特定パターン部分 Qの形状に近いことになる。した がって、精度指標 RAの値を見ることで、概形パターン PEの全体的な整合形状の精 度を把握することができる。
[0049] 本実施形態では、精度指標 RAが許容範囲にない場合、すなわち基準値 (例えば 、 5— 10%の範囲内の値)以上である場合、特定パターン部分 Qのパターン形状の 特徴が台形の概形パターン PEによって充分に表現されて 、な 、と判断し (SST4)、 再び上記パターン特定処理 (SST1)に戻る。このとき、このパターン特定処理では、 上記下限値 Lを前回の値と異なる値とする。本実施形態の場合には、下限値 Lの初 期値を特定パターン部分 Qのピーク値の 84% (以下、単に「L = 0. 84」という。）と比 較的高く設定してあるので、前回よりも下限値 Lを低くする。例えば、低減量を k=0. 04とした場合には、 L=L kの演算を行って今回は L = 0. 80とする。そして、この新 たな下限値 Lを用いて上記パターン特定処理 (SST1)及びパターン形状整合処理（ SST2)を再度実施する。
[0050] なお、精度指標 RAが許容範囲外にある場合に下限値 Lを変更する方法以外に、 上限値 Uを変更するなど、他の態様で特定パターン部分 Qの範囲を変更してもよ!/、。 本実施形態の場合には下限値 Lを変更することが最も望ましいが、上限値 Uを変更 することによつても効果が得られる場合がある。また、下限値 Lと上限値 Uの双方を変 更してちよい。
[0051] 一方、精度指標 RAが許容範囲内にある場合には、次に、概形パターン PEの整合 形状の歪度合を後述する精度指標 RBによって判定する（SST5)。概形パターン PE が左右に大きく歪んでいる場合には、ノイズなどの何らかの理由で特定パターン部分 Qのパターン形状が本来の脈波振幅のパターン形状から逸脱して 、る可能性が高 、 。このために、本実施形態では、図 10に示すように、概形パターン PEの下底幅 の 中央点（概形パターン PEの X軸上の範囲の中心位置）を境界として概形パターン PE を左右に 2分し、そのときの上底幅 Wのうちの領域 Aに属する部分の幅 waと、上底幅 Wのうちの領域 Bに属する部分の幅 wbとの比を精度指標 RB=waZwbとして求める 。そして、この精度指標 RBが許容範囲（例えば、 0. 8<RB< 1. 2)に入っているか 否力 すなわち wa=wbに近い状態である力否かを判定する。なお、この精度指標 R Bとしては、上記 waZwbではなぐ両者の差 wa— wbを用いて、これが許容範囲（例 えば 0. 2W<RB< 0. 2W)にあるかどうかを判定してもよい。
[0052] 本実施形態では精度指標 RBが上記許容範囲、たとえば、 waZwbが 0. 8-1. 2 の範囲力 逸脱している場合、 SST4と同様にパターン部分 Qの範囲（例えば下限値 L)を上記と同様に変更し、再びパターン特定処理 (SST1)及びパターン形状整合 処理 (SST2)を実行する。
[0053] 精度指標 RBが上記許容範囲に入っている場合には、次に、概形パターン PEの整 合形状の整合度合が左右でバランスがとれている力否かを後述する精度指標 RCに よって判定する（SST6)。概形パターン PEの整合形状が全体としては充分に特定パ ターン部分 Qのパターン形状を充分に反映したものであっても、その整合度合が左 右でバランスを欠く場合には、概形パターン PEの整合形状が特定パターン部分 Qの パターン形状を実質的に反映しているものとは言えないからである。このために、本 実施形態では、図 11に示すように、概形パターン PEの上底幅 Wの中心位置の X座 標を境界として、 2つの領域 及び を設定する。そして、領域 ΑΊこおける概形パ ターン PEと特定パターン部分 Qの重ならな 、部位の面積 caと、領域 における概形 パターン PEと特定パターン部分 Qの重ならない部位の面積 cbとを求め、これらの面 積 caと面積 cbの差を精度指標 RCとする。
[0054] そして、精度指標 RCが予め定められた許容範囲（例えば、—(ca + cb) Z5く RC = ca-cb< (ca + cb) /5)内でなければ、上記の SST4や SST5と同様に下限値 Lを 変更して再びパターン特定処理 (SST1)及びパターン形状整合処理 (SST2)を実 行する。このとき、下限値 Lは上記の SST4と同様に変更すればよい。なお、上記面 積 caと cbの比を上記の精度指標 RCとしてもよ 、。
[0055] なお、本実施形態では上記の精度指標 RA、 RB及び RCをそれぞれ求めて判定を 行って 、るが、これらの複数の精度指標のうちの 、ずれか一つだけを判定してもよ ヽ 。また、上記のように処理を或る程度繰り返しても上記精度指標のいずれか少なくとも 一つが許容範囲に入らない場合、例えば、繰り返し処理の回数が所定回数に到達し ても精度指標が許容範囲に入らない場合には、次の処理に移行し、通常の処理に 従って以下の循環動態指標を導出するとともに、その精度指標の値を表示したり、循 環動態指標の精度が低い旨を報知 (表示)したりすることが好ましい。なお、以上の処 理内容を実行する制御部 10内部の手段がパターン判定手段を構成する。
[0056] [循環動態指標の導出処理 (SST7)]
上記の精度指標 RA、 RB、 RCが上記の許容範囲内にあった場合には、上記のよう に整合した概形パターン PEが特定パターン部分 Qのパターン形状を充分に反映し ていることになるので、その概形パターン PEの整合形状に基づいて循環動態指標を 算出する（SST7)。この処理においては、上記のようにして脈波振幅パターン Pの特 定パターン部分 Qのパターン形状を反映する台形の概形パターン PEの整合形状か ら、循環動態指標となるべき値を導出する。ここで、循環動態指標としては、上記のよ うに整合された概形パターン PEの上底幅 W自体を用いることができ、或いは、この上 底幅 Wに所定の演算を施して求めることもできる。これは、上底幅 Wが脈波振幅パタ ーン Pにおける脈波振幅の最大値近傍のパターン形状の特徴を抽出したものである ため、血管の力学的特性、特に、内膜及び中膜の弾性特性を反映していると考えら れるからである。このことは、図 29に示すように、血管の内膜及び中膜に硬化が生ず ると、血管の内圧一容積特性のうちの内外圧力差が小さい領域において変化が生じ 、血管のコンプライアンス (伸展性）が著しく低下することからも理解できる。このように 血管に硬化が生ずると脈波振幅パターン Pにおける脈波振幅の最大値近傍の形状 が大きく変化し、通常、脈波振幅の最大値近傍位置に平坦部が現れる。
[0057] ただし、本実施形態では、脈波振幅パターン Pの形状によっては概形パターン PE が三角形 (すなわち、上底幅 Wが 0)になる場合も想定できることから、これを避けるた めに、並びに、ノイズによる影響をなるベく取り込まないために、図 12に示すように、 上記概形パターン PEの上底位置よりも、概形パターン PEの高さ Hの所定割合 δ y分 だけ下方に下がった位置の概形パターン PEの幅 を求める。例えば、概形パター ン PEの高さを 100%とした場合に、その 5%分だけ上底位置から下方に移動した位 置（すなわち Y値が高さの 95%である位置）における概形パターン PEの幅 W'を求め る。この幅 ま、以下の式（2)によって算出できる。
W' = W+ (L-W) - h/H = W+ (L-W) 6 y- (2)
ここで、 hは上底位置から幅 の位置までの距離であり、 S y=hZHである。 S y は適宜の値とすることができる力 本実施形態の場合、 δ yltO. 01-0. 10 (1— 10 %)の範囲内であることが好ましい。この S yが小さすぎないようにすると幅 W'を用い る効果が得られやすくなり、 δ yが大きすぎないようにすると概形パターン PEの上底 幅 Wに関する情報が循環動態指標に取り込まれやすくなり、血管の内膜 laや中膜 1 bの弾性特性を反映した指標を得やすくなる。
[0058] 本実施形態では、図 13に示すように、上記のようにして求めて幅 に対応する力 フ圧 Pcの圧力差 Δ Pcを求める。このように幅 W'に対応するカフ圧の圧力差 Δ Pcを 求めるのは、カフ圧 Pcは脈波測定時の外圧値であるため、幅 W'を圧力差 A Pcに変 換することで排気速度などの測定条件に依存しない指標を求めることができるからで ある。そして、このように求めた A Pcそのもの、或いは、この A Pcの定数倍（例えば、 2— 100の範囲内の数）を循環動態指標 ASI (arterial stiffness Index)として導 出する。ここで、「ASI」は、本出願人が独自に定義付けした指標を示す用語であると ともに、本出願人が使用する商標である。なお、以上の処理を実行する制御部 10内 部の手段が指標導出手段を構成する。
[0059] 上記の処理によって得られた概形パターン PEの整合形状、上記各精度指標 RA、 RB、 RC、循環動態指標 ASIは、適宜に表示装置 22に表示され、プリンタ装置 23に て印刷され、或いはまた、入出力端子 24から外部へと出力される。図 14には、上記 の結果を表示するための表示画面の一例を示してある。ここで、本実施形態の循環 動態指標 ASIは、脈波振幅パターン Pのピーク部分の近傍の形状に基づく指標であ り、その結果、血管の力学的特性、すなわち内膜や中膜の弾性特性を示す指標とな つている。ここで、本実施形態では、 ASI= A Pc X 10としている。
[0060] また、上記精度指標 RA、 RB、 RCを適度に重み付けした状態で積算することによ つて総合精度指標 PRIを算出し、図 14に示す表示画面に表示している。この総合精 度指標 PRIは概形パターン PEの整合形状の脈波振幅パターンに対する整合度合を 示す指標である。ここで、 PRI = a XRA + b XRB + c XRCであり、 a、 b、 cはそれぞ れ任意の係数である。ただし、総合精度指標 PRIは、上記の精度指標 RA、 RB、 RC のいずれか一つ或いは二つから求めることも可能であり、上記のような態様に限られ るものではない。
[0061] ここで、図 14に示すように、表示装置 22では、概形パターン PEと脈波振幅パター ン P (或いは特定パターン部分 Q)とが重ね合わせた態様で画面に表示される。これ によって、脈波振幅パターン P或いはその特定パターン部分 Qのパターン形状と、概 形パターン PEの整合形状との異同を視覚的に把握することができるので、概形バタ ーン PEの整合形状に基づいて導出された循環動態指標 ASIの妥当性を視覚的に 把握することができる。
[0062] また、上記の各出力装置には、図 14に示すように、各血圧値 (最高血圧値 Ps、平 均血圧値 Pm、最低血圧値 Pa)や脈拍 Puを同時に表示または出力するようにしても よぐさら〖こは、脈波振幅パターン Pを図 23に示す基本パターンのいずれかに分類す る手段を設け、その分類結果 Patternを表示或いは出力するようにしてもょ 、。
[0063] 脈波振幅パターン Pの図 23に示す基本パターン A— Eへの分類処理は、種々のパ ターン認識手法 (例えば、上記特許文献 1に記載された方法)を用いて行うことができ るが、本発明に係るパターン面積整合処理、パターン形状整合処理及びパターン判 定処理を用いて行うこともできる。例えば、図 5に示す概形パターン PE1— PE3を順 次に脈波振幅パターン Pに適用し、上記のパターン面積整合処理と同様にして脈波 振幅パターン Pと同じ面積とした上で、上記のパターン形状整合処理と同様にして形 状を整合させ、上記のパターン判定処理と同様に精度指標 RA、 RB、 RCや総合精 度指標 PRIを算出して、その整合度合を判定することにより、いずれの概形パターン に最も適合する力を求める。そして、概形パターン PE1に対する適合性が最も高い場 合には脈波振幅の最大値の大きさに応じて基本パターン A又は Bのいずれかに分類 し、概形パターン PE2に対する適合性が最も高 、場合には基本パターン Cに分類し 、概形パターン PE3に対する適合性が最も高い場合には基本パターン Eに分類し、 脈波振幅パターン Pが 、ずれの概形パターンにも適合しな 、場合 (上記精度指標或 いは総合精度指標が許容範囲から外れる場合）には基本パターン Dに分類する。
[0064] 上記実施形態では、概形パターン PEを脈波振幅パターン Pの特定パターン部分 Q のパターン形状に整合させてから、この概形パターン PEの整合形状から循環動態指 標 ASIを導出するようにしている。しかし、上記の概形パターン PEの整合形状が処 理過程において表現されていなくても、或いは、処理結果中に明示されなくても、結 果的に上記と実質的に同様の演算処理を実行して循環動態指標 ASIを導出するこ とも可能であり、このような態様も本発明の範囲に包含される。
[0065] 本実施形態では、脈波振幅パターン Pの少なくとも一部である特定パターン部分 Q を予め設定された概形パターン PEの整合形状として表現し、この概形パターン PEの 整合形状に基づいて循環動態指標 ASIを求めるものであり、脈波振幅パターン Pの 少なくとも一部と概形パターン PEの面積を相互に同一としたことから、パターン形状 を全体的に把握することができると同時に、概形パターン PEの整合処理を容易に行 うことができ、正確且つ明確な循環動態指標 ASIを導出することができる。
[0066] また、本実施形態では、概形パターン PEの整合形状の精度指標 RA、 RB、 RC或 いは総合精度指標 PRIを、概形パターン PEの整合形状と脈波振幅パターン P (特定 ノターン部分 Q)との重なり部分以外の面積を基準として求めることにより、概形バタ ーン PEの整合形状の精度を把握することが可能になるため、導出された循環動態 指標の信頼性を把握することができる。
[0067] さらに、表示装置 22には、概形パターン PEの整合形状と、脈波振幅パターン P (パ ターン部分 Q)とを重ね合わせて表示するようにしているので、パターン整合の状況を 視覚的に把握することができることから、循環動態指標 ASIの信頼性を明確に把握 することができる。
[0068] なお、図 15は、外来患者 158人に対して測定を行ったときの循環動態指標 ASIの 値の年齢依存性を示すグラフである。外来患者の中には降圧剤を服用して ヽる者が 多く含まれており、必ずしも血圧値だけで循環動態を判定することはできないが、循 環動態指標 ASIには明らかに年齢に対する相関が見られ、また、循環動態指標 ASI のばらつきは加齢とともに大きくなつていることがわかる。
[0069] さらに、上記実施形態では、得られた脈波振幅のデータ列に対する平滑化処理 (S T11)は、前後のデータと比較して異常な脈波振幅が存在した場合には、この脈波 振幅を除去し、前後のデータの平均値などに置き換えるデータ置換処理により、ある いは、脈波振幅データ列に対して移動平均をとる移動平均処理により行われていた 力 脈波振幅のデータ列中のデータを並び替えることにより脈波振幅のデータ列に 対する平滑化処理を行っても良い。以下、このデータの並び替えによる平滑化処理 を図 16に基づいて説明する。
[0070] 図 16は、脈波振幅のデータ列を示し、 (a)は血圧測定時に被測定者の呼吸や体 動などに起因する血圧動揺が生じているときに得られる脈波振幅のデータ列をその まま示すグラフ、（b)は、血圧測定時に被測定者の呼吸や体動などに起因する血圧 動揺が生じているときに得られる脈波振幅のデータ列中のデータを並び替えた後の 状態を示すグラフ、（c)は、血圧測定時に被測定者の呼吸や体動などに起因する血 圧動揺が生じておらずかつノイズがないときに得られる理想的な脈波振幅のデータ 列を示すグラフである。
[0071] 血圧測定時には、図 16 (a)に示すように、被測定者の呼吸や体動などに起因する 血圧動揺が生じるため、実際の脈波振幅のデータ列は、図 6等に示すような最大ピ 一ク値を境にして次第に増カロ、減少する形にはならない。そのため、導出される循環 動態指標 ASIには誤差が生じる。そこで、図 16 (a)に示す脈波振幅のデータ列中の データを、図 16 (b)に示すように並び替える脈波振幅データの平滑ィ匕処理を行うこと で、呼吸や体動などに起因する血圧動揺の影響を抑制して、循環動態指標 ASIの 精度をより高めることができる。 [0072] この脈波振幅データの並び替えは、図 16 (b)に示すように、脈波振幅データの最 大ピーク値 dlを境界にして、測定の前半（図 16 (b)における最大ピーク値 dlよりも左 側）では、最大ピーク値 dlに向力つて次第にデータ値が大きくなるように脈波振幅デ ータを並び替え、測定の後半（図 16 (b)における最大ピーク値 dlよりも右側）では、 最大ピーク値 dlから次第にデータ値が小さくなるように脈波振幅データを並び替える ことで行われる。
[0073] このようにして、脈波振幅データを並び替えた後に、上述した形態と同様に脈波振 幅パターンを形成し、上述した形態と同様に圧力差 A Pcを求めると、図 16から明ら かなように、脈波振幅データを並び替えた後に算出される圧力差 A Pc2は、脈波振 幅データを並び替えずに算出される圧力差 Δ Pelと比べ、理想的な脈波振幅パター ンに基づいて算出される圧力差 A PcOにより近い値となる。すなわち、脈波振幅デー タを並び替えた後に、脈波振幅パターンを形成する場合には、被測定者の呼吸や体 動などに起因する血圧動揺の影響を抑制して、より精度の高い循環動態指標 ASIを 得ることができる。また、被測定者の呼吸や体動などに起因する血圧動揺の影響を 抑制できるため、より安定した血圧値を得ることができる。なお、図 16では、循環動態 指標 ASIを導出する際に必要となる包絡線、概形パターン PE等の記載は省略して いる。
[0074] また、脈波振幅のデータ列に対する平滑化処理としては、上述したデータ置換処 理の方が、移動平均処理より好ましぐ図 16 (b)に示すのと同様の脈波振幅のデー タ列を得ることが可能である。すなわち、データ置換処理によって平滑化処理をした 方が、移動平均処理によって平滑化処理をするよりも精度の高い循環動態指標 ASI を得ることができる。なお、並び替えの基準としては、上述のように、単純にデータ値 の大きさの順で並び替えるものの他、隣接するものの値が一定値を超えるもののみを 並び替えたり、時間を考慮に入れた値として力 並び替える等の他の基準を採用す ることができる。また、脈波振幅のデータ列に対する平滑ィ匕処理として、データの並 び替えによる処理とデータ置換処理との両処理を行うようにしても良 ヽ。
[0075] 以上説明したように、本発明は、形成された脈波振幅パターンの少なくとも一部の 特定パターン部分に対して多角形の概形パターンを整合させることにより、ノイズによ る影響を軽減することができる。また、他の発明は高精度の循環動態指標、特に、血 管の力学的特性を客観的に示す循環動態指標を導出することができるという顕著な 効果を奏する。

Claims

請求の範囲
[1] 血管に外圧を与えた状態で脈波を検出する脈波検出手段と、
前記脈波検出手段の検出値から前記外圧に対する脈波振幅の依存特性を示す脈 波振幅パターンを形成する脈波振幅パターン形成手段と、
前記脈波振幅パターンの少なくとも一部の前記脈波振幅の包絡線を含むパターン 部分を特定し、その特定されたパターン部分に対して多角形の概形パターンの形状 を整合させるパターン形状整合手段と、
前記概形パターンの整合形状に基づいて血管の力学的特性及び Z又は心臓の拍 出特性に関する循環動態指標を導出する指標導出手段と、
を具備することを特徴とする循環動態評価装置。
[2] 前記概形パターンの面積は、前記特定されたパターン部分の面積と等 、ことを特 徴とする請求項 1に記載の循環動態評価装置。
[3] 血管に外圧を与えた状態で脈波を検出する脈波検出手段と、
前記脈波検出手段の検出値から前記外圧に対する脈波振幅の依存特性を示す脈 波振幅パターンを形成する脈波振幅パターン形成手段と、
前記脈波振幅パターンを前記脈波振幅の値に下限値を設定することにより限定し た前記脈波振幅の包絡線を含むパターン部分を特定し、その特定されたパターン部 分に対して台形の概形パターンの形状を整合させるパターン形状整合手段と、 前記概形パターンの整合形状に基づいて血管の力学的特性に関する循環動態指 標を導出する指標導出手段と、
を具備することを特徴とする循環動態評価装置。
[4] 前記概形パターンの面積は、前記特定されたパターン部分の面積と等 、ことを特 徴とする請求項 3に記載の循環動態評価装置。
[5] 前記指標導出手段は、前記循環動態指標を前記概形パターンの整合形状の上底 幅に基づいて導出することを特徴とする請求項 3又は 4に記載の循環動態評価装置
[6] 前記指標導出手段は、前記循環動態指標を前記概形パターンにおける上底位置 よりも前記概形パターンの高さの所定割合分だけ下にずれた位置における前記概形 パターンの幅に基づいて導出することを特徴とする請求項 3又は 4に記載の循環動 態評価装置。
[7] 前記特定されたパターン部分と前記概形パターンの整合形状との重なり範囲以外 の面積に基づいて前記概形パターンの整合形状または前記循環動態指標の精度 指標を導出するパターン判定手段をさらに具備することを特徴とする請求項 1から 6 V、ずれか一項に記載の循環動態評価装置。
[8] 前記パターン形状整合手段は、前記精度指標が許容範囲を外れて！/ヽる場合には 前記特定されたパターン部分の範囲を変更して前記概形パターンの整合形状を求 め直すことを特徴とする請求項 7に記載の循環動態評価装置。
[9] 前記脈波振幅パターンの少なくとも前記特定されたパターン部分と前記概形バタ ーンの整合形状とを重ね合せて表示するパターン表示手段をさらに具備することを 特徴とする請求項 1から 8のいずれか一項に記載の循環動態評価装置。
[10] 前記脈波振幅パターン形成手段は、前記脈波検出手段の検出値に基づいて導出 された前記脈波振幅のデータ列中のデータを所定の基準で並び替えた後に、前記 脈波振幅パターンを形成することを特徴とする請求項 1から 9のいずれか一項に記載 の循環動態評価装置。
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