WO2021090434A1 - 検査装置 - Google Patents

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WO2021090434A1
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    • A61B8/5207—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of raw data to produce diagnostic data, e.g. for generating an image

Definitions

  • the present invention relates to an inspection device that supports fetal growth diagnosis.
  • FGR fetal growth restriction
  • EFW estimated fetal weight
  • BPD Large lateral diameter of the baby's head (Bipalietal diameter)
  • AC Peripheral length of the outer circumference of the abdomen FL: Femur length Is.
  • the ultrasonic tomography method has an advantage that ultrasonic waves that are non-invasive to the mother and the foetation can be used, but some measurement error occurs depending on the posture of the foetation at the time of measurement.
  • the estimated fetal weight obtained by the EFW formula with the body weight reference value, it is necessary to match the number of weeks of gestation, but there may be a difference in the number of weeks of gestation due to individual differences between mothers. Therefore, it is difficult to diagnose whether or not it is FGR according to the EFW formula by one test, and generally, the diagnosis is made through a plurality of tests.
  • both the RI value and the PI value tend to decrease as the number of weeks of pregnancy increases after the 20th week of pregnancy. The reason is explained that in normal pregnancy, vascular resistance decreases as the pregnancy progresses and fetal placental circulation is maintained. On the other hand, it is explained that FGR impairs fetal placental circulation and both RI and PI values are higher than normal values.
  • the increase in RI value and PI value can occur in cases other than FGR, and even in FGR, the RI value and PI value may not increase. For this reason, tests using RI or PI values are not suitable for screening for the purpose of detecting FGR, and the estimated fetal weight measured by ultrasonic tomography is used exclusively for the diagnosis of FGR. There is a fact.
  • the present inventor has repeatedly studied diligently and found a technique capable of easily diagnosing the developmental state of a foetation based on new findings.
  • the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an inspection device capable of easily and accurately determining the developmental state of a foetation.
  • the inspection device of the present invention A measuring device that measures the inner diameter of the artery from the foetation to the placenta of the pregnant woman and the blood flow velocity, An arithmetic unit that calculates the Reynolds number based on the inner diameter of the artery and the blood flow velocity measured by the measuring device.
  • An input device for entering the number of weeks of pregnancy and It is characterized by having a determination device for determining whether or not the foetation develops FGR based on the number of weeks of pregnancy and the Reynolds number.
  • an inspection device capable of easily and accurately determining the developmental state of a foetation.
  • FIG. 1 is a diagram showing the inspection device of the present embodiment together with the fetal placental circulatory system.
  • a pregnant woman is placed in a supine and resting position, ultrasonic measurements are performed using the inspection device of the present embodiment, and the Reynolds number obtained as a result is taken on the vertical axis to determine the number of weeks of pregnancy. It is a graph shown by the horizontal axis.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the control operation of the inspection device.
  • FIG. 1 is a diagram showing the inspection device of the present embodiment together with the fetal placental circulatory system.
  • the fetal oxygen supply depends on the placenta, and the presence of a bloodstream shunt is required for the effective use of oxygen.
  • the fetal blood oxygenated by the placenta PL enters the fetal body via the umbilical cord vein UCV, and further enters the right atrium RA of the fetal heart HT from the venous AV via the inferior vena cava UV. It flows into the left atrium LA via the foramen ovale EH, passes through the left ventricular LR, and is carried to the fetal brain, upper body, or lower body through an aorta (not shown).
  • fetal blood with a low oxygen content enters the right atrium RA of the heart HT from the vena cava, passes through the aorta AR via the right ventricle RR, is discharged to the outside of the foetation via the umbilical artery UCA, and reaches the placental PL. It is supposed to go back.
  • Placenta PL is an organ in which the villi, which is a fetal component, float in the intervillous space, which is a maternal component.
  • the villi which is a fetal component
  • the intervillous space which is a maternal component.
  • Placental PL also plays a role as an immune barrier. That is, the fetal blood flowing through the umbilical artery UCA can be interpreted as consuming a predetermined energy in the placental PL.
  • the inspection device includes an ultrasonic probe SWP, a device main body DB connected to the ultrasonic probe SWP, an input device IF such as a keyboard for inputting the number of weeks of pregnancy, and a monitor MN that displays the result. And have.
  • a personal computer or the like can be used as the device main body DB.
  • the ultrasonic probe SWP has a plurality of piezoelectric vibrators, and these plurality of piezoelectric vibrators generate an ultrasonic SW based on a drive signal supplied from a transmission / reception unit of the device main body DB.
  • the plurality of piezoelectric vibrators included in the ultrasonic probe SWP receive reflected waves from the umbilical vein UCV and the umbilical artery UCA tube wall, and the fetal blood flow flowing in the blood vessel, and convert them into electrical signals.
  • Such an electric signal is input to the device main body DB, is calculated by the internal calculation unit as described later, and then determined by the determination unit.
  • the judgment result is displayed on the monitor MN.
  • the ultrasonic probe constitutes the measuring device
  • the arithmetic unit constitutes the arithmetic unit
  • the judgment unit constitutes the judgment device.
  • the ultrasonic probe SWP When the ultrasonic probe SWP is placed from the outside of the mother's body so as to face the umbilical vein UCV or the umbilical artery UCA and the pulsed ultrasonic SW is oscillated, the emitted ultrasonic SW is the umbilical vein UCV or the umbilical artery. It is reflected by the fetal blood flow moving in the umbilical artery wall and the blood vessel, and is received as a reflected wave signal by a plurality of piezoelectric vibrators included in the ultrasonic probe SWP.
  • the inner diameter of a blood vessel can be obtained by utilizing the fact that ultrasonic waves have the property of being reflected in a portion where there is a difference in acoustic impedance.
  • the reflected wave signal receives a frequency shift depending on the velocity component of the fetal blood flow with respect to the ultrasonic transmission direction due to the Doppler effect, and this is calculated by the calculation device in the device main body DB to obtain blood.
  • the flow velocity can be calculated.
  • an ultrasonic probe SWP for example, those described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-214013 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-207979 can be used, but the ultrasonic probe SWP is not limited thereto.
  • the present inventor examined whether the developmental state of the foetation could be diagnosed from a completely different viewpoint from the conventional medical point of view.
  • blood flow in the umbilical artery has already been observed.
  • blood flow in the umbilical artery has not been analyzed.
  • the present inventor has found that there is a close relationship between the Reynolds number of blood flow in the umbilical artery and the fetal developmental state.
  • the Reynolds number is a dimensionless quantity defined by the ratio of inertial force to viscous force (inertial force / viscous force) in fluid mechanics, and it can be determined whether it is laminar flow or turbulent flow by the magnitude of the Reynolds number. .. Laminar flow occurs at low Reynolds numbers, where viscous forces dominate and are characterized by smooth and stable flows. Turbulence, on the other hand, occurs at high Reynolds numbers, where inertial forces dominate, characterized by chaotic eddies and unstable flows.
  • the umbilical artery When hydrodynamics is applied to the umbilical cord circulatory system, the umbilical artery can be regarded as a diversion tube and the umbilical vein can be regarded as a collecting tube.
  • the blood flow through the umbilical vein as a collecting duct causes friction loss, contraction loss, and bending loss, which are determined by the merging speed, flow rate ratio, and cross-sectional area ratio, all of which have little change and are at the merging part.
  • the umbilical cord replenishes the energy in the central part and advances the blood.
  • the blood flow flowing through the umbilical artery as a diversion tube causes friction loss, bending loss, and expansion loss.
  • the friction loss greatly contributes to the decrease in the flow velocity.
  • the vascular endothelial cells constituting the blood vessel wall tend to be rounded. When the vascular endothelial cells are rounded, the blood flow in the blood vessel wall swirls and is disturbed, replenishing the energy in the central part and advancing the blood.
  • prostacyclin (PGI 2 ) and EDRF endothelium distributed relaxing factor
  • vascular endothelial cells are produced from vascular endothelial cells, and these act on vascular smooth muscle to dilate blood vessels.
  • endoterin which is a peptide that strongly and continuously constricts blood vessels, is produced from vascular endothelial cells, and both act antagonistically and are balanced in a normal state.
  • endothelial cells have the effect of preventing thrombus formation, promoting platelet aggregation, and substances related to thrombolytic action such as tissue plasminogen activator. It has produced. The foetation develops when these are skillfully balanced.
  • the developmental state of the foetation can be diagnosed if the shear stress between the blood flow in the umbilical artery and the vascular endothelial cells can be measured.
  • the Reynolds number of blood flow is used as an index instead of shear stress.
  • the Reynolds number can be a criterion for determining whether the blood flow is laminar or turbulent. It is presumed that the higher the degree of turbulence in the blood flow, the higher the shear stress between the blood flow and the vascular endothelial cells. If the shear stress is high, the vascular endothelial cells are stimulated to grow and the fetal development is good.
  • the present inventor repeated research based on the above hypothesis and came to find the relationship between the Reynolds number of blood flow and the FGR of the fetal. The following is the content of the research actually conducted by the present inventor.
  • the blood flow was measured using Toshiba SSA340A (convex type PVF375DT 3.75 MHz) with an angle correction of 60 degrees or less.
  • 42 pregnant women with natural pregnancy excluding fetal malformations and premature rupture of water were arbitrarily selected, and with their consent, they were placed in a lying position and rested, and ultrasonic measurements were performed.
  • the estimated body weight (Osaka University method) and the Amniotic fluid index (AFI) were measured at the same time.
  • the Reynolds number Re of fetal blood flow is the average blood flow velocity (v) of the umbilical artery obtained by ultrasonic measurement, the diameter of the arterial blood vessel (d), the blood density ( ⁇ ), and the viscosity of blood ( ⁇ ). ) And was substituted into the above equation (4) for calculation. For both blood density ( ⁇ ) and blood viscosity ( ⁇ ), the average value of fetal blood was used.
  • a foetation whose estimated fetal weight was less than -1.5 SD was diagnosed as FGR, and if not, it was regarded as a normal pregnancy.
  • a pregnant woman whose foetation was diagnosed with FGR was treated (administration of a tocolytic agent), and the results were used to distinguish between therapeutic effects and no therapeutic effects.
  • Fig. 2 shows a graph plotting the presence or absence of FGR and the presence or absence of therapeutic effect together with the Reynolds number.
  • the present inventor has found that after 20 weeks of gestation, the Reynolds number can be appropriately measured by sufficiently constructing the umbilical artery and stabilizing the blood flow. As a result, as shown in FIG. 2, the relationship between the Reynolds number and FGR was clarified. According to the results shown in FIG. 2, after 20 weeks of gestation, the group can be divided into a group including only normal pregnancy and a group including normal pregnancy and FGR at a predetermined Reynolds number. More specifically, if the Reynolds number is 1800 (first threshold value) or more, it can be determined that the pregnancy is normal. On the other hand, if the Reynolds number is less than 1800, it can be determined that the foetation is suspected of having FGR, and detailed examination and follow-up can be performed.
  • the Reynolds number is 1800 or more, it is presumed that a considerable amount of turbulent components are also present in the blood flow flowing in the umbilical artery, which stimulates vascular endothelial cells and improves fetal growth. Even if the Reynolds number is less than 1800, there are cases where the foetation is currently diagnosed as not having FGR, but since there is a risk of developing FGR in the future, it is possible to give advice such as improving life to pregnant women.
  • FIG. 2 it can be divided into a group in which treatment may cure FGR and a group in which treatment is difficult to cure from FGR, with a predetermined Reynolds number as a boundary. More specifically, even if the Reynolds number is less than 1800, if it is 800 (second threshold) or more, even if the foetation develops FGR, treatment may cure it from FGR. I can judge. If the Reynolds number is 800 or more, the turbulent component of the blood flow in the umbilical artery is small, but the shear stress generated by the turbulence continues to stimulate the vascular endothelial cells, so that the therapeutic effect can be expected. It is inferred.
  • the first threshold value and the second threshold value are not limited to the above numerical values, and can be changed according to the conditions.
  • the FGR test using the Reynolds number can be performed. Therefore, even if there is a deviation in the number of weeks of pregnancy, it may be affected by this. Few.
  • the Reynolds number threshold can be changed according to the number of weeks of pregnancy.
  • the first threshold value can be set to 1200 for 20 weeks or more and less than 30 weeks of gestation, and 1800 for 30 weeks or more of gestation.
  • the second threshold value can be 800 for 20 weeks or more and less than 30 weeks of gestation, and 1200 for 30 weeks or more of gestation.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the control operation of the inspection device. It is assumed that the determination unit of the device main body DB stores in advance the first threshold value and the second threshold value according to the number of weeks of pregnancy in the built-in memory.
  • step S01 of FIG. 3 when the number of weeks of pregnancy is input using a keyboard or the like when examining the developmental state of the foetation, in step S02, the device main body DB receives a signal from the ultrasonic probe SWP applied to the pregnant woman. Is received, and in the following step S03, the calculation unit calculates the Reynolds number. Further, in step S04, the determination unit determines whether or not the input number of weeks of pregnancy is less than 20 weeks. When it is determined that the input number of weeks of pregnancy is less than 20 weeks, the determination unit determines that the FGR cannot be determined in step S05, and displays, for example, the monitor MN that the determination is impossible.
  • the judgment unit determines in the following step S06 whether or not the input number of weeks of pregnancy is 20 weeks or more and less than 30 weeks.
  • the determination unit determines whether or not the calculated Reynolds number is 1200 (first threshold value) or more.
  • the determination unit determines in step S09 that the inspected pregnant woman is normally pregnant (the foetation does not develop FGR). On the other hand, when it is determined that the calculated Reynolds number is less than 1200, the determination unit determines in step S08 whether or not the calculated Reynolds number is 800 (second threshold value) or more.
  • the determination unit determines in step S10 that the foetation to be inspected is suspected of having FGR, and if it is FGR, there is a possibility of treatment.
  • the determination unit determines in step S11 that the foetation to be inspected is suspected of having FGR, and if it is FGR, there is a possibility of treatment.
  • step S12 the determination unit determines whether or not the calculated Reynolds number is 1800 (first threshold value) or more. judge.
  • the determination unit determines in step S14 that the inspected pregnant woman is normally pregnant (the foetation does not develop FGR). On the other hand, when it is determined that the calculated Reynolds number is less than 1800, the determination unit determines in step S13 whether or not the calculated Reynolds number is 1200 (second threshold value) or more.
  • the determination unit determines in step S15 that the foetation to be inspected is suspected of having FGR, and if it is FGR, there is a possibility of treatment.
  • the determination unit determines in step S16 that the foetation to be examined is suspected of having FGR, and if it is FGR, there is a possibility of treatment.
  • Judge as thin The above determination result is transmitted from the device main body DB to the monitor MN, and the information is displayed.
  • the presence or absence of suspicion of FGR can be immediately determined only by calculating the Reynolds number of blood flow in the umbilical artery using non-invasive ultrasonic waves for the mother and the foetation. Therefore, it is effective to determine the presence or absence of FGR more easily than calculating the estimated fetal weight according to the EFW method and with higher accuracy than measuring the uterine cavity length only by performing ultrasonic measurement at the time of regular medical examination of pregnant women. Screening becomes possible. Further, when it is determined that FGR is suspected, further detailed inspection can be performed individually. If a definitive diagnosis of FGR is made as a result, it is possible to increase the number of cases of transition to normal pregnancy by providing early treatment and guidance for improving the life of pregnant women.
  • the present invention is not limited to the above embodiments.
  • it is optional to calculate the Reynolds number using it.
  • the method of diagnosing FGR is Measure the inner diameter of the artery from the foetation to the placenta of the pregnant woman and the blood flow velocity, The Reynolds number was calculated based on the inner diameter of the artery and the blood flow velocity measured by the measuring device. It is characterized in that it is determined whether or not the foetation develops FGR based on the number of weeks of gestation and the Reynolds number.
  • the method of diagnosing FGR is When the Reynolds number is less than the first threshold value at a predetermined number of weeks of pregnancy, it is determined that the foetation is suspected of developing FGR.
  • the method of diagnosing FGR is When the Reynolds number is equal to or higher than the first threshold value in a predetermined number of weeks of pregnancy, it is determined that the foetation does not develop FGR.
  • the method of diagnosing FGR is It is characterized in that the first threshold value is changed according to the number of weeks of pregnancy.
  • the method of diagnosing FGR is If the Reynolds number is less than the first threshold but greater than or equal to the second threshold at a given number of weeks of gestation, even if the foetation develops FGR, treatment may cure it. It is characterized by determining that there is.
  • the method of diagnosing FGR is It is characterized in that the second threshold value is changed according to the number of weeks of pregnancy.

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Abstract

検査装置は、胎児から妊婦の胎盤へと向かう動脈の内径と血流速度とを測定する測定装置と、前記測定装置の測定した前記動脈の内径と血流速度とに基づいて、レイノルズ数を演算する演算装置と、妊娠２０週以上の妊婦を対象にして、前記レイノルズ数が第１の閾値未満である場合、前記胎児がＦＧＲを発症している疑いありと判断する判断装置と、を有する。

Description

検査装置
　本発明は、胎児の発育診断を支援する検査装置に関する。
　周産期管理における胎児評価の一つに、胎児発育不全（ｆｅｔａｌ　ｇｒｏｗｔｈ　ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ：ＦＧＲ）に関する評価がある。ＦＧＲとは、胎児推定体重が在胎期間別胎児発育基準値の－１．５ＳＤ（標準偏差）以下である状態と定義されている。ＦＧＲと診断されれば、適切な治療を早期に施すことができ、それにより正常分娩に至る可能性があるとされる。
　胎児推定体重を求めるには、胎児を頭部と躯幹に分けた胎児のモデルに基づいた理論式であるＥＦＷ（ｅｓｔｉｍａｔｅｄ　ｆｅｔａｌ　ｗｅｉｇｈｔ）式を用いることが多い。ＥＦＷ式の一例を以下に示す。
　ＥＦＷ＝１．０７×ＢＰＤ３＋０．３０×ＡＣ２×ＦＬ・・・（１）
ここで、
ＢＰＤ：児頭大横径（Ｂｉｐａｒｉｅｔａｌ　ｄｉａｍｅｔｅｒ）
ＡＣ：腹部の外周の周囲長
ＦＬ：大腿骨長（Ｆｅｍｕｒ　ｌｅｎｇｔｈ）
である。
　母体内の胎児の各寸法を求めるために、超音波断層法を用いた計測が行われる。超音波断層法は、母体や胎児に対して非侵襲である超音波を用いることができるという利点を有するが、計測時の胎児の姿勢などによりある程度の計測誤差が生ずる。また、ＥＦＷ式により求めた胎児推定体重を体重基準値と比較するには、妊娠週数を合わせる必要があるが、母体の個人差があるため妊娠週数にズレが生じることもある。したがって、一度の検査でＥＦＷ式に従ってＦＧＲか否かを診断することは困難であり、一般的には複数回の検査を通じて診断を行っている。
　これに対し非特許文献１には、超音波パルスドップラー法により、臍帯動脈の血流速度を計測することにより、胎児の診断を行う技術が開示されている。具体的には、超音波パルスドプラ法により収縮期最高血流速度Ｓ、拡張末期血流速度Ｄ、平均血流速度Ｍｅａｎとを求め、これらからＲＩ（Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　Ｉｎｄｅｘ）値と、ＰＩ（Ｐｕｌｓａｔｉｌｉｔｙ　Ｉｎｄｅｘ）値を、以下のようにして求める。
　ＲＩ＝（Ｓ－Ｄ）／Ｓ・・・（２）
　ＰＩ＝（Ｓ－Ｄ）／Ｍｅａｎ・・・（３）
工藤美樹（Ｋｕｄｏ　Ｙｏｓｈｉｋｉ）著、「Ｃ.産婦人科検査法（Ｏｂｓｔｅｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｇｙｎｅｃｏｌｏｇｏｉｃａｌ　Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ）、１５.胎児臍帯の血流計測（Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｆｅｔａｌ　Ｕｍｂｉｌｉｃａｌ　Ｂｌｏｏｄ　Ｆｌｏｗ）」、日本産婦人科学会雑誌、第５９巻、第６号、２００７年６月
　非特許文献１に記載されているように、ＲＩ値及びＰＩ値のいずれも、妊娠２０週以降は妊娠週数の増加と共に低下する傾向がある。その理由は、正常妊娠では妊娠の進行と共に血管抵抗が減少して、胎児胎盤循環が維持されるためと説明されている。これに対し、ＦＧＲになると胎児胎盤循環に障害が生じ、ＲＩ値及びＰＩ値のいずれも正常値より高くなると説明されている。
　しかしながら、ＲＩ値及びＰＩ値の増大はＦＧＲ以外の場合にも起こりえるとともに、ＦＧＲであってもＲＩ値及びＰＩ値が増大しない場合もあり得る。このためＲＩ値又はＰＩ値を用いた検査は、ＦＧＲの検出を目的としたスクリーニングには適さないとされ、ＦＧＲの診断には専ら超音波断層法により計測した胎児推定体重が用いられているという実情がある。本発明者は、鋭意研究を重ね、新たな知見に基づき胎児の発育状態を簡便に診断できる技術を見出した。
　本発明は、かかる従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、胎児の発育状態を簡便にかつ精度良く判断できる検査装置を提供することを目的とする。
　本発明の検査装置は、
　胎児から妊婦の胎盤へと向かう動脈の内径と血流速度とを測定する測定装置と、
　前記測定装置の測定した前記動脈の内径と血流速度とに基づいて、レイノルズ数を演算する演算装置と、
　妊娠週数を入力する入力装置と、
　前記妊娠週数と前記レイノルズ数とに基づいて、前記胎児がＦＧＲを発症しているか否かを判断する判断装置と、を有することを特徴とする。
　本発明によれば、胎児の発育状態を簡便にかつ精度良く判断できる検査装置を提供することができる。
図１は、本実施の形態の検査装置を、胎児胎盤循環器系と共に示す図である。 図２は、妊婦に仰臥位安静の体位をとらせた上で本実施の形態の検査装置を用いて超音波測定を行い、その結果得られたレイノルズ数を縦軸に取り、妊娠週数を横軸にとって示すグラフである。 図３は、検査装置の制御動作を示すフローチャートである。
　図面を参照して、本実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態の検査装置を、胎児胎盤循環器系と共に示す図である。胎児の酸素供給は胎盤に依存しており、酸素が有効に利用される為には、血流シャントの存在が必要になる。図１において、胎盤ＰＬで酸素化された胎児血液は、臍帯静脈ＵＣＶを介して胎児内へと進入し、更に静脈管ＡＶから下大静脈ＵＶを介して胎児の心臓ＨＴの右房ＲＡに入り、卵円孔ＥＨを経て左房ＬＡに流入し、左室ＬＲを経て、不図示の大動脈を通って胎児の脳や上半身或いは下半身へと運ばれる。
　一方、酸素含有量の低い胎児血液は、大静脈から心臓ＨＴの右房ＲＡに入り、右室ＲＲを経て大動脈ＡＲを通り、臍帯動脈ＵＣＡを介して胎児外へと排出され、胎盤ＰＬへと戻るようになっている。
　胎盤ＰＬは、胎児成分である絨毛が、母体成分である絨毛間腔に浮いた状態の臓器である。ここでは、母体胎児間の物質交換が行われるだけでなく、ホルモンや酵素を始め多くの物質が生産される。また胎盤ＰＬは免疫的バリアとしての役割をも担っている。つまり、臍帯動脈ＵＣＡを介して流れる胎児血液は、胎盤ＰＬ内で所定のエネルギー消費が行われるものと解釈できる。
　本実施の形態にかかる検査装置は、超音波プローブＳＷＰと、超音波プローブＳＷＰに接続された装置本体ＤＢと、妊娠週数の入力を行うキーボードなどの入力装置ＩＦと、結果を表示するモニタＭＮとを有する。装置本体ＤＢはパソコン等を用いることができる。
　超音波プローブＳＷＰは複数の圧電振動子を有し、これら複数の圧電振動子は、装置本体ＤＢが有する送受信部から供給される駆動信号に基づき超音波ＳＷを発生する。また、超音波プローブＳＷＰが有する複数の圧電振動子は、臍帯静脈ＵＣＶ及び臍帯動脈ＵＣＡの管壁、並びに血管内を流れる胎児血流からの反射波を受信して電気信号に変換する。かかる電気信号は、装置本体ＤＢに入力され、その内部の演算部にて後述するように演算された後、判断部にて判断される。判断結果は、モニタＭＮに表示される。超音波プローブが測定装置を構成し、演算部が演算装置を構成し、判断部が判断装置を構成する。
　超音波プローブＳＷＰを、母体の外部から臍帯静脈ＵＣＶ又は臍帯動脈ＵＣＡに対向するように配置して、パルス状の超音波ＳＷを発振させると、出射された超音波ＳＷは、臍帯静脈ＵＣＶ又は臍帯動脈ＵＣＡの管壁、及び血管内で移動している胎児血流で反射され、反射波信号として超音波プローブＳＷＰが有する複数の圧電振動子にて受信される。
　超音波が音響インピーダンスの差がある部分において反射する性質を有することを利用して、血管の内径を求めることができる。また反射波信号が、ドプラ効果により胎児血流の超音波送信方向に対する速度成分に依存して周波数偏移を受けることを利用し、これを装置本体ＤＢ内の演算装置で演算することで、血流速度を求めることができる。このような超音波プローブＳＷＰは、例えば特開２０１０－２１４０１３号公報や特開２０１４－２０７９７９号公報に記載されているものを用いることができるが、それに限られない。
　本発明者は、従来の医学的見地とは全く異なる視点から、胎児の発育状態を診断できないかを検討した。周産期管理において、臍帯動脈における血流の観測がすでに行われている。しかしながら、流体学的見地から臍帯動脈における血流の分析は行われていない。本発明者は、鋭意研究の結果、臍帯動脈における血流のレイノルズ数と、胎児の発育状態との間に密接な関係があることを見出した。
　レイノルズ数は、流体力学において慣性力と粘性力との比（慣性力／粘性力）で定義される無次元量であって、レイノルズ数の大小により層流か乱流かを判定することができる。層流については、低いレイノルズ数において発生し、この領域では粘性力が支配的であり、滑らかで安定した流れが特徴である。一方、乱流については、高いレイノルズ数において発生し、この領域では慣性力が支配的であり、無秩序な渦や不安定な流れが特徴である。
　一般的な機械的配管内の流れにおいては、流体の効率的な給送を行う上で層流が好ましいとされるため、レイノルズ数を低くするような配管の設計が望まれる。レイノルズ数Ｒｅは、以下の式で与えられる。
　Ｒｅ＝（ρｖｄ）／μ・・・（４）
ここで、
ρ：流体の密度
ｖ：管断面の平均流速
ｄ：管の直径
μ：流体の粘度
　臍帯循環系に流体力学を適用すると、臍帯動脈は分流管とみなすことができ、臍帯静脈は集合管とみなすことができる。集合管としての臍帯静脈を流れる血流には、摩擦損失と縮小損失と曲がり損失が生じるが、これらは合流速度、流量比、断面積比で決定され、いずれも変化が少なく、また合流部分に渦が生じることで中心部分のエネルギーを補充し、血液が前進する。
　これに対し、分流管としての臍帯動脈を流れる血流には、摩擦損失と曲がり損失と拡大損失とが生じる。ここで、曲がり損失と拡大損失は比較的小さいため、流速の低下は摩擦損失が大きく寄与する。その流速の低下に対し血圧上昇を起こさないように、血管壁の境界層を薄く保つため、血管壁を構成する血管内皮細胞が丸くなる傾向がある。血管内皮細胞が丸くなると、血管壁の血流が渦を巻いて撹乱が生じ、中心部分のエネルギーを補充し、血液が前進する。
　ドイツの病理学者であるＲ.Ｔｈｏｍａらの研究によれば、血管内を血液が流れる際に、血管内血流と血管内皮細胞の間でせん断応力が生じ、それにより血管の成長（太い血管はより太く、細い血管は枝分かれする）と、退縮（血管の縮小ないしは消失）がコントロールされることが判明している。このような血管の成長と退縮は、毛細血管から太い血管まで適用されるため、臍帯動脈でも同様に生じる。
　また、血管内皮細胞からプロスタサイクリン（ＰＧＩ２）やＥＤＲＦ（ｅｎｄｏｔｈｅｌｉｕｍ　ｄｅｒｉｖｅｄ　ｒｅｌａｘｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒ）が生産され、これらが血管平滑筋に作用し血管を拡張させる。一方で、血管を強力にしかも持続的に収縮させるペプチドであるエンドテリンが血管内皮細胞から生産されており、両者が拮抗的に作用しながら、正常な状態ではバランスしている。その他、ＰＧＩ２とトロンボキサンの関係のように、内皮細胞は血栓ができる事を防ぐとともに、血小板の凝集を促進する作用ももち、かつ組織プラスミノーゲンアクチベータのような血栓溶解作用に関連した物質も生産している。これらが巧みに均衡を保つことで胎児が発育する。
　以上の知見より、臍帯動脈内血流と血管内皮細胞の間のせん断応力を測定できれば、胎児の発育状態を診断することができるといえる。しかしながら、血管内のせん断応力を可視化もしくは数値化することは困難である。そこで本発明者は、せん断応力に代わる指標として、血流のレイノルズ数を用いることを見出した。上述したように、レイノルズ数は、血流が層流であるか乱流であるかを判定する基準となりうる。血流の乱流度合いが高いほど、血流と血管内皮細胞の間のせん断応力が高まると推認される。せん断応力が高ければ、血管内皮細胞が刺激を受けて成長し、胎児の発育が良好となる。
　本発明者は、上記の仮説に基づいて研究を重ね、血流のレイノルズ数と胎児のＦＧＲとの関係を見出すに至った。以下は、本発明者が実際に行った研究の内容である。
（研究の内容）
　血流測定は、東芝・ＳＳＡ３４０Ａ（コンベックス型ＰＶＦ３７５ＤＴ３．７５ＭＨｚ）を用い、角度補正６０度以内で測定した。測定の対象は、外来と入院の妊婦のうち胎児奇形と前期破水を除く自然妊娠の妊婦４２人を任意に抽出し、同意のうえ、仰臥位安静の体位を取らせ超音波計測を行い、胎児推定体重(大阪大学方式)と、Amniotic fluid index(AFI)を同時に測定した。
　胎児血流のレイノルズ数Ｒｅは、超音波計測で得られた臍帯動脈の平均血流速度（ｖ）と、動脈血管の直径（ｄ）と、血液の密度（ρ）と、血液の粘度（μ）とを、上記（４）式に代入して演算した。血液の密度（ρ）と血液の粘度（μ）は、いずれも胎児の血液の平均値を用いた。
　更に、以上と並行して胎児推定体重が－１．５ＳＤ未満とされた胎児をＦＧＲと診断し、そうでない場合は正常妊娠とした。また、胎児がＦＧＲと診断された妊婦に治療（子宮収縮抑制剤投与）を施し、その結果により治療効果ありと、治療効果なしとで区別した。
　以上の研究の成果として、ＦＧＲの有無及び治療効果の有無を、レイノルズ数と共にプロットしたグラフを図２に示す。まず本発明者は、妊娠２０週未満の場合、レイノルズ数とＦＧＲとの関係が明確にならないことを見出した。これは、妊娠２０週未満の場合、胎児が未発達で臍帯動脈の構築が十分でないことによるものと推認される。
　一方、本発明者は、妊娠２０週を過ぎれば、臍帯動脈の構築も十分で血流も安定することにより、適正にレイノルズ数の測定を行うことができることを見出した。その結果、図２に示すように、レイノルズ数とＦＧＲとの関係が明確になった。図２に示す結果によれば、妊娠２０週以降、所定のレイノルズ数を境に、正常妊娠のみを含むグループと、正常妊娠及びＦＧＲを含むグループとに分けることができる。より具体的には、レイノルズ数が１８００（第１の閾値）以上であれば、正常妊娠と判断できる。一方、レイノルズ数が１８００未満であれば、胎児がＦＧＲの疑いありと判断でき、精密検査や経過観察などを行うことができる。
　レイノルズ数が１８００以上であれば、臍帯動脈内を流れる血流において乱流成分も相当程度存在すると推認され、それにより血管内皮細胞が刺激され胎児の発育は良好となることが推認される。なお、レイノルズ数が１８００未満であっても、現状では胎児がＦＧＲでないと診断されるケースもあるが、今後ＦＧＲを発症するリスクがあるため、妊婦に生活改善などのアドバイスを行うことができる。
　さらに、図２の研究結果によれば、所定のレイノルズ数を境に、治療によりＦＧＲから治癒する可能性があるグループと、治療によりＦＧＲから治癒することが困難なグループとに分けることができる。より具体的には、レイノルズ数が１８００未満であっても、８００（第２の閾値）以上であれば、例え胎児がＦＧＲを発症していても、治療によりＦＧＲから治癒する可能性があると判断できる。レイノルズ数が８００以上であれば、臍帯動脈中の血流の乱流成分は少ないながらも、乱流により生じたせん断応力により血管内皮細胞の刺激は続いているため、治療の効果が期待できると推認される。特に、レイノルズ数が１２００以上であれば、例え胎児がＦＧＲと診断されても、その後の治療によりＦＧＲから治癒する可能性が高いことが示唆されるため、それにより妊婦の不安が解消される。
　一方、レイノルズ数が８００未満であれば、ほぼ全ての胎児がＦＧＲを発症していると判断できる。この場合、臍帯動脈中の血流の乱流成分による血管内皮細胞の刺激が足らず、ＦＧＲの治療効果が薄いと推認される。なお、第１の閾値及び第２の閾値は、以上の数値に限られず、条件に応じて変更できる。
　以上述べたように、妊娠週数が２０週以上であれば、レイノルズ数を用いたＦＧＲの検査を行うことができるため、妊娠週数のずれが生じた場合でも、これに影響されるおそれは少ない。
　一方、妊娠週数に応じてレイノルズ数の閾値を変更することもできる。例えば、図２を参照して、第１の閾値を、妊娠２０週以上、３０週未満では１２００とし、妊娠３０週以上では１８００とすることができる。また、第２の閾値を、妊娠２０週以上、３０週未満では８００とし、妊娠３０週以上では１２００とすることができる。このように、レイノルズ数の閾値を妊娠週数に応じて変更することで、より精度が高いＦＧＲの検査が可能になる。以下、図１の検査装置により実行される、妊娠週数に応じたＦＧＲの判断動作の具体例を説明する。
　図３は、検査装置の制御動作を示すフローチャートである。なお、装置本体ＤＢの判断部は、予め妊娠週数に応じた第１の閾値と第２の閾値とを内蔵メモリに記憶しているものとする。
　図３のステップＳ０１において、胎児の発育状態を検査する際に、キーボードなどを用いて妊娠週数が入力されると、ステップＳ０２において、装置本体ＤＢは、妊婦に当てた超音波プローブＳＷＰから信号を受信し、続くステップＳ０３において、演算部がレイノルズ数を演算する。更に、ステップＳ０４において、判断部は、入力された妊娠週数が２０週未満か否かを判断する。入力された妊娠週数が２０週未満と判断したときは、判断部はステップＳ０５でＦＧＲの判断は不可能と判断し、例えばモニタＭＮに判断不可能の表示を行う。
　一方、入力された妊娠週数が２０週未満と判断したときは、判断部は、続くステップＳ０６で、入力された妊娠週数が２０週以上、且つ３０週未満か否かを判断する。入力された妊娠週数が２０週以上、且つ３０週未満と判断したときは、ステップＳ０７にて、判断部は、演算したレイノルズ数が１２００（第１の閾値）以上か否かを判定する。
　演算したレイノルズ数が１２００以上であると判定したときは、判断部は、ステップＳ０９において、検査した妊婦が正常妊娠している（胎児はＦＧＲを発症していない）と判断する。一方、演算したレイノルズ数が１２００未満であると判定したときは、判断部は、ステップＳ０８において、更に演算したレイノルズ数が８００（第２の閾値）以上か否かを判定する。
　演算したレイノルズ数が８００以上であると判定したときは、判断部は、ステップＳ１０において、検査対象となる胎児がＦＧＲの疑いありと判断するとともに、ＦＧＲであれば治療可能性ありと判断する。これに対し、演算したレイノルズ数が８００未満であると判定したときは、判断部は、ステップＳ１１において、検査対象となる胎児がＦＧＲの疑いありと判断するとともに、ＦＧＲであれば治療可能性が薄いと判断する。
　これに対し、ステップＳ０６において、入力された妊娠週数が３０週以上と判断したときは、ステップＳ１２にて、判断部は、演算したレイノルズ数が１８００（第１の閾値）以上か否かを判定する。
　演算したレイノルズ数が１８００以上であると判定したときは、判断部は、ステップＳ１４において、検査した妊婦が正常妊娠している（胎児はＦＧＲを発症していない）と判断する。一方、演算したレイノルズ数が１８００未満であると判定したときは、判断部は、ステップＳ１３において、更に演算したレイノルズ数が１２００（第２の閾値）以上か否かを判定する。
　演算したレイノルズ数が１２００以上であると判定したときは、判断部は、ステップＳ１５において、検査対象となる胎児がＦＧＲの疑いありと判断するとともに、ＦＧＲであれば治療可能性ありと判断する。これに対し、演算したレイノルズ数が１２００未満であると判定したときは、判断部は、ステップＳ１６において、検査対象となる胎児がＦＧＲの疑いありと判断するとともに、ＦＧＲであれば治療可能性が薄いと判断する。以上の判断結果は、装置本体ＤＢからモニタＭＮに送信されて、その情報が表示される。
　本実施形態の検査装置によれば、母体及び胎児に非侵襲の超音波を用いて臍帯動脈における血流のレイノルズ数を演算するのみで、ＦＧＲの疑いの有無を直ちに判断できる。したがって、妊婦定期健診時などに超音波計測を行うのみで、ＥＦＷ方式に従って胎児推定体重を求めるよりも簡便に、且つ子宮底長を測定するよりも高精度に、ＦＧＲの有無に関わる効果的なスクリーニングが可能になる。また、ＦＧＲの疑いありと判断されたときは、更に精密検査を個々に行うことができる。それによりＦＧＲという確定診断がなされれば、早期治療や妊婦の生活改善指導などを行うことで、正常妊娠に移行するケースを増やすことができる。
　本発明は、以上の実施の形態に限られない。例えば臍帯動脈の内径及び血流速度を検出できる他の手段があれば、それを用いてレイノルズ数を演算することは任意である。
（レイノルズ数を利用したＦＧＲの診断方法）
　ＦＧＲの診断方法は、
　胎児から妊婦の胎盤へと向かう動脈の内径と血流速度とを測定し、
　前記測定装置の測定した前記動脈の内径と血流速度とに基づいて、レイノルズ数を演算し、
　妊娠週数とレイノルズ数とに基づいて、前記胎児がＦＧＲを発症しているか否かを判断することを特徴とする。
　ＦＧＲの診断方法は、
　所定の妊娠週数で、前記レイノルズ数が第１の閾値未満である場合、前記胎児がＦＧＲを発症している疑いありと判断することを特徴とする。
　ＦＧＲの診断方法は、
　所定の妊娠週数で、前記レイノルズ数が第１の閾値以上である場合、前記胎児がＦＧＲを発症していないと判断することを特徴とする。
　ＦＧＲの診断方法は、
　妊娠週数に応じて前記第１の閾値を変更することを特徴とする。
　ＦＧＲの診断方法は、
　所定の妊娠週数で、前記レイノルズ数が前記第１の閾値未満であるが、第２の閾値以上である場合、前記胎児がＦＧＲを発症していても、治療によりＦＧＲから治癒する可能性があると判断することを特徴とする。
　ＦＧＲの診断方法は、
　妊娠週数に応じて前記第２の閾値を変更することを特徴とする。
ＡＲ　大動脈、ＡＶ　静脈管、ＤＢ　装置本体、ＥＨ　卵円孔、ＨＴ　胎児心臓、ＬＡ　左房、ＬＲ　左室、ＭＮ　モニタ、ＰＬ　胎盤、ＲＡ　右房、ＲＲ　右室、ＳＷ　超音波、ＳＷＰ　超音波プローブ、ＵＣＡ　臍帯動脈、ＵＣＶ　臍帯静脈、ＵＶ　下大静脈

Claims (7)

  1. 　胎児から妊婦の胎盤へと向かう動脈の内径と血流速度とを測定する測定装置と、
    　前記測定装置の測定した前記動脈の内径と血流速度とに基づいて、レイノルズ数を演算する演算装置と、
    　妊娠週数を入力する入力装置と、
    　前記妊娠週数と前記レイノルズ数とに基づいて、前記胎児がＦＧＲを発症しているか否かを判断する判断装置と、を有することを特徴とする検査装置。
  2. 　前記判断装置は、所定の妊娠週数で、前記レイノルズ数が第１の閾値未満である場合、前記胎児がＦＧＲを発症している疑いありと判断することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
  3. 　前記判断装置は、所定の妊娠週数で、前記レイノルズ数が第１の閾値以上である場合、前記胎児がＦＧＲを発症していないと判断することを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
  4. 　前記判断装置は、妊娠週数に応じて前記第１の閾値を変更することを特徴とする請求項２又は３に記載の検査装置。
  5. 　前記判断装置は、所定の妊娠週数で、前記レイノルズ数が前記第１の閾値未満であるが、第２の閾値以上である場合、前記胎児がＦＧＲを発症していても、治療によりＦＧＲから治癒する可能性があると判断することを特徴とする請求項２～４のいずれか一項に記載の検査装置。
  6. 　前記判断装置は、妊娠週数に応じて前記第２の閾値を変更することを特徴とする請求項５に記載の検査装置。
  7. 　前記測定装置は、前記動脈に対して超音波を照射する超音波プローブを有し、前記超音波の反射波に基づいて前記動脈の内径と前記血流速度を検出することを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の検査装置。
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