心血管分析装置
【課題】心血管疾患を早期発見すると共にその原因も究明することができる心血管分析装置を提供すること。
【解決手段】
本発明は、一般的に用いられている心電図計とは異なり、左右冠状動脈の血管枝で血管の気質的変化を示す血管の弾性係数（動脈硬化度）、血管の気質的変化及び機能的変化を同時に示す血管の順応性、血流抵抗特性を示す血流量、血流抵抗及び血流速度を更に測定するように構成される。
【解決手段】
本発明は、一般的に用いられている心電図計とは異なり、左右冠状動脈の血管枝で血管の気質的変化を示す血管の弾性係数（動脈硬化度）、血管の気質的変化及び機能的変化を同時に示す血管の順応性、血流抵抗特性を示す血流量、血流抵抗及び血流速度を更に測定するように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心血管分析システムに関し、より詳しくは、一般的に用いられている心電図計とは異なり、左右冠状動脈の血管枝で血管の気質的変化を示す血管の弾性係数（動脈硬化度）、血管の気質的変化及び機能的変化を同時に示す血管の順応性、血流抵抗特性を示す血流量、血流抵抗及び血流速度を更に測定することができるように構成することにより、心血管疾患を早期発見すると共に、その原因も究明することができる心血管分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、主に肉類中心の食習慣変化に起因し、動脈硬化、心筋梗塞等の血管系疾患及び心血管疾患が幅広く発病しているが、事前にこれを確認して予防することができる技術と装置がほとんど存在していない。
【０００３】
今日、臨床で用いられている心電図計は、虚血性疾病を早期発見することができず、導管系の機能を遂行することができない。また、画像処理技術と導管検査は、心臓血管の状態をイメージ状態で表示するために、疾病が発生した場合にのみ診断を行うことができる。
【０００４】
心筋梗塞等の心血管疾患の徴候を事前に知るためには、心臓血管の状態をイメージにより確認するか、又は心電図検査をするのではなく、冠状動脈の性質と血液流れ特性、血液状態を確認することが必要である。
【０００５】
血液状態は、血液検査により分かるが、冠状動脈の性質と血液流れ特性を知るには、冠状動脈の性質と血液流れ特性を判断することができる新たな設備が要求される。
【０００６】
ここで最も重要な問題は、冠状動脈特性を正確に判断することである。冠状動脈は他の血管とは異なり、外的要因により血管の攣縮、痙攣、拡張等を引き起こし、組織内圧の作用で力学関係が複雑である。従って、冠状動脈においては、動脈硬化度や血管の順応性、血流量、血流速度、血液流れ抵抗を求める問題は非常に難しい。
【０００７】
心電図自動分析体系は、臨床に広く普及されているが、冠状動脈疾病の発生危険性を早期に診断して非観血的方法で冠状動脈の手術対象を探し出すことができない。
【０００８】
心電図は、心臓における電気的変化のみを記録するものであるので、心血管の力学的特性を反映する血管の弾性係数、血管の順応性、血液流れ抵抗、血流量、血液流れ速度等は測定することができない。
【０００９】
今まで開発された冠状動脈疾患の診断機としては、単一光子断層撮影（ＳＰＥＣＴ）、造影心超音波（Contrast Echocardiography）、多列検出器コンピュータ断層撮影（Multidetector CT；ＭＤＣＴ）、ＭＲＩ等が知られている。
【００１０】
冠状動脈手術を目的とする導管検査法のような観血的な検査は、血管自体の病的変化を直感的に観察することができるという長所はあるが、血管に対する侵襲的な操作が必須的でかつ複雑であり、被検者たちのうち４０％程度が非手術対象である。
【００１１】
心電図計は、原理上虚血性心血管疾患の診断を正確に行うことができない。
【００１２】
また、前述の医療設備らは、臨床的意義は大きいが、製作原価と診断費用が高く、特定の病棟でのみ利用することができるという短所がある。それにも拘わらず、これらの設備は互いに若干の差があるが、血管の特性を確認することができないという共通点がある。
【００１３】
冠状動脈における血流特性は、左冠状動脈と右冠状動脈とで互いに異なる。左冠状動脈は、心室心筋収縮により生じる収縮時の組織圧が血管を外部から圧迫するため、左冠状動脈の血管は補充的内圧を受ける。
【００１４】
従って、左冠状動脈の血液流れは、非常に複雑な構造を成しているので、左冠状動脈で血流を引き起こす圧力波形を求める問題は、今まで未解決の問題として残っている。
【００１５】
右冠状動脈は、主に右心室を灌流する。
【００１６】
右心室の収縮気圧は、左心室の収縮気圧の３０％程度であり、右心室壁の心筋で収縮期の冠状動脈の圧迫は比較的に小さい。
【００１７】
冠状動脈で固有の心筋収縮により生じる心臓収縮時の組織内圧により生じる補充的内圧を観血的に求める問題は多く研究されてきたが、今日までも冠状動脈で非観血的方法で冠状動脈の血流量と血流速度、血管の順応性と弾性係数、血液流れ抵抗を求める設備の開発は微々たるものである。
【００１８】
最近１０数年間冠状動脈の血流動態に関する実験が多く行われ、左冠状動脈の血流はほとんど弛緩期にのみ流れることを発見した。
【００１９】
同じ時期に日本の科学者たちは、冠状動脈内に同位元素スキャンを利用して毛細血管においても弛緩期にのみ血液流れが存在することを発見した。
【００２０】
一方、血管特性を知るための研究も少なからず行われた。２００６年に韓国と米国の学者たちが共同で動脈の弾性係数を求める整合法を提起した。整合法は、アテローム（atherome）を測定して血管の弾性係数を求める方法であり、冠状動脈には適用し難い。一方、１９９７年に米国ハーバード大学教授チームにより高敏感性Ｃ−反応性蛋白質（high Sensitivity C-reactive protein）と心血管疾患との間には高い相関関係が存在するという仮定に基礎した実験をもとに、２００６年に開発されたＪ−ｃｈｒｏｍａＴＭは、疾病の進行過程は見ることができるが、血管状態についての回答は得られない。
【００２１】
しかし、本発明においては、心臓の電気的特性と冠状動脈の生物力学的な特性を同時に分析することにより、左右冠状動脈で血流量、血管の順応性、血流速度、血液流れ抵抗、動脈硬化度を測定することができる方法を提起した。
【００２２】
左右冠状動脈に血管枝らで血流量、血管の順応性、血流速度、血流抵抗を求めるに当たって、最初の課題は非観血的に大動脈弓内圧曲線（Aortic Arch Internal Pressure Curve）を求める問題を解決しなければならない。
【００２３】
国際特許公開ＷＯ１９９５／０１６３９１（METHOD AND APPARATUS FOR TREATING CARDIOVASCULAR PATHOLOGIES）においては、大動脈弓内圧曲線を非観血的に求める方法を提起したが、この方法により求めた大動脈弓内圧曲線は、観血的に求めた曲線と人によって大きな差が生じるために、実質的に観血的得た大動脈弓内圧曲線と、非観血的に得た大動脈弓内圧曲線とを一致させることはほとんど不可能である。
【００２４】
従って、この方法により得た大動脈弓内圧曲線を観血的な大動脈弓内圧曲線と仮定して臨床に導入する問題は事実上不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】ＷＯ１９９５／０１６３９１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明は、前述の従来技術の問題点を解消するために導き出されたものであり、一般的に用いられている心電図計とは異なり、左右冠状動脈の血管枝で血管の気質的変化を示す血管の弾性係数（動脈硬化度）、血管の気質的変化及び機能的変化を同時に示す血管の順応性、血流抵抗特性を示す血流量、血流抵抗及び血流速度を更に測定することができるように構成することにより、心血管疾患を早期発見すると共にその原因も究明することができる心血管分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
前述の目的を達成するために、本発明による心血管分析装置は、心電図センサ、心音図センサ及び脈波センサを含む生体信号測定センサ部と、生体信号測定センサ部の各センサに連結されて測定された生体信号の受信を受けて信号処理する生体信号受信及び処理部とで構成された生体信号測定計、及び生体信号受信及び処理部と連結され、互いに通信して測定データの受信を受けて冠状動脈を分析するための生物力学的指標を算出する主処理部と、主処理部に連結されて使用者の制御命令の入力を受ける入力部と、主処理部に連結されて算出された結果を表示する出力部とで構成された分析指標算出計を含んで構成され、主処理部は、生体信号測定計から獲得された生体信号により大動脈弓内圧曲線を合成し、大動脈弓内圧曲線の面積を利用して生物力学的指標を算出することを第１の特徴とする。
【００２８】
そして、生体信号受信及び処理部は、生体信号測定センサ部から受信される生体信号を処理して主処理部に測定データを伝送するように制御する制御器（microcontroller）、制御器の制御信号により心電図センサ、心音図センサ及び脈波センサから受信される生体信号を選択する多重信号選択器、多重信号選択器により選択された生体信号を制御器の制御信号によって雑音除去又は増幅度を調節する雑音除去及び信号増幅器、雑音除去及び信号増幅器を通過した生体信号を受け、入力部の制御命令又は主処理部に内蔵されたプログラムの制御命令が制御器を通して必要な生体信号の選択を受けるようにする信号切換器、信号切換器で選択された生体信号を制御器の制御信号によってサンプリング（sampling）してホールディング（holding）する標本維持器、及び標本維持器を通してホールディング（holding）された生体信号を制御器の制御信号によってデジタル信号に変えて制御器に送るＡ／Ｄ変換器を含んで構成されたことを第２の特徴とする。
【００２９】
そして、脈波センサは、カフ（Ｃｕｆｆ）脈波センサ、頚動脈脈波センサ及び大腿動脈脈波センサのうち何れか１つであり、生体信号測定計は、生体信号測定センサ部からＥＣＧ、ＰＣＧ−ＡＰＧ波形を同時に得ることを第３の特徴とする。
【００３０】
そして、頚動脈脈波センサと大腿動脈脈波センサとは同一の圧力センサであり、カフ（Ｃｕｆｆ）脈波センサは、カフ血圧計に圧力センサが更に取着されたことを第４の特徴とする。
【００３１】
そして、カフ（Ｃｕｆｆ）脈波センサは、カフ血圧計の空気袋と連結されたゴム管に支路管を形成して支路管の出口にアダプタを装着し、アダプタを頚動脈脈波センサ又は大腿動脈脈波センサと同一の構造のセンサ開放溝に装着したことを第５の特徴とする。
【００３２】
そして、主処理部は、生体信号測定計に生体信号を測定させて生体信号の受信を受ける第１段階、受信された生体信号の波形を分析し、分析された波形資料をもとに大動脈弓内圧曲線Ｐを合成する第２段階、及び合成された大動脈弓内圧曲線Ｐの面積から生物力学的指標を算出して心血管の分析結果を表示する第３段階が含まれるようにプログラムされたことを第６の特徴とする。
【００３３】
そして、第３段階には、大動脈弓内圧曲線Ｐの面積を含む基礎情報から左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）を算出する段階、大動脈弓内圧曲線Ｐ及び左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）を利用して左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）と血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）をそれぞれ算出する段階、及び算出された左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）と血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）を１つの状態図（Ｃ−Ｒ Ｃｈａｒｔ）上に表示されるように、出力部に心血管の分析結果を伝送する段階を含んで構成されたことを第７の特徴とする。
【００３４】
そして、第の３段階には、左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）、順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）及び血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）から左右冠状動脈の動脈硬化度（Ａｓｌ、Ａｓｒ）を更に算出して出力部に心血管の分析結果を伝送する段階を含んで構成されたことを第８の特徴とする。
【００３５】
そして、第３段階には、大動脈弓内圧曲線Ｐ及び左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）から左右冠状動脈の血流速度（Ｖｌ、Ｖｒ）を更に算出して出力部に心血管の分析結果を伝送する段階を含んで構成されたことを第９の特徴とする。
【００３６】
そして、左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）、順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）及び血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）は、所定の数式によりそれぞれ算出されたことを第１０の特徴とする。
【００３７】
そして、数式で出る係数Ｋは、所定の数式により算出されたものであり、Ｋ１は冠状動脈の入口から冠状動脈に流れる血流量の中で右冠状動脈に流れる血流量と関連する係数であって０．１２〜０．１５であり、Ｋ２は組織内圧係数であって０．７０〜０．７５であることを第１１の特徴とする。
【００３８】
そして、左右冠状動脈の動脈硬化度（Ａｓｌ、Ａｓｒ）は、所定の数式によりそれぞれ算出されたことを第１２の特徴とする。
【００３９】
そして、左右冠状動脈の血流速度（Ｖｌ、Ｖｒ）は、所定の数式によりそれぞれ算出されたことを第１３の特徴とする。
【００４０】
そして、第２段階の受信された生体信号の波形分析は、生体信号測定計中の心電図センサと心音図センサを通して獲得されたＥＣＧ信号とＰＣＧ信号を分析して大動脈弓内圧曲線Ｐの特徴点（収縮期の開始点、収縮期の最高点、切痕点、弛緩期の最高点、弛緩期の終了点）を求め、生体信号測定計中の収縮期血圧より一定圧力加圧されたカフ脈波センサを通して獲得されたＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波を分析して大動脈弓内圧曲線Ｐの高周波数成分を求め、生体信号測定計中の弛緩期血圧より一定圧力減圧されたカフ脈波センサを通して獲得されたＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波を分析して大動脈弓内圧曲線Ｐの低周波数成分を求め、生体信号測定計中の頚動脈センサにより獲得された左、右頚動脈ＡＰＧ脈波を大動脈弓内圧曲線Ｐの時間に関する周波数強度により分析し、大動脈弓内圧曲線Ｐの合成は、収縮期のＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波の分析資料、弛緩期のＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波の分析資料及び左、右頚動脈ＡＰＧ脈波の分析資料を含む情報をもとに行われることを第１４の特徴とする。
【００４１】
そして、第１段階以前に、検索メニュー窓、患者情報窓、検査診断窓、検査結果窓が含まれた初期画面を出力部に表示する段階、初期画面において、新患者の登録命令が受信された場合は患者情報の入力を受けて保存し、そうでない場合は登録された患者ファイルを開く命令の受信を受ける段階、登録された患者ファイルを開く命令が受信された場合は登録された患者リストを検査結果窓に表示し、患者の選択を受けて追加情報の入力を受け、そうでない場合は初期画面を引き続き表示する段階、及び新患者情報又は選択された患者情報を患者情報窓に表示して検査診断命令の入力を受ける段階が更に含まれ、新患者情報又は選択された患者情報には、患者を識別することができる個人情報及び身長、体重、血圧、人種の中で１つ以上含まれた身体情報で構成されたことを第１５の特徴とする。
【００４２】
そして、第１段階の生体信号測定及び受信は、検査診断窓から検査命令の受信を受けると、生体信号測定命令選択窓を更に示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第１−１段階、生体信号測定命令選択窓から収縮期脈波の測定命令の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ、心音図センサ及び加圧されたカフ脈波センサから測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、高周波ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−１段階、生体信号測定命令選択窓から弛緩期脈波の測定命令の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ、心音図センサ及び減圧されたカフ脈波センサから測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、低周波ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−２段階、生体信号測定命令選択窓から左側頚動脈脈波の測定命令の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ、心音図センサ及び頚動脈センサから測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、左側頚動脈ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−３段階、生体信号測定命令選択窓から右側頚動脈脈波の測定命令の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ、心音図センサ及び頚動脈センサから測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、右側頚動脈ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−４段階、生体信号測定命令選択窓から大腿動脈脈波の測定命令の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ及び大腿動脈センサから測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、大腿動脈ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−４段階、及び第１−２−１段階乃至第１−２−４段階の各段階以後には、検査結果窓に表示する波形の中で理想的な波形を選択するように波形選択命令の受信を受け、波形選択命令が受信された場合は画面キャプチャーをして選択された波形を保存し、そうでない場合は引き続き測定して測定された波形を表示する第１−３段階からなることを第１６の特徴とする。
【００４３】
そして、第２段階の受信された生体信号の波形分析及び大動脈弓内圧曲線Ｐの合成は、検査診断窓から分析命令の受信を受けると、分析メニュー窓を更に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第２−１段階、分析メニュー窓において、収縮期信号の分析命令の受信を受けると、保存されたＥＣＧ、ＰＣＧ、高周波ＡＰＧ波形の特徴点を自動分析して検査結果窓に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第２−２段階、分析メニュー窓において、弛緩期信号の分析命令の受信を受けると、保存されたＥＣＧ、ＰＣＧ、低周波ＡＰＧ波形の特徴点を自動分析して検査結果窓に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第２−３段階、分析メニュー窓において、合成信号の分析命令の受信を受けると、保存された左、右側頚動脈波形を検査結果窓に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第２−４段階、検査結果窓の左、右側頚動脈波形で各波形の詳細分析区間の選択を受けた場合は、選択された区間の波形を拡大分析して検査結果窓の左下段に表示し、そうでない場合は以前段階状態を維持する第２−５段階、及び検査結果窓の左下段に拡大された左、右側頚動脈波形が順に表示された後、検査結果窓の右下段の空白をクリックする場合は、保存されたＥＣＧ、ＰＣＧ−ＡＰＧ波形資料を含む情報をもとに合成された大動脈弓内圧曲線をクリックした位置に表示し、そうでない場合は以前段階状態を維持する第２−６段階からなることを第１７の特徴とする。
【００４４】
そして、第３段階の合成された大動脈弓内圧曲線Ｐの面積から生物力学的指標を算出して心血管の分析結果を表示する段階は、検査診断窓から結果表示命令の受信を受けると、結果メニュー窓及び出力手段を更に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第３−１段階、結果メニュー窓のうち、あるメニュー窓の選択を受けると、該当メニュー結果を表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第３−２段階、及び該当メニュー結果を表示した後、出力手段から出力命令の受信を受けると、該当メニュー結果を出力し、そうでなければ以前段階状態を維持する第３−３段階を含んでなることを第１８の特徴とする。
【００４５】
そして、第２−２段階、第２−３段階及び第２−４段階において、検査結果窓に各波形を表示した後、検査診断窓から検査命令の受信を受けると、第１−１段階に戻り、そうでなければそれぞれの次の段階に進むことを第１９の特徴とする。
【００４６】
そして、結果メニュー窓には、Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）の評価が含まれており、Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）は、臨床結果による冠状動脈の状態を示す領域が区画されており、Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）の評価結果は、被検者の左右冠状動脈の状態をＣ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）上に点で表現されたものが含まれることを第２０の特徴とする。
【発明の効果】
【００４７】
本発明の心血管分析装置によると、一般的に用いられている心電図計とは異なり、左右冠状動脈の血管枝で血管の気質的変化を示す血管の弾性係数（動脈硬化度）、血管の気質的変化及び機能的変化を同時に示す血管の順応性、血流抵抗特性を示す血流量、血流抵抗及び血流速度を更に測定することができるように構成することにより、心電図計による心電図機能の他に心筋梗塞を始めとする様々な冠状動脈の難治性の病を早期診断して冠状動脈の手術対象を非観血的方法で発見することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による心血管分析装置の一実施例による全体システムのブロック図である。
【図２】図１の生体信号受信及び処理部の構成と信号流れを概念的に示すブロック図である。
【図３】図１の脈波センサの一種であるカフ脈波センサの構成を示す一面図及び腰部分解斜視図である。
【図４】本発明による大動脈弓及びこれに連結された左右冠状動脈を示す心臓の血流代表図である。
【図５】本発明による左右冠状動脈の弾性鋼模型図である。
【図６】カテーテル（catheter）により得た大動脈弓内圧曲線の特徴点と各特徴点に関する血圧を図示した血圧特性図である。
【図７】カテーテルにより得た大動脈弓内圧曲線と本発明の心血管分析装置により得た大動脈弓内圧曲線との特性対比図である。
【図８】図１の主処理部の一例示的作業図である。
【図９】図８の作業図をより具体的に示す一例示的詳細作業図である。
【図１０】図８の作業図をより具体的に示す一例示的詳細作業図である。
【図１１】図８の作業図をより具体的に示す一例示的詳細作業図である。
【図１２】図８の作業図をより具体的に示す一例示的詳細作業図である。
【図１３】図１の主処理部によるＥＣＧ、ＰＣＧ及び高周波ＡＰＧ波形の分析結果を表示する検査結果窓の一例示図である。
【図１４】図１の主処理部によるＥＣＧ、ＰＣＧ及び低周波ＡＰＧ波形の分析結果を表示する検査結果窓の一例示図である。
【図１５】図１の主処理部による左右頚動脈ＡＰＧ波形の分析結果及び各一定区間選択時に拡大された波形と合成された大動脈弓内圧曲線の一例を表示する検査結果窓の一例示図である。
【図１６】図１の主処理部による分析結果の一例としてＣ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）を表示する検査結果窓の一例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように、本発明の実施例について添付した図面を参考として詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な相違する形態に具現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。
【００５０】
図１は本発明による心血管分析装置の一実施例による全体システムのブロック図であり、図２は図１の生体信号受信及び処理部の構成と信号流れを概念的に示すブロック図であり、図３は図１の脈波センサの一種であるカフ脈波センサの構成を示す一面図及び腰部分解斜視図であり、図４は本発明による大動脈弓及びこれに連結された左右冠状動脈を示す心臓の血流代表図であり、図５は本発明による左右冠状動脈の弾性鋼模型図であり、図６はカテーテルにより得た大動脈弓内圧曲線の特徴点と各特徴点についての血圧を図示した血圧特性図であり、図７はカテーテルにより得た大動脈弓内圧曲線と本発明の心血管分析装置により得た大動脈弓内圧曲線との特性対比図である。
【００５１】
本発明による心血管分析装置の一実施例は、基本的に図１のように、心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び脈波センサ１２６を含む生体信号測定センサ部１２０と、生体信号測定センサ部１２０の各センサに連結されて測定された生体信号の受信を受けて信号処理する生体信号受信及び処理部１４０で構成された生体信号測定計１００、及び生体信号受信及び処理部１４０と連結され、互いに通信して測定データの受信を受けて冠状動脈を分析するための生物力学的指標を算出する主処理部２１０と、主処理部に連結されて使用者の制御命令の入力を受ける入力部２２０と、主処理部に連結されて算出された結果を表示する出力部２３０とで構成された分析指標算出計２００を含んで構成され、主処理部２１０は、生体信号測定計１００から獲得された生体信号により大動脈弓内圧曲線を合成し、大動脈弓内圧曲線の面積を利用して生物力学的指標を算出することを特徴とする。
【００５２】
ここで、心電図センサ１２２は、少なくとも３個以上の電極で構成されて心電図（Electrocardiogram；ＥＣＧ）波形を得るためのものであり、心音図センサと共に大動脈弓内圧曲線（Aortic Arch Internal Pressure Curve）の特徴点（収縮期の開始点、収縮期の最高点、切痕点、弛緩期の最高点、弛緩期の終了点）を把握するためのものである。
【００５３】
心音図センサ１２４は、心臓の弁膜が開閉するときに出る音を感知するためのマイクロフォンで構成され、これを通して心音図（Phonocardiogram；ＰＣＧ）波形を得て大動脈弓内圧曲線の特徴点を把握するためのものである。
【００５４】
脈波センサ１２６は、脈動による脈波を感知してＡＰＧ（Accelerated Plethysmogram；ＡＰＧ）波形を得るためのものであり、圧電素子で構成された圧力センサを用いることができるが、脈動を感知することができれば、これに限定されない。
【００５５】
本実施例による脈波センサ１２６は、大動脈弓の頻度スペクトル情報を得るためのカフ（Ｃｕｆｆ）脈波センサ、左、右側頚動脈の脈波を直接測定し、大動脈弓の確率密度スペクトル情報を得るための頚動脈センサ、大腿動脈の脈波を直接測定して脈波伝達速度（Plse Wave Velocity；ＰＷＶ）等を求めるための大腿動脈センサのうち何れか１つを指す。
【００５６】
ここで、頚動脈脈波センサと大腿動脈脈波センサは、同一の種類の圧力センサであり得、カフ（Ｃｕｆｆ）脈波センサは、カフ血圧計に圧力センサが更に取着されたもので構成することができる。
【００５７】
図３は、カフ（Ｃｕｆｆ）脈波センサの具体的構成の例を示すものであり、これによると、従来カフ血圧計１０の空気袋１３と連結されたゴム管１４又は１７に支路管２１を形成し、支路管の出口にアダプタ２０を装着してアダプタ２０を頚動脈脈波センサ又は大腿動脈脈波センサと同一の構造のセンサ（例えば、圧力センサ、３４）の開放溝３２に装着して用いることができる。
【００５８】
以上のように、心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び脈波センサ１２６は、別個の生体信号を感知するための生体信号測定センサ部１１０の必須構成になり、生体信号測定センサ部１１０と連結される生体信号受信及び処理部１４０が内蔵された装置には少なくとも３個の連結端子が備えられる。
【００５９】
そして、生体信号受信及び処理部１４０は、図２のように、生体信号測定センサ部１２０から受信される生体信号を処理して主処理部２１０に測定データを伝送するように制御する制御器（microcontroller；マイコン、１４８）、制御器１４８の制御信号により心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び脈波センサ１２６から受信される生体信号を選択する多重信号選択器１４１、多重信号選択器１４１により選択された生体信号を制御器１４８の制御信号によって雑音除去又は増幅度を調節する雑音除去及び信号増幅器１４２、雑音除去及び信号増幅器１４２を通過した生体信号を受け、入力部２２０の制御命令又は主処理部２１０に内蔵されたプログラムの制御命令が、制御器１４８を通して必要な生体信号の選択を受けるようにする信号切換器１４３、信号切換器１４３で選択された生体信号を制御器１４８の制御信号によってサンプリング（sampling）してホールディング（holding）する標本維持器１４４、及び標本維持器１４４を通してホールディング（holding）された生体信号を制御器１４８の制御信号によってデジタル信号に変えて制御器１４８に送るＡ／Ｄ変換器１４５を含んで構成される。
【００６０】
ここで、多重信号選択器１４１は、心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び脈波センサ１２６により同時測定して同時入力されるとき、これらの測定信号を順に選別して処理するためのものであり、雑音除去及び信号増幅器１４２は獲得された生体信号で各種雑音を除去して標準波とし、患者（被検者）によって増幅度を調節することができるように備えられる。
【００６１】
上記のように、生体信号受信及び処理部１４０は、生体信号測定計１００に含まれるように備えられることが好ましいが、回路設計によって後述の主処理部２１０と一体として構成することができる。
【００６２】
次に、生体信号測定計１００で獲得されて処理された生体信号は分析指標算出計２００に伝達され、分析指標算出計２００で大動脈弓内圧曲線を合成し、大動脈弓内圧曲線の面積を利用して生物力学的指標を算出するようになる。
【００６３】
生体信号受信及び処理部１４０が、図１のように、主処理部２１０と離れて構成されるときは、両者間の所定の通信手段（例えば、ＲＳ−２３２Ｃ）によりデータをやり取りするようになる。
【００６４】
主処理部２１０は、内蔵型メモリ部又は外付型メモリ部に保存されたプログラムによって生体信号受信及び処理部１４０から伝達された測定データを処理して冠状動脈を分析するための生物力学的指標を算出する核心装置であり、コンピュータの中央処理装置に当たる。
【００６５】
ここで、冠状動脈を分析するための生物力学的指標は、左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）、左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）、左右冠状動脈の血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）、左右冠状動脈の動脈硬化度（Ａｓｌ、Ａｓｒ）及び左右冠状動脈の血流速度（Ｖｌ、Ｖｒ）を言う。
【００６６】
先ず、各生物力学的指標が、本明細書で用いられる定義と他の指標間の関係について簡単に説明する。
【００６７】
血流量は、左側又は右側冠状動脈に沿って流れる血液量を言うものであって単位はｍＬであり、時間の関数により表現する場合はＱ又はＱ（ｔ）であり、一定時間流れた血液量（Ｑの時間積分量）により表現する場合はＳで表記する。血流量は、一般的に冠状動脈の長さ方向に離隔された２ヶ所の血圧差（Ｐ−Ｐｖ）に正比例し、血流抵抗（Ｒ）に半比例する。血流量が小さければ、それに伴う虚血症状等が現れるようになる。
【００６８】
順応性（Complience）は、単位体積の血管に単位力を与えたときに起こる体積変化を言うものであって単位はｍＬ／ｍｍＨｇであり、簡略にＣで表記される。Ｃが小さいというのは血管壁が硬化されるか、又は収縮されることを示し、逆にＣが大きいというのは血管壁が柔軟であるか、又は拡張型痙攣が起こるということを意味する。
【００６９】
血流抵抗（Resistance）は、左側又は右側冠状動脈に沿って流れる血液が受ける抵抗を言うものであって単位はｍｍＨｇ／Ｌであり、簡略にＲで表記される。Ｒは、近似的に冠状動脈の長さ方向に離隔された２ヶ所の血圧差（Ｐ−Ｐｖ）と血流量（Ｑ）の比で決定される。
【００７０】
動脈硬化度（Ａｓｃ）は、血管を単位長さだけ変更させるために、どの程度力を与えるべきかを示す指標、即ち血管の硬化度を示す指標であり、血管の気質的変化を反映するものであって単位はＫｇ／ｃｍ２あり、一般的に弾性波伝播速度の２乗に比例する。
【００７１】
最後に、血流速度（Ｖ）は、左側又は右側冠状動脈に沿って流れる血液の速度であって単位はｃｍ／ｓであり、脈波伝達速度（Plse Wave Velocity；ＰＷＶ）は、頚動脈と大腿動脈で脈波記録方法により測定したものであり、大動脈の弾力状態を反映する。血管壁が硬くなるほど速くなるが、特に動脈硬化性の変化が激しいほど血流速度又は脈波伝達速度が速い。
【００７２】
また、各生物力学的指標を示す文字において、下付文字ｌは左側（left）を、下付文字ｒは右側（right）をそれぞれ指す。
【００７３】
一方、主処理部２１０には、使用者の制御命令の入力を受ける入力部２２０と、主処理部で算出された結果を表示する出力部２４０とがそれぞれ連結される。
【００７４】
ここで、出力部２４０は、プリンタだけでなく、モニタを通した画面出力部も含む。従って、図１に図示した映像処理部２３０は画面出力部に内蔵するようになる。
【００７５】
そして、入力部２２０は、通常のキーボード、マウスだけでなく、画面出力部（モニタ）に備えられたタッチ入力手段も含む。
【００７６】
上記のような構成において、核心的な部分は、主処理部２１０の制御により生体信号を測定、分析してこれをもとに所定の数式により各生物力学的指標を算出させることにあるので、以下においては、これについて詳細に説明する。
【００７７】
主処理部２１０の制御は、全体的に図８のように、生体信号測定計１００で獲得された生体信号をもとに大動脈弓内圧曲線を合成する段階（Ｓ１００）、合成された大動脈弓内圧曲線を利用して左右冠状動脈血流量を算出する段階（Ｓ２００）、大動脈弓内圧曲線及び左右冠状動脈血流量をもとに左右冠状動脈のＣ、Ｒを算出する段階（Ｓ３００）、算出された生物力学的指標をもとに左右冠状動脈硬化度を算出する段階（Ｓ４００）、及び算出された生物力学的指標を出力部２４０に伝送して状態図を算出させる段階（Ｓ５００）からなることができる。
【００７８】
ところが、主処理部２１０の制御は、基本的に生体信号測定計１００に生体信号を測定させて生体信号の受信を受ける第１段階、受信された生体信号の波形を分析し、分析された波形資料をもとに大動脈弓内圧曲線Ｐを合成する第２段階、及び合成された大動脈弓内圧曲線Ｐの面積から生物力学的指標を算出して心血管の分析結果を表示する第３段階が含まれるようにプログラムされたことを特徴とし、下記のように多様に実施することができる。
【００７９】
先ず、第１段階において、生体信号測定計１００により生体信号を測定させるとき、心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び弛緩期血圧より一定圧力（約１０〜１５ｍｍＨｇ）加圧された状態で、カフ脈波センサ１２８により同時に測定して生体信号（ＥＣＧ、ＰＣＧ、Ｃｕｆｆ−ＡＰＧ）を獲得し、心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び収縮期血圧より一定圧力（約２０〜３０ｍｍＨｇ）減圧された状態で、カフ脈波センサ１２８により同時に測定して生体信号（ＥＣＧ、ＰＣＧ、Ｃｕｆｆ−ＡＰＧ）を獲得し、心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び左側頚動脈脈波センサ１２８により同時に測定して生体信号（ＥＣＧ、ＰＣＧ、左頚動脈ＡＰＧ）を獲得し、心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び右側頚動脈脈波センサ１２８により同時に測定して生体信号（ＥＣＧ、ＰＣＧ、右頚動脈ＡＰＧ）を獲得し、心電図センサ１２２及び大腿動脈脈波センサ１２８により測定して生体信号（ＥＣＧ、大腿動脈ＡＰＧ）を獲得するように制御することが好ましい。
【００８０】
そして、第２段階において、受信された生体信号の波形分析は、先ず生体信号測定計中の心電図センサ１２２と心音図センサ１２４を通して獲得されたＥＣＧ信号とＰＣＧ信号を分析して大動脈弓内圧曲線Ｐの特徴点を求める。
【００８１】
ここで、大動脈弓内圧曲線Ｐの特徴点は、図６において、収縮期の開始点（ｔ１）、収縮期の最高点（ｔ２）、切痕点（ｔ３）、弛緩期の最高点（ｔ４）、弛緩期の終了点（ｔ５）を言う。
【００８２】
次に、生体信号測定計中の収縮期血圧より一定圧力加圧されたカフ脈波センサ１２６を通して獲得されたＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波を分析（収縮期のＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波を分析）し、大動脈弓内圧曲線Ｐの高周波数成分を求める。
【００８３】
そして、生体信号測定計中の弛緩期血圧より一定圧力減圧されたカフ脈波センサ１２６を通して獲得されたＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波を分析（弛緩期のＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波を分析）し、大動脈弓内圧曲線Ｐの低周波数成分を求める。
【００８４】
これは、後述するように、一定圧力で加圧するか、又は減圧された状態で、カフ脈波センサ１２８により測定されたＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波が大動脈弓内圧曲線Ｐの頻度スペクトルと一致することを利用したものである。
【００８５】
次に、生体信号測定計中の頚動脈センサ１２４により獲得された左、右側頚動脈ＡＰＧ脈波を大動脈弓内圧曲線Ｐの時間に関する周波数強度により分析する。
【００８６】
これは、後述するように、頚動脈センサ１２４により獲得された左、右側頚動脈ＡＰＧ脈波が大動脈弓内圧曲線Ｐの確率密度スペクトルと一致することを利用したものである。
【００８７】
そして、第２段階における大動脈弓内圧曲線Ｐの合成は、収縮期のＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波の分析資料、弛緩期のＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波の分析資料及び左、右側頚動脈ＡＰＧ脈波の分析資料を含んだ情報をもとに行われるようになる。
【００８８】
そして、第３段階には、合成された大動脈弓内圧曲線Ｐの面積から生物力学的指標を算出して心血管の分析結果を表示するようになるが、これは、後述するように、合成された大動脈弓内圧曲線（Ｐ；６０）が、図７のように、カテーテルにより直接観血的に測定した大動脈弓内圧曲線５０と波形の差はあるが、面積は互いに同一であることを利用したものである。
【００８９】
生物力学的指標を算出する段階は、具体的に合成された大動脈弓内圧曲線Ｐの面積を含んだ基礎情報から左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）を算出する段階、大動脈弓内圧曲線Ｐ及び左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）を利用して左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）と血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）をそれぞれ算出する段階、及び算出された左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）と血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）を１つの状態図（Ｃ−Ｒ Ｃｈａｒｔ）上に表示されるように出力部２４０に心血管の分析結果を伝送する段階を含んで構成される。
【００９０】
このとき、左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）、順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）及び血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）は、下記数式によりそれぞれ算出される。
【００９１】
左冠状動脈の血流量
【００９２】
【数１】
【００９３】
右冠状動脈の血流量
Ｓｒ=Ｋ１πＲ２（１−υ２）１／２Ｐｍ（１＋Ａｄ／Ｋ２Ａｓ）／（ρａ） （数式２）
左冠状動脈の順応性
【００９４】
【数２】
【００９５】
右冠状動脈の順応性
【００９６】
【数３】
【００９７】
左冠状動脈の血流抵抗
【００９８】
【数４】
【００９９】
【数５】
【０１００】
及び、
右冠状動脈の血流抵抗
【０１０１】
【数６】
【０１０２】
である。
【０１０３】
数式１〜７において、Ａｄは大動脈弓内圧曲線Ｐの弛緩期面積、Ａｓは大動脈弓内圧曲線Ｐの収縮期面積、ｔ＊は弛緩期で大動脈弓内圧曲線Ｐの１階導関数が０である点までの時間、υは血管のポアソン定数、Ｒは血管の換算半径、Ｐｍは平均血圧、ρは血液密度、ａは脈波伝播速度、Ｐｄは大動脈弓内圧曲線Ｐの弛緩期血圧、Ｐｓは大動脈弓内圧曲線Ｐの収縮期血圧、Ｐ＊及びＰｓ＊は大動脈弓内圧曲線Ｐの切痕点血圧、Ｐｖは左冠状動脈の任意点における血圧、Ｓｖは心拍出量、Ｋは係数、そしてＫ１及びＫ２はそれぞれ係数である。
【０１０４】
ここで、係数Ｋは下記数式８により算出されたものであり、Ｋ１は冠状動脈入口から冠状動脈に流れる血流量の中で右冠状動脈に流れる血流量と関連する係数であって０．１２〜０．１５であり、Ｋ２は組織内圧係数であって０．７０〜０．７５である。
【０１０５】
【数７】
【０１０６】
数式８において、ｋは冠状動脈入口から冠状動脈に流れる血流量の中で左冠状動脈に流れる血流量と関連する係数であって０．８８〜０．８５であり、Ａ＝πＲ２であって左冠状動脈の換算断面積であり、Ｃｓは収縮時の順応性であり、ｍとｎはそれぞれコペ定数である。
【０１０７】
そして、生物力学指標を算出する第３段階は、左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）、順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）及び血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）から左右冠状動脈の動脈硬化度（Ａｓｌ、Ａｓｒ）を更に算出して出力部２４０に心血管の分析結果を伝送する段階を含んで構成されるようにすることが好ましい。
【０１０８】
このとき、左右冠状動脈の動脈硬化度（Ａｓｌ、Ａｓｒ）は、下記数式９、１０によりそれぞれ算出される。
【０１０９】
左冠状動脈の動脈硬化度
【０１１０】
【数８】
【０１１１】
及び
右冠状動脈の動脈硬化度
【０１１２】
【数９】
【０１１３】
数式９、１０において、Ｋ３は臨床で得られた係数であって０．７０〜０．８９である。
【０１１４】
更に、生物力学的指標を算出する第３段階は、合成された大動脈弓内圧曲線Ｐ及び左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）から左右冠状動脈の血流速度（Ｖｌ、Ｖｒ）を更に算出して出力部２４０に心血管の分析結果を伝送する段階を含んで構成されるようにすることが好ましい。
【０１１５】
このとき、左右冠状動脈の血流速度（Ｖｌ、Ｖｒ）は、下記数式１１、１２によりそれぞれ算出される。
【０１１６】
左冠状動脈の血流速度
【０１１７】
【数１０】
【０１１８】
及び
右冠状動脈の血流速度
【０１１９】
【数１１】
【０１２０】
数式１１、１２において、
【０１２１】
【数１２】
【０１２２】
である。
【０１２３】
次に、図９乃至図１６を参照とし、主処理部２１０の制御により第１段階から第３段階が具現される具体的な一実施例について説明する。
【０１２４】
図９乃至図１２は図８の作業図をより具体的に示す一例示的詳細作業図であり、図１３は図１の主処理部によるＥＣＧ、ＰＣＧ及び高周波ＡＰＧ波形の分析結果を表示する検査結果窓の一例示図であり、図１４は図１の主処理部によるＥＣＧ、ＰＣＧ及び低周波ＡＰＧ波形の分析結果を示す検査結果窓の一例示図であり、図１５は図１の主処理部による左右頚動脈ＡＰＧ波形の分析結果及び各一定区間選択時に拡大された波形と合成された大動脈弓内圧曲線の一例を示す検査結果窓の一例示図であり、図１６は図１の主処理部による分析結果の一例としてＣ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）を示す検査結果窓の一例示図である。
【０１２５】
主処理部２１０は、先ず図９のように、第１段階以前に検索メニュー窓、患者情報窓、検査診断窓、検査結果窓が含まれた初期画面を出力部２４０に表示し（Ｓ１０）、初期画面において、新患者登録命令（Ｓ１１）が受信された場合は患者情報の入力を受けて保存し（Ｓ１３）、そうでない場合は登録された患者ファイルを開く命令（Ｓ１２）の受信を受ける。
【０１２６】
次に、登録された患者ファイルを開く命令が受信された場合は登録された患者リストを検査結果窓に表示し、患者選択を受けて追加情報の入力を受け（Ｓ１４）、そうでない場合は初期画面を引き続き表示する。
【０１２７】
次に、新患者情報又は選択された患者情報を患者情報窓に表示し、検査診断命令（Ｓ１８）の受信を受ける段階に進むようになる。
【０１２８】
このとき、新患者情報又は選択された患者情報には患者を識別することができる個人情報及び身長、体重、血圧、人種の中で１つ以上含まれた身体情報で構成されるようにすることが好ましい。特に、患者（被検者）の身長、血圧、人種等は、生物力学的指標を算出するのに基礎データとして活用することができる。
【０１２９】
次に、第１段階の生体信号測定及び受信は、図９及び図１０のように、下記の段階を含んで構成することができる。
【０１３０】
先ず、検査診断窓から検査命令（Ｓ１８）の受信を受けると、生体信号測定命令選択窓を更に表示し（Ｓ２０）、そうでなければ以前段階状態を維持する（第１−１段階）。
【０１３１】
次に、生体信号測定命令選択窓から収縮期脈波測定命令（Ｓ２１）の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び加圧されたカフ脈波センサ１２６から測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、高周波ＡＰＧ波形を表示し（Ｓ２６）、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する（第１−２−１段階）。
【０１３２】
生体信号測定命令選択窓から弛緩期脈波測定命令（Ｓ２２）の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び減圧されたカフ脈波センサ１２６から測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、低周波ＡＰＧ波形を表示し（Ｓ２６）、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する（第１−２−２段階）。
【０１３３】
生体信号測定命令選択窓から左側頚動脈脈波測定命令（Ｓ２３）の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び頚動脈センサ１２６から測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、左側頚動脈ＡＰＧ波形を表示し（Ｓ２６）、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する（第１−２−３段階）。
【０１３４】
生体信号測定命令選択窓から右側頚動脈脈波測定命令（Ｓ２４）の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び頚動脈センサ１２６から測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、右側頚動脈ＡＰＧ波形を表示し（Ｓ２６）、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する（第１−２−４段階）。
【０１３５】
生体信号測定命令選択窓から大腿動脈脈波測定命令（Ｓ２５）の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ１２２及び大腿動脈センサ１２６から測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、大腿動脈ＡＰＧ波形を表示し（Ｓ２７）、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する（第１−２−４段階）。
【０１３６】
そして、第１−２−１段階乃至第１−２−４段階の各段階以後には、検査結果窓に表示する波形の中で理想的な波形を選択するように波形選択命令（Ｓ２８、Ｓ２９）の受信を受け、波形選択命令が受信された場合は、画面キャプチャーをして選択された波形を保存し（Ｓ３０）、そうでない場合は引き続き測定して測定された波形を表示する（第１−３段階）。
【０１３７】
このとき、理想的な波形が検査結果窓に表示されないとき、入力部２２０及び制御器１４６を通して雑音除去及び信号増幅器１４２に受信信号を調節することもできる。
【０１３８】
そして、第２段階の受信された生体信号の波形分析及び大動脈弓内圧曲線Ｐの合成は、図１０乃至図１２のように、下記段階等を含んで構成することができる。
【０１３９】
検査診断窓から分析命令（Ｓ３２）の受信を受けると、分析メニュー窓を更に表示し（Ｓ３４）、そうでなければ以前段階状態を維持する（第２−１段階）。
【０１４０】
分析メニュー窓において、収縮期信号分析命令（Ｓ３６）が受信されると、図１３のように、保存されたＥＣＧ７１、ＰＣＧ７３、高周波ＡＰＧ７５波形の特徴点を自動分析して検査結果窓７０に表示し（Ｓ３８）、そうでなければ以前段階状態を維持する（第２−２段階）。
【０１４１】
分析メニュー窓において、弛緩期信号分析命令（Ｓ４０）が受信されると、図１４のように、保存されたＥＣＧ７２、ＰＣＧ７４、低周波ＡＰＧ７６波形の特徴点を自動分析して検査結果窓７０に表示し（Ｓ４２）、そうでなければ以前段階状態を維持する（第２−３段階）。
【０１４２】
分析メニュー窓において、合成信号分析命令（Ｓ４４）が受信されると、図１５のように、保存された左、右側頚動脈波形（７７、７８）を検査結果窓に表示し（Ｓ４６）、そうでなければ以前段階状態を維持する（第２−４段階）。
【０１４３】
検査結果窓の左、右側頚動脈波形で各波形の詳細分析区間の選択（Ｓ４８）を受けた場合（これは、図１５のように、出力部の画面でマウスにより該当区間をドラッグすることにより行うことができる）は、選択された区間の波形を拡大分析して検査結果窓の左下段（８１、８２）に表示し（Ｓ５０）、そうでない場合は以前段階状態を維持する（第２−５段階）。
【０１４４】
検査結果窓の左下段に拡大された左、右側頚動脈波形（８１、８２）が順に表示された後、検査結果窓の右下段の空白をクリック（Ｓ５２）する場合は、保存されたＥＣＧ、ＰＣＧ−ＡＰＧ波形資料を含む情報をもとに合成された大動脈弓内圧曲線８３をクリックした位置に表示し（Ｓ５４）、そうでない場合は以前段階状態を維持する（第２−６段階）。
【０１４５】
このとき、第２−２段階、第２−３段階及び第２−４段階において、検査結果窓に各波形を表示した後（Ｓ３８、Ｓ４２、Ｓ４６）、検査診断窓から検査命令（Ｓ１８）の受信を受けると、第１−１段階に戻って再測定し、そうでなければそれぞれの次の段階に進むようにすることが好ましい。
【０１４６】
最後に、第３段階の合成された大動脈弓内圧曲線Ｐの面積から生物力学的指標を算出して心血管の分析結果を表示する段階は、図１２のように、下記段階等を含んで構成することができる。
【０１４７】
検査診断窓から結果表示命令（Ｓ５６）の受信を受けると、結果メニュー窓及び出力手段を更に表示し（Ｓ５８）、そうでなければ以前段階状態を維持する（第３−１段階）。
【０１４８】
結果メニュー窓のうち、あるメニュー窓の選択（Ｓ６０）を受けると、該当メニュー結果を表示し（Ｓ６２）、そうでなければ以前段階状態を維持する（第３−２段階）。
【０１４９】
該当メニュー結果を表示した後、出力手段から出力命令（Ｓ６４）の受信を受けると、該当メニュー結果を出力し（Ｓ６６）、そうでなければ以前段階状態を維持する（第３−３段階）。
【０１５０】
このとき、結果メニュー窓には、Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）の評価が含まれており、図１６のように、Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）は、臨床結果による冠状動脈の状態を表示する領域が区画されており、Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）の評価結果は、被検者の左右冠状動脈の状態をＣ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）上に点で表現されたものが含まれるようにすることが好ましい。
【０１５１】
図１６のＣ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）の領域の区画は、多様な臨床結果によって精密度を高めることができるように再区画することができることは当然であるが、臨床結果の一例として各領域を定義すると、下記のとおりである。
【０１５２】
領域１は、心血管の狭窄区域であり、症状がなくても一応冠状動脈の狭窄を疑うべきであり、症状がある場合の９０％以上が、冠状動脈が５０％以上塞がれている場合である。
【０１５３】
領域２は、心血管の狭窄が非常に疑われる区域であり、症状がある場合は８０％以上狭窄であると診断することができる。
【０１５４】
領域３は、心血管の狭窄が疑われる区域であり、症状がある場合は狭窄に準じて次の検査や治療をすることができる。
【０１５５】
領域４は、５０％程度の頻度で心血管の狭窄状態であると示され、症状がある場合は心血管造影術には正常であると示されても、心血管の状態がよくないものと判断することができる。
【０１５６】
領域５は、心血管の拡張型痙攣区域であり、症状がなくても非正常であると判断して観察が必要である。非正常的な拡張になり得る薬物過多服用も疑うことができる。
【０１５７】
領域６は、心筋組織の内圧による組織内の微細逆流若しくはその他の容認による心血管血流の不安定性が疑われる区域であり、心血管造影術においては大概正常であると示される場合が多い。症状の有無によって観察する必要がある。
【０１５８】
領域７は、血流、血管状態が正常ではないが、心血管造影術には塞がれていないものと示される領域であり、通常正常であると判断する。
【０１５９】
領域８は、正常区域である。
【０１６０】
以下においては、上記実施例を裏付ける関連理論及び臨床資料を補充的に提示する。
【０１６１】
左冠状動脈で血液は弛緩期にのみ流れる。このような研究結果は、ＣＣＤ型生体顕微鏡により冠状動脈内に流れ込むニオビウム光標識粒子の動きを観察して確証したものである。
【０１６２】
これにより、本発明においては、心臓が収縮するときに生じた組織内圧と心筋の自家操縦特性により左冠状動脈で血液流れは、弛緩期にのみあると見なす。
【０１６３】
このような事実から、大動脈弓４０の収縮と弛緩は、冠状動脈の血液循環の見地で冠状動脈（４２、４４）に血液を供給する心臓と同じであると見ることができる。（図４参照）。
【０１６４】
一方、右心室の収縮気圧は、左心室の収縮気圧の２５〜３０％程度であり、右心室壁内の心筋の収縮による冠状動脈の圧迫は小さい。
【０１６５】
従って、右冠状動脈で血流は、心臓が収縮するときに最大となり、右冠状動脈の血流波形は、大動脈弓内圧曲線に比例する圧力特性を有する。
【０１６６】
一方、他の実験試料によると、血管の収縮膨張時の血流量と血圧との間の関係は、１７０以下の血圧で線変形する。従って、収縮期血管の順応性と弛緩期血管の順応性は同一である。
【０１６７】
従って、非観血的に大動脈弓内圧曲線の面積を求める問題は、冠状動脈の血液循環を評価するための心臓タンクのポンプ機能、即ち冠状動脈に血液を供給するポンプの作用力を解明する問題と同一である。
【０１６８】
従って、先ず大動脈弓内圧曲線を構成する問題を検討すると、観血的方法により血管にカテーテルを挿入し、大動脈弓内圧曲線を描くと、最も正確な大動脈弓内の血圧波形と収縮期血圧及び弛緩期血圧を測ることができる。
【０１６９】
しかし、実際にはそのような方法を用いることができないため、大動脈弓内圧曲線を非観血的に求める問題を解決しなければならない。大動脈弓内圧曲線の頻度スペクトル（周波数空間における強度分析）を分析してみると、大動脈弓の頻度スペクトルは高周波数と低周波数とからなる。
【０１７０】
この問題を解くために、先ず非観血的に高周波頻度スペクトルと低周波頻度スペクトルとを最も明確に示す波を求める問題について検討しよう。
【０１７１】
先ず、被検者の腕に図３のようなカフ脈波センサを着用させ、収縮期血圧以上と弛緩期血圧以下に圧力を与えて波を受けると、血流がカフ（Ｃｕｆｆ）の空気袋１３を振動させて生じた波が伝達されるが、この波をコンピュータに表示すると、カフの振動波形を求めることができる。
【０１７２】
コンピュータに表示されたカフの空気袋に充満した空気が起こす波は原則的に脈波ではない。しかし、腕でカフ脈波センサにより測った脈波は血液が流れる全過程をコンピュータに正確に伝達する。カフに高い圧力を与えるときは高周波数が記録され、低い血圧を与えるときは低周波数が描かれる。
【０１７３】
従って、一定の血圧下でＣｕｆｆ−ＡＰＧを受けると、大動脈弓内圧曲線のスペクトルと類似するスペクトルを得ることができる。
【０１７４】
ところが、問題は観血的に得た大動脈弓内圧曲線の頻度スペクトルで高周波成分と類似する頻度スペクトルを有するＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波曲線を描く血圧点と、大動脈弓内圧曲線の頻度スペクトルで低周波成分と類似する頻度スペクトルを有するＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波曲線を描く血圧点、即ち最大収縮点Ｐｓと最小拡張点Ｐｄをどのように求めるかにある。
【０１７５】
先ず、血圧計により測った収縮期血圧をＰｓｉｓ、弛緩期血圧をＰｄｉａ、高周波頻度スペクトルを与える収縮期血圧をＰ＊ｓｉｓ、低周波頻度スペクトルを与える弛緩期血圧をＰ＊ｄｉａで表示すると、
Ｐ＊ｓｉｓ＝Ｐｓｉｓ＋Δ１ （数式１３）
Ｐ＊ｄｉａ＝Ｐｄｉａ−Δ２ （数式１４）
である。
【０１７６】
一方、カテーテル及びカフ脈波センサにより測定した２４名の導管検査資料を紹介すると、表１及び表２のとおりである。
【０１７７】
【表１】
【０１７８】
【表２】
【０１７９】
上記表１で得られたとおり、収縮期には血圧を大体１１、弛緩期には２０〜３８程度であると考慮して脈波を受けると、観血的に得た大動脈弓内圧曲線の頻度スペクトルと類似する頻度スペクトルを有する波を描く収縮期点と拡張期点を求めることができる。
【０１８０】
ところが、カフ脈波センサにより測定された波らは、全てカフの空気袋に充満した空気に伝達される摂動波であるので、この波により実際に脈拍波を構成することができない。しかし、これらの波を適当に整合すると、ドップラーにより得た血圧波形の周波数と類似する波形を描くことができる。
【０１８１】
しかし、大動脈弓内圧曲線の確率密度スペクトル（時間空間における周波数の強度分析）と摂動波の確率密度スペクトルは完全に差があるので、これらの２波は互いに異なる。特に、切痕点の模様と高さは大きく差がある。
【０１８２】
一方、頚動脈波は、Ｃｕｆｆ−ＡＰＧの空気袋を振動させる波ではなく、血管の表面で測定する波動であり、反射点を有しないので、頚動脈波の確率密度スペクトルは、大動脈弓内圧曲線の確率密度スペクトルと類似する。
【０１８３】
しかし、頚動脈波の頻度スペクトルは、大動脈弓内圧曲線の頻度スペクトルとの差が激しい。
【０１８４】
従って、本発明においては、頚動脈波、最大収縮点における摂動波、最小拡張点における摂動波を合成して大動脈弓内圧曲線を作る。このとき、観血的に得た波と非観血的に得た波との特徴点で血圧が同一にする。
【０１８５】
即ち、収縮期脈波曲線は、
【０１８６】
【数１３】
【０１８７】
弛緩期脈波曲線は、
【０１８８】
【数１４】
【０１８９】
であり、切痕点においては、次の条件を満たさなければならない。
【０１９０】
【数１５】
【０１９１】
Ｐｓｓは収縮点で測定した血圧、Ｐｄｓは拡張点で測定した血圧、Ｐｃは頚動脈で測定した血圧、Ｐｓは切痕点で測定した血圧である。
【０１９２】
上記数式１５乃至１７において、α、β、γを求める問題は、血管内超音波ドップラーにより測った脈波曲線と合成した波の差により汎関数Ｊ［ｕ（α、β、γ）］を作り、その最小化問題を解けば済む。
【０１９３】
前述のように、観血的に得た大動脈弓内圧曲線と非観血的に得た大動脈内圧曲線とを一致させるための演算において、α、β、γは人によって差があり、その変動幅が激しくて波形一致が不可能である。
【０１９４】
しかし、観血的に得た大動脈弓脈波曲線の面積と非観血的に得た大動脈弓脈波曲線の面積との間には、人によって差がほとんどなかった。
【０１９５】
従って、本発明においては、観血的に得た大動脈弓内圧曲線の面積と非観血的に得た大動脈内圧曲線の面積とを利用して必要な臨床指標を得る方法を提案した。
【０１９６】
このような観点から問題を解決するために、先ず上記数式１４乃至１７を次のように変形する。
【０１９７】
即ち、収縮期脈波曲線の面積は、
【０１９８】
【数１６】
【０１９９】
弛緩期脈波曲線の面積は、
【０２００】
【数１７】
【０２０１】
であり、切痕点においては、次の条件を満たさなければならない。
【０２０２】
【数１８】
【０２０３】
次に、血管内超音波ドップラーにより測った脈波曲線と合成した波の差により汎関数Ｊ［ｕ（α、β、γ）］を作り、その最小化問題を解けば済む。
【０２０４】
２４名の導管検査資料を利用して汎関数Ｊ（ｕ）の最小化問題を解いて得たα、β、γは、次のとおりである。
【０２０５】
【表３】
【０２０６】
上記表３の導管検査資料からα＝０．２２、β＝０．１３、γ＝０．６５を以って大動脈弓内圧曲線の面積を求めることができた。
【０２０７】
次に、冠状動脈の血管を評価するための臨床指標決定について検討する。
【０２０８】
前述のように、心臓が収縮するときに左冠状動脈には血液が流れず、弛緩されるときこそ血液が流れ始める。
【０２０９】
ところが、冠状動脈の変形は大きくなく、ほぼ等方変形をするので、収縮期順応性や弛緩期順応性は近似的に同一である。従って、左冠状動脈で血流を起こす弛緩期血圧と体積変形により左冠状動脈の順応性を求めても、その順応性を冠状動脈の順応性として考察することができる。
【０２１０】
このような思想から、Ｔｓ≦ｔ＜Ｔ脈波波形をＰ（ｔ）とすると、図５の模型図から、
【０２１１】
【数１９】
【０２１２】
が成立する。
【０２１３】
上記数式２１において、Ｒｌは左冠状動脈の末梢抵抗、Ｃｌは左冠状動脈の順応性、Ｑｌは左冠状動脈に流れる血流量である。
【０２１４】
実験資料によると、血管で圧力と体積間の関係は、普通血圧が１７０近傍まで血管変形が圧力に線状比例であった。
従って、Ｃｌは定数であって、次のとおりである。
【０２１５】
【数２０】
【０２１６】
【数２１】
【０２１７】
【数２２】
【０２１８】
右冠状動脈では収縮期にも血液が流れるので、
【０２１９】
【数２３】
【０２２０】
【数２４】
【０２２１】
上記数式２２、２３は、Ｐ、Ｑｒ、Ｒｒ、Ｃｒ間の関係を示す。
【０２２２】
Ｒｒ、Ｃｒを求める算法は、大動脈弓内圧曲線Ｐと血流量曲線（Ｑ）が一致するときまでＲ、Ｃを調整する代わりに、大動脈弓内圧曲線Ｐの面積と血流量曲線の面積との間の関数関係を以ってＲ、Ｃを求める。
【０２２３】
面積対面積間の関数関係を得ると、再現性のあるＲ、Ｃを得ることができる。
【０２２４】
【数２５】
【０２２５】
即ち、頚動脈の大動脈弓内圧曲線の面積と収縮期と弛緩期の大動脈弓内圧曲線の面積との差の比に、切痕点血圧と弛緩期血圧との差を乗じたのは、冠状血管に入った血流量を順応性で割ったものと同一である。言い換えれば、大動脈弓内圧曲線の面積を入力信号とし、出力信号を血流量としてみると、次のような関数関係がある。
【０２２６】
【数２６】
【０２２７】
上記数式２５から順応性（Ｃｒ）は、
【０２２８】
【数２７】
【０２２９】
抵抗（Ｒｒ）は、
【０２３０】
【数２８】
【０２３１】
となり、これは、血圧変動、血流量変動、大動脈弓内圧曲線の面積変動、即ち血管の動脈硬化、血管の痙攣発作と攣縮、薬物作用、血圧変動等に敏感であることが分かる。
【０２３２】
次に、冠状動脈を弾性管に血液が流れる単純管路と見て、血液が流れる弾性管路で流弾性体の問題を解いて、冠状血管の気質的変化と機能的変化とを区別する問題を解明する。
【０２３３】
図４において、左冠状動脈４２及び右左冠状動脈４４を１個の単純管路と見て、連続方程式と運動方程式を考察すると、
【０２３４】
【数２９】
【０２３５】
【数３０】
【０２３６】
である。
【０２３７】
上記数式２６において、ｐｗｖは脈波伝播速度
【０２３８】
【数３１】
【０２３９】
Ｐは血圧曲線、Ｑは血流量曲線、μは粘度、Ａは血管断面積、ρは血液密度である。
【０２４０】
ここで、
【０２４１】
【数３２】
【０２４２】
を無視してＸによって積分すると、
【０２４３】
【数３３】
【０２４４】
ここから単弾性管で、
【０２４５】
【数３４】
【０２４６】
【数３５】
【０２４７】
が成立する。
【０２４８】
一方、Moensu Kortewegによると、
【０２４９】
【数３６】
【０２５０】
であるので、弾性係数Ｅ＝ρ（ｄ／ｈ）ＰＷＶ２である。
【０２５１】
従って、弾性係数（動脈硬化度）Ｅは、弾性波伝播速度ａで表示されるので、冠状血管で血圧変動、痙攣発作、攣縮、薬物作用等に関係なく、冠状血管の気質的変化を代表することができる。
【０２５２】
従って、Ｃ、ＲでＡを消去し変換して冠状血管の動脈硬化度Ａｓｃ（弾性係数）を得る。
【０２５３】
【数３７】
【０２５４】
上記数式３１において、Ｓ＝ｆ（ＰＷＶ）、Ｋ３は臨床で得られた係数である。
【０２５５】
次に、上記で提起した冠状血管性質と血流特性とを反映する指標を臨床で用いるには、冠状動脈に流れる血流量を求める問題を解明しなければならない。
【０２５６】
ここで、この問題を解明するために、左冠状動脈と右冠状動脈とを区別して考察する。
【０２５７】
先ず、右冠状動脈の換算血管の長さがＬ、断面積Ａとすると、
既に、水力学において広く知られているとおり、直線管路でスラリー流体の１次元流れで血圧波形と血流量波形とは類似する形態を有する。
【０２５８】
このような事実に基づいて右冠状動脈に流れる血流量の公式を、次のとおり作ることができる。
【０２５９】
実験結果から右冠状動脈における血圧曲線は、次のとおりである。
【０２６０】
血圧曲線を収縮期と弛緩期とに分けて積分すると、
【０２６１】
【数３８】
【０２６２】
【数３９】
【０２６３】
上記数式３２、３３において、ＴＳは収縮時間、Ｔは心動周期であり、ｋ２は０．７５〜０．７０である。
【０２６４】
プランク法則から、ここで右冠状動脈で脈圧と血流速度、弾性波伝播速度、血液密度の間には、次のような式が成立する。
ΔＰ＝ρＶａ （数式３４）
（Ｖ：血流速度、ａ：脈波伝播速度、ρ：血液密度、ΔＰ：脈圧）
右冠状動脈を単弾性鋼と仮定し、プランク公式をＭＳ．Ｄｏｎａｌｄ式に変換すると、右冠状動脈の血流量は、次のとおり求めることができる。
【０２６５】
Ｓｒ=Ｋ１πＲ２（１−υ２）１／２Ｐｍ（１＋Ａｄ/Ｋ２Ａｓ）／（ρａ） （数式２）
（υ:血管のポアソン定数、Ｒ：血管直径、Ｐｍ：平均血圧）
Ｋ１は、冠状動脈の入口から冠状動脈に流れる血流量の中で右冠状動脈に流れる血流量と関連する係数であって０．１２〜０．１５である。
【０２６６】
Ｋ２は、組織内圧係数であって０．７０〜０．７５である。
【０２６７】
Ｐｍ＝（Ｋ２Ａｓ＋Ａｄ）／Ｒ （数式３５）
次に、左冠状動脈に流れる血流量について検討する。
【０２６８】
左冠状動脈で血流は、弛緩期大動脈に貯蓄されたポテンシャルエネルギーにより起こる。これにより、大動脈が収縮するときに血管の順応性の大きさは、冠状動脈で血流を起こす補充的因子となる。
【０２６９】
前述のプランク公式によると、Ｓｖｃ＝ΔＰπＲ２Ｔ／（２ρａ）である。本発明において、大動脈弓の収縮を冠状動脈に血液を供給する心臓であると仮定すると、プランク公式を利用して管血流量を求めるＭＳ．Ｄｏｎａｌｄ公式Ｓｖ＝ＫＰｍ（１＋Ａｄ／Ａｓ）を利用して冠状動脈血流量を求める公式を、次のとおり構成することができる。
【０２７０】
【数４０】
【０２７１】
上記数式１において、Ａｄは弛緩期大動脈弓内圧曲線Ｐの面積であり、t＊は弛緩期大動脈弓内圧曲線Ｐの１階導関数が０である点までの時間である。
【０２７２】
一方、係数
【０２７３】
【数４１】
【０２７４】
上記数式８において、ｋは冠状動脈の入口から冠状動脈に流れる血流量の中で左冠状動脈に流れる血流量と関連する係数であって０．８８〜０．８５であり、Ａ＝πＲ２であって左冠状動脈の換算断面積であり、Ｃｓは収縮時の順応性であり、ｍとｎはそれぞれコペ定数である。
【０２７５】
人種別コペ定数と年齢による収縮時の順応性の実験資料は、次の表４、５のとおりである。
【０２７６】
【表４】
【０２７７】
【表５】
【０２７８】
ＭＳ．Ｄｏｎａｌｄ公式と類似する上記数式１は、弛緩期の左冠状動脈血流量を極めて正確に反映している。本発明においては、左冠状動脈血流量公式を確証するために、６匹の犬を以って実験を進めた。
【０２７９】
実験においては、血管の拡張時に左冠状動脈の回旋枝の近位部でドップラーカテーテルにより血流量を測定し、カフ脈波曲線と頚動脈波曲線を測定して大動脈弓内圧曲線を作り、本発明において提起した公式を利用して血流量を求めた。
【０２８０】
実験結果によると、ドップラーカテーテルにより測定した血流量と、本発明において提起した大動脈弓内圧曲線により得た血流量は、高い相関関係があるということを示した。
【０２８１】
被実験犬の脈拍は、３５回／分から２０７回／分、弛緩期の平均動脈圧は１６〜６０ｍｍＨｇ、血流量は０．１２〜０．１４ｍＬ、心動周期は４８１個を取った。
【０２８２】
ドップラー法による血流速度は、ドップラーにより測定した血流速度分布がポアズイユ速度分布を成すと仮定し、空間最大速度がスペクトルの最大速度の半分と同一であると仮定した。
【０２８３】
次に、超音波ドップラーを用いて求めた血流量は、血管造影検査で得た左冠状動脈の回旋枝の近位部の断面を測定してＳｃ＝ＡＶにより求めた（Ａ：断面積、Ｖ：血流速度）。
【０２８４】
用いた超音波ドップラーは、スペクトル分析血流速度測定器付きの血流曲線形を描くドップラー血管の成形案内針金式血流量計を用いた。
【０２８５】
案内針金の長さは１７５ｃｍ、直径１８インチであり、その端には１２ＭＨｚの圧電超音波探測子付きの超音波ドップラー型導管計を用いた。
【０２８６】
実験結果、Ｓｃ＝０．９４５Ｓ＊ｃ＋０．７１、Ｃｆである。
【０２８７】
左冠状動脈血流量の公式は、実測値と±６％の誤差を有する。
【０２８８】
同一の方法により右冠状動脈についても実験をし、実験結果はＳｃ＝１．２１Ｓ＊ｃ−０．２１、γ２=０．８６、Ｓｅ＝３．９８ｆｆである。
【０２８９】
ここで、該当数学式をＴｓからＴまで積分する。
【０２９０】
このとき、ＰｖはＰに比べて非常に小さいので、Ｐｖを無視すると、
【０２９１】
【数４２】
【０２９２】
である。この関係式を該当数式に代入すると、
【０２９３】
【数４３】
【０２９４】
となる。
【０２９５】
上記式において、Ｐ＊は切痕点の血圧であって、
【０２９６】
【数４４】
【０２９７】
である。
【０２９８】
一方、Ｒ＝（Ａｓ＋Ａｄ）／Ｓｃｌ、Ｓｃｌは左冠状動脈の血流量である。
【０２９９】
次に、大動脈に流れる血流速度を求める。
【０３００】
観血的に得た大動脈弓内圧曲線の傾斜度と非観血的に得た大動脈弓内圧曲線の傾斜度を比較してみると、収縮期には人によって相関比に大きく差が出る。
【０３０１】
しかし、平均血圧点から弛緩期の終点までの曲線の傾斜度の間には、高い相関を示した。
【０３０２】
上記実験において、選定した２４名の患者を対象に得た相関関係は、次のとおりである。
Ｇｒａｄ Ｈｃ＝０．９１８Ｇｒａｄ Ｈｎ＋０．０２４、γ２=０．９２、Ｓｅ＝１．６８ｆ （数式３９）
上記数式３９において、Ｇｒａｄ Ｈｃは観血的に得た大動脈弓内圧曲線の傾斜度であり、Ｇｒａｄ Ｈｎは、非観血的に得た大動脈弓内圧曲線の傾斜度である。
【０３０３】
一方、血管路で血流は、１次元運動するニュートン流体であると仮定するとき、血流はＳ平均化の意味で均一であるので、流体の運動をオイレルの見地で考察することができる。
【０３０４】
即ち、動脈のある点ｘ１でＶ１＝（ｄｘ／ｄｔ）ｘ１が成立する。
【０３０５】
一方、大動脈弓内圧曲線において、脈波は平均動脈圧の近傍で弛緩期の終点までの圧力変化がほとんど線形であるので、次の方程式が成立する。
【０３０６】
【数４５】
【０３０７】
上記数式４０において、Ｖ０は弛緩期の間に存在する平均血液の流れ速度であり、時間（ｔ１、ｔ２）は弛緩期区間内におけるある２点である。
【０３０８】
以上から左冠状動脈で血管の順応性と血流抵抗と動脈硬化度、血流速度は、次のとおりである。
【０３０９】
速度Ｖｌは、
【０３１０】
【数４６】
【０３１１】
順応性Ｃｌは、
【０３１２】
【数４７】
【０３１３】
抵抗Ｒｌ１は、
【０３１４】
【数４８】
【０３１５】
抵抗Ｒｌ２は、
【０３１６】
【数４９】
【０３１７】
動脈硬化度Ａｓｌは、
【０３１８】
【数５０】
【０３１９】
血流Ｓｌは、
【０３２０】
【数５１】
【０３２１】
である。
【０３２２】
一方、右冠状動脈において、
順応性Ｃｒは、
【０３２３】
【数５２】
【０３２４】
抵抗Ｒｒは、
【０３２５】
【数５３】
【０３２６】
血流速度Ｖｒは、
【０３２７】
【数５４】
【０３２８】
動脈硬化度Ａｓｒは、
【０３２９】
【数５５】
【０３３０】
血流量Ｓｒは、
Ｓｒ=Ｋ１πＲ２（１−υ２）１／２Ｐｍ（１＋Ａｄ／Ｋ２Ａｓ）／（ρａ） （数式２）
である。
【０３３１】
最後に、本発明による心血管分析装置を大韓民国内のある大学病院で直接複数名の患者に適用し、心血管分析を行った臨床試験結果を下記に提示する。
【０３３２】
下記臨床試験は、擬似冠状動脈疾患に対する血管造影を行った３４名の患者を対象に行い、その結果は、次の表６及び７のとおりである。
【０３３３】
【表６】
【０３３４】
【表７】
上記表６、７において、重症冠状動脈疾患（ＣＡＤ）は、少なくとも１つの主要心外冠状動脈について血管造影を行い、５０％以上の狭窄を示した冠状動脈疾患を言う。
【０３３５】
重症冠状動脈疾患に関する結果が陽性である場合、確実に高い可能性のカテゴリーを言う反面、低い可能性と否定のカテゴリーは、重症冠状動脈疾患に関するいろんな否定的結果に分かれる。
【０３３６】
結局、本発明による心血管分析装置は、心電図計（ＥＣＧ）と超音波心臓診断術のようなその他の画面診断法に比べ、重症冠状動脈疾患の検出において、非常に良好な感度と診断特性を示した。
【０３３７】
他にも、測定時間、非観血的特性及び歩行不能の患者又はドブタミンの副作用を持つ患者を含むほぼ全ての対象について適用可能であるという長所を有する。
【産業上の利用可能性】
【０３３８】
本発明の心血管分析装置によると、既存の心電図計（ＥＣＧ）と超音波心臓診断術のようなその他の画面診断法に比べ、重症冠状動脈疾患の検出において、非常に良好な感度と診断特性を示し、血管造影術上にも示されない心血管の気質的状態及び機能的状態を診断することができることで、様々な心血管の難治性の病を早期診断して心血管手術対象を非観血的方法により発見することができるものであるので、産業上利用可能性が非常に高い。
【符号の説明】
【０３３９】
１０ カフ血圧計
１１ カフ
１２ 接着手段（ベルクロ）
１３ 内蔵された空気袋
１４、１７、１８ ゴム管
１５ 空気排出バルブ
１６ 送気口
２０ アダプタ
２１ 支路管
２２ 支路管装着部
２４ 蓋
２６ アダプタ突出連結部
３０ 脈波センサ（圧力センサ）
３１ 通気孔
３２ 開放溝
３４ ハウジング胴体
３６ センシングリード線
４０ 大動脈弓
４２ 左冠状動脈
４４ 右冠状動脈
５０ カテーテルにより得た大動脈弓内圧曲線
６０ 本発明により得た大動脈弓内圧曲線
７０ 出力部の検査結果窓
７１、７２ ＥＣＧ波形
７３、７５ ＰＣＧ波形
７５ 高周波ＡＰＧ波形
７６ 低周波ＡＰＧ波形
７７ 左側頚動脈ＡＰＧ波形
７８ 右側頚動脈ＡＰＧ波形
８１ 拡大された左側頚動脈ＡＰＧ波形
８２ 拡大された右側頚動脈ＡＰＧ波形
８３ 合成された大動脈弓内圧曲
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心血管分析システムに関し、より詳しくは、一般的に用いられている心電図計とは異なり、左右冠状動脈の血管枝で血管の気質的変化を示す血管の弾性係数（動脈硬化度）、血管の気質的変化及び機能的変化を同時に示す血管の順応性、血流抵抗特性を示す血流量、血流抵抗及び血流速度を更に測定することができるように構成することにより、心血管疾患を早期発見すると共に、その原因も究明することができる心血管分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、主に肉類中心の食習慣変化に起因し、動脈硬化、心筋梗塞等の血管系疾患及び心血管疾患が幅広く発病しているが、事前にこれを確認して予防することができる技術と装置がほとんど存在していない。
【０００３】
今日、臨床で用いられている心電図計は、虚血性疾病を早期発見することができず、導管系の機能を遂行することができない。また、画像処理技術と導管検査は、心臓血管の状態をイメージ状態で表示するために、疾病が発生した場合にのみ診断を行うことができる。
【０００４】
心筋梗塞等の心血管疾患の徴候を事前に知るためには、心臓血管の状態をイメージにより確認するか、又は心電図検査をするのではなく、冠状動脈の性質と血液流れ特性、血液状態を確認することが必要である。
【０００５】
血液状態は、血液検査により分かるが、冠状動脈の性質と血液流れ特性を知るには、冠状動脈の性質と血液流れ特性を判断することができる新たな設備が要求される。
【０００６】
ここで最も重要な問題は、冠状動脈特性を正確に判断することである。冠状動脈は他の血管とは異なり、外的要因により血管の攣縮、痙攣、拡張等を引き起こし、組織内圧の作用で力学関係が複雑である。従って、冠状動脈においては、動脈硬化度や血管の順応性、血流量、血流速度、血液流れ抵抗を求める問題は非常に難しい。
【０００７】
心電図自動分析体系は、臨床に広く普及されているが、冠状動脈疾病の発生危険性を早期に診断して非観血的方法で冠状動脈の手術対象を探し出すことができない。
【０００８】
心電図は、心臓における電気的変化のみを記録するものであるので、心血管の力学的特性を反映する血管の弾性係数、血管の順応性、血液流れ抵抗、血流量、血液流れ速度等は測定することができない。
【０００９】
今まで開発された冠状動脈疾患の診断機としては、単一光子断層撮影（ＳＰＥＣＴ）、造影心超音波（Contrast Echocardiography）、多列検出器コンピュータ断層撮影（Multidetector CT；ＭＤＣＴ）、ＭＲＩ等が知られている。
【００１０】
冠状動脈手術を目的とする導管検査法のような観血的な検査は、血管自体の病的変化を直感的に観察することができるという長所はあるが、血管に対する侵襲的な操作が必須的でかつ複雑であり、被検者たちのうち４０％程度が非手術対象である。
【００１１】
心電図計は、原理上虚血性心血管疾患の診断を正確に行うことができない。
【００１２】
また、前述の医療設備らは、臨床的意義は大きいが、製作原価と診断費用が高く、特定の病棟でのみ利用することができるという短所がある。それにも拘わらず、これらの設備は互いに若干の差があるが、血管の特性を確認することができないという共通点がある。
【００１３】
冠状動脈における血流特性は、左冠状動脈と右冠状動脈とで互いに異なる。左冠状動脈は、心室心筋収縮により生じる収縮時の組織圧が血管を外部から圧迫するため、左冠状動脈の血管は補充的内圧を受ける。
【００１４】
従って、左冠状動脈の血液流れは、非常に複雑な構造を成しているので、左冠状動脈で血流を引き起こす圧力波形を求める問題は、今まで未解決の問題として残っている。
【００１５】
右冠状動脈は、主に右心室を灌流する。
【００１６】
右心室の収縮気圧は、左心室の収縮気圧の３０％程度であり、右心室壁の心筋で収縮期の冠状動脈の圧迫は比較的に小さい。
【００１７】
冠状動脈で固有の心筋収縮により生じる心臓収縮時の組織内圧により生じる補充的内圧を観血的に求める問題は多く研究されてきたが、今日までも冠状動脈で非観血的方法で冠状動脈の血流量と血流速度、血管の順応性と弾性係数、血液流れ抵抗を求める設備の開発は微々たるものである。
【００１８】
最近１０数年間冠状動脈の血流動態に関する実験が多く行われ、左冠状動脈の血流はほとんど弛緩期にのみ流れることを発見した。
【００１９】
同じ時期に日本の科学者たちは、冠状動脈内に同位元素スキャンを利用して毛細血管においても弛緩期にのみ血液流れが存在することを発見した。
【００２０】
一方、血管特性を知るための研究も少なからず行われた。２００６年に韓国と米国の学者たちが共同で動脈の弾性係数を求める整合法を提起した。整合法は、アテローム（atherome）を測定して血管の弾性係数を求める方法であり、冠状動脈には適用し難い。一方、１９９７年に米国ハーバード大学教授チームにより高敏感性Ｃ−反応性蛋白質（high Sensitivity C-reactive protein）と心血管疾患との間には高い相関関係が存在するという仮定に基礎した実験をもとに、２００６年に開発されたＪ−ｃｈｒｏｍａＴＭは、疾病の進行過程は見ることができるが、血管状態についての回答は得られない。
【００２１】
しかし、本発明においては、心臓の電気的特性と冠状動脈の生物力学的な特性を同時に分析することにより、左右冠状動脈で血流量、血管の順応性、血流速度、血液流れ抵抗、動脈硬化度を測定することができる方法を提起した。
【００２２】
左右冠状動脈に血管枝らで血流量、血管の順応性、血流速度、血流抵抗を求めるに当たって、最初の課題は非観血的に大動脈弓内圧曲線（Aortic Arch Internal Pressure Curve）を求める問題を解決しなければならない。
【００２３】
国際特許公開ＷＯ１９９５／０１６３９１（METHOD AND APPARATUS FOR TREATING CARDIOVASCULAR PATHOLOGIES）においては、大動脈弓内圧曲線を非観血的に求める方法を提起したが、この方法により求めた大動脈弓内圧曲線は、観血的に求めた曲線と人によって大きな差が生じるために、実質的に観血的得た大動脈弓内圧曲線と、非観血的に得た大動脈弓内圧曲線とを一致させることはほとんど不可能である。
【００２４】
従って、この方法により得た大動脈弓内圧曲線を観血的な大動脈弓内圧曲線と仮定して臨床に導入する問題は事実上不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】ＷＯ１９９５／０１６３９１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明は、前述の従来技術の問題点を解消するために導き出されたものであり、一般的に用いられている心電図計とは異なり、左右冠状動脈の血管枝で血管の気質的変化を示す血管の弾性係数（動脈硬化度）、血管の気質的変化及び機能的変化を同時に示す血管の順応性、血流抵抗特性を示す血流量、血流抵抗及び血流速度を更に測定することができるように構成することにより、心血管疾患を早期発見すると共にその原因も究明することができる心血管分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
前述の目的を達成するために、本発明による心血管分析装置は、心電図センサ、心音図センサ及び脈波センサを含む生体信号測定センサ部と、生体信号測定センサ部の各センサに連結されて測定された生体信号の受信を受けて信号処理する生体信号受信及び処理部とで構成された生体信号測定計、及び生体信号受信及び処理部と連結され、互いに通信して測定データの受信を受けて冠状動脈を分析するための生物力学的指標を算出する主処理部と、主処理部に連結されて使用者の制御命令の入力を受ける入力部と、主処理部に連結されて算出された結果を表示する出力部とで構成された分析指標算出計を含んで構成され、主処理部は、生体信号測定計から獲得された生体信号により大動脈弓内圧曲線を合成し、大動脈弓内圧曲線の面積を利用して生物力学的指標を算出することを第１の特徴とする。
【００２８】
そして、生体信号受信及び処理部は、生体信号測定センサ部から受信される生体信号を処理して主処理部に測定データを伝送するように制御する制御器（microcontroller）、制御器の制御信号により心電図センサ、心音図センサ及び脈波センサから受信される生体信号を選択する多重信号選択器、多重信号選択器により選択された生体信号を制御器の制御信号によって雑音除去又は増幅度を調節する雑音除去及び信号増幅器、雑音除去及び信号増幅器を通過した生体信号を受け、入力部の制御命令又は主処理部に内蔵されたプログラムの制御命令が制御器を通して必要な生体信号の選択を受けるようにする信号切換器、信号切換器で選択された生体信号を制御器の制御信号によってサンプリング（sampling）してホールディング（holding）する標本維持器、及び標本維持器を通してホールディング（holding）された生体信号を制御器の制御信号によってデジタル信号に変えて制御器に送るＡ／Ｄ変換器を含んで構成されたことを第２の特徴とする。
【００２９】
そして、脈波センサは、カフ（Ｃｕｆｆ）脈波センサ、頚動脈脈波センサ及び大腿動脈脈波センサのうち何れか１つであり、生体信号測定計は、生体信号測定センサ部からＥＣＧ、ＰＣＧ−ＡＰＧ波形を同時に得ることを第３の特徴とする。
【００３０】
そして、頚動脈脈波センサと大腿動脈脈波センサとは同一の圧力センサであり、カフ（Ｃｕｆｆ）脈波センサは、カフ血圧計に圧力センサが更に取着されたことを第４の特徴とする。
【００３１】
そして、カフ（Ｃｕｆｆ）脈波センサは、カフ血圧計の空気袋と連結されたゴム管に支路管を形成して支路管の出口にアダプタを装着し、アダプタを頚動脈脈波センサ又は大腿動脈脈波センサと同一の構造のセンサ開放溝に装着したことを第５の特徴とする。
【００３２】
そして、主処理部は、生体信号測定計に生体信号を測定させて生体信号の受信を受ける第１段階、受信された生体信号の波形を分析し、分析された波形資料をもとに大動脈弓内圧曲線Ｐを合成する第２段階、及び合成された大動脈弓内圧曲線Ｐの面積から生物力学的指標を算出して心血管の分析結果を表示する第３段階が含まれるようにプログラムされたことを第６の特徴とする。
【００３３】
そして、第３段階には、大動脈弓内圧曲線Ｐの面積を含む基礎情報から左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）を算出する段階、大動脈弓内圧曲線Ｐ及び左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）を利用して左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）と血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）をそれぞれ算出する段階、及び算出された左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）と血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）を１つの状態図（Ｃ−Ｒ Ｃｈａｒｔ）上に表示されるように、出力部に心血管の分析結果を伝送する段階を含んで構成されたことを第７の特徴とする。
【００３４】
そして、第の３段階には、左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）、順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）及び血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）から左右冠状動脈の動脈硬化度（Ａｓｌ、Ａｓｒ）を更に算出して出力部に心血管の分析結果を伝送する段階を含んで構成されたことを第８の特徴とする。
【００３５】
そして、第３段階には、大動脈弓内圧曲線Ｐ及び左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）から左右冠状動脈の血流速度（Ｖｌ、Ｖｒ）を更に算出して出力部に心血管の分析結果を伝送する段階を含んで構成されたことを第９の特徴とする。
【００３６】
そして、左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）、順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）及び血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）は、所定の数式によりそれぞれ算出されたことを第１０の特徴とする。
【００３７】
そして、数式で出る係数Ｋは、所定の数式により算出されたものであり、Ｋ１は冠状動脈の入口から冠状動脈に流れる血流量の中で右冠状動脈に流れる血流量と関連する係数であって０．１２〜０．１５であり、Ｋ２は組織内圧係数であって０．７０〜０．７５であることを第１１の特徴とする。
【００３８】
そして、左右冠状動脈の動脈硬化度（Ａｓｌ、Ａｓｒ）は、所定の数式によりそれぞれ算出されたことを第１２の特徴とする。
【００３９】
そして、左右冠状動脈の血流速度（Ｖｌ、Ｖｒ）は、所定の数式によりそれぞれ算出されたことを第１３の特徴とする。
【００４０】
そして、第２段階の受信された生体信号の波形分析は、生体信号測定計中の心電図センサと心音図センサを通して獲得されたＥＣＧ信号とＰＣＧ信号を分析して大動脈弓内圧曲線Ｐの特徴点（収縮期の開始点、収縮期の最高点、切痕点、弛緩期の最高点、弛緩期の終了点）を求め、生体信号測定計中の収縮期血圧より一定圧力加圧されたカフ脈波センサを通して獲得されたＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波を分析して大動脈弓内圧曲線Ｐの高周波数成分を求め、生体信号測定計中の弛緩期血圧より一定圧力減圧されたカフ脈波センサを通して獲得されたＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波を分析して大動脈弓内圧曲線Ｐの低周波数成分を求め、生体信号測定計中の頚動脈センサにより獲得された左、右頚動脈ＡＰＧ脈波を大動脈弓内圧曲線Ｐの時間に関する周波数強度により分析し、大動脈弓内圧曲線Ｐの合成は、収縮期のＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波の分析資料、弛緩期のＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波の分析資料及び左、右頚動脈ＡＰＧ脈波の分析資料を含む情報をもとに行われることを第１４の特徴とする。
【００４１】
そして、第１段階以前に、検索メニュー窓、患者情報窓、検査診断窓、検査結果窓が含まれた初期画面を出力部に表示する段階、初期画面において、新患者の登録命令が受信された場合は患者情報の入力を受けて保存し、そうでない場合は登録された患者ファイルを開く命令の受信を受ける段階、登録された患者ファイルを開く命令が受信された場合は登録された患者リストを検査結果窓に表示し、患者の選択を受けて追加情報の入力を受け、そうでない場合は初期画面を引き続き表示する段階、及び新患者情報又は選択された患者情報を患者情報窓に表示して検査診断命令の入力を受ける段階が更に含まれ、新患者情報又は選択された患者情報には、患者を識別することができる個人情報及び身長、体重、血圧、人種の中で１つ以上含まれた身体情報で構成されたことを第１５の特徴とする。
【００４２】
そして、第１段階の生体信号測定及び受信は、検査診断窓から検査命令の受信を受けると、生体信号測定命令選択窓を更に示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第１−１段階、生体信号測定命令選択窓から収縮期脈波の測定命令の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ、心音図センサ及び加圧されたカフ脈波センサから測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、高周波ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−１段階、生体信号測定命令選択窓から弛緩期脈波の測定命令の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ、心音図センサ及び減圧されたカフ脈波センサから測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、低周波ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−２段階、生体信号測定命令選択窓から左側頚動脈脈波の測定命令の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ、心音図センサ及び頚動脈センサから測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、左側頚動脈ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−３段階、生体信号測定命令選択窓から右側頚動脈脈波の測定命令の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ、心音図センサ及び頚動脈センサから測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、右側頚動脈ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−４段階、生体信号測定命令選択窓から大腿動脈脈波の測定命令の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ及び大腿動脈センサから測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、大腿動脈ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−４段階、及び第１−２−１段階乃至第１−２−４段階の各段階以後には、検査結果窓に表示する波形の中で理想的な波形を選択するように波形選択命令の受信を受け、波形選択命令が受信された場合は画面キャプチャーをして選択された波形を保存し、そうでない場合は引き続き測定して測定された波形を表示する第１−３段階からなることを第１６の特徴とする。
【００４３】
そして、第２段階の受信された生体信号の波形分析及び大動脈弓内圧曲線Ｐの合成は、検査診断窓から分析命令の受信を受けると、分析メニュー窓を更に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第２−１段階、分析メニュー窓において、収縮期信号の分析命令の受信を受けると、保存されたＥＣＧ、ＰＣＧ、高周波ＡＰＧ波形の特徴点を自動分析して検査結果窓に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第２−２段階、分析メニュー窓において、弛緩期信号の分析命令の受信を受けると、保存されたＥＣＧ、ＰＣＧ、低周波ＡＰＧ波形の特徴点を自動分析して検査結果窓に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第２−３段階、分析メニュー窓において、合成信号の分析命令の受信を受けると、保存された左、右側頚動脈波形を検査結果窓に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第２−４段階、検査結果窓の左、右側頚動脈波形で各波形の詳細分析区間の選択を受けた場合は、選択された区間の波形を拡大分析して検査結果窓の左下段に表示し、そうでない場合は以前段階状態を維持する第２−５段階、及び検査結果窓の左下段に拡大された左、右側頚動脈波形が順に表示された後、検査結果窓の右下段の空白をクリックする場合は、保存されたＥＣＧ、ＰＣＧ−ＡＰＧ波形資料を含む情報をもとに合成された大動脈弓内圧曲線をクリックした位置に表示し、そうでない場合は以前段階状態を維持する第２−６段階からなることを第１７の特徴とする。
【００４４】
そして、第３段階の合成された大動脈弓内圧曲線Ｐの面積から生物力学的指標を算出して心血管の分析結果を表示する段階は、検査診断窓から結果表示命令の受信を受けると、結果メニュー窓及び出力手段を更に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第３−１段階、結果メニュー窓のうち、あるメニュー窓の選択を受けると、該当メニュー結果を表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第３−２段階、及び該当メニュー結果を表示した後、出力手段から出力命令の受信を受けると、該当メニュー結果を出力し、そうでなければ以前段階状態を維持する第３−３段階を含んでなることを第１８の特徴とする。
【００４５】
そして、第２−２段階、第２−３段階及び第２−４段階において、検査結果窓に各波形を表示した後、検査診断窓から検査命令の受信を受けると、第１−１段階に戻り、そうでなければそれぞれの次の段階に進むことを第１９の特徴とする。
【００４６】
そして、結果メニュー窓には、Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）の評価が含まれており、Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）は、臨床結果による冠状動脈の状態を示す領域が区画されており、Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）の評価結果は、被検者の左右冠状動脈の状態をＣ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）上に点で表現されたものが含まれることを第２０の特徴とする。
【発明の効果】
【００４７】
本発明の心血管分析装置によると、一般的に用いられている心電図計とは異なり、左右冠状動脈の血管枝で血管の気質的変化を示す血管の弾性係数（動脈硬化度）、血管の気質的変化及び機能的変化を同時に示す血管の順応性、血流抵抗特性を示す血流量、血流抵抗及び血流速度を更に測定することができるように構成することにより、心電図計による心電図機能の他に心筋梗塞を始めとする様々な冠状動脈の難治性の病を早期診断して冠状動脈の手術対象を非観血的方法で発見することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による心血管分析装置の一実施例による全体システムのブロック図である。
【図２】図１の生体信号受信及び処理部の構成と信号流れを概念的に示すブロック図である。
【図３】図１の脈波センサの一種であるカフ脈波センサの構成を示す一面図及び腰部分解斜視図である。
【図４】本発明による大動脈弓及びこれに連結された左右冠状動脈を示す心臓の血流代表図である。
【図５】本発明による左右冠状動脈の弾性鋼模型図である。
【図６】カテーテル（catheter）により得た大動脈弓内圧曲線の特徴点と各特徴点に関する血圧を図示した血圧特性図である。
【図７】カテーテルにより得た大動脈弓内圧曲線と本発明の心血管分析装置により得た大動脈弓内圧曲線との特性対比図である。
【図８】図１の主処理部の一例示的作業図である。
【図９】図８の作業図をより具体的に示す一例示的詳細作業図である。
【図１０】図８の作業図をより具体的に示す一例示的詳細作業図である。
【図１１】図８の作業図をより具体的に示す一例示的詳細作業図である。
【図１２】図８の作業図をより具体的に示す一例示的詳細作業図である。
【図１３】図１の主処理部によるＥＣＧ、ＰＣＧ及び高周波ＡＰＧ波形の分析結果を表示する検査結果窓の一例示図である。
【図１４】図１の主処理部によるＥＣＧ、ＰＣＧ及び低周波ＡＰＧ波形の分析結果を表示する検査結果窓の一例示図である。
【図１５】図１の主処理部による左右頚動脈ＡＰＧ波形の分析結果及び各一定区間選択時に拡大された波形と合成された大動脈弓内圧曲線の一例を表示する検査結果窓の一例示図である。
【図１６】図１の主処理部による分析結果の一例としてＣ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）を表示する検査結果窓の一例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように、本発明の実施例について添付した図面を参考として詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な相違する形態に具現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。
【００５０】
図１は本発明による心血管分析装置の一実施例による全体システムのブロック図であり、図２は図１の生体信号受信及び処理部の構成と信号流れを概念的に示すブロック図であり、図３は図１の脈波センサの一種であるカフ脈波センサの構成を示す一面図及び腰部分解斜視図であり、図４は本発明による大動脈弓及びこれに連結された左右冠状動脈を示す心臓の血流代表図であり、図５は本発明による左右冠状動脈の弾性鋼模型図であり、図６はカテーテルにより得た大動脈弓内圧曲線の特徴点と各特徴点についての血圧を図示した血圧特性図であり、図７はカテーテルにより得た大動脈弓内圧曲線と本発明の心血管分析装置により得た大動脈弓内圧曲線との特性対比図である。
【００５１】
本発明による心血管分析装置の一実施例は、基本的に図１のように、心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び脈波センサ１２６を含む生体信号測定センサ部１２０と、生体信号測定センサ部１２０の各センサに連結されて測定された生体信号の受信を受けて信号処理する生体信号受信及び処理部１４０で構成された生体信号測定計１００、及び生体信号受信及び処理部１４０と連結され、互いに通信して測定データの受信を受けて冠状動脈を分析するための生物力学的指標を算出する主処理部２１０と、主処理部に連結されて使用者の制御命令の入力を受ける入力部２２０と、主処理部に連結されて算出された結果を表示する出力部２３０とで構成された分析指標算出計２００を含んで構成され、主処理部２１０は、生体信号測定計１００から獲得された生体信号により大動脈弓内圧曲線を合成し、大動脈弓内圧曲線の面積を利用して生物力学的指標を算出することを特徴とする。
【００５２】
ここで、心電図センサ１２２は、少なくとも３個以上の電極で構成されて心電図（Electrocardiogram；ＥＣＧ）波形を得るためのものであり、心音図センサと共に大動脈弓内圧曲線（Aortic Arch Internal Pressure Curve）の特徴点（収縮期の開始点、収縮期の最高点、切痕点、弛緩期の最高点、弛緩期の終了点）を把握するためのものである。
【００５３】
心音図センサ１２４は、心臓の弁膜が開閉するときに出る音を感知するためのマイクロフォンで構成され、これを通して心音図（Phonocardiogram；ＰＣＧ）波形を得て大動脈弓内圧曲線の特徴点を把握するためのものである。
【００５４】
脈波センサ１２６は、脈動による脈波を感知してＡＰＧ（Accelerated Plethysmogram；ＡＰＧ）波形を得るためのものであり、圧電素子で構成された圧力センサを用いることができるが、脈動を感知することができれば、これに限定されない。
【００５５】
本実施例による脈波センサ１２６は、大動脈弓の頻度スペクトル情報を得るためのカフ（Ｃｕｆｆ）脈波センサ、左、右側頚動脈の脈波を直接測定し、大動脈弓の確率密度スペクトル情報を得るための頚動脈センサ、大腿動脈の脈波を直接測定して脈波伝達速度（Plse Wave Velocity；ＰＷＶ）等を求めるための大腿動脈センサのうち何れか１つを指す。
【００５６】
ここで、頚動脈脈波センサと大腿動脈脈波センサは、同一の種類の圧力センサであり得、カフ（Ｃｕｆｆ）脈波センサは、カフ血圧計に圧力センサが更に取着されたもので構成することができる。
【００５７】
図３は、カフ（Ｃｕｆｆ）脈波センサの具体的構成の例を示すものであり、これによると、従来カフ血圧計１０の空気袋１３と連結されたゴム管１４又は１７に支路管２１を形成し、支路管の出口にアダプタ２０を装着してアダプタ２０を頚動脈脈波センサ又は大腿動脈脈波センサと同一の構造のセンサ（例えば、圧力センサ、３４）の開放溝３２に装着して用いることができる。
【００５８】
以上のように、心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び脈波センサ１２６は、別個の生体信号を感知するための生体信号測定センサ部１１０の必須構成になり、生体信号測定センサ部１１０と連結される生体信号受信及び処理部１４０が内蔵された装置には少なくとも３個の連結端子が備えられる。
【００５９】
そして、生体信号受信及び処理部１４０は、図２のように、生体信号測定センサ部１２０から受信される生体信号を処理して主処理部２１０に測定データを伝送するように制御する制御器（microcontroller；マイコン、１４８）、制御器１４８の制御信号により心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び脈波センサ１２６から受信される生体信号を選択する多重信号選択器１４１、多重信号選択器１４１により選択された生体信号を制御器１４８の制御信号によって雑音除去又は増幅度を調節する雑音除去及び信号増幅器１４２、雑音除去及び信号増幅器１４２を通過した生体信号を受け、入力部２２０の制御命令又は主処理部２１０に内蔵されたプログラムの制御命令が、制御器１４８を通して必要な生体信号の選択を受けるようにする信号切換器１４３、信号切換器１４３で選択された生体信号を制御器１４８の制御信号によってサンプリング（sampling）してホールディング（holding）する標本維持器１４４、及び標本維持器１４４を通してホールディング（holding）された生体信号を制御器１４８の制御信号によってデジタル信号に変えて制御器１４８に送るＡ／Ｄ変換器１４５を含んで構成される。
【００６０】
ここで、多重信号選択器１４１は、心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び脈波センサ１２６により同時測定して同時入力されるとき、これらの測定信号を順に選別して処理するためのものであり、雑音除去及び信号増幅器１４２は獲得された生体信号で各種雑音を除去して標準波とし、患者（被検者）によって増幅度を調節することができるように備えられる。
【００６１】
上記のように、生体信号受信及び処理部１４０は、生体信号測定計１００に含まれるように備えられることが好ましいが、回路設計によって後述の主処理部２１０と一体として構成することができる。
【００６２】
次に、生体信号測定計１００で獲得されて処理された生体信号は分析指標算出計２００に伝達され、分析指標算出計２００で大動脈弓内圧曲線を合成し、大動脈弓内圧曲線の面積を利用して生物力学的指標を算出するようになる。
【００６３】
生体信号受信及び処理部１４０が、図１のように、主処理部２１０と離れて構成されるときは、両者間の所定の通信手段（例えば、ＲＳ−２３２Ｃ）によりデータをやり取りするようになる。
【００６４】
主処理部２１０は、内蔵型メモリ部又は外付型メモリ部に保存されたプログラムによって生体信号受信及び処理部１４０から伝達された測定データを処理して冠状動脈を分析するための生物力学的指標を算出する核心装置であり、コンピュータの中央処理装置に当たる。
【００６５】
ここで、冠状動脈を分析するための生物力学的指標は、左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）、左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）、左右冠状動脈の血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）、左右冠状動脈の動脈硬化度（Ａｓｌ、Ａｓｒ）及び左右冠状動脈の血流速度（Ｖｌ、Ｖｒ）を言う。
【００６６】
先ず、各生物力学的指標が、本明細書で用いられる定義と他の指標間の関係について簡単に説明する。
【００６７】
血流量は、左側又は右側冠状動脈に沿って流れる血液量を言うものであって単位はｍＬであり、時間の関数により表現する場合はＱ又はＱ（ｔ）であり、一定時間流れた血液量（Ｑの時間積分量）により表現する場合はＳで表記する。血流量は、一般的に冠状動脈の長さ方向に離隔された２ヶ所の血圧差（Ｐ−Ｐｖ）に正比例し、血流抵抗（Ｒ）に半比例する。血流量が小さければ、それに伴う虚血症状等が現れるようになる。
【００６８】
順応性（Complience）は、単位体積の血管に単位力を与えたときに起こる体積変化を言うものであって単位はｍＬ／ｍｍＨｇであり、簡略にＣで表記される。Ｃが小さいというのは血管壁が硬化されるか、又は収縮されることを示し、逆にＣが大きいというのは血管壁が柔軟であるか、又は拡張型痙攣が起こるということを意味する。
【００６９】
血流抵抗（Resistance）は、左側又は右側冠状動脈に沿って流れる血液が受ける抵抗を言うものであって単位はｍｍＨｇ／Ｌであり、簡略にＲで表記される。Ｒは、近似的に冠状動脈の長さ方向に離隔された２ヶ所の血圧差（Ｐ−Ｐｖ）と血流量（Ｑ）の比で決定される。
【００７０】
動脈硬化度（Ａｓｃ）は、血管を単位長さだけ変更させるために、どの程度力を与えるべきかを示す指標、即ち血管の硬化度を示す指標であり、血管の気質的変化を反映するものであって単位はＫｇ／ｃｍ２あり、一般的に弾性波伝播速度の２乗に比例する。
【００７１】
最後に、血流速度（Ｖ）は、左側又は右側冠状動脈に沿って流れる血液の速度であって単位はｃｍ／ｓであり、脈波伝達速度（Plse Wave Velocity；ＰＷＶ）は、頚動脈と大腿動脈で脈波記録方法により測定したものであり、大動脈の弾力状態を反映する。血管壁が硬くなるほど速くなるが、特に動脈硬化性の変化が激しいほど血流速度又は脈波伝達速度が速い。
【００７２】
また、各生物力学的指標を示す文字において、下付文字ｌは左側（left）を、下付文字ｒは右側（right）をそれぞれ指す。
【００７３】
一方、主処理部２１０には、使用者の制御命令の入力を受ける入力部２２０と、主処理部で算出された結果を表示する出力部２４０とがそれぞれ連結される。
【００７４】
ここで、出力部２４０は、プリンタだけでなく、モニタを通した画面出力部も含む。従って、図１に図示した映像処理部２３０は画面出力部に内蔵するようになる。
【００７５】
そして、入力部２２０は、通常のキーボード、マウスだけでなく、画面出力部（モニタ）に備えられたタッチ入力手段も含む。
【００７６】
上記のような構成において、核心的な部分は、主処理部２１０の制御により生体信号を測定、分析してこれをもとに所定の数式により各生物力学的指標を算出させることにあるので、以下においては、これについて詳細に説明する。
【００７７】
主処理部２１０の制御は、全体的に図８のように、生体信号測定計１００で獲得された生体信号をもとに大動脈弓内圧曲線を合成する段階（Ｓ１００）、合成された大動脈弓内圧曲線を利用して左右冠状動脈血流量を算出する段階（Ｓ２００）、大動脈弓内圧曲線及び左右冠状動脈血流量をもとに左右冠状動脈のＣ、Ｒを算出する段階（Ｓ３００）、算出された生物力学的指標をもとに左右冠状動脈硬化度を算出する段階（Ｓ４００）、及び算出された生物力学的指標を出力部２４０に伝送して状態図を算出させる段階（Ｓ５００）からなることができる。
【００７８】
ところが、主処理部２１０の制御は、基本的に生体信号測定計１００に生体信号を測定させて生体信号の受信を受ける第１段階、受信された生体信号の波形を分析し、分析された波形資料をもとに大動脈弓内圧曲線Ｐを合成する第２段階、及び合成された大動脈弓内圧曲線Ｐの面積から生物力学的指標を算出して心血管の分析結果を表示する第３段階が含まれるようにプログラムされたことを特徴とし、下記のように多様に実施することができる。
【００７９】
先ず、第１段階において、生体信号測定計１００により生体信号を測定させるとき、心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び弛緩期血圧より一定圧力（約１０〜１５ｍｍＨｇ）加圧された状態で、カフ脈波センサ１２８により同時に測定して生体信号（ＥＣＧ、ＰＣＧ、Ｃｕｆｆ−ＡＰＧ）を獲得し、心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び収縮期血圧より一定圧力（約２０〜３０ｍｍＨｇ）減圧された状態で、カフ脈波センサ１２８により同時に測定して生体信号（ＥＣＧ、ＰＣＧ、Ｃｕｆｆ−ＡＰＧ）を獲得し、心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び左側頚動脈脈波センサ１２８により同時に測定して生体信号（ＥＣＧ、ＰＣＧ、左頚動脈ＡＰＧ）を獲得し、心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び右側頚動脈脈波センサ１２８により同時に測定して生体信号（ＥＣＧ、ＰＣＧ、右頚動脈ＡＰＧ）を獲得し、心電図センサ１２２及び大腿動脈脈波センサ１２８により測定して生体信号（ＥＣＧ、大腿動脈ＡＰＧ）を獲得するように制御することが好ましい。
【００８０】
そして、第２段階において、受信された生体信号の波形分析は、先ず生体信号測定計中の心電図センサ１２２と心音図センサ１２４を通して獲得されたＥＣＧ信号とＰＣＧ信号を分析して大動脈弓内圧曲線Ｐの特徴点を求める。
【００８１】
ここで、大動脈弓内圧曲線Ｐの特徴点は、図６において、収縮期の開始点（ｔ１）、収縮期の最高点（ｔ２）、切痕点（ｔ３）、弛緩期の最高点（ｔ４）、弛緩期の終了点（ｔ５）を言う。
【００８２】
次に、生体信号測定計中の収縮期血圧より一定圧力加圧されたカフ脈波センサ１２６を通して獲得されたＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波を分析（収縮期のＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波を分析）し、大動脈弓内圧曲線Ｐの高周波数成分を求める。
【００８３】
そして、生体信号測定計中の弛緩期血圧より一定圧力減圧されたカフ脈波センサ１２６を通して獲得されたＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波を分析（弛緩期のＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波を分析）し、大動脈弓内圧曲線Ｐの低周波数成分を求める。
【００８４】
これは、後述するように、一定圧力で加圧するか、又は減圧された状態で、カフ脈波センサ１２８により測定されたＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波が大動脈弓内圧曲線Ｐの頻度スペクトルと一致することを利用したものである。
【００８５】
次に、生体信号測定計中の頚動脈センサ１２４により獲得された左、右側頚動脈ＡＰＧ脈波を大動脈弓内圧曲線Ｐの時間に関する周波数強度により分析する。
【００８６】
これは、後述するように、頚動脈センサ１２４により獲得された左、右側頚動脈ＡＰＧ脈波が大動脈弓内圧曲線Ｐの確率密度スペクトルと一致することを利用したものである。
【００８７】
そして、第２段階における大動脈弓内圧曲線Ｐの合成は、収縮期のＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波の分析資料、弛緩期のＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波の分析資料及び左、右側頚動脈ＡＰＧ脈波の分析資料を含んだ情報をもとに行われるようになる。
【００８８】
そして、第３段階には、合成された大動脈弓内圧曲線Ｐの面積から生物力学的指標を算出して心血管の分析結果を表示するようになるが、これは、後述するように、合成された大動脈弓内圧曲線（Ｐ；６０）が、図７のように、カテーテルにより直接観血的に測定した大動脈弓内圧曲線５０と波形の差はあるが、面積は互いに同一であることを利用したものである。
【００８９】
生物力学的指標を算出する段階は、具体的に合成された大動脈弓内圧曲線Ｐの面積を含んだ基礎情報から左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）を算出する段階、大動脈弓内圧曲線Ｐ及び左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）を利用して左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）と血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）をそれぞれ算出する段階、及び算出された左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）と血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）を１つの状態図（Ｃ−Ｒ Ｃｈａｒｔ）上に表示されるように出力部２４０に心血管の分析結果を伝送する段階を含んで構成される。
【００９０】
このとき、左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）、順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）及び血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）は、下記数式によりそれぞれ算出される。
【００９１】
左冠状動脈の血流量
【００９２】
【数１】
【００９３】
右冠状動脈の血流量
Ｓｒ=Ｋ１πＲ２（１−υ２）１／２Ｐｍ（１＋Ａｄ／Ｋ２Ａｓ）／（ρａ） （数式２）
左冠状動脈の順応性
【００９４】
【数２】
【００９５】
右冠状動脈の順応性
【００９６】
【数３】
【００９７】
左冠状動脈の血流抵抗
【００９８】
【数４】
【００９９】
【数５】
【０１００】
及び、
右冠状動脈の血流抵抗
【０１０１】
【数６】
【０１０２】
である。
【０１０３】
数式１〜７において、Ａｄは大動脈弓内圧曲線Ｐの弛緩期面積、Ａｓは大動脈弓内圧曲線Ｐの収縮期面積、ｔ＊は弛緩期で大動脈弓内圧曲線Ｐの１階導関数が０である点までの時間、υは血管のポアソン定数、Ｒは血管の換算半径、Ｐｍは平均血圧、ρは血液密度、ａは脈波伝播速度、Ｐｄは大動脈弓内圧曲線Ｐの弛緩期血圧、Ｐｓは大動脈弓内圧曲線Ｐの収縮期血圧、Ｐ＊及びＰｓ＊は大動脈弓内圧曲線Ｐの切痕点血圧、Ｐｖは左冠状動脈の任意点における血圧、Ｓｖは心拍出量、Ｋは係数、そしてＫ１及びＫ２はそれぞれ係数である。
【０１０４】
ここで、係数Ｋは下記数式８により算出されたものであり、Ｋ１は冠状動脈入口から冠状動脈に流れる血流量の中で右冠状動脈に流れる血流量と関連する係数であって０．１２〜０．１５であり、Ｋ２は組織内圧係数であって０．７０〜０．７５である。
【０１０５】
【数７】
【０１０６】
数式８において、ｋは冠状動脈入口から冠状動脈に流れる血流量の中で左冠状動脈に流れる血流量と関連する係数であって０．８８〜０．８５であり、Ａ＝πＲ２であって左冠状動脈の換算断面積であり、Ｃｓは収縮時の順応性であり、ｍとｎはそれぞれコペ定数である。
【０１０７】
そして、生物力学指標を算出する第３段階は、左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）、順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）及び血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）から左右冠状動脈の動脈硬化度（Ａｓｌ、Ａｓｒ）を更に算出して出力部２４０に心血管の分析結果を伝送する段階を含んで構成されるようにすることが好ましい。
【０１０８】
このとき、左右冠状動脈の動脈硬化度（Ａｓｌ、Ａｓｒ）は、下記数式９、１０によりそれぞれ算出される。
【０１０９】
左冠状動脈の動脈硬化度
【０１１０】
【数８】
【０１１１】
及び
右冠状動脈の動脈硬化度
【０１１２】
【数９】
【０１１３】
数式９、１０において、Ｋ３は臨床で得られた係数であって０．７０〜０．８９である。
【０１１４】
更に、生物力学的指標を算出する第３段階は、合成された大動脈弓内圧曲線Ｐ及び左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）から左右冠状動脈の血流速度（Ｖｌ、Ｖｒ）を更に算出して出力部２４０に心血管の分析結果を伝送する段階を含んで構成されるようにすることが好ましい。
【０１１５】
このとき、左右冠状動脈の血流速度（Ｖｌ、Ｖｒ）は、下記数式１１、１２によりそれぞれ算出される。
【０１１６】
左冠状動脈の血流速度
【０１１７】
【数１０】
【０１１８】
及び
右冠状動脈の血流速度
【０１１９】
【数１１】
【０１２０】
数式１１、１２において、
【０１２１】
【数１２】
【０１２２】
である。
【０１２３】
次に、図９乃至図１６を参照とし、主処理部２１０の制御により第１段階から第３段階が具現される具体的な一実施例について説明する。
【０１２４】
図９乃至図１２は図８の作業図をより具体的に示す一例示的詳細作業図であり、図１３は図１の主処理部によるＥＣＧ、ＰＣＧ及び高周波ＡＰＧ波形の分析結果を表示する検査結果窓の一例示図であり、図１４は図１の主処理部によるＥＣＧ、ＰＣＧ及び低周波ＡＰＧ波形の分析結果を示す検査結果窓の一例示図であり、図１５は図１の主処理部による左右頚動脈ＡＰＧ波形の分析結果及び各一定区間選択時に拡大された波形と合成された大動脈弓内圧曲線の一例を示す検査結果窓の一例示図であり、図１６は図１の主処理部による分析結果の一例としてＣ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）を示す検査結果窓の一例示図である。
【０１２５】
主処理部２１０は、先ず図９のように、第１段階以前に検索メニュー窓、患者情報窓、検査診断窓、検査結果窓が含まれた初期画面を出力部２４０に表示し（Ｓ１０）、初期画面において、新患者登録命令（Ｓ１１）が受信された場合は患者情報の入力を受けて保存し（Ｓ１３）、そうでない場合は登録された患者ファイルを開く命令（Ｓ１２）の受信を受ける。
【０１２６】
次に、登録された患者ファイルを開く命令が受信された場合は登録された患者リストを検査結果窓に表示し、患者選択を受けて追加情報の入力を受け（Ｓ１４）、そうでない場合は初期画面を引き続き表示する。
【０１２７】
次に、新患者情報又は選択された患者情報を患者情報窓に表示し、検査診断命令（Ｓ１８）の受信を受ける段階に進むようになる。
【０１２８】
このとき、新患者情報又は選択された患者情報には患者を識別することができる個人情報及び身長、体重、血圧、人種の中で１つ以上含まれた身体情報で構成されるようにすることが好ましい。特に、患者（被検者）の身長、血圧、人種等は、生物力学的指標を算出するのに基礎データとして活用することができる。
【０１２９】
次に、第１段階の生体信号測定及び受信は、図９及び図１０のように、下記の段階を含んで構成することができる。
【０１３０】
先ず、検査診断窓から検査命令（Ｓ１８）の受信を受けると、生体信号測定命令選択窓を更に表示し（Ｓ２０）、そうでなければ以前段階状態を維持する（第１−１段階）。
【０１３１】
次に、生体信号測定命令選択窓から収縮期脈波測定命令（Ｓ２１）の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び加圧されたカフ脈波センサ１２６から測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、高周波ＡＰＧ波形を表示し（Ｓ２６）、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する（第１−２−１段階）。
【０１３２】
生体信号測定命令選択窓から弛緩期脈波測定命令（Ｓ２２）の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び減圧されたカフ脈波センサ１２６から測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、低周波ＡＰＧ波形を表示し（Ｓ２６）、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する（第１−２−２段階）。
【０１３３】
生体信号測定命令選択窓から左側頚動脈脈波測定命令（Ｓ２３）の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び頚動脈センサ１２６から測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、左側頚動脈ＡＰＧ波形を表示し（Ｓ２６）、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する（第１−２−３段階）。
【０１３４】
生体信号測定命令選択窓から右側頚動脈脈波測定命令（Ｓ２４）の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ１２２、心音図センサ１２４及び頚動脈センサ１２６から測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、右側頚動脈ＡＰＧ波形を表示し（Ｓ２６）、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する（第１−２−４段階）。
【０１３５】
生体信号測定命令選択窓から大腿動脈脈波測定命令（Ｓ２５）の受信を受けた場合は、生体信号測定センサ部の心電図センサ１２２及び大腿動脈センサ１２６から測定波形を受け付けて検査結果窓に受信されたＥＣＧ、大腿動脈ＡＰＧ波形を表示し（Ｓ２７）、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する（第１−２−４段階）。
【０１３６】
そして、第１−２−１段階乃至第１−２−４段階の各段階以後には、検査結果窓に表示する波形の中で理想的な波形を選択するように波形選択命令（Ｓ２８、Ｓ２９）の受信を受け、波形選択命令が受信された場合は、画面キャプチャーをして選択された波形を保存し（Ｓ３０）、そうでない場合は引き続き測定して測定された波形を表示する（第１−３段階）。
【０１３７】
このとき、理想的な波形が検査結果窓に表示されないとき、入力部２２０及び制御器１４６を通して雑音除去及び信号増幅器１４２に受信信号を調節することもできる。
【０１３８】
そして、第２段階の受信された生体信号の波形分析及び大動脈弓内圧曲線Ｐの合成は、図１０乃至図１２のように、下記段階等を含んで構成することができる。
【０１３９】
検査診断窓から分析命令（Ｓ３２）の受信を受けると、分析メニュー窓を更に表示し（Ｓ３４）、そうでなければ以前段階状態を維持する（第２−１段階）。
【０１４０】
分析メニュー窓において、収縮期信号分析命令（Ｓ３６）が受信されると、図１３のように、保存されたＥＣＧ７１、ＰＣＧ７３、高周波ＡＰＧ７５波形の特徴点を自動分析して検査結果窓７０に表示し（Ｓ３８）、そうでなければ以前段階状態を維持する（第２−２段階）。
【０１４１】
分析メニュー窓において、弛緩期信号分析命令（Ｓ４０）が受信されると、図１４のように、保存されたＥＣＧ７２、ＰＣＧ７４、低周波ＡＰＧ７６波形の特徴点を自動分析して検査結果窓７０に表示し（Ｓ４２）、そうでなければ以前段階状態を維持する（第２−３段階）。
【０１４２】
分析メニュー窓において、合成信号分析命令（Ｓ４４）が受信されると、図１５のように、保存された左、右側頚動脈波形（７７、７８）を検査結果窓に表示し（Ｓ４６）、そうでなければ以前段階状態を維持する（第２−４段階）。
【０１４３】
検査結果窓の左、右側頚動脈波形で各波形の詳細分析区間の選択（Ｓ４８）を受けた場合（これは、図１５のように、出力部の画面でマウスにより該当区間をドラッグすることにより行うことができる）は、選択された区間の波形を拡大分析して検査結果窓の左下段（８１、８２）に表示し（Ｓ５０）、そうでない場合は以前段階状態を維持する（第２−５段階）。
【０１４４】
検査結果窓の左下段に拡大された左、右側頚動脈波形（８１、８２）が順に表示された後、検査結果窓の右下段の空白をクリック（Ｓ５２）する場合は、保存されたＥＣＧ、ＰＣＧ−ＡＰＧ波形資料を含む情報をもとに合成された大動脈弓内圧曲線８３をクリックした位置に表示し（Ｓ５４）、そうでない場合は以前段階状態を維持する（第２−６段階）。
【０１４５】
このとき、第２−２段階、第２−３段階及び第２−４段階において、検査結果窓に各波形を表示した後（Ｓ３８、Ｓ４２、Ｓ４６）、検査診断窓から検査命令（Ｓ１８）の受信を受けると、第１−１段階に戻って再測定し、そうでなければそれぞれの次の段階に進むようにすることが好ましい。
【０１４６】
最後に、第３段階の合成された大動脈弓内圧曲線Ｐの面積から生物力学的指標を算出して心血管の分析結果を表示する段階は、図１２のように、下記段階等を含んで構成することができる。
【０１４７】
検査診断窓から結果表示命令（Ｓ５６）の受信を受けると、結果メニュー窓及び出力手段を更に表示し（Ｓ５８）、そうでなければ以前段階状態を維持する（第３−１段階）。
【０１４８】
結果メニュー窓のうち、あるメニュー窓の選択（Ｓ６０）を受けると、該当メニュー結果を表示し（Ｓ６２）、そうでなければ以前段階状態を維持する（第３−２段階）。
【０１４９】
該当メニュー結果を表示した後、出力手段から出力命令（Ｓ６４）の受信を受けると、該当メニュー結果を出力し（Ｓ６６）、そうでなければ以前段階状態を維持する（第３−３段階）。
【０１５０】
このとき、結果メニュー窓には、Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）の評価が含まれており、図１６のように、Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）は、臨床結果による冠状動脈の状態を表示する領域が区画されており、Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）の評価結果は、被検者の左右冠状動脈の状態をＣ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）上に点で表現されたものが含まれるようにすることが好ましい。
【０１５１】
図１６のＣ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）の領域の区画は、多様な臨床結果によって精密度を高めることができるように再区画することができることは当然であるが、臨床結果の一例として各領域を定義すると、下記のとおりである。
【０１５２】
領域１は、心血管の狭窄区域であり、症状がなくても一応冠状動脈の狭窄を疑うべきであり、症状がある場合の９０％以上が、冠状動脈が５０％以上塞がれている場合である。
【０１５３】
領域２は、心血管の狭窄が非常に疑われる区域であり、症状がある場合は８０％以上狭窄であると診断することができる。
【０１５４】
領域３は、心血管の狭窄が疑われる区域であり、症状がある場合は狭窄に準じて次の検査や治療をすることができる。
【０１５５】
領域４は、５０％程度の頻度で心血管の狭窄状態であると示され、症状がある場合は心血管造影術には正常であると示されても、心血管の状態がよくないものと判断することができる。
【０１５６】
領域５は、心血管の拡張型痙攣区域であり、症状がなくても非正常であると判断して観察が必要である。非正常的な拡張になり得る薬物過多服用も疑うことができる。
【０１５７】
領域６は、心筋組織の内圧による組織内の微細逆流若しくはその他の容認による心血管血流の不安定性が疑われる区域であり、心血管造影術においては大概正常であると示される場合が多い。症状の有無によって観察する必要がある。
【０１５８】
領域７は、血流、血管状態が正常ではないが、心血管造影術には塞がれていないものと示される領域であり、通常正常であると判断する。
【０１５９】
領域８は、正常区域である。
【０１６０】
以下においては、上記実施例を裏付ける関連理論及び臨床資料を補充的に提示する。
【０１６１】
左冠状動脈で血液は弛緩期にのみ流れる。このような研究結果は、ＣＣＤ型生体顕微鏡により冠状動脈内に流れ込むニオビウム光標識粒子の動きを観察して確証したものである。
【０１６２】
これにより、本発明においては、心臓が収縮するときに生じた組織内圧と心筋の自家操縦特性により左冠状動脈で血液流れは、弛緩期にのみあると見なす。
【０１６３】
このような事実から、大動脈弓４０の収縮と弛緩は、冠状動脈の血液循環の見地で冠状動脈（４２、４４）に血液を供給する心臓と同じであると見ることができる。（図４参照）。
【０１６４】
一方、右心室の収縮気圧は、左心室の収縮気圧の２５〜３０％程度であり、右心室壁内の心筋の収縮による冠状動脈の圧迫は小さい。
【０１６５】
従って、右冠状動脈で血流は、心臓が収縮するときに最大となり、右冠状動脈の血流波形は、大動脈弓内圧曲線に比例する圧力特性を有する。
【０１６６】
一方、他の実験試料によると、血管の収縮膨張時の血流量と血圧との間の関係は、１７０以下の血圧で線変形する。従って、収縮期血管の順応性と弛緩期血管の順応性は同一である。
【０１６７】
従って、非観血的に大動脈弓内圧曲線の面積を求める問題は、冠状動脈の血液循環を評価するための心臓タンクのポンプ機能、即ち冠状動脈に血液を供給するポンプの作用力を解明する問題と同一である。
【０１６８】
従って、先ず大動脈弓内圧曲線を構成する問題を検討すると、観血的方法により血管にカテーテルを挿入し、大動脈弓内圧曲線を描くと、最も正確な大動脈弓内の血圧波形と収縮期血圧及び弛緩期血圧を測ることができる。
【０１６９】
しかし、実際にはそのような方法を用いることができないため、大動脈弓内圧曲線を非観血的に求める問題を解決しなければならない。大動脈弓内圧曲線の頻度スペクトル（周波数空間における強度分析）を分析してみると、大動脈弓の頻度スペクトルは高周波数と低周波数とからなる。
【０１７０】
この問題を解くために、先ず非観血的に高周波頻度スペクトルと低周波頻度スペクトルとを最も明確に示す波を求める問題について検討しよう。
【０１７１】
先ず、被検者の腕に図３のようなカフ脈波センサを着用させ、収縮期血圧以上と弛緩期血圧以下に圧力を与えて波を受けると、血流がカフ（Ｃｕｆｆ）の空気袋１３を振動させて生じた波が伝達されるが、この波をコンピュータに表示すると、カフの振動波形を求めることができる。
【０１７２】
コンピュータに表示されたカフの空気袋に充満した空気が起こす波は原則的に脈波ではない。しかし、腕でカフ脈波センサにより測った脈波は血液が流れる全過程をコンピュータに正確に伝達する。カフに高い圧力を与えるときは高周波数が記録され、低い血圧を与えるときは低周波数が描かれる。
【０１７３】
従って、一定の血圧下でＣｕｆｆ−ＡＰＧを受けると、大動脈弓内圧曲線のスペクトルと類似するスペクトルを得ることができる。
【０１７４】
ところが、問題は観血的に得た大動脈弓内圧曲線の頻度スペクトルで高周波成分と類似する頻度スペクトルを有するＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波曲線を描く血圧点と、大動脈弓内圧曲線の頻度スペクトルで低周波成分と類似する頻度スペクトルを有するＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波曲線を描く血圧点、即ち最大収縮点Ｐｓと最小拡張点Ｐｄをどのように求めるかにある。
【０１７５】
先ず、血圧計により測った収縮期血圧をＰｓｉｓ、弛緩期血圧をＰｄｉａ、高周波頻度スペクトルを与える収縮期血圧をＰ＊ｓｉｓ、低周波頻度スペクトルを与える弛緩期血圧をＰ＊ｄｉａで表示すると、
Ｐ＊ｓｉｓ＝Ｐｓｉｓ＋Δ１ （数式１３）
Ｐ＊ｄｉａ＝Ｐｄｉａ−Δ２ （数式１４）
である。
【０１７６】
一方、カテーテル及びカフ脈波センサにより測定した２４名の導管検査資料を紹介すると、表１及び表２のとおりである。
【０１７７】
【表１】
【０１７８】
【表２】
【０１７９】
上記表１で得られたとおり、収縮期には血圧を大体１１、弛緩期には２０〜３８程度であると考慮して脈波を受けると、観血的に得た大動脈弓内圧曲線の頻度スペクトルと類似する頻度スペクトルを有する波を描く収縮期点と拡張期点を求めることができる。
【０１８０】
ところが、カフ脈波センサにより測定された波らは、全てカフの空気袋に充満した空気に伝達される摂動波であるので、この波により実際に脈拍波を構成することができない。しかし、これらの波を適当に整合すると、ドップラーにより得た血圧波形の周波数と類似する波形を描くことができる。
【０１８１】
しかし、大動脈弓内圧曲線の確率密度スペクトル（時間空間における周波数の強度分析）と摂動波の確率密度スペクトルは完全に差があるので、これらの２波は互いに異なる。特に、切痕点の模様と高さは大きく差がある。
【０１８２】
一方、頚動脈波は、Ｃｕｆｆ−ＡＰＧの空気袋を振動させる波ではなく、血管の表面で測定する波動であり、反射点を有しないので、頚動脈波の確率密度スペクトルは、大動脈弓内圧曲線の確率密度スペクトルと類似する。
【０１８３】
しかし、頚動脈波の頻度スペクトルは、大動脈弓内圧曲線の頻度スペクトルとの差が激しい。
【０１８４】
従って、本発明においては、頚動脈波、最大収縮点における摂動波、最小拡張点における摂動波を合成して大動脈弓内圧曲線を作る。このとき、観血的に得た波と非観血的に得た波との特徴点で血圧が同一にする。
【０１８５】
即ち、収縮期脈波曲線は、
【０１８６】
【数１３】
【０１８７】
弛緩期脈波曲線は、
【０１８８】
【数１４】
【０１８９】
であり、切痕点においては、次の条件を満たさなければならない。
【０１９０】
【数１５】
【０１９１】
Ｐｓｓは収縮点で測定した血圧、Ｐｄｓは拡張点で測定した血圧、Ｐｃは頚動脈で測定した血圧、Ｐｓは切痕点で測定した血圧である。
【０１９２】
上記数式１５乃至１７において、α、β、γを求める問題は、血管内超音波ドップラーにより測った脈波曲線と合成した波の差により汎関数Ｊ［ｕ（α、β、γ）］を作り、その最小化問題を解けば済む。
【０１９３】
前述のように、観血的に得た大動脈弓内圧曲線と非観血的に得た大動脈内圧曲線とを一致させるための演算において、α、β、γは人によって差があり、その変動幅が激しくて波形一致が不可能である。
【０１９４】
しかし、観血的に得た大動脈弓脈波曲線の面積と非観血的に得た大動脈弓脈波曲線の面積との間には、人によって差がほとんどなかった。
【０１９５】
従って、本発明においては、観血的に得た大動脈弓内圧曲線の面積と非観血的に得た大動脈内圧曲線の面積とを利用して必要な臨床指標を得る方法を提案した。
【０１９６】
このような観点から問題を解決するために、先ず上記数式１４乃至１７を次のように変形する。
【０１９７】
即ち、収縮期脈波曲線の面積は、
【０１９８】
【数１６】
【０１９９】
弛緩期脈波曲線の面積は、
【０２００】
【数１７】
【０２０１】
であり、切痕点においては、次の条件を満たさなければならない。
【０２０２】
【数１８】
【０２０３】
次に、血管内超音波ドップラーにより測った脈波曲線と合成した波の差により汎関数Ｊ［ｕ（α、β、γ）］を作り、その最小化問題を解けば済む。
【０２０４】
２４名の導管検査資料を利用して汎関数Ｊ（ｕ）の最小化問題を解いて得たα、β、γは、次のとおりである。
【０２０５】
【表３】
【０２０６】
上記表３の導管検査資料からα＝０．２２、β＝０．１３、γ＝０．６５を以って大動脈弓内圧曲線の面積を求めることができた。
【０２０７】
次に、冠状動脈の血管を評価するための臨床指標決定について検討する。
【０２０８】
前述のように、心臓が収縮するときに左冠状動脈には血液が流れず、弛緩されるときこそ血液が流れ始める。
【０２０９】
ところが、冠状動脈の変形は大きくなく、ほぼ等方変形をするので、収縮期順応性や弛緩期順応性は近似的に同一である。従って、左冠状動脈で血流を起こす弛緩期血圧と体積変形により左冠状動脈の順応性を求めても、その順応性を冠状動脈の順応性として考察することができる。
【０２１０】
このような思想から、Ｔｓ≦ｔ＜Ｔ脈波波形をＰ（ｔ）とすると、図５の模型図から、
【０２１１】
【数１９】
【０２１２】
が成立する。
【０２１３】
上記数式２１において、Ｒｌは左冠状動脈の末梢抵抗、Ｃｌは左冠状動脈の順応性、Ｑｌは左冠状動脈に流れる血流量である。
【０２１４】
実験資料によると、血管で圧力と体積間の関係は、普通血圧が１７０近傍まで血管変形が圧力に線状比例であった。
従って、Ｃｌは定数であって、次のとおりである。
【０２１５】
【数２０】
【０２１６】
【数２１】
【０２１７】
【数２２】
【０２１８】
右冠状動脈では収縮期にも血液が流れるので、
【０２１９】
【数２３】
【０２２０】
【数２４】
【０２２１】
上記数式２２、２３は、Ｐ、Ｑｒ、Ｒｒ、Ｃｒ間の関係を示す。
【０２２２】
Ｒｒ、Ｃｒを求める算法は、大動脈弓内圧曲線Ｐと血流量曲線（Ｑ）が一致するときまでＲ、Ｃを調整する代わりに、大動脈弓内圧曲線Ｐの面積と血流量曲線の面積との間の関数関係を以ってＲ、Ｃを求める。
【０２２３】
面積対面積間の関数関係を得ると、再現性のあるＲ、Ｃを得ることができる。
【０２２４】
【数２５】
【０２２５】
即ち、頚動脈の大動脈弓内圧曲線の面積と収縮期と弛緩期の大動脈弓内圧曲線の面積との差の比に、切痕点血圧と弛緩期血圧との差を乗じたのは、冠状血管に入った血流量を順応性で割ったものと同一である。言い換えれば、大動脈弓内圧曲線の面積を入力信号とし、出力信号を血流量としてみると、次のような関数関係がある。
【０２２６】
【数２６】
【０２２７】
上記数式２５から順応性（Ｃｒ）は、
【０２２８】
【数２７】
【０２２９】
抵抗（Ｒｒ）は、
【０２３０】
【数２８】
【０２３１】
となり、これは、血圧変動、血流量変動、大動脈弓内圧曲線の面積変動、即ち血管の動脈硬化、血管の痙攣発作と攣縮、薬物作用、血圧変動等に敏感であることが分かる。
【０２３２】
次に、冠状動脈を弾性管に血液が流れる単純管路と見て、血液が流れる弾性管路で流弾性体の問題を解いて、冠状血管の気質的変化と機能的変化とを区別する問題を解明する。
【０２３３】
図４において、左冠状動脈４２及び右左冠状動脈４４を１個の単純管路と見て、連続方程式と運動方程式を考察すると、
【０２３４】
【数２９】
【０２３５】
【数３０】
【０２３６】
である。
【０２３７】
上記数式２６において、ｐｗｖは脈波伝播速度
【０２３８】
【数３１】
【０２３９】
Ｐは血圧曲線、Ｑは血流量曲線、μは粘度、Ａは血管断面積、ρは血液密度である。
【０２４０】
ここで、
【０２４１】
【数３２】
【０２４２】
を無視してＸによって積分すると、
【０２４３】
【数３３】
【０２４４】
ここから単弾性管で、
【０２４５】
【数３４】
【０２４６】
【数３５】
【０２４７】
が成立する。
【０２４８】
一方、Moensu Kortewegによると、
【０２４９】
【数３６】
【０２５０】
であるので、弾性係数Ｅ＝ρ（ｄ／ｈ）ＰＷＶ２である。
【０２５１】
従って、弾性係数（動脈硬化度）Ｅは、弾性波伝播速度ａで表示されるので、冠状血管で血圧変動、痙攣発作、攣縮、薬物作用等に関係なく、冠状血管の気質的変化を代表することができる。
【０２５２】
従って、Ｃ、ＲでＡを消去し変換して冠状血管の動脈硬化度Ａｓｃ（弾性係数）を得る。
【０２５３】
【数３７】
【０２５４】
上記数式３１において、Ｓ＝ｆ（ＰＷＶ）、Ｋ３は臨床で得られた係数である。
【０２５５】
次に、上記で提起した冠状血管性質と血流特性とを反映する指標を臨床で用いるには、冠状動脈に流れる血流量を求める問題を解明しなければならない。
【０２５６】
ここで、この問題を解明するために、左冠状動脈と右冠状動脈とを区別して考察する。
【０２５７】
先ず、右冠状動脈の換算血管の長さがＬ、断面積Ａとすると、
既に、水力学において広く知られているとおり、直線管路でスラリー流体の１次元流れで血圧波形と血流量波形とは類似する形態を有する。
【０２５８】
このような事実に基づいて右冠状動脈に流れる血流量の公式を、次のとおり作ることができる。
【０２５９】
実験結果から右冠状動脈における血圧曲線は、次のとおりである。
【０２６０】
血圧曲線を収縮期と弛緩期とに分けて積分すると、
【０２６１】
【数３８】
【０２６２】
【数３９】
【０２６３】
上記数式３２、３３において、ＴＳは収縮時間、Ｔは心動周期であり、ｋ２は０．７５〜０．７０である。
【０２６４】
プランク法則から、ここで右冠状動脈で脈圧と血流速度、弾性波伝播速度、血液密度の間には、次のような式が成立する。
ΔＰ＝ρＶａ （数式３４）
（Ｖ：血流速度、ａ：脈波伝播速度、ρ：血液密度、ΔＰ：脈圧）
右冠状動脈を単弾性鋼と仮定し、プランク公式をＭＳ．Ｄｏｎａｌｄ式に変換すると、右冠状動脈の血流量は、次のとおり求めることができる。
【０２６５】
Ｓｒ=Ｋ１πＲ２（１−υ２）１／２Ｐｍ（１＋Ａｄ/Ｋ２Ａｓ）／（ρａ） （数式２）
（υ:血管のポアソン定数、Ｒ：血管直径、Ｐｍ：平均血圧）
Ｋ１は、冠状動脈の入口から冠状動脈に流れる血流量の中で右冠状動脈に流れる血流量と関連する係数であって０．１２〜０．１５である。
【０２６６】
Ｋ２は、組織内圧係数であって０．７０〜０．７５である。
【０２６７】
Ｐｍ＝（Ｋ２Ａｓ＋Ａｄ）／Ｒ （数式３５）
次に、左冠状動脈に流れる血流量について検討する。
【０２６８】
左冠状動脈で血流は、弛緩期大動脈に貯蓄されたポテンシャルエネルギーにより起こる。これにより、大動脈が収縮するときに血管の順応性の大きさは、冠状動脈で血流を起こす補充的因子となる。
【０２６９】
前述のプランク公式によると、Ｓｖｃ＝ΔＰπＲ２Ｔ／（２ρａ）である。本発明において、大動脈弓の収縮を冠状動脈に血液を供給する心臓であると仮定すると、プランク公式を利用して管血流量を求めるＭＳ．Ｄｏｎａｌｄ公式Ｓｖ＝ＫＰｍ（１＋Ａｄ／Ａｓ）を利用して冠状動脈血流量を求める公式を、次のとおり構成することができる。
【０２７０】
【数４０】
【０２７１】
上記数式１において、Ａｄは弛緩期大動脈弓内圧曲線Ｐの面積であり、t＊は弛緩期大動脈弓内圧曲線Ｐの１階導関数が０である点までの時間である。
【０２７２】
一方、係数
【０２７３】
【数４１】
【０２７４】
上記数式８において、ｋは冠状動脈の入口から冠状動脈に流れる血流量の中で左冠状動脈に流れる血流量と関連する係数であって０．８８〜０．８５であり、Ａ＝πＲ２であって左冠状動脈の換算断面積であり、Ｃｓは収縮時の順応性であり、ｍとｎはそれぞれコペ定数である。
【０２７５】
人種別コペ定数と年齢による収縮時の順応性の実験資料は、次の表４、５のとおりである。
【０２７６】
【表４】
【０２７７】
【表５】
【０２７８】
ＭＳ．Ｄｏｎａｌｄ公式と類似する上記数式１は、弛緩期の左冠状動脈血流量を極めて正確に反映している。本発明においては、左冠状動脈血流量公式を確証するために、６匹の犬を以って実験を進めた。
【０２７９】
実験においては、血管の拡張時に左冠状動脈の回旋枝の近位部でドップラーカテーテルにより血流量を測定し、カフ脈波曲線と頚動脈波曲線を測定して大動脈弓内圧曲線を作り、本発明において提起した公式を利用して血流量を求めた。
【０２８０】
実験結果によると、ドップラーカテーテルにより測定した血流量と、本発明において提起した大動脈弓内圧曲線により得た血流量は、高い相関関係があるということを示した。
【０２８１】
被実験犬の脈拍は、３５回／分から２０７回／分、弛緩期の平均動脈圧は１６〜６０ｍｍＨｇ、血流量は０．１２〜０．１４ｍＬ、心動周期は４８１個を取った。
【０２８２】
ドップラー法による血流速度は、ドップラーにより測定した血流速度分布がポアズイユ速度分布を成すと仮定し、空間最大速度がスペクトルの最大速度の半分と同一であると仮定した。
【０２８３】
次に、超音波ドップラーを用いて求めた血流量は、血管造影検査で得た左冠状動脈の回旋枝の近位部の断面を測定してＳｃ＝ＡＶにより求めた（Ａ：断面積、Ｖ：血流速度）。
【０２８４】
用いた超音波ドップラーは、スペクトル分析血流速度測定器付きの血流曲線形を描くドップラー血管の成形案内針金式血流量計を用いた。
【０２８５】
案内針金の長さは１７５ｃｍ、直径１８インチであり、その端には１２ＭＨｚの圧電超音波探測子付きの超音波ドップラー型導管計を用いた。
【０２８６】
実験結果、Ｓｃ＝０．９４５Ｓ＊ｃ＋０．７１、Ｃｆである。
【０２８７】
左冠状動脈血流量の公式は、実測値と±６％の誤差を有する。
【０２８８】
同一の方法により右冠状動脈についても実験をし、実験結果はＳｃ＝１．２１Ｓ＊ｃ−０．２１、γ２=０．８６、Ｓｅ＝３．９８ｆｆである。
【０２８９】
ここで、該当数学式をＴｓからＴまで積分する。
【０２９０】
このとき、ＰｖはＰに比べて非常に小さいので、Ｐｖを無視すると、
【０２９１】
【数４２】
【０２９２】
である。この関係式を該当数式に代入すると、
【０２９３】
【数４３】
【０２９４】
となる。
【０２９５】
上記式において、Ｐ＊は切痕点の血圧であって、
【０２９６】
【数４４】
【０２９７】
である。
【０２９８】
一方、Ｒ＝（Ａｓ＋Ａｄ）／Ｓｃｌ、Ｓｃｌは左冠状動脈の血流量である。
【０２９９】
次に、大動脈に流れる血流速度を求める。
【０３００】
観血的に得た大動脈弓内圧曲線の傾斜度と非観血的に得た大動脈弓内圧曲線の傾斜度を比較してみると、収縮期には人によって相関比に大きく差が出る。
【０３０１】
しかし、平均血圧点から弛緩期の終点までの曲線の傾斜度の間には、高い相関を示した。
【０３０２】
上記実験において、選定した２４名の患者を対象に得た相関関係は、次のとおりである。
Ｇｒａｄ Ｈｃ＝０．９１８Ｇｒａｄ Ｈｎ＋０．０２４、γ２=０．９２、Ｓｅ＝１．６８ｆ （数式３９）
上記数式３９において、Ｇｒａｄ Ｈｃは観血的に得た大動脈弓内圧曲線の傾斜度であり、Ｇｒａｄ Ｈｎは、非観血的に得た大動脈弓内圧曲線の傾斜度である。
【０３０３】
一方、血管路で血流は、１次元運動するニュートン流体であると仮定するとき、血流はＳ平均化の意味で均一であるので、流体の運動をオイレルの見地で考察することができる。
【０３０４】
即ち、動脈のある点ｘ１でＶ１＝（ｄｘ／ｄｔ）ｘ１が成立する。
【０３０５】
一方、大動脈弓内圧曲線において、脈波は平均動脈圧の近傍で弛緩期の終点までの圧力変化がほとんど線形であるので、次の方程式が成立する。
【０３０６】
【数４５】
【０３０７】
上記数式４０において、Ｖ０は弛緩期の間に存在する平均血液の流れ速度であり、時間（ｔ１、ｔ２）は弛緩期区間内におけるある２点である。
【０３０８】
以上から左冠状動脈で血管の順応性と血流抵抗と動脈硬化度、血流速度は、次のとおりである。
【０３０９】
速度Ｖｌは、
【０３１０】
【数４６】
【０３１１】
順応性Ｃｌは、
【０３１２】
【数４７】
【０３１３】
抵抗Ｒｌ１は、
【０３１４】
【数４８】
【０３１５】
抵抗Ｒｌ２は、
【０３１６】
【数４９】
【０３１７】
動脈硬化度Ａｓｌは、
【０３１８】
【数５０】
【０３１９】
血流Ｓｌは、
【０３２０】
【数５１】
【０３２１】
である。
【０３２２】
一方、右冠状動脈において、
順応性Ｃｒは、
【０３２３】
【数５２】
【０３２４】
抵抗Ｒｒは、
【０３２５】
【数５３】
【０３２６】
血流速度Ｖｒは、
【０３２７】
【数５４】
【０３２８】
動脈硬化度Ａｓｒは、
【０３２９】
【数５５】
【０３３０】
血流量Ｓｒは、
Ｓｒ=Ｋ１πＲ２（１−υ２）１／２Ｐｍ（１＋Ａｄ／Ｋ２Ａｓ）／（ρａ） （数式２）
である。
【０３３１】
最後に、本発明による心血管分析装置を大韓民国内のある大学病院で直接複数名の患者に適用し、心血管分析を行った臨床試験結果を下記に提示する。
【０３３２】
下記臨床試験は、擬似冠状動脈疾患に対する血管造影を行った３４名の患者を対象に行い、その結果は、次の表６及び７のとおりである。
【０３３３】
【表６】
【０３３４】
【表７】
上記表６、７において、重症冠状動脈疾患（ＣＡＤ）は、少なくとも１つの主要心外冠状動脈について血管造影を行い、５０％以上の狭窄を示した冠状動脈疾患を言う。
【０３３５】
重症冠状動脈疾患に関する結果が陽性である場合、確実に高い可能性のカテゴリーを言う反面、低い可能性と否定のカテゴリーは、重症冠状動脈疾患に関するいろんな否定的結果に分かれる。
【０３３６】
結局、本発明による心血管分析装置は、心電図計（ＥＣＧ）と超音波心臓診断術のようなその他の画面診断法に比べ、重症冠状動脈疾患の検出において、非常に良好な感度と診断特性を示した。
【０３３７】
他にも、測定時間、非観血的特性及び歩行不能の患者又はドブタミンの副作用を持つ患者を含むほぼ全ての対象について適用可能であるという長所を有する。
【産業上の利用可能性】
【０３３８】
本発明の心血管分析装置によると、既存の心電図計（ＥＣＧ）と超音波心臓診断術のようなその他の画面診断法に比べ、重症冠状動脈疾患の検出において、非常に良好な感度と診断特性を示し、血管造影術上にも示されない心血管の気質的状態及び機能的状態を診断することができることで、様々な心血管の難治性の病を早期診断して心血管手術対象を非観血的方法により発見することができるものであるので、産業上利用可能性が非常に高い。
【符号の説明】
【０３３９】
１０ カフ血圧計
１１ カフ
１２ 接着手段（ベルクロ）
１３ 内蔵された空気袋
１４、１７、１８ ゴム管
１５ 空気排出バルブ
１６ 送気口
２０ アダプタ
２１ 支路管
２２ 支路管装着部
２４ 蓋
２６ アダプタ突出連結部
３０ 脈波センサ（圧力センサ）
３１ 通気孔
３２ 開放溝
３４ ハウジング胴体
３６ センシングリード線
４０ 大動脈弓
４２ 左冠状動脈
４４ 右冠状動脈
５０ カテーテルにより得た大動脈弓内圧曲線
６０ 本発明により得た大動脈弓内圧曲線
７０ 出力部の検査結果窓
７１、７２ ＥＣＧ波形
７３、７５ ＰＣＧ波形
７５ 高周波ＡＰＧ波形
７６ 低周波ＡＰＧ波形
７７ 左側頚動脈ＡＰＧ波形
７８ 右側頚動脈ＡＰＧ波形
８１ 拡大された左側頚動脈ＡＰＧ波形
８２ 拡大された右側頚動脈ＡＰＧ波形
８３ 合成された大動脈弓内圧曲
【特許請求の範囲】
【請求項１】
心電図センサ、心音図センサ及び脈波センサを含む生体信号測定センサ部と、前記生体信号測定センサ部の各センサに連結されて測定された生体信号の受信を受けて信号処理する生体信号受信及び処理部とで構成された生体信号測定計、及び
前記生体信号受信及び処理部と連結され、互いに通信して測定データの受信を受けて冠状動脈を分析するための生物力学的指標を算出する主処理部と、前記主処理部に連結されて使用者の制御命令の入力を受ける入力部と、前記主処理部に連結されて算出された結果を示す出力部とで構成された分析指標算出計を含んで構成され、
前記主処理部は、前記生体信号測定計から獲得された生体信号により大動脈弓内圧曲線を合成し、前記大動脈弓内圧曲線の面積を利用して生物力学的指標を算出することを特徴とする心血管分析装置。
【請求項２】
前記生体信号受信及び処理部は、
前記生体信号測定センサ部から受信される生体信号を処理して前記主処理部に測定データを伝送するように制御する制御器（ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、
前記制御器の制御信号により前記心電図センサ、心音図センサ及び脈波センサから受信される生体信号を選択する多重信号選択器、
前記多重信号選択器により選択された生体信号を前記制御器の制御信号によって雑音除去又は増幅度を調節する雑音除去及び信号増幅器、
前記雑音除去及び信号増幅器を通過した生体信号を受け、前記入力部の制御命令又は前記主処理部に内蔵されたプログラムの制御命令が前記制御器を通して必要な生体信号の選択を受けるようにする信号切換器、
前記信号切換器で選択された生体信号を前記制御器の制御信号によってサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）してホールディング（ｈｏｌｄｉｎｇ）する標本維持器、及び
前記標本維持器を通してホールディング（ｈｏｌｄｉｎｇ）された生体信号を前記制御器の制御信号によってデジタル信号に変えて前記制御器に送るＡ／Ｄ変換器を含んで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の心血管分析装置。
【請求項３】
前記脈波センサは、カフ（Ｃｕｆｆ）脈波センサ、頚動脈脈波センサ及び大腿動脈脈波センサのうち何れか１つであり、
前記生体信号測定計は、前記生体信号測定センサ部からＥＣＧ、ＰＣＧ−ＡＰＧ波形を同時に得ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の心血管分析装置。
【請求項４】
前記頚動脈脈波センサと前記大腿動脈脈波センサとは同一の圧力センサであり、
前記カフ（Ｃｕｆｆ）脈波センサは、カフ血圧計に圧力センサが更に取着されたことを特徴とする請求項３に記載の心血管分析装置。
【請求項５】
前記カフ（Ｃｕｆｆ）脈波センサは、前記カフ血圧計の空気袋と連結されたゴム管に支路管を形成して前記支路管の出口にアダプタを装着し、前記アダプタを前記頚動脈脈波センサ又は前記大腿動脈脈波センサと同一の構造のセンサ開放溝に装着したことを特徴とする請求項４に記載の心血管分析装置。
【請求項６】
前記主処理部は、
前記生体信号測定計に生体信号を測定させて前記生体信号の受信を受ける第１段階、
前記受信された生体信号の波形を分析し、前記分析された波形資料をもとに大動脈弓内圧曲線Ｐを合成する第２段階、及び
前記合成された大動脈弓内圧曲線Ｐの面積から生物力学的指標を算出して心血管の分析結果を表示する第３段階が含まれるようにプログラムされたことを特徴とする請求項１に記載の心血管分析装置。
【請求項７】
前記第３段階には、
前記大動脈弓内圧曲線Ｐの面積を含む基礎情報から左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）を算出する段階、
前記大動脈弓内圧曲線Ｐ及び前記左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）を利用して左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）と血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）をそれぞれ算出する段階、及び
前記算出された左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）と血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）を１つの状態図（Ｃ−Ｒ Chart）上に表示されるように、前記出力部に心血管の分析結果を伝送する段階を含んで構成されたことを特徴とする請求項６に記載の心血管分析装置。
【請求項８】
前記第３段階には、
前記左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）、順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）及び血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）から左右冠状動脈の動脈硬化度（Ａｓｌ、Ａｓｒ）を更に算出して前記出力部に心血管の分析結果を伝送する段階を含んで構成されたことを特徴とする請求項７に記載の心血管分析装置。
【請求項９】
前記第３段階には、
前記大動脈弓内圧曲線Ｐ及び前記左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）から左右冠状動脈の血流速度（Ｖｌ、Ｖｒ）を更に算出して前記出力部に心血管の分析結果を伝送する段階を含んで構成されたことを特徴とする請求項７に記載の心血管分析装置。
【請求項１０】
前記左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）、順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）及び血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）は、下記数式によりそれぞれ算出されたことを特徴とする請求項７に記載の心血管分析装置。
左冠状動脈の血流量
【数１】
右冠状動脈の血流量
Ｓｒ＝Ｋ１πＲ２（１−υ２）１／２Ｐｍ（１＋Ａｄ／Ｋ２Ａｓ）／（ρａ） （数式２）
左冠状動脈の順応性
【数２】
右冠状動脈の順応性
【数３】
左冠状動脈の血流抵抗
【数４】
【数５】
及び
右冠状動脈の血流抵抗
【数６】
前記数式１乃至７において、Ａｄは前記大動脈弓内圧曲線Ｐの弛緩期面積、Ａｓは前記大動脈弓内圧曲線Ｐの収縮期面積、ｔ＊は弛緩期で前記大動脈弓内圧曲線Ｐの１階導関数が０である点までの時間、υは血管のポアソン定数、Ｒは血管の換算半径、Ｐｍは平均血圧、ρは血液密度、ａは脈波伝播速度、Ｐｄは前記大動脈弓内圧曲線Ｐの弛緩期血圧、Ｐｓは前記大動脈弓内圧曲線Ｐの収縮期血圧、Ｐ＊及びＰｓ＊は前記大動脈弓内圧曲線Ｐの切痕点血圧、Ｐｖは左冠状動脈の任意点における血圧、Ｓｖは心拍出量、Ｋは係数、そしてＫ１及びＫ２はそれぞれ係数である。
【請求項１１】
前記係数Ｋは、下記数式８により算出されたものであり、
前記Ｋ１は冠状動脈の入口から冠状動脈に流れる血流量の中で右冠状動脈に流れる血流量と関連する係数であって０．１２〜０．１５であり、
前記Ｋ２は組織内圧係数であって０．７０〜０．７５であることを特徴とする請求項１０に記載の心血管分析装置。
【数７】
前記数式８において、ｋは冠状動脈の入口から冠状動脈に流れる血流量の中で左冠状動脈に流れる血流量と関連する係数であって０．８８〜０．８５であり、Ａ＝πＲ２で左冠状動脈の換算断面積であり、Ｃｓは収縮時の順応性であり、ｍとｎはそれぞれコペ定数である。
【請求項１２】
前記左右冠状動脈の動脈硬化度（Ａｓｌ、Ａｓｒ）は、下記数式によりそれぞれ算出されたことを特徴とする請求項８に記載の心血管分析装置。
左冠状動脈の動脈硬化度
【数８】
及び
右冠状動脈の動脈硬化度
【数９】
前記数式９、１０において、Ｋ３は臨床で得られた係数であって０．７０〜０．８９である。
【請求項１３】
前記左右冠状動脈の血流速度（Ｖｌ、Ｖｒ）は、下記数式によりそれぞれ算出されたことを特徴とする請求項９に記載の心血管分析装置。
左冠状動脈の血流速度
【数１０】
及び
右冠状動脈の血流速度
【数１１】
前記数式１１、１２において、
【数１２】
である。
【請求項１４】
前記第２段階の受信された生体信号の波形分析は、
前記生体信号測定計中の心電図センサと心音図センサを通して獲得されたＥＣＧ信号とＰＣＧ信号を分析して前記大動脈弓内圧曲線Ｐの特徴点（収縮期の開始点、収縮期の最高点、切痕点、弛緩期の最高点、弛緩期の終了点）を求め、
前記生体信号測定計中の収縮期血圧より一定圧力加圧されたカフ脈波センサを通して獲得されたＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波を分析して前記大動脈弓内圧曲線Ｐの高周波数成分を求め、
前記生体信号測定計中の弛緩期血圧より一定圧力減圧されたカフ脈波センサを通して獲得されたＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波を分析して前記大動脈弓内圧曲線Ｐの低周波数成分を求め、
前記生体信号測定計中の頚動脈センサにより獲得された左右頚動脈ＡＰＧ脈波を前記大動脈弓内圧曲線Ｐの時間に関する周波数強度により分析し、
前記大動脈弓内圧曲線Ｐの合成は、前記収縮期のＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波の分析資料、前記弛緩期のＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波の分析資料及び左、右頚動脈ＡＰＧ脈波の分析資料を含む情報をもとに行われることを特徴とする請求項６乃至請求項１３のいずれか１項に記載の心血管分析装置。
【請求項１５】
前記第１段階以前に、検索メニュー窓、患者情報窓、検査診断窓、検査結果窓が含まれた初期画面を前記出力部に表示する段階、
前記初期画面において、新患者の登録命令が受信された場合は患者情報の入力を受けて保存し、そうでない場合は登録された患者ファイルを開く命令の受信を受ける段階、
前記登録された患者ファイルを開く命令が受信された場合は登録された患者リストを前記検査結果窓に表示し、患者の選択を受けて追加情報の入力を受け、そうでない場合は前記初期画面を引き続き表示する段階、及び
前記新患者情報又は選択された患者情報を前記患者情報窓に表示して検査診断命令の入力を受ける段階が更に含まれ、
前記新患者情報又は選択された患者情報には、患者を識別することができる個人情報及び身長、体重、血圧、人種の中で１つ以上が含まれた身体情報で構成されたことを特徴とする請求項１４に記載の心血管分析装置。
【請求項１６】
前記第１段階の前記生体信号測定及び受信は、
前記検査診断窓から検査命令の受信を受けると、生体信号測定命令選択窓を更に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第１−１段階、
前記生体信号測定命令選択窓から収縮期脈波の測定命令の受信を受けた場合は、前記生体信号測定センサ部の心電図センサ、心音図センサ及び加圧されたカフ脈波センサから測定波形を受け付けて前記検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、高周波ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−１段階、
前記生体信号測定命令選択窓から弛緩期脈波の測定命令の受信を受けた場合は、前記生体信号測定センサ部の心電図センサ、心音図センサ及び減圧されたカフ脈波センサから測定波形を受け付けて前記検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、低周波ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−２段階、
前記生体信号測定命令選択窓から左側頚動脈脈波の測定命令の受信を受けた場合は、前記生体信号測定センサ部の心電図センサ、心音図センサ及び頚動脈センサから測定波形を受け付けて前記検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、左側頚動脈ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−３段階、
前記生体信号測定命令選択窓から右側頚動脈脈波の測定命令の受信を受けた場合は、前記生体信号測定センサ部の心電図センサ、心音図センサ及び頚動脈センサから測定波形を受け付けて前記検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、右側頚動脈ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−４段階、
前記生体信号測定命令選択窓から大腿動脈脈波の測定命令の受信を受けた場合は、前記生体信号測定センサ部の心電図センサ及び大腿動脈センサから測定波形を受け付けて前記検査結果窓に受信されたＥＣＧ、大腿動脈ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−４段階、及び
前記第１−２−１段階乃至前記第１−２−４段階の各段階以後には、前記検査結果窓に表示される波形の中で理想的な波形を選択するように波形選択命令の受信を受け、波形選択命令が受信された場合は画面キャプチャーをして選択された波形を保存し、そうでない場合は引き続き測定して測定された波形を表示する第１−３段階からなることを特徴とする請求項１５に記載の心血管分析装置。
【請求項１７】
前記第２段階の前記受信された生体信号の波形分析及び前記大動脈弓内圧曲線Ｐの合成は、
前記検査診断窓から分析命令の受信を受けると、分析メニュー窓を更に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第２−１段階、
前記分析メニュー窓において、収縮期信号の分析命令の受信を受けると、保存されたＥＣＧ、ＰＣＧ、高周波ＡＰＧ波形の特徴点を自動分析して前記検査結果窓に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第２−２段階、
前記分析メニュー窓において、弛緩期信号の分析命令の受信を受けると、保存されたＥＣＧ、ＰＣＧ、低周波ＡＰＧ波形の特徴点を自動分析して前記検査結果窓に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第２−３段階、
前記分析メニュー窓において、合成信号の分析命令の受信を受けると、保存された左、右側頚動脈波形を前記検査結果窓に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第２−４段階、
前記検査結果窓の左、右側頚動脈波形で各波形の詳細分析区間の選択を受けた場合は、選択された区間の波形を拡大分析して検査結果窓の左下段に表示し、そうでない場合は以前段階状態を維持する第２−５段階、及び
前記検査結果窓の左下段に拡大された左、右側頚動脈波形が順に表示された後、前記検査結果窓の右下段の空白をクリックする場合は、保存されたＥＣＧ、ＰＣＧ−ＡＰＧ波形資料を含む情報をもとに合成された大動脈弓内圧曲線をクリックした位置に表示し、そうでない場合は以前段階状態を維持する第２−６段階からなることを特徴とする請求項１６に記載の心血管分析装置。
【請求項１８】
前記第３段階の前記合成された大動脈弓内圧曲線Ｐの面積から生物力学的指標を算出して心血管の分析結果を表示する段階は、
前記検査診断窓から結果表示命令の受信を受けると、結果メニュー窓及び出力手段を更に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第３−１段階、
前記結果メニュー窓のうち、あるメニュー窓の選択を受けると、該当メニュー結果を表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第３−２段階、及び
前記該当メニュー結果を表示した後、前記出力手段から出力命令の受信を受けると、該当メニュー結果を出力し、そうでなければ以前段階状態を維持する第３−３段階を含んでなることを特徴とする請求項１７に記載の心血管分析装置。
【請求項１９】
前記第２−２段階、前記第２−３段階及び前記第２−４段階において、前記検査結果窓に各波形を表示した後、前記検査診断窓から検査命令の受信を受けると、前記第１−１段階に戻り、そうでなければそれぞれの次の段階に進むことを特徴とする請求項１７に記載の心血管分析装置。
【請求項２０】
前記結果メニュー窓には、Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）の評価が含まれており、
前記Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）は、臨床結果による冠状動脈の状態を表示する領域が区画されており、
前記Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）の評価結果は、被検者の左右冠状動脈の状態を前記Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）上に点で表現されたものが含まれたことを特徴とする請求項１８に記載の心血管分析装置。
【請求項１】
心電図センサ、心音図センサ及び脈波センサを含む生体信号測定センサ部と、前記生体信号測定センサ部の各センサに連結されて測定された生体信号の受信を受けて信号処理する生体信号受信及び処理部とで構成された生体信号測定計、及び
前記生体信号受信及び処理部と連結され、互いに通信して測定データの受信を受けて冠状動脈を分析するための生物力学的指標を算出する主処理部と、前記主処理部に連結されて使用者の制御命令の入力を受ける入力部と、前記主処理部に連結されて算出された結果を示す出力部とで構成された分析指標算出計を含んで構成され、
前記主処理部は、前記生体信号測定計から獲得された生体信号により大動脈弓内圧曲線を合成し、前記大動脈弓内圧曲線の面積を利用して生物力学的指標を算出することを特徴とする心血管分析装置。
【請求項２】
前記生体信号受信及び処理部は、
前記生体信号測定センサ部から受信される生体信号を処理して前記主処理部に測定データを伝送するように制御する制御器（ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、
前記制御器の制御信号により前記心電図センサ、心音図センサ及び脈波センサから受信される生体信号を選択する多重信号選択器、
前記多重信号選択器により選択された生体信号を前記制御器の制御信号によって雑音除去又は増幅度を調節する雑音除去及び信号増幅器、
前記雑音除去及び信号増幅器を通過した生体信号を受け、前記入力部の制御命令又は前記主処理部に内蔵されたプログラムの制御命令が前記制御器を通して必要な生体信号の選択を受けるようにする信号切換器、
前記信号切換器で選択された生体信号を前記制御器の制御信号によってサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）してホールディング（ｈｏｌｄｉｎｇ）する標本維持器、及び
前記標本維持器を通してホールディング（ｈｏｌｄｉｎｇ）された生体信号を前記制御器の制御信号によってデジタル信号に変えて前記制御器に送るＡ／Ｄ変換器を含んで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の心血管分析装置。
【請求項３】
前記脈波センサは、カフ（Ｃｕｆｆ）脈波センサ、頚動脈脈波センサ及び大腿動脈脈波センサのうち何れか１つであり、
前記生体信号測定計は、前記生体信号測定センサ部からＥＣＧ、ＰＣＧ−ＡＰＧ波形を同時に得ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の心血管分析装置。
【請求項４】
前記頚動脈脈波センサと前記大腿動脈脈波センサとは同一の圧力センサであり、
前記カフ（Ｃｕｆｆ）脈波センサは、カフ血圧計に圧力センサが更に取着されたことを特徴とする請求項３に記載の心血管分析装置。
【請求項５】
前記カフ（Ｃｕｆｆ）脈波センサは、前記カフ血圧計の空気袋と連結されたゴム管に支路管を形成して前記支路管の出口にアダプタを装着し、前記アダプタを前記頚動脈脈波センサ又は前記大腿動脈脈波センサと同一の構造のセンサ開放溝に装着したことを特徴とする請求項４に記載の心血管分析装置。
【請求項６】
前記主処理部は、
前記生体信号測定計に生体信号を測定させて前記生体信号の受信を受ける第１段階、
前記受信された生体信号の波形を分析し、前記分析された波形資料をもとに大動脈弓内圧曲線Ｐを合成する第２段階、及び
前記合成された大動脈弓内圧曲線Ｐの面積から生物力学的指標を算出して心血管の分析結果を表示する第３段階が含まれるようにプログラムされたことを特徴とする請求項１に記載の心血管分析装置。
【請求項７】
前記第３段階には、
前記大動脈弓内圧曲線Ｐの面積を含む基礎情報から左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）を算出する段階、
前記大動脈弓内圧曲線Ｐ及び前記左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）を利用して左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）と血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）をそれぞれ算出する段階、及び
前記算出された左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）と血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）を１つの状態図（Ｃ−Ｒ Chart）上に表示されるように、前記出力部に心血管の分析結果を伝送する段階を含んで構成されたことを特徴とする請求項６に記載の心血管分析装置。
【請求項８】
前記第３段階には、
前記左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）、順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）及び血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）から左右冠状動脈の動脈硬化度（Ａｓｌ、Ａｓｒ）を更に算出して前記出力部に心血管の分析結果を伝送する段階を含んで構成されたことを特徴とする請求項７に記載の心血管分析装置。
【請求項９】
前記第３段階には、
前記大動脈弓内圧曲線Ｐ及び前記左右冠状動脈の順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）から左右冠状動脈の血流速度（Ｖｌ、Ｖｒ）を更に算出して前記出力部に心血管の分析結果を伝送する段階を含んで構成されたことを特徴とする請求項７に記載の心血管分析装置。
【請求項１０】
前記左右冠状動脈の血流量（Ｓｌ、Ｓｒ）、順応性（Ｃｌ、Ｃｒ）及び血流抵抗（Ｒｌ、Ｒｒ）は、下記数式によりそれぞれ算出されたことを特徴とする請求項７に記載の心血管分析装置。
左冠状動脈の血流量
【数１】
右冠状動脈の血流量
Ｓｒ＝Ｋ１πＲ２（１−υ２）１／２Ｐｍ（１＋Ａｄ／Ｋ２Ａｓ）／（ρａ） （数式２）
左冠状動脈の順応性
【数２】
右冠状動脈の順応性
【数３】
左冠状動脈の血流抵抗
【数４】
【数５】
及び
右冠状動脈の血流抵抗
【数６】
前記数式１乃至７において、Ａｄは前記大動脈弓内圧曲線Ｐの弛緩期面積、Ａｓは前記大動脈弓内圧曲線Ｐの収縮期面積、ｔ＊は弛緩期で前記大動脈弓内圧曲線Ｐの１階導関数が０である点までの時間、υは血管のポアソン定数、Ｒは血管の換算半径、Ｐｍは平均血圧、ρは血液密度、ａは脈波伝播速度、Ｐｄは前記大動脈弓内圧曲線Ｐの弛緩期血圧、Ｐｓは前記大動脈弓内圧曲線Ｐの収縮期血圧、Ｐ＊及びＰｓ＊は前記大動脈弓内圧曲線Ｐの切痕点血圧、Ｐｖは左冠状動脈の任意点における血圧、Ｓｖは心拍出量、Ｋは係数、そしてＫ１及びＫ２はそれぞれ係数である。
【請求項１１】
前記係数Ｋは、下記数式８により算出されたものであり、
前記Ｋ１は冠状動脈の入口から冠状動脈に流れる血流量の中で右冠状動脈に流れる血流量と関連する係数であって０．１２〜０．１５であり、
前記Ｋ２は組織内圧係数であって０．７０〜０．７５であることを特徴とする請求項１０に記載の心血管分析装置。
【数７】
前記数式８において、ｋは冠状動脈の入口から冠状動脈に流れる血流量の中で左冠状動脈に流れる血流量と関連する係数であって０．８８〜０．８５であり、Ａ＝πＲ２で左冠状動脈の換算断面積であり、Ｃｓは収縮時の順応性であり、ｍとｎはそれぞれコペ定数である。
【請求項１２】
前記左右冠状動脈の動脈硬化度（Ａｓｌ、Ａｓｒ）は、下記数式によりそれぞれ算出されたことを特徴とする請求項８に記載の心血管分析装置。
左冠状動脈の動脈硬化度
【数８】
及び
右冠状動脈の動脈硬化度
【数９】
前記数式９、１０において、Ｋ３は臨床で得られた係数であって０．７０〜０．８９である。
【請求項１３】
前記左右冠状動脈の血流速度（Ｖｌ、Ｖｒ）は、下記数式によりそれぞれ算出されたことを特徴とする請求項９に記載の心血管分析装置。
左冠状動脈の血流速度
【数１０】
及び
右冠状動脈の血流速度
【数１１】
前記数式１１、１２において、
【数１２】
である。
【請求項１４】
前記第２段階の受信された生体信号の波形分析は、
前記生体信号測定計中の心電図センサと心音図センサを通して獲得されたＥＣＧ信号とＰＣＧ信号を分析して前記大動脈弓内圧曲線Ｐの特徴点（収縮期の開始点、収縮期の最高点、切痕点、弛緩期の最高点、弛緩期の終了点）を求め、
前記生体信号測定計中の収縮期血圧より一定圧力加圧されたカフ脈波センサを通して獲得されたＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波を分析して前記大動脈弓内圧曲線Ｐの高周波数成分を求め、
前記生体信号測定計中の弛緩期血圧より一定圧力減圧されたカフ脈波センサを通して獲得されたＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波を分析して前記大動脈弓内圧曲線Ｐの低周波数成分を求め、
前記生体信号測定計中の頚動脈センサにより獲得された左右頚動脈ＡＰＧ脈波を前記大動脈弓内圧曲線Ｐの時間に関する周波数強度により分析し、
前記大動脈弓内圧曲線Ｐの合成は、前記収縮期のＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波の分析資料、前記弛緩期のＣｕｆｆ−ＡＰＧ脈波の分析資料及び左、右頚動脈ＡＰＧ脈波の分析資料を含む情報をもとに行われることを特徴とする請求項６乃至請求項１３のいずれか１項に記載の心血管分析装置。
【請求項１５】
前記第１段階以前に、検索メニュー窓、患者情報窓、検査診断窓、検査結果窓が含まれた初期画面を前記出力部に表示する段階、
前記初期画面において、新患者の登録命令が受信された場合は患者情報の入力を受けて保存し、そうでない場合は登録された患者ファイルを開く命令の受信を受ける段階、
前記登録された患者ファイルを開く命令が受信された場合は登録された患者リストを前記検査結果窓に表示し、患者の選択を受けて追加情報の入力を受け、そうでない場合は前記初期画面を引き続き表示する段階、及び
前記新患者情報又は選択された患者情報を前記患者情報窓に表示して検査診断命令の入力を受ける段階が更に含まれ、
前記新患者情報又は選択された患者情報には、患者を識別することができる個人情報及び身長、体重、血圧、人種の中で１つ以上が含まれた身体情報で構成されたことを特徴とする請求項１４に記載の心血管分析装置。
【請求項１６】
前記第１段階の前記生体信号測定及び受信は、
前記検査診断窓から検査命令の受信を受けると、生体信号測定命令選択窓を更に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第１−１段階、
前記生体信号測定命令選択窓から収縮期脈波の測定命令の受信を受けた場合は、前記生体信号測定センサ部の心電図センサ、心音図センサ及び加圧されたカフ脈波センサから測定波形を受け付けて前記検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、高周波ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−１段階、
前記生体信号測定命令選択窓から弛緩期脈波の測定命令の受信を受けた場合は、前記生体信号測定センサ部の心電図センサ、心音図センサ及び減圧されたカフ脈波センサから測定波形を受け付けて前記検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、低周波ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−２段階、
前記生体信号測定命令選択窓から左側頚動脈脈波の測定命令の受信を受けた場合は、前記生体信号測定センサ部の心電図センサ、心音図センサ及び頚動脈センサから測定波形を受け付けて前記検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、左側頚動脈ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−３段階、
前記生体信号測定命令選択窓から右側頚動脈脈波の測定命令の受信を受けた場合は、前記生体信号測定センサ部の心電図センサ、心音図センサ及び頚動脈センサから測定波形を受け付けて前記検査結果窓に受信されたＥＣＧ、ＰＣＧ、右側頚動脈ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−４段階、
前記生体信号測定命令選択窓から大腿動脈脈波の測定命令の受信を受けた場合は、前記生体信号測定センサ部の心電図センサ及び大腿動脈センサから測定波形を受け付けて前記検査結果窓に受信されたＥＣＧ、大腿動脈ＡＰＧ波形を表示し、そうでない場合は以前段階である生体信号測定命令受信待機段階を維持する第１−２−４段階、及び
前記第１−２−１段階乃至前記第１−２−４段階の各段階以後には、前記検査結果窓に表示される波形の中で理想的な波形を選択するように波形選択命令の受信を受け、波形選択命令が受信された場合は画面キャプチャーをして選択された波形を保存し、そうでない場合は引き続き測定して測定された波形を表示する第１−３段階からなることを特徴とする請求項１５に記載の心血管分析装置。
【請求項１７】
前記第２段階の前記受信された生体信号の波形分析及び前記大動脈弓内圧曲線Ｐの合成は、
前記検査診断窓から分析命令の受信を受けると、分析メニュー窓を更に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第２−１段階、
前記分析メニュー窓において、収縮期信号の分析命令の受信を受けると、保存されたＥＣＧ、ＰＣＧ、高周波ＡＰＧ波形の特徴点を自動分析して前記検査結果窓に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第２−２段階、
前記分析メニュー窓において、弛緩期信号の分析命令の受信を受けると、保存されたＥＣＧ、ＰＣＧ、低周波ＡＰＧ波形の特徴点を自動分析して前記検査結果窓に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第２−３段階、
前記分析メニュー窓において、合成信号の分析命令の受信を受けると、保存された左、右側頚動脈波形を前記検査結果窓に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第２−４段階、
前記検査結果窓の左、右側頚動脈波形で各波形の詳細分析区間の選択を受けた場合は、選択された区間の波形を拡大分析して検査結果窓の左下段に表示し、そうでない場合は以前段階状態を維持する第２−５段階、及び
前記検査結果窓の左下段に拡大された左、右側頚動脈波形が順に表示された後、前記検査結果窓の右下段の空白をクリックする場合は、保存されたＥＣＧ、ＰＣＧ−ＡＰＧ波形資料を含む情報をもとに合成された大動脈弓内圧曲線をクリックした位置に表示し、そうでない場合は以前段階状態を維持する第２−６段階からなることを特徴とする請求項１６に記載の心血管分析装置。
【請求項１８】
前記第３段階の前記合成された大動脈弓内圧曲線Ｐの面積から生物力学的指標を算出して心血管の分析結果を表示する段階は、
前記検査診断窓から結果表示命令の受信を受けると、結果メニュー窓及び出力手段を更に表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第３−１段階、
前記結果メニュー窓のうち、あるメニュー窓の選択を受けると、該当メニュー結果を表示し、そうでなければ以前段階状態を維持する第３−２段階、及び
前記該当メニュー結果を表示した後、前記出力手段から出力命令の受信を受けると、該当メニュー結果を出力し、そうでなければ以前段階状態を維持する第３−３段階を含んでなることを特徴とする請求項１７に記載の心血管分析装置。
【請求項１９】
前記第２−２段階、前記第２−３段階及び前記第２−４段階において、前記検査結果窓に各波形を表示した後、前記検査診断窓から検査命令の受信を受けると、前記第１−１段階に戻り、そうでなければそれぞれの次の段階に進むことを特徴とする請求項１７に記載の心血管分析装置。
【請求項２０】
前記結果メニュー窓には、Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）の評価が含まれており、
前記Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）は、臨床結果による冠状動脈の状態を表示する領域が区画されており、
前記Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）の評価結果は、被検者の左右冠状動脈の状態を前記Ｃ−Ｒ状態図（Ｃｈａｒｔ）上に点で表現されたものが含まれたことを特徴とする請求項１８に記載の心血管分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公表番号】特表２０１２−５０４４５４（Ｐ２０１２−５０４４５４Ａ）
【公表日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２９９９７（Ｐ２０１１−５２９９９７）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００９／００５６２５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３８９９３
【国際公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（５１１０７９３１１）株式会社イルメディ (1)
【氏名又は名称原語表記】ＩＲＵＭＥＤＩ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００９／００５６２５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３８９９３
【国際公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（５１１０７９３１１）株式会社イルメディ (1)
【氏名又は名称原語表記】ＩＲＵＭＥＤＩ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【Ｆターム（参考）】
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