血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法
【課題】構成および測定手法が簡便であり、また、高精度な血管内皮機能評価を可能とする。
【解決手段】被検者の身体の一部に巻き付けられるカフ１１と、カフ１１の加圧、減圧を制御するカフ圧の制御部２０と、上記カフ１１に接続される圧力センサ１４の出力からカフ圧を検出するカフ圧検出部３１と、上記圧力センサ１４の出力から脈波を検出する脈波検出部３２と、前記検出された脈波を解析する解析部３３とを具備し、前記カフ圧制御部３１は、前記被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行い、前記解析部３３は、前記加圧刺激前後の脈波の比較により血管内皮機能を評価する。
【解決手段】被検者の身体の一部に巻き付けられるカフ１１と、カフ１１の加圧、減圧を制御するカフ圧の制御部２０と、上記カフ１１に接続される圧力センサ１４の出力からカフ圧を検出するカフ圧検出部３１と、上記圧力センサ１４の出力から脈波を検出する脈波検出部３２と、前記検出された脈波を解析する解析部３３とを具備し、前記カフ圧制御部３１は、前記被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行い、前記解析部３３は、前記加圧刺激前後の脈波の比較により血管内皮機能を評価する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波ドップラ等を用いず必要最低限の構成で簡便な計測により評価を可能とする血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、動脈硬化は血管内皮機能を第一段階として発症するとの研究があり、動脈硬化を予防する観点から血管内皮機能に関する評価の手法や装置が開発されている。
【０００３】
信頼できる血管内皮機能に関する評価の手法としては、ＦＭＤ（Flow-Mediated Dilation Measurement System）測定システムと称される装置が知られている。この装置においては、次のようにして測定が行われる。被検者の腕に血圧測定用のカフと同様のものを装着し、５分間程度の一定時間において最高血圧以上の圧力で駆血した後に解除する。この駆血から解除後の３分程度において、カフの上流あるいは下流の血管径を超音波ドップラにより計測し、血管径の経時的変化比率に基づき血管内皮機能を評価するものである。
【０００４】
正常な血管の場合には、駆血直後の血流による血管内壁のずり応力により、血管内皮細胞から血管拡張物質であるＮＯ産生が促進する。その結果、血管径が拡大する。一方、血管内皮機能障害があると、血管拡大の程度が減少する。従って、駆血前後の血管径変化を計測することにより、血管内皮機能を評価することができる。
【０００５】
しかしながら、このＦＭＤ測定システムによる評価手法では、超音波ドップラによる血管径の計測に習熟が必要であり、取り扱いが難しい。また、大掛かりな装置が必要であり、簡便性に欠けるという問題がある。
【０００６】
上記に対し、簡便な構成によるものとして、カフ圧を利用する手法が知られており、カフ圧を最高血圧よりも高い所定のカフ圧に維持した後、急速減圧し、最低血圧よりも高く平均血圧よりも低い所定のカフ圧に維持し、このカフ圧に維持しているとき、最初に表れる第１脈波のカフ圧ピーク値と、その後の最高カフ圧ピーク値との比を算出し、血管内皮機能の評価を行う手法が知られている（特許文献１参照）。
【０００７】
また、簡便な方法で、精度の良い血管内皮機能の指標を測定可能とするものとして、測定対象の血管の圧脈波および容積脈波を測定し、各脈波の単位時間あたりの変化量の比を求め、安静時の１心拍区間における変化量の比の最大値の３乗根を基準とし、駆血解除後における値との比を血管拡張度として算出する手法も知られている（特許文献２）。
【０００８】
さらに、血管径の変化を反映する脈波のピーク以降の後半部分の特徴を表す後半脈波情報の経時的変化から血管内皮細胞の機能が正常であるか判断する手法も知られている（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００７−２０９４９２号公報
【特許文献２】特開２００６−１８１２６１号公報
【特許文献３】特許３６３２０１４号明細書
【０００９】
しかし、ＦＭＤ法は超音波ドップラを用いた測定となり、血管径の測定に習熟を要する。一方本願発明は、前記加圧刺激前後の血管容積の変化を測定するものであり、信頼できる従来技術であるＦＭＤ法と等価な情報を簡便に得られ、さらに現在広く行われている血圧測定と同様の手技および構成で測定可能であり、習熟を要しない。
【００１０】
また、本発明により求められる血管容積変化は、カフを装着している領域の血管容積変化である。カフ装着領域は一連の測定において一定であるので、前記血管容積変化は血管断面積の変化と考えることができる。FMDが求める血管径の変化を求めるのに対し、血管径の２乗が断面積と考えられるので、求めようとする血管拡張現象をより高い感度で検出することが可能である。
【００１１】
特許文献１に係る発明は、加圧刺激と脈波計測のための加圧期間が連続している。脈波計測のための加圧は動脈平均血圧より低い圧とはいえ、静脈血流は遮断されるため、被検者に対する負荷が大きい。一方本願発明は、加圧刺激と脈波計測の間にはカフ加圧の休止期間がある。連続血流遮断時間は最小限にとどめ、被検者に対する負担を軽減できる。
【００１２】
また特許文献２では、加圧刺激のためのカフに加えて、容積脈波と圧脈波を計測するセンサを設ける必要がある。これに伴い、操作が複雑になる。一方本願発明は、加圧刺激のためのカフが、計測のためのセンサも兼ねているため、カフの装着以外のセンサが不要であり、新たな構成も必要ないため操作面だけでなく、コスト面でも優位といえる。
【００１３】
また特許文献３では、圧脈波に含まれる末梢血管からの反射波成分を計測している。反射波成分の計測や振幅増加指数ＡＩの算出は、複雑な波形認識処理や計算処理が必要となり、解析部が高度な処理能力を具備する必要がある。一方本願発明は、単に脈波振幅が計測できればよく、解析部に高度な処理能力が不要である。
【００１４】
さらに、血管コンプライアンスは血圧により変化する。すなわち、血圧が高い場合は、血管壁が円周方向に伸ばされ硬くなった状態となり、コンプライアンスは低くなる。逆に血圧が低い場合には、血管壁にかかる力が小さいため、血管壁の円周方向への伸びは小さく、コンプライアンスは高くなる。特許文献１、２、３ともに、計測している血管情報に対して、血管内圧すなわち血圧の影響受けることが避けられないという問題がある。
【００１５】
ここで、最大脈波振幅を示すカフ圧は平均血圧であることは良く知られている。血圧の高低に関わらず、カフにより平均血圧と等しい圧力で血管を圧迫すると、血管内外の圧力が拮抗し、血管壁の円周方向への力が最小となる。本発明で測定する最大脈波振幅は、常に血管壁の円周方向の力が最小の状態で測定していることになり、計測結果に対する血圧の高低の影響が低減される。本願発明はカフ圧を変化させたときの最大脈波振幅を計測することにより、血圧による影響を低減することが可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は上記のような血管内皮機能評価の現状に鑑みてなされたもので、その目的は、構成および測定手法が簡便であり、また、高精度な血管内皮機能評価を可能とする血管内皮機能評価装置および血管内皮機能評価方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、被検者の身体の一部に巻き付けられるカフと、カフの加圧、減圧を制御するカフ圧制御部と、上記カフに接続される圧力センサの出力からカフ圧を検出するカフ圧検出部と、上記圧力センサの出力から脈波を検出する脈波検出部と、前記検出された脈波を解析する解析部とを具備し、前記カフ圧制御部は、前記被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行い、前記解析部は、前記加圧刺激前後の脈波の比較により血管内皮機能を評価することを特徴とする（請求項１及び請求項９）。
【００１８】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、前記解析部は、加圧刺激前後の脈波の振幅比を求めることで血管内皮機能を評価することを特徴とする（請求項２及び請求項１０）。
【００１９】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、前記カフ圧制御部の加圧刺激は、一定の圧力で所定時間の加圧であることを特徴とする（請求項３及び請求項１１）。
【００２０】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、前記カフ圧制御部が、前記加圧刺激の前後少なくともいずれかで、カフ圧を大気圧から被検者の最高血圧以上の圧力まで加圧させた後、最低血圧以下の圧力まで減圧する処理を少なくとも一回以上行い、前記解析部が、前記カフ圧変化時の脈波の変化を統計処理し比較することを特徴とする（請求項４及び請求項１２）。
【００２１】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、前記統計処理は、前記カフ圧の加圧過程あるいは減圧過程の脈波の振幅の最大値を求める処理であることを特徴とする（請求項５及び請求項１３）。
【００２２】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、前記統計処理が、前記カフ圧変化時の得られた脈波の振幅の最大値近傍の平均値を求める処理であることを特徴とする（請求項６及び請求項１４）。
【００２３】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、前記解析部が、前記検出された脈波の振幅を前記最高血圧と前記最低血圧の差で除算し、血管のコンプライアンスを求める処理を行うことを特徴とする（請求項７及び請求項１５）。
【００２４】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法では、前記解析部は、得られた脈波から血圧値を算出し、前記脈波を比較した結果とともに前記血圧値を表示する表示部を備えることを特徴とする（請求項８及び請求項１６）。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行い、解析部において、上記加圧刺激前後の脈波の比較により血管内皮機能を評価するので、構成および測定手法が簡便であり、加圧刺激前後の脈波は血管の容積変化に比例するので、その比較により高精度な血管内皮機能評価が可能となる。
【００２６】
また、一般に血圧測定において、被検者に数十秒のカフによる圧迫を伴う。本発明によれば、カフ圧の加圧過程で血圧測定を行うことで、被検者が圧迫される過程で測定が完了するため、測定時間の短縮を図ることができるだけでなく、被検者に対する負担が軽減される。
【００２７】
本発明によれば、カフ圧の加圧過程で血圧測定することで、駆血に伴う血管反応の影響を最小限にとどめることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１に、本発明の実施例に係る血管内皮機能評価装置の構成図を示す。この装置は、カフ１１、ポンプ１２、弁１３、圧力センサ１４、制御部２０、解析・処理部３０および表示部４０を備える。カフ１１は、被検者の身体の一部に巻き付けられるもので、巻き付けられた部位に圧力を加えるために用いられるものである。
【００２９】
ポンプ１２は、制御部２０による制御によってカフ１１内に空気を送り込むものである。また、弁１３は、制御部２０による制御によってカフ１１内の空気に関し、非排出・排出の切り換えを行うものである。制御部２０は、カフ１１の加圧、減圧を制御するカフ圧制御部を構成する。
【００３０】
圧力センサ１４は、カフ１１に接続され、カフ１１内の圧力対応信号を出力する。解析・処理部３０は、例えばコンピュータにより構成され、この装置を統括制御するものであり、カフ圧検出部３１、脈波検出部３２、解析部３３を備えている。
【００３１】
カフ圧検出部３１は、圧力センサ１４の出力からカフ圧を検出するものある。脈波検出部３２は、圧力センサ１４の出力から脈波を検出するものである。解析部３３は、検出された脈波を解析するものである。
【００３２】
制御部２０は、被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行うものであり、カフ圧を例えば図２（ａ）に示すように変化させる。即ち、加圧期間Ｔにおいて血管内皮刺激を実行すると共に、この加圧期間Ｔの前後に加圧期間Ｔｐ、Ｔａにおいて脈波振幅測定を実行する。加圧期間Ｔとしては、例えば５分程度を採ることができ、加圧期間Ｔｐ、Ｔａは通常の血圧測定のための時間とすることができる。また、加圧期間Ｔにおいては、最高血圧に所定圧力（例えば、５０ｍｍＨｇ）を加えた圧力により駆血を行う。
【００３３】
この血管内皮機能評価装置によって行われる処理は、図３のフローチャートに示すようである。カフ１１が被検者の身体の一部に巻き付けられ、測定スタートとなる。制御部２０の制御により弁１３が閉じられた状態でポンプ１２から空気がカフ１１に送られてカフ圧が上昇される（Ｓ１１）。
【００３４】
所定のカフ圧となったときにポンプ１２からの送気が止められると共に弁１３が開放され、カフ圧が低下させられ、毎拍の脈波振幅が脈波検出部３２により検出される（Ｓ１２）。
【００３５】
更に、カフ圧検出部３１では、圧力センサ１４の出力からカフ圧検出が行われ、解析部３３は、カフ圧および脈波振幅により最高、最低、平均の各血圧を決定し、代表脈波振幅を求める（Ｓ１３）。代表脈波振幅は、加圧期間Ｔｐにおいて得られた脈波振幅について統計処理して求める。ここでは、加圧期間Ｔｐにおける脈波振幅は図２（ｂ）のように得られるものであるから、最大脈波振幅Ａを求める。加圧期間Ｔｐにおいて、カフ圧が平均血圧と等しくなったときに、最大の脈波振幅を示すので、この振幅を最大脈波振幅Ａとする。
【００３６】
次に、血管内皮刺激のため、最高血圧に所定圧力（例えば、５０ｍｍＨｇ）を加えた圧力により駆血を行う加圧期間Ｔを実現する（Ｓ１４）。５分後にカフ圧の解除を行い最低血圧以下の圧力までカフ圧を低下させ（Ｓ１５）、その後にカフ圧が上昇され（Ｓ１６）、更に前述と同様にカフ圧が低下させられ、毎拍の脈波振幅が脈波検出部３２により検出される（Ｓ１７）。
【００３７】
更に、解析部３３は、ステップＳ１３と同様にして、カフ圧および脈波振幅により最高、最低、平均の各血圧を決定し、代表脈波振幅Ｂを求める（Ｓ１７）。代表脈波振幅Ａと代表脈波振幅Ｂとを比較して血管内皮機能を評価する（Ｓ１８）。ここで比較は、代表脈波振幅Ｂを代表脈波振幅Ａにより除算した結果を得ることにより行う。
【００３８】
上記の実施例ではカフ圧の減圧過程に測定を行うものであるが、図３（ｂ）に示すように、カフ圧の加圧過程に測定を行うようにすることもできる。即ち、制御部２０の制御により弁１３が閉じられた状態でポンプ１２から空気がカフ１１に送られてカフ圧が上昇され、このカフ圧上昇の過程において、毎拍の脈波振幅が脈波検出部３２により検出される（Ｓ２１）。
【００３９】
更に、カフ圧検出部３１では、圧力センサ１４の出力からカフ圧検出が行われ、解析部３３は、カフ圧および脈波振幅により最高、最低、平均の各血圧を決定し、代表脈波振幅を求める（Ｓ２２）。代表脈波振幅は、図３（ｃ）に示す昇圧期間において得られた脈波振幅について統計処理して求める。ここでは、昇圧期間における脈波振幅は図３（ｃ）のように得られるものであるから、最大脈波振幅を求める。昇圧期間において、カフ圧が平均血圧と等しくなったときに、最大の脈波振幅を示すので、この振幅を最大脈波振幅とする。
【００４０】
上記の適宜に設定された昇圧期間の後に、カフ圧を下降させ（Ｓ２３）、図３（ａ）に示した実施例と同様のステップＳ１４、Ｓ１５の処理を行った後に、カフ圧が上昇され、このカフ圧上昇の過程において、毎拍の脈波振幅が脈波検出部３２により検出される（Ｓ２４）。このステップＳ２４の処理はステップＳ２１、Ｓ２２に等しいものである。この処理の後に、カフ圧を下降させ（Ｓ２５）、図３（ａ）に示した実施例と同様のステップＳ１８、Ｓ１９の処理を行う。
【００４１】
血管内皮機能評価装置は、上記のようにして得られた脈波振幅を比較した結果とともに血圧値を表示部４０へ図４に示すように表示する。ここで、血圧値は加圧期間Ｔｐ、Ｔａの内、予め設定されたいずれかの期間の値を表示する。また、血管内皮機能評価装置は、カフ脈波振幅の値を時系列にプロットした図５に示すグラフを作成して表示部４０へ表示することもでき、更に、代表脈波振幅Ｂと代表脈波振幅Ａの比を時系列にプロットした図６に示すグラフを作成して表示部４０へ表示することもできる。血管内皮機能評価装置は、複数の被検者のデータを蓄積する記憶部を有し、図５や図６のグラフを複数の被検者分重ねて図７や図８のようにして表示することもできる。
【００４２】
更に、測定したデータの履歴情報を残し、これを図９に示すように一覧表にしてトレンドを表示部４０へ表示することもできる。また、図９に示す表のデータから図１０に示すグラフを作成しトレンドを表示部４０へ表示することもできる。図９、図１０の例は、高血圧の被検者について、３週以降に治療を行った場合のデータであり、３週以降において血圧の低下と共に脈波振幅比が概ね「１」から「１．５」に近い値へ改善されている様子が極めて明瞭である。
【００４３】
上記の通りに、カフ圧により、被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行うことは次の意味を有する。正常な血管内皮細胞は、血流や薬物による刺激により一酸化窒素（ＮＯ）などの血管拡張物質を産生する。血管内皮機能が低下すると血管拡張物質の産生能力が低下する。従って、刺激による血管拡張の程度を計測することにより血管内皮機能を評価できるのである。
【００４４】
そして、血管内圧とカフ圧とカフ圧信号に含まれる脈波振幅の関係については、次の通りに説明することができる。まず、血管内圧とカフ圧が等しいときに、血管のコンプライアンスが最大となることが知られている。オシロメトリック法による非観血血圧測定は、この性質を使用している。カフ圧が平均血圧に等しいとき、血管内の最高血圧と最低血圧の差、すなわち脈圧による血管容積変化が最大となる。これによって、加圧期間ＴａとＴｐにおいて、最大脈波振幅Ａ、Ｂを検出して代表的脈波振幅としたものである。
【００４５】
代表的脈波振幅は、それぞれの一連の脈波振幅変化において、血管内圧とカフ圧の関係がほぼ同一となる条件における脈波振幅である。従って、最大脈波振幅Ａ、Ｂに代えて、同一の所定カフ圧印加時の脈波振幅を採用するものであっても良い。いずれにしても、代表的脈波振幅は、加圧期間において得られる脈波振幅について統計処理を行って得ることになる。
【００４６】
ところで、脈圧は心臓の収縮拡張に由来して繰り返すため、カフ圧変化との関係は一定ではない。図１１にカフ変化と脈波振幅の関係を示す。（ａ）には、一拍当たり5mmHg の割合で減圧した場合の脈波振幅を示し、減圧スピードを早くした場合の脈波振幅を（ｂ）、（ｃ）に示す。図１１（ｂ）、（ｃ）においては、減圧開始のタイミングと脈拍との関係が異なっている。
【００４７】
図１１（ｂ）、（ｃ）において、それぞれの最大脈波振幅は、3mmHg と2.8mmHg であり、0.2mmHg の差が生じている。ここで解析部３３は、得られた脈波振幅のうち、最大脈波振幅近傍の所定数（例えば３点）における脈波振幅の平均を算出する統計処理を行う。この例で、３点における脈波振幅の平均を算出すると、図１１（ｂ）においては2.67mmHgとなり、図１１（ｃ）においては2.64mmHgとなり、その差を減縮することができ、代表的脈波振幅として好適な値を得ることが可能である。
【００４８】
以上においては、血管内皮刺激のための加圧期間Ｔの前後に脈波振幅測定の加圧期間Ｔｐ、Ｔａを実現し、脈波振幅測定の加圧期間Ｔｐ、Ｔａにおいて、それぞれ１回ずつの測定を行ったが、これを複数回としても良い。この場合に、前後における測定回数を異ならせても良い。
【００４９】
図１２には、脈波振幅測定の加圧期間Ｔｐ、Ｔａにおいて、それぞれ２回ずつの測定を行う例を示している。この例では、加圧期間Ｔｐにおいて解析部３３が、２回の測定に応じて測定値群Ｘ１、Ｘ２が得られる。各測定値群Ｘ１、Ｘ２に対し統計処理を行い、代表的脈波振幅Ａ１、Ａ２を得る。ここでは、図１２（ｂ）に示すように、最大脈波振幅Ａ１、Ａ２を得ている。
【００５０】
また、加圧期間Ｔａにおいても、２回の測定に応じて測定値群Ｙ１、Ｙ２が得られる。解析部３３は、各測定値群Ｙ１、Ｙ２に対し統計処理を行い、図１２（ｂ）に示すように、代表的脈波振幅である最大脈波振幅Ｂ１、Ｂ２を得ている。
【００５１】
更に解析部３３は、最大脈波振幅Ａ１、Ａ２と最大脈波振幅Ｂ１、Ｂ２とについて、それぞれ平均値を求める統計処理を行い、最終的な代表的脈波振幅を求める。つまり、（Ａ１＋Ａ２）／２と（Ｂ１＋Ｂ２）／２とが代表的脈波振幅として求められる。このような測定および処理により、誤差の平準化を図ることができ、高精度な評価を行うことが可能である。
【００５２】
上記において求められた（Ａ１＋Ａ２）／２と（Ｂ１＋Ｂ２）／２は、解析部３３において比較され、｛（Ｂ１＋Ｂ２）／２｝／｛（Ａ１＋Ａ２）／２｝が除算により算出されて、求められた血圧値と共に表示部４０に表示される。
【００５３】
更に、別の測定手法と統計処理について説明する。カフ１１による駆血およびその解除に由来する血管内皮刺激に伴う血管拡張は、駆血解除後徐々に増大し、数十秒後にピークを示し、その後数分かけて減少してゆく。このピークをもって、血管拡張の程度を評価することが可能である。血管内皮刺激後において、脈波振幅最大値を複数回測定し、そのうちの最大値を血管拡張時の脈波振幅とすることにより、血管拡張のピークを捉える。
【００５４】
具体的には図１３に示すように、加圧期間Ｔの後に脈波振幅測定の加圧期間Ｔａを実現するのであるが、ここでは４回の測定を行い、４回の測定に応じて測定値群Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４が得られる。このときに血管拡張変化は図１３（ｂ）のようであり、測定値群Ｙ２付近にピークＰを有すると推定される。解析部３３は、各測定値群Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４に対し統計処理を行い、図１３（ｃ）に示すように、代表的脈波振幅である最大脈波振幅Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４を得ている。
【００５５】
解析部３３は、最大脈波振幅Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の大小比較を行い、最大の最大脈波振幅Ｂ２を代表的脈波振幅として選定する。この最大の最大脈波振幅Ｂ２は、既述の最大脈波振幅Ｂと同様に扱われる。即ち、解析部３３において比較され、加圧期間Ｔの前に測定し得られた最大脈波振幅との比が算出されて、求められた血圧値と共に表示部４０に表示される。
【００５６】
最後に、血管のコンプライアンスについて説明する。ここでVはカフ内容積、Pはカフ内圧、温度は一定とすると、気体の状態方程式より次の式が成り立つ。
Ｐ×Ｖ＝constant＝ｋ
ここで、血管容積変化ΔＶ→→ −ΔＶのカフ容積変化→→圧力変化ΔＰと進むことから、
（Ｐ＋ΔＰ）×（Ｖ−ΔＶ）＝ｋ
ΔＰ×ΔＶを他の項に比べて微小と考えて無視すると、
Ｐ×Ｖ＋Ｖ×ΔＰ−Ｐ×ΔＶ＝ｋ
Ｐ×Ｖ＝ｋを代入すると Ｖ×ΔＰ−Ｐ×ΔＶ＝０
ΔＶ＝ΔＰ×Ｖ／Ｐ ・・・（式１)
したがって、カフ圧力変化ΔＰは、血管の容積変化ΔＶに比例する（ＶとＰが一定である場合）。
【００５７】
容積変化ΔＶが最大値を示すＰは平均血圧であることは知られている（血管壁内外圧は、つり合った状態となるため）。また、血管容積変化ΔＶは、脈圧ΔＢＰ（最高血圧―最低血圧）と血管のコンプライアンスＣで決定する。つまり、次の式２が成り立つ。
ΔＶ＝Ｃ×ΔＢＰ・・・(式２)
【００５８】
ここで、加圧刺激前のΔＶをΔＶ１、加圧刺激後のΔＶをΔＶ２とし、加圧刺激前のＣをＣ１、加圧刺激後のＣをＣ２とし、加圧刺激前のΔＰをΔＰ１、加圧刺激後のΔＰをΔＰ２とする。この場合、次の条件１、２に応じて血管内皮機能評価を血管のコンプライアンスに基づき行うことが可能であることが分かる。
【００５９】
条件１：加圧刺激前後で、最高最低平均血圧に変化がない場合
加圧刺激前後で平均血圧に変化がなく、カフ装着状態に変化がない場合には、（式１）のＰ、Ｖは一定となる。従って、ΔＰの変化はΔＶの変化を示す。加圧刺激前後で最高血圧、最低血圧に変化がないとすれば、ΔＢＰが一定となるため、（式２）より
ΔＰ２／ΔＰ１＝ΔＶ２／ΔＶ１＝Ｃ２／Ｃ１
となり、カフ圧脈波を比較することにより血管のコンプライアンス（やわらかさ）を比較することが可能である。
【００６０】
条件２：刺激前後で血圧に変化があった場合
カフ内圧が平均血圧の時に、ΔＶが最大値を示すことは変わらない。（式２）より、ΔＶはΔＢＰに比例するため、ΔＶ/ΔＢＰを求めることによって、より正しい血管のコンプライアンスＣを求めることができる。
【００６１】
解析部３３は、脈波を比較した結果と血圧値を求める以外に、血管のコンプライアンスを求める処理を行う。解析部３３は、検出された脈波の振幅を最高血圧と最低血圧の差で除算し、血管のコンプライアンスＣを求める。血管内圧とカフ圧が等しいときに、血管のコンプライアンスが最大となることは既述したが、ここで求めるコンプライアンスは、血管内圧とカフ圧が等しいときの値に限定されない。加圧期間Ｔの前後に設定される脈波振幅測定の加圧期間Ｔｐ、Ｔａにおいて、それぞれ得られる代表的脈波振幅についてのコンプライアンスを求めて良い。求めたコンプライアンスは、既に説明した脈波振幅との比、求められた血圧値と共に、或いは独立して表示部４０に表示される。この場合に、測定したコンプライアンスのデータを履歴情報として残し、これを表またはグラフにしてトレンドを表示部４０へ表示することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例の構成図。
【図２】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により行われる脈波測定と駆血期間の第一の例を示す図。
【図３ａ】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例によりカフ圧の減圧過程において行われる脈波測定動作を説明するためのフローチャート。
【図３ｂ】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例によりカフ圧の加圧過程において行われる脈波測定動作を説明するためのフローチャート。
【図３ｃ】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例によりカフ圧の加圧過程において脈波測定動作を行った場合の測定波形を示す図。
【図４】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図５】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図６】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図７】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図８】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図９】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図１０】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図１１】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により行われる統計的処理を説明するための図。
【図１２】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により行われる脈波測定と駆血期間の第二の例を示す図。
【図１３】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により行われる脈波測定と駆血期間の第三の例を示す図。
【符号の説明】
【００６３】
１１ カフ
１２ ポンプ
１３ 弁
１４ 圧力センサ
２０ 制御部
３０ 解析・処理部
３１ カフ圧検出部
３２ 脈波検出部
３３ 解析部
４０ 表示部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波ドップラ等を用いず必要最低限の構成で簡便な計測により評価を可能とする血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、動脈硬化は血管内皮機能を第一段階として発症するとの研究があり、動脈硬化を予防する観点から血管内皮機能に関する評価の手法や装置が開発されている。
【０００３】
信頼できる血管内皮機能に関する評価の手法としては、ＦＭＤ（Flow-Mediated Dilation Measurement System）測定システムと称される装置が知られている。この装置においては、次のようにして測定が行われる。被検者の腕に血圧測定用のカフと同様のものを装着し、５分間程度の一定時間において最高血圧以上の圧力で駆血した後に解除する。この駆血から解除後の３分程度において、カフの上流あるいは下流の血管径を超音波ドップラにより計測し、血管径の経時的変化比率に基づき血管内皮機能を評価するものである。
【０００４】
正常な血管の場合には、駆血直後の血流による血管内壁のずり応力により、血管内皮細胞から血管拡張物質であるＮＯ産生が促進する。その結果、血管径が拡大する。一方、血管内皮機能障害があると、血管拡大の程度が減少する。従って、駆血前後の血管径変化を計測することにより、血管内皮機能を評価することができる。
【０００５】
しかしながら、このＦＭＤ測定システムによる評価手法では、超音波ドップラによる血管径の計測に習熟が必要であり、取り扱いが難しい。また、大掛かりな装置が必要であり、簡便性に欠けるという問題がある。
【０００６】
上記に対し、簡便な構成によるものとして、カフ圧を利用する手法が知られており、カフ圧を最高血圧よりも高い所定のカフ圧に維持した後、急速減圧し、最低血圧よりも高く平均血圧よりも低い所定のカフ圧に維持し、このカフ圧に維持しているとき、最初に表れる第１脈波のカフ圧ピーク値と、その後の最高カフ圧ピーク値との比を算出し、血管内皮機能の評価を行う手法が知られている（特許文献１参照）。
【０００７】
また、簡便な方法で、精度の良い血管内皮機能の指標を測定可能とするものとして、測定対象の血管の圧脈波および容積脈波を測定し、各脈波の単位時間あたりの変化量の比を求め、安静時の１心拍区間における変化量の比の最大値の３乗根を基準とし、駆血解除後における値との比を血管拡張度として算出する手法も知られている（特許文献２）。
【０００８】
さらに、血管径の変化を反映する脈波のピーク以降の後半部分の特徴を表す後半脈波情報の経時的変化から血管内皮細胞の機能が正常であるか判断する手法も知られている（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００７−２０９４９２号公報
【特許文献２】特開２００６−１８１２６１号公報
【特許文献３】特許３６３２０１４号明細書
【０００９】
しかし、ＦＭＤ法は超音波ドップラを用いた測定となり、血管径の測定に習熟を要する。一方本願発明は、前記加圧刺激前後の血管容積の変化を測定するものであり、信頼できる従来技術であるＦＭＤ法と等価な情報を簡便に得られ、さらに現在広く行われている血圧測定と同様の手技および構成で測定可能であり、習熟を要しない。
【００１０】
また、本発明により求められる血管容積変化は、カフを装着している領域の血管容積変化である。カフ装着領域は一連の測定において一定であるので、前記血管容積変化は血管断面積の変化と考えることができる。FMDが求める血管径の変化を求めるのに対し、血管径の２乗が断面積と考えられるので、求めようとする血管拡張現象をより高い感度で検出することが可能である。
【００１１】
特許文献１に係る発明は、加圧刺激と脈波計測のための加圧期間が連続している。脈波計測のための加圧は動脈平均血圧より低い圧とはいえ、静脈血流は遮断されるため、被検者に対する負荷が大きい。一方本願発明は、加圧刺激と脈波計測の間にはカフ加圧の休止期間がある。連続血流遮断時間は最小限にとどめ、被検者に対する負担を軽減できる。
【００１２】
また特許文献２では、加圧刺激のためのカフに加えて、容積脈波と圧脈波を計測するセンサを設ける必要がある。これに伴い、操作が複雑になる。一方本願発明は、加圧刺激のためのカフが、計測のためのセンサも兼ねているため、カフの装着以外のセンサが不要であり、新たな構成も必要ないため操作面だけでなく、コスト面でも優位といえる。
【００１３】
また特許文献３では、圧脈波に含まれる末梢血管からの反射波成分を計測している。反射波成分の計測や振幅増加指数ＡＩの算出は、複雑な波形認識処理や計算処理が必要となり、解析部が高度な処理能力を具備する必要がある。一方本願発明は、単に脈波振幅が計測できればよく、解析部に高度な処理能力が不要である。
【００１４】
さらに、血管コンプライアンスは血圧により変化する。すなわち、血圧が高い場合は、血管壁が円周方向に伸ばされ硬くなった状態となり、コンプライアンスは低くなる。逆に血圧が低い場合には、血管壁にかかる力が小さいため、血管壁の円周方向への伸びは小さく、コンプライアンスは高くなる。特許文献１、２、３ともに、計測している血管情報に対して、血管内圧すなわち血圧の影響受けることが避けられないという問題がある。
【００１５】
ここで、最大脈波振幅を示すカフ圧は平均血圧であることは良く知られている。血圧の高低に関わらず、カフにより平均血圧と等しい圧力で血管を圧迫すると、血管内外の圧力が拮抗し、血管壁の円周方向への力が最小となる。本発明で測定する最大脈波振幅は、常に血管壁の円周方向の力が最小の状態で測定していることになり、計測結果に対する血圧の高低の影響が低減される。本願発明はカフ圧を変化させたときの最大脈波振幅を計測することにより、血圧による影響を低減することが可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は上記のような血管内皮機能評価の現状に鑑みてなされたもので、その目的は、構成および測定手法が簡便であり、また、高精度な血管内皮機能評価を可能とする血管内皮機能評価装置および血管内皮機能評価方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、被検者の身体の一部に巻き付けられるカフと、カフの加圧、減圧を制御するカフ圧制御部と、上記カフに接続される圧力センサの出力からカフ圧を検出するカフ圧検出部と、上記圧力センサの出力から脈波を検出する脈波検出部と、前記検出された脈波を解析する解析部とを具備し、前記カフ圧制御部は、前記被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行い、前記解析部は、前記加圧刺激前後の脈波の比較により血管内皮機能を評価することを特徴とする（請求項１及び請求項９）。
【００１８】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、前記解析部は、加圧刺激前後の脈波の振幅比を求めることで血管内皮機能を評価することを特徴とする（請求項２及び請求項１０）。
【００１９】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、前記カフ圧制御部の加圧刺激は、一定の圧力で所定時間の加圧であることを特徴とする（請求項３及び請求項１１）。
【００２０】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、前記カフ圧制御部が、前記加圧刺激の前後少なくともいずれかで、カフ圧を大気圧から被検者の最高血圧以上の圧力まで加圧させた後、最低血圧以下の圧力まで減圧する処理を少なくとも一回以上行い、前記解析部が、前記カフ圧変化時の脈波の変化を統計処理し比較することを特徴とする（請求項４及び請求項１２）。
【００２１】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、前記統計処理は、前記カフ圧の加圧過程あるいは減圧過程の脈波の振幅の最大値を求める処理であることを特徴とする（請求項５及び請求項１３）。
【００２２】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、前記統計処理が、前記カフ圧変化時の得られた脈波の振幅の最大値近傍の平均値を求める処理であることを特徴とする（請求項６及び請求項１４）。
【００２３】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法は、前記解析部が、前記検出された脈波の振幅を前記最高血圧と前記最低血圧の差で除算し、血管のコンプライアンスを求める処理を行うことを特徴とする（請求項７及び請求項１５）。
【００２４】
本発明に係る血管内皮機能評価装置及び血管内皮機能評価方法では、前記解析部は、得られた脈波から血圧値を算出し、前記脈波を比較した結果とともに前記血圧値を表示する表示部を備えることを特徴とする（請求項８及び請求項１６）。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行い、解析部において、上記加圧刺激前後の脈波の比較により血管内皮機能を評価するので、構成および測定手法が簡便であり、加圧刺激前後の脈波は血管の容積変化に比例するので、その比較により高精度な血管内皮機能評価が可能となる。
【００２６】
また、一般に血圧測定において、被検者に数十秒のカフによる圧迫を伴う。本発明によれば、カフ圧の加圧過程で血圧測定を行うことで、被検者が圧迫される過程で測定が完了するため、測定時間の短縮を図ることができるだけでなく、被検者に対する負担が軽減される。
【００２７】
本発明によれば、カフ圧の加圧過程で血圧測定することで、駆血に伴う血管反応の影響を最小限にとどめることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１に、本発明の実施例に係る血管内皮機能評価装置の構成図を示す。この装置は、カフ１１、ポンプ１２、弁１３、圧力センサ１４、制御部２０、解析・処理部３０および表示部４０を備える。カフ１１は、被検者の身体の一部に巻き付けられるもので、巻き付けられた部位に圧力を加えるために用いられるものである。
【００２９】
ポンプ１２は、制御部２０による制御によってカフ１１内に空気を送り込むものである。また、弁１３は、制御部２０による制御によってカフ１１内の空気に関し、非排出・排出の切り換えを行うものである。制御部２０は、カフ１１の加圧、減圧を制御するカフ圧制御部を構成する。
【００３０】
圧力センサ１４は、カフ１１に接続され、カフ１１内の圧力対応信号を出力する。解析・処理部３０は、例えばコンピュータにより構成され、この装置を統括制御するものであり、カフ圧検出部３１、脈波検出部３２、解析部３３を備えている。
【００３１】
カフ圧検出部３１は、圧力センサ１４の出力からカフ圧を検出するものある。脈波検出部３２は、圧力センサ１４の出力から脈波を検出するものである。解析部３３は、検出された脈波を解析するものである。
【００３２】
制御部２０は、被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行うものであり、カフ圧を例えば図２（ａ）に示すように変化させる。即ち、加圧期間Ｔにおいて血管内皮刺激を実行すると共に、この加圧期間Ｔの前後に加圧期間Ｔｐ、Ｔａにおいて脈波振幅測定を実行する。加圧期間Ｔとしては、例えば５分程度を採ることができ、加圧期間Ｔｐ、Ｔａは通常の血圧測定のための時間とすることができる。また、加圧期間Ｔにおいては、最高血圧に所定圧力（例えば、５０ｍｍＨｇ）を加えた圧力により駆血を行う。
【００３３】
この血管内皮機能評価装置によって行われる処理は、図３のフローチャートに示すようである。カフ１１が被検者の身体の一部に巻き付けられ、測定スタートとなる。制御部２０の制御により弁１３が閉じられた状態でポンプ１２から空気がカフ１１に送られてカフ圧が上昇される（Ｓ１１）。
【００３４】
所定のカフ圧となったときにポンプ１２からの送気が止められると共に弁１３が開放され、カフ圧が低下させられ、毎拍の脈波振幅が脈波検出部３２により検出される（Ｓ１２）。
【００３５】
更に、カフ圧検出部３１では、圧力センサ１４の出力からカフ圧検出が行われ、解析部３３は、カフ圧および脈波振幅により最高、最低、平均の各血圧を決定し、代表脈波振幅を求める（Ｓ１３）。代表脈波振幅は、加圧期間Ｔｐにおいて得られた脈波振幅について統計処理して求める。ここでは、加圧期間Ｔｐにおける脈波振幅は図２（ｂ）のように得られるものであるから、最大脈波振幅Ａを求める。加圧期間Ｔｐにおいて、カフ圧が平均血圧と等しくなったときに、最大の脈波振幅を示すので、この振幅を最大脈波振幅Ａとする。
【００３６】
次に、血管内皮刺激のため、最高血圧に所定圧力（例えば、５０ｍｍＨｇ）を加えた圧力により駆血を行う加圧期間Ｔを実現する（Ｓ１４）。５分後にカフ圧の解除を行い最低血圧以下の圧力までカフ圧を低下させ（Ｓ１５）、その後にカフ圧が上昇され（Ｓ１６）、更に前述と同様にカフ圧が低下させられ、毎拍の脈波振幅が脈波検出部３２により検出される（Ｓ１７）。
【００３７】
更に、解析部３３は、ステップＳ１３と同様にして、カフ圧および脈波振幅により最高、最低、平均の各血圧を決定し、代表脈波振幅Ｂを求める（Ｓ１７）。代表脈波振幅Ａと代表脈波振幅Ｂとを比較して血管内皮機能を評価する（Ｓ１８）。ここで比較は、代表脈波振幅Ｂを代表脈波振幅Ａにより除算した結果を得ることにより行う。
【００３８】
上記の実施例ではカフ圧の減圧過程に測定を行うものであるが、図３（ｂ）に示すように、カフ圧の加圧過程に測定を行うようにすることもできる。即ち、制御部２０の制御により弁１３が閉じられた状態でポンプ１２から空気がカフ１１に送られてカフ圧が上昇され、このカフ圧上昇の過程において、毎拍の脈波振幅が脈波検出部３２により検出される（Ｓ２１）。
【００３９】
更に、カフ圧検出部３１では、圧力センサ１４の出力からカフ圧検出が行われ、解析部３３は、カフ圧および脈波振幅により最高、最低、平均の各血圧を決定し、代表脈波振幅を求める（Ｓ２２）。代表脈波振幅は、図３（ｃ）に示す昇圧期間において得られた脈波振幅について統計処理して求める。ここでは、昇圧期間における脈波振幅は図３（ｃ）のように得られるものであるから、最大脈波振幅を求める。昇圧期間において、カフ圧が平均血圧と等しくなったときに、最大の脈波振幅を示すので、この振幅を最大脈波振幅とする。
【００４０】
上記の適宜に設定された昇圧期間の後に、カフ圧を下降させ（Ｓ２３）、図３（ａ）に示した実施例と同様のステップＳ１４、Ｓ１５の処理を行った後に、カフ圧が上昇され、このカフ圧上昇の過程において、毎拍の脈波振幅が脈波検出部３２により検出される（Ｓ２４）。このステップＳ２４の処理はステップＳ２１、Ｓ２２に等しいものである。この処理の後に、カフ圧を下降させ（Ｓ２５）、図３（ａ）に示した実施例と同様のステップＳ１８、Ｓ１９の処理を行う。
【００４１】
血管内皮機能評価装置は、上記のようにして得られた脈波振幅を比較した結果とともに血圧値を表示部４０へ図４に示すように表示する。ここで、血圧値は加圧期間Ｔｐ、Ｔａの内、予め設定されたいずれかの期間の値を表示する。また、血管内皮機能評価装置は、カフ脈波振幅の値を時系列にプロットした図５に示すグラフを作成して表示部４０へ表示することもでき、更に、代表脈波振幅Ｂと代表脈波振幅Ａの比を時系列にプロットした図６に示すグラフを作成して表示部４０へ表示することもできる。血管内皮機能評価装置は、複数の被検者のデータを蓄積する記憶部を有し、図５や図６のグラフを複数の被検者分重ねて図７や図８のようにして表示することもできる。
【００４２】
更に、測定したデータの履歴情報を残し、これを図９に示すように一覧表にしてトレンドを表示部４０へ表示することもできる。また、図９に示す表のデータから図１０に示すグラフを作成しトレンドを表示部４０へ表示することもできる。図９、図１０の例は、高血圧の被検者について、３週以降に治療を行った場合のデータであり、３週以降において血圧の低下と共に脈波振幅比が概ね「１」から「１．５」に近い値へ改善されている様子が極めて明瞭である。
【００４３】
上記の通りに、カフ圧により、被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行うことは次の意味を有する。正常な血管内皮細胞は、血流や薬物による刺激により一酸化窒素（ＮＯ）などの血管拡張物質を産生する。血管内皮機能が低下すると血管拡張物質の産生能力が低下する。従って、刺激による血管拡張の程度を計測することにより血管内皮機能を評価できるのである。
【００４４】
そして、血管内圧とカフ圧とカフ圧信号に含まれる脈波振幅の関係については、次の通りに説明することができる。まず、血管内圧とカフ圧が等しいときに、血管のコンプライアンスが最大となることが知られている。オシロメトリック法による非観血血圧測定は、この性質を使用している。カフ圧が平均血圧に等しいとき、血管内の最高血圧と最低血圧の差、すなわち脈圧による血管容積変化が最大となる。これによって、加圧期間ＴａとＴｐにおいて、最大脈波振幅Ａ、Ｂを検出して代表的脈波振幅としたものである。
【００４５】
代表的脈波振幅は、それぞれの一連の脈波振幅変化において、血管内圧とカフ圧の関係がほぼ同一となる条件における脈波振幅である。従って、最大脈波振幅Ａ、Ｂに代えて、同一の所定カフ圧印加時の脈波振幅を採用するものであっても良い。いずれにしても、代表的脈波振幅は、加圧期間において得られる脈波振幅について統計処理を行って得ることになる。
【００４６】
ところで、脈圧は心臓の収縮拡張に由来して繰り返すため、カフ圧変化との関係は一定ではない。図１１にカフ変化と脈波振幅の関係を示す。（ａ）には、一拍当たり5mmHg の割合で減圧した場合の脈波振幅を示し、減圧スピードを早くした場合の脈波振幅を（ｂ）、（ｃ）に示す。図１１（ｂ）、（ｃ）においては、減圧開始のタイミングと脈拍との関係が異なっている。
【００４７】
図１１（ｂ）、（ｃ）において、それぞれの最大脈波振幅は、3mmHg と2.8mmHg であり、0.2mmHg の差が生じている。ここで解析部３３は、得られた脈波振幅のうち、最大脈波振幅近傍の所定数（例えば３点）における脈波振幅の平均を算出する統計処理を行う。この例で、３点における脈波振幅の平均を算出すると、図１１（ｂ）においては2.67mmHgとなり、図１１（ｃ）においては2.64mmHgとなり、その差を減縮することができ、代表的脈波振幅として好適な値を得ることが可能である。
【００４８】
以上においては、血管内皮刺激のための加圧期間Ｔの前後に脈波振幅測定の加圧期間Ｔｐ、Ｔａを実現し、脈波振幅測定の加圧期間Ｔｐ、Ｔａにおいて、それぞれ１回ずつの測定を行ったが、これを複数回としても良い。この場合に、前後における測定回数を異ならせても良い。
【００４９】
図１２には、脈波振幅測定の加圧期間Ｔｐ、Ｔａにおいて、それぞれ２回ずつの測定を行う例を示している。この例では、加圧期間Ｔｐにおいて解析部３３が、２回の測定に応じて測定値群Ｘ１、Ｘ２が得られる。各測定値群Ｘ１、Ｘ２に対し統計処理を行い、代表的脈波振幅Ａ１、Ａ２を得る。ここでは、図１２（ｂ）に示すように、最大脈波振幅Ａ１、Ａ２を得ている。
【００５０】
また、加圧期間Ｔａにおいても、２回の測定に応じて測定値群Ｙ１、Ｙ２が得られる。解析部３３は、各測定値群Ｙ１、Ｙ２に対し統計処理を行い、図１２（ｂ）に示すように、代表的脈波振幅である最大脈波振幅Ｂ１、Ｂ２を得ている。
【００５１】
更に解析部３３は、最大脈波振幅Ａ１、Ａ２と最大脈波振幅Ｂ１、Ｂ２とについて、それぞれ平均値を求める統計処理を行い、最終的な代表的脈波振幅を求める。つまり、（Ａ１＋Ａ２）／２と（Ｂ１＋Ｂ２）／２とが代表的脈波振幅として求められる。このような測定および処理により、誤差の平準化を図ることができ、高精度な評価を行うことが可能である。
【００５２】
上記において求められた（Ａ１＋Ａ２）／２と（Ｂ１＋Ｂ２）／２は、解析部３３において比較され、｛（Ｂ１＋Ｂ２）／２｝／｛（Ａ１＋Ａ２）／２｝が除算により算出されて、求められた血圧値と共に表示部４０に表示される。
【００５３】
更に、別の測定手法と統計処理について説明する。カフ１１による駆血およびその解除に由来する血管内皮刺激に伴う血管拡張は、駆血解除後徐々に増大し、数十秒後にピークを示し、その後数分かけて減少してゆく。このピークをもって、血管拡張の程度を評価することが可能である。血管内皮刺激後において、脈波振幅最大値を複数回測定し、そのうちの最大値を血管拡張時の脈波振幅とすることにより、血管拡張のピークを捉える。
【００５４】
具体的には図１３に示すように、加圧期間Ｔの後に脈波振幅測定の加圧期間Ｔａを実現するのであるが、ここでは４回の測定を行い、４回の測定に応じて測定値群Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４が得られる。このときに血管拡張変化は図１３（ｂ）のようであり、測定値群Ｙ２付近にピークＰを有すると推定される。解析部３３は、各測定値群Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４に対し統計処理を行い、図１３（ｃ）に示すように、代表的脈波振幅である最大脈波振幅Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４を得ている。
【００５５】
解析部３３は、最大脈波振幅Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の大小比較を行い、最大の最大脈波振幅Ｂ２を代表的脈波振幅として選定する。この最大の最大脈波振幅Ｂ２は、既述の最大脈波振幅Ｂと同様に扱われる。即ち、解析部３３において比較され、加圧期間Ｔの前に測定し得られた最大脈波振幅との比が算出されて、求められた血圧値と共に表示部４０に表示される。
【００５６】
最後に、血管のコンプライアンスについて説明する。ここでVはカフ内容積、Pはカフ内圧、温度は一定とすると、気体の状態方程式より次の式が成り立つ。
Ｐ×Ｖ＝constant＝ｋ
ここで、血管容積変化ΔＶ→→ −ΔＶのカフ容積変化→→圧力変化ΔＰと進むことから、
（Ｐ＋ΔＰ）×（Ｖ−ΔＶ）＝ｋ
ΔＰ×ΔＶを他の項に比べて微小と考えて無視すると、
Ｐ×Ｖ＋Ｖ×ΔＰ−Ｐ×ΔＶ＝ｋ
Ｐ×Ｖ＝ｋを代入すると Ｖ×ΔＰ−Ｐ×ΔＶ＝０
ΔＶ＝ΔＰ×Ｖ／Ｐ ・・・（式１)
したがって、カフ圧力変化ΔＰは、血管の容積変化ΔＶに比例する（ＶとＰが一定である場合）。
【００５７】
容積変化ΔＶが最大値を示すＰは平均血圧であることは知られている（血管壁内外圧は、つり合った状態となるため）。また、血管容積変化ΔＶは、脈圧ΔＢＰ（最高血圧―最低血圧）と血管のコンプライアンスＣで決定する。つまり、次の式２が成り立つ。
ΔＶ＝Ｃ×ΔＢＰ・・・(式２)
【００５８】
ここで、加圧刺激前のΔＶをΔＶ１、加圧刺激後のΔＶをΔＶ２とし、加圧刺激前のＣをＣ１、加圧刺激後のＣをＣ２とし、加圧刺激前のΔＰをΔＰ１、加圧刺激後のΔＰをΔＰ２とする。この場合、次の条件１、２に応じて血管内皮機能評価を血管のコンプライアンスに基づき行うことが可能であることが分かる。
【００５９】
条件１：加圧刺激前後で、最高最低平均血圧に変化がない場合
加圧刺激前後で平均血圧に変化がなく、カフ装着状態に変化がない場合には、（式１）のＰ、Ｖは一定となる。従って、ΔＰの変化はΔＶの変化を示す。加圧刺激前後で最高血圧、最低血圧に変化がないとすれば、ΔＢＰが一定となるため、（式２）より
ΔＰ２／ΔＰ１＝ΔＶ２／ΔＶ１＝Ｃ２／Ｃ１
となり、カフ圧脈波を比較することにより血管のコンプライアンス（やわらかさ）を比較することが可能である。
【００６０】
条件２：刺激前後で血圧に変化があった場合
カフ内圧が平均血圧の時に、ΔＶが最大値を示すことは変わらない。（式２）より、ΔＶはΔＢＰに比例するため、ΔＶ/ΔＢＰを求めることによって、より正しい血管のコンプライアンスＣを求めることができる。
【００６１】
解析部３３は、脈波を比較した結果と血圧値を求める以外に、血管のコンプライアンスを求める処理を行う。解析部３３は、検出された脈波の振幅を最高血圧と最低血圧の差で除算し、血管のコンプライアンスＣを求める。血管内圧とカフ圧が等しいときに、血管のコンプライアンスが最大となることは既述したが、ここで求めるコンプライアンスは、血管内圧とカフ圧が等しいときの値に限定されない。加圧期間Ｔの前後に設定される脈波振幅測定の加圧期間Ｔｐ、Ｔａにおいて、それぞれ得られる代表的脈波振幅についてのコンプライアンスを求めて良い。求めたコンプライアンスは、既に説明した脈波振幅との比、求められた血圧値と共に、或いは独立して表示部４０に表示される。この場合に、測定したコンプライアンスのデータを履歴情報として残し、これを表またはグラフにしてトレンドを表示部４０へ表示することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例の構成図。
【図２】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により行われる脈波測定と駆血期間の第一の例を示す図。
【図３ａ】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例によりカフ圧の減圧過程において行われる脈波測定動作を説明するためのフローチャート。
【図３ｂ】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例によりカフ圧の加圧過程において行われる脈波測定動作を説明するためのフローチャート。
【図３ｃ】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例によりカフ圧の加圧過程において脈波測定動作を行った場合の測定波形を示す図。
【図４】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図５】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図６】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図７】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図８】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図９】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図１０】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により表示される情報の一例を示す図。
【図１１】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により行われる統計的処理を説明するための図。
【図１２】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により行われる脈波測定と駆血期間の第二の例を示す図。
【図１３】本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により行われる脈波測定と駆血期間の第三の例を示す図。
【符号の説明】
【００６３】
１１ カフ
１２ ポンプ
１３ 弁
１４ 圧力センサ
２０ 制御部
３０ 解析・処理部
３１ カフ圧検出部
３２ 脈波検出部
３３ 解析部
４０ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の身体の一部に巻き付けられるカフと、
カフの加圧、減圧を制御するカフ圧制御部と、
上記カフに接続される圧力センサの出力からカフ圧を検出するカフ圧検出部と、
上記圧力センサの出力から脈波を検出する脈波検出部と、
前記検出された脈波を解析する解析部とを具備し、
前記カフ圧制御部は、前記被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行い、
前記解析部は、前記加圧刺激前後の脈波の比較により血管内皮機能を評価する
ことを特徴とする血管内皮機能評価装置。
【請求項２】
前記解析部は、加圧刺激前後の脈波の振幅比を求めることで血管内皮機能を評価する
ことを特徴とする請求項１に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項３】
前記カフ圧制御部の加圧刺激は、一定の圧力で所定時間の加圧である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項４】
前記カフ圧制御部が、前記加圧刺激の前後少なくともいずれかで、カフ圧を大気圧から被検者の最高血圧以上の圧力まで加圧させた後、最低血圧以下の圧力まで減圧する処理を少なくとも一回以上行い、
前記解析部が、前記カフ圧変化時の脈波の変化を統計処理し比較する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項５】
前記統計処理は、前記カフ圧の加圧過程あるいは減圧過程の脈波の振幅の最大値を求める処理である
ことを特徴とする請求項４に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項６】
前記統計処理が、前記カフ圧変化時の得られた脈波の振幅の最大値近傍の平均値を求める処理である
ことを特徴とする請求項４に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項７】
前記解析部が、前記検出された脈波の振幅を前記最高血圧と前記最低血圧の差で除算し、血管のコンプライアンスを求める処理を行う
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項８】
前記解析部は、得られた脈波から血圧値を算出し、
前記脈波を比較した結果とともに前記血圧値を表示する表示部を備える
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項９】
被検者の身体の一部に巻き付けられるカフと、カフの加圧、減圧を制御するカフ圧制御部と、上記カフに接続される圧力センサの出力からカフ圧を検出するカフ圧検出部と、上記圧力センサの出力から脈波を検出する脈波検出部と、前記検出された脈波を解析する解析部とを具備した血管内皮機能評価装置による血管内皮機能評価方法において、
前記カフ圧制御部が、前記被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行い、
前記解析部が、前記加圧刺激前後の脈波の比較により血管内皮機能を評価する
ことを特徴とする血管内皮機能評価方法。
【請求項１０】
前記解析部は、加圧刺激前後の脈波の振幅比を求めることで血管内皮機能を評価する
ことを特徴とする請求項９に記載の血管内皮機能評価方法。
【請求項１１】
前記カフ圧制御部の加圧刺激は、一定の圧力で所定時間の加圧である
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の血管内皮機能評価方法。
【請求項１２】
前記カフ圧制御部が、前記加圧刺激の前後少なくともいずれかで、カフ圧を大気圧から被検者の最高血圧以上の圧力まで加圧させた後、最低血圧以下の圧力まで減圧する処理を少なくとも一回以上行い、
前記解析部が、前記カフ圧変化時の脈波の変化を統計処理し比較する
ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の血管内皮機能評価方法。
【請求項１３】
前記統計処理は、前記カフ圧の加圧過程あるいは減圧過程の脈波の振幅の最大値を求める処理である
ことを特徴とする請求項１２に記載の血管内皮機能評価方法。
【請求項１４】
前記統計処理が、前記カフ圧変化時の得られた脈波の振幅の最大値近傍の平均値を求める処理である
ことを特徴とする請求項１２に記載の血管内皮機能評価方法。
【請求項１５】
前記解析部が、前記検出された脈波の振幅を前記最高血圧と前記最低血圧の差で除算し、血管のコンプライアンスを求める処理を行う
ことを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の血管内皮機能評価方法。
【請求項１６】
前記血管内皮機能評価装置が表示部を備え、
前記解析部は、得られた脈波から血圧値を算出し、前記脈波を比較した結果とともに前記血圧値を前記表示部に表示する
ことを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の血管内皮機能評価方法。
【請求項１】
被検者の身体の一部に巻き付けられるカフと、
カフの加圧、減圧を制御するカフ圧制御部と、
上記カフに接続される圧力センサの出力からカフ圧を検出するカフ圧検出部と、
上記圧力センサの出力から脈波を検出する脈波検出部と、
前記検出された脈波を解析する解析部とを具備し、
前記カフ圧制御部は、前記被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行い、
前記解析部は、前記加圧刺激前後の脈波の比較により血管内皮機能を評価する
ことを特徴とする血管内皮機能評価装置。
【請求項２】
前記解析部は、加圧刺激前後の脈波の振幅比を求めることで血管内皮機能を評価する
ことを特徴とする請求項１に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項３】
前記カフ圧制御部の加圧刺激は、一定の圧力で所定時間の加圧である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項４】
前記カフ圧制御部が、前記加圧刺激の前後少なくともいずれかで、カフ圧を大気圧から被検者の最高血圧以上の圧力まで加圧させた後、最低血圧以下の圧力まで減圧する処理を少なくとも一回以上行い、
前記解析部が、前記カフ圧変化時の脈波の変化を統計処理し比較する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項５】
前記統計処理は、前記カフ圧の加圧過程あるいは減圧過程の脈波の振幅の最大値を求める処理である
ことを特徴とする請求項４に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項６】
前記統計処理が、前記カフ圧変化時の得られた脈波の振幅の最大値近傍の平均値を求める処理である
ことを特徴とする請求項４に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項７】
前記解析部が、前記検出された脈波の振幅を前記最高血圧と前記最低血圧の差で除算し、血管のコンプライアンスを求める処理を行う
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項８】
前記解析部は、得られた脈波から血圧値を算出し、
前記脈波を比較した結果とともに前記血圧値を表示する表示部を備える
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の血管内皮機能評価装置。
【請求項９】
被検者の身体の一部に巻き付けられるカフと、カフの加圧、減圧を制御するカフ圧制御部と、上記カフに接続される圧力センサの出力からカフ圧を検出するカフ圧検出部と、上記圧力センサの出力から脈波を検出する脈波検出部と、前記検出された脈波を解析する解析部とを具備した血管内皮機能評価装置による血管内皮機能評価方法において、
前記カフ圧制御部が、前記被検者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行い、
前記解析部が、前記加圧刺激前後の脈波の比較により血管内皮機能を評価する
ことを特徴とする血管内皮機能評価方法。
【請求項１０】
前記解析部は、加圧刺激前後の脈波の振幅比を求めることで血管内皮機能を評価する
ことを特徴とする請求項９に記載の血管内皮機能評価方法。
【請求項１１】
前記カフ圧制御部の加圧刺激は、一定の圧力で所定時間の加圧である
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の血管内皮機能評価方法。
【請求項１２】
前記カフ圧制御部が、前記加圧刺激の前後少なくともいずれかで、カフ圧を大気圧から被検者の最高血圧以上の圧力まで加圧させた後、最低血圧以下の圧力まで減圧する処理を少なくとも一回以上行い、
前記解析部が、前記カフ圧変化時の脈波の変化を統計処理し比較する
ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の血管内皮機能評価方法。
【請求項１３】
前記統計処理は、前記カフ圧の加圧過程あるいは減圧過程の脈波の振幅の最大値を求める処理である
ことを特徴とする請求項１２に記載の血管内皮機能評価方法。
【請求項１４】
前記統計処理が、前記カフ圧変化時の得られた脈波の振幅の最大値近傍の平均値を求める処理である
ことを特徴とする請求項１２に記載の血管内皮機能評価方法。
【請求項１５】
前記解析部が、前記検出された脈波の振幅を前記最高血圧と前記最低血圧の差で除算し、血管のコンプライアンスを求める処理を行う
ことを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の血管内皮機能評価方法。
【請求項１６】
前記血管内皮機能評価装置が表示部を備え、
前記解析部は、得られた脈波から血圧値を算出し、前記脈波を比較した結果とともに前記血圧値を前記表示部に表示する
ことを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の血管内皮機能評価方法。
【図１】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１３】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１３】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２７３８７０（Ｐ２００９−２７３８７０Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２２５８６（Ｐ２００８−３２２５８６）
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【出願人】（５０４１３６５６８）国立大学法人広島大学 (924)
【出願人】（０００２３０９６２）日本光電工業株式会社 (179)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【出願人】（５０４１３６５６８）国立大学法人広島大学 (924)
【出願人】（０００２３０９６２）日本光電工業株式会社 (179)
【Ｆターム（参考）】
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