(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カフ圧脈波振動信号を用いて中央動脈の脈圧を推定する方法であって、該方法は、
（１）中央動脈の脈圧を推定する方程式を提供する工程と、
（２）上腕動脈の収縮期血圧及び拡張期血圧と、カフ内の圧脈波振動信号とを含むカフ内の圧脈波振動信号を測定する工程と、
（３）該圧脈波振動信号の波形を均等にし収縮期血圧及び拡張期血圧を利用して修正する工程と、
（４）修正後の圧脈波振動信号の波形を解析し複数の特性信号値を得て、工程（１）の推定方程式の（ａ）収縮終期圧（ＥＳＰ）、（ｂ）収縮期血圧の時間積分（Ａｓ）、（ｃ）拡張期血圧の時間積分（Ａｄ）、（ｄ）拡張期血圧（ＤＢＰ）及び（ｅ）心拍数（ＨＲ）を含む独立した予測変数として用いる工程と、
（５）該予測変数の数値を該中央動脈の脈圧を推定する方程式に代入し、中央動脈の脈圧を推定するものであって、そのうち、該中央動脈の脈圧を推定する方程式は、線形回帰法により複数の予測変数とその予測係数が得られ、且つその構成は、ａ＋ｂ×収縮終期圧（ＥＳＰ）＋ｃ×収縮期血圧の時間積分（Ａｓ）＋ｄ×拡張期血圧の時間積分（Ａｄ）＋ｅ×拡張期血圧（ＤＢＰ）＋ｆ×心拍数（ＨＲ）であって、そのうち、該予測係数ａは常数で、該予測係数ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは該中央動脈の脈圧を推定する方程式の変数係数である工程と、を包括していることを特徴とするカフ圧脈波振動信号を用いて中央動脈の脈圧を推定する方法。
【請求項２】
該中央動脈の脈圧を推定する方程式は、−８８．２＋０．７９×収縮終期圧（ＥＳＰ）＋１．４１×収縮期血圧の時間積分（Ａｓ）＋０．６８×拡張期血圧の時間積分（Ａｄ）−１．１６×拡張期血圧（ＤＢＰ）＋０．８４×心拍数（ＨＲ）であることを特徴とする請求項１に記載のカフ圧脈波振動信号を用いて中央動脈の脈圧を推定する方法。
【請求項３】
該中央動脈は、頸動脈または上行大動脈を含むことを特徴とする請求項１に記載のカフ圧脈波振動信号を用いて中央動脈の脈圧を推定する方法。
【請求項４】
該カフ内の信号は、上腕動脈脈波の信号から来ていることを特徴とする請求項１に記載のカフ圧脈波振動信号を用いて中央動脈の脈圧を推定する方法。
【請求項５】
カフ脈波振動圧波形を用いて中央動脈の脈圧を推定するデバイスであって、
（ａ）一カフが一測定位置に係る、加圧、圧力の維持及び減圧の過程を制御する、カフ圧力を制御する素子と、
（ｂ）カフ圧脈波振動信号を記録及び保存する素子と、
（ｃ）中央動脈の脈圧を推定する方程式を保存するための保存素子を含み、予測変数の数値を利用して即時に中央動脈の脈圧値を計算する、中央動脈の脈圧を解析する素子と、を包括しており、
そのうち、該方程式は複数の予測変数とその予測係数とを包括しており、該予測変数は収縮終期圧（ＥＳＰ）、収縮期血圧の時間積分（Ａｓ）、拡張期血圧の時間積分（Ａｄ）、拡張期血圧（ＤＢＰ）及び心拍数（ＨＲ）であって、そのうち、該中央動脈の脈圧を推定する方程式は、線形回帰法により複数の予測変数とその予測係数が得られ、且つその構成は、ａ＋ｂ×収縮終期圧（ＥＳＰ）＋ｃ×収縮期血圧の時間積分（Ａｓ）＋ｄ×拡張期血圧の時間積分（Ａｄ）＋ｅ×拡張期血圧（ＤＢＰ）＋ｆ×心拍数（ＨＲ）であって、そのうち、該予測係数ａは常数で、該予測係数ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは該中央動脈の脈圧を推定する方程式の変数係数であることを特徴とするカフ脈波振動圧波形を用いて中央動脈の脈圧を推定するデバイス。
【請求項６】
該中央動脈の脈圧を推定する方程式は、−８８．２＋０．７９×収縮終期圧（ＥＳＰ）＋１．４１×収縮期血圧の時間積分（Ａｓ）＋０．６８×拡張期血圧の時間積分（Ａｄ）−１．１６×拡張期血圧（ＤＢＰ）＋０．８４×心拍数（ＨＲ）であることを特徴とする請求項５に記載のカフ圧脈波振動信号を用いて中央動脈の脈圧を推定するデバイス。
【請求項７】
該中央動脈は、頸動脈または上行大動脈を含むことを特徴とする請求項５に記載のカフ圧脈波振動信号を用いて中央動脈の脈圧を推定するデバイス。
【請求項８】
該カフ圧力を制御する素子が測定する位置は、上腕動脈であることを特徴とする請求項５に記載のカフ圧脈波振動信号を用いて中央動脈の脈圧を推定するデバイス。
【請求項９】
該保存素子は、一チップ或いはメモリストレージデバイスであることを特徴とする請求項５に記載のカフ圧脈波振動信号を用いて中央動脈の脈圧を推定するデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカフの圧脈波振動信号を用いて中央動脈の脈圧を推定する方法及びそのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
動脈高血圧の特徴は、末梢血管抵抗の増加により細小動脈（ａｒｔｅｒｉｏｌｅ）中の血流の抵抗増加及び平均血圧の上昇にある。高血圧の診断根拠は、従来の水銀血圧計或いは電子血圧計によって測定される上腕動脈の収縮期血圧（ｓｙｓｔｏｌｉｃ  ｂｌｏｏｄ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）値又は拡張期血圧（ｄｉａｓｔｏｌｉｃ  ｂｌｏｏｄ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）値であって、脈圧（ｐｕｌｓｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）は該収縮期血圧値と拡張期血圧値とを互いに差し引くことで求められる。心室一回拍出量（ｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ  ｓｔｒｏｋｅ  ｖｏｌｕｍｅ）及び動脈コンプライアンス（ａｒｔｅｒｉａｌ  ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）も大動脈の硬化の程度を表すものであって、脈圧を断定する主要な二大要素である。そのため、脈圧値は大血管の硬度或いは老化の程度を表すことができる。過去の研究において、上腕動脈の脈圧は平均血圧より正確に心臓血管疾患を予測できることが示されている。一方、上腕動脈は末梢動脈であり、その脈圧波形と数値とは、上腕動脈の血管硬度及び腕局部反射波の影響を受け、中央動脈で測定した脈圧波形と数値とは異なっていることがすでに疫学研究及び臨床薬物実験で証明されており、中央動脈の収縮期血圧と脈圧とは、末梢動脈の収縮期血圧と脈圧とに比べ臨床応用の価値があり、特に中央動脈の脈圧（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｕｌｓｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）は有効的なメカニカルバイオマーカー（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｂｉｏｍａｒｋｅｒ）とみなすことができる。
【０００３】
脈圧は該収縮期血圧値と拡張期血圧値とを互いに差し引くことで求められることから、その精度は収縮期血圧及び拡張期血圧の測定誤差によって影響されている。過去の研究において、電子血圧計によって測定された上腕動脈の収縮期血圧は、通常、心臓力テーテルによって測定された収縮期血圧よりやや低く、電子血圧計によって測定された上腕動脈の拡張期血圧は、通常、心臓力テーテルによって測定された拡張期血圧より高く、尚且つ明らかな系統的誤差（ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ  ｂｉａｓ）が存在する。即ち、血圧が高い場合、電子血圧計は血管内の拡張期血圧を過小評価し、血圧が低い場合、電子血圧計は血管内の拡張期血圧を過大評価している。このことから、不精確な拡張期血圧値は、必然的に不精確な血圧値が生じる。
【０００４】
現在では、すでに一部の非観血式（ｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅ）方法で中央動脈の該収縮期血圧値と拡張期血圧値とを推定することができる。しかし、これら直接に中央動脈の該収縮期血圧値と拡張期血圧値とを推定する方法には、まずトノメーター（ａｒｔｅｒｉａｌ  ｔｏｎｏｍｅｔｅｒ）を利用して橈骨動脈または頚動脈の脈圧波形を取得した後、電子血圧計が測定した該収縮期血圧値及び拡張期血圧値、或いは拡張期血圧値と平均血圧値とで動脈の脈圧波形を修正するという共通点がある。また、電子血圧計の拡張期血圧値の不精確さが高い上、明らかな系統的誤差があることから、これら誤差は、脈圧波形を修正する過程を経て最後に推定した中央動脈の拡張期血圧値に移行し、計算によって求められた中央動脈の脈圧も必然的に電子血圧計の拡張期血圧値の不精確さ及び系統的誤差が引き継がれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願２００８−０５４９８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現在、非観血式方法で中央動脈の脈圧を求める方法は、二種類に分けることができる。
【０００７】
第一の施行方法は、ペン型トノメーター（ａｒｔｅｒｉａｌ  ｔｏｎｏｍｅｔｅｒ)を利用して橈骨動脈の脈圧波形を取得するとともに、一般の電子血圧計を利用して上腕動脈の収縮期血圧値と拡張期血圧値とを測定し、橈骨動脈の脈圧波形を修正し、周知の数学的変換式を用いて修正後の橈骨動脈の脈圧波形を上行大動脈の脈圧波形に再構築し、再構築した上行大動脈の脈圧波形が直接収縮期血圧と拡張期血圧とを推定することから、両者を互いに差し引くことで脈圧となる。当該技術はすでに商品化されているが、当該商品は、高価なペン型トノメーターと専用のノート型パソコンとを備えなければならず、ペン型トノメーターの操作も一定の基準があり、推定値の精確さに影響している。また、当該技術の最大の制約は、数学的変換式が、電子血圧計が測定した上腕動脈の拡張期血圧値による不精確さ及び系統的誤差を克服できないことにあるため、推定した中央動脈の脈圧の精確さが低減している。
【０００８】
第二の施行方法は、その他の方法を利用して中央動脈の収縮期血圧値を推定し、使用者は、一般の血圧計で測定した上腕動脈の拡張期血圧値を中央動脈の拡張期血圧値とみなし、前記中央動脈の収縮期血圧値から前記上腕動脈の拡張期血圧値を差し引くことで中央動脈の脈圧としているが、この計算方法では、より電子血圧計が測定した上腕動脈の拡張期血圧値の不精確さ及び系統的誤差を、商品化されたアーム又はウォッチ型トノメーター機器（ＨＥＭ−９０００ＡＩ）及び数学的変換式やカフ内の圧脈波振動信号の波形に類似したものを用いて上行大動脈の脈圧波形を再構築して中央動脈の収縮期血圧値を推定する電子血圧計のように、計算によって求められた中央動脈の脈圧に完全に加わってしまっている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、脈波解析方法の改良であって、非観血式で被験者から得られた修正後の圧脈波振動信号を用いて一多変量予測モデルを構築し、一直接中央動脈の脈圧を推定する方程式を生成している。また、使用者は、本発明の方法を利用して開発した一高精度の新型血圧計を更に用いることができ、該新型血圧計は高価なペン型トノメーターと専用のノート型パソコンとを備える必要はなく、その操作方法は一般の血圧計に類似している。
【００１０】
本発明は、カフ圧脈波振動信号を用いて即時に中央動脈の脈圧を推定する方法を提供しており、図１のように、該方法は、（１）中央動脈の脈圧を推定する方程式を提供する工程と、（２）上腕動脈の収縮期血圧及び拡張期血圧と、カフ内の圧脈波振動信号とを含むカフ内の圧脈波振動信号を測定する工程と、（３）該圧脈波振動信号の波形を均等にし収縮期血圧及び拡張期血圧を利用して修正する工程と、（４）修正後の圧脈波振動信号の波形を解析し複数の特性信号値を得て、工程（１）の推定方程式の（ａ）収縮終期圧（ＥＳＰ）、（ｂ）収縮期血圧の時間積分（Ａｓ）、（ｃ）拡張期血圧の時間積分（Ａｄ）、（ｄ）拡張期血圧（ＤＢＰ）及び（ｅ）心拍数（ＨＲ）を含む独立した予測変数として用いる工程と、（５）該予測変数の数値を工程（１）の該中央動脈の脈圧を推定する方程式に代入し、中央動脈の脈圧を推定する工程とを包括している。
【００１１】
一具体的な実施例において、該中央動脈の脈圧を推定する方程式は、線形回帰法により複数の予測変数とその予測係数が得られ、そのうち、該中央動脈の脈圧を推定する方程式の構成は、ａ＋ｂ×収縮終期圧（ＥＳＰ）＋ｃ×収縮期血圧の時間積分（Ａｓ）＋ｄ×拡張期血圧の時間積分（Ａｄ）＋ｅ×拡張期血圧（ＤＢＰ）＋ｆ×心拍数（ＨＲ）であって、一好ましい実施例において、該中央動脈の脈圧を推定する方程式は、−８８．２＋０．７９×収縮終期圧（ＥＳＰ）＋１．４１×収縮期血圧の時間積分（Ａｓ）＋０．６８×拡張期血圧の時間積分（Ａｄ）−１．１６×拡張期血圧（ＤＢＰ）＋０．８４×心拍数（ＨＲ）であって、そのうち、該予測係数ａは常数で、該予測係数ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは推定方程式の変数係数であって、ステップワイズ（Ｓｔｅｐｗｉｓｅ）線形回帰法によって求められている。
【００１２】
一具体的な実施例において、本発明が述べている中央動脈は定義上、頸動脈または上行大動脈を含むことができ、その脈圧は、即ち本発明の非観血式方法で推定する対象となり、該カフ内の信号は上腕動脈脈波の信号から来ている。
【００１３】
本発明はさらに、カフ脈波振動圧波形を用いて中央動脈の脈圧を推定するデバイスを提供しており、（ａ）一カフが一測定位置に係る、加圧、圧力の維持及び減圧の過程を制御する、カフ圧力を制御する素子と、（ｂ）カフ圧脈波振動信号を記録及び保存する素子と、（ｃ）中央動脈の脈圧を推定する方程式を保存するための保存素子を含み、予測変数の数値を利用して即時に中央動脈の脈圧値を計算する、中央動脈の脈圧を解析する素子とを包括しており、そのうち、該方程式は複数の予測変数とその予測係数とを包括しており、該予測変数は（ａ）収縮終期圧（ＥＳＰ）、（ｂ）収縮期血圧の時間積分（Ａｓ）、（ｃ）拡張期血圧の時間積分（Ａｄ）、（ｄ）拡張期血圧（ＤＢＰ）及び（ｅ）心拍数（ＨＲ）がある。
【００１４】
一具体的な実施例において、本発明のデバイスが使用する中央動脈の脈圧を推定する方程式は、線形回帰法によって複数の予測変数とその予測係数とを求めており、そのうち、該中央動脈の脈圧を推定する方程式の構成は、ａ＋ｂ×収縮終期圧（ＥＳＰ）＋ｃ×収縮期血圧の時間積分（Ａｓ）＋ｄ×拡張期血圧の時間積分（Ａｄ）＋ｅ×拡張期血圧（ＤＢＰ）＋ｆ×心拍数（ＨＲ）であって、該予測係数ａは常数で、該予測係数ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは推定方程式の変数係数であって、ステップワイズ（Ｓｔｅｐｗｉｓｅ）線形回帰法によって求められており、一好ましい実施例において、該中央動脈の脈圧を推定する方程式は、−８８．２＋０．７９×収縮終期圧（ＥＳＰ）＋１．４１×収縮期血圧の時間積分（Ａｓ）＋０．６８×拡張期血圧の時間積分（Ａｄ）−１．１６×拡張期血圧（ＤＢＰ）＋０．８４×心拍数（ＨＲ）である。
【００１５】
一具体的な実施例において、本発明の該カフ圧力を制御する素子が測定する位置は上腕動脈である。
【００１６】
一具体的な実施例において、本発明で述べている保存素子は、一チップ或いはメモリストレージデバイスである。
【発明の効果】
【００１７】
これにより、中央動脈の脈圧をより精確に推定することができる。
【００１８】
なお、本明細書で用いられている「脈波振動圧波形」は別途に定義をしているほかに、上腕動脈の容積脈波記録波形（ｐｕｌｓｅ  ｖｏｌｕｍｅ  ｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ，ＰＶＰ）を指している。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の中央動脈の脈圧を推定するフローチャートである。
【図２】脈波振動圧波形が含有する特徴を表した概略図である。
【図３】中央動脈の脈圧を推定する各種方法のフローチャートである。
【図４】基本的な状態と舌下錠剤を服用した後の様々な血圧値を組合せたものと、観血式（ｉｎｖａｓｉｖｅ）による中央動脈の脈圧のＢｌａｎｄ−Ａｌｔｍａｎ分析の結果とを表した図である。（Ａ）は、方程式の検証グループにおいて、非観血式を用いて測定された中央動脈の脈圧（ＰＰ−Ｃ）及びカフを用いて測定された脈圧（Ｃｕｆｆ−ＰＰ）の精確性、（Ｂ）及び（Ｃ）は、一般的な変換関数を利用して計算したＰＰ−ＣＴＦＳＢＰ−  ＴＦＤＢＰ及びＰＰ−ＣＴＦＳＢＰ−  Ｃｕｆｆ  ＤＢＰ等の脈圧の精確性、（Ｄ）は、脈波解析法によって得られた中央動脈の収縮期血圧の推定値及びカフ拡張期血圧によって計算された中央動脈の脈圧の精確性を表している。
【図５】脈波振動圧波形（ＰＶＰ）によって得られた中央動脈の脈圧の予測値と観血式方法で測定した中央動脈の脈圧とを比較したものである。（Ａ）は方程式の生成グループであって、（Ｂ）は方程式の検証グループである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下において、図面及び詳細な説明を用い、当該技術領域を熟知する者が本発明の実施例を理解した後、本発明が教示する技術に変化又修飾を加えることは、本発明の精神及び範囲を逸脱しないという本発明の精神を明白に説明する。
【００２１】
実例：中心動脈の脈圧を推定する方程式を確立し、その他の中心動脈の脈圧を計算する方法と比較
研究グループ及び信号を取得する過程
まずは、被験者を二グループに分け、第一グループを方程式の生成グループ（Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｇｒｏｕｐ）とし、第二グループを方程式の検証グループ（Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ  Ｇｒｏｕｐ）とする。本実施例において、被験者は、予め橈骨動脈心臓カテーテル検査を受けてもらい冠動脈の状態を検査し、急性冠症候群または末梢血管疾患がある者を除外する。また、正常な洞調律である被験者を除き、左右の腕の血圧が３ｍｍＨｇを超える被験者も本実験から除外する。
【００２２】
中心動脈圧の標準は、一般的に心臓カテーテル技術を用いて観血式（ｉｎｖａｓｉｖｅ）方法の中央動脈血圧を取得しており、本実施例は同じ標準を用いて本発明の精確さを検証していく。
【００２３】
方程式の生成グループ（Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｇｒｏｕｐ）の信号を取得する過程:
まずはじめに、４０名の被験者を集め、高性能圧力波形記録カテーテル（ｍｏｄｅｌ  ＳＳＤ−１０５９，  Ｍｉｌｌａｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｉｎｃ．，米国）の第一センサ及び第二センサをそれぞれ被験者の上行大動脈と右上腕動脈とに設置し、観血式による上腕動脈及び大動脈血圧の波形を同時に記録する。その一方、振動式血圧計（ＷａｔｃｈＢＰ  Ｏｆｆｉｃｅ；  Ｍｉｃｒｏｌｉｆｅ  ＡＧ；  Ｗｉｄｎａｕ，スイス）を用いて被験者の左腕の収縮期血圧及び拡張期血圧を測定するとともに、カフ圧力が平均６０ｍｍＨｇに維持されている際の３０秒間の容積脈波記録信号を記録する。
【００２４】
方程式の検証グループ（Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ  Ｇｒｏｕｐ）の信号を取得する過程:
高性能圧力波形記録カテーテル（ｍｏｄｅｌ  ＳＰＣ−３２０，  Ｍｉｌｌａｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｉｎｃ．，  米国）を用いて被験者１００名の中央動脈の脈圧（ｃｅｎｔｒａｌ  ａｏｒｔｉｃ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を記録すると同時に、もう一つの振動式血圧計（ＶＰ−２０００，  Ｃｏｌｉｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，  Ｋｏｍａｋｉ，日本）を用いて被験者の左腕の収縮期血圧及び拡張期血圧を測定し、カフ圧力が平均６０ｍｍＨｇに維持されている際の３０秒間の容積脈波記録信号を記録する。
【００２５】
各被験者に二回ずつ測定を受けてもらい、基本的な状態及びニトログリセリン舌下錠剤を服用した３分後の状態の全ての波形信号を記録する。
【００２６】
データ分析及び計算方法：
二グループのデータを記録した後、中央動脈の圧波形及び上腕の脈波振動圧波形（ｐｕｌｓｅ  ｖｏｌｕｍｅ  ｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ，ＰＶＰ）を得て、そのうちの２０拍分の波形信号を更に取得して波形を平均にする。平均にした中央動脈の圧波形の頂点及び拡張終期（ｅｎｄ−ｄｉａｓｔｏｌｅ）からそれぞれ中央動脈の収縮期血圧（ｓｙｓｔｏｌｉｃ  ｂｌｏｏｄ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ＳＢＰ）及び拡張期血圧（ｄｉａｓｔｏｌｉｃ  ｂｌｏｏｄ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ＤＢＰ）を推定し、両者を互いに差し引くことで即ち測量して得られた観血式による中央動脈の脈圧（ｐｕｌｓｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ＰＰ）となる。
【００２７】
本発明：中心動脈の脈圧を推定する方程式を確立する方法
脈波振動圧波形信号を平均にした後、電子血圧計で測定された上腕動脈の収縮期血圧及び拡張期血圧を用いて修正を行い、その後、波形解析を行い、特性信号（特性点）を見つけ、最後にステップワイズ（Ｓｔｅｐｗｉｓｅ）線形回帰法によって好ましい予測変数（特性点）を選択し、方程式の予測変数係数を得る。
【００２８】
本実施例は、自動分析技術（Ｍａｔｌａｂ，ｖｅｒｓｉｏｎ  ４．２，  Ｔｈｅ  Ｍａｔｈ  ｗｏｒｋｓ，  Ｉｎｃ．）を用いて人為的な推定の誤差を避けるため上述全てのＰＶＰ波形の特性点を測定しており、図２で示すように、これら波形予測変数（特性点）は、拡張期血圧、反射波による第二収縮期血圧（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ｐｅａｋ  ｓｙｓｔｏｌｉｃ  ｂｌｏｏｄ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ＳＢＰ２）、収縮期血圧の時間積分（ａｒｅａｓ  ｕｎｄｅｒ  ｔｈｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｔｒａｃｉｎｇ  ｉｎ  ｓｙｓｔｏｌｅ，Ａｓ）、拡張期血圧の時間積分（ａｒｅａｓ  ｕｎｄｅｒ  ｔｈｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｔｒａｃｉｎｇ  ｉｎ  ｄｉａｓｔｏｌｅ，Ａｄ）、収縮終期圧（ｅｎｄ−ｓｙｓｔｏｌｉｃ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ＥＳＰ）及び心拍数（ｈｅａｒｔ  ｒａｔｅ）を含む。
【００２９】
その他の中央動脈の脈圧を計算する方法：一般的な変換関数（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）及び脈波解析（ｐｕｌｓｅ  ｗａｖｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ，ＰＷＡ）方法
１．一般的な変換関数方法（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ＧＴＦ）
現在、さまざまな非観血式方法で中央動脈の脈圧を求める方法がある。第一の方法は、一般的な変換関数（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）方法により末梢動脈（橈骨動脈又は上腕動脈）の圧波形を中央動脈の圧波形にするよう変換する。図３はその過程を表しており、修正後の脈波振動圧波形（ｐｕｌｓｅ  ｖｏｌｕｍｅ  ｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ，ＰＶＰ）を一般的な変換関数（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）方法により大動脈の脈波波形に再構築することで、中央動脈の収縮期血圧値及び拡張期血圧値を求める。第二の方法は、一般の電子血圧計の不精確さを無視し、カフ拡張期血圧を中央動脈の拡張期血圧とみなしている。上述二種類の中央動脈の脈圧を計算する方法は、以下のとおりの公式である。
【００３０】
第一の方法は、中央動脈の脈圧（ＰＰ−ＣＴＦＳＢＰ−ＴＦＤＢＰ）＝一般的な変換関数を利用して構築された大動脈収縮期血圧（ＴＦＳＢＰ）−一般的な変換関数を利用して構築された大動脈拡張期血圧（ＴＦＤＢＰ）であって、
第二の方法は、中央動脈の脈圧（ＰＰ−ＣＴＦＳＢＰ−  Ｃｕｆｆ  ＤＢＰ）＝一般的な変換関数を利用して構築された大動脈収縮期血圧（ＴＦＳＢＰ）−カフ拡張期血圧（Ｃｕｆｆ  ＤＢＰ）である。
【００３１】
２．脈波解析（ｐｕｌｓｅ  ｗａｖｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ，ＰＷＡ）方法
従来の研究では、多変量予測モデルを利用したカフ脈波解析の方法（ｃｕｆｆ−ｂａｓｅｄ  ＰＷＡ）を用いて中央動脈の収縮期血圧を推定することが示されている。脈波振動圧波形（ｐｕｌｓｅ  ｖｏｌｕｍｅ  ｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ，ＰＶＰ）は、自動波形解析技術により一部の反射波（ｗａｖｅ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）及び動脈コンプライアンス（ａｒｔｅｒｉａｌ  ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）に関わるパラメータを識別することができる。多変量予測モデルにおいて、反射波による第二収縮期血圧（ＳＢＰ２）、収縮終期圧（ＥＳＰ）、拡張期血圧の時間積分（Ａｄ）及び収縮期血圧の時間積分（Ａｓ）を含む複数の波形パラメータがある。第二収縮期血圧（ＳＢＰ２）は、圧反射波の強さに関係しており、収縮終期圧（ＥＳＰ）、拡張期血圧の時間積分（Ａｄ）及び収縮期血圧の時間積分（Ａｓ）は動脈コンプライアンスに関係している。従来の研究では、上述の方法を用いて中央動脈の収縮期血圧を推定することは、極めて正確であることが証明されており、その中央動脈の脈圧を計算する方法は以下のとおりである。
【００３２】
第三の方法は、中央動脈の脈圧（ＰＰ−ＣＰＷＡＳＢＰ−  Ｃｕｆｆ  ＤＢＰ）＝脈波解析法を利用して得られた大動脈収縮期血圧（ＰＷＡＳＢＰ）−カフ拡張期血圧（Ｃｕｆｆ  ＤＢＰ）である。
【００３３】
統計分析
本実施例は、全ての基本的な情報をシャピロ-ウィルク（Ｓｈａｐｉｒｏ−Ｗｉｌｋ）正規性検定に用い、収縮期血圧及び拡張期血圧の両血圧とその格差との比較は、t検定或いはウィルコクソン（Ｗｉｌｃｏｘｏｎ）符号順位検定（ノンパラメトリック検定法）で統計分析を行っている。全ての波形パラメータは、多変量予測モデルにおいて、正規分布しており、また、本実施例は、さらに脈波振動圧波形内の波形特性点及び予測公式が生成した予測値を、心臓カテーテル技術を用いて取得した脈圧と一貫性の評価を行い、その評価の指標は平均差と、標準偏差の違いとを含み、一貫性でよく使われるグラフィックステスト、Ｂｌａｎｄ−Ａｌｔｍａｎ分析法で比較を行っている。統計的な差は、両側検定Ｐ＜０．０５で表すか、ボンフェローニ補正法に基づいている。
【００３４】
結果：
そのほかの中央動脈の脈圧を計算する方法
表１で示すように、方程式の生成グループ及び方程式の検証グループにおいて、ニトログリセリン舌下錠剤を服用しいない被験者を基本的な状態（Ｂａｓｅｌｉｎｅ）とし、カフを用いて測定した脈圧で非観血式の中央動脈の脈圧を過小評価し、ニトログリセリン舌下錠剤を服用した被験者（Ａｆｔｅｒ  ＮＴＧ）を、カフを用いて測定した脈圧で非観血式の中央動脈の脈圧を過大評価している。図４で示すように、基本的な状態の被験者と舌下錠剤を服用した被験者との波形信号のデータを組合せ、Ｂｌａｎｄ−Ａｌｔｍａｎ分析法を用いて分析している。図４の（Ａ）は、方程式の検証グループにおいて、非観血式を用いて測定した中央動脈の脈圧（ＰＰ−Ｃ）及びカフを用いて測定した脈圧（Ｃｕｆｆ−ＰＰ）には系統的誤差があり、当該誤差は、非観血式を用いて測定した中央動脈の脈圧（ＰＰ−Ｃ)の数値と比例しており、その標準偏差の違いは１２．４ｍｍＨｇである。
【００３５】
また、表１は基本的な状態である被験者も示しており、一般的な変換関数を用いて推定したＰＰ−ＣＴＦＳＢＰ−ＴＦＤＢＰ及びＰＰ−ＣＴＦＳＢＰ−Ｃｕｆｆ  ＤＢＰのような二種類の脈圧は、非観血式の中央動脈の脈圧を過小評価しており、その散布差異（ｓｃａｔｔｅｒ  ｏｆ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）（両者で測定した標準偏差の違い、ＳＤＤ）も図４の（Ｂ）、図（Ｃ）のように極めて大きく、Ｂｌａｎｄ−Ａｌｔｍａｎ分析でも、ＰＰ−ＣＴＦＳＢＰ−ＴＦＤＢＰ及びＰＰ−ＣＴＦＳＢＰ−Ｃｕｆｆ  ＤＢＰが比例する系統的誤差が存在する。また、中央動脈の脈圧を計算する第三の方法（ＰＰ−ＣＰＷＡＳＢＰ−  Ｃｕｆｆ  ＤＢＰ）の結果も図４の（Ｄ）が示すように非常に類似している。
【００３６】
本発明：中央動脈の脈圧を推定するための脈波解析（ｐｕｌｓｅ  ｗａｖｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ，ＰＷＡ）の改良方法
本発明は、脈波解析の改良方法であって、方程式の生成グループを用いて得られた非観血式の修正圧力の脈波振動圧波形信号で一多変量予測モデルを構築し、一−８８．２＋０．７９×収縮終期圧（ＥＳＰ）＋１．４１×収縮期血圧の時間積分（Ａｓ）＋０．６８×拡張期血圧の時間積分（Ａｄ）−１．１６×拡張期血圧（ＤＢＰ）＋０．８４×心拍数（ＨＲ）である中央動脈の脈圧を推定する方程式を生成し、直接中央動脈の脈圧を推定するものである。
【００３７】
表２で示すように、ステップワイズ（Ｓｔｅｐｗｉｓｅ）の競争から残った変数で構成された一望ましい予測モデルであって、その総分布（Ｒ２）は、０．８８（Ｐ＜０．００１）であって、それぞれの変数の部分的分布（Ｒ２）は、ＥＳＰ＝０．６９４、Ａｓ＝０．１２３、Ａｄ＝０．００１、ＤＢＰ＝０．０５５及び心跳速率＝０．０１２である。基本的な状態と舌下錠剤（０．６ミリグラム）を服用した後との平均差（ＭＤ）及び標準偏差の違い（ＳＤＤ）は、それぞれ−０．９±７．１及び０．９±５．７ミリメートル水銀柱である。一方、年齢、性別、身長、体重及び腰囲等のような変数を加えることは、本発明の予測公式に対して影響や改善はなく、Ｂｌａｎｄ−Ａｌｔｍａｎ分析でも、顕著な系統的誤差を発見していない。
【００３８】
図５では、中央動脈の脈圧を予測する方程式が、方程式の生成グループ及び検証グループにおける精確性をそれぞれ示している。図５の（Ａ）は、方程式の生成グループ（被験者４０名、計８０回の測定）において、脈波振動圧波形（ＰＶＰ）の波形解析及び予測方程式が生成した中央動脈の脈圧により観血式に測定した中央動脈の脈圧の平均差（０ミリメートル水銀柱）及び標準偏差の違い（６．５ミリメートル水銀柱）より顕著に低減することができることが示されている。また、図５の（Ｂ）は、方程式の検証グループ（被験者１００名、計２００回の測定）において、本発明の非観血式の中央動脈の脈圧の予測値はやはり極めて高い精確性を有していること（平均差３ミリメートル水銀柱、標準偏差の違い７．１ミリメートル水銀柱）が示されている。Ｂｌａｎｄ−Ａｌｔｍａｎ分析でも、顕著な系統的誤差を発見していない。
【００３９】
以上のことから、当該技術分野を熟知した者であれば、すぐに本発明で容易に目標を達成することができるということを実感し、本明細書で挙げた結果、長所及びそれらに付随する者を得ることができる。本発明の、カフの圧脈波振動波形信号を用いて中央動脈の脈圧を推定する方法及びそのデバイスは、好ましい実施例の一つであって、例示的なもので本発明を限定するものだけではない。また、当該技術分野を熟知した者であれば、その修正箇所及びその他の用途を想到することができるが、これらの修正も本発明の精神に含まれており、特許請求の範囲にこれを限定する。
【００４０】
本発明の内容の叙述及びその実施例は詳細に掲示されているため、いずれの当該技術分野を熟知した者であれば、本発明の製造及び使用することができ、たとえ、そのうちのさまざまな変化、修飾及び進歩できる箇所は、本発明の精神及び範囲を逸脱しないものとみなすべきである。
【００４１】
明細書において挙げられたすべての特許及び出版物は、発明に関わる分野の周知技術に準じたものである。ここでは、すべての特許及び出版物は同じ参考程度に援用し、一つ一つの個別の出版物が具体的且つ個別に参考として援用されていることに等しい。ここで適切に例示した発明は、いずれかの要素或いは多くの要素が欠如、限定条件又は本発明で掲示した限定を特定していない状態で実施する可能性がある。本説明書で使用した名詞及び表現は、説明書の描写であって限定するものではないと同時に、これらを使用していずれの示されている特徴及び説明されている特徴に等しいもの、或いはその部分の名詞及び表現を排除することを図るものではないが、本発明の特許請求の範囲において、さまざまな変化が発生する可能性があることを認識する必要がある。そのため、すでに好ましい実施例及び任意の特徴で本発明を具体的に掲示しているものの、当該技術分野を熟知した者であれば、掲示した内容を修正及び変化させることができ、これらの修正及び変化も本発明の特許請求の範囲内にあることを理解してほしい。
【００４２】
【表１】
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観血式で測定した中央動脈の脈圧を、カフの脈圧及びさまざまな非観血式の中央動脈の脈圧と比較したものである。
Ｃｕｆｆ−ＰＰ：カフで測定された上腕動脈の脈圧
ＰＰ−ＣＴＦＳＢＰ−ＴＦＤＢＰ：中央動脈の脈圧＝一般的な変換関数を利用して構築された大動脈収縮期血圧（ＴＦＳＢＰ）−一般的な変換関数を利用して構築された大動脈拡張期血圧（ＴＦＤＢＰ）
ＰＰ−ＣＴＦＳＢＰ−  Ｃｕｆｆ  ＤＢＰ：中央動脈の脈圧＝一般的な変換関数を利用して構築された大動脈収縮期血圧（ＴＦＳＢＰ）−カフ拡張期血圧（Ｃｕｆｆ  ＤＢＰ）
ＰＰ−ＣＰＷＡＳＢＰ−  Ｃｕｆｆ  ＤＢＰ：中央動脈の脈圧＝脈波解析法を利用して得られた大動脈収縮期血圧（ＰＷＡＳＢＰ）−カフ拡張期血圧（Ｃｕｆｆ  ＤＢＰ）
【００４３】
【表２】
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非観血式の脈波解析モデルの多重線形回帰分析を直接中心動脈の脈圧を推定するために使用した場合（独立変数）のものである。
ＳＢＰ２：末梢圧波形の反射波による第二収縮期血圧
ＥＳＰ：収縮終期圧
Ａｄ：拡張期血圧の時間積分
Ａｓ：収縮期血圧の時間積分
ＳＢＰ：収縮期血圧
ＭＢＰ：平均血圧
ＤＢＰ：拡張期血圧
ｈｅａｒｔ  ｒａｔｅ：心拍数
【符号の説明】
【００４４】
なし
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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