(57)【要約】【課題】      足首と上腕から検出した脈波及び血圧に基づき動脈硬化の程度を評価する動脈硬化評価装置から異常な結果が得られる原因を解明するとともに、正確な動脈硬化の指標を算出することができる動脈硬化評価装置を提供すること。【解決手段】  歪みセンサー13を備えた脈波検出手段10と、脈波伝播速度決定手段30と、血圧検出手段40と、脈波伝播速度と血圧とを用いて生体の血管硬化の指標となる血管硬化指数を算出する血管硬化指数算出手段50と、を備える血管硬化度評価装置60であり、脈波検出手段10が、生体の上腕の脈波を検出する上腕脈波検出手段11と、生体の膝窩部の脈波を検出する膝窩脈波検出手段21とを備え、血圧検出手段40は歪みセンサー13を備えるものとした。【選択図】    図５
2006212155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歪みセンサーを備えた脈波検出手段と、脈波伝播速度決定手段と、血圧検出手段と、脈波伝播速度と血圧とを用いて生体の血管硬化の指標となる血管硬化指数を算出する血管硬化指数算出手段と、を備える血管硬化度評価装置。
【請求項２】
脈波検出手段が、生体の上腕の脈波を検出する上腕脈波検出手段と、生体の膝窩部の脈波を検出する膝窩脈波検出手段とを備える請求項１記載の血管硬化度評価装置。
【請求項３】
血管硬化指数に、次式（１）
Stiffness＝ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）×ｋ・ＰＷＶ２  ・・・式（１）
（ここで、Ｐｓは最高血圧、Ｐｄは最低血圧、ＰＷＶは脈波伝播速度、ｋは定数をそれぞれ表す。）
で得られる値を利用する請求項１または請求項２記載の血管硬化度評価装置。
【請求項４】
脈波伝播速度決定手段が、脈波伝播速度（ＰＷＶ）を次式（２）
ＰＷＶ＝（Ｌ１−Ｌ２）／Ｔ１  ・・・式（２）
（ここで、Ｌ１は大動脈弁口部から膝窩部までの動脈長さ、Ｌ２は大動脈弁口部から上腕動脈拍動部までの動脈長さ、Ｔ１は上腕脈波立ち上がり点から膝窩脈波立ち上がり点までの時間差を表す。）
に基づいて算出する請求項１〜請求項３何れか１項記載の血管硬化度評価装置。
【請求項５】
歪みセンサーを備えた血圧検出手段を用いる請求項１〜請求項４何れか１項記載の血管硬化度評価装置。
【請求項６】
最高血圧を、それ以前の脈波形に見られない負のノッチが始めて認められる時点の血圧とし、最低血圧を、該ノッチが消失した時点の血圧とする請求項５記載の血管硬化度評価装置。
【請求項７】
前記血管硬化指数算出手段が、既存のデータを入力して得られる脈波伝播速度や、既存のデータを入力して得られる最高血圧や最低血圧に基づいて血管硬化指数を算出可能としてある請求項１〜請求項６何れか１項記載の血管硬化度評価装置。
【請求項８】
脈波データから脈波伝播速度を算出する工程と、血圧データと該脈波伝播速度から血管硬化指数を算出する工程と、を有する血管硬化指数算出方法において、
血圧データ検出前に得られた脈波データを利用することを特徴とする血管硬化指数算出方法。
【請求項９】
歪みセンサーを備える脈波検出手段から取得した脈波データや入力端末から入力され取得した既存の脈波データと、血圧検出手段から取得した血圧データや入力端末から入力され取得した既存の血圧データとに基づき、所定の演算式に従って生体の血管硬化の指標となる血管硬化指数を算出する処理と、算出された血管硬化指数を表示手段に出力する処理とをコンピュータに実行させる血管硬化指数算出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管、特に生体の動脈の硬化度を評価する血管硬化度評価装置と、血管硬化の指標となる血管硬化指数を算出し出力する血管硬化指数算出プログラム、及びこの血管硬化指数を算出する血管硬化指数算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
我が国男女の平均寿命（余命）は伸び続ける一方、出生率は毎年低下し、急速な高齢化社会が押し寄せてきている。このような人口老齢化による社会の変化にあって、国民一人一人が自己の健康増進を心がけ、激増する生活習慣病を予防することは、国家経済力の低迷、社会保障費や医療費の逼迫・破綻に対する危機を回避するために重要である。
【０００３】
このような国民の生活を脅かす生活習慣病には、脳卒中や心臓病など血管系の疾患に基づくものが多いため、血管系の疾患に直結する動脈硬化の程度を簡単にかつ正確に測定することができれば、医学的にも社会的にも有益である。
【０００４】
動脈硬化を診断する方法は、これまでにいくつも開発されてきている。その一つに生体の脈波伝播速度（または「脈波速度」、「ＰＷＶ」ともいう）を利用するもの（ＰＷＶ法）がある。脈波とは心臓の収縮により血液が大動脈に押し出された時発生する血管内の圧力変化が抹消方向に伝達する時の波動のことをいい、脈波伝播速度とは、脈波が血管中を伝わる速度をいう。健康な血管は柔らかく弾性力に富み、動脈硬化を起こした血管は硬くもろいことから、脈波が、硬い物質中で速く、柔らかい物質中では遅く伝わるという性質を利用し、動脈の２点間の脈波の伝播速度を測定し、その速度が速いほど血管の硬化が進んでいると診断するものである。
【０００５】
これまでに知られている脈派速度の測定例を次に示す。図１２で示したのは、Ｆｒａｎｋ法と呼ばれる方法である。ここでは、２つの脈波センサーを用い、それぞれ頸動脈と股動脈の脈波を検出する。また、大動脈弁口部から各脈波検出地点までの距離ａ、ｂ＋ｃを測る。大動脈弁口部と股動脈検出用の脈波センサーとの間を直線で測らずに折れ線（距離ｂと距離ｃ）で測るのは、大動脈が延びる経路を考慮したものである。
【０００６】
頸動脈波センサーで得られた頸動脈は図１３（ａ）で示す波形を描き、股動脈波センサーで得られた頸動脈波は図１３（ｂ）で示す波形を描く。これらの脈波の所定の立ち上がり点、例えば波高値の１／５だけ立ち上がった点どうしの時間を比較してその時間差を時間Ｔとして求める。このように、距離ａ、ｂ、ｃと時間Ｔを求めることにより、脈波伝播速度（ＰＷＶ）は、
【０００７】
ＰＷＶ＝（ｂ＋ｃ−ａ）／Ｔ                            ・・・式（３）
【０００８】
により求められる。
【０００９】
次に、ＰＷＶ原法と呼ばれる脈波伝播速度測定法を図１４、図１５に示す。この方法では、図１４で示すように、頸動脈と股動脈の位置にセンサーを配置し、それぞれの脈波を検出するとともに、大動脈弁口部には心音センサーを配置して心音を検出する。大動脈弁口部と股動脈波センサーとの間の直線距離Ｄを測定した後、実際の動脈の経路との差異を補正するため、この直線距離Ｄを１．３倍する。
【００１０】
図１５に示す頸動脈波の立ち上がりから股動脈波の立ち上がりまでの時間差を時間ｔとし、心II音の大動脈弁閉鎖音（心II音前成分）から頸動脈ノッチ（頸動脈波ノッチ変曲点）までの時間を時間ｔｃとする。これらの値から、脈波伝播速度（ＰＷＶ）は、
【００１１】
ＰＷＶ＝（Ｄ×１．３）／（ｔ＋ｔｃ）                  ・・・式（４）
【００１２】
により求めることができる。
【００１３】
以上のようなＦｒａｎｋ法やＰＷＶ原法で測定した脈波伝播速度は、血圧により変動する値である。その理由は、血圧が上がると血管が膨張し、見かけ上血管が硬くなるためである。そのため、血圧が異なる多数の症例について統計的に解析し、図１６に示すような脈波伝播速度補正カーブを定めておく。実際の動脈硬化の診断にあっては、脈波伝播速度を測定するとともに血圧を測定し、測定した脈波伝播速度を脈波伝播速度補正カーブに従って最小血圧が８０ｍｍＨｇのときの脈波伝播速度に換算する。こうすることにより、血圧に依存しない脈波伝播速度が求められ、この血圧条件を考慮した後の脈波伝播速度に基づいて動脈硬化の診断を行う。したがって、脈波伝播速度測定時に血圧を測定しておけば、測定された脈波伝播速度を血圧で補正することにより、その補正された脈波伝播速度に基づいて動脈硬化の進行程度の診断や動脈硬化に起因する様々な病気の診断に役立てることができる。これが脈波伝播速度を用いた動脈硬化診断法の内容である。
【００１４】
しかしながら、脈波伝播速度を用いて動脈硬化の状態を評価するのは、動脈硬化以外の要因である血圧値や個人差などによっても大きく影響を受けるため、特定の個人に対して定期的に診断する場合には結果を有意義に活用できるが、不特定の個人に対して一度だけ診断するような場合には、個人差の影響が大きく、結果を普遍的、客観的に判断することは難しい。
【００１５】
このような状況の下、本発明者らによって脈波伝播速度と最高血圧、最低血圧を用いて動脈硬化を評価することができる新たな指標が開発された。特開平２００４−２３６７３０号公報（特許文献７）にその詳細が記載されているが、この新たな血管硬化指数ＣＡＶＩは、脈波伝播速度と、最高血圧値と最低血圧値との比、とをもって、次の式（５）や式（６）のように表示される。
【００１６】
ＣＡＶＩ１＝ｋ１・ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）・ＰＷＶ２      ・・・  式（５）
ＣＡＶＩ２＝ｋ２・√[ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）]・ＰＷＶ    ・・・  式（６）
（ここで、ｋ１，ｋ２は定数を表す。）
【００１７】
この血管硬化指数ＣＡＶＩ（ＣＡＶＩ１とＣＡＶＩ２を併せてＣＡＶＩという）によれば、脈波伝播速度と最高血圧、最低血圧を測定するだけで、血管硬化指数が算出されるため、血圧値を基にして最低血圧値に補正する必要がなく、得られた最高血圧値、最低血圧値を直接利用できること、また、個人差による影響を受けにくいこと、などの利点があった。
【００１８】
また、この血管硬化指数ＣＡＶＩを得る動脈硬化評価装置（以下「ＣＡＶＩ装置」という）では、上腕にカフを巻き回し、足首にカフを巻き回して得られる脈波や血圧に基づいて血管硬化指数の算出が行われるため、極めて簡単でだれにでも測定できること、被験者の負担も少ないこと、さらに、下肢動脈を含む動脈に基づいてＰＷＶが測定されるため、下肢動脈の状態を反映した指数が得られること、など多くの利点があり、医療現場に広く普及することが期待されていた。
【００１９】
以下にこれらの技術や、非侵襲で動脈硬化度を測定する装置が記載された先行技術文献を示す。
【特許文献１】特開昭６１−１１９２５２号公報
【特許文献２】特開平０１−２５９８３６号公報
【特許文献３】特開平０３−０１５４３９号公報
【特許文献４】特開平０５−０３８３３２号公報
【特許文献５】特開２００１−１３７２０３号公報
【特許文献６】特許第３１４０００７号公報
【特許文献７】特開平２００４−２３６７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
ところが、一見万能と見られたこのＣＡＶＩ装置においても、動脈硬化の程度にそぐわない値が得られる場合があることをつきとめた。次に示す事例は、三医療機関でこのＣＡＶＩ装置を用いて測定した２５例（延べ測定回数１６３回（平均６回／例以上）、年齢２４歳〜８１歳、男性１７例、女性８例）についてのデータである。測定データは全てＣＡＶＩ値からＰＷＶ値に変換し、以下の基準でデータを類別した。
【００２１】
まず、各例ごとに、複数の測定値から安定低値群を特定して非異常発生群とし、その平均値を求めた。また、その平均値からみて脈波伝播速度が１０％以上２０％未満となった高値群を異常発生群Ａとし、脈波伝播速度が２０％以上となった高値群を異常発生群Ｂと判別した。結果を表１、表２に示す。
【００２２】
【表１】
2006212155.tif 000003
【００２３】
【表２】
2006212155.tif 000004
【００２４】
表１より、今回の対象延べ１６３例中、異常発生群Ａが１４％、異常発生群Ｂが６．８％、両者を合わせて計２０．９％が正常ではなかった。また、表２より、非異常発生群のＰＷＶ値は、平均７．９８±１．２５であるのに対し、異常発生群Ａの平均は９．９６±１．７９、異常発生群Ｂの平均は１１．９０±２．１８となった。この結果、非異常発生群に対する異常発生群ＡのＰＷＶ値は１．１３倍、同様に異常発生群ＢのＰＷＶ値は１．４７倍となった。
【００２５】
動脈硬化の程度を反映しない異常値発生の原因究明と、異常を起こさないための改良を行うことなしには、簡単で便利なＣＡＶＩ装置を用いても、被験者に動脈硬化に対する誤った認識を持たせる結果となり、却って社会の不利益を助長することになってしまう。
【００２６】
そこで、本発明は、ＣＡＶＩ装置による測定結果に異常が発生する原因を解明するとともに、正確な動脈硬化の指標となる数値を算出することができる改良されたＣＡＶＩ装置を提供することを目的としてなされたものである。
【００２７】
すなわち本発明の目的は、生体の動脈硬化の程度を反映した血管硬化指数を簡単にそして正確に得ることができる血管硬化度評価装置と、血管硬化指数算出プログラム、そして、血管硬化指数算出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記目的を達成するために、本発明は、歪みセンサーを備えた脈波検出手段と、脈波伝播速度決定手段と、血圧検出手段と、脈波伝播速度と血圧とを用いて生体の血管硬化の指標となる血管硬化指数を算出する血管硬化指数算出手段と、を備える血管硬化度評価装置を提供する。
【００２９】
ところで、従来からある脈波伝播速度を利用した動脈硬化評価法は、長年のデータの蓄積と研究の成果を備えており、これまで長期にわたって医療に貢献してきたものである。
これに対してＰＷＶ法を改良したＣＡＶＩ装置を用いた動脈硬化診断法（以下「ＣＡＶＩ法」とする）において異常値が発生する理由を検討すると、ＣＡＶＩ法においては下肢動脈の動脈硬化の状態を評価することが可能との観点の下、大動脈に限らず、四肢動脈をも測定対象に導入しているが原因であるとの結論に達した。すなわち、ＣＡＶＩ法では、身体の様々な部分の血管の脈波伝播速度を測定することができ、四肢動脈における脈波の測定も行うが、足においては膝から下、腕においては肘から先に刺激を与えると、バソリフレックス（ｖａｓｏｒｅｆｌｅｘ）やバソスパズム（ｖａｓｏｓｐａｓｍ）が発生し、脈波伝播速度が著増するといった問題が起こるのである。バソリフレックスやバソスパズムは、血管口径はそのままで血管壁の硬度が増したり、血管口径が縮小しかつ血管壁の硬度が増したりする現象のことをいうが、寒冷や、精神の緊張、圧迫などで四肢の末梢動脈では容易にこれらの現象を引き起こす。足首や手首に巻き回されるカフによる刺激がこのようなバソリフレックスやバソスパズムを生じさせたものと考えられるのである。
【００３０】
本発明は、歪みセンサーを備えた脈波検出手段を用いている。歪みセンサーは、ステンレス板や隣青銅板などの金属板上に半導体ストレンゲージを備えたものであり、簡単な構造でありながら、測定部位における脈波を直接検出できる利点がある。そして、脈波検出のための生体への押圧は１０ｍｍＨｇ程度で足り、ほとんど生体を押圧する必要がない。そのため、バソリフレックスやバソスパズムの発生を抑制することができる。また、被験者の精神的、物理的負担が少なくて済む。そして、本発明は、歪みセンサーを備えた脈波検出手段と、脈波伝播速度決定手段と、血圧検出手段と、脈波伝播速度と血圧とを用いて生体の血管硬化の指標となる血管硬化指数を算出する血管硬化指数算出手段と、を備える血管硬化度評価装置としたため、脈波伝播速度と血圧とから血管硬化指数を算出している。これにより、少なくとも脈波伝播速度と血圧とに基づくデータがあれば、血圧変動による影響を受けず、また、予め準備した補正データなどを用いることがなく、迅速、正確に血管硬化度を評価することができる。
【００３１】
脈波検出手段が、生体の上腕の脈波を検出する上腕脈波検出手段と、生体の膝窩部の脈波を検出する膝窩脈波検出手段とを備える血管硬化度評価装置とすることができる。脈波検出手段が、生体の上腕の脈波を検出する上腕脈波検出手段と、生体の膝窩部の脈波を検出する膝窩脈波検出手段とを備えるものとしたため、足の膝から先、腕の肘から先で脈波を検出する必要がない。そのため、バソリフレックスやバソスパズムの発生による異常が紛れ込むことなく、正確な血管硬化指数を得ることができる。また、上腕や膝窩部から脈波を検出するため、誰でも簡単、正確に脈波を測定することができるし、被験者に対する精神的、物理的負担もほとんど強いることがない。さらに、上腕部と膝窩部のみから脈波を検出するだけで済み、その他の部位からの脈波検出や心音の検出を行うことなく血管硬化指数を算出することができる。
【００３２】
血管硬化指数には、次式（１）
Stiffness＝ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）×ｋ・ＰＷＶ２  ・・・式（１）
（ここで、Ｐｓは最高血圧、Ｐｄは最低血圧、ＰＷＶは脈波伝播速度、ｋは定数をそれぞれ表す。）
で得られる値（Stiffness）を利用することができる。
【００３３】
所定の血管において、対数脈圧（ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ））が減少すると、それとは対称的に脈波伝播速度の二乗（ＰＷＶ２）が増加する関係が成立する。そのため、対数脈圧と脈波伝播速度の二乗との積は対象とする血管に固有の値となる。したがって、上記式（１）で得られるStiffnessを血管硬化指数に利用したため、血圧値の変動による要因を排除し、得られた血圧値をそのまま利用でき、そして、被験者個人の特性や測定時のコンディションなどによる影響を受けにくい。そのため、正確で普遍的、客観的な血管硬化指数を得ることができる。なお、対数脈圧（ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ））とは、最低血圧（拡張期圧：Ｐｄ）に対する最高血圧（収縮期圧：Ｐｓ）の比の対数である。
【００３４】
脈波伝播速度決定手段が、脈波伝播速度（ＰＷＶ）を次式（２）
ＰＷＶ＝（Ｌ１−Ｌ２）／Ｔ１  ・・・式（２）
（ここで、Ｌ１は大動脈弁口部から膝窩部までの動脈長さ、Ｌ２は大動脈弁口部から上腕動脈拍動部までの動脈長さ、Ｔ１は上腕脈波立ち上がり点から膝窩脈波立ち上がり点までの時間差をそれぞれ表す。）
に基づいて算出する血管硬化度評価装置とすることができる。
【００３５】
ＰＷＶの算出を、（Ｌ１−Ｌ２）／Ｔ１（ここで、Ｌ１は大動脈弁口部から膝窩部までの動脈長さ、Ｌ２は大動脈弁口部から上腕動脈拍動部までの動脈長さ、Ｔ１は上腕脈波立ち上がり点から膝窩脈波立ち上がり点までの時間差をそれぞれ表す。）に基づいて算出したため、正確なＰＷＶ値を得ることができる。また、動脈長の実測が容易である。
【００３６】
本発明は、血圧検出手段に、歪みセンサーを備えた血圧検出手段を用いることができる。従来の血圧測定、例えば、オシロメトリック法に基づく血圧測定では、カフ内圧の振動現象を捉えるため外的要因の影響を受けやすい。また、ソフトウエアによるデータ処理を行って最高血圧、最低血圧を決定していたため、ソフトウエアの相違によって正確な血圧が測定できないという問題がある。一方、歪みセンサーを用いると、脈圧を直接電気信号に変換して血圧を検出することができるため、正確な血圧値を得ることができる。
【００３７】
そして、歪みセンサーで検出した脈波から、最高血圧を、それ以前の脈波形に見られない負のノッチが始めて認められる時点の血圧とし、最低血圧を、該ノッチが消失した時点の血圧とすることができる。このように最高血圧、最低血圧を決定すれば、最高血圧の決定も最低血圧の決定も容易かつ確実に行うことができる。また、その最高血圧、最低血圧の値は正確である。
【００３８】
血管硬化指数算出手段が、既存のデータを入力して得られる脈波伝播速度や、既存のデータを入力して得られる最高血圧や最低血圧に基づいて血管硬化指数を算出可能としてある血管硬化度評価装置とすることができる。既存のデータを入力して得られる脈波伝播速度や、既存のデータを入力して得られる最高血圧や最低血圧に基づいて血管硬化指数を算出すれば、従来からの記録の蓄積があるＰＷＶや血圧に対するデータを利用して過去の状態と現在の状態との比較をすることができる。
【００３９】
また、本発明は、脈波データから脈波伝播速度を算出する工程と、血圧データと該脈波伝播速度から血管硬化指数を算出する工程と、を有する血管硬化指数算出方法について、血圧データ検出前に得られた脈波データを利用することを特徴とする血管硬化指数算出方法を提供する。
【００４０】
脈波データから脈波伝播速度を算出する工程と、血圧データと該脈波伝播速度から血管硬化指数を算出する工程と、を有する血管硬化指数算出方法について、血圧データ検出前に得られた脈波データを利用するため、得られる脈波データは、血圧検出用の圧迫を受けないデータとすることができる。そのため、係る脈波データには、バソリフレックスやバソスパズムの発生による影響が混入することなく、これらのデータを用いることで、血管硬化度を正確に評価することができる血管硬化指数が得られる。ここで、脈波データとは脈波、脈波伝播速度、脈波伝播時間、脈波形などの脈波に関するデータを広く含み、血圧データとは、血圧、最高血圧、最低血圧、平均血圧、対数脈圧などの血圧に関するデータを広く含むものとする。
【００４１】
歪みセンサーを備える脈波検出手段から取得した脈波データや入力端末から入力され取得した既存の脈波データと、血圧検出手段から取得した血圧データや入力端末から入力され取得した既存の血圧データとに基づき、所定の演算式に従って生体の血管硬化の指標となる血管硬化指数を算出する処理と、算出された血管硬化指数を表示手段に出力する処理とをコンピュータに実行させる血管硬化指数算出プログラムを提供する。
【００４２】
歪みセンサーを備える脈波検出手段から取得した脈波データや入力端末から入力され取得した既存の脈波データと、血圧検出手段から取得した血圧データや入力端末から入力され取得した既存の血圧データとに基づき、所定の演算式に従って生体の血管硬化の指標となる血管硬化指数を算出する処理と、算出された血管硬化指数を表示手段に出力する処理とをコンピュータに実行させるため、歪みセンサーを備えた脈波検出手段や、血圧検出手段を備えた動脈硬化評価装置として機能させ、血管硬化指数を算出することができる。また、脈波や血圧に関するデータには脈波検出手段や血圧検出手段から検出した生データを用いることができるが、コンピュータの入力端末から入力した既存のデータを用いて、血管硬化指数を算出することもできる。そのため、生データに基づいて生体の直近の状態の診断を行うことができるとともに、過去のデータに基づいて生体の過去の状態を知り、現在の状態と比較することができる。
【００４３】
そして、この血管硬化指数算出プログラムは、次式（１）
Stiffness＝ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）×ｋ・ＰＷＶ２  ・・・式（１）
（ここで、Ｐｓは最高血圧、Ｐｄは最低血圧、ＰＷＶは脈波伝播速度、ｋは定数をそれぞれ表す。）で得られる値（Stiffness）を利用した血管硬化指数を得るものとでき、また、
脈波伝播速度（ＰＷＶ）を、次式（２）
ＰＷＶ＝（Ｌ１−Ｌ２）／Ｔ１  ・・・式（２）
（ここで、Ｌ１は大動脈弁口部から膝窩部までの動脈長さ、Ｌ２は大動脈弁口部から上腕動脈拍動部までの動脈長さ、Ｔ１は上腕脈波立ち上がり点から膝窩脈波立ち上がり点までの時間差を表す。）に基づいて算出することができるプログラムとすることができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、予め準備した補正データなどを用いることなく、また、バソリフレックスやバソスパズムの影響を受けない正確で普遍的な血管硬化指数を得ることができ、正確、迅速に血管硬化の程度を診断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下本発明についてその実施形態に基づいて詳細に説明する。本実施形態に係る動脈硬化評価装置は、脈波検出手段と、脈波伝播速度決定手段、血圧検出手段、及び血管硬化指数算出手段とを備えたものである。
【００４６】
脈波検出手段：  脈波検出手段には、生体の上腕から脈波を検出する上腕脈波検出装置１１と、生体の膝窩部から脈波を検出する膝窩脈波検出装置２１とを備えており、何れも生体から脈波を検出することができ、例えば、脈波形のような形でディスプレイに出力することができる。上腕脈波検出装置１１の一例を図１に示す。この上腕脈波検出装置１１は、帯状のカフ１２の長手方向中央部で短手方向の端部に歪みセンサー１３が取り付けられた構造をしている。こうしてカフ１２に歪みセンサー１３が取り付けられているため、図２に示すように、カフ１２を上腕部１４に巻き回し、カフ１２に縫いつけたマジックテープ（登録商標）１５，１６などで止めることにより、歪みセンサー１３を上腕動脈拍動部の直上に当てた状態で１０ｍｍＨｇ程度の低圧で押圧固定することができるようになっている。この上腕脈波検出装置１１に備え付けられた歪みセンサー１３は高感度であるため、多少位置づれを起こしても正確に脈波を検出することができる。
【００４７】
歪みセンサー１３の外観図を図３に示す。歪みセンサー１３は、直径約３０ｍｍ、厚さ５ｍｍ〜２０ｍｍ程度の円柱状またはハット状の外形をした圧力トランスジューサー１７が、図外のアンプに接続するミニディンプラグ（４Ｐ）１８とコード１９で繋がれており、圧力トランスジューサー１７の表面１７ａに表れるステンレス板などの裏面１７ｂに半導体ストレインゲージ２０を備えている。歪みセンサー１３が生体からの圧力（脈圧）を受けると、半導体ストレインゲージ２０に歪みが発生し、その歪みを電気信号に変換し、図外の脈波検出手段の一部であるアンプで増幅して検出する（図４）。
【００４８】
上腕脈波検出装置１１で用いられるカフ１２は、オシロメトリックック法を利用した血圧計で用いられるカフのように、脈波検出部位を圧迫して血流を止めるものではなく、歪みセンサー１３が脈波の検出中に動かない程度に固定させるものであれば十分である。但し、この上腕脈波検出装置１１は血圧検出手段としても機能させることが好ましいため、測定部位に対する圧迫圧を加え血流を止めることができるカフ１２とすることもできる。
【００４９】
膝窩脈波検出装置２１は、上腕脈波検出装置１１と同一のものとしても良いが、膝窩部からの血圧の測定を要求するものでないことや、大腿部にカフを巻き付けるとすると被験者に対する精神的、物理的負担を強いることにもなるため、図５で示すように、カフに変えて、巾の細いマジックバンド（登録商標）などの帯状結束具２２に歪みセンサー１３を取り付けたものとすることが好ましい。この帯状結束具２２は、マジックバンド（登録商標）の他、布製のもの、布にゴムを取り込んで伸縮性を持たせたものなどが利用でき、結束部位にはマジックテープ（登録商標）１５，１６を利用したものが好ましいが、伸縮性が大きければ結束部のない環状の締付具であっても良い。但し、膝窩部に対し３０ｍｍＨｇを超えるような過度の締め付けを起こさないようにすることが必要である。
【００５０】
頸動脈から発生する頸動脈波を検出する頸動脈波センサーや、鼠蹊部に当てて股動脈から発生する股動脈波を検出する股動脈波センサー、心臓の真上に当てて心臓から発生する心音を検出する心音センサーも、脈波検出手段として備えることができる。また、両手首に装着する複数の電極を有し心電波形を得る心電誘導装置が備えられていても良い。
【００５１】
脈波検出部位を膝窩部と上腕部とし、脈波検出手段に歪みセンサー１３を用いることにより、従来のＣＡＶＩ装置で生じていた不具合を消失させることができた。即ち、従来のＣＡＶＩ装置において、全測定例のうち約２０％に異常が見られたが、本発明の装置（以下「Stiffness装置」ともいう）を利用すると異常の発生が無くなった。これは、従来のＣＡＶＩ装置では、身体の様々な部分の血管の脈波伝播速度を測定するために、大動脈以外の四肢動脈、特に、膝より下の足首や、肘より先の手首にカフを巻回して測定していたため、バソリフレックスやバソスパズムを生じさせ、脈波伝播速度が著増するといった問題を生じていたが、それを解決したためである。
【００５２】
上肢・下肢動脈などの四肢系動脈は、頸部動脈、胸・腹部大動脈、総腸骨動脈などの中枢系動脈と比べて、循環生理学上、または血管生物物理学上その質と機能を異にするにもかかわらず、ＣＡＶＩ装置では、動脈として一括りで束ね、安易に同一基準で扱っていることに問題があった。今般の改良を通じて、上肢・下肢動脈などの四肢系動脈の取扱いには慎重である必要があると認識している。
【００５３】
脈波伝播速度決定手段：  脈波伝播速度決定手段は、脈波を検出した生体上の２点間の動脈の長さを、脈波が伝わる時間で除して、脈波伝播速度を決定するものである。具体的な脈波伝播速度の決定方法を次に説明する。
【００５４】
脈波を検出した生体上の２点間の動脈の長さは、上腕部、より正確には上腕動脈拍動部と膝窩部との距離である。従って、上腕動脈拍動部から膝窩部までの動脈の長さを求める必要があるが、脈波は心臓から大動脈弓までは同一経路を伝播するため、実質的には大動脈弁口部から膝窩部までの動脈長Ｌ１から、大動脈弁口部から上腕部までの動脈長Ｌ２を引いた長さとする。
【００５５】
脈波検出部位間の距離の測定は、身長からの推定値を用いることもできるが個人差が大きく、大きな誤差を生む場合がある。そのため、より正確な評価を得るためには実測値を用いることが好ましい。ところが、大動脈弁口部から膝窩部までの距離Ｌ１の実測は困難であるため、第II肋間胸骨縁から対側股動脈拍動部までの直線距離を測りこれを１．３倍すれば大動脈弁口部から鼠蹊部まで動脈長さとして良いことは既に証明されているので、この長さに鼠蹊部から膝窩部までの実測値をプラスすることにより、Ｌ１を求めることができる。鼠蹊部から膝窩部までの大腿部動脈長は直線的であり実測が可能かつ容易である。大動脈弁口部から上腕部までの距離Ｌ２も実測することができる。
【００５６】
一方、脈波伝播時間は、脈波形から得ることができる。種々の脈波検出手段から検出された脈波や、心電波形、心音を共通の時間軸上においてタイムチャートとして示すと、図６のようになる。上腕部から膝窩部までの脈波伝播時間は、大動脈弁口部から膝窩部までの脈波伝播時間と、大動脈弁口部から上腕部までの脈波伝播時間との差であるから、上腕動脈波立ち上がり点から膝窩動脈波立ち上がり点までの時間差を求めればよく、その時間を時間Ｔ１とする。
【００５７】
こうして得られた脈波検出部位間の距離（Ｌ１−Ｌ２）と脈波伝播時間（Ｔ１）とから脈波伝播速度は、（Ｌ１−Ｌ２）／Ｔ１として求められる。
【００５８】
なお、上腕脈波検出装置１１を用いる変わりに  心音を検出する心音センサーから得られた心音などを利用して、大動脈弁口部から膝窩部までの脈波伝播時間Ｔ２を測定することにより、上記距離Ｌ１を時間Ｔ２で除することにより、脈波伝播速度を求めることもできる。
【００５９】
血圧検出手段：  血圧検出手段は、血圧の中でも、生体の最高血圧と最低血圧を検出するものであり、上述の歪みセンサー１３を備えたものである。そのため、血圧検出手段としても上述の上腕脈波検出装置１１を用いることができるが、最高血圧および最低血圧の検出は、測定部位を圧迫し、一旦動脈の閉鎖を行った後、徐々に減圧していくときの脈波形の変化より検出するため、単に腕や足に巻き回すことができるだけのカフでは足りず、腕や足を押圧して血流を弱めることができる圧迫帯としてのカフを用いたものであることが必要である。このようなカフには、オシロメトリック法による血圧計で用いるカフを利用することができる。
【００６０】
最高血圧、最低血圧の検出は、歪みセンサー１３を通じて検出される脈波形が動脈の閉鎖が解かれた後に変化する場合の変化状態から求められる。図７は、上腕部に巻回されたカフの圧迫圧を変化させる過程で発生する脈波形を示したものである。ここに示された脈波形は、カフ圧が減圧されていく過程で変化していることがわかる。この脈波形において、最高血圧は、前の波形に見られない負のノッチが波形前成分として認められる時点（図７のＡ）の血圧であり、最低血圧は、前記ノッチが消失した時点（図７のＢ）での血圧値とした。このように、脈波形中の負のノッチの出現、消失をもって最高血圧、最低血圧を認識しており、最高血圧、最低血圧の決定を容易に行うことができる。そして、この方法によって求めた最高血圧、最低血圧は、橈骨動脈にカテーテルを挿入した観血的方法によって測定した最高血圧、最低血圧と一致して、正確な値であることがわかっている。
【００６１】
従来の血圧計は、オシロメトリック法やコロトコフ音の検出によるもの、トノメトリー法を利用するものなど種々のタイプがあるが、これらの方法では正確な最高血圧、最低血圧を測定できなかった。例えば、オシロメトリック法による最高血圧、最低血圧の測定は、脈圧を直接検知するものではなく、カフ内圧に生じる振動現象から求めるものである。そのため、外的要因による雑音が混じりやすいという欠点がある。また、振動の出方が複雑で振動パターンのコンピュータ処理というソフトによる影響を多く受け易い。また、トノメトリー法は、橈骨動脈などの表在した動脈を体表面から平らに圧迫する必要があることや、微小な圧力センサーを数十個設置して、これらのセンサー群から得られる複数出力のうちから最適の出力を選択する必要があるなどの欠点がある。ところが、上述の歪みセンサー１３を用いた血圧検出手段にはこれらの欠点がなく、正確に最高血圧、最低血圧を得ることができる安価な装置である。
【００６２】
血圧検出手段による血圧の検出は、万が一、バソリフレックスやバソスパズムが発生しても、その結果が脈波伝播速度に反映されないようにすることが好ましい。そのため、脈波の検出は、最高血圧、最低血圧の検出の前に行っておくことが好ましい。
【００６３】
血圧値の検出箇所は、脈波伝播速度を決定する少なくとも２点の脈波検出対象部位間の何れかの部位とすることが好ましい。脈波伝播速度は血圧による影響を受けるため、得られた脈波伝播速度に実際に影響する血圧が反映されることになるからである。
【００６４】
図８は、系統的体血圧分布特性、即ち生体の各部位と血圧との関係を示したものである。個人により大動脈弁口部より手関節や足関節までの各部位の最高血圧や最低血圧は異なるが、末梢ほど最高血圧は増加、最低血圧はやや減少するため、脈圧は増加し、平均血圧はほぼ不変である。さらに、上腕肘部と手関節、膝窩部と足関節の最高血圧や最低血圧はほぼ不変である。この系統的体血圧分布特性に基づき、脈波検出箇所の最高血圧、最低血圧から所望の部位の最高血圧と最低血圧を求めることができる。これを利用して、測定部位の血圧値を、例えば脈波伝播速度を測定した区間の中央点の血圧値に補正して血管硬化指数を算出することは好ましい態様である。
【００６５】
血管硬化指数算出手段：  血管硬化指数算出手段は、脈波形や脈波伝達速度、血管長などの脈波データや、最高血圧や最低血圧、平均血圧、対数脈圧（ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ））などの血圧データ、特に脈波伝播速度決定手段により求められた脈波伝播速度と血圧検出手段により求められた最高血圧、最低血圧とを用いて、次式（１）に基づいて、血管硬化指数を算出するものである。
Stiffness＝ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）×ｋ・ＰＷＶ２  ・・・式（１）
（ここで、Ｐｓは最高血圧、Ｐｄは最低血圧、ＰＷＶは脈波伝播速度、ｋは定数をそれぞれ表す。）
【００６６】
上記式（１）において、対数脈圧に関する値と脈波伝播速度に関する値とは、一方が増加すると他方はそれと対称的に減少し、反対に一方が減少すると他方はそれと対称的に増加する関係にある。そのため、対数脈圧に関する値と脈波伝播速度に関する値との積は、生体の血管の硬化度を反映した固有の値であり、生体の血管硬化の程度を正確に反映した血管硬化指数となる。
【００６７】
本発明の血管硬化度評価装置６０，７０のそれぞれ異なる態様を図９、図１０のブロック図で表す。図９に示した血管硬化度評価装置６０は、脈波検出手段１０、脈波伝播速度決定手段３０、血圧検出手段４０及び血管硬化指数算出手段５０を有している。血管硬化指数算出手段５０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスク（ＨＤ）等を内蔵したコンピュータとこれを機動するコンピュータプログラムを含んで構成されている。そして、例えば、外部記録媒体であるＣＤ−ＲＯＭなどに記録された血管硬化指数算出プログラムがＲＡＭ上に読み込まれ、ＣＰＵによって実行されると、脈波検出手段１０から得られた脈波データや、血圧検出手段４０から得られた最高血圧・最低血圧などの血圧データ、外部から入力された所定の血管長などのデータが所定の演算式に組み込まれて血管硬化指数が算出される。算出された血管硬化指数は、患者の氏名や過去のデータなどとともにディスプレイやプリンターに表示、出力されて利用に供せられる。
【００６８】
また、図１０に示した血管硬化度評価装置７０もその機能は図９に示した血管硬化度評価装置６０とほぼ同様であるが、脈波検出手段１０や血圧検出手段４０から得られたデータを用いず、既存の脈波データや血圧データを血管硬化指数算出手段５０となるコンピュータに入力して用いている。従って、血管硬化指数算出手段５０では、過去のデータを利用することができる。
【００６９】
血管硬化指数算出手段５０で利用される脈波データや血圧データは、脈波伝播速度や血圧値そのものでなくとも、脈波の波形データなどであっても良い。また、従来からの記録の蓄積がある種々のＰＷＶ法に基づいて測定された既存の脈波伝播速度を利用することができる。本発明の装置は、ＰＷＶ法に基づくデータとの互換性があり、ＰＷＶ法に基づいた過去約４０年におよぶ基礎データ、疫学データ、臨床データ、薬効データを活用することができる。
【００７０】
図１１に示したのは、Stiffness値とＰＷＶ原法に基づいて測定されたＰＷＶ値との関係について、大動脈弁口部から股動脈拍動部間のそれぞれの値を算出し、比較したものである。対象数は１９６例、２次関数関係で相関し、相関係数ｒ＝０．９４１８の高値を得た。したがって、２次関数式を適用すればＰＷＶ原法に関するあらゆる資料をStiffness値に変換して活用することができる。
【００７１】
以上のようにして算出された血管硬化指数であるStiffnessは血管硬化を表す指標として、過去のデータなどとともにディスプレイあるいはプリンタ上に出力して動脈硬化の診断に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】上腕脈波検出装置を表し、図１（ａ）は図１（ｂ）のＳＡ−ＳＡ線断面図、図１（ｂ）はその平面図である。
【図２】生体の上腕に上腕脈波検出装置を着けた状態を表す外観図である。
【図３】歪みセンサーを表し、図３（ａ）はその圧力トランスジューサーの正面図、図３（ｂ）は、歪みセンサーの平面図である。
【図４】歪みセンサーで得られたデータの処理を示すアンプブロック図である。
【図５】膝窩脈波検出装置を表し、図５（ａ）は図５（ｂ）ＳＢ−ＳＢ線断面図、図５（ｂ）はその平面図である。
【図６】脈波検出装置にて生体から検出された脈波形、その他の信号を示すタイムチャートである。
【図７】歪みセンサーで検出した脈波の波形を示すチャート図である。
【図８】系統的体血圧分布特性を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による血管硬化度評価装置を示すブロック図である。
【図１０】本発明の別の実施形態による血管硬化度評価装置を示すブロック図である。
【図１１】Stiffnessと、ＰＷＶ原法に基づくＰＷＶとの相関を表す図である。
【図１２】脈波伝播速度測定法の一従来例を示す模式図である。
【図１３】脈波伝播速度測定法の一従来例を説明する脈波形を示すタイムチャートである。
【図１４】脈波伝播速度測定法の別の従来例を示す模式図である。
【図１５】脈波伝播速度測定法の別の従来例を説明する脈波形を示すタイムチャートである。
【図１６】脈波伝播速度補正カーブを示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０    脈波検出手段
１１    上腕脈波検出装置
１２    カフ
１３    歪みセンサー
１４    上腕部
１５，１６    マジックテープ（登録商標）
１７    圧力トランスジューサー
１７ａ    表面
１７ｂ    裏面  
１８    ミニディンプラグ
１９    コード
２０    半導体ストレインゲージ
２１    膝窩脈波検出装置
２２    帯状結束具
３０    脈波伝播速度決定手段
４０    血圧検出手段
５０    血管硬化指数算出手段
６０，７０    血管硬化度評価装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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