(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
双胎における胎盤から一方の胎児へと向かう静脈の血流速度と、前記一方の胎児から前記胎盤へと向かう動脈の血流速度を測定し、前記胎盤から他方の胎児へと向かう静脈の血流速度と、前記他方の胎児から前記胎盤へと向かう動脈の血流速度を測定する測定手段と、
前記一方の胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいて、第１のエネルギー変化量を演算し、前記他方の胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいて、第２のエネルギー変化量を演算する演算手段と、
前記第１のエネルギー変化量と前記第２のエネルギー変化量とに基づいて、血管吻合が生じているか否かを判断する判断手段と、を有し、
前記判断手段は、前記第１のエネルギー変化量と前記第２のエネルギー変化量とが同期しないで変化するときは、血管吻合が生じていないと判断することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
双胎における胎盤から一方の胎児へと向かう静脈の血流速度と、前記一方の胎児から前記胎盤へと向かう動脈の血流速度を測定し、前記胎盤から他方の胎児へと向かう静脈の血流速度と、前記他方の胎児から前記胎盤へと向かう動脈の血流速度を測定する測定手段と、
前記一方の胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいて、第１のエネルギー変化率を演算し、前記他方の胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいて、第２のエネルギー変化率を演算する演算手段と、
前記第１のエネルギー変化率と前記第２のエネルギー変化率とに基づいて、血管吻合が生じているか否かを判断する判断手段と、を有し、
前記判断手段は、前記第１のエネルギー変化率と前記第２のエネルギー変化率とが同期しないで変化するときは、血管吻合が生じていないと判断することを特徴とする検査装置。
【請求項３】
双胎における胎盤から一方の胎児へと向かう静脈の血流速度と、前記一方の胎児から前記胎盤へと向かう動脈の血流速度を測定し、前記胎盤から他方の胎児へと向かう静脈の血流速度と、前記他方の胎児から前記胎盤へと向かう動脈の血流速度を測定する測定手段と、
前記一方の胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいて、第１のエネルギー変化量及び第１のエネルギー変化率を演算し、前記他方の胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいて、第２のエネルギー変化量及び第２のエネルギー変化率を演算する演算手段と、
血管吻合が生じているか否かを判断する判断手段と、を有し、
前記判断手段は、前記第１のエネルギー変化量と前記第２のエネルギー変化量とが同期して変化し、且つ前記第１のエネルギー変化率と前記第２のエネルギー変化率とが同期して変化するときは、血管吻合が生じていると判断し、
更に、前記第１のエネルギー変化量と前記第２のエネルギー変化量とが同期しないで変化するか、又は前記第１のエネルギー変化量と前記第２のエネルギー変化量とが同期しないで変化するとき、血管吻合が生じていないと判断することを特徴とする検査装置。
【請求項４】
前記測定手段は、前記動脈と前記静脈の血流に対して超音波を照射し、ドプラ効果に基づいて前記血流速度を検出する超音波プローブを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の検査装置。
【請求項５】
前記演算手段は、前記胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいてエネルギー変化量を演算し、前記判断手段は、前記エネルギー変化量に基づいて、正常妊娠、子宮内胎児発育遅延妊娠、妊娠高血圧症候群のいずれかであることを判断することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双胎において血管吻合があるか否かを精度良く診断できる検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周産期管理における胎児評価法は多岐にわたる。その中でも超音波を用いた検査は、母体や胎児に対して非侵襲的であり、得られる情報量が比較的多いため、胎児心拍数モニタリングとならび胎児評価の中心となっている。ここで、胎児の臍帯血流速度を測定して行う胎児評価は、超音波断層装置を用いて行うUmbilical Artery Resistance Index (以下ＵＡ−ＲＩと表記)等に代表されるように、特異度が高い反面,敏感度が低いことから、僅かな例を除き日常診断に用いられることは比較的少ない。又、カラー・パルスドップラー装置を使って、母体両側の子宮動脈血流波形計測をおこない、子宮への血液の流れ具合を測定して、胎児の発育具合を調べる試みもあるが、一般的でない。
【０００３】
これに対し非特許文献１、２には、流体力学を応用して、臍帯動静脈両端の血流エネルギーの変化量を測定することで、正常妊娠、子宮内胎児発育遅延妊娠、妊娠高血圧症候群を判別できる手法が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】日野勝彦、宗像正寛「臍帯動静脈血流エネルギー測定による胎児評価の可能性」、福島県立病院医学研究誌第１７巻、平成１３年
【非特許文献２】日野勝彦、宗像正寛「臍帯動静脈血流エネルギー測定による胎児評価の可能性（第２報）（胎盤内血管構築モデル及び臍帯血管内皮細胞の長短軸比による）」、福島県立病院医学研究誌第１８巻、平成１４年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１、２の技術は、生体検査では通常用いられることがなかった流体力学を適用することで、従来とは異なる視点で胎児の状態を判別できる画期的なものである。本発明者は、非特許文献１、２の技術について鋭意研究を重ね、新たな知見にて双胎の血管吻合を発見できる技術を見出した。
【０００６】
近年、体外受精が注目されている。体外受精とは、採卵手術により排卵前に体内から取り出した卵子と精子の受精を体外で行う施術である。受精が正常に起こり細胞分裂を順調に繰り返して発育した良好胚を体内に移植すると妊娠率がより高くなることから、一般的には体外培養後に可能な限り良好な胚を選んで子宮内に胚移植する。その際に、子宮内での着床率を高めるため２つの胚を同時に移植する場合もあるが、それにより体内受精に比べ双胎（双子）の割合が格段に高まってきた。ところが双胎の場合には、単胎と比較して妊娠のリスクが増えるという課題がある。かかるリスクの１つとして、血管吻合について説明する。
【０００７】
胎児の血液は、胎児心臓から出た後に、臍帯動脈を通じて胎盤に送られる。胎盤の中の毛細血管（絨毛血管）を巡る血液は、その場で母体の血液との間で酸素や栄養素を受け取り、その後、臍帯静脈を通じて胎児に戻る。しかるに、双胎において胎児が胎盤を共用する場合、胎児同士の臍帯動静脈において血管吻合が生じ易いということがある。血管吻合が生じると、一方の胎児から送られた血液が吻合血管を通じて他方の胎児に送られることになる。このような血管吻合が生じた場合でも、相互の血流のバランスがとれている限り特に問題は生じないが、この血流のバランスが崩れると、一方の胎児が他方の胎児より多く血液を受け入れるようになるので、以下のような問題が生じる。
【０００８】
血流のバランスが崩れたときに、血液を余分に受け入れている側の胎児（受血児という）は全身がむくんできて、心不全、胎児水腫という症状を発症し、また胎児の尿量が増えることにより羊水過多を招く傾向がある。一方、血液を余分に与えている側の胎児（供血児という）は、発育不全で小さくなり、尿量が少なくなるため腎不全や羊水過少を招く傾向がある。このような症状が顕著となって、双胎間輸血症候群（ＴＴＴＳ：Twin-to-Twin Transfusion Syndrome）を発症する。双胎間輸血症候群を発症した場合、どちらか一人の胎児だけでなく、双方の胎児の状態が悪化してしまい、しかも無治療では胎児の救命が困難とされている。
【０００９】
双胎間輸血症候群の診断は、一般的に超音波検査で行っている。例えば一絨毛膜二羊膜性双胎では、超音波により測定した一方の羊膜内の羊水と他方の羊膜内の羊水とを比較した上で、一方が羊水過多で、他方が羊水過少である場合、双胎間輸血症候群の疑いありと診断される。これに対し、一絨毛膜一羊膜性双胎では、羊膜が共有されているので羊水の差で区別できない。そこで、超音波検査で双方の胎児の体重を推定し、推定体重の差が比較的大きいとき双胎間輸血症候群の疑いありと診断される。しかしながら、いずれの診断も超音波により羊水量や体重を推定することで行っているので、特に妊娠初期では判断が難しいとされる。
【００１０】
しかるに、妊娠の初期段階で血管吻合があると診断できれば、双胎間輸血症候群予備群と認定して定期検診を頻繁に行うなどすることで、早期に双胎間輸血症候群を発見できる可能性がある。ところが、血管吻合に関しては胎盤内部で生じる現象であるから、従来の超音波検査では直接判定することができず、また血管吻合が生じても血流のバランスさえとれていれば双胎間輸血症候群を発症することはないということもあり、周産期管理上、双胎の血管吻合自体が重要視されていなかったという実情がある。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、従来技術では難しかった血管吻合の有無を精度良く診断できる検査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】
【００１２】
第１の本発明の検査装置は、
双胎における胎盤から一方の胎児へと向かう静脈の血流速度と、前記一方の胎児から前記胎盤へと向かう動脈の血流速度を測定し、前記胎盤から他方の胎児へと向かう静脈の血流速度と、前記他方の胎児から前記胎盤へと向かう動脈の血流速度を測定する測定手段と、
前記一方の胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいて、第１のエネルギー変化量を演算し、前記他方の胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいて、第２のエネルギー変化量を演算する演算手段と、
前記第１のエネルギー変化量と前記第２のエネルギー変化量とに基づいて、血管吻合が生じているか否かを判断する判断手段と、を有し、
前記判断手段は、前記第１のエネルギー変化量と前記第２のエネルギー変化量とが同期しないで変化するときは、血管吻合が生じていないと判断することを特徴とする。
【００１３】
第２の本発明の検査装置は、
双胎における胎盤から一方の胎児へと向かう静脈の血流速度と、前記一方の胎児から前記胎盤へと向かう動脈の血流速度を測定し、前記胎盤から他方の胎児へと向かう静脈の血流速度と、前記他方の胎児から前記胎盤へと向かう動脈の血流速度を測定する測定手段と、
前記一方の胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいて、第１のエネルギー変化率を演算し、前記他方の胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいて、第２のエネルギー変化率を演算する演算手段と、
前記第１のエネルギー変化率と前記第２のエネルギー変化率とに基づいて、血管吻合が生じているか否かを判断する判断手段と、を有し、
前記判断手段は、前記第１のエネルギー変化率と前記第２のエネルギー変化率とが同期しないで変化するときは、血管吻合が生じていないと判断することを特徴とする。
【００１４】
第３の本発明の検査装置は、
双胎における胎盤から一方の胎児へと向かう静脈の血流速度と、前記一方の胎児から前記胎盤へと向かう動脈の血流速度を測定し、前記胎盤から他方の胎児へと向かう静脈の血流速度と、前記他方の胎児から前記胎盤へと向かう動脈の血流速度を測定する測定手段と、
前記一方の胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいて、第１のエネルギー変化量及び第１のエネルギー変化率を演算し、前記他方の胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいて、第２のエネルギー変化量及び第２のエネルギー変化率を演算する演算手段と、
血管吻合が生じているか否かを判断する判断手段と、を有し、
前記判断手段は、前記第１のエネルギー変化量と前記第２のエネルギー変化量とが同期して変化し、且つ前記第１のエネルギー変化率と前記第２のエネルギー変化率とが同期して変化するときは、血管吻合が生じていると判断し、
更に、前記第１のエネルギー変化量と前記第２のエネルギー変化量とが同期しないで変化するか、又は前記第１のエネルギー変化量と前記第２のエネルギー変化量とが同期しないで変化するとき、血管吻合が生じていないと判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１の本発明によれば、前記演算手段が、前記一方の胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいて、第１のエネルギー変化量を演算し、前記他方の胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいて、第２のエネルギー変化量を演算するので、前記判断手段が、前記第１のエネルギー変化量と前記第２のエネルギー変化量とが同期しないで変化するときは、血管吻合が生じていないと判断することができ、これにより双胎間輸血症候群などを発症していないと診断できるから、有効な周産期治療に資することとなる。
【００１６】
第２の本発明によれば、前記演算手段が、前記一方の胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいて、第１のエネルギー変化率を演算し、前記他方の胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいて、第２のエネルギー変化率を演算するので、前記判断手段が、前記第１のエネルギー変化率と前記第２のエネルギー変化率とが同期しないで変化するときは、血管吻合が生じていないと判断することができ、これにより双胎間輸血症候群などを発症していないと診断できるから、有効な周産期治療に資することとなる。
【００１７】
第３の本発明によれば、前記演算手段が、前記一方の胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいて、第１のエネルギー変化量及び第１のエネルギー変化率を演算し、前記他方の胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいて、第２のエネルギー変化量及び第２のエネルギー変化率を演算するので、前記判断手段が、前記第１のエネルギー変化量と前記第２のエネルギー変化量とが同期して変化し、且つ前記第１のエネルギー変化率と前記第２のエネルギー変化率とが同期して変化するときは、血管吻合が生じていると判断でき、更に、前記第１のエネルギー変化量と前記第２のエネルギー変化量とが同期しないで変化するか、又は前記第１のエネルギー変化量と前記第２のエネルギー変化量とが同期しないで変化するとき、血管吻合が生じていないと判断できるので、これにより双胎間輸血症候群などの発症を早期に発見できる可能性が高まり、有効な周産期治療に資することとなる。
【００１８】
更に前記測定手段は、前記動脈と前記静脈の血流に対して超音波を照射し、ドプラ効果に基づいて前記血流速度を検出する超音波プローブを有するので、簡便で非侵襲的な検査であるから母体及び胎児の保護を図れる。
【００１９】
更に、前記演算手段は、前記胎児における前記静脈の血流速度と前記動脈の血流速度とに基づいてエネルギー変化量を演算し、前記判断手段は、前記エネルギー変化量に基づいて、正常妊娠、子宮内胎児発育遅延妊娠、妊娠高血圧症候群のいずれかであることを判断することができる。その判断手法は、非特許文献１，２に詳細に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態の検査装置を、一対の胎児胎盤循環器系と共に示す図である。
【図２】図１の胎児胎盤循環器系を模式化した回路図である。
【図３】血管内の血流の微小時間ｄｔ後における速度変化を示す図である。
【図４】血管の微小部分に働く力の関係を示す図である。
【図５】血管の微小部分に重力が作用する状態を説明するための図である。
【図６】本実施の形態における検査装置ＤＢの演算部及び判断部の判断制御を示すフローチャートである。
【図７】妊婦（１）に仰臥位安静の体位をとらせた上で本実施の形態の検査装置を用いて超音波測定を行い、その結果得られたエネルギー変化量を縦軸に取り、妊娠週数を横軸にとって示すグラフである。
【図８】妊婦（１）に仰臥位安静の体位をとらせた上で本実施の形態の検査装置を用いて超音波測定を行い、その結果得られたエネルギー変化率を縦軸に取り、妊娠週数を横軸にとって示すグラフである。
【図９】妊婦（２）に仰臥位安静の体位をとらせた上で本実施の形態の検査装置を用いて超音波測定を行い、その結果得られたエネルギー変化量を縦軸に取り、妊娠週数を横軸にとって示すグラフである。
【図１０】妊婦（２）に仰臥位安静の体位をとらせた上で本実施の形態の検査装置を用いて超音波測定を行い、その結果得られたエネルギー変化率を縦軸に取り、妊娠週数を横軸にとって示すグラフである。
【図１１】妊婦（３）に仰臥位安静の体位をとらせた上で本実施の形態の検査装置を用いて超音波測定を行い、その結果得られたエネルギー変化量を縦軸に取り、妊娠週数を横軸にとって示すグラフである。
【図１２】妊婦（３）に仰臥位安静の体位をとらせた上で本実施の形態の検査装置を用いて超音波測定を行い、その結果得られたエネルギー変化率を縦軸に取り、妊娠週数を横軸にとって示すグラフである。
【図１３】妊婦（４）に仰臥位安静の体位をとらせた上で本実施の形態の検査装置を用いて超音波測定を行い、その結果得られたエネルギー変化率を縦軸に取り、妊娠週数を横軸にとって示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図面を参照して、本実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態の検査装置を、双胎の胎児胎盤循環器系と共に示す図であって、他方の胎児胎盤循環器系は一部省略しているが一方と同様な構成を有する。ここでは胎盤を共通なものとして説明しているが、胎盤が２つ以上ある場合にも完全に分離していなければ血管吻合は生じるため、本実施の形態を適用できる。
【００２２】
胎児の酸素供給は胎盤に依存しており、酸素が有効に利用される為には、血流シャントの存在が必要になる。図１において、単一の胎盤ＰＬで酸素化された第１の胎児胎盤循環器系の胎児血液は、臍帯静脈ＵＣＶ１を介して第１の胎児内へと進入し、更に静脈管ＡＶから下大静脈ＵＶを介して胎児の心臓ＨＴの右房ＲＡに入り、卵円孔ＥＨを経て左房ＬＡに流入し、左室ＬＲを経て、不図示の大動脈を通って胎児の脳や上半身或いは下半身へと運ばれる。
【００２３】
一方、第１の胎児胎盤循環器系の酸素含有量の低い胎児血液は、大静脈から心臓ＨＴの右房ＲＡに入り、右室ＲＲを経て大動脈ＡＲを通り、臍帯動脈ＵＣＡ１を介して第１の胎児外へと排出され、胎盤ＰＬへと戻るようになっている。第２の胎児胎盤循環器系の胎児血液も、胎盤ＰＬで酸素化されて、臍帯静脈ＵＣＶ２を介して第２の胎児内へと進入し、その後、臍帯動脈ＵＣＡ２を介して第２の胎児外へと排出され、胎盤ＰＬへと戻るようになっている。
【００２４】
胎盤ＰＬは、胎児成分である絨毛が、母体成分である絨毛間腔に浮いた状態の臓器である。ここでは、母体胎児間の物質交換が行われるだけでなく、ホルモンや酵素を始め多くの物質が生産される。また胎盤ＰＬは免疫的バリアとしての役割をも担っている。つまり、臍帯動脈ＵＣＡ１，ＵＣＡ２を介して流れる胎児血液は、胎盤ＰＬ内で所定のエネルギー消費が行われるものと解釈できる。
【００２５】
本実施の形態にかかる検査装置は、超音波プローブＳＷＰと、超音波プローブＳＷＰに接続された装置本体ＤＢと,結果を表示するモニタＭＮとを有する。装置本体ＤＢはパソコン等を用いることができる。超音波プローブＳＷＰは複数の圧電振動子を有し、これら複数の圧電振動子は、装置本体ＤＢが有する送受信部から供給される駆動信号に基づき超音波ＳＷを発生する。また、超音波プローブＳＷＰが有する複数の圧電振動子は、臍帯静脈ＵＣＶ及び臍帯動脈ＵＣＡ内を流れる胎児血流からの反射波を受信して電気信号に変換する。かかる電気信号は、装置本体ＤＢに入力され、その内部の演算部にて後述するように演算された後、判断部にて判断される。判断結果は、モニタＭＮに表示される。超音波プローブと演算部とで演算手段を構成し、判断部が判断手段を構成する。
【００２６】
超音波プローブＳＷＰを、母体の外部から第１の胎児胎盤循環器系の臍帯静脈ＵＣＶ１（実線位置:図２の検査面（１））又は臍帯動脈ＵＣＡ１（点線位置:図２の検査面（２））に対向するように配置して、パルス状の超音波ＳＷを発振させると、出射された超音波ＳＷは、臍帯静脈ＵＣＶ１又は臍帯動脈ＵＣＡ１内で移動している胎児血流で反射され、反射波信号として超音波プローブＳＷＰが有する複数の圧電振動子にて受信される。このとき、反射波信号がドプラ効果により、胎児血流の超音波送信方向に対する速度成分に依存して周波数偏移を受けるので、これを装置本体ＤＢ内の演算手段で演算することで、それぞれ血流速度を求めることができる。尚、第２の胎児胎盤循環器系においても、超音波プローブＳＷＰを、同様な位置で臍帯静脈ＵＣＶ２又は臍帯動脈ＵＣＡ２に対向するように配置することで、それぞれ血流速度を求めることができる。超音波プローブＳＷＰは、第１の胎児胎盤循環器系の測定と第２の胎児胎盤循環器系の測定とで、共通のものを用いることが望ましい。このような超音波プローブＳＷＰは、例えば特開２０１４−２０７９７９号公報に記載されているものを用いることができるが、それに限られない。
【００２７】
図２は、双胎の胎児胎盤循環器系を模式化した回路図である。図２において、第１の胎児胎盤循環器系における胎児心臓ＨＴから脈動流として送出された血液は、臍帯動脈ＵＣＡ１を介して共通の胎盤ＰＬへと送られ、ここで物質交換が行われることでエネルギー１を損失した血液は定常流となり、臍帯静脈ＵＣＶ１を介して胎児心臓ＨＴへと戻り、そして胎児心臓ＨＴの拍動により再び脈動流として送出されるようになっている。又、第２の胎児胎盤循環器系における胎児心臓ＨＴから脈動流として送出された血液は、臍帯動脈ＵＣＡ２を介して共通の胎盤ＰＬへと送られ、ここで物質交換が行われることでエネルギー２を損失した血液は定常流となり、臍帯静脈ＵＣＶ２を介して胎児心臓ＨＴへと戻り、そして胎児心臓ＨＴの拍動により再び脈動流として送出されるようになっている。本発明者は、図２の閉回路に基づいて、胎児胎盤循環器系においても自然法則に従うエネルギー変換が行われており、よって流体力学を応用できるのではないかと思い至ったのである。
【００２８】
本発明者は、胎児胎盤循環器系を流れる血液の微小部分を、ニュートンの第２法則で表せないか検討した。図３に示すように血管の微小部分をとったとき、ある位置ｓでの血液の時刻tの速度をＶ(ｓ,ｔ)とすると、それから距離ｄｓだけ離れた位置での時刻（ｔ＋dt）後の速度は、Ｖ(ｓ＋ｖdt,t＋dt)となる。従って、微小時間dtにおける血液の速度変化ｄＶは、以下のようになる。
ｄＶ＝Ｖ(s＋ｖdt,t＋ｄｔ)−Ｖ(ｓ,ｔ)      （１）
【００２９】
（１）式をテーラー展開して、１次量までとると、
ｄＶ＝(∂Ｖ／∂ｔ)ｄｔ＋(dＶ／ds)Ｖdt      （２）
となるから,血管の微小部分における速度変化、すなわち流れの方向の加速度は，以下の式で表せる。
ｄＶ／ｄｔ＝∂Ｖ／∂ｔ＋Ｖ(∂Ｖ／∂ｓ)      （３）
【００３０】
一方、血管の微小部分に働く力としては、体積力と面積力とがあり、後者は圧力ｐと剪断応力ｒとからなっている。従って微小部分全体に働く力としては以下のものがあり、これらは図４に示すように流れの方向と一致している。但し、ｄＡは微小部分の断面積であり、ｄｌは血管内周長さであり、ρは血液の密度であり、Ｋは外力とする。
圧力ｐ：pdA−｛p＋(∂p／∂s)dｓ｝dA
せん断応力ｒ:τdｓdｌ
体積力：ρｄAdsＫ
【００３１】
ここで、血管の微小部分にニュートンの第２法則(運動方程式)を適用すると、（３）式を用いて以下のようになる。
pdA−｛p＋(∂p／∂s)dｓ｝dA＋ρｄAdsＫ−τdｓdｌ
＝ρｄAds｛（∂Ｖ／∂ｔ）＋Ｖ(∂Ｖ／∂ｓ)｝          （４）
【００３２】
（４）式を整理して、以下の（５）式を得る。（５）式が運動方程式の一般形である。
∂Ｖ／∂ｔ＋Ｖ(∂Ｖ／∂ｓ)＝−（１／ρ）（∂ｐ／∂ｓ)＋Ｋ−（τ／ｐ）（ｄｌ／ｄＡ）      （５）
【００３３】
体積力が重力であるとすると、図５に示す座標系で下方向を重力加速度方向としたとき、以下の式が成立する。但し、ｇは重力加速度、θは血管の重力加速度方向に対する傾き角、ｄｙは重力加速度方向の距離、ｄｓは血管に沿った方向の距離である。
Ｋ＝−ｇｓｉｎθ＝−ｇ（ｄｙ／ｄｓ）      （５）
【００３４】
よって、（５）式の運動方程式は以下のように表せる。
∂Ｖ／∂ｔ＋Ｖ(∂Ｖ／∂ｓ)＝−（１／ρ）（∂ｐ／∂ｓ)−ｇ（ｄｙ／ｄｓ）−（τ／ｐ）（ｄｌ／ｄＡ）      （６）
【００３５】
これを流線に沿って単位面積につき、図２の検査面（１）から検査面（２）まで積分すると、以下の式を得る。
∫(∂Ｖ／∂ｓ)ｄｓ＋（1／2）（Ｖ22−Ｖ12）＋（１／ρ）（p1−p2）＋ｇ（ｙ2−y1）＋∫（τ／ρ）（dl／ｄＡ）ｄｓ＝０      （７）
【００３６】
（７）式の各項は、以下の意味を持つ。
第１項∫(∂Ｖ／∂ｓ)ｄｓ：脈動加速度による慣性エネルギー損失量
第２項（1／2）（Ｖ22−Ｖ12）：運動エネルギー損失量
第３項（１／ρ）（p1−p2）：圧力エネルギー損失量
第４項ｇ（ｙ2−y1）：位置エネルギー損失量
第５項∫（τ／ρ）（dl／ｄＡ）ｄｓ：剪断応力に起因する粘性損失によるエネルギー損失量
【００３７】
ここで、胎児胎盤循環器系に流体力学を適用するために、レイノルズ数を5000以下、周波数パラメータを0.1以下と設定すると、脈動によるエネルギー損失量の変化は１０％以下であり、また位置エネルギーと単位体積あたりの密度は検査面（１），（２）で同じであるとみなせるから、（７）式は以下のようになる。
（1／2）（Ｖ22−Ｖ12）＝（１／ρ）（p1−p2）＋∫（τ／ρ）（dl／ｄＡ）ｄｓ      （８）
【００３８】
更に、臍帯動脈の流入エネルギーをE1、臍帯静脈の流出エネルギーをE2とすると、
胎盤におけるエネルギー変化量（ｋｃａｌ／ｋｇ）＝Ｅ1−Ｅ2＝（Ａ／２ｇ）×（Ｖ22−Ｖ12）
胎盤におけるエネルギー変化率＝（Ｅ1−Ｅ2）／Ｅ1
と表せる。ここで、
Ａ：１／Ｊ＝仕事の熱当量
ｇ：重力加速度
Ｖ1：臍帯動脈における血流の平均速度
Ｖ2：臍帯静脈における血流の平均速度
である。以上の演算は、装置本体ＤＢの演算部で行える。
【００３９】
一方、胎児の子宮内での状態を評価する際に一般的に用いる血流インデックスであるＵＡ−ＲＩ（Resistance Index）の値を、ｆ（ＵＡ−ＲＩ）とすると、以下の式で表せる
ｆ（ＵＡ−ＲＩ）＝（Ｓ−Ｄ）／Ｓ      （９）
但し、
収縮期最高血流速度：Ｓ（ｍ／ｓｅｃ）
拡張期末期血流速度：Ｄ（ｍ／ｓｅｃ）
収縮期血液密度:ＭＳ（Ｋｇ／ｍ3）
拡張期末期血流速度:ＭＤ（Ｋｇ／ｍ3）
である。
【００４０】
血液密度は０でなく且つ収縮期も拡張末期もＭＳ≒ＭＤとして密度変化を無視すれば、（９）式の右辺の分母と分子に、収縮期血液密度：ＭＳと拡張末期血流速度：ＭＤを乗じて、
ｆ（ＵＡ−ＲＩ）＝（Ｓ×ＭＳ−Ｄ×ＭＤ）／（Ｓ×ＭＳ）      （１０）
を得る。
【００４１】
（１０）式の両辺に、（Ｓ×ＭＳ）を乗じても等価であるから、以下の式を得る。
（Ｓ×ＭＳ）×ｆ（ＵＡ−ＲＩ）＝（Ｓ×ＭＳ−Ｄ×ＭＤ）      （１１）
但し（Ｓ×ＭＳ）≠０
【００４２】
ここで、（１１）式の右辺は測定点における血液単位体積当たりの運動量の変化を表すことから、左辺は胎児心臓が血液単位体積に与える運動量を表す。これに対し、本発明で用いるエネルギー変化量は（８）式で与えられるものであり、（８）式の右辺第１項は、臍帯動脈から臍帯静脈までの圧力勾配によるエネルギー変化量であり、右辺第２項は、臍帯動脈から臍帯静脈までの血液粘性と血管内皮細胞の間で生じるせん断応力によるエネルギー変化量を表している。
【００４３】
よって、（８）式の右辺第１項は胎児の心機能の評価に用いることが出来、特に右辺第２項は胎盤のエネルギー変換器としての評価につながると考えられる。ＵＡ−ＲＩに関する（９）式から得られる運動量と、本発明で用いたエネルギー変化量とは、微分と積分の関係にあるといえる。すなわち検査面における運動量の変化を血液流入検査面である臍帯動脈から、血液流出検査面である臍帯静脈まで積分するとそれが全体のエネルギー変化量となる。以上の式は、第１の胎児胎盤循環器系及び第２の胎児胎盤循環器系のそれぞれにおいて成り立つものである。
【００４４】
従来のＵＡ−ＲＩによる評価では測定点が１点であり、胎盤におけるエネルギー消費量の変動については評価外であった。本発明者は、第１の胎児胎盤循環器系及び第２の胎児胎盤循環器系において共通に用いられる胎盤にて血管吻合が生じた際における、エネルギー変化量及びエネルギー変化率の増減に着目した。かかる観点から本発明者は、超音波プローブＳＷＰを用いて、検査面（１）、（２）における血流速度Ｖ1、Ｖ2を測定することで、装置本体ＤＢの演算手段が胎盤におけるエネルギー変化量及びエネルギー変化率を演算し、その値に基づいて血管吻合の有無を精度良く判断することができる本発明に思い至ったのである。かかる判断は、装置本体ＤＢの判断部で行うことができる。
【００４５】
ここで、胎盤は一種のエネルギー消費器として機能する。従って、図２に示すような胎盤ＰＬを共通に用いる第１の胎児胎盤循環器系と第２の胎児胎盤循環器系において血管吻合が生じていなければ、胎盤ＰＬは第１の胎児胎盤循環器系と第２の胎児胎盤循環器系とで、それぞれ別個のエネルギー消費器として機能するため、本来的にエネルギー変化量は同期しないで変化する。すなわち、第１の胎児胎盤循環器系と第２の胎児胎盤循環器系のエネルギー変化量が同期しないで変化する場合、血管吻合は生じていないと判断できる。
【００４６】
一方、図２に示すような胎盤ＰＬを共通に用いる第１の胎児胎盤循環器系と第２の胎児胎盤循環器系において血管吻合が生じることによって、２つの胎児胎盤循環器系にて吻合を介して血液が相互に行き来するようになると、各エネルギー変化量が同期して変化するようになる。しかるに、本発明者の研究結果によれば、エネルギー変化量が同期して変化する場合にも、有効な血管吻合が生じていないと判断できるケースがあることが判明した。その要因の一つとして考えられるのは不完全な血管吻合である。血管吻合が不完全である場合には２つの胎児胎盤循環器系にて血液の行き来がある程度制限されることとなり、その結果としてエネルギー変化量が同期して変化していても、双胎間輸血症候群を招く恐れはないケースもある。すなわち、エネルギー変化量が同期して変化していたとしても、直ちに有効な血管吻合が生じていると言い切れないのである。そこで本発明者は、エネルギー変化率を更に用いて血管吻合があると判断できないかを研究した。
【００４７】
本発明者の研究結果によれば、エネルギー変化量が同期して変化する場合であっても、エネルギー変化率が同期せずに変化する場合には、双胎間輸血症候群を招く恐れがある血管吻合は生じないことが分かった。同様に、エネルギー変化率が同期して変化する場合であっても、エネルギー変化量が同期せずに変化する場合には、双胎間輸血症候群を招く恐れがある血管吻合は生じないことが分かった。一方、エネルギー変化量が同期して変化し、且つエネルギー変化率が同期して変化する場合には、双胎間輸血症候群を引き起こす血管吻合が生じることが分かった。
【００４８】
以上から明らかであるが、血管吻合があると判断するためには、エネルギー変化量及びエネルギー変化率の一方だけの演算のみでは不十分で、双方を求めた上で判断することが重要である。本明細書中、「血管吻合がある」とは、「双胎間輸血症候群を招く恐れがある血管吻合がある」ことを意味するものとする。
【００４９】
図６は、本実施の形態における検査装置ＤＢの演算部及び判断部の判断制御を示すフローチャートである。ここでは母体に対して定期的に検診を行って、超音波プローブＳＷＰからの信号を入力し，その結果をデータベースに記憶しているものとする。まずステップＳ１０１において、超音波プローブＳＷＰからの信号に基づいて、演算部が第１の胎児胎盤循環器系及び第２の胎児胎盤循環器系について、それぞれ第１のエネルギー変化量と第２のエネルギー変化量とを経時的に複数点で求める。次いで、判断部がステップＳ１０２にて、求めた第１のエネルギー変化量と第２のエネルギー変化量とを時間軸に沿ってプロットし、それぞれ同期して変化するか否かを判断する。
【００５０】
ここで、求めた第１のエネルギー変化量と第２のエネルギー変化量とが同期せずに変化していれば、判断部はステップＳ１０６において、血管吻合なしと判断する。これに対し、求めた第１のエネルギー変化量と第２のエネルギー変化量とが同期して変化していれば、続くステップＳ１０３にて、超音波プローブＳＷＰからの信号に基づいて、演算部が第１の胎児胎盤循環器系及び第２の胎児胎盤循環器系について、それぞれ第１のエネルギー変化率と第２のエネルギー変化率とを経時的に複数点で求める。次いで、判断部がステップＳ１０４にて、求めた第１のエネルギー変化率と第２のエネルギー変化率とを時間軸に沿ってプロットし、それぞれ同期して変化するか否かを判断する。
【００５１】
ここで、求めた第１のエネルギー変化率と第２のエネルギー変化率とが同期せずに変化していれば、判断部はステップＳ１０６において、血管吻合なしと判断する。これに対し、求めた第１のエネルギー変化率と第２のエネルギー変化率とが同期して変化していれば、続くステップＳ１０５にて、判断部が血管吻合ありと判断する。尚、先に変化率を演算して同期の有無を判断し、その後変化量を演算して同期の有無を判断しても良い。
【００５２】
以下、本発明者が行った検査結果を説明する。図７は、妊婦（１）に仰臥位安静の体位をとらせた上で本実施の形態の検査装置を用いて超音波測定を行い、その結果得られたエネルギー変化量を縦軸に取り、妊娠週数を横軸にとって示すグラフであり、図８は、超音波測定の結果得られたエネルギー変化率を縦軸に取り、妊娠週数を横軸にとって示すグラフである。
尚、図において、＄＄Ｗ＆Ｄとは＄＄週＆日目を表している（以下、同じ）。
【００５３】
図７の検査結果によれば、３２週１日目から３７週１日目まで、エネルギー変化量が同期して変動している。又、図８の検査結果によれば、３２週１日目から３７週１日目まで、エネルギー変化率が同期して変動している。ここで、「同期する」とは、胎児Ａのエネルギー変化量（率）が増大すれば、胎児Ｂのエネルギー変化量（率）が増大し、胎児Ａのエネルギー変化量（率）が減少すれば、胎児Ｂのエネルギー変化量（率）が減少することをいう。ここで、エネルギー変化量及びエネルギー変化率が同期して変化している場合、胎児Ａと胎児Ｂ間で血液のやりとりをしていると推定でき、すなわち血管吻合が生じていると判断できる。妊婦（１）の分娩後において、胎児Ａと胎児Ｂを診断したところ、軽度の双胎間輸血症候群を発症していたことが判明し、血管吻合があったことが確認された。
【００５４】
図９は、妊婦（２）に仰臥位安静の体位をとらせた上で本実施の形態の検査装置を用いて超音波測定を行い、その結果得られたエネルギー変化量を縦軸に取り、妊娠週数を横軸にとって示すグラフであり、図１０は、超音波測定の結果得られたエネルギー変化率を縦軸に取り、妊娠週数を横軸にとって示すグラフである。
【００５５】
図９の検査結果によれば、２９週６日目から３５週４日目まで、エネルギー変化量が同期して変動している。又、図１０の検査結果によれば、２９週６日目から３５週４日目まで、エネルギー変化率が同期して変動している。妊婦（１）に比べると、妊婦（２）のエネルギー変化量及びエネルギー変化率はなだらかに変動しているが、エネルギー変化量及びエネルギー変化率のいずれも同期して変動しているので、血管吻合が生じていると判断できる。妊婦（２）の分娩後において、胎児Ａと胎児Ｂを診断したところ、軽度の双胎間輸血症候群を発症していたことが判明し、血管吻合があったことが確認された。
【００５６】
図１１は、妊婦（３）に仰臥位安静の体位をとらせた上で本実施の形態の検査装置を用いて超音波測定を行い、その結果得られたエネルギー変化量を縦軸に取り、妊娠週数を横軸にとって示すグラフであり、図１２は、超音波測定の結果得られたエネルギー変化率を縦軸に取り、妊娠週数を横軸にとって示すグラフである。
【００５７】
図１１の検査結果によれば、３２週２日目から３６週５日目まで、エネルギー変化量が同期して変動しているが、３６週５日目から３７週４日目までは同期して変動していない。これに対して、図１２の検査結果によれば、３２週２日目から３７週４日目まで、概ねエネルギー変化率は同期して変動していない。このようにエネルギー変化率が同期して変動していなければ、血管吻合が生じていないと判断できる。実際、妊婦（３）の分娩後において、胎児Ａと胎児Ｂを診断したところ、双方とも発育良好であり双胎間輸血症候群を発症していないことが確認され、すなわち血管吻合はなかったことが確認された。
【００５８】
妊婦（３）においてエネルギー変化量だけを捉えれば、３２週２日目から３６週５日目まで同期していることで血管吻合が生じているようにも見えるが、３６週５日目以降は、エネルギー変化量が同期しなくなる。一方、エネルギー変化率は、３２週２日目から同期していないことが明らかであるので、これにより早期に血管吻合の有無を見分けることができ、且つ確度が高い診断を行える。尚、妊婦（３）において３７週１日目から３７週２日目の期間で、エネルギー変化率が同期して変動しているが、その期間の前後ではエネルギー変化率が同期して変動していないため、当該期間の同期は偶然であると考えられる。よって、同期しているか否かは、データを３点以上（より好ましくは４点以上）時間軸に沿ってプロットした上で判断することが望ましい。
【００５９】
図１３は、妊婦（４）に仰臥位安静の体位をとらせた上で本実施の形態の検査装置を用いて超音波測定を行い、その結果得られたエネルギー変化率を縦軸に取り、妊娠週数を横軸にとって示すグラフである。
【００６０】
図１３の検査結果によれば、２５週５日目から２８週３日目まで、エネルギー変化率が同期して変動しているが、２８週３日目を過ぎると胎児Ｂに関してエネルギー変化率がゼロになり、２８週３日目から５日目の間に胎児が死亡したと判断された。残りの胎児Ａは無事出産に至った。２５週５日目から２８週３日目まで、エネルギー変化率が同期して変動していることに鑑みると、２５週５日目の時点で血管吻合が生じていたと推認され、双胎間輸血症候群の発症が胎児Ｂの死亡の一因と考えられる。胎児Ｂの死亡により、両胎児間での血液のやりとりはなくなり、双胎間輸血症候群から治癒したため、胎児Ａは無事出産に至ったものと判断される。
【００６１】
本発明は、以上の実施の形態に限られない。例えば、臍帯静脈及び臍帯動脈内を流れる胎児血流を、超音波を用いて測定しているが、これに限られることはない。又、本発明の検査装置によれば、エネルギー変化量を用いることで、例えば非特許文献１，２に詳細に示されている手法に従い、正常妊娠、子宮内胎児発育遅延妊娠、妊娠高血圧症候群のいずれかであることを判断することもできる。
【符号の説明】
【００６２】
ＡＲ            大動脈
ＡＶ            静脈管
ＤＢ            装置本体
ＥＨ            卵円孔
ＨＴ            胎児心臓
ＬＡ            左房
ＬＲ            左室
ＭＮ            モニタ
ＰＬ            胎盤
ＲＡ            右房
ＲＲ            右室
ＳＷ            超音波
ＳＷＰ            超音波プローブ
ＵＣＡ１，ＵＣＡ２    臍帯動脈
ＵＣＶ１，ＶＣＡ２    臍帯静脈
ＵＶ            下大静脈
【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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