УСТРОЙСТВО ОЦЕНКИ ВЯЗКОУПРУГОСТИ СОСУДОВ, СПОСОБ ОЦЕНКИ ВЯЗКОУПРУГОСТИ СОСУДОВ И ПРОГРАММА
VASCULAR VISCOELASTICITY EVALUATION DEVICE, VASCULAR VISCOELASTICITY EVALUATION METHOD  AND PROGRAM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к устройству, способу и программе для неинвазивной оценки степени вязкоупругости сосудов посредством анализа пульсовых волн.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Скорость распространения пульсовой волны (PWV) являлась широко распространенным неинвазивным механизмом оценки вязкоупругости сосудов до настоящего времени. В этом способе пульсовые волны должны быть измерены с использованием манжеты и т.п., прикрепленной в двух или более местах.
Между тем, существуют известные устройства для оценки вязкоупругости сосудов посредством измерения пульсовой волны с помощью манжеты, прикрепленной только в одном месте, в которых извлекается компонент пульсовой волны из давления в манжете, и этот извлеченный компонент пульсовой волны подвергается дифференцированию по времени с целью вычисления значения первой производной и формирования дифференциальной формы волны, и в состоянии, в котором внешняя сила, по существу равная или превышающая систолическое кровяное давление, воздействует на кровеносный сосуд, обнаруживают значение положительного пика амплитуды в пределах одной пульсовой волны дифференциальной формы волны, значение отрицательного пика амплитуды обнаруживают в пульсовой волне, в которой было обнаружено значение положительного пика амплитуды, вычисляют отношение значение положительного пика амплитуды к значению отрицательного пика амплитуды, и затем вязкоупругость сосудов оценивают на основании этого вычисленного отношения (см., например патентную ссылку 1).
Документ предшествующего уровня техники
Патентная ссылка
Патентная ссылка 1: японский патент № 4054884
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачи, решаемые изобретением
В пределах одной пульсовой волны дифференциальной формы волны для относительно молодого человека, из всех отрицательных пиков амплитуды первое встречающееся пиковое значение обычно является максимальным пиковым значением. Когда пульсовые волны измеряют для этого относительно молодого человека с применением устройства, раскрытого в патентной ссылке 1, поскольку вышеописанное максимальное пиковое значение используется в качестве данных для оценки вязкоупругости сосудов, проблема состоит в том, что надежность оценки вязкоупругости сосудов является низкой.
Цель настоящего изобретения состоит в предоставлении устройства оценки вязкоупругости сосудов, способа оценки вязкоупругости сосудов и программы, с помощью которых вязкоупругость сосудов может быть оценена с высокой надежностью, когда пульсовую волну измеряют с помощью одной манжеты, и индекс определения для вязкоупругости сосудов вычисляют на основании этой измеренной пульсовой волны, и когда вычисляют индекс определения для вязкоупругости сосудов для субъекта измерения, который является относительно молодым человеком.
Было показано, что вязкоупругость кровеносных сосудов связана с атеросклерозом, и риск артериосклероза растет пропорционально жесткости кровеносного сосуда. В частности, вязкоупругость кровеносных сосудов центральной артерии имеет большое клиническое значение, и возможность точной оценки вязкоупругости центральной артерии с помощью одной манжеты имеет значительную важность с социальной точки зрения.
Средство для решения задачи
В пределах одной пульсовой волны дифференциальной формы волны, полученной посредством дифференцирования по времени компонента пульсовой волны, извлеченного в состоянии, в котором внешняя сила, по существу равная или превышающая систолическое кровяное давление, воздействует на кровеносный сосуд, обнаруживают значение положительного пика амплитуды Vf1, которое встречается первым, и значение пика Vr2, которое встречается вторым из множества значений отрицательных пиков амплитуды, вычисляют отношение значения положительного пика амплитуды, Vf1, которое встречается первым, и значения отрицательного пика амплитуды Vr2, которое встречается вторым, и вязкоупругость сосудов оценивается на основании этого вычисленного отношения.
Результаты изобретения
Согласно настоящему изобретению обеспечивается такой результат, что вязкоупругость сосудов может быть оценена с высокой надежностью, когда пульсовая волна измеряется с помощью одной манжеты, и индекс определения для вязкоупругости сосудов вычисляется на основании этой измеренной пульсовой волны, и когда индекс определения для вязкоупругости сосудов вычисляется для субъекта измерения, являющегося относительно молодым человеком.
Кроме того, так как оценка выполняется на основании вышеописанного вычисленного отношения, вязкоупругость центральной артерии может быть оценена точно, и на нее не будет влиять жесткость плечевых кровеносных сосудов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой блок-схему устройства 100 оценки вязкоупругости сосудов согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения;
Фиг. 2 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую функционирование CPU 20;
Фиг. 3 представляет собой график изменений давления в манжете в варианте осуществления 1;
Фиг. 4 представляет собой детальное представление отношения (dP/dt) между изменением давления в манжете и значением амплитуды;
Фиг. 5 представляет собой детальное представление дифференциальной пульсовой волны около систолического кровяного давления в варианте осуществления 1;
Фиг. 6 представляет собой детальное представление одного пульса дифференциальной формы пульсовой волны;
На фиг. 7 показан один пульс дифференциальной формы пульсовой волны для молодого человека;
На фиг. 8 показана дифференциальная форма пульсовой волны пожилого человека и пациента с артериальным склерозом;
Фиг. 9 представляет собой блок-схему операций в варианте осуществления 1;
Фиг. 10 представляет блок-схему устройства 200 оценки вязкоупругости сосудов согласно варианту осуществления 2;
Фиг. 11 представляет собой схему конфигурации CPU 20a в варианте осуществления 2;
Фиг. 12 представляет собой график, иллюстрирующий характеристики отношения RT (Vr2/Vf1), Vr1/Vf1 в отношении возраста в варианте осуществления 2;
Фиг. 13 представляет собой график, иллюстрирующий характеристики отношения RT, Vr1/Vf1 жесткости плечевых кровеносных сосудов для возраста 25 лет в варианте осуществления 2;
Фиг. 14 представляет собой график, иллюстрирующий характеристики отношения RT, Vr1/Vf1 жесткости плечевых кровеносных сосудов для возраста 55 лет в варианте осуществления 2;
Фиг. 15 представляет собой график, иллюстрирующий характеристики отношения RT, Vr1/Vf1 жесткости плечевых кровеносных сосудов для возраста 85 лет;
Фиг. 16 представляет собой блок-схему устройства 300 оценки вязкоупругости сосудов в варианте осуществления 3;
Фиг. 17 представляет собой блок-схему функционирования CPU 20b;
Фиг. 18 представляет собой блок-схему операций в варианте осуществления 3; и
Фиг. 19 представляет собой график отношения между давлением, прилагаемым к манжете, и давлением колебаний манжеты, измеренным в манжете в варианте осуществления 3.
СПОСОБЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты осуществления изобретения представлены ниже следующими вариантами осуществления.
Вариант осуществления 1
Фиг. 1 представляет собой блок-схему устройства 100 оценки вязкоупругости сосудов из варианта осуществления 1 настоящего изобретения.
Устройство 100 оценки вязкоупругости сосудов состоит из манжеты 11, средств 12 приложения давления, средств 13 выпуска на малой скорости, средств 14 детектирования давления, средств 15 выборки, CPU 20, ROM 30, RAM 40, интерфейса 50, устройства 61 отображения, принтера 62 и внешнего терминала 63.
Манжета 11, средство 12 приложения давления, средство 13 выпуска на малой скорости и средство 14 детектирования давления соединены гибким трубопроводом. Кроме того, средство 12 приложения давления, средство 13 выпуска на малой скорости, средство 14 детектирования давления и средство 15 выборки управляются CPU 20.
Манжету 11 оборачивают вокруг руки, запястья, пальца, бедра, лодыжки, и т.д., субъекта измерения с целью получения пульсовой волны. Средство 12 приложения давления нагнетает давление в манжете 11 до предварительно заданного давления, необходимого для измерения кровяного давления. Средство 13 выпуска на малой скорости постепенно выпускает давление внутри манжеты 11, нагнетенное средством 12 приложения давления.
Средство 14 детектирования давления включает в себя датчик давления для детектирования давления манжеты 11, и он преобразует вышеописанное давление в электрический сигнал (пульс) и выдает результат. Средство 15 выборки подсчитывает количество электрических сигналов (пульсов) от средства 14 детектирования давления в пределах заданного интервала времени, и оно периодически повторяет этот подсчет в качестве реакции на сигнал выборки, и также подвергает дискретизированное значение преобразованию A/D.
Фиг. 2 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую функционирование CPU 20.
CPU 20 управляет всем устройством 100 оценки вязкоупругости сосудов, и, функционально, он работает во взаимосвязи с программами, хранящимися в ROM 30 (соответствующая блок-схема показана на фиг. 9) в целях формирования реализации средства 21 извлечения компонента пульсовой волны, средства 22 формирования дифференциальной формы волны, средства 23 обнаружения значения положительного первого пика амплитуды, средства 24 обнаружения значения отрицательного второго пика амплитуды, средства 25 вычисления отношения и средства 26 оценки вязкоупругости сосудов.
Средство 21 извлечения компонента пульсовой волны извлекает компонент пульсовой волны из давления в манжете. Средство 22 формирования дифференциальной формы волны субъекта подвергает компонент пульсовой волны, извлеченный средством 21 извлечения компонента пульсовой волны, дифференцированию по времени с целью вычисления значения первой производной и формирования дифференциальной формы волны.
В состоянии, в котором внешняя сила, по существу равная или превышающая систолическое кровяное давление, воздействует на кровеносный сосуд, средство 23 обнаружения значения положительного первого пика амплитуды обнаруживает значение положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым в пределах одной пульсовой волны вышеописанной дифференциальной формы волны.
Средство 24 обнаружения значения отрицательного второго пика амплитуды обнаруживает значение отрицательного пика амплитуды Vr2, который встречается вторым в пульсовой волне, в которой было обнаружено значение положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым. Средство 25 вычисления отношения вычисляет отношение RT (Vr2/Vf1) значения положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым, и значения отрицательного пика амплитуды Vr2, который встречается вторым. Средство 26 оценки вязкоупругости сосудов оценивает вязкоупругость сосудов на основании отношения RT, вычисленного средством 25 вычисления отношения.
Фиг. 3 представляет собой график, иллюстрирующий изменения в давлении в манжете в варианте осуществления 1.
Манжету 11 оборачивают вокруг руки, запястья, пальца, и т.д. Давление в этой манжете 11 поднимают до определенного уровня с помощью средства 12 приложения давления, после чего оно уменьшается по существу линейно с помощью средства 13 выпуска на малой скорости со скоростью от 3 до 5 мм рт.ст./секунду. Компонент амплитуды пульсовой волны накладывается на давление в манжете в течение этого сброса давления.
То, каким образом устройство 100 оценки вязкоупругости сосудов вычисляет индекс для вязкоупругости сосудов, будет теперь описано более конкретно. Сначала манжету 11 оборачивают вокруг руки субъекта измерения и включают переключатель запуска измерения, представленный в интерфейсе 50, в результате чего в манжете 11 нагнетается давление с помощью средства 12 приложения давления до тех пор, пока давление, требуемое для измерения кровяного давления, не будет достигнуто, после чего приложение давления останавливается, и затем средство 13 выпуска на малой скорости постепенно выпускает воздух из манжеты 11, с тем чтобы смещение давления, вызванное компонентом пульсовой волны в результате начало передаваться в манжету.
Средство 14 детектирования давления преобразует давление в манжете в электрический сигнал как изменение частоты, и средство 15 выборки производит дискретизацию через регулярные временные интервалы (например, каждые 5 мс) и выдает пульс в качестве реакции на полученное значение давления в манжете.
Фиг. 4 представляет собой подробный вид соотношения между изменением давления в манжете и значением амплитуды (dP/dt).
Фиг. 5 представляет собой подробный вид дифференциальной пульсовой волны около систолического кровяного давления в варианте осуществления 1.
Когда дифференцирование по времени выполняется для давления в манжете, и уровень сброса давления удаляется из давления в манжете, дифференциальная пульсовая волна может быть получена как показано на фиг. 4. На фиг. 4 значение положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым, является значением пика из дифференциальной формы волны в пределах одной пульсовой волны и из амплитудных значений в положительном направлении относительно ноля. Кроме того, на фиг. 4 значение отрицательного пика амплитуды Vr2, который встречается вторым, является значением пика, который встречается вторым в этой дифференциальной форме волны в пределах одной пульсовой волны и из амплитудных значений в отрицательном направлении относительно ноля.
Дифференцированная по времени пульсовая волна представляет собой значение, показывающее скорость, с которой изменяется объем кровеносного сосуда. Положительное значение амплитуды показывает скорость расширения кровеносного сосуда, и отрицательное значение амплитуды показывает скорость сужения кровеносного сосуда.
Фиг. 6 представляет собой подробный вид одного пульса дифференциальной формы пульсовой волны.
Подробный вид одного пульса дифференциальной формы волны с фиг. 6 представляет собой дальнейшее укрупнение фиг. 5, сосредоточенное на дифференцированной по времени пульсовой волне в пределах одного пульса. Дифференциальная пульсовая волна в пределах одного пульса содержит значение положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым, значение положительного пика амплитуды Vf2, который встречается вторым, значение отрицательного пика амплитуды Vr1, который встречается первым, и значение отрицательного пика амплитуды Vr2, который встречается вторым.
На фиг. 7 показан один пульс дифференциальной формы пульсовой волны для молодого человека.
На фиг. 8 показана дифференциальная форма пульсовой волны для пожилого человека и пациента с артериальным склерозом.
Как ясно из фиг. 7 и 8, значение отрицательного пика амплитуды Vr2, которое встречается вторым, относительно больше, чем другие пиковые значения, в зависимости от возраста и вязкоупругости сосудов. Следовательно, вязкоупругость сосудов может быть оценена на основании отношения RT значения положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым, и отрицательного значения пика амплитуды Vr2, который встречается вторым. Другими словами, вязкоупругость сосудов может быть должным образом оценена при использовании отношения RT между значением положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым, и значением отрицательного пика амплитуды Vr2, который встречается вторым.
Далее будут описаны операции в варианте осуществления 1.
Фиг. 9 представляет собой блок-схему операций в варианте осуществления 1.
Сначала, в S1, манжету 11 оборачивают вокруг руки, запястья, пальца, бедра, лодыжки, и т.д., субъекта измерения с целью получения пульсовой волны. В S2 специфичное давление, требуемое для измерения кровяного давления, прилагается к манжете 11 через средство 12 приложения давления. В S3 давление в манжете 11, приложенное с помощью средства 12 приложения давления, постепенно выпускается с помощью средства 13 выпуска с низкой скоростью.
В S4 средство 14 детектирования давления преобразует давление манжеты 11 в электрический сигнал (пульс) и выдает результат. В S5 средство 15 выборки подсчитывает число электрических сигналов (пульсов) от средств 14 детектирования давления в пределах определенного интервала времени, периодически повторяет этот подсчет в качестве реакции на сигнал выборки, и подвергает полученное значение преобразованию A/D.
В S6 средство 21 извлечения компонента пульсовой волны извлекает компонент пульсовой волны из давления в манжете. В S7 средство 22 формирования дифференциальной формы волны подвергает извлеченный компонент пульсовой волны дифференцированию по времени с целью вычисления значения первой производной и формирования дифференциальной формы волны.
В S8 средство 23 обнаружения значения положительного первого пика амплитуды обнаруживает значение положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым, в пределах одной пульсовой волны дифференциальной формы волны в состоянии, в котором внешняя сила, по существу равная или превышающая систолическое кровяное давление, воздействовала на кровеносный сосуд. В S9 средство 24 обнаружения значения отрицательного второго пика амплитуды обнаруживает значение отрицательного пика амплитуды Vr2, который встречается вторым в пульсовой волне, в которой значение положительного пика амплитуды Vf1, которое встречалось первым, было обнаружено.
В S10 средство 25 вычисления отношения вычисляет отношение RT значения положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым, и значения отрицательного пика амплитуды Vr2, который встречается вторым. В S11 средство 26 оценки вязкоупругости сосудов оценивает вязкоупругость сосудов на основании отношения RT, вычисленного средством 25 вычисления отношения.
В варианте осуществления 1 надежность оценки вязкоупругости сосудов является высокой, когда пульсовую волну измеряют с помощью одной манжеты, и индекс определения для вязкоупругости сосудов вычисляется на основании этой измеренной пульсовой волны, и когда индекс определения для вязкоупругости сосудов вычисляется для субъекта измерения, который является относительно молодым человеком.
Более конкретно, когда жесткость центральной артерии в человеческом теле моделируют на компьютере и параметры для жесткости центральной артерии контролируются, это отражается в значении отрицательного пика амплитуды Vr2, который встречается вторым. Поэтому, посредством вычисления отношения RT значения положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым, и значения отрицательного пика амплитуды Vr2, которое встречается вторым, и последующей оценки вязкоупругости сосудов на основании отношения RT, можно повысить надежность оценки вязкоупругости сосудов для относительно молодых субъектов.
Кроме того, в вышеупомянутом варианте осуществления разность может использоваться вместо использования отношения. Другими словами, вязкоупругость сосудов может быть оценена на основании разности между значением положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым, и значением отрицательного пика амплитуды Vr2, который встречается вторым.
Вариант осуществления 2
Фиг. 10 представляет собой блок-схему устройства 200 оценки вязкоупругости сосудов в варианте осуществления 2 настоящего изобретения.
Устройство 200 оценки вязкоупругости сосудов является вариантом осуществления обнаружения, в устройстве 100 оценки вязкоупругости сосудов, значения положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым, и значения отрицательного пика амплитуды Vr2, который встречается вторым, в состоянии, в котором был по существу достигнут отрицательный пик амплитуды.
Более конкретно, когда обнаруживают значение положительного пика амплитуды, Vf1, который встречается первым, и значение отрицательного пика амплитуды Vr2, который встречается вторым, в то время как в устройстве 100 оценки вязкоупругости сосудов их обнаруживают в состоянии, в котором внешняя сила, по существу равная или превышающая систолическое кровяное давление, воздействовала на кровеносный сосуд, в устройстве 200 оценки вязкоупругости сосудов такие значения обнаруживают в состоянии, в котором был по существу достигнут отрицательный пик амплитуды.
Устройство 200 оценки вязкоупругости сосудов представляет собой то же самое устройство, что и устройство 100 оценки вязкоупругости, за исключением того, что CPU 20a предоставлен вместо CPU 20.
Фиг. 11 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию CPU 20a в варианте осуществления 2.
В CPU 20a средство 73 обнаружения значения положительного первого пика амплитуды предоставлено вместо средства 23 обнаружения значения положительного первого пика амплитуды из CPU20, и средство 74 обнаружения значения отрицательного второго пика амплитуды предоставлено вместо средства 24 обнаружения значения отрицательного второго пика амплитуды из CPU 20.
Средство 73 обнаружения значения положительного первого пика амплитуды обнаруживает значение положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым, в пределах одной пульсовой волны дифференциальной формы волны, описанной выше, в состоянии, в котором был по существу достигнут отрицательный пик амплитуды.
Средство 74 обнаружения значения отрицательного второго пика амплитуды обнаруживает значение отрицательного пика амплитуды Vr2, который встречается вторым, в пределах одной пульсовой волны вышеописанной дифференциальной формы волны в состоянии, в котором был по существу достигнут отрицательный пик амплитуды. Другими словами, средство 74 обнаружения значения отрицательного второго пика амплитуды обнаруживает значение отрицательного пика амплитуды Vr2, который встречается вторым, в пульсовой волне, в которой вышеописанное значение положительного пика амплитуды Vf1, которое встречалось первым, было обнаружено.
В варианте осуществления 2 надежность оценки вязкоупругости сосудов является высокой, когда пульсовую волну измеряют с помощью одной манжеты, и индекс определения для вязкоупругости сосудов вычисляют на основании этой измеренной пульсовой волны, и когда индекс определения для вязкоупругости сосудов вычисляют для субъекта измерения, который является относительно молодым человеком.
Фиг. 12 представляет собой график, иллюстрирующий характеристики отношения RT (Vr2/Vf1), Vr1/Vf1 с учетом возраста в варианте осуществления 2.
В компьютерном моделировании, выполненном Институтом физических и химических исследований Рикена (RIKEN), было подтверждено, что вышеописанное отношение Vr2/Vr1 отражает вязкоупругость центральной артерии и является индексом, на который не оказывает значительного влияния жесткость плечевых кровеносных сосудов.
Средство 26 оценки вязкоупругости сосудов оценивает вязкоупругость сосудов на основании отношения RT (Vr2/Vf1), вычисленного средством 25 вычисления отношения. В этом случае, например, средние значения для отношения RT (Vr2/Vr1) относительно возраста, пола, и т.д. вводятся в таблицу заранее, и риск артериосклероза определяют посредством сравнения этих средних значений.
Фиг. 13 представляет собой график, иллюстрирующий характеристики отношения RT, Vr1/Vf1 жесткости плечевых кровеносных сосудов в 25 лет.
Фиг. 14 представляет собой график, иллюстрирующий характеристики отношения RT, Vr1/Vf1 жесткости плечевых кровеносных сосудов в 55 лет.
Фиг. 15 представляет собой график, иллюстрирующий характеристики отношения RT, Vr1/Vf1 жесткости плечевых кровеносных сосудов в 85 лет.
Как можно видеть на фиг. 13-15, в обычном способе, включающем Vr1/Vf1 (кривая, изображенная черными кружками), когда имеется изменение в жесткости плечевых кровеносных сосудов, Vr1/Vf1 изменяется; другими словами, на Vr1/Vf1 оказывает влияние жесткость плечевых кровеносных сосудов. Однако, в отношении RT, (Vr2/Vf1; кривая, изображенная белыми кружками), когда жесткость плечевых кровеносных сосудов изменяется, практически отсутствует изменение отношения RT (Vr2/Vf1); другими словами, отношение RT (Vr2/Vf1) позволяет оценить жесткость центральной артерии, и на него не влияет жесткость плечевых кровеносных сосудов.
В вариантах осуществления, описанных выше, постепенно уменьшается давление в манжете; однако, варианты осуществления также применимы к случаю, в котором давление в манжете постепенно увеличивается.
Кроме того, в устройстве 200 оценки вязкоупругости сосудов, разность может использоваться вместо использования отношения. Другими словами, возможно, что значение положительного пика амплитуды, Vf1, который встречается первым, и значение отрицательного пика амплитуды Vr2, который встречается вторым, обнаруживают в состоянии, в котором отрицательный пик амплитуды был по существу достигнут, и затем вязкоупругость сосудов, оценивают на основании разности между значением положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым, и значением отрицательного пика амплитуды Vf2, который встречается вторым.
Вариант осуществления 3
Фиг. 16 представляет собой блок-схему устройства 300 оценки вязкоупругости сосудов из варианта осуществления 3 настоящего изобретения.
Устройство 300 оценки вязкоупругости сосудов представляет собой вариант осуществления устройства 100 оценки вязкоупругости сосудов, в котором давление, которое на 40 мм рт.ст. превышает давление в манжете во время измерения систолического кровяного давления, поддерживается в течение приблизительно 22 секунд, и значение положительного пика амплитуды, Vf1, который встречается первым, и значение отрицательного пика амплитуды Vr2, который встречается вторым, обнаруживают в пределах одной пульсовой волны дифференциальной формы волны, полученной посредством дифференцирования по времени компонента пульсовой волны, извлеченного во время поддержания давления в манжете.
Устройство 300 оценки вязкоупругости сосудов содержит манжету 11, средство 12 приложения давления, средство 13 выпуска на малой скорости, средство 14 детектирования давления, средство 15 выборки, CPU 20b, ROM 30, RAM 40, интерфейс 50, устройство 61 отображения, принтер 62 и внешний терминал 63.
Фиг. 17 представляет собой блок-схему, показывающую функционирование CPU 20b.
CPU 20b управляет всем устройством 300 оценки вязкоупругости сосудов, и, функционально, он работает во взаимосвязи с программами, хранящимися в ROM 30 (соответствующая блок-схема показана на фиг. 9), в целях формирования реализации средства 21 извлечения компонента пульсовой волны, средства 22 формирования дифференциальной формы волны, средства 83 обнаружения значения положительного первого пика амплитуды, средства 84 обнаружения значения отрицательного второго пика амплитуды, средства 25 вычисления отношения и средства 26 оценки вязкоупругости сосудов.
Средство 21 извлечения компонента пульсовой волны извлекает компонент пульсовой волны из давления в манжете. Средство 22 формирования дифференциальной формы волны субъекта подвергает компонент пульсовой волны, извлеченный средством 21 извлечения компонента пульсовой волны, дифференцированию по времени с целью вычисления значения первой производной и формирования дифференциальной формы волны.
Средство обнаружения значения положительного первого пика амплитуды 83 поддерживает давление, на 40 мм рт.ст. превышающее давление в манжете во время измерения систолического кровяного давления, в течение 22 секунд, и оно обнаруживает значение положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым, в пределах одной пульсовой волны дифференциальной формы волны, полученной посредством дифференцирования по времени компонента пульсовой волны, извлеченного во время поддержания давления в манжете.
Средство 84 обнаружения значения отрицательного второго пика амплитуды обнаруживает значение отрицательного пика амплитуды Vr2, который встречается вторым в пульсовой волне, в которой значение положительного пика амплитуды Vf1, которое встретилось первым, было обнаружен. Средство 25 вычисления отношения, вычисляет отношение RT (Vr2/Vf1) значения положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым, и значения отрицательного пика амплитуды Vf2, который встречается вторым. Средство 26 оценки вязкоупругости сосудов оценивает вязкоупругость сосудов на основании отношения RT, вычисленного средством 25 вычисления отношения.
Далее будут описаны операции варианта осуществления 3.
Фиг. 18 представляет собой блок-схему операций в варианте осуществления 3.
Сначала, в S1, манжету 11 оборачивают вокруг руки, запястья, пальца, бедра, лодыжки, и т.д. субъекта измерения с целью получения пульсовой волны. В S20 обычное измерение кровяного давления выполняют с целью измерения систолического кровяного давления. Затем, в S21, давление, которое на 40 мм рт.ст. превышает давление в манжете, во время измерения систолического кровяного давления, поддерживается в течение 22 секунд, и в S4 средство 14 детектирования давления преобразует давление манжеты 11 в электрический сигнал (пульс) и выдает результат. В S5 средство 15 выборки подсчитывает число электрических сигналов (пульсов) от средства 14 детектирования давления в пределах определенного интервала времени, периодически повторяет этот подсчет в качестве реакции на сигнал выборки и подвергает значение преобразованию A/D.
В S6 средство 21 извлечения компонента пульсовой волны извлекает компонент пульсовой волны из давления в манжете. В S7 средство 22 формирования дифференциальной формы волны подвергает извлеченный компонент пульсовой волны дифференцированию по времени с целью вычисления значения первой производной и формирования дифференциальной формы волны.
В S28 средство обнаружения значения положительного первого пика амплитуды 83 обнаруживает значение положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым, в пределах одной пульсовой волны дифференциальной формы волны, описанной выше. В S29 средство обнаружения значения отрицательного второго пика амплитуды 84 обнаруживает значение отрицательного пика амплитуды Vr2, который встречается вторым.
В S10 средство 25 вычисления отношения вычисляет отношение RT значения положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым, и значения отрицательного пика амплитуды Vf2, который встречается вторым. В S11 средство 26 оценки вязкоупругости сосудов оценивает вязкоупругость сосудов на основании отношения RT, вычисленного средством 25 вычисления отношения. Затем, в S12, давление в манжете 11, нагнетенное с помощью средства 12 приложения давления, постепенно выпускается с помощью средства 13 выпуска на малой скорости.
Фиг. 19 представляет собой график соотношения между давлением, приложенным к манжете, и давлением колебаний манжеты, измеренным в манжете в варианте осуществления 3.
Как видно из Фиг. 19, давление, приложенное к манжете, которое показано сплошной линией (давление колебаний, измеренное в манжете), резко повышается до 160 мм рт.ст. в течение от шести (6) до восьми (8) секунд после запуска измерения. Это значение, равное 160 мм рт.ст., представляет собой давление, полученное посредством добавления 40 мм рт.ст. к систолическому кровяному давлению. Как только давление в манжете достигает 160 мм рт.ст., оно поддерживается в ней в течение 22 секунд. Следовательно, колебательный компонент переходного давления постепенно исчезает через 14 секунд после запуска измерения, и давление колебания, измеренное в манжете (давление, показанное сплошной линией), стабилизируется в состоянии равновесия через 20 секунд после запуска измерения. Посредством поддержания этого состояния в течение определенного интервала времени становится возможным стабильное извлечение множества пульсовых волн. Соответственно, становится легче обнаружить и устранить шум движения тела и т.п., которые возникают во время измерения, и пиковое значение дифференциальной пульсовой волны может быть обнаружено более точно.
На фиг. 19 пунктирная линия показывает кровяное давление непосредственно под манжетой, и штрихпунктирная линия с одной точкой показывает давление, приложенное к манжете.
Более конкретно, в варианте осуществления 3 давление, превышающее на 40 мм рт.ст. давление в манжете во время измерения систолического кровяного давления, поддерживается в течение 22 секунд, и, при поддержании давления в манжете, значение положительного пика амплитуды, которое встречается первым, и значение отрицательного пика амплитуды, который встречается вторым, в пределах одной пульсовой волны дифференциальной формы волны, полученной посредством дифференцирования по времени извлеченного компонента пульсовой волны, многократно обнаруживается во время поддержания данного давления в манжете; соответственно, аномальные значения могут быть обнаружены и устранены.
Кроме того, в указанном выше варианте осуществления устанавливается давление, на 40 мм рт.ст. превышающее давление в манжете, при котором возникало систолическое кровяное давление, и это давление в манжете в 160 мм. рт. ст. поддерживается в течение 22 секунд. Однако, давление, полученное посредством добавления от 30 до 50 мм рт.ст. к давлению в манжете, при котором возникало систолическое кровяное давление, может использоваться вместо этого в качестве давления в манжете. Другими словами, если измерение будет выполняться путем приложения давления, которое менее чем на 30 мм рт.ст. превышает давление в манжете, при котором возникало систолическое кровяное давление, то кровь начнет течь к кровеносному сосуду, и станет трудным устранить шум движения тела и т.п., которые возникают во время измерения. С другой стороны, если измерение выполняется путем приложения давления давление, которое более чем на 50 мм рт.ст. превышает давление в манжете, при котором возникало систолическое кровяное давление, субъект измерения может испытать боль, вызванную этим давлением. Поэтому, является предпочтительным установка давления в манжете на значение, полученное посредством добавления от 30 до 50 мм рт.ст. к давлению в манжете, при котором возникало систолическое кровяное давление.
Кроме того, состояние, в котором устанавливается давление, превышающее систолическое кровяное давление, может поддерживаться в течение некоторого интервала времени, отличного от 22 секунд, такого как от 5 до 30 секунд. Более конкретно, если измерение получают в состоянии, в котором давление, превышающее систолическое кровяное давление, поддерживается в течение периода времени, меньшего чем 5 секунд, невозможно достичь стабильности измеренных значений; и, с другой стороны, если измерение получают в состоянии, в котором давление, превышающее систолическое кровяное давление, поддерживается в течение периода времени, большего чем 30 секунд, то возникает застой крови, характеристики кровеносного сосуда изменяются, и надежность измеренных значений пострадает. Соответственно, предпочтительно, чтобы состояние, в котором давление превышает систолическое кровяное давление, поддерживалось в течение периода времени между 5 и 30 секундами.
Другими словами, следует извлекать вышеописанную дифференциальную форму волны, полученную посредством дифференцирования по времени компонента пульсовой волны, в то время как давление в манжете, превышающее на определенное значение давление в манжете, при котором возникало систолическое кровяное давление, поддерживается в течение определенного интервала времени средством поддержания давления в манжете, и затем обнаруживать значение положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым, в пределах одной пульсовой волны вышеописанной дифференциальной пульсовой волны, полученной посредством дифференцирования по времени извлеченного компонента пульсовой волны.
Кроме того, в устройстве 300 оценки вязкоупругости сосудов разность может использоваться вместо использования отношения. Другими словами, вязкоупругость сосудов может быть оценена на основании разности между значением положительного пика амплитуды Vf1, который встречается первым, и значения отрицательного пика амплитуды Vr2, который встречается вторым, при этом они оба обнаруживаются в пределах одной пульсовой волны вышеописанной дифференциальной пульсовой волны, полученной посредством дифференцирования по времени компонента пульсовой волны, извлеченного в то время как давление в манжете, превышающее на определенное значение давление в манжете, при котором возникало систолическое кровяное давление, поддерживается в течение определенного интервала времени средством поддержания давления в манжете.
Кроме того, если различные средства, описанные выше в вариантах осуществления, заменяются на этапы, то указанные выше варианты осуществления становятся примерами способа оценки вязкоупругости сосудов по настоящему изобретению.
Кроме того, в указанных выше вариантах осуществления аппаратные средства, такие как схема для реализации функций программ, выполняемых CPU, могут быть предоставлены вместо CPU. Кроме того, возможно, что часть программы реализуется с помощью аппаратных средств, и оставшаяся часть выполняется компьютером.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение может применяться в приложениях, которые требуют высокой надежности в оценке артериального склероза, когда пульсовую волну измеряют с помощью одной манжеты, и индекс определения для артериального склероза вычисляют на основании этой измеренной пульсовой волны, и при оценке артериального склероза, если при этом субъект измерения является относительно молодым человеком.
[Описание цифровых обозначений]
100, 200, 300 устройство оценки вязкоупругости сосудов
11 манжета
20, 20a CPU
21 средство извлечения компонента пульсовой волны
22 средство формирования дифференциальной формы волны
23, 73, 83 средство обнаружения значения положительного первого пика амплитуды
24, 74, 84 средство обнаружения значения второго отрицательного пика амплитуды
25 средство вычисления отношения
26 средство оценки вязкоупругости сосудов.