JP5399832B2 - 血管内皮機能評価装置 - Google Patents

Description

この発明は、超音波エコー等を用いずに、超音波エコーを用いた計測に近い評価を可能とする血管内皮機能評価装置に関するものである。

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。

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エコーにより計測し、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。

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。

しかしながら、このＦＭＤ測定システムによる評価手法では、超音波エコー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。

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）。

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）。

また、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）。

更に、指先に末梢動脈の拍動流量の変化を測定する指プローブを装着し、同じ指先にカフを装着して一定期間の駆血を行い、駆血の前後等において上記指プローブによって末梢動脈の緊張の変化について監視を行うものが知られている（特許文献４）。

しかし、ＦＭＤ法は超音波エコー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。

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。

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。

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、カフの装着以外のセンサが不要であり、操作面等において優位といえる。

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。

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。

また、特許文献４の手法は、指プローブによって末梢動脈の緊張の変化について監視を行うものであるが、脈波の振幅を比較する場合、不要な影響が含まれる可能性が高い。特に、末梢動脈の緊張は交感神経の制御によってもなされることから、必ずしも血管内皮機能を正確に検出できないという問題がある。

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。

上記のような背景に鑑み、本願発明者らはカフを腕など身体の一部に巻き付け、当該カフにより所定時間駆血を行い、駆血の前後等において同じ位置において上記カフを用いた脈波検出を行い、検出された脈波を解析して血管内皮機能を評価する装置等を提案した（特願２００８−３２２５８６号）。

上記装置によれば、一つのカフによって適切に血管内皮機能を評価することができることが立証された。しかしながら、上記提案に係る手法では、駆血による血管閉塞位置において脈波検出を行っているため、脈波測定部位において血管閉塞による虚血の影響があり、超音波エコーを用いた測定に比べてやや精度が悪いのではないかと思料される。

特開２００７−２０９４９２号公報 特開２００６−１８１２６１号公報 特許３６３２０１４号明細書 特許４０４９６７１号明細書

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、超音波エコーを用いることなく、しかも超音波エコーによる測定と同様に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を提供することである。

本発明に係る血管内皮機能評価装置は、被検者の身体の第一の部位に巻き付けられる第一のカフと、被検者の身体における前記第一の部位より中枢側の第二の部位に巻き付けられる第二のカフと、カフの加圧、減圧を制御するカフ圧制御部と、上記第二の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第一のカフにより、前記被検者の身体の第一の部位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を比較して血管内皮機能を評価するものであり、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、第二のカフにおけるカフ圧を大気圧から被検者の平均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し、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。

本発明に係る血管内皮機能評価装置では、前記解析部が、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）。

本発明に係る血管内皮機能評価装置では、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）。

本発明に係る血管内皮機能評価装置では、前記統計処理には、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を含むことを特徴とする（請求項４）。

本発明に係る血管内皮機能評価装置では、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。

本発明に係る血管内皮機能評価装置では、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。

本発明に係る血管内皮機能評価装置では、前記第一のカフと第二のカフとは被験者の身体の同一かつ同側の四肢に配置されることを特徴とする。

本発明に係る血管内皮機能評価装置では、前記第一のカフは、第二のカフより被験者の身体の末梢側に配置されることを特徴とする。

本発明に係る血管内皮機能評価装置は、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を比較して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から構成され、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平均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変化させ、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ものであり、前記統計処理は、前記カフ圧が定圧時に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。

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。しかも、被検者の身体の第二の部位に巻き付けられる第二の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ので、脈波測定部位において血管閉塞による虚血の影響がなく、超音波エコーによる測定と同様に高精度な血管内皮機能評価が可能となる。

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。

本発明によれば、第二のカフを用いて身体における腕などの第二の部位でカフ圧の加圧過程または減圧過程で血圧測定することで、末梢動脈と異なり交感神経の制御の影響を受けることなく高精度な測定が可能となる。

本発明によれば、測定用カフと加圧刺激用カフとカフを二枚に分けることで、加圧刺激により発生する血管閉塞による虚血の影響を受け難く、より精度の高い測定が可能となる。

本発明によれば、測定用カフと加圧刺激用カフとを二枚あるいは一枚にし、カフ圧を大気圧から被検者の平均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ので、脈波測定において平均血圧までの上昇で測定が可能であり、被検者に身体的負担を与えることなく、また昇圧時間を低減して、適切な測定が可能となる。

本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例の構成図。 本発明に係る血管内皮機能評価装置のカフを身体に装着した状態を示す説明図。 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。 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。 駆血と脈波測定とを同一部位において測定する血管内皮機能評価装置により駆血期間後に脈波測定を行った場合の脈波振幅の変化を示す図。 本発明に係る血管内皮機能評価装置の実施例により駆血期間後に脈波測定を行った場合の脈波振幅の変化を示す図。 ＦＭＤ測定システムによる測定において、駆血期間後に血管径測定を行った場合の経時的変化を示す図。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

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、第一のカフ１１、第一のポンプ１２、第一の弁１３、第一の圧力センサ１４、制御部２０、解析・処理部３０および表示部４０を備える。また、制御部２０には、第二のポンプ５２、第二の弁５３が接続され、解析・処理部３０には、第二の圧力センサ５４が接続されている。更に、第二のポンプ５２、第二の弁５３及び第二の圧力センサ５４には、第二のカフ５１が接続されている。第一のカフ１１は、被検者の身体の腕や足などの第一の部位に巻き付けられるもので、巻き付けられた部位に駆血のための圧力を加えるために用いられるものである。第二のカフ５１は、被検者の身体の腕や足などの第二の部位に巻き付けられるもので、巻き付けられた部位の脈波検出のための圧力を加えるために用いられるものである。測定の際には例えば図２に示されるように、第一のカフ１１を腕における腕部に巻き付け、第二のカフ５１を第一のカフ１１より上流側（より心臓に近い側）に巻き付けるのが望ましい。

第一のポンプ１２は、制御部２０による制御によって第一のカフ１１内に空気を送り込むものである。また、第一の弁１３は、制御部２０による制御によって第一のカフ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。また、第二のポンプ５２は、制御部２０による制御によって第二のカフ５１内に空気を送り込むものである。また、第二の弁５３は、制御部２０による制御によって第二のカフ５１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、第一のカフ１１及び第二のカフ５１の加圧、減圧を制御するカフ圧制御部を構成する。

第一の圧力センサ１４は、第一のカフ１１に接続され、第一のカフ１１内の圧力対応信号を出力し、第二の圧力センサ５４は、第二のカフ５１に接続され、第二のカフ５１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。なお、本実施例では、第一のカフ１１と第二のカフ１２を制御する制御部２０、解析及び処理をする解析処理部３０は便宜上共通としているが、カフ毎に別個に設けられてもよい。

カフ圧検出部３１は、第一の圧力センサ１４及び第二の圧力センサ５４の出力から第一のカフ１１と第二のカフ５１におけるそれぞれのカフ圧を検出するものある。脈波検出部３２は、第二の圧力センサ５４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。

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３（ａ）に示すように変化させる。即ち、加圧（駆血）期間Ｔにおいて第一のカフ１１を用いて血管内皮刺激を実行すると共に、この加圧期間Ｔの前後に第二のカフ５１を用いて測定期間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、測定期間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においては第一の圧力センサ１４の出力をモニタして、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。

この血管内皮機能評価装置によって行われる処理は、図４のフローチャートに示すようである。既に述べた通り、例えば図２に示されるように、第一のカフ１１を被検者の身体の一部である腕部に巻き付けられ、第二のカフ５１を被検者の身体の一部である第一のカフ１１より上流側の腕に巻き付けられ、測定スタートとなる。制御部２０の制御により第二の弁５３が閉じられた状態で第二のポンプ５２から空気が第二のカフ５１に送られてカフ圧が上昇される（Ｓ１１）。

所定のカフ圧となったときに第二のポンプ５２からの送気が止められると共に第二の弁５３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）。

更に、カフ圧検出部３１では、第二の圧力センサ５４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、測定期間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、測定期間Ｔｐにおける脈波振幅は図３（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。測定期間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。よって、平均血圧が事前に分かっているときは、最大脈波を得るために平均血圧以上の加圧は不要となり、被検者の負担は軽減される。

次に、血管内皮刺激のため、制御部２０の制御により第一の弁１３が閉じられた状態で第一のポンプ１２から空気が第一のカフ１１に送られてカフ圧が上昇され、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分後に第一の弁１３を開放して、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る（Ｓ１５）。その後に第二の弁５３が閉じた状態とされ、第二のポンプ５２から空気が第二のカフ５１に送られてカフ圧が上昇され（Ｓ１６）、更に前述と同様に第二のカフ５１の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）。

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。

上記のように第一のカフ１１によって駆血を行い、第二のカフ５１により異なる部位において脈波振幅の測定を行った場合には、図６に示すように加圧期間Ｔの終了から徐々に振幅が大きくなり、ある程度の時間ｔが経過した後に脈波振幅が最大値を迎えるのに対し、本願発明者らによる既出願（特願２００８−３２２５８６号）では、駆血を行うカフにより同一部位において脈波振幅の測定を行った場合には、図５に示すように加圧期間Ｔの終了から突如として直ちに脈波振幅が最大値となることが測定された。

また、血管内皮機能の測定として信頼されているＦＭＤ測定システムによる測定においては、図７に示すように駆血の終了からやや時間が経過した後に血管径が最大値となる。以上から、本願発明による手法（第一のカフ１１によって駆血を行い、第二のカフ５１により異なる部位において脈波振幅の測定を行う手法）によって得られる脈波振幅が最大値となる時点が、ＦＭＤ測定システムによる測定において血管径が最大値となる時点に近い。これは、異なる部位で加圧刺激した方が、より超音波エコーを用いたＦＭＤ測定により得られる血管径の変化の特徴に近いことを意味する。したがって、より精度の高い測定がなされていることが分かる。

上記の実施例ではカフ圧の減圧過程に脈波振幅の測定を行うものであるが、図８のフローチャートに示すように、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の制御により第二の弁５３が閉じられた状態で第二のポンプ５２から空気が第二のカフ５１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）。

更に、カフ圧検出部３１では、第二の圧力センサ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９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９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。よって、平均血圧が事前に分かっているときは、最大脈波を得るために平均血圧以上の加圧は不要となり、被検者の負担は軽減される。

上記の適宜に設定された昇圧期間の後に、第二の弁５３を開いて第二のカフ５１のカフ圧を下降させ（Ｓ２３）、図４のフローチャートに示した実施例と同様のステップＳ１４、Ｓ１５に示す第一のカフ１１による駆血及びその解除等の処理を行った後に、第二のカフ５１のカフ圧が上昇され、この第二のカフ５１における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、第二のカフ５１におけるカフ圧を下降させ（Ｓ２５）、図４のフローチャートに示した実施例と同様のステップＳ１８、Ｓ１９の処理を行う。

ここで、上述のとおり図４および図８では第二のカフのカフ圧を下降（Ｓ１２、Ｓ１７）もしくは上昇時（Ｓ２１、Ｓ２４）に毎拍の脈波振幅を決定したが、第二のカフのカフ圧を一定（定圧）とした状態で、毎拍の脈波振幅を決定してもよい。なお、定圧とは例えば２０mmHg程度である。

さらに、第二のカフ圧を一定（定圧）とした状態で、毎拍の脈波振幅を決定するにあたり、第一のカフと第二のカフが同一のカフ、すなわち、単一のカフであってもよい。この場合に、図１の構成において第二のカフ５１、第二のポンプ５２、第二の弁５３及び第二のセンサ５４を取り去り、第一のカフ１１に第二のカフ５１の機能を持たせ、第一のポンプ１２に第二のポンプ５２の機能を持たせ、第一の弁１３に第二の弁５３の機能を持たせ、第一のセンサ１４に第二のセンサ５４の機能を持たせる構成とする。

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共に血圧値を表示部４０へ図１０に示すように表示する。ここで、血圧値は第二のカフ５１による測定期間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１１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１２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。

更に、測定したデータの履歴情報を残し、これを図１３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１３に示す表のデータから図１４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１３、図１４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。

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。

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、第二のカフ５１を用いた測定期間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。

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、第二のカフ５１を用いた測定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。

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１５にカフ変化と脈波振幅の関係を示す。図１５（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図１５（ｂ）、図１５（ｃ）に示す。図１５（ｂ）、図１５（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。

図１５（ｂ）、図１５（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１５（ｂ）においては2.67mmHgとなり、図１５（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。

以上においては、血管内皮刺激のための加圧期間Ｔの前後に第二のカフ５１を用いた脈波振幅測定の測定期間Ｔｐ、Ｔａを実現し、脈波振幅測定の測定期間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。

図１６には、脈波振幅測定の測定期間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、測定期間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１６（ｂ）に示すように、最大脈波振幅Ａ１、Ａ２を得ている。

また、図１６（ａ）に示す測定期間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１６（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。

更に解析部３３は、上記において得られた最大脈波振幅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。

更に、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。

また、別の測定手法と統計処理について説明する。第一のカフ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。第一のカフ１１を用いた血管内皮刺激後において、第二のカフ５１を用いて脈波振幅最大値を複数回繰り返して測定し、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ものである。

具体的には図１７（ａ）に示すように、第一のカフ１１を用いた加圧期間Ｔの後に第二のカフ５１を用いた脈波振幅測定の測定期間Ｔａを実現するのであるが、ここでは一例として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が得られている。このときに血管拡張変化は図１７（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１７（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。

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の前に測定して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。

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）。

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）

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。

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。

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。

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測定期間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。

１１ 第一のカフ
１２ 第一のポンプ
１３ 第一の弁
１４ 第一の圧力センサ
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
５１ 第二のカフ
５２ 第二のポンプ
５３ 第二の弁
５４ 第二の圧力センサ

Claims (9)

1. 被検者の身体の第一の部位に巻き付けられる第一のカフと、
   被検者の身体における前記第一の部位より中枢側の第二の部位に巻き付けられる第二のカフと、
   カフの加圧、減圧を制御するカフ圧制御部と、
   上記第二の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第一のカフにより、前記被検者の身体の第一の部位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を比較して血管内皮機能を評価するものであり、
   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、第二のカフにおけるカフ圧を大気圧から被検者の平均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し、
   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
   ことを特徴とする血管内皮機能評価装置。
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。
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。
4. 前記統計処理には、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を含む
   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。
5. 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４のいずれか１項に記載の血管内皮機能評価装置。
6. 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５のいずれか１項に記載の血管内皮機能評価装置。
7. 前記第一のカフと第二のカフとは被験者の身体の同一かつ同側の四肢に配置される
   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。
8. 前記第一のカフは、第二のカフより被験者の身体の末梢側に配置される
   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。
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、
   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を比較して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から構成され、
   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平均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変化させ、
   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ものであり、
   前記統計処理は、前記カフ圧が定圧時に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
   ことを特徴とする血管内皮機能評価装置。