JP7725064B2 - Apparatus, method, and program for calculating blood pressure index or blood flow index - Google Patents
Apparatus, method, and program for calculating blood pressure index or blood flow indexInfo
- Publication number
- JP7725064B2 JP7725064B2 JP2021186892A JP2021186892A JP7725064B2 JP 7725064 B2 JP7725064 B2 JP 7725064B2 JP 2021186892 A JP2021186892 A JP 2021186892A JP 2021186892 A JP2021186892 A JP 2021186892A JP 7725064 B2 JP7725064 B2 JP 7725064B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- blood pressure
- pressure
- diastolic
- index
- pulse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Description
特許法第30条第2項適用 (その1) ウェブサイトの掲載日 令和3年9月7日 ウェブサイトのアドレス https://journals.lww.com/jhypertension/Abstract/9000/Central_to_peripheral_stiffness_gradients.96558.aspx (その2) ウェブサイトの掲載日 令和3年10月21日 ウェブサイトのアドレス https://www.arterysociety.org/wp-content/uploads/2021/10/Abstract-Book-artery.pdf (その3) 開催日 令和3年10月21日~令和3年10月23日(公開日は令和3年10月21日) 集会名、開催場所 第21回動脈構造及び生理学研究学会(ARTERY21)Hopital europeen Georges-Pompidou 20,rue Leblanc 75015 Paris,France(フランス国 パリ 75015 リュ ルブラン 20 ホスピタル ユーロペアン ジョルジュ-ポンピド)Article 30, paragraph 2 of the Patent Act applies. (Part 1) Date of website publication: September 7, 2021 Website address: https://journals.lww.com/jhypertension/Abstract/9000/Central_to_peripheral_stiffness_gradients.96558.aspx (Part 2) Date of website publication: October 21, 2021 Website address: https://www.arterysociety.org/wp-content/uploads/2021/10/Abstract-Book-artery. PDF (Part 3) Date: October 21st, 2021 - October 23rd, 2021 (Published on October 21st, 2021) Name of the meeting, location: 21st Annual Meeting of the Society for Research in Arterial Structure and Physiology (ARTERY21), Hôpital européen Georges-Pompidou 20, rue Leblanc, 75015 Paris, France.
本発明は、血圧指標又は血流指標の算出装置、方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a device, method, and program for calculating a blood pressure index or a blood flow index.
健康な人の場合、動脈は中心大動脈ほど柔らかく、末梢に行くほど固くなるため、脈圧増幅(Pulse Pressure Amplification)と呼ばれる中心大動脈の脈圧に対する末梢の脈圧が大きくなる現象が存在する。脈圧増幅の測定は、被検者の心血管系の評価、特には動脈の硬化度などの評価に従来から広く使用されている(非特許文献1)。 In healthy people, the arteries are softer in the central aorta and stiffer toward the periphery, resulting in a phenomenon known as pulse pressure amplification, in which peripheral pulse pressure is greater than central aortic pulse pressure. Measurement of pulse pressure amplification has traditionally been widely used to evaluate a subject's cardiovascular system, particularly the degree of arterial stiffness (Non-Patent Document 1).
ところで、脈圧増幅の測定には、大動脈血圧と、末梢血圧という2点の測定が必要であり、測定が煩雑であった。しかも、大動脈血圧は体幹深部にあるため直接の測定が困難であり、ほとんどの場合で、腕の血圧と手首の血圧波形を測って伝達関数(transfer function)を使って推定している(非特許文献2)。被検者の心血管系をより簡便かつ精度良く評価できる血圧指標及び/又は血流指標があれば望ましい。また、脈圧増幅や大動脈血圧がより簡便に測定できればなお望ましい。 Measuring pulse pressure amplification requires measuring two points: aortic blood pressure and peripheral blood pressure, making the measurement process complicated. Furthermore, because aortic blood pressure is located deep in the trunk, direct measurement is difficult, and in most cases it is estimated using a transfer function obtained by measuring blood pressure waveforms at the arm and wrist (Non-Patent Document 2). It would be desirable to have a blood pressure index and/or blood flow index that can more easily and accurately evaluate a subject's cardiovascular system. Furthermore, it would be even more desirable if pulse pressure amplification and aortic blood pressure could be measured more easily.
本発明が解決しようとする課題は、より簡便かつ精度良く心血管系を評価することができる血圧指標及び/又は血流指標の算出装置、方法、及びプログラムを提供することにある。 The problem that this invention aims to solve is to provide a device, method, and program for calculating blood pressure and/or blood flow indices that can more easily and accurately evaluate the cardiovascular system.
本発明者らは、上記の課題解決のため鋭意検討した結果、予期せずに、末梢動脈の拡張期の波形に着目し、血圧波形を指数関数的減衰曲線に適合させた曲線の最初に現れる負のピークと、その次に現れる正のピークとを用いて、拡張期血圧変動指数(PFId)を算出したところ、かかる血圧指標が簡便かつ精度良く心血管系を評価できる指標であることを見出し、本発明を完成するに至った。また、驚くべきことに、血流波形における負のピークと、その次に現れる拡張期の正のピークとを用いて拡張期血流変動指数(FFI d)を算出した場合にも、かかる血流指標簡便かつが精度良く心血管系を評価できる指標であることを見出した。 As a result of extensive research to solve the above problems, the inventors unexpectedly focused on the diastolic waveform of peripheral arteries and calculated the diastolic blood pressure variability index (PFI d ) using the first negative peak and the next positive peak of a curve obtained by fitting a blood pressure waveform to an exponential decay curve. They found that this blood pressure index can be used to easily and accurately evaluate the cardiovascular system, leading to the completion of the present invention. Furthermore, surprisingly, they also found that when the diastolic blood flow variability index (FFI d ) is calculated using the negative peak and the next positive peak in the blood flow waveform , this blood flow index can also be used to easily and accurately evaluate the cardiovascular system.
本発明は、以下に記載の実施形態を包含する。 The present invention includes the following embodiments.
項1. 検査対象の血圧指標を算出する装置であって、
前記検査対象の末梢動脈の時間変化に対する血圧波形の拡張期の部分を指数関数的減衰曲線に適合させて、最初に現れる負のピークと、その次に現れる正のピークとを有する残留圧力波形を生成する残留圧力波形生成部と、
前記残留圧力波形の前記負のピークにおける圧力をPR1、前記正のピークにおける圧力をPR2、末梢動脈の脈圧をPPPeriとした場合に、以下の式(1)で表される拡張期血圧変動指数(PFId)を算出する拡張期血圧変動指数算出部と、
Item 1. A device for calculating a blood pressure index of a test subject,
a residual pressure waveform generator that fits the diastolic portion of the blood pressure waveform of the peripheral artery under test with an exponential decay curve to generate a residual pressure waveform having an initial negative peak and a subsequent positive peak;
a diastolic blood pressure variability index calculation unit that calculates a diastolic blood pressure variability index (PFI d ) expressed by the following formula (1), where PR1 is the pressure at the negative peak of the residual pressure waveform, PR2 is the pressure at the positive peak, and PP Peri is the pulse pressure of the peripheral artery;
を備える血圧指標算出装置。 A blood pressure index calculation device equipped with
項2. 前記拡張期血圧変動指数に基づいて、脈圧増幅を推定する脈圧増幅推定部を更に備える項1に記載の血圧指標算出装置。 Item 2. The blood pressure index calculation device described in Item 1, further comprising a pulse pressure amplification estimation unit that estimates pulse pressure amplification based on the diastolic blood pressure variability index.
項3. 前記拡張期血圧変動指数に基づいて、中心大動脈血圧を推定する中心大動脈血圧推定部をさらに備える項1に記載の血圧指標算出装置。 Item 3. The blood pressure index calculation device described in Item 1, further comprising a central aortic blood pressure estimation unit that estimates central aortic blood pressure based on the diastolic blood pressure variability index.
項4. 前記拡張期血圧変動指数に基づいて、前記検査対象の血管の硬化度を評価する血管硬化度評価部を更に備える項1に記載の血圧指標算出装置。 Item 4. The blood pressure index calculation device according to Item 1, further comprising a vascular stiffness evaluation unit that evaluates the stiffness of the blood vessels of the test subject based on the diastolic blood pressure variability index.
項5. 検査対象の血流指標を算出する装置であって、
前記検査対象の末梢動脈の時間変化に対する血流速度波形の収縮期の正の最大ピークにおける血流速度をV FW、負のピークにおける血流速度をV BW、その次に現れる拡張期の正のピークにおける血流速度をVFW2とした場合に、以下の式(3)で表される拡張期血流変動指数(FFId)を算出する拡張期血流変動指数算出部
Item 5. A device for calculating a blood flow index of a test subject, comprising:
a diastolic blood flow variability index calculation unit that calculates a diastolic blood flow variability index (FFI d ) expressed by the following formula (3), where V FW is the blood flow velocity at the maximum positive peak in the systolic period of the blood flow velocity waveform of the peripheral artery to be examined with respect to the time change, V BW is the blood flow velocity at the negative peak, and V FW2 is the blood flow velocity at the next positive peak in the diastolic period;
を備える血流指標算出装置。 A blood flow index calculation device equipped with
項6. 前記拡張期血流変動指数に基づいて、脈圧増幅を推定する脈圧増幅推定部を更に備える項5に記載の血流指標算出装置。 Item 6. The blood flow index calculation device according to Item 5, further comprising a pulse pressure amplification estimation unit that estimates pulse pressure amplification based on the diastolic blood flow variability index.
項7. 前記拡張期血流変動指数に基づいて、中心大動脈血圧を推定する中心大動脈血圧推定部をさらに備える項5に記載の血流指標算出装置。 Item 7. The blood flow index calculation device described in Item 5, further comprising a central aortic blood pressure estimation unit that estimates central aortic blood pressure based on the diastolic blood flow variability index.
項8. 前記拡張期血流変動指数に基づいて、前記検査対象の血管の硬化度を評価する血管硬化度評価部を更に備える項5に記載の血流指標算出装置。 Item 8. The blood flow index calculation device according to Item 5, further comprising a vascular stiffness evaluation unit that evaluates the stiffness of the blood vessels of the test subject based on the diastolic blood flow variability index.
項9. 検査対象の血圧指標を算出する方法であって、
検査対象の血圧指標を算出する方法であって、
前記検査対象の末梢動脈の時間変化に対する血圧波形の拡張期の部分を指数関数的減衰曲線に適合させて、最初に現れる負のピークと、その次に現れる正のピークとを有する残留圧力波形を生成する残留圧力波形生成ステップと、
前記残留圧力波形の前記負のピークにおける圧力をPR1、前記正のピークにおける圧力をPR2、末梢動脈の脈圧をPPPeriとした場合に、以下の式(1)で表される拡張期血圧変動指数(PFId)を算出する拡張期血圧変動指数算出ステップと、
Item 9. A method for calculating a blood pressure index of a test subject, comprising:
A method for calculating a blood pressure index of a test subject, comprising:
a residual pressure waveform generating step of fitting a diastolic portion of the blood pressure waveform of the peripheral artery under test with an exponential decay curve to generate a residual pressure waveform having an initial negative peak and a subsequent positive peak;
a diastolic blood pressure variability index calculation step of calculating a diastolic blood pressure variability index (PFI d ) expressed by the following formula (1), where P R1 is the pressure at the negative peak of the residual pressure waveform, P R2 is the pressure at the positive peak, and PP Peri is the pulse pressure of the peripheral artery;
を含む血圧指標算出方法。 A method for calculating blood pressure indicators including:
項10. 前記拡張期血圧変動指数に基づいて、脈圧増幅を推定する脈圧増幅推定ステップを更に含む項9に記載の血圧指標算出方法。 Item 10. The blood pressure index calculation method described in Item 9, further comprising a pulse pressure amplification estimation step of estimating pulse pressure amplification based on the diastolic blood pressure variability index.
項11. 前記拡張期血圧変動指数に基づいて、中心大動脈血圧を推定する中心大動脈血圧推定ステップをさらに含む項9に記載の血圧指標算出方法。 Item 11. The blood pressure index calculation method described in Item 9, further comprising a central aortic blood pressure estimation step of estimating central aortic blood pressure based on the diastolic blood pressure variability index.
項12. 検査対象の拡張期における血流指標を算出する方法であって、
前記検査対象の末梢動脈の時間変化に対する血流速度波形の収縮期の正の最大ピークにおける血流速度をVFW、負のピークにおける血流速度をVBW、その次に現れる拡張期の正のピークにおける血流速度をVFW2とした場合に、以下の式(3)で表される血流速度変動指数(FFId)を算出する血流速度変動指数算出ステップと、
Item 12. A method for calculating a blood flow index in a diastolic phase of a test subject, comprising:
a blood flow velocity variability index calculation step of calculating a blood flow velocity variability index (FFI d ) expressed by the following formula (3), where V FW is the blood flow velocity at the maximum positive peak in the systolic period of the blood flow velocity waveform of the peripheral artery to be examined with respect to time change, V BW is the blood flow velocity at the negative peak, and V FW2 is the blood flow velocity at the next positive peak in the diastolic period;
を備える血流算出方法。 A blood flow calculation method.
項13. 前記拡張期血流変動指数に基づいて、脈圧増幅を推定する脈圧増幅推定ステップを更に含む項12に記載の血流指標算出方法。 Item 13. The blood flow index calculation method according to Item 12, further comprising a pulse pressure amplification estimation step of estimating pulse pressure amplification based on the diastolic blood flow variability index.
項14. 前記拡張期血流変動指数に基づいて、中心大動脈血圧を推定する中心大動脈血圧推定部をさらに備える項12に記載の血流指標算出方法。 Item 14. The blood flow index calculation method according to Item 12, further comprising a central aortic blood pressure estimation unit that estimates central aortic blood pressure based on the diastolic blood flow variability index.
項15. 検査対象の血圧指標を算出する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
コンピュータを、
前記検査対象の末梢動脈の時間変化に対する血圧波形の拡張期の部分を指数関数的減衰曲線に適合させて、最初に現れる負のピークと、その次に現れる正のピークとを有する残留圧力波形を生成する残留圧力波形生成部、及び
前記残留圧力波形の前記負のピークにおける圧力をPR1、前記正のピークにおける圧力をPR2、末梢動脈の脈圧をPPPeriとした場合に、以下の式(1)で表される拡張期血圧変動指数(PFId)を算出する拡張期血圧変動指数算出部
Item 15. A program for causing a computer to execute a process for calculating a blood pressure index of a test subject,
Computer,
a residual pressure waveform generating unit that generates a residual pressure waveform having a negative peak that appears first and a positive peak that appears next by fitting the diastolic portion of the blood pressure waveform with respect to the time change of the peripheral artery of the test subject to an exponential decay curve, and a diastolic blood pressure variability index calculating unit that calculates a diastolic blood pressure variability index (PFI d ) expressed by the following formula ( 1 ) when the pressure at the negative peak of the residual pressure waveform is P R1 , the pressure at the positive peak is P R2 , and the pulse pressure of the peripheral artery is PP Peri
として機能させる血圧指標算出プログラム。 A blood pressure index calculation program that functions as a
項16. 検査対象の血流指標を算出する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
コンピュータを、
前記検査対象の末梢動脈の時間変化に対する血流速度波形の収縮期の正の最大ピークにおける血流速度をVFW、負のピークにおける血流速度をV BW、その次に現れる拡張期の正のピークにおける血流速度をVFW2とした場合に、以下の式(3)で表される血流速度変動指数(FFId)を算出する血流速度変動指数算出部
Item 16. A program for causing a computer to execute a process for calculating a blood flow index of a test subject, comprising:
Computer,
a blood flow velocity variability index calculation unit that calculates a blood flow velocity variability index (FFI d ) expressed by the following formula (3), where V FW is the blood flow velocity at the maximum positive peak in the systolic period of the blood flow velocity waveform of the peripheral artery to be examined with respect to the time change, V BW is the blood flow velocity at the negative peak, and V FW2 is the blood flow velocity at the next positive peak in the diastolic period.
として機能させる血流指標算出プログラム。 A blood flow index calculation program that functions as a
項17. 項15又は16に記載のプログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 Item 17. A computer-readable recording medium on which the program described in Item 15 or 16 is recorded.
本発明によれば、被検者の心血管系を簡便かつ精度良く評価することができる。 The present invention makes it possible to easily and accurately evaluate a subject's cardiovascular system.
(第1実施形態)
まず、本発明の第1実施形態に係る検査対象の血圧指標を算出する装置を含む血圧指標算出システム1の構成について説明する。血圧指標算出システム1は、被検者の末梢動脈の血圧波形を計測する血圧脈波計測装置10と、被検者の動脈の血圧を測定する血圧測定装置20と、血圧脈波計測装置10及び血圧測定装置20から受信したデータを記憶及び処理するコンピュータ等からなる血圧指標算出装置30とを備えている。
(First embodiment)
First, the configuration of a blood pressure index calculation system 1 including a device for calculating a blood pressure index of a test subject according to a first embodiment of the present invention will be described. The blood pressure index calculation system 1 includes a blood pressure pulse wave measuring device 10 that measures the blood pressure waveform of the subject's peripheral artery, a blood pressure measuring device 20 that measures the subject's arterial blood pressure, and a blood pressure index calculation device 30 that includes a computer or the like that stores and processes data received from the blood pressure pulse wave measuring device 10 and the blood pressure measuring device 20.
血圧指標算出装置30は、血圧脈波計測装置10及び血圧測定装置20から受信した各種データ、及び/又は内部で記憶又は生成したデータに基づいて演算又は判定等を行うCPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrate Circuit)、FPGA (Field Programmable Gate Array)などの処理装置40と、各種のデータを記憶する、ROM、RAM、ハードディスク等の記憶装置50と、処理装置40における演算結果を表示する表示装置52とを備えている。 The blood pressure index calculation device 30 includes a processing device 40 such as a CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or FPGA (Field Programmable Gate Array) that performs calculations or judgments based on various data received from the blood pressure pulse wave measuring device 10 and the blood pressure measurement device 20 and/or data stored or generated internally; a storage device 50 such as a ROM, RAM, or hard disk that stores various data; and a display device 52 that displays the results of calculations performed by the processing device 40.
血圧脈波計測装置10は、被検者の末梢動脈からの血圧波形を測定することが可能な任意の血圧脈波計測装置であってよく、例えばトノメータ、パルスオキシメータなどの脈圧センサが挙げられる。血圧脈波計測装置10にて測定可能な末梢動脈としては、上腕動脈、橈骨動脈、頸動脈、大腿動脈、及び/又は足背動脈などが挙げられるがこれに限定されない。血圧脈波計測装置10で測定される動脈血圧としては、末梢動脈の血圧波形、脈圧が含まれる。 The blood pressure pulse wave measuring device 10 may be any blood pressure pulse wave measuring device capable of measuring blood pressure waveforms from the subject's peripheral arteries, including, for example, pulse pressure sensors such as tonometers and pulse oximeters. Peripheral arteries that can be measured with the blood pressure pulse wave measuring device 10 include, but are not limited to, the brachial artery, radial artery, carotid artery, femoral artery, and/or dorsalis pedis artery. The arterial blood pressure measured with the blood pressure pulse wave measuring device 10 includes the blood pressure waveform and pulse pressure of the peripheral arteries.
血圧脈波計測装置10で一定時間(例えば5~30秒間)記憶された血圧波形は、血圧指標算出装置30に送信され、血圧指標算出装置30の記憶装置50に保存される。好ましい実施形態において、医師又は看護師等の医療従事者である、血圧指標算出システム1の使用者(以下、ユーザ)は、表示装置52上に時系列軸上に表示された保存した血圧波形データから、データが安定しているとユーザが判定した時間区域(例えば10秒間)のデータを選択し、後の演算処理のために選択し得る。別の好ましい実施形態において、血圧脈波計測装置10から血圧指標算出装置30へ送信される血圧波形データの選択は、血圧指標算出装置30により自動的に行われる。 The blood pressure waveform stored in the blood pressure pulse wave measuring device 10 for a certain period of time (e.g., 5 to 30 seconds) is transmitted to the blood pressure index calculation device 30 and saved in the storage device 50 of the blood pressure index calculation device 30. In a preferred embodiment, a user of the blood pressure index calculation system 1 (hereinafter referred to as the user), who is a medical professional such as a doctor or nurse, can select data from a time period (e.g., 10 seconds) that the user determines to be stable from the stored blood pressure waveform data displayed on the time series axis on the display device 52, and select this data for subsequent calculation processing. In another preferred embodiment, the blood pressure waveform data to be sent from the blood pressure pulse wave measuring device 10 to the blood pressure index calculation device 30 is automatically selected by the blood pressure index calculation device 30.
血圧測定装置20は、被検者の動脈の血圧を測定可能な任意の装置であってよく、例えばカフ式オシロメータ、トノメータなどが挙げられる。血圧測定装置20にて測定可能な末梢動脈としては、上腕動脈、橈骨動脈、及び/又は下肢動脈などが挙げられるがこれに限定されない。血圧測定装置20で測定される動脈血圧としては、末梢動脈の収縮期血圧、拡張期血圧、平均血圧及び/又は心拍が含まれる。かかる血圧測定法は公知技術であり、当業者には通常の技能で実施可能である。血圧測定装置20で測定した血圧データは、血圧指標算出装置30に送信され、血圧指標算出装置30の記憶装置50に保存される。好ましい実施形態において、血圧指標算出システム1の使用者は、表示装置52上に表示された保存した血圧データから、安定しているとユーザが判定した血圧データを選択及び/又は平均化し、後の演算処理のために用いることができる。別の好ましい実施形態において、血圧測定装置20から血圧指標算出装置30へ送信された血圧データの選択は、血圧指標算出装置30により自動的に行われる。 The blood pressure measurement device 20 may be any device capable of measuring the subject's arterial blood pressure, such as a cuff-type oscillometer or a tonometer. Peripheral arteries that can be measured by the blood pressure measurement device 20 include, but are not limited to, the brachial artery, radial artery, and/or lower limb arteries. The arterial blood pressure measured by the blood pressure measurement device 20 includes the systolic blood pressure, diastolic blood pressure, mean blood pressure, and/or heart rate of the peripheral artery. Such blood pressure measurement methods are well known and can be performed by those skilled in the art. The blood pressure data measured by the blood pressure measurement device 20 is transmitted to the blood pressure index calculation device 30 and stored in the storage device 50 of the blood pressure index calculation device 30. In a preferred embodiment, the user of the blood pressure index calculation system 1 selects and/or averages blood pressure data that the user determines to be stable from the stored blood pressure data displayed on the display device 52, and uses the data for subsequent calculation processing. In another preferred embodiment, the selection of blood pressure data transmitted from the blood pressure measurement device 20 to the blood pressure index calculation device 30 is performed automatically by the blood pressure index calculation device 30.
血圧指標算出装置30の処理装置40は、血圧脈波計測装置10から受信した血圧波形データの所定期間のアンサンブル平均をとり、平均化血圧波形とする平均化血圧波形生成部41と、平均化血圧波形生成部41にて生成された検査対象の末梢動脈の血圧波形データの、時間変化に対する血圧波形の拡張期の部分を指数関数的減衰曲線に適合させて、最初に現れる負のピークと、その次に現れる正のピークとを有する残留圧力波形を生成する残留圧力波形生成部42と、残留圧力波形の該最初に現れる負のピークにおける圧力をPR1、その次に現れる正のピークにおける圧力をPR2、末梢動脈の脈圧をPPPeriとした場合に、以下の式(1)で表される拡張期血圧変動指数(PFId)を算出する拡張期血圧変動指数算出部43とを備える。 The processing device 40 of the blood pressure index calculation device 30 comprises an averaged blood pressure waveform generation unit 41 that takes the ensemble average of the blood pressure waveform data received from the blood pressure pulse wave measuring device 10 over a predetermined period to generate an averaged blood pressure waveform, a residual pressure waveform generation unit 42 that fits the diastolic portion of the blood pressure waveform over time of the blood pressure waveform data of the peripheral artery of the test subject generated by the averaged blood pressure waveform generation unit 41 to an exponential decay curve to generate a residual pressure waveform having a first negative peak and a second positive peak, and a diastolic blood pressure variability index calculation unit 43 that calculates the diastolic blood pressure variability index (PFI d ) expressed by the following equation (1), where PR1 is the pressure at the first negative peak of the residual pressure waveform, PR2 is the pressure at the second positive peak, and PP Peri is the pulse pressure of the peripheral artery.
後述の実施例では、大腿動脈の血圧波形データを用いて拡張期血圧変動指数を算出した例を説明している。図5(a)は血圧脈波計測装置10で測定した被検者の大腿動脈の血圧波形データのアンサンブル平均を取った平均化動脈波形のグラフであり、図5(b)は図5(a)の血圧波形データの拡張期の部分を指数関数的減衰曲線に適合させて残る残留圧力波形のグラフである。 In the examples described below, an example is described in which a diastolic blood pressure variability index is calculated using blood pressure waveform data from the femoral artery. Figure 5(a) is a graph of an averaged arterial waveform obtained by taking the ensemble average of blood pressure waveform data from the subject's femoral artery measured by a blood pressure pulse wave measuring device 10, and Figure 5(b) is a graph of the residual pressure waveform that remains when the diastolic portion of the blood pressure waveform data in Figure 5(a) is fitted to an exponential decay curve.
カッコ内の記号は座標(x, y)を表し、Tは時間、Pは圧力である。ESは収縮期終末、DNは重複切痕、DWは重複波ピークであり、これらは血行力学の当業者には周知である。 The symbols in parentheses represent coordinates (x, y), T is time, and P is pressure. ES is end-systole, DN is dicrotic notch, and DW is dicrotic wave peak, all of which are well known to those skilled in the art of hemodynamics.
従来の研究では収縮期が検討されることが多かったが、本開示では血圧波形の拡張期の波形に注目している。 While previous research has often examined the systolic phase, this disclosure focuses on the diastolic phase of the blood pressure waveform.
血圧波形の拡張期の血圧を指数関数的減衰の曲線に近似させると、図5(b)に示されるように、残留圧力に、(TR1, PR1)の第1の負のピーク、(TR2, PR2)第2の正のピーク、(TR3, PR3)の第3の負のピークが現れ、図5(a)の(TDN, PDN)及び(TDW, PDW)が図5(b)の(TR1, PR1)及び(TR2, PR2)にそれぞれ対応する。図5(b)の(TR1, PR1)及び(TR2, PR2)のピークは実施例で調べたすべての被検者で観察された。これらの事実は本願発明者が初めて発見した点であり、従来は、図5(a)の(TES, PES)が収縮期と拡張期の境界とされていたが、式(1)では(TES, PES)とは異なる2点での圧力PR1、PR2を測定することを特徴とする。末梢動脈の脈圧PPPeriは平均化動脈波形の収縮期最大値と拡張期最小値の差である(図5(a)では130mmHg-70mmHgで約60mmHgとなる)。末梢動脈の脈圧PPPeriは血圧脈波計測装置10のシグナルから手動又は自動で求めることができる。 When the diastolic blood pressure waveform is approximated to an exponential decay curve, the residual pressure has a first negative peak at (T R1 , P R1 ), a second positive peak at (T R2 , P R2 ), and a third negative peak at (T R3 , P R3 ), as shown in Figure 5(b). (T DN , P DN ) and ( TDW , P DW ) in Figure 5(a) correspond to (T R1 , P R1 ) and (T R2 , P R2 ), respectively. The peaks at (T R1 , P R1 ) and (T R2 , P R2 ) in Figure 5(b) were observed in all subjects examined in the examples. These facts were discovered for the first time by the inventors of the present application; conventionally, (T ES , P ES ) in Figure 5(a) was considered the boundary between systole and diastole, but equation (1) is characterized by measuring pressures PR1 and PR2 at two points different from (T ES , P ES ). The peripheral arterial pulse pressure PP Peri is the difference between the systolic maximum and diastolic minimum values of the averaged arterial waveform (in Figure 5(a) 130 mmHg - 70 mmHg, which is approximately 60 mmHg). The peripheral arterial pulse pressure PP Peri can be determined manually or automatically from the signal from the blood pressure pulse wave measuring device 10.
指数関数的減衰の曲線への適合は、公知の式(2)を用いて行うことができ(Liu Z et al., Am J Physiol 1986; 251 (3 pt 2):H588-600.及びKottenberg-Assenmacher E et al., Anesthesiology 2009;110:370-379.)、Levenberg-Marquardtアルゴリズムを使用して最適化することができる。 The exponential decay curve can be fitted using the well-known equation (2) (Liu Z et al., Am J Physiol 1986; 251 (3 pt 2):H588-600. and Kottenberg-Assenmacher E et al., Anesthesiology 2009; 110:370-379.), which can be optimized using the Levenberg-Marquardt algorithm.
式中、tは収縮期終期からの時間であり、P(t)はtにおける指数関数的圧力波形であり、P0は収縮末期における推定 (最適化)圧力であり、P∞は最適化漸近圧力であり、τ (タウ)は最適化時定数である。τは変動数値でもよいし、有限値でもよいが、適合をより良くするためには有限値とすることが好ましい。また、P∞=0としてもよい。 where t is the time from end-systole, P(t) is the exponential pressure waveform at t, P 0 is the estimated (optimized) pressure at end-systole, P ∞ is the optimized asymptotic pressure, and τ (tau) is the optimized time constant. τ can be a variable or a finite value, but is preferably a finite value for better fitting. Alternatively, P ∞ = 0 may be used.
驚くべきことに、式(1)にて算出される拡張期血圧変動指数PFIdは、脈圧増幅(Pulse Pressure Amplification)と強い相関を有する。脈圧増幅の測定には、大動脈血圧と、末梢血圧という2点の測定が必要であり、測定が煩雑であったが、本開示の拡張期血圧変動指数PFIdは、末梢動脈の1点を測定するだけで算出することができるため、簡便である。本開示の拡張期血圧変動指数PFIdを用いれば、被検者の心血管系をより簡便かつ精度良く評価することができる。 Surprisingly, the diastolic blood pressure variability index PFI d calculated by formula (1) has a strong correlation with pulse pressure amplification. Measurement of pulse pressure amplification requires measurements at two points, aortic blood pressure and peripheral blood pressure, making the measurement cumbersome. However, the diastolic blood pressure variability index PFI d of the present disclosure can be calculated simply by measuring a single point in a peripheral artery, making it simple. By using the diastolic blood pressure variability index PFI d of the present disclosure, the cardiovascular system of a subject can be evaluated more easily and accurately.
また、本開示の拡張期血圧変動指数PFIdを用いれば、伝達関数を使わなくとも、脈圧増幅や大動脈血圧を簡単に推定することができる。 Furthermore, by using the diastolic blood pressure variability index PFI d of the present disclosure, pulse pressure amplification and aortic blood pressure can be easily estimated without using a transfer function.
さらには、脈波伝播速度(pulse wave velocity: PWV)は血管の動脈硬化の指標として周知であるが (Townsend RR et al. Hypertension 2015;66:698-722)、本開示の拡張期血圧変動指数PFIdは、2か所の末梢動脈のPWVの比とも強い相関がある。このため、脈波伝播速度を測定せずとも、簡便に本開示の拡張期血圧変動指数PFIdを硬化度の評価に使用することもできる。 Furthermore, while pulse wave velocity (PWV) is a well-known indicator of vascular arteriosclerosis (Townsend RR et al. Hypertension 2015;66:698-722), the diastolic blood pressure variability index (PFI d) disclosed herein also has a strong correlation with the ratio of PWVs of two peripheral arteries. Therefore, the diastolic blood pressure variability index (PFI d ) disclosed herein can be used to easily evaluate arteriosclerosis without measuring pulse wave velocity.
血圧指標算出装置30の処理装置40は、拡張期血圧変動指数PFIdに基づいて、脈圧増幅を推定する脈圧増幅推定部44を更に備えてもよい。 The processing device 40 of the blood pressure index calculation device 30 may further include a pulse pressure amplification estimation unit 44 that estimates the pulse pressure amplification based on the diastolic blood pressure variability index PFI d .
具体的には、拡張期血圧変動指数PFIdは、末梢動脈脈圧PPperiに対する中心大動脈脈圧PPAの比(PPperi/PPA)である脈圧増幅と強い相関があるため、拡張期血圧変動指数PFIdから脈圧増幅を推定することができる。 Specifically, the diastolic blood pressure variability index (PFI d) is strongly correlated with pulse pressure amplification, which is the ratio of central aortic pulse pressure (PP A ) to peripheral arterial pulse pressure (PP peri) (PP peri /PP A ). Therefore, pulse pressure amplification can be estimated from the diastolic blood pressure variability index (PFI d) .
一つの例では、記憶装置50に、拡張期血圧変動指数PFIdと脈圧増幅PPperi/PPAの関数が記憶されており、脈圧増幅推定部44は、ある被検者の拡張期血圧変動指数から、かかる関数を用いて、当該被検者の脈圧増幅PPperi/PPAを推定することができる。 In one example, the memory device 50 stores a function of the diastolic blood pressure variability index PFI d and the pulse pressure amplification PP peri /PP A , and the pulse pressure amplification estimation unit 44 can estimate the pulse pressure amplification PP peri /PP A of a subject using this function from the diastolic blood pressure variability index of the subject.
別の例では、記憶装置50には、拡張期血圧変動指数PFIdの基準値と、脈圧増幅PPperi/PPAの基準値とが記憶されており、脈圧増幅推定部44は、ある被検者の拡張期血圧変動指数が、拡張期血圧変動指数PFIdの基準値よりも高い場合に、当該被検者の脈圧増幅が脈圧増幅PPperi/PPAの基準値よりも高いと推定することができる。なお、拡張期血圧変動指数PFIdの基準値及び脈圧増幅PPperi/PPAの基準値は、それぞれ健常者の拡張期血圧変動指数PFIdの平均値及び脈圧増幅PPperi/PPAの平均値であってもよいし、それぞれ心疾患患者の拡張期血圧変動指数PFIdの平均値及び脈圧増幅PPperi/PPAの平均値であってもよい。 In another example, the storage device 50 stores a reference value for the diastolic blood pressure variability index PFI d and a reference value for the pulse pressure amplification PP peri /PP A , and when the diastolic blood pressure variability index of a certain subject is higher than the reference value for the diastolic blood pressure variability index PFI d , the pulse pressure amplification estimation unit 44 can estimate that the pulse pressure amplification of the subject is higher than the reference value for the pulse pressure amplification PP peri /PP A. Note that the reference value for the diastolic blood pressure variability index PFI d and the reference value for the pulse pressure amplification PP peri /PP A may be the average values of the diastolic blood pressure variability index PFI d and the pulse pressure amplification PP peri /PP A of healthy subjects, respectively, or the average values of the diastolic blood pressure variability index PFI d and the pulse pressure amplification PP peri /PP A of patients with heart disease, respectively.
また別の例では、記憶装置50には、拡張期血圧変動指数PFIdの基準値と、脈圧増幅PPperi/PPAの基準値とが記憶されており、脈圧増幅推定部44は、ある被検者の拡張期血圧変動指数が、拡張期血圧変動指数PFIdの基準値以下である場合に、当該被検者の脈圧増幅が、脈圧増幅PPperi/PPAの基準値以下であると推定することができる。なお、拡張期血圧変動指数PFIdの基準値及び脈圧増幅PPperi/PPAの基準値は、それぞれ健常者の拡張期血圧変動指数PFIdの平均値及び脈圧増幅PPperi/PPAの平均値であってもよいし、それぞれ心疾患患者の拡張期血圧変動指数PFIdの平均値及び脈圧増幅PPperi/PPAの平均値であってもよい。 In another example, the storage device 50 stores a reference value for the diastolic blood pressure variability index PFI d and a reference value for the pulse pressure amplification PP peri /PP A , and when the diastolic blood pressure variability index of a certain subject is equal to or lower than the reference value for the diastolic blood pressure variability index PFI d , the pulse pressure amplification estimation unit 44 can estimate that the pulse pressure amplification of the subject is equal to or lower than the reference value for the pulse pressure amplification PP peri /PP A. Note that the reference value for the diastolic blood pressure variability index PFI d and the reference value for the pulse pressure amplification PP peri /PP A may be the average values of the diastolic blood pressure variability index PFI d and the pulse pressure amplification PP peri /PP A of healthy subjects, respectively, or may be the average values of the diastolic blood pressure variability index PFI d and the pulse pressure amplification PP peri /PP A of patients with heart disease, respectively.
さらに別の例では、記憶装置50には、拡張期血圧変動指数PFIdの基準値と、脈圧増幅PPperi/PPAの基準値とが記憶されており、脈圧増幅推定部44は、ある被検者の拡張期血圧変動指数と拡張期血圧変動指数PFIdの基準値との関係と、脈圧増幅PPperi/PPAの基準値とから、当該被検者の脈圧増幅の推定値を算出することができる。なお、拡張期血圧変動指数PFIdの基準値及び脈圧増幅PPperi/PPAの基準値は、それぞれ健常者の拡張期血圧変動指数PFIdの平均値及び脈圧増幅PPperi/PPAの平均値であってもよいし、それぞれ心疾患患者の拡張期血圧変動指数PFIdの平均値及び脈圧増幅PPperi/PPAの平均値であってもよい。 In yet another example, the storage device 50 stores a reference value for the diastolic blood pressure variability index PFI d and a reference value for the pulse pressure amplification PP peri /PP A , and the pulse pressure amplification estimation unit 44 can calculate an estimated value for the pulse pressure amplification of a certain subject from the relationship between the diastolic blood pressure variability index PFI d and the reference value for the diastolic blood pressure variability index PFI d of the subject and the reference value for the pulse pressure amplification PP peri /PP A. Note that the reference values for the diastolic blood pressure variability index PFI d and the pulse pressure amplification PP peri /PP A may be the average values of the diastolic blood pressure variability index PFI d and the pulse pressure amplification PP peri /PP A of healthy subjects, respectively, or may be the average values of the diastolic blood pressure variability index PFI d and the pulse pressure amplification PP peri /PP A of patients with heart disease, respectively.
血圧指標算出装置30の処理装置40は、拡張期血圧変動指数PFIdに基づいて、中心大動脈血圧を推定する中心大動脈血圧推定部45を更に備えてもよい。中心大動脈血圧には、中心大動脈脈圧PPA、中心大動脈収縮期血圧などが含まれる。 The processing device 40 of the blood pressure index calculation device 30 may further include a central aortic blood pressure estimation unit 45 that estimates central aortic blood pressure based on the diastolic blood pressure variability index PFI d . The central aortic blood pressure includes central aortic pulse pressure PPA , central aortic systolic blood pressure, etc.
具体的には、拡張期血圧変動指数PFIdは、脈圧増幅PPperi/PPAと強い相関があるため、拡張期血圧変動指数PFIdと末梢動脈脈圧PPperiの値から、中心大動脈脈圧PPAを求めることができ、さらに、末梢動脈と中心大動脈の拡張期血圧は同じと考えられるため、中心大動脈脈圧PPAから中心大動脈収縮期血圧を推定することができる。末梢動脈脈圧PPperiは、血圧脈波計測装置10により測定することができ、血圧指標算出装置30に送信される。
なお、末梢動脈脈圧PPperiとして上腕脈圧を用いる場合は、上腕カフ血圧測定等から直接得ることができる。上腕動脈以外の動脈、たとえば大腿動脈上で末梢動脈脈圧PPperiを求める場合には、全ての末梢動脈において平均血圧および拡張期血圧は同等であることを前提として、上腕血圧測定等で得られた平均血圧および拡張期血圧を校正(キャリブレーション)血圧として用い、末梢動脈血圧波形から末梢動脈脈圧PPperiを求めることができる。
Specifically, since the diastolic blood pressure variability index PFI d has a strong correlation with the pulse pressure amplification PP peri /PP A , the central aortic pulse pressure PP A can be calculated from the values of the diastolic blood pressure variability index PFI d and the peripheral arterial pulse pressure PP peri . Furthermore, since the diastolic blood pressure of the peripheral artery and the central aorta are considered to be the same, the central aortic systolic blood pressure can be estimated from the central aortic pulse pressure PP A. The peripheral arterial pulse pressure PP peri can be measured by the blood pressure pulse wave measuring device 10 and transmitted to the blood pressure index calculation device 30.
When using brachial pulse pressure as the peripheral arterial pulse pressure PP peri , it can be obtained directly from brachial cuff blood pressure measurement, etc. When calculating the peripheral arterial pulse pressure PP peri on an artery other than the brachial artery, such as the femoral artery, the mean blood pressure and diastolic blood pressure obtained from brachial blood pressure measurement, etc., can be used as calibration blood pressures to calculate the peripheral arterial pulse pressure PP peri from the peripheral arterial blood pressure waveform, assuming that the mean blood pressure and diastolic blood pressure are equivalent in all peripheral arteries.
一つの例では、記憶装置50に、拡張期血圧変動指数PFId、末梢動脈脈圧PPperi、及び中心大動脈脈圧PPAの関数が記憶されており、中心大動脈血圧推定部45は、ある被検者の拡張期血圧変動指数と末梢動脈脈圧から、たとえばかかる関数を用いて、当該被検者の中心大動脈脈圧PPAを推定することができる。 In one example, the memory device 50 stores functions of the diastolic blood pressure variability index PFI d , peripheral arterial pulse pressure PP peri , and central aortic pulse pressure PP A , and the central aortic blood pressure estimation unit 45 can estimate the central aortic pulse pressure PP A of a subject from the diastolic blood pressure variability index and peripheral arterial pulse pressure of the subject, for example, using such functions.
脈圧増幅 PPperi/PPA = a×log(PFId) + b×年齢 + c×心拍数 + d×BMI
(a、b、c、dは定数であり、末梢動脈の部位によって異なる固有の値をとる)
中心大動脈脈圧PPA=PPperi÷脈圧増幅
中心大動脈収縮期血圧=(PPperi÷脈圧増幅)+ 末梢動脈拡張期血圧
Pulse pressure amplification PP peri /PP A = a × log(PFI d ) + b × age + c × heart rate + d × BMI
(a, b, c, and d are constants that take unique values depending on the location of the peripheral artery.)
Central aortic pulse pressure PP A = PP peri ÷ pulse pressure amplification Central aortic systolic pressure = (PP peri ÷ pulse pressure amplification) + peripheral arterial diastolic pressure
別の例では、記憶装置50には、拡張期血圧変動指数PFIdの基準値と、末梢動脈脈圧PPperiの基準値と、中心大動脈脈圧PPAの基準値とが記憶されており、中心大動脈血圧推定部45は、ある被検者の拡張期血圧変動指数と、末梢動脈脈圧とから、当該被検者の中心大動脈脈圧PPAが、中心大動脈脈圧PPAの基準値よりも高いか否かを推定することができる。なお、拡張期血圧変動指数PFIdの基準値、末梢動脈脈圧PPperiの基準値、及び中心大動脈脈圧PPAの基準値は、それぞれ健常者の拡張期血圧変動指数PFIdの平均値、末梢動脈脈圧PPperiの平均値、及び中心大動脈脈圧PPAの平均値の平均値であってもよいし、それぞれ心血管疾患患者の拡張期血圧変動指数PFIdの平均値、末梢動脈脈圧PPperiの平均値、及び中心大動脈脈圧PPAの平均値であってもよい。 In another example, the storage device 50 stores a reference value for the diastolic blood pressure variability index PFI d , a reference value for the peripheral arterial pulse pressure PP peri , and a reference value for the central aortic pulse pressure PP A , and the central aortic blood pressure estimation unit 45 can estimate whether a subject's central aortic pulse pressure PP A is higher than the reference value for the central aortic pulse pressure PP A based on the subject's diastolic blood pressure variability index and peripheral arterial pulse pressure. Note that the reference value for the diastolic blood pressure variability index PFI d , the reference value for the peripheral arterial pulse pressure PP peri , and the reference value for the central aortic pulse pressure PP A may be the average values of the diastolic blood pressure variability index PFI d, the average values of the peripheral arterial pulse pressure PP peri , and the average values of the central aortic pulse pressure PP A of healthy subjects, respectively, or may be the average values of the diastolic blood pressure variability index PFI d , the average values of the peripheral arterial pulse pressure PP peri , and the average values of the central aortic pulse pressure PP A of patients with cardiovascular disease , respectively.
さらに別の例では、記憶装置50には、拡張期血圧変動指数PFIdの基準値と、末梢動脈脈圧PPperiの基準値、及び中心大動脈脈圧PPAの基準値が記憶されており、中心大動脈血圧推定部45は、ある被検者の拡張期血圧変動指数と拡張期血圧変動指数PFIdの基準値の関係、当該被検者の末梢動脈脈圧と末梢動脈脈圧PPperiの基準値の関係、及び中心大動脈脈圧PPAの基準値から、当該被検者の当該被検者の中心大動脈脈圧PPAを推定することができる。なお、拡張期血圧変動指数PFIdの基準値、末梢動脈脈圧PPperiの基準値、及び中心大動脈脈圧PPAの基準値は、それぞれ健常者の拡張期血圧変動指数PFIdの平均値、末梢動脈脈圧PPperiの平均値、及び中心大動脈脈圧PPAの平均値であってもよいし、それぞれ心血管疾患患者の拡張期血圧変動指数PFIdの平均値、末梢動脈脈圧PPperiの平均値、及び中心大動脈脈圧PPAの平均値であってもよい。 In yet another example, the storage device 50 stores a reference value for the diastolic blood pressure variability index PFI d , a reference value for the peripheral arterial pulse pressure PP peri , and a reference value for the central aortic pulse pressure PP A , and the central aortic blood pressure estimation unit 45 can estimate the central aortic pulse pressure PP A of a certain subject from the relationship between the diastolic blood pressure variability index and the reference value for the diastolic blood pressure variability index PFI d of the subject, the relationship between the peripheral arterial pulse pressure of the subject and the reference value for the peripheral arterial pulse pressure PP peri , and the reference value for the central aortic pulse pressure PP A. The reference values for the diastolic blood pressure variability index PFI d , the peripheral arterial pulse pressure PP peri , and the central aortic pulse pressure PP A may be the average values for the diastolic blood pressure variability index PFI d , the peripheral arterial pulse pressure PP peri , and the central aortic pulse pressure PP A of healthy subjects, respectively, or may be the average values for the diastolic blood pressure variability index PFI d , the peripheral arterial pulse pressure PP peri , and the central aortic pulse pressure PP A of patients with cardiovascular disease, respectively.
中心大動脈脈圧PPA= 末梢動脈脈圧PPperi/脈圧増幅であり、
中心大動脈収縮血圧=中心大動脈脈圧PPA+末梢動脈拡張期血圧であることから、
中心大動脈収縮血圧=(末梢動脈脈圧PPperi/脈圧増幅)+末梢動脈拡張期血圧であり、
この式より、中心大動脈血圧推定部45は、中心大動脈脈圧PPAから、中心大動脈収縮期血圧を推定することができる。
Central aortic pulse pressure PP A = peripheral arterial pulse pressure PP peri / pulse pressure amplification,
Since central aortic systolic blood pressure = central aortic pulse pressure PP A + peripheral arterial diastolic blood pressure,
Central aortic systolic pressure = (peripheral arterial pulse pressure PP peri / pulse pressure amplification) + peripheral arterial diastolic pressure,
Using this equation, the central aortic blood pressure estimation unit 45 can estimate the central aortic systolic blood pressure from the central aortic pulse pressure PPA .
血圧指標算出装置30の処理装置40は、拡張期血圧変動指数に基づいて、前記検査対象の血管の硬化度を評価する血管硬化度評価部46を更に備えてもよい。 The processing device 40 of the blood pressure index calculation device 30 may further include a vascular stiffness evaluation unit 46 that evaluates the stiffness of the blood vessels of the test subject based on the diastolic blood pressure variability index.
一つの例では、記憶装置50には、拡張期血圧変動指数PFIdの基準値が記憶されており、血管硬化度評価部46は、ある被検者の拡張期血圧変動指数が、拡張期血圧変動指数PFIdの基準値と同じかそれよりも低い場合に、当該被検者の血管の硬化が進行している可能性が高いと推定することができる。可能性が高いことは、その旨の表示、ランク付、確率などの形式で表示装置52に表され得る。なお、拡張期血圧変動指数PFIdの基準値は、動脈硬化を有する患者の拡張期血圧変動指数PFIdの平均値であってもよい。 In one example, the storage device 50 stores a reference value for the diastolic blood pressure variability index PFI d , and the vascular stiffness assessment unit 46 can estimate that a subject's vascular sclerosis is likely to be advanced when the subject's diastolic blood pressure variability index PFI d is equal to or lower than the reference value. The high probability can be displayed on the display device 52 in the form of a display, ranking, probability, or the like. The reference value for the diastolic blood pressure variability index PFI d may be the average value of the diastolic blood pressure variability index PFI d of patients with arteriosclerosis.
また別の例では、記憶装置50には、拡張期血圧変動指数PFIdの基準値が記憶されており、血管硬化度評価部46は、ある被検者の拡張期血圧変動指数が、拡張期血圧変動指数PFIdの基準値と同じかそれより高い場合に、当該被検者の血管の硬化が進行している可能性が低いと推定することができる。可能性が低いことは、その旨の表示、ランク付、確率などの形式で表示装置52に表され得る。なお、拡張期血圧変動指数PFIdの基準値は、健常者の拡張期血圧変動指数PFIdの平均値であってもよい。 In another example, the storage device 50 stores a reference value for the diastolic blood pressure variability index PFI d , and the vascular stiffness assessment unit 46 can estimate that the possibility of the subject having advanced vascular stiffness is low when the diastolic blood pressure variability index PFI d of the subject is equal to or higher than the reference value for the diastolic blood pressure variability index PFI d. The low possibility can be displayed on the display device 52 in the form of a display, ranking, probability, or the like. The reference value for the diastolic blood pressure variability index PFI d may be the average value of the diastolic blood pressure variability index PFI d of healthy subjects.
図2は、検査対象の血圧指標を算出するための、血圧指標算出装置30の処理装置40の主な動作を示すフローチャートである。工程S1で、平均化血圧波形生成部41が、被検者の末梢動脈の血圧波形データから平均化血圧波形を生成する。工程S2で、残留圧力波形生成部42が、平均化血圧波形生成部41から受け取った血圧波形データの拡張期の部分を指数関数的減衰曲線に適合させて、最初に現れる負のピークと、その次に現れる正のピークとを有する残留圧力波形を生成する。工程S3で、拡張期血圧変動指数算出部43が、残留圧力波形の該最初に現れる負のピークにおける圧力をPR1、その次に現れる正のピークにおける圧力をPR2、末梢動脈の脈圧をPPPeriとした場合に、以下の式(1)で表される拡張期血圧変動指数(PFId)を算出する。 2 is a flowchart showing the main operations of the processing device 40 of the blood pressure index calculation device 30 for calculating the blood pressure index of the subject. In step S1, the averaged blood pressure waveform generator 41 generates an averaged blood pressure waveform from the subject's peripheral arterial blood pressure waveform data. In step S2, the residual pressure waveform generator 42 fits the diastolic portion of the blood pressure waveform data received from the averaged blood pressure waveform generator 41 to an exponential decay curve to generate a residual pressure waveform having a first negative peak and a second positive peak. In step S3, the diastolic blood pressure variability index calculator 43 calculates the diastolic blood pressure variability index (PFI d ) expressed by the following equation (1), where PR1 is the pressure at the first negative peak of the residual pressure waveform, PR2 is the pressure at the second positive peak, and PPPeri is the peripheral arterial pulse pressure.
任意選択で、工程S4で、脈圧増幅推定部44は、拡張期血圧変動指数PFIdに基づいて、脈圧増幅を推定する。 Optionally, in step S4, the pulse pressure amplification estimator 44 estimates the pulse pressure amplification based on the diastolic blood pressure variability index PFI d .
任意選択で、工程S5で、中心大動脈血圧推定部45は、拡張期血圧変動指数PFIdに基づいて推定された脈圧増幅と、上腕血圧測定によって得られた平均血圧(または収縮期血圧)および拡張期血圧から、中心大動脈血圧を推定する。 Optionally, in step S5, the central aortic blood pressure estimation unit 45 estimates the central aortic blood pressure from the pulse pressure amplification estimated based on the diastolic blood pressure variability index PFI d and the mean blood pressure (or systolic blood pressure) and diastolic blood pressure obtained by measuring the brachial blood pressure.
任意選択で、工程S6で、血管硬化度評価部46は、拡張期血圧変動指数PFIdに基づいて、前記検査対象の血管の硬化度を評価する。 Optionally, in step S6, the vascular stiffness assessment unit 46 assesses the stiffness of the blood vessels of the test subject based on the diastolic blood pressure variability index PFI d .
上記の第1実施形態の検査対象の血圧指標算出方法によれば、血圧指標である拡張期血圧変動指数を簡便に算出することができる。また、この拡張期血圧変動指数を用いて、被検者の心血管系の評価、脈圧増幅の推定、中心大動脈血圧の推定、検査対象の血管硬化度の評価を簡便かつ精度よく行うことができる。 The method for calculating a blood pressure index for a test subject according to the first embodiment described above allows for the easy calculation of the diastolic blood pressure variability index, which is a blood pressure index. Furthermore, using this diastolic blood pressure variability index, it is possible to easily and accurately evaluate the subject's cardiovascular system, estimate pulse pressure amplification, estimate central aortic blood pressure, and evaluate the degree of vascular stiffness of the test subject.
上記の第1実施形態では検査対象の血圧指標算出装置30及び血圧指標算出方法について説明したが、本発明は、これに限らず、コンピュータを上記の血圧指標算出装置30の処理装置40として機能させるためのプログラムや、当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も包含する。 In the first embodiment above, a blood pressure index calculation device 30 and a blood pressure index calculation method for a test subject were described, but the present invention is not limited to this and also includes a program for causing a computer to function as the processing device 40 of the blood pressure index calculation device 30, as well as a computer-readable recording medium on which the program is recorded.
なお、上記第1実施形態は、以下のように変更可能である。
○血圧波形データを測定する場合、ユーザの操作により手動で測定時間を決定してもよいが、ある一定の時間区域(例えば5~30秒間)をプリセットとして用い、その時間区域で自動的に測定が開始及び終了されるよう、処理装置22によりすべての工程が自動計測されてもよい。また、手動と自動をユーザが切り替えられる構成であってもよい。
○血圧と血流を別個に計測する代わりに、被験者からの血圧の測定と血流の測定とを同時に行い、両データを時間的に同期させてパーソナルコンピュータに取り込んだ上で自動処理してもよい。この場合、より精密な測定が可能である。
〇第1実施形態では血圧脈波計測装置10と血圧測定装置20を異なる装置として説明したが、血圧脈波計測装置10と血圧測定装置20は同じであってもよい。つまり、被検者の末梢動脈からの血圧波形と、被検者の動脈の血圧とを、一つの装置で測定してもよい。
○第1実施形態では、処理装置40の平均血圧波形生成部41、残留圧力波形生成部42、拡張期血圧変動指数算出部43、脈圧増幅推定部44、中心大動脈血圧推定部45、及び血管硬化度評価部46は、いずれも処理装置40内に存在しているが、部41,42,43,44,45,46は物理的に離れた別の処理装置に存在してもよい。つまり、処理装置40内の各部が同一のハードウェア内の処理装置内にある場合のみならず、異なるハードウェア内の離れた処理装置に存在する場合も本発明の範囲に含まれる。
〇第1実施形態では、血圧指標算出装置30内に記憶装置50と表示装置52を備えているが、記憶装置50及び/又は表示装置52を血圧指標算出装置30の外部において処理装置40とは別体にし、LAN(Local Area Network)やインターネットなどの通信回線を介して処理装置40と通信接続する構成としてもよい。例えばその場合、記憶装置50は、図2に示される工程をはじめとする処理装置40の各工程で処理されるデータを記憶することができる。また、記憶装置50は、血圧脈波計測装置10、血圧測定装置20、又はその両方で生成されたデータを記憶し、そのようなデータを、図2に示される工程をはじめとする処理装置40における後の処理のために処理装置40に送ってもよい。
The first embodiment can be modified as follows.
When measuring blood pressure waveform data, the measurement time may be determined manually by the user, or a certain time period (e.g., 5 to 30 seconds) may be preset, and all steps may be automatically measured by the processing device 22 so that measurement is automatically started and ended within that time period. Alternatively, the user may be able to switch between manual and automatic modes.
Instead of measuring blood pressure and blood flow separately, the blood pressure and blood flow of the subject may be measured simultaneously, and both sets of data may be synchronized and imported into a personal computer for automatic processing. In this case, more precise measurements are possible.
In the first embodiment, the blood pressure pulse wave measuring device 10 and the blood pressure measuring device 20 are described as separate devices, but the blood pressure pulse wave measuring device 10 and the blood pressure measuring device 20 may be the same device. In other words, the blood pressure waveform from the subject's peripheral artery and the subject's arterial blood pressure may be measured by a single device.
In the first embodiment, the mean blood pressure waveform generating unit 41, residual pressure waveform generating unit 42, diastolic blood pressure variability index calculating unit 43, pulse pressure amplification estimating unit 44, central aortic blood pressure estimating unit 45, and vascular stiffness evaluating unit 46 of the processing device 40 are all present within the processing device 40, but the units 41, 42, 43, 44, 45, and 46 may be present in different physically separated processing devices. In other words, the scope of the present invention includes not only the case where each unit within the processing device 40 is present within a processing device of the same hardware, but also the case where each unit is present in a separate processing device of different hardware.
In the first embodiment, the blood pressure index calculation device 30 includes the storage device 50 and the display device 52. However, the storage device 50 and/or the display device 52 may be configured to be separate from the processing device 40 and external to the blood pressure index calculation device 30, and may be communicatively connected to the processing device 40 via a communication line such as a LAN (Local Area Network) or the Internet. In this case, for example, the storage device 50 may store data processed in each step of the processing device 40, including the steps shown in FIG. 2. The storage device 50 may also store data generated by the blood pressure pulse wave measuring device 10, the blood pressure measurement device 20, or both, and send such data to the processing device 40 for subsequent processing in the processing device 40, including the steps shown in FIG. 2.
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る検査対象の血流指標を算出する装置を含む血流指標算出システム101の構成について説明する。図3に示すように、血流指標算出システム101は、被検者の末梢動脈の血流波形を計測する血流測定装置110と、被検者の動脈の血圧を測定する血圧測定装置20と、血流測定装置110及び血圧測定装置120から受信したデータを記憶及び処理するコンピュータ等からなる血圧指標算出装置130とを備えている。
Second Embodiment
Next, a configuration of a blood flow index calculation system 101 including an apparatus for calculating a blood flow index of a test subject according to a second embodiment of the present invention will be described. As shown in Fig. 3, the blood flow index calculation system 101 includes a blood flow measurement device 110 that measures the blood flow waveform of a peripheral artery of a subject, a blood pressure measurement device 20 that measures the arterial blood pressure of the subject, and a blood pressure index calculation device 130 that includes a computer or the like that stores and processes data received from the blood flow measurement device 110 and the blood pressure measurement device 120.
血流指標算出装置130は、血流測定装置110及び血圧測定装置120から受信した各種データ、及び/又は内部で記憶又は生成したデータに基づいて演算又は判定等を行うCPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrate Circuit)、FPGA (Field Programmable Gate Array)などの処理装置40と、各種のデータを記憶する、ROM、RAM、ハードディスク等の記憶装置150と、処理装置140における演算結果を表示する表示装置152とを備えている。 The blood flow index calculation device 130 includes a processing device 40 such as a CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or FPGA (Field Programmable Gate Array) that performs calculations or judgments based on various data received from the blood flow measurement device 110 and blood pressure measurement device 120 and/or data stored or generated internally; a storage device 150 such as a ROM, RAM, or hard disk that stores various data; and a display device 152 that displays the results of calculations performed by the processing device 140.
血流測定装置110は、末梢動脈の血流を測定可能な任意の装置であってよく、例えば公知の変換器付き超音波装置が挙げられる。変換器付きの超音波装置の使用により、被験者の体表面から非侵襲的に大動脈の血流データ、特には経時的な血流速度変化の波形データを収集することが可能である。 The blood flow measurement device 110 may be any device capable of measuring peripheral arterial blood flow, such as a known ultrasound device with a transducer. Using an ultrasound device with a transducer, it is possible to non-invasively collect aortic blood flow data, particularly waveform data of changes in blood flow velocity over time, from the subject's body surface.
血流測定装置110で一定時間(例えば5~30秒間)記憶された血流速度ないし血流量の波形データは、血流指数算出装置130に送信され、記憶装置150に保存される。好ましい実施形態において、医師又は看護師等の医療従事者である、血流指標算出システム100の使用者(以下、ユーザ)は、表示装置152上に時系列軸上に表示された保存した血流速度波形データから、データが安定しているとユーザが判定した時間区域(例えば10秒間)のデータを選択し、後の演算処理のために選択し得る。別の好ましい実施形態において、血流測定装置110から血流指標算出装置130へ送信される血流速度波形データの選択は、血流指標算出装置130により自動的に行われる。 Blood flow velocity or blood volume waveform data stored for a certain period of time (e.g., 5 to 30 seconds) in the blood flow measurement device 110 is transmitted to the blood flow index calculation device 130 and saved in the storage device 150. In a preferred embodiment, a user of the blood flow index calculation system 100 (hereinafter referred to as the "user"), who is a medical professional such as a doctor or nurse, can select data from a time period (e.g., 10 seconds) that the user determines to be stable from the saved blood flow velocity waveform data displayed on the time series axis on the display device 152, and select this data for subsequent calculation processing. In another preferred embodiment, the blood flow velocity waveform data to be sent from the blood flow measurement device 110 to the blood flow index calculation device 130 is automatically selected by the blood flow index calculation device 130.
血圧測定装置120は、被検者の動脈の血圧を測定可能な任意の装置であってよく、例えばカフ式オシロメータが挙げられる。血圧測定装置120にて測定可能な末梢動脈としては、上腕動脈、橈骨動脈、及び/又は下肢動脈などが挙げられるがこれに限定されない。血圧測定装置120で測定される動脈血圧としては、末梢動脈の収縮期血圧、拡張期血圧、平均血圧及び/又は心拍が含まれる。かかる血圧測定法は公知技術であり、当業者には通常の技能で実施可能である。血圧測定装置120で測定した血圧データは、血流指標算出装置130に送信され、血流指標算出装置130の記憶装置150に保存される。好ましい実施形態において、血流指標算出システム100の使用者は、表示装置152上に表示された保存した血流データから、安定しているとユーザが判定した血流データを選択及び/又は平均化し、後の演算処理のために用いることができる。別の好ましい実施形態において、血圧測定装置120から血流指標算出装置130へ送信される血圧データの選択は、血流指標算出装置130により自動的に行われる。 The blood pressure measurement device 120 may be any device capable of measuring the subject's arterial blood pressure, such as a cuff-type oscillometer. Peripheral arteries that can be measured by the blood pressure measurement device 120 include, but are not limited to, the brachial artery, radial artery, and/or lower limb arteries. The arterial blood pressure measured by the blood pressure measurement device 120 includes the systolic blood pressure, diastolic blood pressure, mean blood pressure, and/or heart rate of the peripheral artery. Such blood pressure measurement methods are well known and can be performed by those skilled in the art with ordinary skill. The blood pressure data measured by the blood pressure measurement device 120 is transmitted to the blood flow index calculation device 130 and stored in the memory device 150 of the blood flow index calculation device 130. In a preferred embodiment, the user of the blood flow index calculation system 100 can select and/or average blood flow data that the user determines to be stable from the stored blood flow data displayed on the display device 152, and use the data for subsequent calculation processing. In another preferred embodiment, the selection of blood pressure data to be transmitted from the blood pressure measurement device 120 to the blood flow index calculation device 130 is performed automatically by the blood flow index calculation device 130.
血流指標算出装置130の処理装置140は、血流測定装置110から受信した血流速度波形データの所定期間のアンサンブル平均をとり、平均化血流速度波形とする平均血流速度波形生成部141と、平均化血流速度波形生成部141にて生成された検査対象の末梢動脈の血流速度波形データの、時間変化に対する血流速度波形の収縮期の正の最大ピークにおける血流速度をV FW、負のピークにおける血流速度をV BW、その次に現れる拡張期の正のピークにおける血流速度をVFW2とした場合に、以下の式(3)で表される拡張期血流変動指数(FFId)を算出する拡張期血流変動指数算出部143とを備える。 The processing device 140 of the blood flow index calculation device 130 includes an average blood flow velocity waveform generation unit 141 that takes the ensemble average of blood flow velocity waveform data received from the blood flow measurement device 110 over a predetermined period to generate an averaged blood flow velocity waveform, and a diastolic blood flow variability index calculation unit 143 that calculates the diastolic blood flow variability index (FFI d ) expressed by the following equation (3), where V FW is the blood flow velocity at the maximum positive peak during systole of the blood flow velocity waveform over time of the blood flow velocity waveform data of the peripheral artery under test generated by the averaged blood flow velocity waveform generation unit 141 , V BW is the blood flow velocity at the negative peak, and V FW2 is the blood flow velocity at the next positive peak during diastole.
後述の実施例では、大腿動脈の血流速度波形データを用いて拡張期血流変動指数を算出した例を説明している。図5(c)は血流測定装置110で測定した被検者の大腿動脈の血流速度波形データのアンサンブル平均を取った平均化動脈血流速度波形のグラフである。 In the examples described below, an example is described in which the diastolic blood flow variability index is calculated using blood flow velocity waveform data from the femoral artery. Figure 5(c) is a graph of an averaged arterial blood flow velocity waveform obtained by taking the ensemble average of blood flow velocity waveform data from the subject's femoral artery measured by the blood flow measurement device 110.
カッコ内の記号は座標(x, y)を表し、Tは時間、Vは速度である。図5(c)の波形と図5(b)の波形と拡張期部分の形は類似しているが、図5(b)時間TR1より図5(c)の時間TBWの方が若干早い。 The symbols in parentheses represent coordinates (x, y), T is time, and V is velocity. The waveforms in Figure 5(c) and Figure 5(b) have similar shapes in the diastolic portion, but time T BW in Figure 5(c) is slightly earlier than time T R1 in Figure 5(b).
驚くべきことに、式(3)にて算出される拡張期血流変動指数FFIdは、脈圧増幅(Pulse Pressure Amplification)と強い相関を有する。脈圧増幅の測定には、大動脈血圧と、末梢血圧という2点の測定が必要であり、測定が煩雑であったが、本開示の拡張期血圧変動指数PFIdは、末梢動脈の1点を測定するだけで算出することができるため、簡便である。本開示の拡張期血流変動指数FFIdを用いれば、被検者の心血管系をより簡便かつ精度良く評価することができる。 Surprisingly, the diastolic blood flow variability index FFI d calculated by equation (3) has a strong correlation with pulse pressure amplification. Measurement of pulse pressure amplification requires measurements at two points, aortic blood pressure and peripheral blood pressure, making the measurement cumbersome. However, the diastolic blood pressure variability index PFI d of the present disclosure can be calculated simply by measuring a single point in a peripheral artery, making it simple. By using the diastolic blood flow variability index FFI d of the present disclosure, the cardiovascular system of a subject can be evaluated more easily and accurately.
また、本開示の拡張期血流変動指数FFIdを用いれば、伝達関数を使わなくとも、脈圧増幅や大動脈血圧を簡単に推定することができる。 Furthermore, by using the diastolic blood flow variability index FFI d of the present disclosure, pulse pressure amplification and aortic blood pressure can be easily estimated without using a transfer function.
さらには、脈波伝播速度(pulse wave velocity: PWV)は血管の動脈硬化の指標として周知であるが、本開示の拡張期血流変動指数FFIdは、2か所の末梢動脈のPWVの比とも強い相関がある。このため、脈波伝播速度を測定せずとも、簡便に本開示の拡張期血流変動指数FFIdを硬化度の評価に使用することもできる。 Furthermore, while pulse wave velocity (PWV) is a well-known index of vascular arteriosclerosis, the FFI d of the present disclosure also has a strong correlation with the ratio of PWVs of two peripheral arteries. Therefore, the FFI d of the present disclosure can be used to easily evaluate arteriosclerosis without measuring pulse wave velocity.
さらに、拡張期血流変動指数FFIdは、拡張期血圧変動指数PFIdとの相関が高い(R=0.63, P<0.001)。 Furthermore, the diastolic blood flow variability index FFI d was highly correlated with the diastolic blood pressure variability index PFI d (R=0.63, P<0.001).
血流指標算出装置130の処理装置140は、拡張期血流変動指数FFIdに基づいて、脈圧増幅を推定する脈圧増幅推定部144を更に備えてもよい。 The processing device 140 of the blood flow index calculation device 130 may further include a pulse pressure amplification estimation unit 144 that estimates the pulse pressure amplification based on the diastolic blood flow variability index FFI d .
具体的には、拡張期血流変動指数FFIdは、末梢動脈脈圧増幅PPperiに対する中心大動脈脈圧PPAの比(PPperi/PPA)である脈圧増幅と強い相関があるため、拡張期血流変動指数FFIdから脈圧増幅を推定することができる。 Specifically, the diastolic blood flow variability index (FFI d) is strongly correlated with pulse pressure amplification, which is the ratio of central aortic pulse pressure (PP A ) to peripheral arterial pulse pressure amplification (PP peri) (PP peri /PP A ). Therefore, pulse pressure amplification can be estimated from the diastolic blood flow variability index (FFI d) .
一つの例では、記憶装置150に、拡張期血流変動指数FFIdと脈圧増幅PPperi/PPAの関数が記憶されており、脈圧増幅推定部144は、ある被検者の拡張期血流変動指数から、たとえばかかる関数を用いて、当該被検者の脈圧増幅PPperi/PPAを推定することができる。 In one example, the memory device 150 stores a function of the diastolic blood flow variability index FFI d and the pulse pressure amplification PP peri /PP A , and the pulse pressure amplification estimation unit 144 can estimate the pulse pressure amplification PP peri /PP A of a certain subject from the diastolic blood flow variability index of the subject, for example, using this function.
脈圧増幅 PPperi/PPA = a×FFId + b×年齢 + c×心拍数 + d×BMI
(a、b、c、dは定数であり、末梢動脈の部位によって異なる固有の値をとる)
Pulse pressure amplification PP peri /PP A = a × FFI d + b × age + c × heart rate + d × BMI
(a, b, c, and d are constants that take unique values depending on the location of the peripheral artery.)
別の例では、記憶装置150には、拡張期血流変動指数FFIdの基準値と、脈圧増幅PPperi/PPAの基準値とが記憶されており、脈圧増幅推定部144は、ある被検者の拡張期血流変動指数が、拡張期血流変動指数FFIdの基準値よりも高い場合に、当該被検者の脈圧増幅が脈圧増幅PPperi/PPAの基準値よりも高いと推定することができる。なお、拡張期血流変動指数FFIdの基準値及び脈圧増幅PPperi/PPAの基準値は、それぞれ健常者の拡張期血流変動指数FFIdの平均値及び脈圧増幅PPperi/PPAの平均値であってもよいし、それぞれ心疾患患者の拡張期血流変動指数FFIdの平均値及び脈圧増幅PPperi/PPAの平均値であってもよい。 In another example, the storage device 150 stores a reference value for the diastolic blood flow variability index FFI d and a reference value for the pulse pressure amplification PP peri /PP A , and when the diastolic blood flow variability index FFI d of a certain subject is higher than the reference value for the diastolic blood flow variability index FFI d , the pulse pressure amplification estimation unit 144 can estimate that the pulse pressure amplification of the subject is higher than the reference value for the pulse pressure amplification PP peri /PP A. Note that the reference value for the diastolic blood flow variability index FFI d and the reference value for the pulse pressure amplification PP peri /PP A may be the average values of the diastolic blood flow variability index FFI d and the pulse pressure amplification PP peri /PP A of healthy subjects, respectively, or may be the average values of the diastolic blood flow variability index FFI d and the pulse pressure amplification PP peri /PP A of patients with heart disease, respectively.
また別の例では、記憶装置150には、拡張期血流変動指数FFIdの基準値と、脈圧増幅PPperi/PPAの基準値とが記憶されており、脈圧増幅推定部144は、ある被検者の拡張期血流変動指数が、拡張期血流変動指数FFIdの基準値以下である場合に、当該被検者の脈圧増幅が、脈圧増幅PPperi/PPAの基準値以下であると推定することができる。なお、拡張期血流変動指数FFIdの基準値及び脈圧増幅PPperi/PPAの基準値は、それぞれ健常者の拡張期血流変動指数FFIdの平均値及び脈圧増幅PPperi/PPAの平均値であってもよいし、それぞれ心疾患患者の拡張期血流変動指数FFIdの平均値及び脈圧増幅PPperi/PPAの平均値であってもよい。 In another example, the storage device 150 stores a reference value for the diastolic blood flow variability index FFI d and a reference value for the pulse pressure amplification PP peri /PP A , and when the diastolic blood flow variability index FFI d of a certain subject is equal to or less than the reference value for the diastolic blood flow variability index FFI d , the pulse pressure amplification estimation unit 144 can estimate that the pulse pressure amplification of the subject is equal to or less than the reference value for the pulse pressure amplification PP peri /PP A. Note that the reference value for the diastolic blood flow variability index FFI d and the reference value for the pulse pressure amplification PP peri /PP A may be the average values of the diastolic blood flow variability index FFI d and the pulse pressure amplification PP peri /PP A of healthy subjects, respectively, or may be the average values of the diastolic blood flow variability index FFI d and the pulse pressure amplification PP peri /PP A of patients with heart disease, respectively.
さらに別の例では、記憶装置150には、拡張期血流変動指数FFIdの基準値と、脈圧増幅PPperi/PPAの基準値とが記憶されており、脈圧増幅推定部144は、ある被検者の拡張期血流変動指数と拡張期血流変動指数FFIdの基準値との関係と、脈圧増幅PPperi/PPAの基準値とから、当該被検者の脈圧増幅の推定値を算出することができる。なお、拡張期血流変動指数FFIdの基準値及び脈圧増幅PPperi/PPAの基準値は、それぞれ健常者の拡張期血流変動指数FFIdの平均値及び脈圧増幅PPperi/PPAの平均値であってもよいし、それぞれ心疾患患者の拡張期血流変動指数FFIdの平均値及び脈圧増幅PPperi/PPAの平均値であってもよい。 In yet another example, the storage device 150 stores a reference value for the diastolic blood flow variability index FFI d and a reference value for the pulse pressure amplification PP peri /PP A , and the pulse pressure amplification estimation unit 144 can calculate an estimated value for the pulse pressure amplification of a certain subject from the relationship between the diastolic blood flow variability index FFI d and the reference value for the diastolic blood flow variability index FFI d of the subject and the reference value for the pulse pressure amplification PP peri /PP A. Note that the reference values for the diastolic blood flow variability index FFI d and the pulse pressure amplification PP peri /PP A may be the average values of the diastolic blood flow variability index FFI d and the pulse pressure amplification PP peri /PP A of healthy subjects, respectively, or may be the average values of the diastolic blood flow variability index FFI d and the pulse pressure amplification PP peri /PP A of patients with heart disease, respectively.
血流指標算出装置130の処理装置140は、拡張期血流変動指数FFIdに基づいて、中心大動脈血圧を推定する中心大動脈血圧推定部145を更に備えてもよい。 The processing device 140 of the blood flow index calculation device 130 may further include a central aortic blood pressure estimation unit 145 that estimates the central aortic blood pressure based on the diastolic blood flow variability index FFI d .
具体的には、拡張期血流変動指数FFIdは、末梢動脈脈圧PPperiに対する中心大動脈脈圧PPAの比(PPperi/PPA)と強い相関があるため、拡張期血流変動指数FFIdと末梢動脈脈圧PPperiの値から、中心大動脈脈圧PPAをを求めることができ、さらに、末梢動脈と中心大動脈の拡張期血圧は同じと考えられるため、中心大動脈脈圧PPAから中心大動脈収縮期血圧を推定することができる。末梢動脈脈圧PPperiは血圧脈波計測装置10により測定することができ、血流指標算出装置130に送信される。 Specifically, since the diastolic blood flow variability index FFI d is strongly correlated with the ratio of the central aortic pulse pressure PP A to the peripheral arterial pulse pressure PP peri (PP peri /PP A ), the central aortic pulse pressure PP A can be calculated from the values of the diastolic blood flow variability index FFI d and the peripheral arterial pulse pressure PP peri . Furthermore, since the diastolic blood pressure of the peripheral artery and the central aorta is considered to be the same, the central aortic systolic blood pressure can be estimated from the central aortic pulse pressure PP A. The peripheral arterial pulse pressure PP peri can be measured by the blood pressure pulse wave measuring device 10 and transmitted to the blood flow index calculating device 130.
一つの例では、記憶装置150に、拡張期血流変動指数FFId、末梢動脈脈圧PPperi、及び中心大動脈脈圧PPAの関数が記憶されており、中心大動脈血圧推定部145は、ある被検者の拡張期血流変動指数と末梢動脈脈圧から、たとえばかかる関数を用いて、当該被検者の中心大動脈脈圧PPAを推定することができる。 In one example, functions of the diastolic blood flow variability index FFI d , peripheral arterial pulse pressure PP peri , and central aortic pulse pressure PP A are stored in the memory device 150, and the central aortic blood pressure estimation unit 145 can estimate the central aortic pulse pressure PP A of a certain subject from the diastolic blood flow variability index and peripheral arterial pulse pressure of the subject, for example, using such functions.
脈圧増幅 PPperi/PPA = a×FFId + b×年齢 + c×心拍数 + d×BMI
(a、b、c、dは定数であり、末梢動脈の部位によって異なる固有の値をとる)
中心大動脈血圧=(PPperi÷脈圧増幅)+末梢動脈拡張期血圧
Pulse pressure amplification PP peri /PP A = a × FFI d + b × age + c × heart rate + d × BMI
(a, b, c, and d are constants that take unique values depending on the location of the peripheral artery.)
Central aortic pressure = (PP peri ÷ pulse pressure amplification) + peripheral arterial diastolic pressure
別の例では、記憶装置150には、拡張期血流変動指数FFIdの基準値と、末梢動脈脈圧PPperiの基準値と、中心大動脈脈圧PPAの基準値とが記憶されており、中心大動脈血圧推定部145は、ある被検者の拡張期血流変動指数と、末梢動脈脈圧とから、当該被検者の中心大動脈脈圧PPAが、中心大動脈脈圧PPAの基準値よりも高いか否かを推定することができる。なお、拡張期血流変動指数FFIdの基準値、末梢動脈脈圧PPperiの基準値、及び中心大動脈脈圧PPAの基準値は、それぞれ健常者の拡張期血流変動指数FFIdの平均値、末梢動脈脈圧PPperiの平均値、及び中心大動脈脈圧PPAの平均値の平均値であってもよいし、それぞれ心血管疾患患者の拡張期血流変動指数FFIdの平均値、末梢動脈脈圧PPperiの平均値、及び中心大動脈脈圧PPAの平均値であってもよい。 In another example, the storage device 150 stores a reference value of the diastolic blood flow variability index FFI d , a reference value of the peripheral arterial pulse pressure PP peri , and a reference value of the central aortic pulse pressure PP A , and the central aortic blood pressure estimation unit 145 can estimate, from the diastolic blood flow variability index and peripheral arterial pulse pressure of a certain subject, whether the central aortic pulse pressure PP A is higher than the reference value of the central aortic pulse pressure PP A. Note that the reference value of the diastolic blood flow variability index FFI d , the reference value of the peripheral arterial pulse pressure PP peri , and the reference value of the central aortic pulse pressure PP A may be the average values of the diastolic blood flow variability index FFI d , the average values of the peripheral arterial pulse pressure PP peri , and the average values of the central aortic pulse pressure PP A of healthy subjects, respectively, or may be the average values of the diastolic blood flow variability index FFI d , the average values of the peripheral arterial pulse pressure PP peri , and the average values of the central aortic pulse pressure PP A of patients with cardiovascular disease, respectively.
さらに別の例では、記憶装置150には、拡張期血流変動指数FFIdの基準値と、末梢動脈脈圧PPperiの基準値、及び中心大動脈脈圧PPAの基準値が記憶されており、中心大動脈血圧推定部145は、ある被検者の拡張期血流変動指数と拡張期血流変動指数FFIdの基準値の関係、当該被検者の末梢動脈脈圧と末梢動脈脈圧PPperiの基準値の関係、及び中心大動脈脈圧PPAの基準値から、当該被検者の当該被検者の中心大動脈脈圧PPAを推定することができる。なお、拡張期血流変動指数FFIdの基準値、末梢動脈脈圧PPperiの基準値、及び中心大動脈脈圧PPAの基準値は、それぞれ健常者の拡張期血流変動指数FFIdの平均値、末梢動脈脈圧PPperiの平均値、及び中心大動脈脈圧PPAの平均値であってもよいし、それぞれ心血管疾患患者の拡張期血流変動指数FFIdの平均値、末梢動脈脈圧PPperiの平均値、及び中心大動脈脈圧PPAの平均値であってもよい In yet another example, the storage device 150 stores a reference value of the diastolic blood flow variability index FFI d , a reference value of the peripheral arterial pulse pressure PP peri , and a reference value of the central aortic pulse pressure PP A , and the central aortic blood pressure estimation unit 145 can estimate the central aortic pulse pressure PP A of a certain subject from the relationship between the diastolic blood flow variability index and the reference value of the diastolic blood flow variability index FFI d of the subject, the relationship between the peripheral arterial pulse pressure of the subject and the reference value of the peripheral arterial pulse pressure PP peri , and the reference value of the central aortic pulse pressure PP A. The reference values of the diastolic blood flow variability index FFI d , the peripheral arterial pulse pressure PP peri , and the central aortic pulse pressure PP A may be the average values of the diastolic blood flow variability index FFI d , the peripheral arterial pulse pressure PP peri , and the central aortic pulse pressure PP A of healthy subjects, respectively, or may be the average values of the diastolic blood flow variability index FFI d , the peripheral arterial pulse pressure PP peri , and the central aortic pulse pressure PP A of patients with cardiovascular disease, respectively.
血流指標算出装置130の処理装置140は、拡張期血流変動指数FFIdに基づいて、検査対象の血管の硬化度を評価する血管硬化度評価部146を更に備えてもよい。 The processing device 140 of the blood flow index calculation device 130 may further include a vascular stiffness evaluation unit 146 that evaluates the stiffness of the blood vessels of the test subject based on the diastolic blood flow variability index FFI d .
一つの例では、記憶装置150には、拡張期血流変動指数FFIdの基準値が記憶されており、血管硬化度評価部146は、ある被検者の拡張期血流変動指数が、拡張期血流変動指数FFIdの基準値と同じかそれよりも低い場合に、当該被検者の血管の硬化が進行している可能性が高いと推定することができる。可能性が高いことは、その旨の表示、ランク付、確率などの形式で表示装置52に表され得る。なお、拡張期血流変動指数FFIdの基準値は、動脈硬化を有する患者の拡張期血流変動指数FFIdの平均値であってもよい。 In one example, the storage device 150 stores a reference value for the FFI d , and the vascular stiffness assessment unit 146 can estimate that there is a high possibility that the subject's vascular sclerosis is progressing when the subject's vascular stiffness index is equal to or lower than the reference value for the FFI d . The high possibility can be displayed on the display device 52 in the form of a display, ranking, probability, or the like. The reference value for the FFI d may be the average value of the FFI d of patients with arteriosclerosis.
また別の例では、記憶装置150には、拡張期血流変動指数FFIdの基準値が記憶されており、血管硬化度評価部146は、ある被検者の拡張期血流変動指数が、拡張期血流変動指数FFIdの基準値と同じかそれより高い場合に、当該被検者の血管の硬化が進行している可能性が低いと推定することができる。可能性が低いことは、その旨の表示、ランク付、確率などの形式で表示装置52に表され得る。なお、拡張期血流変動指数FFIdの基準値は、健常者の拡張期血流変動指数FFIdの平均値であってもよい。 In another example, the storage device 150 stores a reference value for the FFI d , and the vascular stiffness assessment unit 146 can estimate that the possibility of the subject having advanced vascular stiffness is low when the FFI d of the subject is equal to or higher than the reference value. The low possibility can be displayed on the display device 52 in the form of a message, a ranking, a probability, or the like. The reference value for the FFI d may be the average value of the FFI d of healthy subjects.
図4は、検査対象の血流指標を算出するための、血流指標算出装置130の処理装置140の主な動作を示すフローチャートである。工程S101で、平均血流速度波形生成部141が、被検者の末梢動脈の血流速度波形データから平均血流速度波形を生成する。工程S102で、拡張期血流変動指数算出部143が、平血流速度波形の収縮期の正の最大ピークにおける血流速度をV FW、負のピークにおける血流速度をV BW、その次に現れる拡張期の正のピークにおける血流速度をVFW2とした場合に、以下の式(3)で表される拡張期血流変動指数(FFId)を算出する。 4 is a flowchart showing the main operations of the processing device 140 of the blood flow index calculation device 130 for calculating the blood flow index of the test subject. In step S101, the average blood velocity waveform generation unit 141 generates an average blood flow velocity waveform from blood flow velocity waveform data of the subject's peripheral artery. In step S102, the diastolic blood flow variability index calculation unit 143 calculates the diastolic blood flow variability index (FFI d ) expressed by the following equation (3), where V FW is the blood flow velocity at the maximum positive systolic peak of the average blood flow velocity waveform, V BW is the blood flow velocity at the negative peak, and V FW2 is the blood flow velocity at the next positive diastolic peak.
任意選択で、工程S103で、脈圧増幅推定部144は、拡張期血流変動指数FFIdに基づいて、脈圧増幅を推定する。 Optionally, in step S103, the pulse pressure amplification estimator 144 estimates the pulse pressure amplification based on the diastolic flow variability index FFI d .
任意選択で、工程S104で、中心大動脈血圧推定部145は、拡張期血流変動指数FFIdに基づいて、中心大動脈血圧を推定する。 Optionally, in step S104, the central aortic blood pressure estimator 145 estimates the central aortic blood pressure based on the diastolic flow variability index FFI d .
任意選択で、工程S105で、血管硬化度評価部146は、拡張期血流変動指数FFIdに基づいて、前記検査対象の血管の硬化度を評価する。 Optionally, in step S105, the vascular stiffness assessment unit 146 assesses the stiffness of the blood vessel of the test subject based on the diastolic flow variability index FFI d .
上記の第2実施形態の検査対象の血流指標算出方法によれば、血流指標である拡張期血流変動指数を簡便に算出することができる。また、この拡張期血流変動指数を用いて、被検者の心血管系の評価、脈圧増幅の推定、中心大動脈血圧の推定、検査対象の血管硬化度の評価を簡便かつ精度よく行うことができる。 The method for calculating a blood flow index of a test subject according to the second embodiment described above allows for the easy calculation of the diastolic blood flow variability index, which is a blood flow index. Furthermore, using this diastolic blood flow variability index, it is possible to easily and accurately evaluate the subject's cardiovascular system, estimate pulse pressure amplification, estimate central aortic blood pressure, and evaluate the degree of vascular stiffness of the test subject.
上記の第2実施形態では検査対象の血流指標算出装置130及び血流指標算出方法について説明したが、本発明は、これに限らず、コンピュータを上記の血流指標算出装置130の処理装置140として機能させるためのプログラムや、当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も包含する。 In the second embodiment above, a blood flow index calculation device 130 and a blood flow index calculation method for a test subject were described, but the present invention is not limited to this and also includes a program for causing a computer to function as the processing device 140 of the blood flow index calculation device 130 described above, and a computer-readable recording medium on which the program is recorded.
なお、上記第2実施形態は、以下のように変更可能である。
○血流波形データを測定する場合、ユーザの操作により手動で測定時間を決定してもよいが、ある一定の時間区域(例えば5~30秒間)をプリセットとして用い、その時間区域で自動的に測定が開始及び終了されるよう、処理装置22によりすべての工程が自動計測されてもよい。また、手動と自動をユーザが切り替えられる構成であってもよい。
○血圧と血流を別個に計測する代わりに、被験者からの血圧の測定と血流の測定とを同時に行い、両データを時間的に同期させてパーソナルコンピュータに取り込んだ上で自動処理してもよい。この場合、より精密な測定が可能である。
〇第2実施形態では血圧脈波計測装置10と血圧測定装置20を異なる装置として説明したが、血圧脈波計測装置10と血圧測定装置20は同じであってもよい。つまり、被検者の末梢動脈からの血圧波形と、被検者の動脈の血圧とを、一つの装置で測定してもよい。
○第2実施形態では、処理装置140の平均血流波形生成部141、拡張期血流変動指数算出部143、脈圧増幅推定部144、中心大動脈血圧推定部145、及び血管硬化度評価部146は、いずれも処理装置140内に存在しているが、部141,143,144,145,146は物理的に離れた別の処理装置に存在してもよい。つまり、処理装置140内の各部が同一のハードウェア内の処理装置内にある場合のみならず、異なるハードウェア内の離れた処理装置に存在する場合も本発明の範囲に含まれる。
〇第2実施形態では、血流指標算出装置130内に記憶装置150と表示装置152を備えているが、記憶装置150及び/又は表示装置152を血流指標算出装置130の外部において処理装置140とは別体にし、LAN(Local Area Network)やインターネットなどの通信回線を介して処理装置140と通信接続する構成としてもよい。例えばその場合、記憶装置150は、図4に示される工程をはじめとする1処理装置40の各工程で処理されるデータを記憶することができる。また、記憶装置150は、血流測定装置110、血圧測定装置120、又はその両方で生成されたデータを記憶し、そのようなデータを、図4に示される工程をはじめとする処理装置140における後の処理のために処理装置140に送ってもよい。
The second embodiment can be modified as follows.
When measuring blood flow waveform data, the measurement time may be determined manually by the user, but a certain time period (for example, 5 to 30 seconds) may be preset, and all steps may be automatically measured by the processing device 22 so that measurement is automatically started and ended within that time period. Also, a configuration may be adopted in which the user can switch between manual and automatic operation.
Instead of measuring blood pressure and blood flow separately, the blood pressure and blood flow of the subject may be measured simultaneously, and both sets of data may be synchronized and imported into a personal computer for automatic processing. In this case, more precise measurements are possible.
In the second embodiment, the blood pressure pulse wave measuring device 10 and the blood pressure measuring device 20 are described as separate devices, but the blood pressure pulse wave measuring device 10 and the blood pressure measuring device 20 may be the same device. In other words, a single device may measure the blood pressure waveform from the subject's peripheral artery and the subject's arterial blood pressure.
In the second embodiment, the mean blood flow waveform generating unit 141, the diastolic blood flow variability index calculating unit 143, the pulse pressure amplification estimating unit 144, the central aortic blood pressure estimating unit 145, and the vascular stiffness evaluating unit 146 of the processing device 140 are all present within the processing device 140, but the units 141, 143, 144, 145, and 146 may be present in different physically separated processing devices. In other words, the scope of the present invention includes not only the case where each unit within the processing device 140 is present within a processing device of the same hardware, but also the case where each unit is present in a separate processing device of different hardware.
In the second embodiment, the blood flow index calculation device 130 includes the storage device 150 and the display device 152. However, the storage device 150 and/or the display device 152 may be configured to be separate from the processing device 140 and external to the blood flow index calculation device 130, and to be communicatively connected to the processing device 140 via a communication line such as a local area network (LAN) or the Internet. In this case, for example, the storage device 150 may store data processed in each step of the processing device 40, including the steps shown in FIG. 4. The storage device 150 may also store data generated by the blood flow measurement device 110, the blood pressure measurement device 120, or both, and send such data to the processing device 140 for subsequent processing in the processing device 140, including the steps shown in FIG. 4.
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態の血圧及び血流指標算出システムは、第1実施形態に係る検査対象の血流指標を算出する装置を含む血圧指標算出システム1と、第2実施形態に係る検査対象の血流指標を算出する装置を含む血流指標算出システム101との両方を備える。本発明の第3実施形態の血圧及び血流指標算出システムは、血圧脈波計測装置10、血流測定装置110、血圧測定装置20,120から受信した各種データ、及び/又は内部で記憶又は生成したデータに基づいて演算又は判定等を行う処理装置と、各種のデータを記憶する、ROM、RAM、ハードディスク等の記憶装置と、処理装置における演算結果を表示する表示装置とを備える。
(Third embodiment)
A blood pressure and blood flow index calculation system according to a third embodiment of the present invention includes both a blood pressure index calculation system 1 including an apparatus for calculating a blood flow index of a test subject according to the first embodiment, and a blood flow index calculation system 101 including an apparatus for calculating a blood flow index of a test subject according to the second embodiment. The blood pressure and blood flow index calculation system according to the third embodiment of the present invention includes a processing device that performs calculations or determinations based on various data received from the blood pressure pulse wave measuring device 10, the blood flow measuring device 110, and the blood pressure measuring devices 20 and 120 and/or data stored or generated internally, a storage device such as a ROM, RAM, or hard disk that stores various data, and a display device that displays the results of calculations performed by the processing device.
本発明の第3実施形態の処理装置は、第1実施形態の処理装置40及び第2実施形態の処理装置140を含み、第3実施形態の記憶装置は、第1実施形態の記憶装置50及び第2の実施形態の記憶装置150の機能を果たす1つ又は2つ以上の記憶装置であり、第3実施形態の表示装置は、第1実施形態の表示装置52及び第2実施形態の表示装置152の機能を果たす1つ又は2つ以上の表示装置である。 The processing device of the third embodiment of the present invention includes the processing device 40 of the first embodiment and the processing device 140 of the second embodiment, the storage device of the third embodiment is one or more storage devices that perform the functions of the storage device 50 of the first embodiment and the storage device 150 of the second embodiment, and the display device of the third embodiment is one or more display devices that perform the functions of the display device 52 of the first embodiment and the display device 152 of the second embodiment.
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。 The present invention will be explained in more detail below using examples, but the present invention is not limited to these.
1.患者
本研究の患者は、高血圧症および関連する心臓血管リスクの臨床評価のために東北大学病院において発明者の部署の紹介を受けた592人の成人患者であった。このうち、顕性心不全、心臓弁膜症、卒中、末期腎疾患、末梢動脈疾患 (足関節上腕血圧インデックス<0.9又は>1.4、又は実証済み)、大動脈瘤、持続性心房細動、及び直近6ヶ月以内に急性心血管系イベントを有する患者を除外した。いずれの患者も、四肢に顕性の臨床症状を有していなかった。研究プロトコールは東北大学の倫理委員会によって承認され、参加者は全員、書面によるインフォームドコンセントを提供した。
1. Patients: The patients in this study were 592 adult patients referred to the inventor's department at Tohoku University Hospital for clinical evaluation of hypertension and related cardiovascular risk. Among these, patients with overt heart failure, valvular heart disease, stroke, end-stage renal disease, peripheral arterial disease (ankle-brachial index <0.9 or >1.4, or documented), aortic aneurysm, persistent atrial fibrillation, and acute cardiovascular events within the past 6 months were excluded. None of the patients had overt clinical symptoms in the extremities. The study protocol was approved by the Tohoku University Ethics Committee, and all participants provided written informed consent.
2.動脈圧と硬化度(stiffness)の測定
一連の非侵襲性の血行力学的測定値は、Hashimoto J. et., Hypertension 2010; 56:926-933及びHashimoto J. et., Hypertension 2011; 58:839-846.に詳しく説明した通りに、静かな温度調節した部屋で行なった。簡単に説明すると、背臥位で20分間休息した後、患者の腕の血圧を、カフ-オシロメトリック式装置(HEM-907; オムロンヘルスケア、京都、日本)を2回使用して測定した。圧力波は、圧平トノメーターセンサ(SPT-301;Milllar Instruments,ヒューストン、テキサス州、アメリカ)を使用して、橈骨動脈、総大腿動脈、及び足背動脈で記録し、それぞれの一拍ごとのパルス波形をアンサンブル平均した。大動脈波形は、一般化された伝達関数(SphygmoCor、AtCor Medical, ウエストライド、オーストラリア)を使用して、対応する橈骨動脈波形から推定した。橈骨動脈波形を上腕収縮期・拡張期圧を使用して校正し、平均動脈圧(MAP)を算出した。大動脈波形、大腿動脈波形、足背動脈波形も、大動脈及び末梢動脈のシグナルのMAP及び拡張期血圧レベルを平均化することにより校正した(Avolio AP etl, Hypertension
2009; 54:375-383.及びHashimoto J. et., Hypertension 2010; 56:926-933)。
2. Measurement of Arterial Pressure and Stiffness. A series of noninvasive hemodynamic measurements were performed in a quiet, temperature-controlled room as detailed in Hashimoto J. et al., Hypertension 2010; 56:926-933 and Hashimoto J. et al., Hypertension 2011; 58:839-846. Briefly, after 20 minutes of supine rest, patients' arm blood pressure was measured twice using a cuff-oscillometric device (HEM-907; Omron Healthcare, Kyoto, Japan). Pressure waves were recorded in the radial, common femoral, and dorsalis pedis arteries using applanation tonometer sensors (SPT-301; Milllar Instruments, Houston, TX, USA), and the respective beat-to-beat pulse waveforms were ensemble-averaged. Aortic waveforms were estimated from the corresponding radial waveforms using a generalized transfer function (SphygmoCor, AtCor Medical, West Ryde, Australia). Radial waveforms were calibrated using brachial systolic and diastolic pressures to calculate mean arterial pressure (MAP). Aortic, femoral, and dorsalis pedis waveforms were also calibrated by averaging the MAP and diastolic pressure levels of the aortic and peripheral arterial signals (Avolio AP et al., Hypertension
2009; 54:375-383. and Hashimoto J. et., Hypertension 2010; 56:926-933).
大動脈-大腿脈波増幅、大動脈-足背動脈脈波増幅、及び大動脈-橈骨動脈脈波増幅(PPF/PPA、PPD/PPAおよびPPR/PPA)は、大動脈脈圧(PPA)に対するそれぞれの末梢動脈脈圧の比率として計算した(Hashimoto J. et., Hypertension 2010; 56:926-933)。PPF、PPD及びPPRがそれぞれ大腿動脈、足背動脈及び橈骨動脈の脈圧を表わす。 Aorto-femoral pulse wave amplitude, aorto-dorsalis pedis pulse wave amplitude, and aorto-radial pulse wave amplitude (PP F /PP A , PP D /PP A , and PP R /PP A ) were calculated as the ratio of each peripheral arterial pulse pressure to the aortic pulse pressure (PP A ) (Hashimoto J. et., Hypertension 2010; 56:926-933). PP F , PP D , and PP R represent the pulse pressures of the femoral artery, dorsalis pedis artery, and radial artery, respectively.
脈波速度(PWV)は以前に記載されているように頸動脈-大腿動脈、大腿動脈-足背動脈、及び頸動脈-橈骨動脈の部位 (つまりPWVCF、PWVFD及びPWVCR)で計算した(Hashimoto J. et al., Hypertension 2010; 56:926-933及びHashimoto J. et., Hypertension 2011; 58:839-846.)。PWVCFは大動脈の(弾性動脈の)硬化度を反映し、PWVFD及びPWVCRは末梢動脈の (筋性動脈の)硬化度を反映し、PWVFD及びPWVCRのPWVCFに対する比 (つまりPWVFD/PWVCF及びPWVCR/PWVCF)の比率は、大動脈対末梢動脈の (つまり、弾性動脈対筋性動脈の)動脈硬化度勾配と以前から考えられている (London GM et al., Hypertension 2019; 74:1366-1372.及びHashimoto J. et al., Hypertension 2013; 62:542-549)。 Pulse wave velocity (PWV) was calculated at the carotid-femoral, femoral-dorsalis pedis, and carotid-radial sites (i.e., PWVCF , PWVFD , and PWVCR ) as previously described (Hashimoto J. et al., Hypertension 2010; 56:926-933 and Hashimoto J. et al., Hypertension 2011; 58:839-846). PWV CF reflects aortic (elastic) stiffness, while PWV FD and PWV CR reflect peripheral (muscular) stiffness. The ratios of PWV FD and PWV CR to PWV CF (i.e., PWV FD /PWV CF and PWV CR /PWV CF ) have previously been considered to represent the aortic-to-peripheral (i.e., elastic-to-muscular) arterial stiffness gradient (London GM et al., Hypertension 2019; 74:1366-1372. and Hashimoto J. et al., Hypertension 2013; 62:542-549).
3.拡張期血圧波形分析
大腿動脈圧波形の拡張期の部分を可変漸近線を用いて指数関数的減衰曲線に適合させた(図5(a)) 。まず、拡張期の開始(つまり収縮末期、TESの時間)を、全心臓期における脈波の第2の変曲点として定義したが、これは二次導関数波の2つ目の正のピークに相当する(Balmer J et all, J Clin Monit Comput 2021; 35:79-88.)。拡張期の終末を次の心周期の末端(foot)として決定した。その後、心拡張期の期間の最初の95%を心拡張期の最適化ウィンドウとして抽出し、前駆出期に関連するアーチファクトを回避した。
3. Diastolic Blood Pressure Waveform Analysis: The diastolic portion of the femoral artery pressure waveform was fitted to an exponential decay curve using a variable asymptote (Figure 5(a)). First, the onset of diastole (i.e., end-systole, time T ES ) was defined as the second inflection point of the pulse wave in the entire cardiac period, which corresponds to the second positive peak of the second derivative wave (Balmer J et al., J Clin Monit Comput 2021; 35:79-88). The end of diastole was determined as the foot of the next cardiac cycle. Then, the first 95% of the diastolic period was extracted as the diastolic optimization window to avoid artifacts related to the pre-ejection period.
曲線の適合つまりフィッティングは以下の式(2)に従って行い(Liu Z et al., Am J Physiol 1986; 251 (3 pt 2):H588-600.及びKottenberg-Assenmacher E et al., Anesthesiology 2009;110:370-379.)、Levenberg-Marquardtアルゴリズム(OriginPro 2018; Origin Lab,ノーサンプトン、マサチューセッツ、アメリカ)を使用して最適化した。 Curve fitting was performed according to the following equation (2) (Liu Z et al., Am J Physiol 1986;251 (3 pt 2):H588-600. and Kottenberg-Assenmacher E et al., Anesthesiology 2009;110:370-379.) and optimized using the Levenberg-Marquardt algorithm (OriginPro 2018; Origin Lab, Northampton, MA, USA).
式中、tは収縮末期からの時間であり、P(t)はtにおける指数関数的圧力波形であり、P0は収縮末期における推定(最適化)圧力であり、P∞は最適化漸近圧力であり、τ(タウ)は最適化時定数である。本実施例では、τを有限とした。適合度は、決定係数(R2)および二乗平均平方根誤差 (RMSE;すなわち実測曲線と推定曲線との間の瞬間圧力の平均差)を使用して評価した。 where t is the time from end-systole, P(t) is the exponential pressure waveform at t, P 0 is the estimated (optimized) pressure at end-systole, P ∞ is the optimized asymptotic pressure, and τ (tau) is the optimized time constant. In this example, τ was set to finite. The goodness of fit was evaluated using the coefficient of determination (R 2 ) and the root mean square error (RMSE; i.e., the average difference in instantaneous pressure between the measured and estimated curves).
次に、残留圧力波形を、実測曲線と推定曲線との間の差として導出した(図5(b))。典型的には、残留圧力波形は3つの圧力ピーク:最初の負のピーク (PR1)、2番目の正のピーク (PR2)、及び3番目の負のピーク (PR3)を有していた。これらのピークは、ピーク分析ソフトウェア(OriginPro)を使用して局所的最小又は極大値として自動検出した。オリジナルの波形の収縮期の立ち上がりからこれらのピークまでの時間も決定した(TR1、TR2及びTR3)。したがって、残留波形の変動の振幅(つまり拡張期血圧変動振幅、PFAd)を、以下の式(4)に従って計算した: The residual pressure waveform was then derived as the difference between the measured and estimated curves (Fig. 5(b)). Typically, the residual pressure waveform had three pressure peaks: the first negative peak ( PR1 ), the second positive peak ( PR2 ), and the third negative peak ( PR3 ). These peaks were automatically detected as local minima or maxima using peak analysis software (OriginPro). The times from the systolic onset of the original waveform to these peaks were also determined ( TR1 , TR2 , and TR3 ). Therefore, the amplitude of fluctuations in the residual waveform (i.e., diastolic pressure fluctuation amplitude, PFAd ) was calculated according to the following equation (4):
その後、拡張期血圧変動振幅を、オリジナルの脈波の全振幅(すなわち大腿動脈脈圧)に対して標準化し、拡張期血圧変動インデックス(PFId)を以下の式(1)に従って計算した。PPPeriは大腿動脈脈圧PPFとした。 The diastolic blood pressure fluctuation amplitude was then normalized to the total amplitude of the original pulse wave (i.e., femoral artery pulse pressure), and the diastolic blood pressure fluctuation index (PFI d ) was calculated according to the following formula (1): PP Peri = femoral artery pulse pressure PP F .
PFIdの計算はもっぱら波形に依存し、任意の圧力校正に影響されないことに留意すべきである。更に、以前の報告(Oppenheim MI et al., Comput Biomed Res 1995; 28:154-170.)のアルゴリズムに従い、重複切痕は、収縮期終期と重複波の間のノッチ(トラフ)又は下方への屈曲(たわみ)として同定された(図5(a))。具体的には、対応する一次導関数波において負から負でない値へのゼロ交差点があった場合、ディッピングノッチ(トラフ)が存在するとみなし、トラフが存在しない場合、二次導関数波における下方に向かうゼロ交差点をデフレクションノッチとして代わりに検出した。本実施例では、相当な数の波形において明瞭なトラフを検出できなかったため、ディッピングノッチとデフレクションノッチを総称して重複切痕と称している。その後、重複隆起の後の正のショルダーとして重複波の(隠れた)ピークを定義し(図5(a))、一次誘導法(OriginPro)後の残留圧力を使用して、発生時間を決定した。収縮期の立ち上がりからの瞬間圧力および時間を、重複切痕(PDNとTDN)及び重複波ピーク(PDWとTDW)の対して計算した。 It should be noted that the calculation of PFI d is solely waveform-dependent and is not affected by any pressure calibration. Furthermore, following the algorithm previously reported (Oppenheim MI et al., Comput Biomed Res 1995; 28:154-170), the diploic notch was identified as a notch (trough) or downward bending (deflection) between the end-systolic and diploic waves (Figure 5(a)). Specifically, a dipping notch (trough) was considered to be present if there was a zero-crossing point from negative to non-negative values in the corresponding first-derivative wave. If no trough was present, a downward zero-crossing point in the second-derivative wave was instead detected as a deflection notch. In this example, because a clear trough could not be detected in a significant number of waveforms, the dipping notch and deflection notch are collectively referred to as the diploic notch. The (hidden) peak of the diploic wave was then defined as the positive shoulder after the diploic prominence (Figure 5(a)), and the onset time was determined using the residual pressure after the first-order lead method (OriginPro). Instantaneous pressure and time from the onset of systole were calculated for the dicrotic notch (P DN and T DN ) and dicrotic wave peak (P DW and T DW ).
4.血流速度波形分析
以前に説明したように(Hashimoto J et al., Hypertension 2010; 56:926-933)、複式超音波検査法(Vivid i, GEヘルスケア、東京、日本)を使用して、総大腿動脈の血流速度を記録した。一拍ごとのパルス速度波形を、10個の連続するパルスについて数学的にアンサンブル平均した。大腿動脈パルス波形は基本的に三相であり、次のパラメータ (図5(c)を決定した:収縮期順流ピーク速度 (VFW)、逆流(後ろ向き)ピーク速度(VBW)、拡張期順流ピーク速度(VFW2)、拡張期末期速度、および時間平均速度。収縮期の立ち上がりからの時間も計算した。収縮期順流(TFW)ピーク、逆流(TBW)ピーク、及び拡張期順流(TFW2)ピークに対して計算した。次に、拡張期血流変動インデックス(FFId)を、全速度パルス振幅に対する拡張期速度変動振幅(つまりVFW2-VBW)の相対的な比率として以下の式(3)に従って計算した。
4. Blood flow velocity waveform analysis. Blood flow velocity in the common femoral artery was recorded using duplex ultrasonography (Vivid i, GE Healthcare, Tokyo, Japan) as previously described (Hashimoto J et al., Hypertension 2010; 56:926-933). Beat-to-beat pulse velocity waveforms were mathematically ensemble-averaged over 10 consecutive pulses. The femoral artery pulse waveform was essentially triphasic, and the following parameters (Figure 5(c)) were determined: systolic forward flow peak velocity ( VFW ), reverse (backward) flow peak velocity (VBW), diastolic forward flow peak velocity ( VFW2 ), end-diastolic velocity, and time-averaged velocity. The time from systolic onset was also calculated. Calculations were made for the systolic forward flow ( TFW ) peak, reverse flow (T BW ) peak, and diastolic forward flow ( TFW2 ) peak. The diastolic flow variability index ( FFId ) was then calculated as the relative ratio of diastolic velocity variability amplitude (i.e., VFW2 - VBW ) to the total velocity pulse amplitude according to the following equation (3):
FFIdの計算では、波形が二相波で、拡張期順流がない場合、VFW2を0と見なした(Hashimoto et al. Hypertension 2010; 56:926-933.)。 In calculating FFI d , if the waveform was biphasic and there was no diastolic forward flow, V FW2 was considered to be 0 (Hashimoto et al. Hypertension 2010; 56:926-933.).
5.統計学的分析
データは、平均±標準偏差(正規分布が想定される場合)、連続変数については中央値[四分位範囲](非対称の場合)、あるいはカテゴリー変数についてはパーセンテージとして示す。非対称データは、後の統計分析用に正規分布に対数変換した。
5. Statistical Analysis Data are presented as mean ± standard deviation (if normal distribution is assumed), median [interquartile range] for continuous variables (if asymmetric), or percentage for categorical variables. Asymmetric data were log-transformed to a normal distribution for subsequent statistical analysis.
一変量線形相関はピアソン係数(r)を使用して評価した。paired t検定又は反復測定分散分析を使用して、個体の圧力、速度および時間パラメータの対応するデータを比較した。時間パラメータの対応はBland-Altmanプロット分析を使用して評価した。対のないデータはスチューデントt検定を使用して比較した。多変量線形回帰分析を使用して、様々な圧力および硬化度勾配パラメータの独立した相関をPFIdとFFIdと比較した。PFId及びFFIdは年齢、性別、身長、BMI、MAP、心拍数、空腹時血糖、LDLコレステロール、HDLコレステロール、eGFR、カルシウムチャネル遮断薬による治療、レニン-アンジオテンシン系阻害剤、β-遮断薬、α-遮断薬、利尿薬、アルドステロン受容体遮断薬、抗糖尿病薬、及び抗高脂血症薬を含む共変量で調整した。PFIdとFFIdの独立した決定因子を、PPD/PPA及びPWVFD/PWVCFならびに上記と同じ共変量を候補として使用して、段階的な手順で評価した。 Univariate linear correlations were assessed using Pearson's coefficient (r). Paired t-tests or repeated-measures analysis of variance were used to compare individual matched data for pressure, velocity, and time parameters. Correspondence for time parameters was assessed using Bland-Altman plot analysis. Unpaired data were compared using Student's t-test. Multivariate linear regression analysis was used to compare the independent correlations of various pressure and stiffness gradient parameters with PFId and FFId . PFId and FFId were adjusted for covariates including age, sex, height, BMI, MAP, heart rate, fasting glucose, LDL cholesterol, HDL cholesterol, eGFR, treatment with calcium channel blockers, renin-angiotensin system inhibitors, β-blockers, α-blockers, diuretics, aldosterone receptor blockers, antidiabetic agents, and antihyperlipidemic agents. The independent determinants of PFI d and FFI d were assessed in a stepwise procedure using PP D /PP A and PWV FD /PWV CF as well as the same covariates as above as candidates.
媒介分析は、振幅又は硬化度勾配、拡張期血流変動、及び拡張期血圧変動の間で仮説の関連性を調べるために線形回帰の結果に基づいて適時に行った。より具体的には、PROCESS プログラムを用いて5000個の再サンプルでブートストラップすることにより年齢と性別が最小に調節されたモデルで間接的効果、直接的効果、及び信頼区間を推定した。間接的効果がゼロとは有意に異なる場合に、媒介が確立されたとみなした。媒介の比率を全効果に対する間接的効果の比として評価した。 Mediation analyses were performed based on the results of linear regression to examine the hypothesized associations between amplitude or stiffness gradient, diastolic blood flow variability, and diastolic blood pressure variability when appropriate. More specifically, indirect effects, direct effects, and confidence intervals were estimated in a model minimally adjusted for age and sex by bootstrapping with 5,000 resamples using the PROCESS program. Mediation was considered established if the indirect effect was significantly different from zero. Mediation rates were assessed as the ratio of the indirect effect to the total effect.
統計分析はすべてSPSSのStatistics (バージョン25.0; IBM、アーモンク、ニューヨーク、アメリカ)を使用して行った。0.05 (両側検定)未満のP値を統計的に有意とみなした。 All statistical analyses were performed using SPSS Statistics (version 25.0; IBM, Armonk, NY, USA). A P value of less than 0.05 (two-tailed test) was considered statistically significant.
6.結果
(1)患者特性
592人の患者(平均年齢55±14歳)の臨床学的及び血行力学的特性を表1に示す。患者の大部分(91%)は抗高血圧薬で治療されていたため、血圧がほぼ制御されていた(上腕の血圧(131±18/74±12 mmHg))。全患者のうち24%及び43%で糖尿病と高コレステロール血症が観察された。PWVCFの中央値は7.8m/sであり、平均PWVFD/PWVCF(大動脈-脚動脈の動脈硬化度勾配)比及び平均PWVCR/PWVCF(大動脈-腕動脈硬化度勾配)比は、それぞれ1.2±0.3及び1.0±0.2であった。脈圧増幅比は、大動脈と足背動脈の間(PPD/PPA)で1.8±0.3、大動脈と橈骨動脈の間(PPR/PPA)で1.3±0.2であった。
6. Results (1) Patient characteristics
The clinical and hemodynamic characteristics of 592 patients (mean age, 55 ± 14 years) are shown in Table 1. The majority of patients (91%) were treated with antihypertensive drugs, so their blood pressure was well controlled (brachial blood pressure (131 ± 18/74 ± 12 mmHg)). Diabetes and hypercholesterolemia were observed in 24% and 43% of all patients. The median PWV CF was 7.8 m/s, and the mean PWV FD /PWV CF (aorta-leg stiffness gradient) and mean PWV CR /PWV CF (aorta-brachial stiffness gradient) ratios were 1.2 ± 0.3 and 1.0 ± 0.2, respectively. The pulse pressure amplification ratio between the aorta and dorsalis pedis (PP D /PP A ) was 1.8 ± 0.3, and between the aorta and radial artery (PP R /PP A ) was 1.3 ± 0.2.
(2)大腿動脈拡張期血圧波形
収縮期の立ち上がりから第2の変曲点までの時間(TES)は、309±3ミリ秒であった(図5(a)及び表1)。ディッピング重複切痕(つまりトラフ)は92人の患者のみに存在し、収縮期の立ち上がりから428±50ミリ秒で起こったが、発生の時間は残りの500人の患のデフレクティブ重複切痕とは異なっていなかった(436±4ミリ秒、P=NS(統計学的有意差なし))。517人の患者(87%)において重複切痕(TDN)後の63±4ミリ秒で、重複波ピーク又はショルダ(TDW)を確認できた。
(2) Femoral artery diastolic pressure waveform The time from the onset of systole to the second inflection point (T ES ) was 309 ± 3 ms (Fig. 5(a) and Table 1). A dipping dicrotic notch (i.e., trough) was present in only 92 patients, occurring 428 ± 50 ms from the onset of systole, but the time of occurrence was not different from the deflective dicrotic notch in the remaining 500 patients (436 ± 4 ms, P = NS (not statistically significant)). In 517 patients (87%), a dicrotic wave peak or shoulder (T DW ) was identified 63 ± 4 ms after the dicrotic notch (T DN ).
すべての患者の拡張期波形は、単一指数関数減衰曲線(図5(a))に成功裏に適合し、適合度はR2(中央値、0.99)及びRMSE(0.9mmHg)の点から満足するものであった。τ及び漸近線の中央値はそれぞれ0.7[四分位範囲:0.4-1.7]及び50[14-64]mmHgと推定された。 The diastolic waveforms of all patients were successfully fitted to a monoexponential decay curve (Fig. 5(a)), and the goodness of fit was satisfactory in terms of R2 (median, 0.99) and RMSE (0.9 mmHg). The median τ and asymptote were estimated to be 0.7 [interquartile range: 0.4-1.7] and 50 [14-64] mmHg, respectively.
優れたモデルの適合にもかかわらず、残留分は有限の振動変動(図5(b))を示した。
残留波は三相(n=492、83%)か、二相(n=100、17%)のパターンであり、すなわち最初の負の波(R1)に常に2番目の正の波(R2)が続き、ほとんどの場合に3番目の負の波(R3)が続いた(表1)。絶対波高は、それらの見た目の順に高かった(|PR1|>|PR2|>|PR3|; P<0.001)の順に高かった。拡張期血圧変動インデックス(PFId)は4.9[3.4-6.6]%であった。R1ピークは、重複切痕よりもわずかに早く生じ(差:49±39ミリ秒;P<0.001)、R2ピークは重複波ピークよりも遅く起こったが(差:86±62ミリ秒;P<0.001)、それらは互いに密接に相関していた(r=0.58、r=0.62;P<0.001)。
Despite the excellent model fit, the residuals exhibited finite oscillatory fluctuations (Fig. 5(b)).
Residual waves were either triphasic (n = 492, 83%) or biphasic (n = 100, 17%) in pattern; i.e., an initial negative wave (R1) was always followed by a second positive wave (R2) and almost always by a third negative wave (R3) (Table 1). Absolute wave heights increased in ascending order of their appearance (|P R1 | > |P R2 | > |P R3 |; P < 0.001). The diastolic pressure variability index (PFI d ) was 4.9 [3.4-6.6]%. The R1 peak occurred slightly earlier than the dicrotic notch (difference: 49 ± 39 ms; P < 0.001), and the R2 peak occurred later than the dicrotic notch (difference: 86 ± 62 ms; P < 0.001), but they were closely correlated with each other (r = 0.58, r = 0.62; P < 0.001).
(3)大腿動脈拡張期血流波形
速度脈波波形は549人の患者では逆方向と、拡張期の順方向の血流がある三相であったが(93%及び図5(c))、43人の患者(7%)では拡張期の順方向の血流がない二相であった。平均拡張期血流変動インデックス(FFId)は34±8%(表1)であった。Bland-Altmaヒストグラムにより、逆方向速度ピークの時間(TBW)がオリジナルの圧縮波の第2の変曲点の時間と十分一致していることが明らかとなった(TES、図6(a))。差の平均及び2SDはそれぞれ-2及び46ミリ秒であった。
(3) Femoral Artery Diastolic Blood Flow Waveforms Velocity pulse waveforms were triphasic, with backward and forward diastolic flow in 549 patients (93% and Fig. 5(c)), whereas they were biphasic, lacking forward diastolic flow, in 43 patients (7%). The mean diastolic flow variability index ( FFId ) was 34 ± 8% (Table 1). Bland-Altma histograms revealed that the time of the backward velocity peak (T BW ) was well aligned with the time of the second inflection point of the original compression wave (T ES, Fig. 6(a)). The mean and 2SD of the difference were -2 and 46 ms, respectively.
(4)拡張期の残留圧力と血流波形の間の相関
FFIdとPFIdの間には密接な相関があった(図6(b))。拡張期速度ピーク時間(TFW2)はR2ピーク時間(TR2、r=0.68、P<0.001)とよく対応していたが、前者は平均で後者よりも71ミリ秒だけ先行していた(図6(c))。
(4) Correlation between diastolic residual pressure and blood flow waveform
There was a close correlation between FFI d and PFI d (Fig. 6(b)). The time of peak diastolic velocity (T FW2 ) corresponded well with the time of peak R2 (T R2 , r = 0.68, P < 0.001), but the former preceded the latter by 71 ms on average (Fig. 6(c)).
(5)拡張期の血圧及び血流変動の決定因子
表2は、個々の硬化度及び圧力測定値と、拡張期の血流及び血圧の変動との多変数調整された関連を示す。多数の共変量(年齢、性別、MAP、心拍数、人体計測パラメータ、生化学的パラメータ、及び種々の内科療法を含む)により調節された時さえ、より高いPWVCFと、より低いPWVFD又はPWVCRが、より小さいFFIdと関連した。従って、PWVFD/PWVCF比及びPWVCR/PWVCF比(つまり弾性動脈-筋性動脈間圧力勾配)は、FFIdとより近い正の相関を有していた。同様に、より大きい脈圧増幅比(すなわちPPD/PPA、PPF/PPAおよびPPR/PPA)は、より大きいFFIdと関連していた。そのうち、PPD/PPAがFFIdと最も密接に相関していた。FFIdと類似して、PFIdは、脈波増幅及び硬化度勾配の測定値とは有意に独立した関連を有していた(表2)。この結果は、PFIdが残留圧力波)の絶対振幅(PFAdと置き換えても本質的に同じであった。
(5) Determinants of Diastolic Blood Pressure and Blood Flow Variability Table 2 shows the multivariate-adjusted associations between individual stiffness and pressure measurements and diastolic blood flow and blood pressure variability. Even when adjusted for numerous covariates (including age, sex, MAP, heart rate, anthropometric parameters, biochemical parameters, and various medical therapies), higher PWV CF and lower PWV FD or PWV CR were associated with smaller FFI d . Accordingly, the PWV FD /PWV CF ratio and the PWV CR /PWV CF ratio (i.e., elastic-to-muscular arterial pressure gradient) had closer positive correlations with FFI d . Similarly, larger pulse pressure amplification ratios (i.e., P PD /P PA , P PF /P PA , and P PR /P PA ) were associated with larger FFI d . Of these, P PD /P PA was most closely correlated with FFI d . Similar to FFI d , PFI d had significant independent associations with measures of pulse wave amplitude and stiffness gradient (Table 2). The results were essentially the same when PFI d was replaced with the absolute amplitude of the residual pressure wave (PFA d ).
FFIdとPPIdの独立した決定因子を要ステップワイズ線形回帰モデルを使用して評価した。これはPWVFD/PWVCF比及びPPD/PPA比と、他の潜在的な共変量を含む(表3)。同時に考慮された時さえ、PPD/PPAとPWVFD/PWVCFの両方はFFIdの独立した決定因子であることが分かった。この2つを組み合わせただけで合計の説明可能な変量の67%を占めた。FFIdと同様に、PFIdは、年齢と性別に加えて、PPD/PPA及びPWVFD/PWVCFにより独立して決定された。 The independent determinants of FFId and PPId were assessed using a stepwise linear regression model, which included the PWV FD /PWV CF ratio and the P PD /P PA ratio, as well as other potential covariates (Table 3). Even when considered simultaneously, both P PD /P PA and PWV FD /PWV CF were found to be independent determinants of FFId . The combination of these two alone accounted for 67% of the total explanatory variance. Similar to FFId , PFId was independently determined by P PD /P PA and PWV FD /PWV CF , in addition to age and sex.
(6)媒介分析
媒介分析を、拡張期血流変動が、動脈の硬化勾配と拡張期血圧変動との間の相関を説明するかどうかを調べるために行なった(図7(a)(b))。図7(a)は、より高いPWVFD/PWVCF比とより大きなPFIdの間の相関を示している。この相関は、より大きなFFIdを通じて媒介している直接的及び間接的結果の点から別々に評価した。媒介分析から、間接的結果が非常に重要であることが明らかとなった (P<0.001)。FFIdはPFIdに対するPWVFD/PWVCFの観察された全効果のうちの54%(95%信頼区間: 30-100%)を媒介すると推定された。PPD/PPA比を予測変数として評価した場合(図7(b))、FFIdはPPD/PPA比とPFIdの間の相関の57%(42-80%)を媒介すると推定された。
(6) Mediation Analysis Mediation analysis was performed to examine whether diastolic blood flow variability explained the correlation between arterial stiffness gradient and diastolic blood pressure variability (Figures 7(a) and (b)). Figure 7(a) shows the correlation between a higher PWV FD /PWV CF ratio and a larger PFI d . This correlation was evaluated separately in terms of the direct and indirect effects mediated through a larger FFI d . Mediation analysis revealed that the indirect effect was highly significant (P<0.001). FFI d was estimated to mediate 54% (95% confidence interval: 30-100%) of the total observed effect of PWV FD /PWV CF on PFI d . When the P PD /P PA ratio was evaluated as a predictor variable (Figure 7(b)), FFI d was estimated to mediate 57% (42-80%) of the correlation between the P PD /P PA ratio and PFI d .
30…血圧指標算出装置、42…残留圧力波形生成部、43…拡張期血圧変動指数算出部、44,144…脈圧増幅推定部、45,145…中心大動脈血圧推定部、46,146…血管硬化度評価部、143…拡張期血流変動指数算出部、 30... Blood pressure index calculation device, 42... Residual pressure waveform generation unit, 43... Diastolic blood pressure variability index calculation unit, 44, 144... Pulse pressure amplification estimation unit, 45, 145... Central aortic blood pressure estimation unit, 46, 146... Vascular stiffness evaluation unit, 143... Diastolic blood flow variability index calculation unit,
Claims (9)
前記検査対象の末梢動脈の時間変化に対する血圧波形の拡張期の部分を指数関数的減衰曲線に適合させて、最初に現れる負のピークと、その次に現れる正のピークとを有する残留圧力波形を生成する残留圧力波形生成部と、
前記残留圧力波形の前記負のピークにおける圧力をPR1、前記正のピークにおける圧力をPR2、末梢動脈の脈圧をPPPeriとした場合に、以下の式(1)で表される拡張期血圧変動指数(PFId)を算出する拡張期血圧変動指数算出部と、
a residual pressure waveform generator that fits the diastolic portion of the blood pressure waveform of the peripheral artery under test with an exponential decay curve to generate a residual pressure waveform having an initial negative peak and a subsequent positive peak;
a diastolic blood pressure variability index calculation unit that calculates a diastolic blood pressure variability index (PFI d ) expressed by the following formula (1), where PR1 is the pressure at the negative peak of the residual pressure waveform, PR2 is the pressure at the positive peak, and PP Peri is the pulse pressure of the peripheral artery;
前記検査対象の末梢動脈の時間変化に対する血圧波形の拡張期の部分を指数関数的減衰曲線に適合させて、最初に現れる負のピークと、その次に現れる正のピークとを有する残留圧力波形を生成する残留圧力波形生成ステップと、
前記残留圧力波形の前記負のピークにおける圧力をPR1、前記正のピークにおける圧力をPR2、末梢動脈の脈圧をPPPeriとした場合に、以下の式(1)で表される拡張期血圧変動指数(PFId)を算出する拡張期血圧変動指数算出ステップと、
a residual pressure waveform generating step of fitting a diastolic portion of the blood pressure waveform of the peripheral artery under test with an exponential decay curve to generate a residual pressure waveform having an initial negative peak and a subsequent positive peak;
a diastolic blood pressure variability index calculation step of calculating a diastolic blood pressure variability index (PFI d ) expressed by the following formula (1), where P R1 is the pressure at the negative peak of the residual pressure waveform, P R2 is the pressure at the positive peak, and PP Peri is the pulse pressure of the peripheral artery;
コンピュータを、
前記検査対象の末梢動脈の時間変化に対する血圧波形の拡張期の部分を指数関数的減衰曲線に適合させて、最初に現れる負のピークと、その次に現れる正のピークとを有する残留圧力波形を生成する残留圧力波形生成部、及び
前記残留圧力波形の前記負のピークにおける圧力をPR1、前記正のピークにおける圧力をPR2、末梢動脈の脈圧をPPPeriとした場合に、以下の式(1)で表される拡張期血圧変動指数(PFId)を算出する拡張期血圧変動指数算出部
Computer,
a residual pressure waveform generating unit that generates a residual pressure waveform having a negative peak that appears first and a positive peak that appears next by fitting the diastolic portion of the blood pressure waveform with respect to the time change of the peripheral artery of the test subject to an exponential decay curve, and a diastolic blood pressure variability index calculating unit that calculates a diastolic blood pressure variability index (PFI d ) expressed by the following formula ( 1 ) when the pressure at the negative peak of the residual pressure waveform is P R1 , the pressure at the positive peak is P R2 , and the pulse pressure of the peripheral artery is PP Peri
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021186892A JP7725064B2 (en) | 2021-11-17 | 2021-11-17 | Apparatus, method, and program for calculating blood pressure index or blood flow index |
| JP2025095656A JP7781484B2 (en) | 2021-11-17 | 2025-06-09 | Apparatus, method, and program for calculating blood pressure index or blood flow index |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021186892A JP7725064B2 (en) | 2021-11-17 | 2021-11-17 | Apparatus, method, and program for calculating blood pressure index or blood flow index |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2025095656A Division JP7781484B2 (en) | 2021-11-17 | 2025-06-09 | Apparatus, method, and program for calculating blood pressure index or blood flow index |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023074113A JP2023074113A (en) | 2023-05-29 |
| JP7725064B2 true JP7725064B2 (en) | 2025-08-19 |
Family
ID=86537815
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021186892A Active JP7725064B2 (en) | 2021-11-17 | 2021-11-17 | Apparatus, method, and program for calculating blood pressure index or blood flow index |
| JP2025095656A Active JP7781484B2 (en) | 2021-11-17 | 2025-06-09 | Apparatus, method, and program for calculating blood pressure index or blood flow index |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2025095656A Active JP7781484B2 (en) | 2021-11-17 | 2025-06-09 | Apparatus, method, and program for calculating blood pressure index or blood flow index |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP7725064B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118885787B (en) * | 2024-09-25 | 2024-12-20 | 浙江正泰仪器仪表有限责任公司 | Waveform selection method, device, equipment and storage medium for ultrasonic metering |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017521115A (en) | 2014-05-19 | 2017-08-03 | クアルコム,インコーポレイテッド | Continuous calibration of blood pressure measurement devices |
| JP2020516389A (en) | 2017-04-13 | 2020-06-11 | アトコア メディカル ピーティーワイ リミテッド | Non-invasive blood pressure measurement |
-
2021
- 2021-11-17 JP JP2021186892A patent/JP7725064B2/en active Active
-
2025
- 2025-06-09 JP JP2025095656A patent/JP7781484B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017521115A (en) | 2014-05-19 | 2017-08-03 | クアルコム,インコーポレイテッド | Continuous calibration of blood pressure measurement devices |
| JP2020516389A (en) | 2017-04-13 | 2020-06-11 | アトコア メディカル ピーティーワイ リミテッド | Non-invasive blood pressure measurement |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2025122252A (en) | 2025-08-20 |
| JP2023074113A (en) | 2023-05-29 |
| JP7781484B2 (en) | 2025-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mieloszyk et al. | A comparison of wearable tonometry, photoplethysmography, and electrocardiography for cuffless measurement of blood pressure in an ambulatory setting | |
| Eeftinck Schattenkerk et al. | Nexfin noninvasive continuous blood pressure validated against Riva-Rocci/Korotkoff | |
| CN102985001B (en) | The detection of abdominal aortic aneurysm and monitoring | |
| Picone et al. | Brachial-to-radial SBP amplification: implications of age and estimated central blood pressure from radial tonometry | |
| KR101800705B1 (en) | Blood pressure monitoring apparatus and method for correcting error of blood pressure | |
| JP6195267B2 (en) | Blood pressure estimation device, blood pressure estimation system, and control program | |
| AU2016293110A1 (en) | Processing biological data | |
| US9510760B2 (en) | Method for estimating central aortic pulse pressure by cuff pressure pulse wave oscillation signals and device thereof | |
| EP3061392A1 (en) | Blood pressure measurement | |
| JP6239341B2 (en) | Evaluation of arteriosclerosis degree by aortic blood flow waveform analysis | |
| JP7781484B2 (en) | Apparatus, method, and program for calculating blood pressure index or blood flow index | |
| Zócalo et al. | Stroke volume and cardiac output non-invasive monitoring based on brachial oscillometry-derived pulse contour analysis: explanatory variables and reference intervals throughout life (3–88 years) | |
| WO2014081348A1 (en) | Method and device for assessing the risk of cardiovascular complications | |
| KR101604078B1 (en) | Blood pressure monitoring apparatus and method of low pressurization | |
| CN103505191B (en) | A method and device for estimating central aortic pulse pressure using pressure pulse wave oscillation signal of cuff | |
| Berukstis et al. | How to interpret 24-h arterial stiffness markers: comparison of 24-h ambulatory Mobil-O-Graph with SphygmoCor office values | |
| JPWO2014054788A1 (en) | Finger arteriole dilatability testing method, finger arteriole dilatability testing device, and finger arteriole dilatability testing program | |
| Garcia-Ortiz et al. | Noninvasive validation of central and peripheral augmentation index estimated by a novel wrist-worn tonometer | |
| Hermeling et al. | The change in arterial stiffness over the cardiac cycle rather than diastolic stiffness is independently associated with left ventricular mass index in healthy middle-aged individuals | |
| JP2007501030A (en) | Apparatus and method for early detection of cardiovascular disease using vascular imaging | |
| Paini et al. | Carotid stiffness is significantly correlated with wall-to-lumen ratio of retinal arterioles | |
| Huijben et al. | Aortic augmentation index and pulse wave velocity in response to head-up tilting: effect of autonomic failure | |
| Altunkan et al. | Wrist blood pressure-measuring devices: a comparative study of accuracy with a standard auscultatory method using a mercury manometer | |
| JP2005523064A (en) | Blood vessel impedance measuring device | |
| Scalise et al. | The measurement of blood pressure without contact: An LDV-based technique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A80 | Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80 Effective date: 20211130 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240822 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20250514 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20250520 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250609 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250701 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250730 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7725064 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |