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血管内皮反应测定装置及血管内皮反应测定装置的控制方法

  • 专利名称
    血管内皮反应测定装置及血管内皮反应测定装置的控制方法
  • 发明者
    加藤真, 萩原尚, 反中由直
  • 公开日
    2006年9月27日
  • 申请日期
    2005年6月20日
  • 优先权日
    2004年6月23日
  • 申请人
    松下电器产业株式会社
  • 文档编号
    A61B5/02GK1838913SQ20058000076
  • 关键字
  • 权利要求
    1.一种血管内皮反应测定装置,其中,具备对生物体动脉血管进行驱血的驱血部、计测所述动脉血管或其血管壁的形状特性的测定部、和按照使所述动脉血管的驱血和驱血解除周期性重复2次以上的方式对所述驱血部进行控制的控制部,所述测定部在解除所述动脉血管的驱血的期间的至少一部分期间进行所述形状特性的计测,使用所述驱血和驱血解除的周期来处理所述一部分期间的形状特性的数据2.根据权利要求1所述的血管内皮反应测定装置,其中,所述测定部根据所述已计测的形状特性来进一步求得所述血管壁的性状特性3.根据权利要求1或者2所述的血管内皮反应测定装置,其中,所述测定部从所述一部分期间的形状特性和/或性状特性的数据中抽出与所述驱血和驱血解除的周期同步变化的分量4.根据权利要求1或者2所述的血管内皮反应测定装置,其中,所述测定部将在每个所述驱血和驱血解除的重复的周期得到的形状特性和/或性状特性的数据叠加,从叠加的数据求得形状特性和/或性状特性5.根据权利要求3所述的血管内皮反应测定装置,其中,所述测定部对所述形状特性和/或性状特性的数据进行傅立叶变换,只抽出所述驱血和驱血解除的重复的频率分量,并使用抽出的数据求得形状特性和/或性状特性6.根据权利要求3所述的血管内皮反应测定装置,其中,为了抽出所述数据,所述测定部具备带通滤波器,所述的带通滤波器提供使以所述驱血和驱血解除的重复周期的整数倍为周期的频率分量透过的特性7.根据权利要求1~6中任意一项所述的血管内皮反应测定装置,其中,所述测定部为超声波诊断装置8.根据权利要求1~6中任意一项所述的血管内皮反应测定装置,其中,所述测定部为X线诊断装置9.根据权利要求1~6中任意一项所述的血管内皮反应测定装置,其中,所述测定部为核磁共振诊断装置10.根据权利要求1~9中任意一项所述的血管内皮反应测定装置,其中,所述测定部测定的形状特性为所述血管壁的厚度和/或厚度变化量11.根据权利要求1~9中任意一项所述的血管内皮反应测定装置,其中,所述测定部测定的形状特性为所述血管的直径和/或血管直径变化量12.根据权利要求2~9中任意一项所述的血管内皮反应测定装置,其中,所述测定部测定的性状特性为所述血管壁的弹性特性13.一种血管内皮反应测定装置的控制方法,是基于血管内皮反应测定装置的控制部的血管内皮反应测定装置的控制方法,其中,包括通过驱血部使驱血和驱血解除周期性重复2次以上,同时在所述驱血解除期间的至少一部分期间测定动脉血管或其血管壁的形状特性的步骤;和使用所述驱血和驱血解除的周期来处理已在所述一部分期间测定的形状特性的数据的步骤14.根据权利要求13所述的血管内皮反应测定装置的控制方法,其中,所述处理步骤是从所述形状特性数据抽出与所述驱血和驱血解除的周期同步变化的分量15.根据权利要求13所述的血管内皮反应测定装置的控制方法,其中,进一步包括从已在所述一部分期间测定的形状特性求得所述血管或血管壁的性状特性的步骤,所述处理步骤进一步包括使用所述驱血和驱血解除的周期来处理所述形状特性的数据和所述性状特性的数据的步骤16.根据权利要求15所述的血管内皮反应测定装置的控制方法,其中,所述处理步骤是从所述形状特性数据和所述性状特性数据抽出与所述驱血和驱血解除的周期同步变化的分量17.根据权利要求13或者15所述的血管内皮反应测定装置的控制方法,其中,所述处理步骤是将在每个所述驱血和驱血解除的重复的周期得到的形状特性和/或性状特性的数据叠加,并从叠加的数据求得形状特性和/或性状特性18.根据权利要求14或者16所述的血管内皮反应测定装置的控制方法,其中,所述处理步骤是对所述形状特性和/或性状特性的数据进行傅立叶变换,只抽出所述驱血和驱血解除的重复的频率分量,并使用抽出的数据,求得形状特性和/或性状特性19.根据权利要求14或者16所述的血管内皮反应测定装置的控制方法,其中,为了抽出所述数据,所述处理步骤使用带通滤波器来抽出数据,所述带通滤波器提供使以所述驱血和驱血解除的重复的周期的整数倍为周期的频率分量透过的特性20.根据权利要求13所述的血管内皮反应测定装置的控制方法,其中,在所述计测步骤中,使用超声波诊断装置、X线诊断装置或核磁共振诊断装置来测定形状特性
  • 技术领域
    本发明涉及一种用于动脉血管壁组织的功能检查的血管内皮反应测定装置及其控制方法
  • 背景技术
  • 专利详情
  • 全文pdf
  • 权力要求
  • 说明书
  • 法律状态
专利名称:血管内皮反应测定装置及血管内皮反应测定装置的控制方法 近年来,患有心肌梗塞或脑梗塞等循环系统疾病的人在逐渐增加,这种疾病的预防和治疗正在成为大的课题。动脉硬化与心肌梗塞或脑梗塞的发病有密切关系。具体地说,如果在动脉壁上形成粥瘤,或者因高血压等各种主要因素引起动脉不再产生新细胞,则动脉失去弹性,变硬、变脆。接着,在已形成粥瘤的部位,血管闭塞,或者覆盖粥瘤的血管组织破裂引起粥瘤向血管内流出而在其它部位使动脉闭塞,或者动脉硬化的部分破裂,从而引起这些疾病。所以,对这些疾病的预防或治疗来说,早期诊断动脉硬化变得非常重要。如果能够早期诊断动脉硬化,给被检查者用动脉硬化的治疗药,则会在动脉硬化的治疗中发挥效果。但是,如果动脉硬化出现进展,即使能够通过治疗药抑制动脉硬化的进展,也难以使已硬化的动脉完全恢复。过去,动脉硬化病变的诊断是通过使用血管导管(catheter)直接观察血管内部的情况而进行的。但是,该诊断由于需要将血管导管插入到血管中,所以给被检查者带来很大负担。所以,对于的确存在动脉硬化病变的被检查者来说,通过血管导管的观察被用于对其场所进行特定,而例如作为用于健康管理的检查,则不使用该方法。作为带给被检查者的负担小的非侵袭性医疗诊断装置,以往一直使用超声波诊断装置或X线诊断装置。通过从体外照射超声波或X线,可以在不带给被检查者带来痛苦的情况下,获得体内的形状信息或者形状的时间变化信息。如果得到体内的测定对象物的形状的时间变化信息(运动信息),则能够获得测定对象物的性状信息。也就是说,能够获得生物体内的血管的弹性特性,直接了解动脉硬化的程度成为可能。特别是超声波诊断在与X线诊断进行比较时,只需使超声波探头接触被检查者就可以进行测定,所以在不需要向被检查者使用造影剂的方面或没有被暴露在X线中的担忧的方面出色。随着近年来的电子(electronics)技术的进步,也可以飞跃性地提高超声波诊断装置的测定精度。与之相伴随,计测生物组织的微小运动的超声波诊断装置的开发也在进展中。例如,有报道如果利用专利文献1中记载的技术,可以高精度地计测血管运动的振幅为数微米且快达数百Hz的快速振动分量,所以可以以数微米级(order)高精度地计测血管壁的厚度变化或变形。另外,作为非侵袭性计测动脉硬化程度的方法,还研究了被称为血管内皮功能检查方法的方法。在动脉血管的内侧存在被称为内皮细胞的一层细胞群,该内皮细胞对血液在血管内流动产生的机械应力(剪切应力)作出反应,显示出各种生理反应。作为其中之一,会有一氧化氮(NO)的产生。一氧化氮通过一氧化氮合成酶产生并释放,作为内皮来源血管松弛因子(EDRF)使血管壁中的平滑肌松弛。即,已知使其柔软。另外,该血管内皮细胞具有的功能被称作内皮依赖性血管扩张反应(EDR)。已知高血压病、高脂血症、吸烟、糖尿病等的危险因子使EDR降低,该功能降低被称为动脉硬化症的初期改变。因而,有望通过调查EDR来早期诊断动脉硬化症。
作为用于诊断动脉硬化症的EDR的检查方法,非专利文献1和专利文献2中记载有使用超声波对驱血前后的动脉血管直径的变化量进行测量的方法。在非专利文献1中记载的方法中,首先,用袖带(cuff)以250mmHg对上臂动脉进行驱血5分钟。然后,以数十秒的时间间歇性地测量瞬时解除驱血之后的血管直径,根据血管直径的增加率来诊断动脉硬化症。另外,在专利文献2中记载的方法是,测量安静时的血管直径后,向下臂部的动脉驱血5分钟,驱血解除后,以约2分钟的时间间歇性地测量最大血管直径,通过血管直径得到FMD(Flow Mediated Dilation)值,将其作为动脉硬化的指标。
就在非专利文献1中记载的方法而言,血管直径的测量是在基于超声波诊断装置的血管长轴截面图像中,以0.1mm为单位读取作为前壁和后壁的中膜与外膜之间的中间点的m线(line)间距离,得到4个~6个测量值的平均值,将其作为测量值。图5表示对9名男性被检查者实施的测定结果。方形图示(plot)表示右前臂部驱血解除后的上臂动脉的血流增加量,圆形图示表示相对上臂动脉血管直径在安静时的增加率。另外,曲线的横轴表示驱血解除后的经历时间,左侧的纵轴表示血流变化量,右侧的纵轴表示血管直径变化率。如图所示,驱血解除后,血流量一过性增大,然后随着时间的推移减少。驱血解除后的一过性血流增加成为刺激而生成一氧化氮,已产生的一氧化氮使血管壁中膜的平滑肌松弛,由此引起血管扩张。从图5可知,在驱血解除后,与安静时相比,血管直径在约45秒到60秒后显著扩张。血管直径的增加率为6%左右。根据非专利文献1,当血管直径的增加率在3~4%以下时,动脉硬化的风险高。
在上述非专利文献1和专利文献2的方法中,5分钟的驱血期间和几分钟的测定期间是必要的,在一次测定中总计需要7分钟。进而,也需要考虑在测定的准备等中需要的时间。另外,在非专利文献1的方法中,以0.1mm为单位测定血管直径,上臂动脉血管直径约为3mm,误差变约为3%,是非常大的数值。即,测定精度低。
专利文献1特开平10-5226号公报专利文献2特开2003-245280号公报非专利文献1桥本正良、大内尉义,“血管伸展性检查”,日本医师会杂志,第120卷,第8号,1998年10月15日发行,S93~S96页。


本发明鉴于上述现有技术的课题,其目的在于,提供一种可以在短时间内进行高可靠性的计测的血管内皮反应测定装置。
本发明的血管内皮反应测定装置具备对生物体的动脉血管进行驱血的驱血部、计测所述动脉血管或其血管壁的形状特性的测定部、按照使所述动脉血管的驱血和驱血解除周期性重复两次以上的方式对所述驱血部进行控制的控制部,所述测定部在解除所述动脉血管的驱血的期间的至少部分期间进行所述形状特性的计测,使用所述驱血和驱血解除的周期来处理所述部分期间的形状特性的数据。
在某优选实施方式中,所述测定部进一步根据所述已计测的形状特性来求出所述血管壁的性状特性。
在某优选实施方式中,所述测定部从所述部分期间的形状特性的数据中抽出与所述驱血和驱血解除的周期同步变化的分量。
在某优选实施方式中,所述测定部叠加在每个所述驱血和驱血解除的重复周期中得到的形状特性和/或性状特性的数据,从已叠加的数据求出形状特性和/或性状特性。
在某优选实施方式中,所述测定部对所述形状特性和/或性状特性的数据进行傅立叶变换,只抽出所述驱血和驱血解除的重复的频率分量,使用已抽出的数据,求出形状特性和/或性状特性。
在某优选实施方式中,为了抽出所述数据,所述测定部具备带通滤波器,所述的带通滤波器提供使将所述驱血和驱血解除的重复的周期的整数倍作为周期的频率分量透过的特性。
在某优选实施方式中,所述测定部为超声波诊断装置。
在某优选实施方式中,所述测定部为X线诊断装置。
在某优选实施方式中,所述测定部为核磁共振诊断装置。
在某优选实施方式中,所述测定部测定的形状特性为所述血管壁的厚度和/或厚度变化量。
在某优选实施方式中,所述测定部测定的形状特性为所述血管的直径和/或血管直径变化量。
在某优选实施方式中,所述测定部测定的性状特性为所述血管壁的弹性特性。
本发明的基于血管内皮反应测定装置的控制部的血管内皮反应测定装置的控制方法包括通过驱血部使驱血和驱血解除周期性重复两次以上,同时在所述驱血解除期间的至少一部分期间中测定所述动脉血管或其血管壁的形状特性的步骤;和使用所述驱血和驱血解除的周期来处理在所述一部分期间已测定的形状特性的数据的步骤。
在某优选实施方式中,所述处理步骤是从所述形状特性数据抽出与所述驱血和驱血解除的周期同步变化的分量。
在某优选实施方式中,血管内皮反应测定方法进一步包括从已在所述一部分期间测定的形状特性求得所述血管或血管壁的性状特性的步骤,所述处理步骤进一步包括使用所述驱血和驱血解除的周期来处理所述形状特性的数据和/或所述性状特性的数据的步骤。
在某优选实施方式中,所述性状特性的处理步骤是从所述形状特性数据和/或所述性状特性数据抽出与所述驱血和驱血解除的周期同步变化的分量。
在某优选实施方式中,所述处理步骤是叠加在所述驱血和驱血解除的每个重复周期中得到的形状特性和/或性状特性的数据,从已叠加的数据求得形状特性和/或性状特性。
在某优选实施方式中,所述处理步骤是对所述形状特性和/或性状特性的数据进行傅立叶变换,只抽出所述驱血和驱血解除的重复的频率分量,使用已抽出的数据,求得形状特性和/或性状特性。
在某优选实施方式中,为了抽出所述数据,所述处理步骤是使用带通滤波器来进行数据的抽出,其中所述的带通滤波器提供,透过将所述驱血和驱血解除的重复的周期的整数倍作为周期的频率分量的特性。
在某优选实施方式中,在所述计测步骤中,使用超声波诊断装置、X线诊断装置或核磁共振诊断装置来测定形状特性。
在本发明的血管内皮反应测定装置中,由于周期性重复驱血和驱血解除两次以上,利用驱血期间和驱血解除期间的周期来进行测定数据的处理,所以得到的形状特性较少受到噪音等的影响,精度高。另外,通过利用周期性,缩短驱血时间成为可能,可以缩短使用了血管内皮反应测定装置的诊断时间。


图1是表示本发明的血管内皮反应测定装置的构成的框图。
图2是表示使用本发明的血管内皮反应测定装置来测定血管内皮反应的形态的图。
图3是表示在图2的血管内皮反应测定装置中使用的超声波诊断装置的构成的框图。
图4(a)和(b)是表示使用图3的血管内皮反应测定装置来测定弹性模量的结果的曲线图,(b)表示只抽出与驱血期间和驱血解除期间的重复周期同步变化的分量的结果,(a)表示为了比较而没有进行基于重复周期的抽出的结果。
图5是表示由血管内皮反应引起的驱血解除后的血流量变化和血管直径变化的曲线图。
图中1-血管内皮反应测定装置,2-驱血部,3-控制部,4-测定部,10-袖带,11-臂,12-袖带压控制部,13-超声波诊断装置,14-超声波探头,16-显示部,17-动脉血管,20-运算数据存储部,21-DSC,22-显示控制部,23-超声波收发信息部,24-CPU,25-延迟时间控制部,26-延迟数据存储部,27-相位检波部,28-滤波器,29-运算部,34-血压计。

下面,对本发明的血管内皮反应测定装置的实施方式进行说明。
图1是模式地表示血管内皮反应测定装置1的构成的框图。血管内皮反应测定装置1具备驱血部2、控制部3、测定部4。驱血部2例如是利用空气压的袖带(加压带),被安装在被检查者的臂部。基于控制部3的控制,向袖带中导入空气,压迫臂部的动脉,驱血。另外,基于控制部3的控制,释放已导入到袖带的空气,解除驱血。在血管内皮反应测定装置中,由于测定驱血解除后的血管壁的形状特性,所以优选基于控制部3的控制,迅速进行驱血解除。在驱血部2中可以使用公知的血压计。
控制部3在规定的时间内向驱血部2下达驱血或驱血解除的指令。下面,对驱血或驱血解除时间进行详细说明。
测定部4对通过驱血部2驱血的动脉血管或其血管壁的形状特性进行测定。测定的形状特性包括血管的直径和血管壁的厚度或它们的厚度变化量等。基于形状特性,可以进一步求得血管壁的弹性模量或变形、粘性率等形状特性。测定中优选使用超声波或X线、核磁共振,优选使用超声波诊断装置或X线诊断装置、核磁共振诊断装置作为测定部4。特别是,由于超声波给人体带来的影响小,所以优选将超声波诊断装置用于测定部4。
接着,说明驱血和驱血解除的时间。血管内皮反应测定装置1由于测定血管内皮反应、特别是EDR,所以有必要设定已抑制内皮细胞中生成一氧化氮的状态和正在生成一氧化氮的状态。也就是说,利用驱血和驱血解除使一氧化氮的生成发生变化,通过计测血管的形状特性,来评价一氧化氮引起的平滑肌的松弛程度。
在驱血解除前后,为了在血管的形状特性中产生显著差异而必要的时间依赖于EDR的显现时间。从图5可知,驱血解除前后血管直径变为最大的时间为45秒到60秒,所以为了求得最大血管直径而必要的驱血解除期间为60秒左右的时间。但是,在实施本发明时所必要的不是血管直径的最大值,而是血管直径增加。所以,不需要等到驱血解除后45秒进行测定。由本发明人可知,在驱血解除后,如果经过30秒左右血管直径就会显著增加。所以,驱血解除期间优选为30秒到60秒的时间。在该驱血解除期间的至少一部分期间测定血管或血管壁的形状特性。
与此相对,一氧化氮生成的抑制,受到进行驱血的驱血部2向动脉施加的压力的大小、或动脉的位置、血压等产生个体差异的条件的影响。所以,难以设定驱血期间的通常优选的长短。但是,驱血时间越长,则一氧化氮生成的抑制就越完全。在本实施方式中,驱血期间被设为数十秒到数分钟左右。具体地说,被设为30秒到3分钟以内。
这样分别设定驱血期间和驱血解除期间,使其至少周期性重复2次以上,优选4次以上。接着,在各周期中的驱血解除期间的至少一部分期间内,测定血管或血管壁的形状特性。即使在驱血期间,也可以测定血管或血管壁的形状特性。此外,利用驱血期间和驱血解除期间的周期,对已得到的形状特性的数据或从形状特性求得的性状特性的数据进行处理。
例如,叠加每个在驱血期间和驱血解除期间的重复周期中得到的形状特性(或性状特性)的数据,从叠加的数据求得驱血解除期间的形状特性。通过进行这样的运算,只有依赖于驱血期间和驱血解除期间的重复的周期的分量被强调,而不依赖于重复周期的分量被消除(cancel)。或者,从在两次以上的驱血解除期间测定的形状特性数据中,只抽出与驱血期间和驱血解除期间的重复周期同步变化的分量,使用被抽出的数据,求得在驱血期间的血管或血管壁的形状特性值。为此,也可以对形状特性进行傅立叶变换处理,只抽出驱血期间和驱血解除期间的重复的频率分量。或者,可以通过运算求得具有使把驱血期间和驱血解除期间的各周期的整数倍(1以上的整数)作为周期的频率透过的特性的带通滤波器,使数据通过该带通滤波器,从而抽出数据。
这样得到的形状特性,由于利用驱血期间和驱血解除期间的周期进行数据的处理,所以排除了驱血部2或测定部4从被检查者的测定部位移开引起的噪音、由被检查者的呼吸引起的噪音等使测定的重现性降低的外因影响,能够更正确地求得形状特性。在以往的测定血管内皮反应的方法中,由于相对这些噪音的影响比较薄弱,所以测定误差大,另外,为了尽可能地完全抑制一氧化氮的生成,尽可能地扩大由一氧化氮的生成引起的形状特性的变化,通常用5分钟左右的较长的驱血期间。但是,通过本发明的血管内皮反应测定装置,由于能够降低噪音的影响,所以测定误差小,另外,即使形状特性的变化不大也能够得到有意义的测定结果,所以能够缩短驱血期间。根据病情还存在禁忌较长驱血期间的被检查者,所以驱血期间短的意义很大。
这样得到的形状特性或性状特性显示出与一氧化氮的生成量对应的变化。如上所述,高血压病、高脂血症、吸烟、糖尿病等危险因子引起作为一氧化氮的生成反应的EDR的降低。因而,能够从得到的形状特性或性状特性来进行由这些危险因子引起的动脉硬化症的诊断。
接着,说明血管内皮反应测定装置的具体例子。在下面说明的血管内皮反应测定装置是使用超声波测定血管壁的形状特性。图2模式地表示使用本发明的血管内皮反应测定装置1来测定被检查者的臂11上的动脉血管17的形状特性的形态。血管内皮反应测定装置1具备袖带10、作为对袖带10进行控制的控制部的袖带压控制部12和超声波诊断装置13。袖带10和袖带压控制部12构成驱血部2,超声波诊断装置13构成测定部4。另外,搭载在超声波诊断装置13上的CPU24(图3)构成控制部3。袖带10也可以利用血压计或其一部分。在超声波诊断装置13上连接有超声波探头14。
首先,为了测定动脉血管17的形状特性,将袖带10卷绕在臂11的上臂部。另外,在比卷绕袖带10的位置更靠近心脏的一侧,配置超声波探头14以便能够测定动脉血管17的形状特性。在图中,将超声波探头14配置在靠近心脏一侧,但也可以将袖带10配置于靠近心脏一侧。
袖带压控制部12对袖带10进行控制,以便在规定的时间内周期性地重复驱血和驱血解除。例如,向袖带10中导入空气,排出空气,以进行60秒驱血、60秒驱血解除。进行驱血的应力例如为200mmHg。
超声波诊断装置13从袖带压控制部12接收驱血解除的信号,至少在驱血解除的期间的一部分期间使用超声波探头14,取得动脉血管17的形状特性。利用超声波探头14得到的来自动脉血管17的回声(echo)信号,能够由超声波诊断装置13处理,定量地求得动脉血管17的血管直径的变化或血管壁的厚度的变化。另外,可以从回声信号取得例如B模式诊断图像,还可以将显示部16连接于超声波诊断装置13,在显示部16显示B模式断层图像。也可以从B模式图像直接读取血管直径或血管壁的厚度或者它们的变化量,也可以使用从RF信号的零交叉(zero-cross)点的移动时间求得对象的变位的零交叉法而求得。在专利文献1中记载的通过带有约束的最小二乘法的相位差跟踪法,能够高精度地测量血管直径或血管厚度的变化量,所以作为本发明的超声波诊断装置13的测定方法,非常适合。
图3是表示利用高精度跟踪法的超声波诊断装置13的构成的框图。超声波诊断装置13具备超声波收发信息部23、CPU24、延迟时间控制部25、延迟数据存储部26、相位检波部27、滤波器28、运算部29、运算数据存储部20、DSC21以及显示控制部22。
超声波收发信息部23包括成为超声波探头驱动部的对超声波探头14进行驱动的驱动电路,和对超声波反射波进行放大的成为接收部的接收电路。按照进行超声波诊断装置13整体的控制等的CPU24的控制,超声波探头驱动电路向超声波探头14提供规定的驱动脉冲信号。通过驱动脉冲从超声波探头14发射的超声波发射波在生物体中反射,产生的超声波反射波在超声波探头14被接收。通过超声波探头14接收的超声波反射波在接收电路被放大。超声波收发信息部23还包括A/D转换电路,在接收电路被放大的超声波反射波转换成为数字信号。
延迟时间控制部25与超声波收发信息部23连接,对从超声波收发信息部23向超声波探头14的超声波振子组提供的驱动脉冲信号的延迟时间进行控制。这样,使从超声波探头14发射的超声波发射波的音响线的方向或焦深发生变化。另外,通过对由超声波探头14接收并通过超声波收发信息部23放大的超声波反射波信号的延迟时间进行控制,能够使接收的超声波的音响线的方向发生变化。
相位检波部27对已由延迟时间控制部25进行延迟控制的接收反射波信号进行相位检波,分离成实部信号和虚部信号。已分离的实部信号和虚部信号被输入到滤波器28中。滤波器28除去血管壁以外的反射分量。
滤波器28的输出被输入到运算部29中。运算部29包括运动速度运算部、位置运算部、伸缩运算部、弹性模量运算部。运动速度运算部使用已被相位检波的实部信号和虚部信号,求得成为对象的血管的运动速度。具体地说,对已在发射自超声波探头14的超声波的音响线上设置的多个测定对象位置进行设定。此外,进行如下约束,即在某时刻得到的反射波信号r(t)和其微小时间Δt后的反射波信号r(t+Δt)的信号的振幅不发生变化而只有相位和反射位置发生变化,由此通过最小二乘法求得相位差,而且令反射波信号r(t)与r(t+Δt)的波形的整合误差成为最小。从该相位差求得各测定对象位置的运动速度,位置运算部和伸缩运算部通过对运动速度进行积分来求得位置变化量和伸缩量。通过从多个设定的测定对象位置中选择与血管壁的厚度对应的两个位置,求得作为血管壁的形状特性的血管壁的厚度或厚度变化量。
另外,运算部29能够从已测定的形状特性适当地求出血管壁组织的性状特性。使用一次心博内的血管壁的最大厚度变化量Δh,从下式求得血管壁的径向的弹性特性Er。
Er=Δp/(Δh/h)在此,Δp为血压的最大值和最小值之间的差,h为血管壁的厚度。为了得到血压的最大值和最小值,例如可以使用血压计24计测被检查者的血压,向运算部29中输入计测值。血压计24的袖带也可以兼用作驱血的袖带10。进而,使用血管半径r时,从下式求得圆周方向的弹性特性Eθ。
Eθ=1/2[(r/h)+1]×Δp/(Δh/h)另外,当使用血管直径变化量时,能够求得其相对安静时的血管直径的增加率即FMD值。FMD用FMD=Δd×100/d表示。在此,d表示安静时的血管直径,Δd表示血管直径的最大变化量。
当在运算部29求得动脉血管17及其血管壁的形状特性或性状特性时,如上所述,优选通过傅立叶变换处理或带通滤波运算处理,只抽出与驱血期间和驱血解除期间的重复周期同步变化的分量,使用已抽出的数据求得动脉血管17的形状特性或血管壁的性状特性。这样,更高精度的计测成为可能。
就得到的形状特性或性状特性而言,为了进行二维映像(mapping)显示,通过DSC21将其转换成适合用显示部16显示的图像格式,显示于显示部16。
图4(a)和(b)是表示利用图3所示的具备超声波诊断装置13的血管内皮反应测定装置1测定的血管壁的半径方向的弹性特性E的时间变化的曲线图。在图4(b)所示的曲线图中,在运算部29中,只抽出与驱血期间和驱血解除期间的重复周期同步变化的分量,求得弹性特性。另一方面,在图4(a)所示的曲线图中,为了进行比较,没有抽出与驱血期间和驱血解除期间的重复周期同步变化的分量,而求得弹性特性。如图4(a)可知,在得到的弹性特性的曲线图中,重叠有细小的波形。这被认为是操作者重新握持探头14时位置移开的影响、被检查者的呼吸或微小动作的影响、或者电磁噪音的影响。
在图4(b)中,T2表示对血管进行驱血的期间,T1表示解除了驱血的期间。通过驱血抑制血流,减少一氧化氮的生成量。所以,在驱血时,血管壁变硬,弹性特性显示出大的值。在解除驱血时,血流再次开放。所以,生成一氧化氮,血管壁变软,因而弹性特性降低。
为了只抽出与驱血期间和驱血解除期间的重复周期同步变化的分量,例如,使用相对将驱血解除期间T1的2倍作为一个周期的频率f1(f1=1/2·T1)、和将驱血期间T2的2倍作为一个周期的频率f2(f2=1/2·T2)具有充分的透过特性的带通滤波器,在运算部29中,除去噪音或其它外因引起的变动分量。
从这些图可以明确通过只抽出与驱血期间和驱血解除期间的重复周期同步变化的分量,除去噪音或其它外因引起的变动分量。所以可知能够从图4(b)的曲线图容易地确定弹性特性的最大值Emax、最小值Emin以及其差ΔE,高精度地测定弹性特性。用于评价血管内皮反应的指标除了ΔE以外,还适合使用最大值Emax与最小值Emin的比,或者使用ΔE的增加率即(Emax-Emin)/Emax。
此外,在本实施方式中,将图3所示的超声波诊断装置作为测定部的一个例子,但只要能够计测动脉血管或其血管壁的形状特性和性状特性,测定部可以具备任意结构。另外,作为血管壁组织的性状特性之一,例示了弹性特性,但也可以使用作为弹性特性的倒数的顺应性(compliance)同样评价血管内皮反应。
工业应用性本发明的血管内皮反应测定装置可以在短时间内进行高可靠性的计测,适合在医疗和健康管理的领域使用。


本发明的血管内皮反应测定装置,其具备对生物体动脉血管进行驱血的驱血部(2)、计测所述动脉血管或其血管壁的形状特性的测定部(4)、按照使所述动脉血管的驱血和驱血解除周期性重复两次以上的方式对所述驱血部进行控制的控制部(3),所述测定部(4)在解除所述动脉血管的驱血的期间的至少一部分期间进行所述形状特性的计测,使用所述驱血和驱血解除的周期来处理所述一部分期间的形状特性的数据。



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