JPH089U - 心臓の機械的状態を評価する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 心臓の機械的性能を評価するための改良した
装置を提供すること。 【解決手段】 心臓の機械的状態評価装置において、動
脈脈動に応答してこの動脈脈動を表す脈動信号を発生す
る圧電脈動ピックアップ１２を設ける。また、加圧帯１
３を設けて、ピックアップ１２を介して患者の指１１に
制御された圧力を加える。この際、その制御された圧力
は、患者の拡張期圧の有意にすぐ上の圧力と、拡張期圧
の実質上半分の圧力との範囲内に維持する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、一般に心臓の機械的性能を評価することに関係し、更に詳しくは、 比較的安価な装置によりその評価を行うことができ、確実な結果を得るために比 較的未熟な人員が比較的容易に操作でき、非侵入性技術を用いた個人の開業医の 診療室での使用に適するシステムで行うことができ、しかも評価中の患者にほと んど不快感を与えずに心臓ポンプ作用の機械的性能の確実な表示を与えることの できる、新規な装置及び技術に関係している。

【０００２】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、１９７３年１２月４日、ケビン・エム・マッキンタイヤ（Kevin M. McIntyre）博士に付与された、「障害のある心臓の機械的性能を検出すること及 びこれのための装置（DETECTING IMPAIRED HEART MECHANICAL PERFORMANCE AND APPARATUS THEREFORE）」という名称の米国特許第３７７６２２１号、に開示さ れた考案の改良に相当するものである。この米国特許に開示されているのは、全 身の動脈脈動圧力の時間導関数を、患者内のある対照レベルに設定することであ る。その次に、患者は、バルサルバ法のような緊張処置を行い、そしてその間、 全身の動脈脈動圧力信号の時間導関数を記録する。望ましくは、全身の動脈脈動 圧力、平均圧力、心臓率、及び左心室駆出時間も確かめそして解釈することによ り、左心室の機能障害の有無を検出することができる。

【０００３】 本考案の重要な目的は、心臓の機械的性能を評価するための改良した装置及び 技術を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案によれば、全身の動脈脈動圧力を表す電気的パルス信号を与えるために 患者の皮膚の近くに非侵入的に配置することのできる変換手段、この変換手段を 通して圧力を加えて変換手段に隣接した皮膚上に望ましくは拡張期圧のすぐ上か らこれの半分の圧力までの範囲内の圧力を設定するための、膨張可能な加圧帯の ような圧力印加手段がある。採択した圧力は、実質上拡張期圧であって、これは 、感度及び再現性を最大にすると思われる。圧力印加の手段には、これに圧力を 供給するために圧力源を結合することが望ましい。電気的脈動信号に特有の脈動 信号を表示するための、望ましくは各脈動におけるピーク圧力の指示及び連続し た脈動間の時間の指示を表示するための手段がある。呼息空気を解放するための 小さい穴を備えた閉じ込め容積からなる評価すべき患者からの呼息空気を受ける ための呼気手段、及び閉じ込め容積に結合されていて呼息中の患者によって閉じ 込め容積内に確立された圧力を表す電気的空気圧信号を与えることのできる圧力 検出手段のあることが望ましい。望ましくは、時間の関数としての空気圧信号の 指示を与えるための表示手段がある。

【０００５】 本考案によれば、変換手段は皮膚に隣接して、望ましくは指に配置する。圧力 は、少なくとも部分的に変換手段を通して、望ましくは指及び変換手段を取り囲 む膨張可能な加圧帯により皮膚に加える。望ましくは、患者に緊張処置を受けさ せる前の脈動信号の基底レベルを設定するために、所望の圧力に達したとき（こ れは、典型的には圧力表示器を観察することによって判定する）に閉じることの できる弁を備えたホースを通して結合される血圧計の球のような圧力源を、加圧 帯に結合する。この処置においては、患者は、圧力表示手段が所定の範囲内、典 型的には水銀柱３０ないし５０ｍｍの閉じ込め容積中の圧力を表示するまで、所 定の時間、典型的には、バルサルバ法の段階I及びIIのようにこの緊張処置の期 間中、２０秒間、呼気手段に息を吹き込む。患者は、次に通常の呼吸をし、そし てその間、バルサルバ法の段階I、III及びIVの期間中、変換された脈動信号を記 録する。この信号を処理して、心臓率、圧力信号の時間導関数、圧力信号の積分 、ピーク圧力、平均圧力及び拡張期圧のうちの一つ以上の指示を与えることがで きる。バルサルバ法のそれら４つの段階に対するこれらの信号の一つ以上の表示 を観察して、心臓の機械的性能の評価を決定することができる。

【０００６】

【考案の実施の形態】 今度は図面、特にその図１を参照して述べると、この図には、本考案によるシ ステムの論理的配列を図解した模式図入りブロック図を示している。評価を受け るべき患者１０が、指１１を圧電脈動ピックアップ１２と膨張可能な加圧帯１３ との間に置くと、アナログ−ディジタル変換器１４がディジタル形式に変換した パルス信号を与え、そしてこの信号をマイクロコンピュータ１５が処理して、表 示装置１６に、ピックアップ１２が検出した脈動の表示を与える。圧力源１７、 典型的には血圧計の球は、ホース１８を通して加圧帯１３に接続しており、また 弁２１を備えており、この弁２１は、膨張可能な加圧帯１３が、少なくとも部分 的に圧電脈動ピックアップ１２を介して加圧帯１３により取り囲んだ指１１の皮 膚に、圧力を加えるときに、ホース１８を閉じるためのものである。圧力表示器 ２０は、圧力、望ましくは実質上患者１０の拡張期圧を表示する。加圧帯圧力が 拡張期圧よりかなり高い場合には、ピックアップ１２が与える信号は小さくなり 、従って正確さの低い診断が行われることになる。加圧帯圧力がほぼ拡張期圧の 場合には、ピックアップによって与えられる信号を最大にできる。患者の拡張期 圧は、通常の方法で患者の血圧を計ることによって決定してもよい。

【０００７】 くわえ口２２（望ましくは取換可能）は、閉じ込め容積を規定するために遠方 端が閉じているホース２４に結合し、そして呼気を解放するための穴２３を備え ている。圧力変換器２５は、ホース２４に結合していて圧力信号を与え、この信 号は、アナログ−ディジタル変換器２６により閉じ込め容積内の圧力を表すディ ジタル形式に変換する。マイクロコンピュータ１５は、このディジタル圧力信号 を処理して、ホース２４内の圧力を表す表示信号をコンピュータ表示装置１６に 与える。

【０００８】 以上にシステムの構成について説明したので、今度は、その動作モードについ て説明する。患者１０は、膨張可能な加圧帯１３内の圧電脈動ピックアップ１２ の近くに指１１を挿入する。次に、操作員は、圧力源１７を動作させて、圧力表 示器２０がほぼ拡張期圧の圧力が設定されたことを表示するまで、加圧帯１３の 圧力を増大させる。弁２１を開くことにより、処置の直前及び処置中、膨張可能 な加圧帯１３の圧力を所望の圧力に減少させることができる。患者１０は、次に くわえ口２２に息を吹き込んで、コンピュータ表示装置に表示された大きさのホ ース２４内圧力を発生させるが、これは望ましくは、水銀柱３０〜５０ｍｍの範 囲内でしかも８〜１０秒間維持する。この緊張呼吸運動は、バルサルバ法の段階 I及びIIに対するひずみを発生する。患者は、次にくわえ口を取り離してリラッ クスし、この間、この処置法の回復及び定常状態段階が続いて生じる。

【０００９】 図２を見ると、正常な応答に対するバルサルバ法の４段階の直前及びこれの期 間中のパルス波形の図式表示が示されており、これは、開始及び停止と記した矢 印の間の緊張の期間中、時間の関数として緊張の直前の対照期間中の圧力に対す る動脈圧の変化を示している。緊張時の圧力の上昇（段階I）、圧力の低下（段 階II）、基線より下への低下（段階III）、及び緊張後の上昇（段階IV）がある 。図２の通常の応答の特徴は、基線状態に対して次の表１に示されている。０、 ↑、↓及び↓↓は、それぞれ変化無し、増大、減少及び減少大を示している。本 考案の利点は、各検査の期間中の、各患者の前緊張の期間に対し正規化した測定 値が、機械的心臓性能を特徴づけていることである。

【００１０】

【表１】 表 １ 段階I 段階II 段階III 段階IV （1）Ｈｔ．率 ０又は↓ ↑ ↑ ↓ （2）「ｄｐ／ｄｔ」 ０ ↓ ↓ ↑ （3）∫ｐ ｄｔ ０ ↓ ↓↓ ↑ （4）インパルス振幅 ０ ↓ ↓↓ ↑ （5）ピーク（収縮期）圧力 ↑ ↓ ↓ ↑ （6）平均圧力 ↑ ↑０又は↓ ↓ ↑ （7）拡張期圧又は「低」圧力 ↑ ↓又は０又は↑ ↓ ↑

【００１１】 図３を参照すると、「収縮期」圧力レベルによって規定されるオーバーシュー トのない中間的異常応答が示されている。基線期間に対する図３の波形は、表２ に示された特徴を持っている。

【００１２】

【表２】 表 ２ 段階I 段階II 段階III 段階IV （1）Ｈｔ．率 ０ ０又は↑ ０又は↑ ０又は↓ （2）「ｄｐ／ｄｔ」 ０ ０又は↓ ０又は↓ ０ （3）∫ｐ ｄｔ ０ ０又は↓ ↓ ０ （4）インパルス振幅 ０ ↓ ↓ ０ （5）ピーク（収縮期）圧力 ↑ ↓ ↓ ０ （6）平均圧力 ↑ ０又は↓ ↓ ０ （7）拡張期圧又は「低」圧力 ↑ ０又は↓ ↓ ０

【００１３】 図４を参照すると、バルサルバ法に対する異常応答についての、時間の関数と しての動脈圧の図式表示が示されている。基線の期間の応答に相対的なこの応答 の特徴は、表３に示されている。

【００１４】

【表３】 表 ３ 段階I 段階II 段階III 段階IV （1）Ｈｔ．率 ０ ０ ０ ０ （2）「ｄｐ／ｄｔ」 ０ ０ ０ ０ （3）∫ｐ ｄｔ ０ ０ ０ ０ （4）インパルス振幅 ０ ０ ０ ０ （5）ピーク（収縮期）圧力 ０ ↑ ↑ ０ （6）平均圧力 ０ ↑ ↑ ０ （7）拡張期圧又は「低」圧力 ０ ↑ ↑ ０

【００１５】 図５を参照すると、本考案による使用のための例示的な脈動ピックアップ組立 体１２の分解図が、示されている。圧電膜３１は、支持具３３の脚部３２間に張 り渡されて、両側で一対のリード３４、３５と接触しており、このリードは、ア ナログ−ディジタル変換器１４（図１）に差し込むことのできる小形ホノプラグ ３６に接続している。接地シールド３７がこの組立体を完成させる。図５は、概 して方形の形態をしたピックアップ組立体を示しているが、他の形状のピックア ップ、例えば先端の開口部に円形の圧電膜面を露出させたピックアップを使用し てもよい。膜３１は、典型的には市販で入手可能な重合体である。

【００１６】 図６を参照すると、接触部を取り付けるステム３１Ａを含む膜３１の端部部分 の部分平面図が示されている。図７を見ると、ステム３１Ａへの接続に関する詳 細を図解した部分側面図が示されている。リード３４及び３５は、それぞれ金属 ボタン３４Ａ及び３５Ａにはんだ付けし、そしてこれらのボタンは、それぞれ導 電性エポキシ樹脂の塗布３４Ｂ及び３５Ｂによってタブ３１Ａの両面の対応する 側に接続している。

【００１７】 図８を参照すると、ＣＲＴ（陰極線管）表示装置の図が示されており、このＣ ＲＴ表示装置は、検査中、患者に採択圧力範囲を維持させるために使用すること ができる。上方、中間及び下方の水平トレース４１、４２及び４３は、それぞれ ７０ｍｍ、５０ｍｍ及び３０ｍｍの圧力を示している。患者は、くわえ口２２に 十分に息を吹き込むことにより、輝点４４をトレース４２と４３との間に維持す るようにする。

【００１８】 血圧は、標準の加圧帯式血圧計法によって、又はドップラー技法のように自動 システムによって、又は血圧の表示を与える他の任意の技法によって測定すれば よい。

【００１９】 本考案のシステムの特定の構成部分は、当該分野において知られたものである 。マイクロコンピユータを用いて各脈拍のピーク圧力及びその脈拍の表示を与え るようにする技術は、計算機分野の当業者の技能の範囲内に十分にあるので、こ こでは、本考案の原理を不明確にするのを避けるために詳細には説明しない。本 考案のある特定の実施形態においては、マイクロコンピユータは、関連の受像管 表示装置を備えたアップル（Apple）２ｅとした。

【００２０】 バルサルバ法は、閉じた声門に逆らっての強制呼気による胸郭内圧力の増大の 突然の発生を必然的に伴っいる。胸郭内圧力のこのような増大は、心臓への静脈 回帰の減少を生じることになり、従って心臓のポンプ室の充満が通常減少する。 このいわゆる「ひずみ」段階の期間中の左心室（心臓の主なポンプ室）の充満が 損なわれると、正常な人の血圧が直ちに低下し、これに続いて脈拍数が急激に増 大することになる。正常な人においては、「ひずみ」段階の終了時に、心臓への 静脈回帰が、元の基線の心臓充満率を概して越える点まで増大する。正常な心室 は、「対照」レベルを越えるレベルにまでその働きを増大して、充満の増大に対 処するようにする（図２参照）。その結果、「オーバーシュート」が生じて、脈 圧及び血圧が対照レベル又は基線レベルの期間中のそれらのレベルを越えること になる。人体は、この変化を感知して、頸動脈における検出機構、頸動脈圧受容 器により反射的に心臓を遅くすることによって反応する。この正常な反応は、心 室機能不全のある患者の異常な反応とは異なった幾つかの特徴を持っている。す なわち、 １） 「ひずみ」段階の期間中、血圧の低下が通常存在する。 ２） 「ひずみ」段階の終りに向かって、心臓率の増大がある。 ３） 「ひずみ」段階の解除のすぐ後に、「オーバーシュート」がある。 ４） 「オーバーシュート」中に、心臓率の減速がある。 ５） その後、血圧、脈圧及び心臓率の基線レベルへのかなり迅速な復帰があ る。

【００２１】 心不全のある患者においては、バルサルバ法に対する生理的な反応は、全く異 なったものとなる。一つの特徴的な反応は、図４に示した「方形波」反応と呼ば れるものであって、これはひずみ段階の開始と共に血圧が増大し、そして「ひず み」段階の期間中ずっと血圧、脈圧及び心臓率が同じレベルに維持されるもので ある。バルサルバ法「ひずみ」段階の解除に続く「回復」段階は、血圧の基線レ ベルへの低下、「オーバーシュート」の欠如、及び回復期間心臓減速の欠如によ って特徴づけられる。

【００２２】 本考案によれば、上記の差異の敏感な解析は、ピックアップからの圧力信号の 導関数の使用により、あるいは種々の段階での収縮期圧、脈圧及び心臓率の変化 の解析により行うことができ、また、その信号の積分及び心臓率の計測値は、小 形で比較的安価であり且つ比較的容易に操作して確実な結果を呈示することので きる装置により、この既知の生理的反応を、心臓状態に関する臨床的表示子とし て使用することを容易にする。本考案は、開業医がその診療室で左心室（及び／ 又は右心室）の隠れた機能不全の存在並びに心臓弁の重大な異常性並びに心臓の ポンプ作用の機能に影響を及ぼす締め付ける感じの状態を、検出することを可能 にする手段を提供する。

【００２３】 本考案は、左心室機能不全の症候群が他の非常によくある種類の心臓疾患状態 （これらの疾患状態のあるものはあまり脅威的でないこともある）に関係した症 候群に類似しているので、特に有利である。例えば、心不全の非常によくある症 状である息切れは、他の諸条件によって引き起こされることがある。例えば、息 切れは、タバコ喫煙家の間では普通である。年令の増大及び慢性肺疾患のような 病気の進行と共に、潜在する心不全の存在を息切れのような限定的症状への寄与 因子として確認できることは、ますます困難でしかも重要になる。本考案は、心 不全と、これにより引き起こされるものと類似又は同一の身体的徴候を引き起こ すことのある他の作用とを、区別するのに役立つ。

【００２４】 本考案の重要な利点は、心臓状態に対する治療の結果を評価するのに使用でき ることである。そして、使用の容易さ、患者に対する最小限の不快、及びすべて の開業医が利用できることは、健康管理を増進のもたらすことができる。

【００２５】 以上に、心臓のポンプ作用状態の評価を容易にするための新規な装置及び技術 を説明した。当業者であれば、本考案の概念から離れることなく、以上に説明し た特定の装置及び技術についての多くの使用例、変更例及び新展開例を今や作り 得ることは、明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるシステムの論理的構成を図解した
模式図入りブロック図である。

【図２】正常又は「正弦波」の応答に対するバルサルバ
法の前、期間中及び後における代表的な脈動信号の図式
表示。

【図３】オーバーシュートのない中間的応答に対するこ
と以外は、図２のものと同様の表示。

【図４】異常又は方形波の応答を表すこと以外は、図２
のものに類似した表示である。

【図５】脈動検出用の変換組立体の典型的な実施形態の
分解図。

【図６】金属裏打ちのある圧電膜の一部分の平面図。

【図７】圧電膜への接続部を例示した一部断面による側
面図。

【図８】患者の呼気圧力の調節を助けるためのＣＲＴ表
示装置の図。

【符号の説明】

１０：患者 １１：指 １２：圧電脈動ピックアップ １３：加圧帯 １４：Ａ−Ｄ変換器 １５：マイクロコンピュータ １６：表示装置 １７：圧力源（血圧計の球） １８：ホース ２０：圧力表示器 ２４：ホース（閉じ込め容積） ２５：圧力変換器 ２６：Ａ−Ｄ変換器

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】皮膚のある患者の心臓の機械的状態を評価
   する装置において、 動脈脈動に応答するようになっており、該動脈脈動を表
   す脈動信号を発生することのできる圧力感知性変換手
   段、 前記の圧力感知性変換手段を含む手段を通して前記の患
   者の皮膚に制御された圧力を加え且つこの制御された圧
   力を、前記の患者の拡張期圧の有意にすぐ上の圧力と前
   記の拡張期圧の実質上半分の圧力の範囲内に維持するた
   めの圧力印加手段、及び心臓緊張処置のすぐ前の前記の
   脈動信号に対する、前記の心臓緊張処置の間及び後の前
   記の脈動信号の変化を検出するための手段、を備えてい
   る、評価装置。
2. 【請求項２】前記の圧力感知性変換手段と、前記の圧力
   感知性変換手段を含む手段を通して前記の患者の皮膚に
   圧力を加えるための膨張可能な手段とを保有した容器手
   段、及び前記の膨張可能な手段を、前記の制御された圧
   力へ、前記の心臓緊張処置のすぐ前、間及び少なくとも
   すぐ後において選択的に膨張させるための手段、を更に
   備えている、実用新案登録請求の範囲第１項に記載の評
   価装置。