測定装置、測定方法および測定プログラム
【課題】比較的簡単な構成および手順で、血管経路に生じる動脈瘤の有無および／または大きさを評価できる測定装置、測定方法および測定プログラムを提供する。
【解決手段】測定装置は、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の第１の計測位置、および、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の第２の計測位置において、それぞれの脈波信号を検出するための検出手段と、脈波信号の間の周波数特性を比較することで比較結果を算出するための比較手段と、比較結果に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断するための判断手段とを含む。
【解決手段】測定装置は、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の第１の計測位置、および、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の第２の計測位置において、それぞれの脈波信号を検出するための検出手段と、脈波信号の間の周波数特性を比較することで比較結果を算出するための比較手段と、比較結果に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断するための判断手段とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管経路に発生し得る動脈瘤を評価するための測定装置、測定方法および測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
血管経路上に生じる病変の一つとして動脈瘤が挙げられる。このような動脈瘤のうち、特に腹部に生じる大動脈瘤（aortic aneurysm）は、初期症状がなく、磁気共鳴断層撮影（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ：Computed Tomography）、超音波診断などによる検査において偶発的に発見される以外は、腹部が脈動するなど破裂寸前の状況で発見されることが多い。そのため、健康診断などの機会に気軽に行なわれる検査により早期発見されることが望まれている。
【０００３】
大動脈瘤を検出するための装置として、特開平０５−０２３３３５号公報（特許文献１）は、超音波を利用して診断する装置を開示している。また、特開２００７−２２２６２６号公報（特許文献２）は、Ｘ線ＣＴやＭＲＩ等による複数の画像データを比較することで特異部として病変を検出する方法などを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−０２３３３５号公報
【特許文献２】特開２００７−２２２６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１が開示する超音波診断装置では、動脈瘤が存在する可能性のもと大動脈を順次計測しなければならない。また、特許文献２が開示する方法では、Ｘ線ＣＴやＭＲＩ等による全身の血管画像が撮影されていることが前提となっている。このような従来技術によれば、動脈瘤を検査するための装置や検査内容が大掛かりとなってしまう。そのため、時間や費用などの理由から、定期健康診断などの検査項目として動脈瘤の検査を採用することは現実的ではなく、その結果、深刻な事態に至る前に大動脈瘤を発見することは容易ではない。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、比較的簡単な構成および手順で、血管経路に生じる動脈瘤の有無および／または大きさを評価できる測定装置、測定方法および測定プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある局面に係る測定装置は、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の第１の計測位置、および、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の第２の計測位置において、それぞれの脈波信号を検出するための検出手段と、脈波信号の間の周波数特性を比較することで比較結果を算出するための比較手段と、比較結果に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断するための判断手段とを含む。
【０００８】
好ましくは、比較手段は、第１の計測位置と第２の計測位置との間の伝達関数を算出するための手段を含む。
【０００９】
さらに好ましくは、判断手段は、伝達関数の位相差特性における位相のばらつき度合いに基づいて、動脈瘤の有無を判断する。
【００１０】
あるいはさらに好ましくは、比較手段は、脈波信号について周波数ごとの位相遅れ時間を算出するための手段を含み、判断手段は、算出された周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて算出される位相角に対して、伝達関数の位相差特性が交差する回数に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断する。
【００１１】
さらに好ましくは、判断手段は、算出された周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて算出される位相角に対して、伝達関数の位相差特性が交差する周波数間隔に基づいて、動脈瘤の大きさを判断する。
【００１２】
あるいは好ましくは、比較手段は、脈波信号について周波数ごとの位相遅れ時間を算出するための手段を含み、判断手段は、算出された周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて算出される位相角に対して、伝達関数の位相差特性が交差する周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断する。
【００１３】
あるいは好ましくは、判断手段は、伝達関数のゲイン特性において極値が生じる周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断する。
【００１４】
好ましくは、比較手段は、脈波信号の間の脈波伝播速度についての周波数特性を算出するための手段を含む。
【００１５】
さらに好ましくは、判断手段は、脈波伝播速度についての周波数特性における脈波伝播速度のばらつき度合いに基づいて、動脈瘤の有無を判断する。
【００１６】
あるいはさらに好ましくは、判断手段は、脈波伝播速度についての周波数特性における脈波伝播速度に生じる変動の周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断する。
【００１７】
本発明の別の局面に係る測定方法は、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の第１の計測位置、および、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の第２の計測位置において、それぞれの脈波信号を検出するステップと、脈波信号の間の周波数特性を比較することで比較結果を算出するステップと、比較結果に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断するステップとを含む。
【００１８】
本発明の別の局面に係る測定プログラムは、コンピュータに、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の第１の計測位置、および、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の第２の計測位置において、それぞれの脈波信号を検出するステップと、脈波信号の間の周波数特性を比較することで比較結果を算出するステップと、比較結果に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断するステップとを実行させる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、比較的簡単な構成および手順で、血管経路に生じる動脈瘤の有無および／大きさを評価できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態において採用した動脈瘤のモデルを示す図である。
【図２】本実施の形態に係る透過損失の計算式に従って算出された中間部における内半径の影響の評価結果を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る透過損失の計算式に従って算出された中間部における内半径の影響の評価結果を示す図である。
【図４】本実施の形態に係る透過損失の計算式に従って算出された中間部における長さの影響の評価結果を示す図である。
【図５】本実施の形態に係る透過損失の計算式に従って算出された中間部における長さの影響の評価結果を示す図である。
【図６】本実施の形態に係る透過損失の計算式に従って算出された中間部におけるヤング率の影響の評価結果を示す図である。
【図７】本実施の形態に係る透過損失の計算式に従って算出された中間部におけるヤング率の影響の評価結果を示す図である。
【図８】全身動脈の脈波伝播モデルを示す模式図である。
【図９】セグメント番号６５の腹動脈（Abdominal aorta）の内半径Ｒを変化させたときの伝達関数ＰＡ／ＰＢのゲイン線図および位相線図である。
【図１０】動脈瘤の内半径を５０ｍｍに固定した上で、その長さを順次長くしたときの伝達関数ＰＡ／ＰＢのゲイン線図および位相線図である。
【図１１】動脈瘤の内半径を５０ｍｍに固定した上で、全体のヤング率を変化させたときの伝達関数ＰＡ／ＰＢのゲイン線図および位相線図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る測定装置の概略構成図である。
【図１３】実施の形態１に係る動脈瘤を検出するための処理を実現する機能ブロックを示す模式図である。
【図１４】複数の被験者から実際に取得された測定信号から算出された位相線図を示す図である。
【図１５】実施の形態１に係る動脈瘤の判断に係る処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】実施の形態２に係る動脈瘤を検出するための処理を実現する機能ブロックを示す模式図である。
【図１７】実施の形態２に係る位相角設定部によって設定される位相角（基準の位相差特性）を説明するための図である。
【図１８】実施の形態２に係る動脈瘤の判断に係る処理手順を示すフローチャートである。
【図１９】実施の形態３に係る動脈瘤を検出するための処理を実現する機能ブロックを示す模式図である。
【図２０】実施の形態３に係る判断部における判断処理を説明するための図である。
【図２１】実施の形態３に係る動脈瘤の判断に係る処理手順を示すフローチャートである。
【図２２】実施の形態４に係る動脈瘤を検出するための処理を実現する機能ブロックを示す模式図である。
【図２３】複数の被験者から実際に取得された測定信号から算出された脈波伝播速度（ＰＷＶ）を示す図である。
【図２４】実施の形態４に係る動脈瘤の判断に係る処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２２】
［Ａ．概要］
本実施の形態に係る測定方法は、動脈瘤を、弾性管路の部分的な拡張に見立てて、透過する脈波の損失に着目したものである。このような動脈瘤のモデルを、全身動脈の脈波伝播モデルに適用することで、周波数特性の変化から、動脈瘤の有無および／または大きさ（内半径および長さ）を評価する。
【００２３】
このような周波数特性は、例えば、下肢（被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の計測位置）と、上肢（被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の計測位置）とにおいてそれぞれ計測された脈波信号に基づいて算出される。
【００２４】
［Ｂ．脈波伝達モデルに基づく解析］
＜ｂ１：モデル化＞
本実施の形態においては、被験者の血管経路を複数区間に区切り、各区間を一次元線形分布定数モデル化することで、血管経路を示す伝達関数を算出する。この伝達関数は、脈波が血管を伝播する力学的なモデルから解析的に算出される。
【００２５】
動脈瘤は、血管経路（動脈）の途中で内径が大きくなる病変である。内径が大きくなった血管経路の範囲では、血管経路の特性インピーダンスが変化する。この現象は、音波に対するリアクタンス型消音器で生じる現象と同様であり、伝播する脈波が低減することになる。本実施の形態においては、この現象を利用して動脈瘤を検出する。但し、血管経路は弾性管路であるため、内径の変化によって、特性インピーダンスだけでなく、脈波伝播速度も変化する点がリアクタンス型消音器とは異なっている。本実施の形態においては、このような脈波伝播速度の変化も考慮して、動脈瘤が存在する範囲を伝播する脈波が透過する際の損失（透過損失）に主として着目する。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態において採用した動脈瘤のモデルを示す図である。図１（Ａ）は断面図を示し、図１（Ｂ）は側面図を示す。
【００２７】
図１を参照して、本実施の形態においては、３つの区間を有する血管経路を想定し、その中間部に動脈瘤が生じているものとする。すなわち、動脈瘤が（１−２）区間に発生しているとし、その両側の（０−１）区間および（２−３）区間（以下、両者を「周辺部」とも称する。）については、健全な血管経路であるとする。この（１−２）区間は、内径が拡張された弾性管路としてのモデルである。
【００２８】
図１において、中間部である（１−２）区間について、長さをｄ、ヤング率をＥＡ、内半径をＲＡ、外半径をＲＡｏ、壁厚をｈＡとする。また、周辺部である（０−１）区間および（２−３）区間について、長さをそれぞれｌ１，ｌ２、ヤング率をＥＡ、内半径をＲＢ、外半径をＲＢｏ、壁厚をｈＢとする。また、点０および点３は、無反射端とする。なお、以下の解析においては、各区間における位置は、点０からの距離ｘ（紙面右方向が正）を用いて示す。
【００２９】
＜ｂ２：数学的解析＞
次に、図１に示すようなモデルにおいて、心臓から送出される脈波の伝播に係る力学的および物理的な観点から、数学的な解析を行なう。
【００３０】
（０−１）区間の圧力ｐ０１（ｘ，ｔ）は、点０における進行波圧力ｐｆ１および後退波圧力ｐｒ１、点０からの距離ｘ、周辺部の伝播定数γＢを用いて、次の式（１）で表わすことができる。
【００３１】
【数１】
【００３２】
また、体積流量ｑ０１（ｘ，ｔ）は、周辺部の特性インピーダンスＺ０Ｂを用いて、次の式（２）で表わすことができる。
【００３３】
【数２】
【００３４】
同様に、（１−２）区間の圧力ｐ１２（ｘ，ｔ）および体積流量ｑ１２（ｘ，ｔ）は、進行波圧力ｐｆ２および後退波圧力ｐｒ２、中心部の特性インピーダンスＺ０Ａ、点０からの距離ｘ、中間部の伝播定数γＡを用いて、それぞれ次の式（３）および（４）で表わすことができる。
【００３５】
【数３】
【００３６】
さらに、（２−３）区間の圧力ｐ２３（ｘ，ｔ）および体積流量ｑ２３（ｘ，ｔ）は、進行波圧力ｐｆ３、点０からの距離ｘ、周辺部の伝播定数γＢを用いて、それぞれ次の式（５）および（６）で表わすことができる。なお、点３が無反射端であるとの条件下では後退波圧力が存在しないので、進行波圧力ｐｆ３のみを考慮すればよい。
【００３７】
【数４】
【００３８】
次に、各区間の接続部における圧力および体積流量についての連続性の条件から、以下の式を導出できる。
【００３９】
すなわち、点１の接続部において、（０−１）区間側の圧力と（１−２）区間側の圧力とは等しくなるので、上述の式（１）および式（３）から、次の式（７）が成立する。
【００４０】
【数５】
【００４１】
また、点１の接続部において、（０−１）区間側の体積流量と（１−２）区間側の体積流量についても等しくなるので、上述の式（２）および式（４）から、次の式（８）が成立する。
【００４２】
【数６】
【００４３】
同様に、点２の接続部において、（１−２）区間側の圧力と（２−３）区間側の圧力とは等しくなるので、上述の式（３）および式（５）から、次の式（９）が成立する。
【００４４】
【数７】
【００４５】
また、点２の接続部において、（１−２）区間側の体積流量と（２−３）区間側の体積流量についても等しくなるので、上述の式（４）および式（６）から、次の式（１０）が成立する。
【００４６】
【数８】
【００４７】
ここで、式（１０）を特性インピーダンスに着目して整理した上で、式（９）との和をとる。そして、（１−２）区間の進行波圧力ｐｆ２を２−３間の進行波圧力ｐｆ３を用いて表わすと、次の式（１１）となる。
【００４８】
【数９】
【００４９】
また、式（９）を、（１−２）区間の後退波圧力ｐｒ２について解いて、式（１１）に代入すると、次の式（１２）となる。
【００５０】
【数１０】
【００５１】
次に、式（７）および式（８）を（０−１）区間の進行波圧力ｐｆ１に着目して整理すると、それぞれ次の式（１３）および式（１４）となる。
【００５２】
【数１１】
【００５３】
式（１３）および式（１４）の和から進行波圧力ｐｆ１を求め、式（１１）および式（１３）を代入して整理すると、次の式（１５）となる。
【００５４】
【数１２】
【００５５】
式（１５）は、（０−１）区間の進行波圧力ｐｆ１と（２−３）区間の進行波圧力ｐｆ３との関係を示すものであり、この関係式から点０から点３への透過損失を算出できる。すなわち、点０から点３への透過損失Ｔは、それぞれの点での進行波のエネルギー比率により、次の式（１６）で表わすことができる。
【００５６】
【数１３】
【００５７】
この式（１６）に式（１５）を代入することで、次の式（１７）となる。
【００５８】
【数１４】
【００５９】
血管経路中の脈波伝播速度ｃについて、文献１（佐藤博則、井関雄士、宇津野秀夫、松久寛、山田啓介、澤田勝利、弾性管路における脈波伝播特性の同定（Identification of Pulse Wave Propagation Characteristics in Viscoelastic Tube）、日本機械学会論文集（Ｂ編）76巻766号（2010）、pp.961-969）に示すような、厚肉弾性管路のコンプライアンスより導出した、弾性管路の流体と管壁とを合わせた等価的な体積弾性率の式を導入する。この体積弾性率の式を代入すると、血管経路中の脈波伝播速度ｃは、次の式（１８）となる。
【００６０】
【数１５】
【００６１】
ここで、中間部である（１−２）区間の脈波伝播速度をｃＡ、周辺部である（０−１）区間および（２−３）区間の脈波伝播速度をｃＢとして、外半径Ｒｏおよび内半径Ｒｉをそれぞれ置き換えるとともに、壁厚を分母に集約して、壁厚と内半径との比に着目すると、次の式（１９）および式（２０）となる。
【００６２】
【数１６】
【００６３】
したがって、中間部の伝播定数γＡおよび周辺部の伝播定数γＢは、角周波数ωについて、次の式（２１）および式（２２）で表わすことができる。
【００６４】
【数１７】
【００６５】
また、体積流量に関する特性インピーダンスＺ０は、断面積Ｓのとき、次の式（２３）で表わすことができる。
【００６６】
【数１８】
【００６７】
中間部である（１−２）区間の特性インピーダンスをＺ０Ａ、周辺部である（０−１）区間および（２−３）区間の特性インピーダンスをＺ０Ｂとすると、式（１９）および式（２０）を用いて、次の式（２４）および式（２５）を導出できる。
【００６８】
【数１９】
【００６９】
＜ｂ３：中間部の形状と透過損失との関係＞
次に、動脈瘤を模した中間部の形状（内半径および長さ）が変化することによる影響について検討する。これは、後述するように、動脈瘤の大きさと実際に観測される脈波との関係をモデル上において評価することを意味する。以下では、中間部の内半径ＲＡ、ヤング率ＥＡ、長さｄがそれぞれ変化した場合の透過損失への影響を検討する。
【００７０】
（ｉ）内半径ＲＡの変化
まず、内半径ＲＡの変化について検討する。ここで、式変形および評価の便宜上、周辺部（（０−１）区間および（２−３）区間）の内半径ＲＢに対する中間部（（１−２）区間）の内半径ＲＡの比αＲを導入する。すなわち、比αＲは、次の式（２６）のように表わすことができる。
【００７１】
【数２０】
【００７２】
この際、周辺部の内半径に対する壁厚の比ｈＢ／ＲＢと、中心部の内半径に対する壁厚の比ｈＡ／ＲＡとが等しく、かつ、一定であると仮定すると、脈波伝播速度も等しくなる。この場合、式（２４）は、式（２６）により、次の式（２７）のように変形できる。
【００７３】
【数２１】
【００７４】
これらの式を式（１７）に代入すると、次の式（２８）となる。
【００７５】
【数２２】
【００７６】
さらに、周辺部の伝播定数γＢと中間部の伝播定数γＡとも等しいので、次の式（２９）を導出できる。
【００７７】
【数２３】
【００７８】
したがって、整数ｍについて、次の式（３０）が満たされる場合に、透過損失Ｔは極大値Ｔｍａｘをとる。
【００７９】
【数２４】
【００８０】
この透過損失Ｔの極大値Ｔｍａｘは、次の（３１）式のようになる。
【００８１】
【数２５】
【００８２】
以上の解析により、次のような特徴的挙動が存在することがわかる。
（１）透過損失Ｔの極大値は、周辺部の内半径ＲＢに対する中間部の内半径ＲＡの比αＲの増加に伴って大きくなる。
【００８３】
（２）周辺部と中間部との間でヤング率が等しい場合には、透過損失Ｔに影響を与えない。
【００８４】
（ｉｉ）長さｄの変化
次に、動脈瘤を模した中間部の長さｄの変化について検討する。長さｄは、上述の式（２１）より中間部の伝播定数γＡに影響を与えず、かつ、上述の式（２４）より中間部の特性インピーダンスＺ０Ａにも影響を与えない。したがって、式（３０）に式（２２）を代入して、角周波数ωｆについて解くと、次の式（３２）を導出できる。
【００８５】
【数２６】
【００８６】
すなわち、透過損失Ｔは、式（３２）を満たす角周波数ωｆごとに極大値をとる。ここで、式変形および評価の便宜上、透過損失Ｔが極大値をとる周波数間隔を「基本周波数」と称する。この周波数間隔（基本周波数）は、脈波伝播速度ｃＡと長さｄとの比によって定まる。
【００８７】
（ｉｉｉ）ヤング率の変化
次に、ヤング率の変化について検討する。ここで、式変形および評価の便宜上、周辺部（（０−１）区間および（２−３）区間）のヤング率に対する中間部（（１−２）区間）のヤング率の比αＥを導入する。すなわち、比αＥは、次の式（３３）のように表わすことができる。
【００８８】
【数２７】
【００８９】
このヤング率の比αＥを式（１９）に代入すると、次の式（３４）を導出できる。
【００９０】
【数２８】
【００９１】
この式（３４）から、中間部における脈波伝播速度ｃＡは、次の式（３５）のように表わすことができる。
【００９２】
【数２９】
【００９３】
同様に、中間部の特性インピーダンスＺ０Ａについても、式（２４）より、次の式（３６）のように表わすことができる。
【００９４】
【数３０】
【００９５】
さらに、式（２１）より、次の式（３７）を導出できる。
【００９６】
【数３１】
【００９７】
周辺部のヤング率に対する中間部のヤング率の比の平方根は、脈波伝播速度および特性インピーダンスについての、周辺部と中間部との比に等しい。これらを式（１７）に代入すると、透過損失Ｔは、次の式（３８）のように表わすことができる。
【００９８】
【数３２】
【００９９】
この式（３８）によれば、周辺部のヤング率に対する中間部のヤング率の比が増加することで、脈波伝播速度が高まり、これに伴って透過損失の基本周波数が大きくなることがわかる。また、周辺部のヤング率に対する中間部のヤング率の比が増加することで、特性インピーダンスが高まり、これに伴って境界での反射係数が小さくなり、その結果、透過損失が減少することがわかる。
【０１００】
＜ｂ４：検証結果＞
（ｉ）透過損失のシミュレーション
次に、上述した透過損失Ｔを示す式に基づいて、脈波が動脈瘤を通過することにより生じる透過損失の変化について検討する。上述の式（１７）より、点０と点３との間の圧力ｐ０，ｐ３の透過損失を計算して、脈波伝播への影響を求める。ここでは、腹部に生じる大動脈瘤を想定し、腹動脈（Abdominal aorta）に近い値として、次の表１に示す諸元を採用した。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
まず、中間部（（１−２）区間）の内半径の影響について検討する。図２および図３は、本実施の形態に係る透過損失の計算式に従って算出された中間部における内半径の影響の評価結果を示す図である。
【０１０３】
図２には、他のパラメータおよび壁厚を一定にしつつ、中間部の内半径を変化させたときの透過損失（周波数特性）の変化を示す。図３には、上述の式（３１）に従って、透過損失の変化を周辺部の内半径に対する中間部の内半径の比αＲをパラメータとして示す図である。
【０１０４】
図２および図３によれば、周辺部の内半径に対する中間部の内半径の比αＲが増加することで、透過損失Ｔが増加することがわかる。一方で、比αＲは、透過損失Ｔの基本周波数については影響を与えないことがわかる。
【０１０５】
次に、中間部（（１−２）区間）の長さの影響について検討する。図４および図５は、本実施の形態に係る透過損失の計算式に従って算出された中間部における長さの影響の評価結果を示す図である。図４および図５に示す評価結果においては、中間部の内半径ＲＡを２０ｍｍに固定した。
【０１０６】
図４には、中間部の内半径ＲＡを２０ｍｍに固定した上で、中間部の長さｄを変化させたときの点０と点３との間の圧力ｐ０，ｐ３の透過損失（周波数特性）の変化を示す。図５には、上述の式（３２）に従って、中間部の長さｄと極小値をとる周波数間隔（基本周波数）との関係を示す。
【０１０７】
図４および図５によれば、中間部の長さ（管路）が長くなることで、基本周波数が低くなることがわかる。一方で、中間部の長さは、透過損失Ｔについては影響を与えないことがわかる。
【０１０８】
次に、中間部（（１−２）区間）のヤング率の影響について検討する。図６および図７は、本実施の形態に係る透過損失の計算式に従って算出された中間部におけるヤング率の影響の評価結果を示す図である。図６および図７に示す評価結果においては、中間部の内半径ＲＡを２０ｍｍに固定した。
【０１０９】
図６には、中間部の内半径ＲＡを２０ｍｍに固定した上で、中間部のヤング率ＥＡを変化させたときの点０と点３との間の圧力ｐ０，ｐ３の透過損失（周波数特性）の変化を示す。図７には、上述の式（３８）に従って、中間部のヤング率ＥＡと極小値をとる周波数間隔（基本周波数）との関係を示す。
【０１１０】
図６および図７によれば、中間部のヤング率が増加することで、透過損失Ｔが減少することがわかる。また、基本周波数は、中間部のヤング率の平方根に比例することがわかる。
【０１１１】
（ｉｉ）全身動脈の脈波伝播モデルを用いたシミュレーション
次に、全身動脈の脈波伝播モデルを用いて、上述の伝達関数に現れる特徴について検討する。より具体的には、血管壁および血液の粘性の影響、血管径のテーパの影響、血管の分岐および末梢の影響、伝達関数測定点の影響を含めた場合でも、動脈瘤が検出可能であることを確認する。
【０１１２】
図８は、全身動脈の脈波伝播モデルを示す模式図である。図８に示す全身動脈の脈波伝播モデルは、文献２（Avolio A.P.、“Multi-branched model of human arterial system”、Medical and Biological Engineering and Computing、Vol. 18 (1980)、pp. 709-718）、および、文献３（佐藤博則、井関雄士、宇津野秀夫、松久寛、山田啓介、澤田勝利、人体動脈多分岐モデルの精緻化（An Elaborated Multi-branched Model of Human Arteries）、日本機械学会論文集（C編）、77巻779号（2011）、pp. 2695-2710）などに基づくものである。
【０１１３】
動脈瘤による脈波伝播への影響を確認するため、長さｄの異なる腹部の大動脈瘤を想定した。より具体的には、次の表２に示すように、３通りの大動脈瘤を仮定した。表２中のセグメント番号は、大動脈瘤が存在する番号を示す。例えば、セグメント番号が「５０」および「６５」の例は、図８に示す全身動脈の脈波伝播モデルにおいて、セグメント番号が「５０」および「６５」の区間に亘って、大動脈瘤が存在することを意味する。
【０１１４】
【表２】
【０１１５】
表２に示す各例について、内半径Ｒ、長さｄ、全体のヤング率を変化させて、上肢と下肢との間の脈波の伝達関数ＰＡ／ＰＢを算出した。この伝達関数ＰＡ／ＰＢは、脈波信号である測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）をそれぞれフーリエ変換（周波数変換）して得られるフーリエ信号Ｐａ（ｆ）およびＰｂ（ｆ）を用いて、次の式（３９）のように定義できる。
【０１１６】
【数３３】
【０１１７】
上肢および下肢における脈波は、典型的には、それぞれ上腕動脈および前脛骨動脈に任意の検出装置を装着することで取得できる。すなわち、下肢における脈波は、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の計測位置において検出され、上肢における脈波は、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の計測位置において検出される。
【０１１８】
図９〜図１１は、全身動脈の脈波伝播モデルを用いたシミュレーションにより得られた伝達関数の結果を示す図である。
【０１１９】
図９は、セグメント番号６５の腹動脈（Abdominal aorta）の内半径Ｒを変化させたときの伝達関数ＰＡ／ＰＢのゲイン線図および位相線図を示す。図９において、「Ｂａｓｅ」とは、腹動脈の内半径Ｒを全身動脈の脈波伝播モデルに規定されている５．７ｍｍに設定した場合を意味する。すなわち、大動脈瘤が存在しない状態に相当する。
【０１２０】
図９に示すように、内半径Ｒの増加により、伝達関数ＰＡ／ＰＢのゲインが減少している。これは、周辺部の内半径に対する中央部（拡張部）の内半径の比の増加に応じて、透過損失Ｔが増加することと一致する。
【０１２１】
図１０は、動脈瘤の内半径を５０ｍｍに固定した上で、その長さを順次長くしたときの伝達関数ＰＡ／ＰＢのゲイン線図および位相線図を示す。より具体的には、表２に示すケース（１）〜（３）に示すように、セグメント番号６５の腹動脈のみに動脈瘤が存在している状態から、動脈瘤が存在する範囲を、セグメント番号５０の腹動脈、セグメント番号３４の胸動脈（Thoracic aorta）へと順次追加することにより、中央部（拡張部）の長さｄを変化させた。図１０において、「Ｂａｓｅ」とは、中央部（拡張部）の長さｄが「０」である場合を意味する。すなわち、大動脈瘤が存在しない状態に相当する。
【０１２２】
図１０に示すように、基本周波数は、中央部（拡張部）の長さｄに比例して低く（狭く）なっている一方で、透過損失には変化がない。また、位相線図においても、基本周波数ごとに位相が１８０度変化していることがわかる。
【０１２３】
図１１は、動脈瘤の内半径を５０ｍｍに固定した上で、全体のヤング率を変化させたときの伝達関数ＰＡ／ＰＢのゲイン線図および位相線図を示す。より具体的には、セグメント番号５０および６５の腹動脈の内半径をいずれも５０ｍｍに固定した上で、全体のヤング率を１、２、３倍にそれぞれ変化させた。図１１において、「Ｂａｓｅ」は大動脈瘤が存在しない状態に相当する。
【０１２４】
図１１に示すように、ヤング率が増加することにより、脈波伝播速度が高くなり、それによって基本周波数が高く（広く）なっている一方で、透過損失の極大値および極小値には変化がない。
【０１２５】
＜ｂ５：まとめ＞
以上のような解析的アプローチによれば、動脈瘤を検出するために、以下のような点に着目すればよいと言える。
【０１２６】
・透過損失Ｔは、周辺部の内半径と中間部の内半径との比αＲの増加に伴って増加する。
【０１２７】
・透過損失Ｔは、周辺部のヤング率と中間部のヤング率との比αＥの増加に伴って減少するが、全体のヤング率の影響は受けない。
【０１２８】
・極値（極大値／極小値）が生じる周波数間隔である基本周波数は、動脈瘤の長さｄに反比例する。
【０１２９】
・基本周波数は、脈波伝播速度と動脈瘤の長さとの比で定まる。
したがって、動脈瘤の存在は、透過損失Ｔの大きさおよび基本周波数により推定でき、動脈瘤の大きさ（内径および長さ）は、全体のヤング率の計測により推定できる。
【０１３０】
本実施の形態においては、検査装置および検査手法を簡素化する観点から、被験者の動脈上の２つの計測点においてそれぞれ脈波信号を検出し、これらの検出された脈波信号の間の周波数特性を比較することで、動脈瘤の動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を検出する。
【０１３１】
それぞれの脈波信号は、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の計測位置（典型的には、前脛骨動脈）、および、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の計測位置（典型的には、上腕動脈）において検出されることが好ましい。これは、検出された脈波信号の一方が動脈瘤の影響を受けないようにすることで、動脈瘤の動脈瘤の有無および大きさをより正しく検出するためである。このような脈波信号を用いることで、特に、腹部大動脈瘤や胸部大動脈瘤の検出に有効である。
【０１３２】
より具体的には、本実施の形態においては、それぞれの脈波信号から伝達関数を算出し、この算出した伝達関数に基づいて、以下のような観点から、動脈瘤の有無および大きさを検出する。
【０１３３】
１．伝達関数のゲイン（振幅）比に基づいて、動脈瘤の内径を推定する。
２．伝達関数のゲイン（振幅）が極値（極大値／極小値）をとる周波数間隔（基本周波数）に基づいて、動脈瘤の長さを推定する。このとき、伝達関数の位相変化は、基本周波数に対応する。
【０１３４】
３．動脈瘤が存在しないと考えられる健常な部位（例えば、心臓と頸動脈との間など）において脈波伝播速度を計測することで、動脈瘤の長さの推定精度を向上できる。
【０１３５】
［Ｃ．装置構成］
次に、上述したような解析的な検討に基づいて、被験者の動脈瘤の有無および／または大きさを検出するための具体的な装置構成について説明する。
【０１３６】
図１２は、本発明の実施の形態に係る測定装置１００の概略構成図である。
図１２を参照して、測定装置１００は、処理部２と、表示部４と、操作部６と、測定部２０ａ，２０ｂとを含む。
【０１３７】
処理部２は、測定装置１００全体の制御を行なう装置であり、代表的に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１４とを含むコンピュータで構成される。
【０１３８】
ＣＰＵ１０は、演算処理部に相当し、ＲＯＭ１２に予め格納されているプログラムを読出して、ＲＡＭ１４をワークメモリとして使用しながら、当該プログラムを実行する。
【０１３９】
処理部２には、表示部４および操作部６が接続されている。表示部４は、ユーザによる各種設定の入力を促したり、処理部２からの演算結果を表示したりする。これに対して、ユーザは、表示部４に表示される内容を確認しながら操作部６を操作して、所望の設定入力や操作を行なう。なお、表示部４は、一例として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などからなる。
【０１４０】
より具体的には、処理部２は、測定部２０ａ，２０ｂに対して測定指令を与えるとともに、当該測定指令に応答して測定された測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）を受信し、当該測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）に基づいて、後述するような本実施の形態に係る処理を実行する。
【０１４１】
測定部２０ａ，２０ｂは、被験者２００の所定の測定部位に装着された押圧カフ（空気袋）２４ａ，２４ｂの内圧（以下、「カフ圧」という）を加圧して、それぞれの測定部位における脈波の時間波形を測定する。すなわち、測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）は、それぞれ押圧カフ２４ａおよび２４ｂが装着された位置の脈波信号になる。後述するように、処理部２は、測定信号Ｐａ（ｔ）と測定信号Ｐｂ（ｔ）との間の周波数特性を利用して処理を実行するので、処理部２からは、測定部２０ａおよび２０ｂが互いに同期して測定信号を測定できるように、測定指令が同時に与えられる。
【０１４２】
より詳細には、例えば、押圧カフ２４ａおよび２４ｂは、それぞれ被験者２００の足首部（好ましくは、前脛骨動脈の周辺）および上腕部（好ましくは、上腕動脈の周辺）に装着され、それぞれ配管２２ａおよび２２ｂを介して測定部２０ａおよび２０ｂから供給される空気によって加圧される。この加圧によって、押圧カフ２４ａおよび２４ｂは対応の測定部位に押圧され、当該測定部位の脈波に応じた圧力変化がそれぞれ配管２２ａおよび２２ｂを介して測定部２０ａおよび２０ｂへ伝達される。
【０１４３】
測定部２０ａ，２０ｂは、この伝達される圧力変化を検出することで、測定部位の脈波の時間波形を測定する。なお、測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）の所定の周波数成分（一例として、０〜２０［Ｈｚ］）に対して演算処理を行なうことが好ましいので、測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）の測定周期（サンプリング周期）は、この周波数成分に応じた時間間隔（一例として、２５ｍｓｅｃ）より短くすることが好ましい。
【０１４４】
このような測定動作を実行するために、測定部２０ａは、圧力センサ２８ａと、調圧弁２６ａと、圧力ポンプ２５ａと、配管２７ａとを含む。圧力センサ２８ａは、配管２２ａを介して伝達される圧力変動を検出するための検出部位である。一例として、圧力センサ２８ａは、単結晶シリコンなどの半導体チップ上に所定間隔で配列された複数のセンサエレメントを含む。調圧弁２６ａは、圧力ポンプ２５ａと押圧カフ２４ａとの間に介挿され、測定時に押圧カフ２４ａを加圧に用いられる圧力を所定の範囲に維持する。圧力ポンプ２５ａは、処理部２からの測定指令に応じて作動し、押圧カフ２４ａを加圧するための加圧空気を供給する。
【０１４５】
同様に、測定部２０ｂは、圧力センサ２８ｂと、調圧弁２６ｂと、圧力ポンプ２５ｂと、配管２７ｂとを含む。各部の構成については、測定部２０ａと同様である。
【０１４６】
本実施の形態では、生体信号である脈波信号を、脈波によって生じる圧力変化を圧力カフを用いて測定することで取得する構成について説明するが、例えば、被験者２００の測定部位に微少の一定電流を流すとともに、脈波の伝播に応じて生じるインピーダンス（生体インピーダンス）の変化によって生じる電圧変化を脈波信号として取得してもよい。
【０１４７】
［Ｄ．動脈瘤の判断ロジック（実施の形態１）］
＜ｄ１：概要＞
実施の形態１として、それぞれ検出された脈波信号から、押圧カフ２４ａが装着された計測位置（被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の計測位置）と、押圧カフ２４ｂが装着された計測位置（被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の計測位置）との間の圧力の伝達関数を算出し、この算出した伝達関数を用いて、動脈瘤の有無および／または大きさを検出する構成について説明する。実施の形態１においては、伝達関数に関する位相差特性のばらつき度合いに基づいて、動脈瘤の有無を検出する。上述したように、伝達関数の位相線図では、基本周波数ごとに位相が１８０度変化することになる。基本周波数が低い（狭い）場合には、より多くの頻度でこの位相が生じることになる。また、基本周波数は、動脈瘤の長さに反比例するので、基本周波数が相対的に低い（狭い）場合には、動脈瘤が存在する確率が高いといえる。したがって、ばらつき度合いが大きいほど、動脈瘤が存在する確率が高いと判断できる。
【０１４８】
より具体的には、実施の形態１においては、測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）をそれぞれ周波数変換して位相特性を算出し、さらに、周波数ごとに位相差を算出することで、伝達関数ＰＡ／ＰＢの位相差特性（∠（ＰＡ／ＰＢ））を算出する。なお、便宜上、それぞれフーリエ信号Ｐａ（ｆ）およびＰｂ（ｆ）を用いて、次の式（４０）のように定義できる位相特性Φａ（ｆ）およびΦｂ（ｆ）を用いて説明する。
【０１４９】
【数３４】
【０１５０】
そして、この算出した伝達関数に関する位相差特性における位相のばらつき度合いに基づいて、対象の血管経路に動脈瘤が存在するか否かを判断する。以下、このような処理を実現するための具体的な構成例について説明する。
【０１５１】
＜ｄ２：機能構成＞
図１３は、実施の形態１に係る動脈瘤を検出するための処理を実現する機能ブロックを示す模式図である。図１３に示す各機能ブロックは、典型的には、処理部２のＣＰＵ１０（図１２）がＲＯＭ１２などに予め格納されているプログラムに従って演算処理を実行することで実現される。
【０１５２】
図１３を参照して、実施の形態１に係る処理部２は、周波数変換部３０ａ，３０ｂと、比較部４０と、判断部５０と、出力部６０とを含む。
【０１５３】
周波数変換部３０ａおよび３０ｂは、それぞれ時間波形である測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）を所定期間にわたって受信し、当該受信した測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）を周波数領域の情報に変換する。代表的に、周波数変換部３０ａおよび３０ｂは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を用いて、周波数変換を行なう。なお、高速フーリエ変換に限らず、時間領域の信号をフーリエ級数などの周波数領域の信号に変換するものであれば、いずれの変換アルゴリズムを用いてもよい。
【０１５４】
実施の形態１においては、周波数変換部３０ａおよび３０ｂは、周波数領域の情報として、位相特性Φａ（ｆ）およびΦｂ（ｆ）を出力する。より具体的には、周波数変換部３０ａは、測定信号Ｐａ（ｔ）の各周波数成分についての位相を示す位相特性Φａ（ｆ）を算出し、算出した位相特性Φａ（ｆ）を比較部４０へ出力する。同様に、周波数変換部３０ｂは、測定信号Ｐｂ（ｔ）の各周波数成分についての位相を示す位相特性Φｂ（ｆ）を算出し、算出した位相特性Φｂ（ｆ）を比較部４０へ出力する。
【０１５５】
比較部４０は、脈波信号である測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）の間の周波数特性（実施の形態１においては、位相差特性）を比較することで、各周波数における位相差を比較結果として算出する。より具体的には、比較部４０は、位相差特性算出部４０ａを含む。位相差特性算出部４０ａは、各周波数について、位相特性Φａ（ｆ）と位相特性Φｂ（ｆ）との差を算出することで、周波数ごとに位相差を示す位相差特性（位相特性Φａ（ｆ）−位相特性Φｂ（ｆ））を算出する。
【０１５６】
なお、測定信号Ｐａ（ｔ）と測定信号Ｐｂ（ｔ）との間の各周波数成分についての位相差をプロットすると、位相線図は、±１８０°を境界とした不連続点を有する。これは、所定の周波数以上の周波数成分において、１周期（３６０°）以上の位相差が生じていることを意味する。そこで、位相差特性算出部４０ａは、このような位相線図の不連続点に対して、１または２以上の周期に相当する単位（ｎ×３６０°）で補正を行なった上で、実測の位相差特性を算出する。
【０１５７】
位相差特性算出部４０ａは、位相特性Φａ（ｆ）と位相特性Φｂ（ｆ）との差である、周波数ｆｉに対応する位相差Ａｉを位相線図上にプロットする。なお、周波数ｆｉは、低周波側から数えてｉ番目の周波数成分である。位相線図の不連続点に上記補正がなされることで、プロットされる位相線図が連続化する。位相差特性算出部４０ａは、位相線図上にプロットされる位相差Ａｉを用いて回帰直線を算出する。この回帰直線の傾き（［ｄｅｇ／Ｈｚ］）が位相線特性に相当する。この位相線特性の傾きは、位相差特性の周波数についての変化量に相当する偏角φを用いて、傾きｇｅｘｐ＝ｔａｎ（φｅｘｐ）として定義できる。
【０１５８】
位相差特性算出部４０ａは、この算出した比較結果（位相差特性）を判断部５０へ出力する。すなわち、比較部４０（位相差特性算出部４０ａ）は、押圧カフ２４ａが装着された計測位置と、押圧カフ２４ｂが装着された計測位置との間の圧力の伝達関数（少なくとも、位相差特性）を算出することになる。
【０１５９】
判断部５０は、この比較部４０において算出された比較結果に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無を判断する。より具体的には、判断部５０は、算出された伝達関数に関する位相差特性における位相のばらつき度合いに基づいて、動脈瘤の有無を判断する。
【０１６０】
図１４は、複数の被験者から実際に取得された測定信号から算出された位相線図を示す図である。すなわち、比較部４０からは、図１４（Ａ）〜（Ｃ）に示すような位相差特性が出力される。判断部５０は、図１４（Ａ）〜（Ｃ）に示すそれぞれの位相差特性に対して、位相のばらつき度合いを評価する。一例として、判断部５０は、公知の方法によって決定される回帰線をそれぞれ設定するとともに、当該設定された回帰線からのずれ量をばらつき度合いとして算出する。そして、判断部５０は、この算出されたばらつき度合いが所定のしきい値を超えるか否かを判断する。算出されたばらつき度合いが所定のしきい値を超える場合には、検査対象の血管経路上に、無視できない動脈瘤が存在していると判断される。
【０１６１】
図１４（Ａ）〜（Ｃ）に示される回帰線は、測定された周波数ごとの位相を統計処理することで算出されてもよい。判断部５０は、統計処理部５０ａを含み、統計処理部５０ａは、位相のばらつき度合いを評価するための回帰線を決定するとともに、決定された回帰線に基づいて位相のばらつき度合いを算出する。あるいは、位相差特性に対して、最小二乗法などの方法を用いて回帰線を決定してもよい。さらにあるいは、動脈瘤が存在しないと考えられる健常な部位（例えば、心臓と頸動脈との間など）において脈波伝播速度を計測し、その計測した脈波の伝搬速度から本来的な位相差特性を算出し、この算出した本来的な位相差特性から回帰線を決定してもよい。
【０１６２】
また、ばらつき度合いについても、周波数ごとに回帰線からのずれ量を積算することで算出してもよいし、回帰線と位相差特性との間の総面積から算出してもよい。さらに、標準偏差といった公知の方法で、ばらつき度合いを算出してもよい。
【０１６３】
再度、図１３を参照して、出力部６０は、判断部５０における判断結果を表示部４（図１２）に表示させる。
【０１６４】
＜ｄ３：処理手順＞
次に、実施の形態１に係る動脈瘤の判断に係る処理手順について説明する。
【０１６５】
図１５は、実施の形態１に係る動脈瘤の判断に係る処理手順を示すフローチャートである。図１５を参照して、ユーザによる操作部６（図１２）などに対する操作に応答して、ＣＰＵ１０は、測定部２０ａ，２０ｂに対して測定指令を与え、測定部２０ａ，２０ｂが被験者２００に装着された押圧カフ２４ａ，２４ｂにおける脈波信号の測定を開始する（ステップＳ１００）。
【０１６６】
次に、ＣＰＵ１０は、測定部２０ａ，２０ｂで測定される時間波形である測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）から周波数領域の位相特性Φａ（ｆ），Φｂ（ｆ）を算出する（ステップＳ１０２）。そして、ＣＰＵ１０は、位相特性Φａ（ｆ）と位相特性Φｂ（ｆ）との間の各周波数における位相差に基づいて位相差特性を算出する（ステップＳ１０４）。
【０１６７】
続いて、ＣＰＵ１０は、算出された位相差特性に対して回帰線を設定し（ステップＳ１０６）、当該設定した回帰線に基づいて、位相差特性のばらつき度合いを算出する（ステップＳ１０８）。
【０１６８】
その後、ＣＰＵ１０は、算出した位相差特性のばらつき度合いを予め定められたしきい値と比較し、ばらつき度合いが当該しきい値より大きいか否かを判断する（ステップＳ１１０）。
【０１６９】
ばらつき度合いが当該しきい値より大きい場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳの場合）には、ＣＰＵ１０は、被験者２００の心臓から押圧カフ２４ａ，２４ｂが装着された計測位置までの血管経路上に動脈瘤などの所定の病変が存在する可能性があるとして、その評価結果を表示部４に出力させる（ステップＳ１１２）。そして、測定処理は終了する。これに対して、ばらつき度合いが当該しきい値より小さい場合（ステップＳ１１０においてＮＯの場合）には、ＣＰＵ１０は、被験者２００の心臓から押圧カフ２４ａ，２４ｂが装着された計測位置までの血管経路上に動脈瘤などの所定の病変が存在する可能性は低いとして、その評価結果を表示部４に出力させる（ステップＳ１１４）。そして、測定処理は終了する。
【０１７０】
＜ｄ４：利点＞
本実施の形態によれば、被験者の下肢および上肢からそれぞれ脈波信号を測定するだけで、動脈瘤などの病変の有無を判断することができる。そのため、より簡素な構成で、かつ、より簡単な手順で、動脈瘤についての診断を行なうことができる。また、本実施の形態によれば、比較的高い精度で検出できる脈波信号の位相信号を用いて、動脈瘤などの病変の有無を判断するので、判断精度を高めることができる。
【０１７１】
［Ｅ．動脈瘤の判断ロジック（実施の形態２）］
＜ｅ１：概要＞
実施の形態２においては、上述の実施の形態１と同様に、それぞれ検出された脈波信号から、押圧カフ２４ａが装着された計測位置（被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の計測位置）と、押圧カフ２４ｂが装着された計測位置（被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の計測位置）との間の圧力の伝達関数を算出し、この算出した伝達関数を用いて、動脈瘤の有無および／または大きさを検出する構成について説明する。実施の形態２においては、脈波信号についての周波数ごとの位相遅れ時間に基づいて、基準の位相差特性を算出する。より具体的には、脈波信号についての周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて、位相線図における位相角を算出する。そして、この基準の位相差特性と伝達関数に関する位相差特性とが交差する回数、または、交差する周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および大きさを検出する。上述したように、伝達関数の位相線図では、基本周波数ごとに位相が１８０度変化することになる。基本周波数が低い（狭い）場合には、より多くの頻度でこの位相が生じることになる。また、基本周波数は、動脈瘤の長さに反比例するので、基本周波数が相対的に低い（狭い）場合には、動脈瘤が存在する確率が高いといえる。したがって、被験者の血管経路の状態から生じるであろう位相遅れを基準として、この基準の特性特性からのずれに基づいて、動脈瘤の存在およびその大きさ（内径および長さ）を推定できる。
【０１７２】
実施の形態２は、実施の形態１に比較して、主として、基準の位相差特性を算出する処理、および、基準の特性特性からのずれを評価する処理が異なっている。そのため、以下の説明では、主としてこのような相違点について説明する。
【０１７３】
＜ｅ２：機能構成＞
図１６は、実施の形態２に係る動脈瘤を検出するための処理を実現する機能ブロックを示す模式図である。図１６に示す各機能ブロックは、典型的には、処理部２のＣＰＵ１０（図１２）がＲＯＭ１２などに予め格納されているプログラムに従って演算処理を実行することで実現される。
【０１７４】
図１６を参照して、実施の形態２に係る処理部２は、周波数変換部３０ａ，３０ｂと、周波数選択部３１ａ，３１ｂと、比較部４１と、判断部５１と、出力部６０とを含む。周波数変換部３０ａ，３０ｂおよび出力部６０については、図１３において説明したので、詳細な説明は繰り返さない。
【０１７５】
周波数選択部３１ａ，３１ｂは、脈波信号についての周波数ごとの位相遅れ時間を算出するために、それぞれ測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）に含まれる特定の周波数成分のみを抽出して比較部４１へ出力する。周波数選択部３１ａ，３１ｂは、いわばバンドパスフィルタとして機能する。ここで、周波数選択部３１ａ，３１ｂは、互いに同一の周波数成分をそれぞれ抽出する必要があるので、連係して抽出する周波数を同期する。
【０１７６】
比較部４１は、実施の形態１において説明した位相差特性算出部４０ａに加えて、位相遅れ時間算出部４１ａを含む。位相遅れ時間算出部４１ａは、周波数選択部３１ａ，３１ｂからそれぞれ抽出される測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）に含まれる特定の周波数成分を互いに比較することで、脈波信号について周波数ごとの位相遅れ時間を算出する。
【０１７７】
判断部５１は、実施の形態１において説明した統計処理部５０ａに加えて、位相角設定部５１ａを含む。位相角設定部５１ａは、位相遅れ時間算出部４１ａが算出した周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて、位相角を算出する。この位相角は、被験者の血管経路の状態から生じるであろう位相遅れを示すものである。
【０１７８】
図１７は、実施の形態２に係る位相角設定部５１ａによって設定される位相角（基準の位相差特性）を説明するための図である。図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、位相角設定部５１ａによって算出される位相角βに基づいて、基準の位相差特性が設定される。この位相角βは、位相線図における傾きを示す。
【０１７９】
判断部５１は、位相角設定部５１ａによって設定される基準の位相差特性に対して、位相差特性算出部４０ａによって算出される脈波信号についての位相差特性が交差する状況に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを評価する。
【０１８０】
上述したように、伝達関数の位相線図では、基本周波数ごとに位相が１８０度変化することになる。基本周波数が低い（狭い）場合には、より多くの頻度でこの位相が生じることになる。また、基本周波数は、動脈瘤の長さに反比例するので、基本周波数が相対的に低い（狭い）場合には、動脈瘤が存在する確率が高いといえる。したがって、基準の位相差特性に対して、脈波信号についての位相差特性が交差する回数が多いほど、動脈瘤が存在する確率が高いと判断できる。また、基本周波数は動脈瘤の長さに反比例するので、基本周波数が相対的に低い（狭い）場合には、より長い動脈瘤が存在することが推定できる。
【０１８１】
また、基準の位相差特性と脈波信号についての位相差特性とが交差する周波数間隔は、上述の基本周波数そのものであるので、この交差する周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを推定することもできる。
【０１８２】
すなわち、実施の形態２において、判断部５１は、周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて算出される位相角に対して伝達関数の位相差特性が交差する回数に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを判断する。あるいは、判断部５１は、周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて算出される位相角に対して伝達関数の位相差特性が交差する周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを判断する。
【０１８３】
なお、測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）から算出される位相差特性には誤差が含まれる場合があるので、特定の周波数成分を用いたり、位相差特性に対して補間処理などを行なったりして、誤差の影響を小さくしてもよい。
【０１８４】
＜ｅ３：処理手順＞
次に、実施の形態２に係る動脈瘤の判断に係る処理手順について説明する。
【０１８５】
図１８は、実施の形態２に係る動脈瘤の判断に係る処理手順を示すフローチャートである。なお、図１８に示すフローチャートにおいては、図１５に示すフローチャートと同一の処理については、同一のステップ番号を付している。
【０１８６】
図１８を参照して、ユーザによる操作部６（図１２）などに対する操作に応答して、ＣＰＵ１０は、測定部２０ａ，２０ｂに対して測定指令を与え、測定部２０ａ，２０ｂが被験者２００に装着された押圧カフ２４ａ，２４ｂにおける脈波信号の測定を開始する（ステップＳ１００）。
【０１８７】
次に、ＣＰＵ１０は、測定部２０ａ，２０ｂで測定される時間波形である測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）から周波数領域の位相特性Φａ（ｆ），Φｂ（ｆ）を算出する（ステップＳ１０２）。そして、ＣＰＵ１０は、位相特性Φａ（ｆ）と位相特性Φｂ（ｆ）との間の各周波数における位相差に基づいて位相差特性を算出する（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０２およびＳ１０４の処理と並行して、あるいは、連続して、ＣＰＵ１０は、測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）についての周波数ごとの位相遅れ時間を算出する（ステップＳ１０５）。
【０１８８】
続いて、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１０５において算出した周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて、位相線図における位相角を算出するとともに、算出された位相差特性に対して基準の位相差特性を設定する（ステップＳ１０７）。そして、ＣＰＵ１０は、基準の位相差特性と伝達関数に関する位相差特性とが交差する位置を探索し（ステップＳ１０９）、探索した交差する位置の数（交差の回数）および／または交差する位置の間の間隔（交差する周波数間隔）を算出する（ステップＳ１１１）。
【０１８９】
続いて、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１１１において算出した情報に基づいて、動脈瘤が存在する可能性を示す条件を満足するか否かを判断する（ステップＳ１１３）。より具体的には、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１１１において算出した交差の回数が所定のしきい回数を超えるか否か、あるいは、ステップＳ１１１において算出した交差する周波数間隔が所定のしきい周波数を下回るか否かを判断する。
【０１９０】
動脈瘤が存在する可能性を示す条件を満足する場合（ステップＳ１１３においてＹＥＳの場合）には、ＣＰＵ１０は、被験者２００の心臓から押圧カフ２４ａ，２４ｂが装着された計測位置までの血管経路上に動脈瘤などの所定の病変が存在する可能性があるとして、その評価結果を表示部４に出力させる（ステップＳ１１５）。さらに、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１１１において算出した交差する周波数間隔の値に基づいて、存在することが推定される動脈瘤の大きさを示す情報を表示部４に出力させる（ステップＳ１１７）そして、測定処理は終了する。
【０１９１】
これに対して、動脈瘤が存在する可能性を示す条件を満足しない場合（ステップＳ１１０においてＮＯの場合）には、ＣＰＵ１０は、被験者２００の心臓から押圧カフ２４ａ，２４ｂが装着された計測位置までの血管経路上に動脈瘤などの所定の病変が存在する可能性は低いとして、その評価結果を表示部４に出力させる（ステップＳ１１９）。そして、測定処理は終了する。
【０１９２】
＜ｅ４：利点＞
本実施の形態によれば、被験者の下肢および上肢からそれぞれ脈波信号を測定するだけで、動脈瘤などの病変の有無を判断することができる。そのため、より簡素な構成で、かつ、より簡単な手順で、動脈瘤についての診断を行なうことができる。また、本実施の形態によれば、動脈瘤の有無に加えて、その大きさについても推定できるので、存在が推定される動脈瘤の進行状況についても推定することができる。
【０１９３】
［Ｆ．動脈瘤の判断ロジック（実施の形態３）］
＜ｆ１：概要＞
実施の形態３においても、上述の実施の形態１および２と同様に、それぞれ検出された脈波信号から、押圧カフ２４ａが装着された計測位置（被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の計測位置）と、押圧カフ２４ｂが装着された計測位置（被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の計測位置）との間の圧力の伝達関数を算出し、この算出した伝達関数を用いて、動脈瘤の有無および／または大きさを検出する構成について説明する。実施の形態３においては、伝達関数のゲイン特性において極値が生じる周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを検出する。上述したように、伝達関数のゲイン線図において、極値（極大値／極小値）が生じる周波数間隔が基本周波数であり、この基本周波数は、動脈瘤の長さに反比例するので、基本周波数が相対的に低い（狭い）場合には、動脈瘤が存在する確率が高いといえる。
【０１９４】
そこで、実施の形態３においては、測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）をそれぞれ周波数変換してゲイン特性を算出し、さらに、周波数ごとにゲイン比を算出することで、伝達関数ＰＡ／ＰＢのゲイン特性（｜ＰＡ／ＰＢ｜）を算出する。なお、便宜上、それぞれフーリエ信号Ｐａ（ｆ）およびＰｂ（ｆ）を用いて、次の式（４１）のように定義できるゲイン特性Ｇａ（ｆ）およびＧｂ（ｆ）を用いて説明する。
【０１９５】
【数３５】
【０１９６】
なお、ゲイン特性Ｇａ（ｆ）およびＧｂ（ｆ）として対数値（デシベル［ｄＢ］）を用いた場合には、ゲイン特性Ｇａ（ｆ）とゲイン特性Ｇｂ（ｆ）との周波数ごとの差分がゲイン特性となる。
【０１９７】
そして、この算出した伝達関数のゲイン特性において極値（極大値／極小値）が生じる周波数間隔に基づいて、対象の血管経路に動脈瘤が存在するか否かを判断する。また、動脈瘤の大きさ（長さ）を推定する。以下、このような処理を実現するための具体的な構成例について説明する。
【０１９８】
＜ｆ２：機能構成＞
図１９は、実施の形態３に係る動脈瘤を検出するための処理を実現する機能ブロックを示す模式図である。図１９に示す各機能ブロックは、典型的には、処理部２のＣＰＵ１０（図１２）がＲＯＭ１２などに予め格納されているプログラムに従って演算処理を実行することで実現される。
【０１９９】
図１９を参照して、実施の形態３に係る処理部２は、周波数変換部３２ａ，３２ｂと、比較部４２と、判断部５２と、出力部６０とを含む。
【０２００】
周波数変換部３２ａおよび３２ｂは、それぞれ時間波形である測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）を所定期間にわたって受信し、当該受信した測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）を周波数領域の情報に変換する。代表的に、周波数変換部３２ａおよび３２ｂは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて、周波数変換を行なう。なお、高速フーリエ変換に限らず、時間領域の信号をフーリエ級数などの周波数領域の信号に変換するものであれば、いずれの変換アルゴリズムを用いてもよい。
【０２０１】
実施の形態３においては、周波数変換部３２ａおよび３２ｂは、周波数領域の情報として、ゲイン特性Ｇａ（ｆ）およびＧｂ（ｆ）を出力する。より具体的には、周波数変換部３２ａは、測定信号Ｐａ（ｔ）の各周波数成分についてのゲインを示すゲイン特性Ｇａ（ｆ）を算出し、算出したゲイン特性Ｇａ（ｆ）を比較部４２へ出力する。同様に、周波数変換部３２ｂは、測定信号Ｐｂ（ｔ）の各周波数成分についてのゲインを示すゲイン特性Ｇｂ（ｆ）を算出し、算出したゲイン特性Ｇｂ（ｆ）を比較部４２へ出力する。
【０２０２】
比較部４２は、脈波信号である測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）の間の周波数特性（実施の形態３においては、ゲイン特性）を比較することで、各周波数におけるゲイン比を比較結果として算出する。より具体的には、比較部４２は、ゲイン特性算出部４２ａを含む。ゲイン特性算出部４２ａは、各周波数について、ゲイン特性Ｇａ（ｆ）とゲイン特性Ｇｂ（ｆ）との比（または、差）を算出することで、周波数ごとにゲイン比を示すゲイン特性を算出する。比較部４２において算出された比較結果（ゲイン特性）は、判断部５２へ出力される。すなわち、比較部４２は、押圧カフ２４ａが装着された計測位置と、押圧カフ２４ｂが装着された計測位置との間の圧力の伝達関数（少なくとも、ゲイン特性）を算出することになる。
【０２０３】
判断部５２は、この比較部４２において算出された比較結果に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無を判断する。より具体的には、判断部５２は、算出された伝達関数のゲイン特性において極値（極大値／極小値）が生じる周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを判断する。
【０２０４】
図２０は、実施の形態３に係る判断部５２における判断処理を説明するための図である。比較部４２からは、図２０に示すようなゲイン特性が出力される。判断部５２は、図２０に示すようなゲイン特性における極値（極大値および極小値）を探索する。このような極値の探索方法としては、公知の方法を採用することができる。そして、判断部５２は、このように探索された隣接する極値の間の周波数間隔を基本周波数として算出する。なお、何らかの測定誤差によって、極値が存在する位置によって、周波数間隔が変動する場合もあるが、このような場合には、複数の周波数間隔の平均などを基本周波数に設定してもよい。
【０２０５】
そして、判断部５２は、この算出した基本周波数の大きさに基づいて、検査対象の血管経路上に、無視できない動脈瘤が存在しているか否かを判断するとともに、動脈瘤が存在している可能性が高いと判断された場合には、その大きさを基本周波数から推定する。典型的には、判断部５２は、算出した基本周波数が予め定めたしきい値と比較して、当該しきい値を下回っている場合に、動脈瘤が存在している可能性が高いと判断する。
【０２０６】
＜ｆ３：処理手順＞
次に、実施の形態３に係る動脈瘤の判断に係る処理手順について説明する。
【０２０７】
図２１は、実施の形態３に係る動脈瘤の判断に係る処理手順を示すフローチャートである。なお、図２１に示すフローチャートにおいては、図１５に示すフローチャートと同一の処理については、同一のステップ番号を付している。
【０２０８】
図２１を参照して、ユーザによる操作部６（図１２）などに対する操作に応答して、ＣＰＵ１０は、測定部２０ａ，２０ｂに対して測定指令を与え、測定部２０ａ，２０ｂが被験者２００に装着された押圧カフ２４ａ，２４ｂにおける脈波信号の測定を開始する（ステップＳ１００）。
【０２０９】
次に、ＣＰＵ１０は、測定部２０ａ，２０ｂで測定される時間波形である測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）から周波数領域のゲイン特性Ｇａ（ｆ），Ｇｂ（ｆ）を算出する（ステップＳ１２２）。そして、ＣＰＵ１０は、ゲイン特性Ｇａ（ｆ）とゲイン特性Ｇｂ（ｆ）との間の各周波数におけるゲイン比に基づいてゲイン特性を算出する（ステップＳ１２４）。
【０２１０】
続いて、ＣＰＵ１０は、算出されたゲイン特性に生じる極値（極大値および極小値）を探索するとともに、探索された隣接する極値の間の周波数間隔を基本周波数として算出する（ステップＳ１２６）。
【０２１１】
その後、ＣＰＵ１０は、算出した基本周波数を予め定められたしきい値と比較し、基本周波数が当該しきい値より小さいか否かを判断する（ステップＳ１２８）。
【０２１２】
基本周波数が当該しきい値より小さい場合（ステップＳ１２８においてＹＥＳの場合）には、ＣＰＵ１０は、被験者２００の心臓から押圧カフ２４ａ，２４ｂが装着された計測位置までの血管経路上に動脈瘤などの所定の病変が存在する可能性があるとして、その評価結果を表示部４に出力させる（ステップＳ１３０）。さらに、ＣＰＵ１０は、基本周波数の大きさに基づいて、存在することが推定される動脈瘤の大きさを示す情報を表示部４に出力させる（ステップＳ１３２）。そして、測定処理は終了する。これに対して、基本周波数が当該しきい値より大きい場合（ステップＳ１２８においてＮＯの場合）には、ＣＰＵ１０は、被験者２００の心臓から押圧カフ２４ａ，２４ｂが装着された計測位置までの血管経路上に動脈瘤などの所定の病変が存在する可能性は低いとして、その評価結果を表示部４に出力させる（ステップＳ１３４）。そして、測定処理は終了する。
【０２１３】
＜ｆ４：利点＞
本実施の形態によれば、被験者の下肢および上肢からそれぞれ脈波信号を測定するだけで、動脈瘤などの病変の有無を判断することができる。そのため、より簡素な構成で、かつ、より簡単な手順で、動脈瘤についての診断を行なうことができる。また、本実施の形態によれば、基本周波数を直接的に算出できるので、動脈瘤の大きさの推定をより高い精度で行なうことができる。
【０２１４】
［Ｇ．動脈瘤の判断ロジック（実施の形態４）］
＜ｇ１：概要＞
実施の形態４においては、それぞれ検出された脈波信号の間の脈波伝播速度についての周波数特性を算出し、この算出した脈波伝播速度についての周波数特性における、脈波伝播速度のばらつき、および／または、脈波伝播速度に生じる変動の周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを検出する。
【０２１５】
脈波伝播速度は、実施の形態１において用いた位相差特性に対応する特徴量を示すものであり、また、実施の形態２において用いた位相遅れ時間に対応する特徴量を示すものである。そのため、脈波伝播速度は、位相差特性や位相遅れ時間と同様の周波数についての特徴量を示すことになる。
【０２１６】
そこで、実施の形態４においては、上述の実施の形態１または２と同様の判断手法を用いて、脈波伝播速度についての周波数特性から動脈瘤の有無および／または大きさを検出する。
【０２１７】
＜ｇ２：機能構成＞
図２２は、実施の形態４に係る動脈瘤を検出するための処理を実現する機能ブロックを示す模式図である。図２２に示す各機能ブロックは、典型的には、処理部２のＣＰＵ１０（図１２）がＲＯＭ１２などに予め格納されているプログラムに従って演算処理を実行することで実現される。
【０２１８】
図２２を参照して、実施の形態４に係る処理部２は、周波数選択部３１ａ，３１ｂと、比較部４３と、判断部５３と、出力部６０とを含む。
【０２１９】
周波数選択部３１ａ，３１ｂは、脈波信号についての周波数ごとの脈波伝播速度（ＰＷＶ）を算出するために、それぞれ測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）に含まれる特定の周波数成分のみを抽出して比較部４３へ出力する。周波数選択部３１ａ，３１ｂは、いわばバンドパスフィルタとして機能する。ここで、周波数選択部３１ａ，３１ｂは、同一の周波数成分をそれぞれ抽出する必要があるので、互いに連係して抽出する周波数を同期させる。
【０２２０】
比較部４３は、脈波信号である測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）の間の脈波伝播速度についての周波数特性を比較結果として算出する。比較部４０は、ＰＷＶ算出部４３ａを含む。ＰＷＶ算出部４３ａは、測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）を所定期間にわたって受信し、周波数ごとに時間軸上に表われるそれぞれの脈波波形の出現時間差を伝播時間差Ｔｄｉとして算出する。すなわち、周波数選択部３１ａおよび３１ｂは、測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）のうち、選択された周波数成分に対応する時間波形をＰＷＶ算出部４３ａへ出力するので、脈波波形の出現時間差が周波数ごとの伝播時間差Ｔｄｉとなる。
【０２２１】
そして、ＰＷＶ算出部４３ａは、被験者２００の心臓から押圧カフ２４ａおよび２４ｂが装着された測定部位までのそれぞれの血管経路の距離Ｌａ，Ｌｂまたはその距離の差△Ｌを取得しておき、距離の差△Ｌを伝播時間差Ｔｄｉで除算することで周波数ごとの脈波伝播速度（ＰＷＶｉ）を算出する。ＰＷＶ算出部４３ａは、算出された周波数ごとの脈波伝播速度（ＰＷＶｉ）を判断部５３へ出力する。
【０２２２】
このように、比較部４３（ＰＷＶ算出部４３ａ）は、脈波信号の間の脈波伝播速度についての周波数特性を算出することになる。
【０２２３】
判断部５３は、比較部４３において算出された脈波信号の間の脈波伝播速度についての周波数特性に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを判断する。より具体的には、判断部５３は、算出された脈波伝播速度についての周波数特性における、脈波伝播速度のばらつき度合い、および／または、脈波伝播速度に生じる変動の周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを判断する。
【０２２４】
図２３は、複数の被験者から実際に取得された測定信号から算出された脈波伝播速度（ＰＷＶ）を示す図である。すなわち、比較部４３からは、図２３（Ａ）〜（Ｃ）に示すような脈波伝播速度についての周波数特性が出力される。判断部５３は、図２３（Ａ）〜（Ｃ）に示すそれぞれの位相差特性に対して、脈波伝播速度のばらつき度合い、および／または、脈波伝播速度に生じる変動の周波数間隔を評価する。
【０２２５】
典型的には、判断部５３は、公知の方法によって決定される回帰線をそれぞれ設定するとともに、当該設定された回帰線からのずれ量をばらつき度合いとして算出する。図２３（Ａ）には、設定される回帰線の一例を示す。そして、判断部５３は、この算出されたばらつき度合いが所定のしきい値を超えるか否かを判断する。算出されたばらつき度合いが所定のしきい値を超える場合には、検査対象の血管経路上に、無視できない動脈瘤が存在していると判断される。
【０２２６】
また、判断部５３は、脈波伝播速度に生じる変動の周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを判断してもよい。図２３（Ｂ）および（Ｃ）では、脈波伝播速度に周期的変動が生じている。判断部５３は、このような脈波伝播速度の周期的変動について、その変動周期、すなわち変動の周波数間隔を算出する。この変動の周波数間隔は、上述の基本周波数に相当し、この基本周波数の大きさに基づいて、動脈瘤の存在および／または長さを評価できる。判断部５３は、算出した変動の周波数間隔に基づいて、検査対象の血管経路上に、無視できない動脈瘤が存在しているか否かを判断するとともに、動脈瘤が存在している可能性が高いと判断された場合には、その大きさを変動の周波数間隔から推定する。
【０２２７】
＜ｇ３：処理手順＞
次に、実施の形態４に係る動脈瘤の判断に係る処理手順について説明する。
【０２２８】
図２４は、実施の形態４に係る動脈瘤の判断に係る処理手順を示すフローチャートである。なお、図２４に示すフローチャートにおいては、図１５に示すフローチャートと同一の処理については、同一のステップ番号を付している。
【０２２９】
図２４を参照して、ユーザによる操作部６（図１２）などに対する操作に応答して、ＣＰＵ１０は、測定部２０ａ，２０ｂに対して測定指令を与え、測定部２０ａ，２０ｂが被験者２００に装着された押圧カフ２４ａ，２４ｂにおける脈波信号の測定を開始する（ステップＳ１００）。
【０２３０】
次に、ＣＰＵ１０は、測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）についての周波数ごとの伝播時間差を算出する（ステップＳ１４０）とともに、被験者の心臓から押圧カフ２４ａおよび２４ｂが装着された測定部位までのそれぞれの血管経路の差を伝播時間差で除算することで周波数ごとの脈波伝播速度を算出する（ステップＳ１４２）。
【０２３１】
続いて、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１４２において算出した周波数ごとの脈波伝播速度から算出される脈波伝播速度についての周波数特性に対して、脈波伝播速度のばらつき度合いを算出する（ステップＳ１４４）。このステップＳ１４４の処理と並行して、あるいは、連続して、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１４２において算出した周波数ごとの脈波伝播速度から算出される脈波伝播速度についての周波数特性に対して、脈波伝播速度に生じる変動の周波数間隔を算出する（ステップＳ１４６）。なお、ステップＳ１４４およびＳ１４６の一方のみを行なうようにしてもよい。
【０２３２】
続いて、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１４４および／またはＳ１４６において算出した情報に基づいて、動脈瘤が存在する可能性を示す条件を満足するか否かを判断する（ステップＳ１４８）。
【０２３３】
より具体的には、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１４４において算出した脈波伝播速度のばらつき度合いが所定のしきい度合いを超えるか否か、あるいは、ステップＳ１４６において算出した脈波伝播速度に生じる変動の周波数間隔が所定のしきい周波数を下回るか否かを判断する。
【０２３４】
動脈瘤が存在する可能性を示す条件を満足する場合（ステップＳ１４８においてＹＥＳの場合）には、ＣＰＵ１０は、被験者２００の心臓から押圧カフ２４ａ，２４ｂが装着された計測位置までの血管経路上に動脈瘤などの所定の病変が存在する可能性があるとして、その評価結果を表示部４に出力させる（ステップＳ１５０）。さらに、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１４６において算出した脈波伝播速度に生じる変動の周波数間隔の値に基づいて、存在することが推定される動脈瘤の大きさを示す情報を表示部４に出力させる（ステップＳ１５２）そして、測定処理は終了する。
【０２３５】
これに対して、動脈瘤が存在する可能性を示す条件を満足しない場合（ステップＳ１４８においてＮＯの場合）には、ＣＰＵ１０は、被験者２００の心臓から押圧カフ２４ａ，２４ｂが装着された計測位置までの血管経路上に動脈瘤などの所定の病変が存在する可能性は低いとして、その評価結果を表示部４に出力させる（ステップＳ１５４）。そして、測定処理は終了する。
【０２３６】
＜ｇ４：利点＞
本実施の形態によれば、被験者の下肢および上肢からそれぞれ脈波信号を測定するだけで、動脈瘤などの病変の有無を判断することができる。そのため、より簡素な構成で、かつ、より簡単な手順で、動脈瘤についての診断を行なうことができる。また、本実施の形態によれば、従来から診断に利用されている脈波伝播速度（ＰＷＶ）を利用できるので、既存の診断手法との調和が容易である。
【０２３７】
［Ｈ．その他の形態］
本実施の形態に係る血管経路に発生し得る動脈瘤を評価するための測定方法を、プログラムの実行によって実現してもよい。このようなプログラムは、コンピュータに付属するフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびメモリカードなどのコンピュータ読取可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。
【０２３８】
なお、本実施の形態に係るプログラムは、コンピュータのオペレーティングシステム（ＯＳ）の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。その場合、プログラム自体には上記モジュールが含まれずＯＳと協働して処理が実行される。このようなモジュールを含まないプログラムも、本実施の形態に係るプログラムに含まれ得る。
【０２３９】
また、本実施の形態に係るプログラムは他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には上記他のプログラムに含まれるモジュールが含まれず、他のプログラムと協働して処理が実行される。このような他のプログラムに組込まれたプログラムも、本実施の形態に係るプログラムに含まれ得る。
【０２４０】
提供されるプログラム製品は、ハードディスクなどのプログラム格納部にインストールされて実行される。なお、プログラム製品は、プログラム自体と、プログラムが記録された記録媒体とを含む。
【０２４１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０２４２】
本実施の形態は、比較的簡単な構成および手順で動脈瘤のスクリーニングや大きさの推定が可能であり、腹部大動脈瘤や胸部大動脈瘤などの検出に利用でき、また、既存の医療機器に搭載するなどの産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【０２４３】
２ 処理部、４ 表示部、６ 操作部、１０ ＣＰＵ、１２ ＲＯＭ、１４ ＲＡＭ、２０ａ，２０ｂ 測定部、２２ａ，２２ｂ，２７ａ，２７ｂ 配管、２４ａ，２４ｂ 押圧カフ、２５ａ，２５ｂ 圧力ポンプ、２６ａ，２６ｂ 調圧弁、２８ａ，２８ｂ 圧力センサ、３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３２ｂ 周波数変換部、３１ａ，３１ｂ 周波数選択部、４０，４１，４２，４３ 比較部、４０ａ 位相差特性算出部、４１ａ 位相遅れ時間算出部、４２ａ ゲイン特性算出部、４３ａ 算出部、５０ 判断部、５０ａ 統計処理部、５１ａ 位相角設定部、６０ 出力部、１００ 測定装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管経路に発生し得る動脈瘤を評価するための測定装置、測定方法および測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
血管経路上に生じる病変の一つとして動脈瘤が挙げられる。このような動脈瘤のうち、特に腹部に生じる大動脈瘤（aortic aneurysm）は、初期症状がなく、磁気共鳴断層撮影（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ：Computed Tomography）、超音波診断などによる検査において偶発的に発見される以外は、腹部が脈動するなど破裂寸前の状況で発見されることが多い。そのため、健康診断などの機会に気軽に行なわれる検査により早期発見されることが望まれている。
【０００３】
大動脈瘤を検出するための装置として、特開平０５−０２３３３５号公報（特許文献１）は、超音波を利用して診断する装置を開示している。また、特開２００７−２２２６２６号公報（特許文献２）は、Ｘ線ＣＴやＭＲＩ等による複数の画像データを比較することで特異部として病変を検出する方法などを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−０２３３３５号公報
【特許文献２】特開２００７−２２２６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１が開示する超音波診断装置では、動脈瘤が存在する可能性のもと大動脈を順次計測しなければならない。また、特許文献２が開示する方法では、Ｘ線ＣＴやＭＲＩ等による全身の血管画像が撮影されていることが前提となっている。このような従来技術によれば、動脈瘤を検査するための装置や検査内容が大掛かりとなってしまう。そのため、時間や費用などの理由から、定期健康診断などの検査項目として動脈瘤の検査を採用することは現実的ではなく、その結果、深刻な事態に至る前に大動脈瘤を発見することは容易ではない。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、比較的簡単な構成および手順で、血管経路に生じる動脈瘤の有無および／または大きさを評価できる測定装置、測定方法および測定プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある局面に係る測定装置は、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の第１の計測位置、および、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の第２の計測位置において、それぞれの脈波信号を検出するための検出手段と、脈波信号の間の周波数特性を比較することで比較結果を算出するための比較手段と、比較結果に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断するための判断手段とを含む。
【０００８】
好ましくは、比較手段は、第１の計測位置と第２の計測位置との間の伝達関数を算出するための手段を含む。
【０００９】
さらに好ましくは、判断手段は、伝達関数の位相差特性における位相のばらつき度合いに基づいて、動脈瘤の有無を判断する。
【００１０】
あるいはさらに好ましくは、比較手段は、脈波信号について周波数ごとの位相遅れ時間を算出するための手段を含み、判断手段は、算出された周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて算出される位相角に対して、伝達関数の位相差特性が交差する回数に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断する。
【００１１】
さらに好ましくは、判断手段は、算出された周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて算出される位相角に対して、伝達関数の位相差特性が交差する周波数間隔に基づいて、動脈瘤の大きさを判断する。
【００１２】
あるいは好ましくは、比較手段は、脈波信号について周波数ごとの位相遅れ時間を算出するための手段を含み、判断手段は、算出された周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて算出される位相角に対して、伝達関数の位相差特性が交差する周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断する。
【００１３】
あるいは好ましくは、判断手段は、伝達関数のゲイン特性において極値が生じる周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断する。
【００１４】
好ましくは、比較手段は、脈波信号の間の脈波伝播速度についての周波数特性を算出するための手段を含む。
【００１５】
さらに好ましくは、判断手段は、脈波伝播速度についての周波数特性における脈波伝播速度のばらつき度合いに基づいて、動脈瘤の有無を判断する。
【００１６】
あるいはさらに好ましくは、判断手段は、脈波伝播速度についての周波数特性における脈波伝播速度に生じる変動の周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断する。
【００１７】
本発明の別の局面に係る測定方法は、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の第１の計測位置、および、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の第２の計測位置において、それぞれの脈波信号を検出するステップと、脈波信号の間の周波数特性を比較することで比較結果を算出するステップと、比較結果に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断するステップとを含む。
【００１８】
本発明の別の局面に係る測定プログラムは、コンピュータに、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の第１の計測位置、および、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の第２の計測位置において、それぞれの脈波信号を検出するステップと、脈波信号の間の周波数特性を比較することで比較結果を算出するステップと、比較結果に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断するステップとを実行させる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、比較的簡単な構成および手順で、血管経路に生じる動脈瘤の有無および／大きさを評価できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態において採用した動脈瘤のモデルを示す図である。
【図２】本実施の形態に係る透過損失の計算式に従って算出された中間部における内半径の影響の評価結果を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る透過損失の計算式に従って算出された中間部における内半径の影響の評価結果を示す図である。
【図４】本実施の形態に係る透過損失の計算式に従って算出された中間部における長さの影響の評価結果を示す図である。
【図５】本実施の形態に係る透過損失の計算式に従って算出された中間部における長さの影響の評価結果を示す図である。
【図６】本実施の形態に係る透過損失の計算式に従って算出された中間部におけるヤング率の影響の評価結果を示す図である。
【図７】本実施の形態に係る透過損失の計算式に従って算出された中間部におけるヤング率の影響の評価結果を示す図である。
【図８】全身動脈の脈波伝播モデルを示す模式図である。
【図９】セグメント番号６５の腹動脈（Abdominal aorta）の内半径Ｒを変化させたときの伝達関数ＰＡ／ＰＢのゲイン線図および位相線図である。
【図１０】動脈瘤の内半径を５０ｍｍに固定した上で、その長さを順次長くしたときの伝達関数ＰＡ／ＰＢのゲイン線図および位相線図である。
【図１１】動脈瘤の内半径を５０ｍｍに固定した上で、全体のヤング率を変化させたときの伝達関数ＰＡ／ＰＢのゲイン線図および位相線図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る測定装置の概略構成図である。
【図１３】実施の形態１に係る動脈瘤を検出するための処理を実現する機能ブロックを示す模式図である。
【図１４】複数の被験者から実際に取得された測定信号から算出された位相線図を示す図である。
【図１５】実施の形態１に係る動脈瘤の判断に係る処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】実施の形態２に係る動脈瘤を検出するための処理を実現する機能ブロックを示す模式図である。
【図１７】実施の形態２に係る位相角設定部によって設定される位相角（基準の位相差特性）を説明するための図である。
【図１８】実施の形態２に係る動脈瘤の判断に係る処理手順を示すフローチャートである。
【図１９】実施の形態３に係る動脈瘤を検出するための処理を実現する機能ブロックを示す模式図である。
【図２０】実施の形態３に係る判断部における判断処理を説明するための図である。
【図２１】実施の形態３に係る動脈瘤の判断に係る処理手順を示すフローチャートである。
【図２２】実施の形態４に係る動脈瘤を検出するための処理を実現する機能ブロックを示す模式図である。
【図２３】複数の被験者から実際に取得された測定信号から算出された脈波伝播速度（ＰＷＶ）を示す図である。
【図２４】実施の形態４に係る動脈瘤の判断に係る処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２２】
［Ａ．概要］
本実施の形態に係る測定方法は、動脈瘤を、弾性管路の部分的な拡張に見立てて、透過する脈波の損失に着目したものである。このような動脈瘤のモデルを、全身動脈の脈波伝播モデルに適用することで、周波数特性の変化から、動脈瘤の有無および／または大きさ（内半径および長さ）を評価する。
【００２３】
このような周波数特性は、例えば、下肢（被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の計測位置）と、上肢（被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の計測位置）とにおいてそれぞれ計測された脈波信号に基づいて算出される。
【００２４】
［Ｂ．脈波伝達モデルに基づく解析］
＜ｂ１：モデル化＞
本実施の形態においては、被験者の血管経路を複数区間に区切り、各区間を一次元線形分布定数モデル化することで、血管経路を示す伝達関数を算出する。この伝達関数は、脈波が血管を伝播する力学的なモデルから解析的に算出される。
【００２５】
動脈瘤は、血管経路（動脈）の途中で内径が大きくなる病変である。内径が大きくなった血管経路の範囲では、血管経路の特性インピーダンスが変化する。この現象は、音波に対するリアクタンス型消音器で生じる現象と同様であり、伝播する脈波が低減することになる。本実施の形態においては、この現象を利用して動脈瘤を検出する。但し、血管経路は弾性管路であるため、内径の変化によって、特性インピーダンスだけでなく、脈波伝播速度も変化する点がリアクタンス型消音器とは異なっている。本実施の形態においては、このような脈波伝播速度の変化も考慮して、動脈瘤が存在する範囲を伝播する脈波が透過する際の損失（透過損失）に主として着目する。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態において採用した動脈瘤のモデルを示す図である。図１（Ａ）は断面図を示し、図１（Ｂ）は側面図を示す。
【００２７】
図１を参照して、本実施の形態においては、３つの区間を有する血管経路を想定し、その中間部に動脈瘤が生じているものとする。すなわち、動脈瘤が（１−２）区間に発生しているとし、その両側の（０−１）区間および（２−３）区間（以下、両者を「周辺部」とも称する。）については、健全な血管経路であるとする。この（１−２）区間は、内径が拡張された弾性管路としてのモデルである。
【００２８】
図１において、中間部である（１−２）区間について、長さをｄ、ヤング率をＥＡ、内半径をＲＡ、外半径をＲＡｏ、壁厚をｈＡとする。また、周辺部である（０−１）区間および（２−３）区間について、長さをそれぞれｌ１，ｌ２、ヤング率をＥＡ、内半径をＲＢ、外半径をＲＢｏ、壁厚をｈＢとする。また、点０および点３は、無反射端とする。なお、以下の解析においては、各区間における位置は、点０からの距離ｘ（紙面右方向が正）を用いて示す。
【００２９】
＜ｂ２：数学的解析＞
次に、図１に示すようなモデルにおいて、心臓から送出される脈波の伝播に係る力学的および物理的な観点から、数学的な解析を行なう。
【００３０】
（０−１）区間の圧力ｐ０１（ｘ，ｔ）は、点０における進行波圧力ｐｆ１および後退波圧力ｐｒ１、点０からの距離ｘ、周辺部の伝播定数γＢを用いて、次の式（１）で表わすことができる。
【００３１】
【数１】
【００３２】
また、体積流量ｑ０１（ｘ，ｔ）は、周辺部の特性インピーダンスＺ０Ｂを用いて、次の式（２）で表わすことができる。
【００３３】
【数２】
【００３４】
同様に、（１−２）区間の圧力ｐ１２（ｘ，ｔ）および体積流量ｑ１２（ｘ，ｔ）は、進行波圧力ｐｆ２および後退波圧力ｐｒ２、中心部の特性インピーダンスＺ０Ａ、点０からの距離ｘ、中間部の伝播定数γＡを用いて、それぞれ次の式（３）および（４）で表わすことができる。
【００３５】
【数３】
【００３６】
さらに、（２−３）区間の圧力ｐ２３（ｘ，ｔ）および体積流量ｑ２３（ｘ，ｔ）は、進行波圧力ｐｆ３、点０からの距離ｘ、周辺部の伝播定数γＢを用いて、それぞれ次の式（５）および（６）で表わすことができる。なお、点３が無反射端であるとの条件下では後退波圧力が存在しないので、進行波圧力ｐｆ３のみを考慮すればよい。
【００３７】
【数４】
【００３８】
次に、各区間の接続部における圧力および体積流量についての連続性の条件から、以下の式を導出できる。
【００３９】
すなわち、点１の接続部において、（０−１）区間側の圧力と（１−２）区間側の圧力とは等しくなるので、上述の式（１）および式（３）から、次の式（７）が成立する。
【００４０】
【数５】
【００４１】
また、点１の接続部において、（０−１）区間側の体積流量と（１−２）区間側の体積流量についても等しくなるので、上述の式（２）および式（４）から、次の式（８）が成立する。
【００４２】
【数６】
【００４３】
同様に、点２の接続部において、（１−２）区間側の圧力と（２−３）区間側の圧力とは等しくなるので、上述の式（３）および式（５）から、次の式（９）が成立する。
【００４４】
【数７】
【００４５】
また、点２の接続部において、（１−２）区間側の体積流量と（２−３）区間側の体積流量についても等しくなるので、上述の式（４）および式（６）から、次の式（１０）が成立する。
【００４６】
【数８】
【００４７】
ここで、式（１０）を特性インピーダンスに着目して整理した上で、式（９）との和をとる。そして、（１−２）区間の進行波圧力ｐｆ２を２−３間の進行波圧力ｐｆ３を用いて表わすと、次の式（１１）となる。
【００４８】
【数９】
【００４９】
また、式（９）を、（１−２）区間の後退波圧力ｐｒ２について解いて、式（１１）に代入すると、次の式（１２）となる。
【００５０】
【数１０】
【００５１】
次に、式（７）および式（８）を（０−１）区間の進行波圧力ｐｆ１に着目して整理すると、それぞれ次の式（１３）および式（１４）となる。
【００５２】
【数１１】
【００５３】
式（１３）および式（１４）の和から進行波圧力ｐｆ１を求め、式（１１）および式（１３）を代入して整理すると、次の式（１５）となる。
【００５４】
【数１２】
【００５５】
式（１５）は、（０−１）区間の進行波圧力ｐｆ１と（２−３）区間の進行波圧力ｐｆ３との関係を示すものであり、この関係式から点０から点３への透過損失を算出できる。すなわち、点０から点３への透過損失Ｔは、それぞれの点での進行波のエネルギー比率により、次の式（１６）で表わすことができる。
【００５６】
【数１３】
【００５７】
この式（１６）に式（１５）を代入することで、次の式（１７）となる。
【００５８】
【数１４】
【００５９】
血管経路中の脈波伝播速度ｃについて、文献１（佐藤博則、井関雄士、宇津野秀夫、松久寛、山田啓介、澤田勝利、弾性管路における脈波伝播特性の同定（Identification of Pulse Wave Propagation Characteristics in Viscoelastic Tube）、日本機械学会論文集（Ｂ編）76巻766号（2010）、pp.961-969）に示すような、厚肉弾性管路のコンプライアンスより導出した、弾性管路の流体と管壁とを合わせた等価的な体積弾性率の式を導入する。この体積弾性率の式を代入すると、血管経路中の脈波伝播速度ｃは、次の式（１８）となる。
【００６０】
【数１５】
【００６１】
ここで、中間部である（１−２）区間の脈波伝播速度をｃＡ、周辺部である（０−１）区間および（２−３）区間の脈波伝播速度をｃＢとして、外半径Ｒｏおよび内半径Ｒｉをそれぞれ置き換えるとともに、壁厚を分母に集約して、壁厚と内半径との比に着目すると、次の式（１９）および式（２０）となる。
【００６２】
【数１６】
【００６３】
したがって、中間部の伝播定数γＡおよび周辺部の伝播定数γＢは、角周波数ωについて、次の式（２１）および式（２２）で表わすことができる。
【００６４】
【数１７】
【００６５】
また、体積流量に関する特性インピーダンスＺ０は、断面積Ｓのとき、次の式（２３）で表わすことができる。
【００６６】
【数１８】
【００６７】
中間部である（１−２）区間の特性インピーダンスをＺ０Ａ、周辺部である（０−１）区間および（２−３）区間の特性インピーダンスをＺ０Ｂとすると、式（１９）および式（２０）を用いて、次の式（２４）および式（２５）を導出できる。
【００６８】
【数１９】
【００６９】
＜ｂ３：中間部の形状と透過損失との関係＞
次に、動脈瘤を模した中間部の形状（内半径および長さ）が変化することによる影響について検討する。これは、後述するように、動脈瘤の大きさと実際に観測される脈波との関係をモデル上において評価することを意味する。以下では、中間部の内半径ＲＡ、ヤング率ＥＡ、長さｄがそれぞれ変化した場合の透過損失への影響を検討する。
【００７０】
（ｉ）内半径ＲＡの変化
まず、内半径ＲＡの変化について検討する。ここで、式変形および評価の便宜上、周辺部（（０−１）区間および（２−３）区間）の内半径ＲＢに対する中間部（（１−２）区間）の内半径ＲＡの比αＲを導入する。すなわち、比αＲは、次の式（２６）のように表わすことができる。
【００７１】
【数２０】
【００７２】
この際、周辺部の内半径に対する壁厚の比ｈＢ／ＲＢと、中心部の内半径に対する壁厚の比ｈＡ／ＲＡとが等しく、かつ、一定であると仮定すると、脈波伝播速度も等しくなる。この場合、式（２４）は、式（２６）により、次の式（２７）のように変形できる。
【００７３】
【数２１】
【００７４】
これらの式を式（１７）に代入すると、次の式（２８）となる。
【００７５】
【数２２】
【００７６】
さらに、周辺部の伝播定数γＢと中間部の伝播定数γＡとも等しいので、次の式（２９）を導出できる。
【００７７】
【数２３】
【００７８】
したがって、整数ｍについて、次の式（３０）が満たされる場合に、透過損失Ｔは極大値Ｔｍａｘをとる。
【００７９】
【数２４】
【００８０】
この透過損失Ｔの極大値Ｔｍａｘは、次の（３１）式のようになる。
【００８１】
【数２５】
【００８２】
以上の解析により、次のような特徴的挙動が存在することがわかる。
（１）透過損失Ｔの極大値は、周辺部の内半径ＲＢに対する中間部の内半径ＲＡの比αＲの増加に伴って大きくなる。
【００８３】
（２）周辺部と中間部との間でヤング率が等しい場合には、透過損失Ｔに影響を与えない。
【００８４】
（ｉｉ）長さｄの変化
次に、動脈瘤を模した中間部の長さｄの変化について検討する。長さｄは、上述の式（２１）より中間部の伝播定数γＡに影響を与えず、かつ、上述の式（２４）より中間部の特性インピーダンスＺ０Ａにも影響を与えない。したがって、式（３０）に式（２２）を代入して、角周波数ωｆについて解くと、次の式（３２）を導出できる。
【００８５】
【数２６】
【００８６】
すなわち、透過損失Ｔは、式（３２）を満たす角周波数ωｆごとに極大値をとる。ここで、式変形および評価の便宜上、透過損失Ｔが極大値をとる周波数間隔を「基本周波数」と称する。この周波数間隔（基本周波数）は、脈波伝播速度ｃＡと長さｄとの比によって定まる。
【００８７】
（ｉｉｉ）ヤング率の変化
次に、ヤング率の変化について検討する。ここで、式変形および評価の便宜上、周辺部（（０−１）区間および（２−３）区間）のヤング率に対する中間部（（１−２）区間）のヤング率の比αＥを導入する。すなわち、比αＥは、次の式（３３）のように表わすことができる。
【００８８】
【数２７】
【００８９】
このヤング率の比αＥを式（１９）に代入すると、次の式（３４）を導出できる。
【００９０】
【数２８】
【００９１】
この式（３４）から、中間部における脈波伝播速度ｃＡは、次の式（３５）のように表わすことができる。
【００９２】
【数２９】
【００９３】
同様に、中間部の特性インピーダンスＺ０Ａについても、式（２４）より、次の式（３６）のように表わすことができる。
【００９４】
【数３０】
【００９５】
さらに、式（２１）より、次の式（３７）を導出できる。
【００９６】
【数３１】
【００９７】
周辺部のヤング率に対する中間部のヤング率の比の平方根は、脈波伝播速度および特性インピーダンスについての、周辺部と中間部との比に等しい。これらを式（１７）に代入すると、透過損失Ｔは、次の式（３８）のように表わすことができる。
【００９８】
【数３２】
【００９９】
この式（３８）によれば、周辺部のヤング率に対する中間部のヤング率の比が増加することで、脈波伝播速度が高まり、これに伴って透過損失の基本周波数が大きくなることがわかる。また、周辺部のヤング率に対する中間部のヤング率の比が増加することで、特性インピーダンスが高まり、これに伴って境界での反射係数が小さくなり、その結果、透過損失が減少することがわかる。
【０１００】
＜ｂ４：検証結果＞
（ｉ）透過損失のシミュレーション
次に、上述した透過損失Ｔを示す式に基づいて、脈波が動脈瘤を通過することにより生じる透過損失の変化について検討する。上述の式（１７）より、点０と点３との間の圧力ｐ０，ｐ３の透過損失を計算して、脈波伝播への影響を求める。ここでは、腹部に生じる大動脈瘤を想定し、腹動脈（Abdominal aorta）に近い値として、次の表１に示す諸元を採用した。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
まず、中間部（（１−２）区間）の内半径の影響について検討する。図２および図３は、本実施の形態に係る透過損失の計算式に従って算出された中間部における内半径の影響の評価結果を示す図である。
【０１０３】
図２には、他のパラメータおよび壁厚を一定にしつつ、中間部の内半径を変化させたときの透過損失（周波数特性）の変化を示す。図３には、上述の式（３１）に従って、透過損失の変化を周辺部の内半径に対する中間部の内半径の比αＲをパラメータとして示す図である。
【０１０４】
図２および図３によれば、周辺部の内半径に対する中間部の内半径の比αＲが増加することで、透過損失Ｔが増加することがわかる。一方で、比αＲは、透過損失Ｔの基本周波数については影響を与えないことがわかる。
【０１０５】
次に、中間部（（１−２）区間）の長さの影響について検討する。図４および図５は、本実施の形態に係る透過損失の計算式に従って算出された中間部における長さの影響の評価結果を示す図である。図４および図５に示す評価結果においては、中間部の内半径ＲＡを２０ｍｍに固定した。
【０１０６】
図４には、中間部の内半径ＲＡを２０ｍｍに固定した上で、中間部の長さｄを変化させたときの点０と点３との間の圧力ｐ０，ｐ３の透過損失（周波数特性）の変化を示す。図５には、上述の式（３２）に従って、中間部の長さｄと極小値をとる周波数間隔（基本周波数）との関係を示す。
【０１０７】
図４および図５によれば、中間部の長さ（管路）が長くなることで、基本周波数が低くなることがわかる。一方で、中間部の長さは、透過損失Ｔについては影響を与えないことがわかる。
【０１０８】
次に、中間部（（１−２）区間）のヤング率の影響について検討する。図６および図７は、本実施の形態に係る透過損失の計算式に従って算出された中間部におけるヤング率の影響の評価結果を示す図である。図６および図７に示す評価結果においては、中間部の内半径ＲＡを２０ｍｍに固定した。
【０１０９】
図６には、中間部の内半径ＲＡを２０ｍｍに固定した上で、中間部のヤング率ＥＡを変化させたときの点０と点３との間の圧力ｐ０，ｐ３の透過損失（周波数特性）の変化を示す。図７には、上述の式（３８）に従って、中間部のヤング率ＥＡと極小値をとる周波数間隔（基本周波数）との関係を示す。
【０１１０】
図６および図７によれば、中間部のヤング率が増加することで、透過損失Ｔが減少することがわかる。また、基本周波数は、中間部のヤング率の平方根に比例することがわかる。
【０１１１】
（ｉｉ）全身動脈の脈波伝播モデルを用いたシミュレーション
次に、全身動脈の脈波伝播モデルを用いて、上述の伝達関数に現れる特徴について検討する。より具体的には、血管壁および血液の粘性の影響、血管径のテーパの影響、血管の分岐および末梢の影響、伝達関数測定点の影響を含めた場合でも、動脈瘤が検出可能であることを確認する。
【０１１２】
図８は、全身動脈の脈波伝播モデルを示す模式図である。図８に示す全身動脈の脈波伝播モデルは、文献２（Avolio A.P.、“Multi-branched model of human arterial system”、Medical and Biological Engineering and Computing、Vol. 18 (1980)、pp. 709-718）、および、文献３（佐藤博則、井関雄士、宇津野秀夫、松久寛、山田啓介、澤田勝利、人体動脈多分岐モデルの精緻化（An Elaborated Multi-branched Model of Human Arteries）、日本機械学会論文集（C編）、77巻779号（2011）、pp. 2695-2710）などに基づくものである。
【０１１３】
動脈瘤による脈波伝播への影響を確認するため、長さｄの異なる腹部の大動脈瘤を想定した。より具体的には、次の表２に示すように、３通りの大動脈瘤を仮定した。表２中のセグメント番号は、大動脈瘤が存在する番号を示す。例えば、セグメント番号が「５０」および「６５」の例は、図８に示す全身動脈の脈波伝播モデルにおいて、セグメント番号が「５０」および「６５」の区間に亘って、大動脈瘤が存在することを意味する。
【０１１４】
【表２】
【０１１５】
表２に示す各例について、内半径Ｒ、長さｄ、全体のヤング率を変化させて、上肢と下肢との間の脈波の伝達関数ＰＡ／ＰＢを算出した。この伝達関数ＰＡ／ＰＢは、脈波信号である測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）をそれぞれフーリエ変換（周波数変換）して得られるフーリエ信号Ｐａ（ｆ）およびＰｂ（ｆ）を用いて、次の式（３９）のように定義できる。
【０１１６】
【数３３】
【０１１７】
上肢および下肢における脈波は、典型的には、それぞれ上腕動脈および前脛骨動脈に任意の検出装置を装着することで取得できる。すなわち、下肢における脈波は、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の計測位置において検出され、上肢における脈波は、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の計測位置において検出される。
【０１１８】
図９〜図１１は、全身動脈の脈波伝播モデルを用いたシミュレーションにより得られた伝達関数の結果を示す図である。
【０１１９】
図９は、セグメント番号６５の腹動脈（Abdominal aorta）の内半径Ｒを変化させたときの伝達関数ＰＡ／ＰＢのゲイン線図および位相線図を示す。図９において、「Ｂａｓｅ」とは、腹動脈の内半径Ｒを全身動脈の脈波伝播モデルに規定されている５．７ｍｍに設定した場合を意味する。すなわち、大動脈瘤が存在しない状態に相当する。
【０１２０】
図９に示すように、内半径Ｒの増加により、伝達関数ＰＡ／ＰＢのゲインが減少している。これは、周辺部の内半径に対する中央部（拡張部）の内半径の比の増加に応じて、透過損失Ｔが増加することと一致する。
【０１２１】
図１０は、動脈瘤の内半径を５０ｍｍに固定した上で、その長さを順次長くしたときの伝達関数ＰＡ／ＰＢのゲイン線図および位相線図を示す。より具体的には、表２に示すケース（１）〜（３）に示すように、セグメント番号６５の腹動脈のみに動脈瘤が存在している状態から、動脈瘤が存在する範囲を、セグメント番号５０の腹動脈、セグメント番号３４の胸動脈（Thoracic aorta）へと順次追加することにより、中央部（拡張部）の長さｄを変化させた。図１０において、「Ｂａｓｅ」とは、中央部（拡張部）の長さｄが「０」である場合を意味する。すなわち、大動脈瘤が存在しない状態に相当する。
【０１２２】
図１０に示すように、基本周波数は、中央部（拡張部）の長さｄに比例して低く（狭く）なっている一方で、透過損失には変化がない。また、位相線図においても、基本周波数ごとに位相が１８０度変化していることがわかる。
【０１２３】
図１１は、動脈瘤の内半径を５０ｍｍに固定した上で、全体のヤング率を変化させたときの伝達関数ＰＡ／ＰＢのゲイン線図および位相線図を示す。より具体的には、セグメント番号５０および６５の腹動脈の内半径をいずれも５０ｍｍに固定した上で、全体のヤング率を１、２、３倍にそれぞれ変化させた。図１１において、「Ｂａｓｅ」は大動脈瘤が存在しない状態に相当する。
【０１２４】
図１１に示すように、ヤング率が増加することにより、脈波伝播速度が高くなり、それによって基本周波数が高く（広く）なっている一方で、透過損失の極大値および極小値には変化がない。
【０１２５】
＜ｂ５：まとめ＞
以上のような解析的アプローチによれば、動脈瘤を検出するために、以下のような点に着目すればよいと言える。
【０１２６】
・透過損失Ｔは、周辺部の内半径と中間部の内半径との比αＲの増加に伴って増加する。
【０１２７】
・透過損失Ｔは、周辺部のヤング率と中間部のヤング率との比αＥの増加に伴って減少するが、全体のヤング率の影響は受けない。
【０１２８】
・極値（極大値／極小値）が生じる周波数間隔である基本周波数は、動脈瘤の長さｄに反比例する。
【０１２９】
・基本周波数は、脈波伝播速度と動脈瘤の長さとの比で定まる。
したがって、動脈瘤の存在は、透過損失Ｔの大きさおよび基本周波数により推定でき、動脈瘤の大きさ（内径および長さ）は、全体のヤング率の計測により推定できる。
【０１３０】
本実施の形態においては、検査装置および検査手法を簡素化する観点から、被験者の動脈上の２つの計測点においてそれぞれ脈波信号を検出し、これらの検出された脈波信号の間の周波数特性を比較することで、動脈瘤の動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を検出する。
【０１３１】
それぞれの脈波信号は、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の計測位置（典型的には、前脛骨動脈）、および、被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の計測位置（典型的には、上腕動脈）において検出されることが好ましい。これは、検出された脈波信号の一方が動脈瘤の影響を受けないようにすることで、動脈瘤の動脈瘤の有無および大きさをより正しく検出するためである。このような脈波信号を用いることで、特に、腹部大動脈瘤や胸部大動脈瘤の検出に有効である。
【０１３２】
より具体的には、本実施の形態においては、それぞれの脈波信号から伝達関数を算出し、この算出した伝達関数に基づいて、以下のような観点から、動脈瘤の有無および大きさを検出する。
【０１３３】
１．伝達関数のゲイン（振幅）比に基づいて、動脈瘤の内径を推定する。
２．伝達関数のゲイン（振幅）が極値（極大値／極小値）をとる周波数間隔（基本周波数）に基づいて、動脈瘤の長さを推定する。このとき、伝達関数の位相変化は、基本周波数に対応する。
【０１３４】
３．動脈瘤が存在しないと考えられる健常な部位（例えば、心臓と頸動脈との間など）において脈波伝播速度を計測することで、動脈瘤の長さの推定精度を向上できる。
【０１３５】
［Ｃ．装置構成］
次に、上述したような解析的な検討に基づいて、被験者の動脈瘤の有無および／または大きさを検出するための具体的な装置構成について説明する。
【０１３６】
図１２は、本発明の実施の形態に係る測定装置１００の概略構成図である。
図１２を参照して、測定装置１００は、処理部２と、表示部４と、操作部６と、測定部２０ａ，２０ｂとを含む。
【０１３７】
処理部２は、測定装置１００全体の制御を行なう装置であり、代表的に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１４とを含むコンピュータで構成される。
【０１３８】
ＣＰＵ１０は、演算処理部に相当し、ＲＯＭ１２に予め格納されているプログラムを読出して、ＲＡＭ１４をワークメモリとして使用しながら、当該プログラムを実行する。
【０１３９】
処理部２には、表示部４および操作部６が接続されている。表示部４は、ユーザによる各種設定の入力を促したり、処理部２からの演算結果を表示したりする。これに対して、ユーザは、表示部４に表示される内容を確認しながら操作部６を操作して、所望の設定入力や操作を行なう。なお、表示部４は、一例として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などからなる。
【０１４０】
より具体的には、処理部２は、測定部２０ａ，２０ｂに対して測定指令を与えるとともに、当該測定指令に応答して測定された測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）を受信し、当該測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）に基づいて、後述するような本実施の形態に係る処理を実行する。
【０１４１】
測定部２０ａ，２０ｂは、被験者２００の所定の測定部位に装着された押圧カフ（空気袋）２４ａ，２４ｂの内圧（以下、「カフ圧」という）を加圧して、それぞれの測定部位における脈波の時間波形を測定する。すなわち、測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）は、それぞれ押圧カフ２４ａおよび２４ｂが装着された位置の脈波信号になる。後述するように、処理部２は、測定信号Ｐａ（ｔ）と測定信号Ｐｂ（ｔ）との間の周波数特性を利用して処理を実行するので、処理部２からは、測定部２０ａおよび２０ｂが互いに同期して測定信号を測定できるように、測定指令が同時に与えられる。
【０１４２】
より詳細には、例えば、押圧カフ２４ａおよび２４ｂは、それぞれ被験者２００の足首部（好ましくは、前脛骨動脈の周辺）および上腕部（好ましくは、上腕動脈の周辺）に装着され、それぞれ配管２２ａおよび２２ｂを介して測定部２０ａおよび２０ｂから供給される空気によって加圧される。この加圧によって、押圧カフ２４ａおよび２４ｂは対応の測定部位に押圧され、当該測定部位の脈波に応じた圧力変化がそれぞれ配管２２ａおよび２２ｂを介して測定部２０ａおよび２０ｂへ伝達される。
【０１４３】
測定部２０ａ，２０ｂは、この伝達される圧力変化を検出することで、測定部位の脈波の時間波形を測定する。なお、測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）の所定の周波数成分（一例として、０〜２０［Ｈｚ］）に対して演算処理を行なうことが好ましいので、測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）の測定周期（サンプリング周期）は、この周波数成分に応じた時間間隔（一例として、２５ｍｓｅｃ）より短くすることが好ましい。
【０１４４】
このような測定動作を実行するために、測定部２０ａは、圧力センサ２８ａと、調圧弁２６ａと、圧力ポンプ２５ａと、配管２７ａとを含む。圧力センサ２８ａは、配管２２ａを介して伝達される圧力変動を検出するための検出部位である。一例として、圧力センサ２８ａは、単結晶シリコンなどの半導体チップ上に所定間隔で配列された複数のセンサエレメントを含む。調圧弁２６ａは、圧力ポンプ２５ａと押圧カフ２４ａとの間に介挿され、測定時に押圧カフ２４ａを加圧に用いられる圧力を所定の範囲に維持する。圧力ポンプ２５ａは、処理部２からの測定指令に応じて作動し、押圧カフ２４ａを加圧するための加圧空気を供給する。
【０１４５】
同様に、測定部２０ｂは、圧力センサ２８ｂと、調圧弁２６ｂと、圧力ポンプ２５ｂと、配管２７ｂとを含む。各部の構成については、測定部２０ａと同様である。
【０１４６】
本実施の形態では、生体信号である脈波信号を、脈波によって生じる圧力変化を圧力カフを用いて測定することで取得する構成について説明するが、例えば、被験者２００の測定部位に微少の一定電流を流すとともに、脈波の伝播に応じて生じるインピーダンス（生体インピーダンス）の変化によって生じる電圧変化を脈波信号として取得してもよい。
【０１４７】
［Ｄ．動脈瘤の判断ロジック（実施の形態１）］
＜ｄ１：概要＞
実施の形態１として、それぞれ検出された脈波信号から、押圧カフ２４ａが装着された計測位置（被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の計測位置）と、押圧カフ２４ｂが装着された計測位置（被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の計測位置）との間の圧力の伝達関数を算出し、この算出した伝達関数を用いて、動脈瘤の有無および／または大きさを検出する構成について説明する。実施の形態１においては、伝達関数に関する位相差特性のばらつき度合いに基づいて、動脈瘤の有無を検出する。上述したように、伝達関数の位相線図では、基本周波数ごとに位相が１８０度変化することになる。基本周波数が低い（狭い）場合には、より多くの頻度でこの位相が生じることになる。また、基本周波数は、動脈瘤の長さに反比例するので、基本周波数が相対的に低い（狭い）場合には、動脈瘤が存在する確率が高いといえる。したがって、ばらつき度合いが大きいほど、動脈瘤が存在する確率が高いと判断できる。
【０１４８】
より具体的には、実施の形態１においては、測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）をそれぞれ周波数変換して位相特性を算出し、さらに、周波数ごとに位相差を算出することで、伝達関数ＰＡ／ＰＢの位相差特性（∠（ＰＡ／ＰＢ））を算出する。なお、便宜上、それぞれフーリエ信号Ｐａ（ｆ）およびＰｂ（ｆ）を用いて、次の式（４０）のように定義できる位相特性Φａ（ｆ）およびΦｂ（ｆ）を用いて説明する。
【０１４９】
【数３４】
【０１５０】
そして、この算出した伝達関数に関する位相差特性における位相のばらつき度合いに基づいて、対象の血管経路に動脈瘤が存在するか否かを判断する。以下、このような処理を実現するための具体的な構成例について説明する。
【０１５１】
＜ｄ２：機能構成＞
図１３は、実施の形態１に係る動脈瘤を検出するための処理を実現する機能ブロックを示す模式図である。図１３に示す各機能ブロックは、典型的には、処理部２のＣＰＵ１０（図１２）がＲＯＭ１２などに予め格納されているプログラムに従って演算処理を実行することで実現される。
【０１５２】
図１３を参照して、実施の形態１に係る処理部２は、周波数変換部３０ａ，３０ｂと、比較部４０と、判断部５０と、出力部６０とを含む。
【０１５３】
周波数変換部３０ａおよび３０ｂは、それぞれ時間波形である測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）を所定期間にわたって受信し、当該受信した測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）を周波数領域の情報に変換する。代表的に、周波数変換部３０ａおよび３０ｂは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を用いて、周波数変換を行なう。なお、高速フーリエ変換に限らず、時間領域の信号をフーリエ級数などの周波数領域の信号に変換するものであれば、いずれの変換アルゴリズムを用いてもよい。
【０１５４】
実施の形態１においては、周波数変換部３０ａおよび３０ｂは、周波数領域の情報として、位相特性Φａ（ｆ）およびΦｂ（ｆ）を出力する。より具体的には、周波数変換部３０ａは、測定信号Ｐａ（ｔ）の各周波数成分についての位相を示す位相特性Φａ（ｆ）を算出し、算出した位相特性Φａ（ｆ）を比較部４０へ出力する。同様に、周波数変換部３０ｂは、測定信号Ｐｂ（ｔ）の各周波数成分についての位相を示す位相特性Φｂ（ｆ）を算出し、算出した位相特性Φｂ（ｆ）を比較部４０へ出力する。
【０１５５】
比較部４０は、脈波信号である測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）の間の周波数特性（実施の形態１においては、位相差特性）を比較することで、各周波数における位相差を比較結果として算出する。より具体的には、比較部４０は、位相差特性算出部４０ａを含む。位相差特性算出部４０ａは、各周波数について、位相特性Φａ（ｆ）と位相特性Φｂ（ｆ）との差を算出することで、周波数ごとに位相差を示す位相差特性（位相特性Φａ（ｆ）−位相特性Φｂ（ｆ））を算出する。
【０１５６】
なお、測定信号Ｐａ（ｔ）と測定信号Ｐｂ（ｔ）との間の各周波数成分についての位相差をプロットすると、位相線図は、±１８０°を境界とした不連続点を有する。これは、所定の周波数以上の周波数成分において、１周期（３６０°）以上の位相差が生じていることを意味する。そこで、位相差特性算出部４０ａは、このような位相線図の不連続点に対して、１または２以上の周期に相当する単位（ｎ×３６０°）で補正を行なった上で、実測の位相差特性を算出する。
【０１５７】
位相差特性算出部４０ａは、位相特性Φａ（ｆ）と位相特性Φｂ（ｆ）との差である、周波数ｆｉに対応する位相差Ａｉを位相線図上にプロットする。なお、周波数ｆｉは、低周波側から数えてｉ番目の周波数成分である。位相線図の不連続点に上記補正がなされることで、プロットされる位相線図が連続化する。位相差特性算出部４０ａは、位相線図上にプロットされる位相差Ａｉを用いて回帰直線を算出する。この回帰直線の傾き（［ｄｅｇ／Ｈｚ］）が位相線特性に相当する。この位相線特性の傾きは、位相差特性の周波数についての変化量に相当する偏角φを用いて、傾きｇｅｘｐ＝ｔａｎ（φｅｘｐ）として定義できる。
【０１５８】
位相差特性算出部４０ａは、この算出した比較結果（位相差特性）を判断部５０へ出力する。すなわち、比較部４０（位相差特性算出部４０ａ）は、押圧カフ２４ａが装着された計測位置と、押圧カフ２４ｂが装着された計測位置との間の圧力の伝達関数（少なくとも、位相差特性）を算出することになる。
【０１５９】
判断部５０は、この比較部４０において算出された比較結果に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無を判断する。より具体的には、判断部５０は、算出された伝達関数に関する位相差特性における位相のばらつき度合いに基づいて、動脈瘤の有無を判断する。
【０１６０】
図１４は、複数の被験者から実際に取得された測定信号から算出された位相線図を示す図である。すなわち、比較部４０からは、図１４（Ａ）〜（Ｃ）に示すような位相差特性が出力される。判断部５０は、図１４（Ａ）〜（Ｃ）に示すそれぞれの位相差特性に対して、位相のばらつき度合いを評価する。一例として、判断部５０は、公知の方法によって決定される回帰線をそれぞれ設定するとともに、当該設定された回帰線からのずれ量をばらつき度合いとして算出する。そして、判断部５０は、この算出されたばらつき度合いが所定のしきい値を超えるか否かを判断する。算出されたばらつき度合いが所定のしきい値を超える場合には、検査対象の血管経路上に、無視できない動脈瘤が存在していると判断される。
【０１６１】
図１４（Ａ）〜（Ｃ）に示される回帰線は、測定された周波数ごとの位相を統計処理することで算出されてもよい。判断部５０は、統計処理部５０ａを含み、統計処理部５０ａは、位相のばらつき度合いを評価するための回帰線を決定するとともに、決定された回帰線に基づいて位相のばらつき度合いを算出する。あるいは、位相差特性に対して、最小二乗法などの方法を用いて回帰線を決定してもよい。さらにあるいは、動脈瘤が存在しないと考えられる健常な部位（例えば、心臓と頸動脈との間など）において脈波伝播速度を計測し、その計測した脈波の伝搬速度から本来的な位相差特性を算出し、この算出した本来的な位相差特性から回帰線を決定してもよい。
【０１６２】
また、ばらつき度合いについても、周波数ごとに回帰線からのずれ量を積算することで算出してもよいし、回帰線と位相差特性との間の総面積から算出してもよい。さらに、標準偏差といった公知の方法で、ばらつき度合いを算出してもよい。
【０１６３】
再度、図１３を参照して、出力部６０は、判断部５０における判断結果を表示部４（図１２）に表示させる。
【０１６４】
＜ｄ３：処理手順＞
次に、実施の形態１に係る動脈瘤の判断に係る処理手順について説明する。
【０１６５】
図１５は、実施の形態１に係る動脈瘤の判断に係る処理手順を示すフローチャートである。図１５を参照して、ユーザによる操作部６（図１２）などに対する操作に応答して、ＣＰＵ１０は、測定部２０ａ，２０ｂに対して測定指令を与え、測定部２０ａ，２０ｂが被験者２００に装着された押圧カフ２４ａ，２４ｂにおける脈波信号の測定を開始する（ステップＳ１００）。
【０１６６】
次に、ＣＰＵ１０は、測定部２０ａ，２０ｂで測定される時間波形である測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）から周波数領域の位相特性Φａ（ｆ），Φｂ（ｆ）を算出する（ステップＳ１０２）。そして、ＣＰＵ１０は、位相特性Φａ（ｆ）と位相特性Φｂ（ｆ）との間の各周波数における位相差に基づいて位相差特性を算出する（ステップＳ１０４）。
【０１６７】
続いて、ＣＰＵ１０は、算出された位相差特性に対して回帰線を設定し（ステップＳ１０６）、当該設定した回帰線に基づいて、位相差特性のばらつき度合いを算出する（ステップＳ１０８）。
【０１６８】
その後、ＣＰＵ１０は、算出した位相差特性のばらつき度合いを予め定められたしきい値と比較し、ばらつき度合いが当該しきい値より大きいか否かを判断する（ステップＳ１１０）。
【０１６９】
ばらつき度合いが当該しきい値より大きい場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳの場合）には、ＣＰＵ１０は、被験者２００の心臓から押圧カフ２４ａ，２４ｂが装着された計測位置までの血管経路上に動脈瘤などの所定の病変が存在する可能性があるとして、その評価結果を表示部４に出力させる（ステップＳ１１２）。そして、測定処理は終了する。これに対して、ばらつき度合いが当該しきい値より小さい場合（ステップＳ１１０においてＮＯの場合）には、ＣＰＵ１０は、被験者２００の心臓から押圧カフ２４ａ，２４ｂが装着された計測位置までの血管経路上に動脈瘤などの所定の病変が存在する可能性は低いとして、その評価結果を表示部４に出力させる（ステップＳ１１４）。そして、測定処理は終了する。
【０１７０】
＜ｄ４：利点＞
本実施の形態によれば、被験者の下肢および上肢からそれぞれ脈波信号を測定するだけで、動脈瘤などの病変の有無を判断することができる。そのため、より簡素な構成で、かつ、より簡単な手順で、動脈瘤についての診断を行なうことができる。また、本実施の形態によれば、比較的高い精度で検出できる脈波信号の位相信号を用いて、動脈瘤などの病変の有無を判断するので、判断精度を高めることができる。
【０１７１】
［Ｅ．動脈瘤の判断ロジック（実施の形態２）］
＜ｅ１：概要＞
実施の形態２においては、上述の実施の形態１と同様に、それぞれ検出された脈波信号から、押圧カフ２４ａが装着された計測位置（被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の計測位置）と、押圧カフ２４ｂが装着された計測位置（被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の計測位置）との間の圧力の伝達関数を算出し、この算出した伝達関数を用いて、動脈瘤の有無および／または大きさを検出する構成について説明する。実施の形態２においては、脈波信号についての周波数ごとの位相遅れ時間に基づいて、基準の位相差特性を算出する。より具体的には、脈波信号についての周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて、位相線図における位相角を算出する。そして、この基準の位相差特性と伝達関数に関する位相差特性とが交差する回数、または、交差する周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および大きさを検出する。上述したように、伝達関数の位相線図では、基本周波数ごとに位相が１８０度変化することになる。基本周波数が低い（狭い）場合には、より多くの頻度でこの位相が生じることになる。また、基本周波数は、動脈瘤の長さに反比例するので、基本周波数が相対的に低い（狭い）場合には、動脈瘤が存在する確率が高いといえる。したがって、被験者の血管経路の状態から生じるであろう位相遅れを基準として、この基準の特性特性からのずれに基づいて、動脈瘤の存在およびその大きさ（内径および長さ）を推定できる。
【０１７２】
実施の形態２は、実施の形態１に比較して、主として、基準の位相差特性を算出する処理、および、基準の特性特性からのずれを評価する処理が異なっている。そのため、以下の説明では、主としてこのような相違点について説明する。
【０１７３】
＜ｅ２：機能構成＞
図１６は、実施の形態２に係る動脈瘤を検出するための処理を実現する機能ブロックを示す模式図である。図１６に示す各機能ブロックは、典型的には、処理部２のＣＰＵ１０（図１２）がＲＯＭ１２などに予め格納されているプログラムに従って演算処理を実行することで実現される。
【０１７４】
図１６を参照して、実施の形態２に係る処理部２は、周波数変換部３０ａ，３０ｂと、周波数選択部３１ａ，３１ｂと、比較部４１と、判断部５１と、出力部６０とを含む。周波数変換部３０ａ，３０ｂおよび出力部６０については、図１３において説明したので、詳細な説明は繰り返さない。
【０１７５】
周波数選択部３１ａ，３１ｂは、脈波信号についての周波数ごとの位相遅れ時間を算出するために、それぞれ測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）に含まれる特定の周波数成分のみを抽出して比較部４１へ出力する。周波数選択部３１ａ，３１ｂは、いわばバンドパスフィルタとして機能する。ここで、周波数選択部３１ａ，３１ｂは、互いに同一の周波数成分をそれぞれ抽出する必要があるので、連係して抽出する周波数を同期する。
【０１７６】
比較部４１は、実施の形態１において説明した位相差特性算出部４０ａに加えて、位相遅れ時間算出部４１ａを含む。位相遅れ時間算出部４１ａは、周波数選択部３１ａ，３１ｂからそれぞれ抽出される測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）に含まれる特定の周波数成分を互いに比較することで、脈波信号について周波数ごとの位相遅れ時間を算出する。
【０１７７】
判断部５１は、実施の形態１において説明した統計処理部５０ａに加えて、位相角設定部５１ａを含む。位相角設定部５１ａは、位相遅れ時間算出部４１ａが算出した周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて、位相角を算出する。この位相角は、被験者の血管経路の状態から生じるであろう位相遅れを示すものである。
【０１７８】
図１７は、実施の形態２に係る位相角設定部５１ａによって設定される位相角（基準の位相差特性）を説明するための図である。図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、位相角設定部５１ａによって算出される位相角βに基づいて、基準の位相差特性が設定される。この位相角βは、位相線図における傾きを示す。
【０１７９】
判断部５１は、位相角設定部５１ａによって設定される基準の位相差特性に対して、位相差特性算出部４０ａによって算出される脈波信号についての位相差特性が交差する状況に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを評価する。
【０１８０】
上述したように、伝達関数の位相線図では、基本周波数ごとに位相が１８０度変化することになる。基本周波数が低い（狭い）場合には、より多くの頻度でこの位相が生じることになる。また、基本周波数は、動脈瘤の長さに反比例するので、基本周波数が相対的に低い（狭い）場合には、動脈瘤が存在する確率が高いといえる。したがって、基準の位相差特性に対して、脈波信号についての位相差特性が交差する回数が多いほど、動脈瘤が存在する確率が高いと判断できる。また、基本周波数は動脈瘤の長さに反比例するので、基本周波数が相対的に低い（狭い）場合には、より長い動脈瘤が存在することが推定できる。
【０１８１】
また、基準の位相差特性と脈波信号についての位相差特性とが交差する周波数間隔は、上述の基本周波数そのものであるので、この交差する周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを推定することもできる。
【０１８２】
すなわち、実施の形態２において、判断部５１は、周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて算出される位相角に対して伝達関数の位相差特性が交差する回数に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを判断する。あるいは、判断部５１は、周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて算出される位相角に対して伝達関数の位相差特性が交差する周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを判断する。
【０１８３】
なお、測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）から算出される位相差特性には誤差が含まれる場合があるので、特定の周波数成分を用いたり、位相差特性に対して補間処理などを行なったりして、誤差の影響を小さくしてもよい。
【０１８４】
＜ｅ３：処理手順＞
次に、実施の形態２に係る動脈瘤の判断に係る処理手順について説明する。
【０１８５】
図１８は、実施の形態２に係る動脈瘤の判断に係る処理手順を示すフローチャートである。なお、図１８に示すフローチャートにおいては、図１５に示すフローチャートと同一の処理については、同一のステップ番号を付している。
【０１８６】
図１８を参照して、ユーザによる操作部６（図１２）などに対する操作に応答して、ＣＰＵ１０は、測定部２０ａ，２０ｂに対して測定指令を与え、測定部２０ａ，２０ｂが被験者２００に装着された押圧カフ２４ａ，２４ｂにおける脈波信号の測定を開始する（ステップＳ１００）。
【０１８７】
次に、ＣＰＵ１０は、測定部２０ａ，２０ｂで測定される時間波形である測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）から周波数領域の位相特性Φａ（ｆ），Φｂ（ｆ）を算出する（ステップＳ１０２）。そして、ＣＰＵ１０は、位相特性Φａ（ｆ）と位相特性Φｂ（ｆ）との間の各周波数における位相差に基づいて位相差特性を算出する（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０２およびＳ１０４の処理と並行して、あるいは、連続して、ＣＰＵ１０は、測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）についての周波数ごとの位相遅れ時間を算出する（ステップＳ１０５）。
【０１８８】
続いて、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１０５において算出した周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて、位相線図における位相角を算出するとともに、算出された位相差特性に対して基準の位相差特性を設定する（ステップＳ１０７）。そして、ＣＰＵ１０は、基準の位相差特性と伝達関数に関する位相差特性とが交差する位置を探索し（ステップＳ１０９）、探索した交差する位置の数（交差の回数）および／または交差する位置の間の間隔（交差する周波数間隔）を算出する（ステップＳ１１１）。
【０１８９】
続いて、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１１１において算出した情報に基づいて、動脈瘤が存在する可能性を示す条件を満足するか否かを判断する（ステップＳ１１３）。より具体的には、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１１１において算出した交差の回数が所定のしきい回数を超えるか否か、あるいは、ステップＳ１１１において算出した交差する周波数間隔が所定のしきい周波数を下回るか否かを判断する。
【０１９０】
動脈瘤が存在する可能性を示す条件を満足する場合（ステップＳ１１３においてＹＥＳの場合）には、ＣＰＵ１０は、被験者２００の心臓から押圧カフ２４ａ，２４ｂが装着された計測位置までの血管経路上に動脈瘤などの所定の病変が存在する可能性があるとして、その評価結果を表示部４に出力させる（ステップＳ１１５）。さらに、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１１１において算出した交差する周波数間隔の値に基づいて、存在することが推定される動脈瘤の大きさを示す情報を表示部４に出力させる（ステップＳ１１７）そして、測定処理は終了する。
【０１９１】
これに対して、動脈瘤が存在する可能性を示す条件を満足しない場合（ステップＳ１１０においてＮＯの場合）には、ＣＰＵ１０は、被験者２００の心臓から押圧カフ２４ａ，２４ｂが装着された計測位置までの血管経路上に動脈瘤などの所定の病変が存在する可能性は低いとして、その評価結果を表示部４に出力させる（ステップＳ１１９）。そして、測定処理は終了する。
【０１９２】
＜ｅ４：利点＞
本実施の形態によれば、被験者の下肢および上肢からそれぞれ脈波信号を測定するだけで、動脈瘤などの病変の有無を判断することができる。そのため、より簡素な構成で、かつ、より簡単な手順で、動脈瘤についての診断を行なうことができる。また、本実施の形態によれば、動脈瘤の有無に加えて、その大きさについても推定できるので、存在が推定される動脈瘤の進行状況についても推定することができる。
【０１９３】
［Ｆ．動脈瘤の判断ロジック（実施の形態３）］
＜ｆ１：概要＞
実施の形態３においても、上述の実施の形態１および２と同様に、それぞれ検出された脈波信号から、押圧カフ２４ａが装着された計測位置（被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の計測位置）と、押圧カフ２４ｂが装着された計測位置（被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の計測位置）との間の圧力の伝達関数を算出し、この算出した伝達関数を用いて、動脈瘤の有無および／または大きさを検出する構成について説明する。実施の形態３においては、伝達関数のゲイン特性において極値が生じる周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを検出する。上述したように、伝達関数のゲイン線図において、極値（極大値／極小値）が生じる周波数間隔が基本周波数であり、この基本周波数は、動脈瘤の長さに反比例するので、基本周波数が相対的に低い（狭い）場合には、動脈瘤が存在する確率が高いといえる。
【０１９４】
そこで、実施の形態３においては、測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）をそれぞれ周波数変換してゲイン特性を算出し、さらに、周波数ごとにゲイン比を算出することで、伝達関数ＰＡ／ＰＢのゲイン特性（｜ＰＡ／ＰＢ｜）を算出する。なお、便宜上、それぞれフーリエ信号Ｐａ（ｆ）およびＰｂ（ｆ）を用いて、次の式（４１）のように定義できるゲイン特性Ｇａ（ｆ）およびＧｂ（ｆ）を用いて説明する。
【０１９５】
【数３５】
【０１９６】
なお、ゲイン特性Ｇａ（ｆ）およびＧｂ（ｆ）として対数値（デシベル［ｄＢ］）を用いた場合には、ゲイン特性Ｇａ（ｆ）とゲイン特性Ｇｂ（ｆ）との周波数ごとの差分がゲイン特性となる。
【０１９７】
そして、この算出した伝達関数のゲイン特性において極値（極大値／極小値）が生じる周波数間隔に基づいて、対象の血管経路に動脈瘤が存在するか否かを判断する。また、動脈瘤の大きさ（長さ）を推定する。以下、このような処理を実現するための具体的な構成例について説明する。
【０１９８】
＜ｆ２：機能構成＞
図１９は、実施の形態３に係る動脈瘤を検出するための処理を実現する機能ブロックを示す模式図である。図１９に示す各機能ブロックは、典型的には、処理部２のＣＰＵ１０（図１２）がＲＯＭ１２などに予め格納されているプログラムに従って演算処理を実行することで実現される。
【０１９９】
図１９を参照して、実施の形態３に係る処理部２は、周波数変換部３２ａ，３２ｂと、比較部４２と、判断部５２と、出力部６０とを含む。
【０２００】
周波数変換部３２ａおよび３２ｂは、それぞれ時間波形である測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）を所定期間にわたって受信し、当該受信した測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）を周波数領域の情報に変換する。代表的に、周波数変換部３２ａおよび３２ｂは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて、周波数変換を行なう。なお、高速フーリエ変換に限らず、時間領域の信号をフーリエ級数などの周波数領域の信号に変換するものであれば、いずれの変換アルゴリズムを用いてもよい。
【０２０１】
実施の形態３においては、周波数変換部３２ａおよび３２ｂは、周波数領域の情報として、ゲイン特性Ｇａ（ｆ）およびＧｂ（ｆ）を出力する。より具体的には、周波数変換部３２ａは、測定信号Ｐａ（ｔ）の各周波数成分についてのゲインを示すゲイン特性Ｇａ（ｆ）を算出し、算出したゲイン特性Ｇａ（ｆ）を比較部４２へ出力する。同様に、周波数変換部３２ｂは、測定信号Ｐｂ（ｔ）の各周波数成分についてのゲインを示すゲイン特性Ｇｂ（ｆ）を算出し、算出したゲイン特性Ｇｂ（ｆ）を比較部４２へ出力する。
【０２０２】
比較部４２は、脈波信号である測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）の間の周波数特性（実施の形態３においては、ゲイン特性）を比較することで、各周波数におけるゲイン比を比較結果として算出する。より具体的には、比較部４２は、ゲイン特性算出部４２ａを含む。ゲイン特性算出部４２ａは、各周波数について、ゲイン特性Ｇａ（ｆ）とゲイン特性Ｇｂ（ｆ）との比（または、差）を算出することで、周波数ごとにゲイン比を示すゲイン特性を算出する。比較部４２において算出された比較結果（ゲイン特性）は、判断部５２へ出力される。すなわち、比較部４２は、押圧カフ２４ａが装着された計測位置と、押圧カフ２４ｂが装着された計測位置との間の圧力の伝達関数（少なくとも、ゲイン特性）を算出することになる。
【０２０３】
判断部５２は、この比較部４２において算出された比較結果に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無を判断する。より具体的には、判断部５２は、算出された伝達関数のゲイン特性において極値（極大値／極小値）が生じる周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを判断する。
【０２０４】
図２０は、実施の形態３に係る判断部５２における判断処理を説明するための図である。比較部４２からは、図２０に示すようなゲイン特性が出力される。判断部５２は、図２０に示すようなゲイン特性における極値（極大値および極小値）を探索する。このような極値の探索方法としては、公知の方法を採用することができる。そして、判断部５２は、このように探索された隣接する極値の間の周波数間隔を基本周波数として算出する。なお、何らかの測定誤差によって、極値が存在する位置によって、周波数間隔が変動する場合もあるが、このような場合には、複数の周波数間隔の平均などを基本周波数に設定してもよい。
【０２０５】
そして、判断部５２は、この算出した基本周波数の大きさに基づいて、検査対象の血管経路上に、無視できない動脈瘤が存在しているか否かを判断するとともに、動脈瘤が存在している可能性が高いと判断された場合には、その大きさを基本周波数から推定する。典型的には、判断部５２は、算出した基本周波数が予め定めたしきい値と比較して、当該しきい値を下回っている場合に、動脈瘤が存在している可能性が高いと判断する。
【０２０６】
＜ｆ３：処理手順＞
次に、実施の形態３に係る動脈瘤の判断に係る処理手順について説明する。
【０２０７】
図２１は、実施の形態３に係る動脈瘤の判断に係る処理手順を示すフローチャートである。なお、図２１に示すフローチャートにおいては、図１５に示すフローチャートと同一の処理については、同一のステップ番号を付している。
【０２０８】
図２１を参照して、ユーザによる操作部６（図１２）などに対する操作に応答して、ＣＰＵ１０は、測定部２０ａ，２０ｂに対して測定指令を与え、測定部２０ａ，２０ｂが被験者２００に装着された押圧カフ２４ａ，２４ｂにおける脈波信号の測定を開始する（ステップＳ１００）。
【０２０９】
次に、ＣＰＵ１０は、測定部２０ａ，２０ｂで測定される時間波形である測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）から周波数領域のゲイン特性Ｇａ（ｆ），Ｇｂ（ｆ）を算出する（ステップＳ１２２）。そして、ＣＰＵ１０は、ゲイン特性Ｇａ（ｆ）とゲイン特性Ｇｂ（ｆ）との間の各周波数におけるゲイン比に基づいてゲイン特性を算出する（ステップＳ１２４）。
【０２１０】
続いて、ＣＰＵ１０は、算出されたゲイン特性に生じる極値（極大値および極小値）を探索するとともに、探索された隣接する極値の間の周波数間隔を基本周波数として算出する（ステップＳ１２６）。
【０２１１】
その後、ＣＰＵ１０は、算出した基本周波数を予め定められたしきい値と比較し、基本周波数が当該しきい値より小さいか否かを判断する（ステップＳ１２８）。
【０２１２】
基本周波数が当該しきい値より小さい場合（ステップＳ１２８においてＹＥＳの場合）には、ＣＰＵ１０は、被験者２００の心臓から押圧カフ２４ａ，２４ｂが装着された計測位置までの血管経路上に動脈瘤などの所定の病変が存在する可能性があるとして、その評価結果を表示部４に出力させる（ステップＳ１３０）。さらに、ＣＰＵ１０は、基本周波数の大きさに基づいて、存在することが推定される動脈瘤の大きさを示す情報を表示部４に出力させる（ステップＳ１３２）。そして、測定処理は終了する。これに対して、基本周波数が当該しきい値より大きい場合（ステップＳ１２８においてＮＯの場合）には、ＣＰＵ１０は、被験者２００の心臓から押圧カフ２４ａ，２４ｂが装着された計測位置までの血管経路上に動脈瘤などの所定の病変が存在する可能性は低いとして、その評価結果を表示部４に出力させる（ステップＳ１３４）。そして、測定処理は終了する。
【０２１３】
＜ｆ４：利点＞
本実施の形態によれば、被験者の下肢および上肢からそれぞれ脈波信号を測定するだけで、動脈瘤などの病変の有無を判断することができる。そのため、より簡素な構成で、かつ、より簡単な手順で、動脈瘤についての診断を行なうことができる。また、本実施の形態によれば、基本周波数を直接的に算出できるので、動脈瘤の大きさの推定をより高い精度で行なうことができる。
【０２１４】
［Ｇ．動脈瘤の判断ロジック（実施の形態４）］
＜ｇ１：概要＞
実施の形態４においては、それぞれ検出された脈波信号の間の脈波伝播速度についての周波数特性を算出し、この算出した脈波伝播速度についての周波数特性における、脈波伝播速度のばらつき、および／または、脈波伝播速度に生じる変動の周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを検出する。
【０２１５】
脈波伝播速度は、実施の形態１において用いた位相差特性に対応する特徴量を示すものであり、また、実施の形態２において用いた位相遅れ時間に対応する特徴量を示すものである。そのため、脈波伝播速度は、位相差特性や位相遅れ時間と同様の周波数についての特徴量を示すことになる。
【０２１６】
そこで、実施の形態４においては、上述の実施の形態１または２と同様の判断手法を用いて、脈波伝播速度についての周波数特性から動脈瘤の有無および／または大きさを検出する。
【０２１７】
＜ｇ２：機能構成＞
図２２は、実施の形態４に係る動脈瘤を検出するための処理を実現する機能ブロックを示す模式図である。図２２に示す各機能ブロックは、典型的には、処理部２のＣＰＵ１０（図１２）がＲＯＭ１２などに予め格納されているプログラムに従って演算処理を実行することで実現される。
【０２１８】
図２２を参照して、実施の形態４に係る処理部２は、周波数選択部３１ａ，３１ｂと、比較部４３と、判断部５３と、出力部６０とを含む。
【０２１９】
周波数選択部３１ａ，３１ｂは、脈波信号についての周波数ごとの脈波伝播速度（ＰＷＶ）を算出するために、それぞれ測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）に含まれる特定の周波数成分のみを抽出して比較部４３へ出力する。周波数選択部３１ａ，３１ｂは、いわばバンドパスフィルタとして機能する。ここで、周波数選択部３１ａ，３１ｂは、同一の周波数成分をそれぞれ抽出する必要があるので、互いに連係して抽出する周波数を同期させる。
【０２２０】
比較部４３は、脈波信号である測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）の間の脈波伝播速度についての周波数特性を比較結果として算出する。比較部４０は、ＰＷＶ算出部４３ａを含む。ＰＷＶ算出部４３ａは、測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）を所定期間にわたって受信し、周波数ごとに時間軸上に表われるそれぞれの脈波波形の出現時間差を伝播時間差Ｔｄｉとして算出する。すなわち、周波数選択部３１ａおよび３１ｂは、測定信号Ｐａ（ｔ）およびＰｂ（ｔ）のうち、選択された周波数成分に対応する時間波形をＰＷＶ算出部４３ａへ出力するので、脈波波形の出現時間差が周波数ごとの伝播時間差Ｔｄｉとなる。
【０２２１】
そして、ＰＷＶ算出部４３ａは、被験者２００の心臓から押圧カフ２４ａおよび２４ｂが装着された測定部位までのそれぞれの血管経路の距離Ｌａ，Ｌｂまたはその距離の差△Ｌを取得しておき、距離の差△Ｌを伝播時間差Ｔｄｉで除算することで周波数ごとの脈波伝播速度（ＰＷＶｉ）を算出する。ＰＷＶ算出部４３ａは、算出された周波数ごとの脈波伝播速度（ＰＷＶｉ）を判断部５３へ出力する。
【０２２２】
このように、比較部４３（ＰＷＶ算出部４３ａ）は、脈波信号の間の脈波伝播速度についての周波数特性を算出することになる。
【０２２３】
判断部５３は、比較部４３において算出された脈波信号の間の脈波伝播速度についての周波数特性に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを判断する。より具体的には、判断部５３は、算出された脈波伝播速度についての周波数特性における、脈波伝播速度のばらつき度合い、および／または、脈波伝播速度に生じる変動の周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを判断する。
【０２２４】
図２３は、複数の被験者から実際に取得された測定信号から算出された脈波伝播速度（ＰＷＶ）を示す図である。すなわち、比較部４３からは、図２３（Ａ）〜（Ｃ）に示すような脈波伝播速度についての周波数特性が出力される。判断部５３は、図２３（Ａ）〜（Ｃ）に示すそれぞれの位相差特性に対して、脈波伝播速度のばらつき度合い、および／または、脈波伝播速度に生じる変動の周波数間隔を評価する。
【０２２５】
典型的には、判断部５３は、公知の方法によって決定される回帰線をそれぞれ設定するとともに、当該設定された回帰線からのずれ量をばらつき度合いとして算出する。図２３（Ａ）には、設定される回帰線の一例を示す。そして、判断部５３は、この算出されたばらつき度合いが所定のしきい値を超えるか否かを判断する。算出されたばらつき度合いが所定のしきい値を超える場合には、検査対象の血管経路上に、無視できない動脈瘤が存在していると判断される。
【０２２６】
また、判断部５３は、脈波伝播速度に生じる変動の周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および／または大きさを判断してもよい。図２３（Ｂ）および（Ｃ）では、脈波伝播速度に周期的変動が生じている。判断部５３は、このような脈波伝播速度の周期的変動について、その変動周期、すなわち変動の周波数間隔を算出する。この変動の周波数間隔は、上述の基本周波数に相当し、この基本周波数の大きさに基づいて、動脈瘤の存在および／または長さを評価できる。判断部５３は、算出した変動の周波数間隔に基づいて、検査対象の血管経路上に、無視できない動脈瘤が存在しているか否かを判断するとともに、動脈瘤が存在している可能性が高いと判断された場合には、その大きさを変動の周波数間隔から推定する。
【０２２７】
＜ｇ３：処理手順＞
次に、実施の形態４に係る動脈瘤の判断に係る処理手順について説明する。
【０２２８】
図２４は、実施の形態４に係る動脈瘤の判断に係る処理手順を示すフローチャートである。なお、図２４に示すフローチャートにおいては、図１５に示すフローチャートと同一の処理については、同一のステップ番号を付している。
【０２２９】
図２４を参照して、ユーザによる操作部６（図１２）などに対する操作に応答して、ＣＰＵ１０は、測定部２０ａ，２０ｂに対して測定指令を与え、測定部２０ａ，２０ｂが被験者２００に装着された押圧カフ２４ａ，２４ｂにおける脈波信号の測定を開始する（ステップＳ１００）。
【０２３０】
次に、ＣＰＵ１０は、測定信号Ｐａ（ｔ），Ｐｂ（ｔ）についての周波数ごとの伝播時間差を算出する（ステップＳ１４０）とともに、被験者の心臓から押圧カフ２４ａおよび２４ｂが装着された測定部位までのそれぞれの血管経路の差を伝播時間差で除算することで周波数ごとの脈波伝播速度を算出する（ステップＳ１４２）。
【０２３１】
続いて、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１４２において算出した周波数ごとの脈波伝播速度から算出される脈波伝播速度についての周波数特性に対して、脈波伝播速度のばらつき度合いを算出する（ステップＳ１４４）。このステップＳ１４４の処理と並行して、あるいは、連続して、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１４２において算出した周波数ごとの脈波伝播速度から算出される脈波伝播速度についての周波数特性に対して、脈波伝播速度に生じる変動の周波数間隔を算出する（ステップＳ１４６）。なお、ステップＳ１４４およびＳ１４６の一方のみを行なうようにしてもよい。
【０２３２】
続いて、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１４４および／またはＳ１４６において算出した情報に基づいて、動脈瘤が存在する可能性を示す条件を満足するか否かを判断する（ステップＳ１４８）。
【０２３３】
より具体的には、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１４４において算出した脈波伝播速度のばらつき度合いが所定のしきい度合いを超えるか否か、あるいは、ステップＳ１４６において算出した脈波伝播速度に生じる変動の周波数間隔が所定のしきい周波数を下回るか否かを判断する。
【０２３４】
動脈瘤が存在する可能性を示す条件を満足する場合（ステップＳ１４８においてＹＥＳの場合）には、ＣＰＵ１０は、被験者２００の心臓から押圧カフ２４ａ，２４ｂが装着された計測位置までの血管経路上に動脈瘤などの所定の病変が存在する可能性があるとして、その評価結果を表示部４に出力させる（ステップＳ１５０）。さらに、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１４６において算出した脈波伝播速度に生じる変動の周波数間隔の値に基づいて、存在することが推定される動脈瘤の大きさを示す情報を表示部４に出力させる（ステップＳ１５２）そして、測定処理は終了する。
【０２３５】
これに対して、動脈瘤が存在する可能性を示す条件を満足しない場合（ステップＳ１４８においてＮＯの場合）には、ＣＰＵ１０は、被験者２００の心臓から押圧カフ２４ａ，２４ｂが装着された計測位置までの血管経路上に動脈瘤などの所定の病変が存在する可能性は低いとして、その評価結果を表示部４に出力させる（ステップＳ１５４）。そして、測定処理は終了する。
【０２３６】
＜ｇ４：利点＞
本実施の形態によれば、被験者の下肢および上肢からそれぞれ脈波信号を測定するだけで、動脈瘤などの病変の有無を判断することができる。そのため、より簡素な構成で、かつ、より簡単な手順で、動脈瘤についての診断を行なうことができる。また、本実施の形態によれば、従来から診断に利用されている脈波伝播速度（ＰＷＶ）を利用できるので、既存の診断手法との調和が容易である。
【０２３７】
［Ｈ．その他の形態］
本実施の形態に係る血管経路に発生し得る動脈瘤を評価するための測定方法を、プログラムの実行によって実現してもよい。このようなプログラムは、コンピュータに付属するフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびメモリカードなどのコンピュータ読取可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。
【０２３８】
なお、本実施の形態に係るプログラムは、コンピュータのオペレーティングシステム（ＯＳ）の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。その場合、プログラム自体には上記モジュールが含まれずＯＳと協働して処理が実行される。このようなモジュールを含まないプログラムも、本実施の形態に係るプログラムに含まれ得る。
【０２３９】
また、本実施の形態に係るプログラムは他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には上記他のプログラムに含まれるモジュールが含まれず、他のプログラムと協働して処理が実行される。このような他のプログラムに組込まれたプログラムも、本実施の形態に係るプログラムに含まれ得る。
【０２４０】
提供されるプログラム製品は、ハードディスクなどのプログラム格納部にインストールされて実行される。なお、プログラム製品は、プログラム自体と、プログラムが記録された記録媒体とを含む。
【０２４１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０２４２】
本実施の形態は、比較的簡単な構成および手順で動脈瘤のスクリーニングや大きさの推定が可能であり、腹部大動脈瘤や胸部大動脈瘤などの検出に利用でき、また、既存の医療機器に搭載するなどの産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【０２４３】
２ 処理部、４ 表示部、６ 操作部、１０ ＣＰＵ、１２ ＲＯＭ、１４ ＲＡＭ、２０ａ，２０ｂ 測定部、２２ａ，２２ｂ，２７ａ，２７ｂ 配管、２４ａ，２４ｂ 押圧カフ、２５ａ，２５ｂ 圧力ポンプ、２６ａ，２６ｂ 調圧弁、２８ａ，２８ｂ 圧力センサ、３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３２ｂ 周波数変換部、３１ａ，３１ｂ 周波数選択部、４０，４１，４２，４３ 比較部、４０ａ 位相差特性算出部、４１ａ 位相遅れ時間算出部、４２ａ ゲイン特性算出部、４３ａ 算出部、５０ 判断部、５０ａ 統計処理部、５１ａ 位相角設定部、６０ 出力部、１００ 測定装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の第１の計測位置、および、前記被験者の心臓から前記動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の第２の計測位置において、それぞれの脈波信号を検出するための検出手段と、
前記脈波信号の間の周波数特性を比較することで比較結果を算出するための比較手段と、
前記比較結果に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断するための判断手段とを備える、測定装置。
【請求項２】
前記比較手段は、前記第１の計測位置と前記第２の計測位置との間の伝達関数を算出するための手段を含む、請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記判断手段は、前記伝達関数の位相差特性における位相のばらつき度合いに基づいて、動脈瘤の有無を判断する、請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記比較手段は、前記脈波信号について周波数ごとの位相遅れ時間を算出するための手段を含み、
前記判断手段は、算出された周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて算出される位相角に対して、前記伝達関数の位相差特性が交差する回数に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断する、請求項２に記載の測定装置。
【請求項５】
前記判断手段は、算出された周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて算出される位相角に対して、前記伝達関数の位相差特性が交差する周波数間隔に基づいて、動脈瘤の大きさを判断する、請求項４に記載の測定装置。
【請求項６】
前記比較手段は、前記脈波信号について周波数ごとの位相遅れ時間を算出するための手段を含み、
前記判断手段は、算出された周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて算出される位相角に対して、前記伝達関数の位相差特性が交差する周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断する、請求項２に記載の測定装置。
【請求項７】
前記判断手段は、前記伝達関数のゲイン特性において極値が生じる周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断する、請求項２に記載の測定装置。
【請求項８】
前記比較手段は、前記脈波信号の間の脈波伝播速度についての周波数特性を算出するための手段を含む、請求項１に記載の測定装置。
【請求項９】
前記判断手段は、前記脈波伝播速度についての周波数特性における脈波伝播速度のばらつき度合いに基づいて、動脈瘤の有無を判断する、請求項８に記載の測定装置。
【請求項１０】
前記判断手段は、前記脈波伝播速度についての周波数特性における脈波伝播速度に生じる変動の周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断する、請求項８に記載の測定装置。
【請求項１１】
被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の第１の計測位置、および、前記被験者の心臓から前記動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の第２の計測位置において、それぞれの脈波信号を検出するステップと、
前記脈波信号の間の周波数特性を比較することで比較結果を算出するステップと、
前記比較結果に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断するステップとを含む、測定方法。
【請求項１２】
測定プログラムであって、前記測定プログラムは、コンピュータに、
被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の第１の計測位置、および、前記被験者の心臓から前記動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の第２の計測位置において、それぞれの脈波信号を検出するステップと、
前記脈波信号の間の周波数特性を比較することで比較結果を算出するステップと、
前記比較結果に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断するステップとを実行させる、測定プログラム。
【請求項１】
被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の第１の計測位置、および、前記被験者の心臓から前記動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の第２の計測位置において、それぞれの脈波信号を検出するための検出手段と、
前記脈波信号の間の周波数特性を比較することで比較結果を算出するための比較手段と、
前記比較結果に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断するための判断手段とを備える、測定装置。
【請求項２】
前記比較手段は、前記第１の計測位置と前記第２の計測位置との間の伝達関数を算出するための手段を含む、請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記判断手段は、前記伝達関数の位相差特性における位相のばらつき度合いに基づいて、動脈瘤の有無を判断する、請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記比較手段は、前記脈波信号について周波数ごとの位相遅れ時間を算出するための手段を含み、
前記判断手段は、算出された周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて算出される位相角に対して、前記伝達関数の位相差特性が交差する回数に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断する、請求項２に記載の測定装置。
【請求項５】
前記判断手段は、算出された周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて算出される位相角に対して、前記伝達関数の位相差特性が交差する周波数間隔に基づいて、動脈瘤の大きさを判断する、請求項４に記載の測定装置。
【請求項６】
前記比較手段は、前記脈波信号について周波数ごとの位相遅れ時間を算出するための手段を含み、
前記判断手段は、算出された周波数ごとの位相遅れ時間の平均に基づいて算出される位相角に対して、前記伝達関数の位相差特性が交差する周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断する、請求項２に記載の測定装置。
【請求項７】
前記判断手段は、前記伝達関数のゲイン特性において極値が生じる周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断する、請求項２に記載の測定装置。
【請求項８】
前記比較手段は、前記脈波信号の間の脈波伝播速度についての周波数特性を算出するための手段を含む、請求項１に記載の測定装置。
【請求項９】
前記判断手段は、前記脈波伝播速度についての周波数特性における脈波伝播速度のばらつき度合いに基づいて、動脈瘤の有無を判断する、請求項８に記載の測定装置。
【請求項１０】
前記判断手段は、前記脈波伝播速度についての周波数特性における脈波伝播速度に生じる変動の周波数間隔に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断する、請求項８に記載の測定装置。
【請求項１１】
被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の第１の計測位置、および、前記被験者の心臓から前記動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の第２の計測位置において、それぞれの脈波信号を検出するステップと、
前記脈波信号の間の周波数特性を比較することで比較結果を算出するステップと、
前記比較結果に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断するステップとを含む、測定方法。
【請求項１２】
測定プログラムであって、前記測定プログラムは、コンピュータに、
被験者の心臓から動脈瘤の発生が予想される部分を経た血管経路の第１の計測位置、および、前記被験者の心臓から前記動脈瘤の発生が予想される部分とは異なる部分を経た血管経路の第２の計測位置において、それぞれの脈波信号を検出するステップと、
前記脈波信号の間の周波数特性を比較することで比較結果を算出するステップと、
前記比較結果に含まれる周波数についての所定の特徴量に基づいて、動脈瘤の有無および大きさの少なくとも一方を判断するステップとを実行させる、測定プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１３−９４２６４（Ｐ２０１３−９４２６４Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３７５８３（Ｐ２０１１−２３７５８３）
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度、財団法人京都高度技術研究所、「京都環境ナノクラスター」再委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０３２４６０１５）オムロンヘルスケア株式会社 (584)
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度、財団法人京都高度技術研究所、「京都環境ナノクラスター」再委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０３２４６０１５）オムロンヘルスケア株式会社 (584)
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【Ｆターム（参考）】
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