IT ヘルスケア第 5 巻 1 号，May 23, 2010 ：65 頁－68 頁１６ウェアラブルな血圧モニタリングシステムの医療現場での応用柳元伸太郎 1,2 飯島勝矢，今井靖 2,3 2,3 ，酒造正樹 4，ロペズギヨーム 4，亀山祐美，秋下雅弘東京大学 2,3 ，大内尉義 1,2,3 ，矢作直樹 2,3 ，山田一郎 1,2 ， 4 1 保健・健康推進本部，2 医学部附属病院， 3 大学院医学系研究科，4 大学院工学系研究科要約メタボリック症候群（ MetS）に代表される生活習慣病は動脈硬化を介して脳血管障害、心血管障害発症のリスクを高めることが知られている。特に MetS の構成因子の中でも高血圧は有病者が多く、脳・心血管病の最大の危険因子である。現在、高血圧症のスクリーニングは健康診断や一般外来などにおける単回の血圧測定が中心だが、仮面高血圧や白衣高血圧などの存在や血圧変動の有無を把握することができず、十分な診断や管理が出来ていないのが現状である。また、血圧の日内変動の把握に従来からいくつかの方法が用いられているが、問題点も指摘されている。我々は脈波伝播速度を用いて連続的に血圧をモニタできるシステムを開発し、臨床への応用を進めているところである。現在開発中のモニタリングシステムの既存のシステムに対する優位性、非劣性について検証を進めており、これについて報告する。また、本システムを活用した医療サービスや臨床研究について実情や今後の展望を紹介する。 1. はじめに心筋梗塞、脳梗塞といった、心血管障害、脳血管障害による疾患は日本人の死因の上位を占め1)、公衆衛生政策の力点がこれらの予防におかれるようになってきた。こうした中、平成20年からは特定健診制度が導入され、メタボリック症候群(MetS) への対策が進められている。MetS（広義に生活習慣病）は動脈硬化を介して脳血管障害、心血管障害発症のリスクを高めることが知られている2), 3)。生活習慣病の中でも高血圧は有病者が多く、脳・心血管病の最大の危険因子である。特に高齢者においては動脈壁硬化の進んだ症例も多く、血圧の短期変動（日内変動）を起こしやすく、相対的臓器虚血も誘発されやすい。現在、高血圧症のスクリーニングは健康診断や一般外来などにおける単回の血圧測定が中心だが、仮面高血圧や白衣高血圧などの存在や血圧変動の有無を把握することができず、十分な診断や管理が出来ていないのが現状である。血圧の日内変動を把握す 65 るために、患者による一日数回の家庭血圧測定や、カフ式による24時間携帯型血圧計を用いた外来血圧測定（ambulatory blood pressure monitoring: ABPM*）が行われている。しかし、患者による自己測定では、正確性、客観性に関して懸念があり、また、ABPM では、患者への負荷、測定間隔の限界（最大30分間隔）などの諸問題も指摘されている。我々は脈波伝播速度を用いるカフを必要とせずに連続的に血圧をモニタできるシステムを開発し、臨床への応用を進めているところである4）。現在開発中のモニタリングシステムの既存のシステムに対 * ABPM（方法・装置）に関連して健康保険や種々のガイドラインなどによって「24 時間自由行動下血圧測定」、「24 時間血圧計」など、異なる用語が用いられているが、基本的には同種の装置を用いた臨床上は同じ検査のことを指している。測定方法については実用化されているものはカフ式のみである。本稿では混乱を避けるため、特に必要がない限り装置については「24 時間携帯型血圧計」に統一する。 IT ヘルスケア第 5 巻 1 号，May 23, 2010 ：65 頁－68 頁１６する優位性、非劣性について検証を進めており、その概要を報告する。また、本システムを活用した医療サービスや臨床研究について、現在検討中のものや、進行中のものについて実情や今後の展望を具体的に紹介する。 2. ウェアラブル血圧モニタリングシステム一定時間以上にわたって血圧を持続的にモニタリングする、24時間携帯型血圧計による外来血圧測定が心血管障害発症のリスク評価においては有用であるとされている 5) 。しかし、従来行われている ABPMは、上腕がカフにより頻回に圧迫されるなど、被験者にかかる負荷が大きい。また、実際には測定が始まると被験者は行動を中断して安静にせねばならないなど測定上の制限もある。正確で、非侵襲的に、日常生活を中断することなく血圧を測定することで、より実情にあった血圧の変動を把握することができれば、従来の機器の限界を超えて、新しい医学的な知見が得られる可能性が期待される。そこで、従来の課題を克服するために、血圧測定の原理として脈波伝播速度を元に血圧を推定する方法6）を採用した。試作段階の装置ではエルゴメータを用いて自転車こぎ運動をしている状態でも、医師によるカフ式手動血圧計での聴診法による測定結果と比較して、大きな乖離のない測定結果が得られた4)。この結果をもとに、「ウェアラブル」な血圧モニタリングシステムとして図1に示すような装置を試作した。カフを用いないため、装置を装着していること以外には、特に測定が行われていることを被験者が意識するようなことはない（図2）。本システムと従来の測定方法との間で異なる点をいくつかまとめた（表1）。こうした特徴を踏まえた上で、我々は、医療現場において臨床、研究での応用を試験的にはじめている。例えば、カフの圧迫がないことは、被験者の負担を軽減し、従来よりも広い範囲の患者を対象とすることが可能となると考えられる。なお、表1のウェアラブル血圧センサの特徴は固定されたものではなく、試験運用の結果を踏まえ、今後の開発過程において、必要があればその他の機能も含め、改良されていくべきものと考えられる。図2 図2．従来のABPM装置(左)と新しい装置（右）を装着している状態の比較。開発中の機器ではカフを着用する必要はない。図1 表1 図1．開発中のウェアラブル血圧モニタリングシステム。センサ端子類と本体。前胸部3カ所に電極を貼り、耳朶にクリップをつける。写真には三軸加速度計(白色)も含まれている。 66 24時間携帯型ウェアラブル血圧計（カフ式）血圧センサカフによる圧迫あり。頻回。なし測定時の静止上肢固定で安静不要測定血圧収縮期、拡張期収縮期のみ最短測定間隔約1分※2 1秒程度※1 心拍測定可能可能心電機種依存※3 計測可能 ※1 原理的には心拍一拍（通常毎分60～100回）ごとに測定できる。※2 カフが膨張してから脱気するまでの時間が必要。※3 オプションで心電計機能が付いているものもある。表1．ウェアラブル血圧センサと既存のABPM装置との比較 IT ヘルスケア第 5 巻 1 号，May 23, 2010 ：65 頁－68 頁１６ 3. ウェアラブル血圧センサの臨床応用の可能性 3.1 メタボリック症候群・高血圧診療での応用既に述べたように、MetSやその予備群とされる集団の診療においては血圧のコントロールはその後の合併症予防のために非常に重要である。そこで、 MetSなどの生活習慣病の日々の診療のサポートとして本機器をガイドとした高血圧予備群のスクリーニング（早期発見と予防）、高血圧症例における日々の管理と安全な運動療法の指導や、家庭血圧の測定結果の外来診療での活用という診療サポートシステムへの導入（実装実験）を計画している。機器の開発にあたってはこれらのメニューを実施できるようなものも必要な機能として念頭に置いている。も導入されているが、患者への負荷が大きいことなどから必ずしも広く用いられているとはいえない。しかし、ウェアラブル血圧センサのように低侵襲で測定が容易な機器が導入出来れば、外来診療でより多くの患者の正確な血圧の変動を把握できるようになり、より適切な治療方針の決定につながるものと期待される。高血圧予備群の早期発見・予防これは、MetSのリスクが高まる30歳以上の男女を対象に、MetSの診断基準の一つであり、かつ日本人の脳血管障害の大きなリスク因子の高血圧のスクリーニングとして、1週間単位の日常生活における1日単位での血圧変動パターンを測定して被験者の状態の評価を試みるものである。ウェアラブル血圧センサによる血圧測定のほか、三軸加速度センサによる行動記録を行う。日常生活のどのような状況やどのような時間帯に血圧がどのように変動するのかを観察でき、血圧に影響を与える行動を把握することが出来る。これを元に、血圧の治療が必要な場合には薬剤の種類や服用のタイミングを最適化できると期待される。高血圧患者・メタボ患者への運動療法の設定高血圧症例、またはそれを合併するメタボ患者に対して、運動療法の負荷量と安全域を適切に設定して、これを患者にリアルタイムにフィードバックすることによって適切な運動療法を、モチベーションを維持しながら実施させることを目指すものである。ウェアラブル血圧センサで心拍と血圧を測定し、年齢相応の身体運動量を達成するために、心臓負荷指数（Double products）を算出した上でそれが医師の指示の範囲に収まるように患者に文字や音声などを通して伝達する。高血圧患者の外来診療上記のほか、高血圧患者の通常の診療でも有効な活用が期待される。現在、高血圧診療では、主に外来血圧や家庭血圧測定を元にして血圧コントロールの評価や治療方針の決定を行っている。ABPM装置 67 3.2 臨床研究での応用高血圧症患者では、動脈硬化を介して心血管障害、脳血管障害が発症するリスクが高まるとされている。特に高齢者においては、動脈壁の硬化が進んだ症例も多く存在し、そうした状態では血圧の変動が大きくなりやすい。全体に動脈硬化が進んだ状態では特に脳や心臓といった主要臓器の血流量の減少が見られるが、それに加えて急激な血圧変動によりこれらの主要臓器が相対的虚血状態にさらされることも高齢者では少なくない。高齢者で生じる急激な血圧の変動の中でも、食後低血圧7）、起立性低血圧8)は転倒の原因や認知機能障害との関連が指摘されるなど、臨床上も大きな問題と考えられている。特に高血圧を基礎疾患に持ち、これに対して薬物療法を行っている患者においてはその治療方針を決定する上で、こうした現象の影響は無視できない。食後低血圧や起立性低血圧は非常に短い時間に生じる。現在開発中のウェアラブル血圧センサは原理的には一拍ごとに血圧を測定することが可能であり、これらの低血圧で見られるような「超短期的」な血圧の変化をリアルタイムに把握することが可能である。現在の試作機でも、食事や起立、臥床といった日常動作を含む数時間の血圧の測定や記録は可能であり、東京大学医学部附属病院老年病科の入院患者を対象として、機器の性能を確認するための実証実験と、取得したデータを元に行う臨床研究に取りかかっている。食後低血圧、起立性低血圧のパターンと患者の基礎疾患や属性、将来の疾患のリスクなどとの関連については更に研究が進められるべき領域であり、ウェアラブル血圧センサから得られるデータが新たな知見をもたらす可能性が期待される。このほか、高齢者においては、日常の様々なストレスやリハビリテーションといった治療行為も超短期的な血圧変動の原因となっている可能性があり、これらが脳心血管障害の発症リスクを惹起するかどうかも、ウェアラブル血圧センサから得られる血圧 IT ヘルスケア第 5 巻 1 号，May 23, 2010 ：65 頁－68 頁１６データを用いた臨床研究のテーマとして考えられる。また東京大学医学部附属病院内においては集中治療部・循環器内科において観血的血圧測定を治療・検査などの目的で頻回に実施しており、そのような測定値との整合性についてさらに検討するため、観血的血圧測定実施中の症例においても本センサの装着を行い、データの正確性についての評価を今後も継続的に実施する。また本センサは脈波伝播速度を測定していることから心機能異常、不整脈症例に対しても使用可能であるか、各種循環器疾患を対象としたデータ収集も必要と考えられる。 4. 考察現在進行している実験・研究を通して、ウェアラブル血圧センサの本格的な臨床応用に必要とされる機能をより明確化していく必要がある。得られた結果が、どのような形で有効に活用されるのかは、常に意識されなければならない。従来の血圧治療のガイドラインを応用するためには、従来の機器の仕様にあわせて、少なくとも24時間血圧を測定する必要があるなど、逆説的な要求も生じうる。また、従来の24時間携帯型血圧計に比べると、一拍ごとの血圧という、格段に多い情報を得ることが出来るわけだが、これを意味のある形で医師などの医療者が理解できるように情報を解析、整理していく必要があると思われる。しかしながら、「こうした情報のどのような特徴が、どのように有用であるか」という問題に関しては、得られるデータが全く新しいものであるため、当面はデータの蓄積と、様々な解析の試みを繰り返しながら、指標となるようなものを模索していくことになると思われる。より長期的な展望では、インフラの整備などの課題もあるが、こうしたウェアラブル血圧センサがある程度普及した段階では、その利用者のデータが定期的に医療機関等に収集され、個別の患者の血圧管理、治療方針の決定に応用されることも期待される。個別の患者の情報という点では、Personal Health Recordという概念があり患者情報を複数の医療機関が共有出来るようになるという枠組みに発展させる可能性も出てくる。一方、大量のデータは臨床疫学研究にも有用な情報源として、医学の発展に寄与することも期待される。 68 新しいモダリティーを医療現場で応用するにあたっては従来の知見とのすりあわせが必要であったり、新しいモダリティーから得られる新たな知見に臨床上意味があると言うことを科学的に立証できるまでに時間がかかったり、また乗り越えるべき様々な課題もある。新たな機器の開発には、こうした課題が将来的に待ち構えていることを理解した上で、長期的視点も持って取り組んでいく必要がある。謝辞本研究は独立行政法人科学技術振興機構(JST)が行う戦略的創造研究推進事業(CREST)の研究領域「先進的統合センシング技術」の研究課題「生体･環境情報処理基盤の開発とメタボリック症候群対策への応用」の支援を受けている。参考文献 1) 『国民衛生の動向・厚生の指標』臨時増刊・第 55巻9号，財団法人厚生統計協会，東京，2008 年． 2) Guize L, Pannier B, Thomas F et al. “Recent advances in metabolic syndrome and cardiovascular disease.” Archives of Cardiovascular Diseases. 101(9):577-83. 2008. 3) 岩本安彦，山田信博監修．『メタボリックシンドローム up to date』日本医師会雑誌，第136 巻，特別号(1)，2007． 4) Lopez G, Shuzo M, Ushida H et al. “Continuous blood pressure monitoring in daily life.” Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing. 4(1): 179-186, 2010. 5) 日本高血圧学会高血圧治療ガイドライン作成委員会編『高血圧治療ガイドライン2009』ライフサイエンス出版，東京，2009年． 6) McCombie D, Shaltis PA, Reisner AT et al. “Adaptive hydrostatic blood pressure calibration: development of a wearable, autonomous pulse wave velocity blood pressure monitor.” Proc. EMBS 2007, pp 370-373, 2007. 7) Luciano GL, Brennan MJ, Rothberg MB. “Postprandial hypotension.” American Journal of Medicine. 123(3):281.e1-6. 2010. 8) Rose KM, Couper D, Eigenbrodt ML et al. “Orthostatic hypotension and cognitive function: the atherosclerosis risk in communities study.” Neuroepidemiology. 34(1):1-7. 2010.