3 心拍由来体表面振動と筋の力学特性の関係
本 章 で は ，異 な る 身 体 部 位 ，す な わ ち 体 幹 上 に あ る 僧 帽 筋 と ，末 梢 部 に あ る 上 腕 二 頭 筋 か ら 得 ら れ るHSV，お よ び そ れ ら の 入 力 を 反 映 す る と 考 え ら れ る 心 臓 直 上 のHSVを 比 較 す る ．こ れ に よ り ，HSV波 形 に 筋 の 力 学 特 性 が 反 映 さ れ る メ カ ニ ズ ム に つ い て の 仮 説 を 立 て る ．
3.1 心臓直上の心拍由来体表面振動
3.1.1 波形
図3.1に 平 常 時 の 心 基 部 お よ び 心 尖 部(1.3.2節 参 照 お よ び 図5.4参 照)か ら 得 ら れ たHSVか ら1拍 動 ぶ ん を 抽 出 し た 波 形 の 代 表 例 を 示 す ．図3.1に は ，同 じ 被 験 者 の 僧 帽 筋 上 部 か ら 得 ら れ たHSVも 合 わ せ て 示 し て い る ．な お ，HSVに は 後 述(4.2.4 節)の 加 算 平 均 を 施 し て あ り ，波 形 の 特 徴 が 強 調 さ れ て い る ．
心 基 部HSVは ，図1.8に 示 し たPCG(Luisada et al., 1958)と よ く 似 て い る こ と が 分 か る ．1.3.2節 に 示 し た よ う に ，PCGは 収 縮 期 に 生 じ るI音 と 拡 張 機 に 生 じ るII音 か ら 構 成 さ れ る ．ま た ，I音 とII音 に は そ れ ぞ れ 複 数 の 棘 が あ り ，心 収 縮 活 動 に 関 わ る 一 連 の 心 臓 弁 活 動 を 表 し て い る ．
心 尖 部HSVは ，心 基 部HSVと 同 様 に 心 音 を 観 測 で き る も の の ，よ り 大 き な 低 周 波 成 分 を 含 ん で い る こ と が わ か る ．こ の 低 周 波 数 成 分 は ，心 尖 拍 動(古 河 ら, 1994) に 近 し い 振 動 と 考 え ら れ る ．心 尖 拍 動 と は ，血 液 駆 出 を 行 う 際 の 心 臓 の 反 動 ，あ る い は 心 収 縮 時 に 心 臓 が 右 前 方 に わ ず か に 旋 回 し て 心 尖 部 を 胸 壁 に 押 し 付 け ら れ る 現 象 を 表 し て い る ．す な わ ち ，心 尖 部HSVは 心 収 縮 活 動 に 伴 っ て(血 管 を 介 さ ず に)心 臓 周 辺 に 派 生 す る 低 周 波 振 動 の 発 生 源 で あ る と 考 え ら れ る ．
以 下 ，周 波 数 解 析 に よ っ て 心 臓 直 上 のHSVを よ り 詳 細 に 解 析 す る ．
3.1.2 周波数解析とHSVの加振強度の検出条件
被 験 者 10人 か ら 得 ら れ た 心 基 部 お よ び 心 尖 部 のHSVの 周 波 数 解 析 を 行 っ た 結 果 ，図3.2に 示 す よ う に ，心 尖 部 ，心 基 部 共 に そ の 周 波 数 成 分 が16 Hz付 近 を 境 に 二 分 さ れ る こ と が わ か っ た ．心 尖 部 で は16 Hz以 下 に 大 き な 振 幅 成 分 が み ら れ ，前 節 で 示 し たPCGと 共 に 観 測 さ れ る 低 周 波 振 動(=心 尖 拍 動)の 存 在 と 合 致 し た ．
図3.1に ，心 基 部HSV，心 尖 部HSV，肩 部HSVの 各 生 波 形 か ら1-16 Hzと16 Hz以 上
図3.1 心基部，心尖部，肩部から得られた心拍由来体表面振動，図中の縦線は心電R波のピー ク時刻を表している．
図3.2 心臓直上HSVのパワースペクトル密度関数．比較し易くするために，心基部HSVの 振幅値を100倍してある．
を 抽 出 し た 波 形 を 示 し て い る ．心 基 部 ，心 尖 部 共 に ，16 Hz以 上 に 心 音I音 とII音 に わ か れ る 心 音 波 形 が 明 確 に 観 測 さ れ た ．特 に 心 基 部 で は ，心 電R波 の ピ ー ク 後 に I音 が 生 じ る と い うPCGの 特 徴(Luisada et al., 1958)も み ら れ た ．こ の こ と か ら ，心 臓 直 上 か ら 得 ら れ るHSVの16 Hz以 上 は 心 音 を 反 映 し ，ま た そ の 傾 向 は 心 基 部 に お い て 特 に 顕 著 で あ る と 言 え る ．1.3.3節(2)で 述 べ た よ う にPCG I音 は 大 動 脈 へ の 血 液 流 出 に 伴 う(収 縮 期)心 臓 弁 活 動 を 反 映 す る こ と か ら ，心 基 部HSVの16 Hz以 上 成 分 を 収 縮 期 に つ い て 解 析 す る こ と で ，血 管 を 介 し て 心 拍 が 波 及 す る 末 梢 筋 上 の HSVの 加 振 強 度 を 評 価 で き る と 考 え ら れ る ．
一 方 ，図3.1に お い て 心 尖 拍 動 を 表 す 心 尖 部HSVの16 Hz以 下 の 波 形 は ，肩 部HSV と よ く 似 て い た ．図3.3に 示 す よ う に ，0.1 sシ フ ト さ せ た 肩 部HSVの 波 形 は ，心 尖 部HSVと 一 致 し た ．こ の こ と は 全 被 験 者 に 共 通 し た 傾 向 で あ り ，1-16 Hz帯 の 心 尖 部HSVと 肩 部HSVに つ い て 相 互 相 関 解 析 を 行 っ た 結 果 ，お よ そ0.1 sの タ イ ム ラ グ で1に 近 い 相 互 相 関 係 数 を 得 ら れ る こ と を 確 認 し た ．生 体 内 の 振 動 は 粗 密 波 な ら ば 水 中 の 音 速 で 伝 播 す る た め に ，心 臓-肩 部 間 の 伝 播 に0.1 sも の タ イ ム ラ グ を 生 じ る こ と は な い ．こ の た め ，心 尖 拍 動 は せ ん 断 波 の 形 式 で 心 臓-肩 部 間 の 軟 部 組 織 を 伝 播 し た と 推 測 で き る ．こ れ ら か ら ，僧 帽 筋 の よ う に 血 管 を 介 さ ず に 心 臓 か ら 直 接 伝 わ る 心 尖 拍 動 由 来 のHSVの 加 振 強 度 は ，心 尖 部HSVの16 Hz以 下 成 分 を 用 い て 評 価 で き る と 考 え ら れ る ．
図3.3 心尖部HSVと0.1 sタイムシフトした肩部HSVの波形比較．