JP7013395B2 - 冠状動脈の脈波伝播速度を測定するためのシステム - Google Patents
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Description
-冠状動脈から近位血圧信号を受信し、さらに前記冠状動脈から遠位血圧信号を受信するためのインターフェースと、
-処理装置と、を備え、前記処理装置は以下の通り構成されている:
-受信した近位血圧信号に基づいて、立ち上がりの開始時間Tfmp及び立ち下がり(descendant)の開始時間Tfdpを特定し、
-特定された時間Tfdpと Tfmpとの間の継続時間Tを計算し、
-受信した遠位血圧信号から立ち下がりの開始時間Tfddを特定し、
-前記遠位血圧信号の立ち下がりの開始時間Tfddから前記計算された継続時間Tを減算した後に、前記遠位血圧信号の立ち上がりの開始時間Tfmdを特定し、
-近位血圧測定位置と遠位血圧測定位置との間の距離の値を取得し、
-近位血圧信号及び遠位血圧信号の、それぞれの特定された立ち上がりの開始を隔てている継続時間を計算し、
-前記開始を隔てている継続時間及び前記取得された距離の値に応じて冠状動脈の脈波伝播速度を計算する、
システムである。
-受信した遠位血圧信号から遠位拡張期圧を引くことによって遠位血圧信号PSCD2を導き出し、
-受信した近位血圧信号から近位拡張期圧を引くことによって近位血圧信号PSCP2を導き出し、
-信号PSCD2及びPSCP2をそれぞれの立ち下がりの開始で同期させ、
-継続時間Tにわたる信号PSCD2とPSCP2との間の類似度を計算するように構成される。
Tfdd-1,1*T<Tfmd<Tfdd-0,9*T
によって定義される区間内でTfmdを決定するように構成される。
-QRS群の開始時間の前の遠位血圧信号に対して調整され、QRS群の開始時間後に外挿される多項式関数又は対数関数と、
-遠位圧力の立ち上がりに対する接線との交点を計算することによって遠位拡張期圧を決定する。
- 10~20msの幅を有する期間を除いて常にゼロに等しい第1再構成信号であって、前記期間が血圧Tfmpの立ち上がりに対応する時間に中心を有し、前記期間中に前記第1再構成信号が一定値、三角関数、又は心電図信号のQRS群の振幅に等しい、前記第1再構成信号を生成し、
- 10~20msの幅を有する期間を除いて常にゼロに等しい第2再構成信号であって、前記期間が血圧Tfmdの立ち上がりに対応する時間に中心を有し、前記期間中に前記第2再構成信号が一定値、三角関数、又は心電図信号のQRS群の振幅に等しい、前記第2再構成信号を生成し、
- 心周期の継続時間又は呼吸周期の継続時間にわたって、心電図信号と第1再構成信号との間の相互相関関数を計算し、
- 心周期の継続時間又は呼吸周期の継続時間にわたって、心電図信号と第2再構成信号との間の相互相関関数を計算し、
- 前記相互相関関数が最大となる、前記心電図と前記再構成信号との間のオフセットに基づいて、前記最大値が好ましくは0.4~0.6である閾値を上回る場合にのみ、前記心電図信号のQRS群を前記時間Tfmpと前記時間Tfmdからそれぞれ隔てている前記継続時間の平均を前記心周期又は呼吸周期にわたって計算することによって、前記心電図信号のQRS群を時間Tfmp及び時間Tfmdのそれぞれから隔てている継続時間を計算するように構成される。
-時間TfmpとTfdpとの間の近位血圧信号を取得し、
-取得された信号を遠位血圧信号の尺度に適合させ、
-時間Tfdd-TとTfddとの間の遠位血圧信号を取得され、適合された血圧信号で置き換え、
-Tfmdを、取得され、適合された信号に対する接線と遠位拡張期圧との交点として決定する。
-時間Tpfm=Tfmd-Tana(Tanaは5~10ms)における遠位血圧信号の値を決定し、
-時間Tpfmにおいて決定された前記血圧値の遠位拡張期血圧に対する比を計算し、
-計算された比が0.95~1.05の閾値より高い場合、警告信号を発生する。
・インターフェース41を介して受信した近位の冠状動脈血圧信号(以下、PSCPと呼ぶ)の立ち上がりの開始時間Tfmpを特定し、
・インターフェース41を介して受信した血圧信号PSCPの立ち下がりの開始時間Tfdpを特定し、
・特定された時間TfdpとTfmpとの間の継続時間Tを計算し、
・インターフェース41を介して受信した遠位の冠状動脈血圧信号(PSCDと称する)の立ち下がりの開始時間Tfddを特定し、
・時間Tfddから継続時間Tを減算することによって、インターフェース41を介して受信した血圧信号PSCDの立ち上がりの開始時間を特定する。時間Tfmdは、例えば、Tfdd-1.1*T<Tfmd<Tfdd-0.9*Tとなるように選択されてもよい。
・近位血圧測定位置と遠位血圧測定位置との間の距離Dmdの値を取得する。この距離Dmdは、例えば、ガイドワイヤ3が所定の距離だけ離れている2つの圧力センサ31及び32を備える場合、ガイドワイヤ3又はシステム4に格納される。
・立ち上がりTfmpとTfmdの開始を隔てている継続時間Tmdを計算し、
・この継続時間Tmd及び距離Dmdに基づいて冠状動脈の脈波伝播速度を計算する。
[-0.1*T;0.1*T]
で繰り返される。PSCP2とPSCD2との最大の類似性に対する最適オフセット(Tajust)が計算される。
-(破線で示されている)圧力PSCPの立ち上がりに対する接線61;
-(点線で示されている)直線62によって示されている拡張期圧;
-(実線で示されている)圧力PSCPの立ち下がりに対する接線63;
-(点線で示されている)直線64によって示されている収縮期圧を決定する。
-心臓の収縮の直前の時間Tqrs(QRS群)が決定され、
-Tqrs前の血圧サンプルに対して調整された多項式関数又は対数関数が決定され(太線)、
-遠位拡張期圧の値が、時間Tfmp又はTfdd-T+Tajust(正方形の点)以前の、調整された多項式関数又は対数関数を外挿することによって決定される。この値は外挿された拡張期圧値(PDE)として定義される。
-(破線で示されている)血圧PSCDの立ち下がりに対する接線65;
-(点線で示されている)直線66によって示されている収縮期圧を決定する。ここで、処理回路42は時間Tfddから時間Tを引くことによって圧力PSCD(又はPSCD2)の立ち上がりの開始時間Tfmdを決定する。また、様々な基準を使用して値Tfdd-Tに近い区間で値Tfmdを探索してもよい。Tfmdは、例えば、不等式:Tfdd-1.1*T<Tfmd<Tfdd-0.9*T、好ましくは、Tfdd-1.05*T<Tfmd<Tfdd-0.95*Tを満たしてもよい。例えば:
SPR=定数、三角関数、又は、好ましくは10~20msの幅を有し、時間Tfmpを中心とする心電図信号のQRS群の振幅。
SPR=0 それ以外の場合。
SDR=定数、三角関数、又は、好ましくは10~20msの幅を有し、時間Tfmdを中心とする心電図信号のQRS群の振幅。
SDR=0 それ以外の場合。
Tcは、計算に使用される信号PSCP(又はPSCP2)及び信号PSCD(又はPSCD2)が同時でない場合における、血液脈動の平均期間である。
冠状動脈の脈波伝播速度CPWVは次の関係式によって計算される。
CPWV=Dmd/Tmd
計算された伝搬速度CPWVは、類似の動脈や類似の患者に対する参照閾値と比較されてもよい。速度CPWVがそのような参照閾値(適宜、下限閾値又は上限閾値)を交差するとき、処理回路42は現場の医師の注意を引き付けるために適当な警告信号を発生してもよい。特に、高血圧、糖尿病、異常脂肪血症、喫煙、冠状動脈等の心血管疾患の家族歴、又は以前の冠状動脈等の心血管の事象等の様々な危険因子に応じて、様々な閾値が使用されてもよい。
上記の数式において、iは関数S1又はS2のサンプルの時間指標であり、Nは調査したサンプルの数である。上記計算をパラメータkの多様な値に対して実行することにより、関数S1とS2との間の時間オフセットに対応する値Kに対して、自己相関関数の最大値が得られる。そして、関数S1とS2のサンプリング期間をΔTとすると、関数S1とS2との間の時間オフセットの値はK*ΔTとなる。
・近位PADと遠位PADとの間で共通PAD及びPADcが計算される。好ましくは、近位及び遠位のPADの平均である。そうでない場合、2つの近位又は遠位の拡張期動脈圧の一方又は他方が使用される。
・ルール:Offsprox=Kprox×PADprox+Cproxに従って、近位部(PADprox)におけるPADに対する点群Offsproxから線形回帰が探索される。さらに、相関係数Rprox及び回帰の確率Pproxが計算されてもよい。
・ルール:Offsdis=Kdis×PADdis+Cdisに従って、近位部(PADdis)におけるPADに対する点群Offsdisから線形回帰が探索される。さらに、相関係数Rdis及び回帰の確率Pdisが計算されてもよい。
・オフセットOffsproxとOffsdisは、上記の共通の値PADcに対してそれらの値を外挿するために補正されてもよい。
・線形回帰が近位及び遠位の両方の位置で示される場合、すなわち、Rprox及びRdisが特定の閾値より大きい、かつ/又はKprox及びKdisが特定の閾値より大きい、かつ/又は確率Pprox及びPdisが特定の閾値より小さい場合、補正されたオフセットOffsprox’及びOffsdis’は
・Offsprox’=Offsprox-Kprox×(PADprox-PADc)
・Offsdis’=Offsdis-Kdis×(PADdis-PADc)となる。
・線形回帰が近位部においてのみ示される場合、すなわち、Rproxが特定の閾値より大きい、かつ/又はKproxが特定の閾値より大きい、かつ/又は確率Pproxが特定の閾値より小さい場合、補正されたオフセットOffsprox’は、
・Offsprox’=Offsprox-Kprox×(PADprox-PADc)、avec PADc=PADdisとなる。
・線形回帰が遠位の位置においてのみ示される場合、すなわちRdisが特定の閾値より大きい、かつ/又はKdisが特定の閾値より大きい、かつ/又は確率Pdisが特定の閾値より小さい場合、補正されたオフセットOffsdis’は、
Offsdis’=Offsdis-Kdis×(PADdis-PADc)、avec PADc=PADproxとなる。
Claims (14)
- 冠状動脈の脈波伝播速度(4)を決定するためのシステムであって、
- 冠状動脈(10)から近位血圧信号を受信し、さらに前記冠状動脈から遠位血圧信号を受信するためのインターフェース(41)と、
- 処理装置(42)とを備え、前記処理装置は以下の通り構成されている:
- 受信した近位血圧信号に基づいて、立ち上がりの開始時間Tfmp及び立ち下がり(descendant)の開始時間Tfdpを特定し、
- 特定された時間Tfdpと Tfmpとの間の継続時間Tを計算し、
- 受信した遠位血圧信号から立ち下がりの開始時間Tfddを特定し、
- 前記遠位血圧信号の立ち下がりの開始時間Tfddから前記計算された継続時間Tを減算した後に、前記遠位血圧信号の立ち上がりの開始時間Tfmdを特定し、
- 近位血圧測定位置と遠位血圧測定位置との間の距離の値を取得し、
- 近位血圧信号及び遠位血圧信号の、それぞれの特定された立ち上がりの開始を隔てている継続時間を計算し、
- 前記開始を隔てている継続時間及び前記取得された距離の値に応じて冠状動脈の脈波伝播速度を計算する、
冠状動脈の脈波伝播速度を測定するためのシステム。 - 前記処理装置(42)が遠位血圧信号の導関数を計算するように構成され、さらにTfmdを、Tfdd-Tによって定義される時間に最も近い、計算された導関数のピークの時間に対応するものとして特定するように構成されている、
請求項1に記載の冠状動脈の脈波伝播速度を測定するためのシステム。 - 前記処理装置(42)が、以下の通り構成されている:
- 受信した遠位血圧信号から遠位拡張期圧を引くことによって遠位血圧信号PSCD2を導き出し、
- 受信した近位血圧信号から近位拡張期圧を引くことによって近位血圧信号PSCP2を導き出し、
- 信号PSCD2及びPSCP2をそれぞれの立ち下がりの開始で同期させ、
- 継続時間Tにわたる信号PSCD2とPSCP2との間の類似度を計算する、
請求項1又は2に記載の冠状動脈の脈波伝播速度を測定するためのシステム。 - 前記処理装置が、以下の不等式によって定義される範囲内でTfmdを決定するように構成されている、
請求項1~3のいずれかに記載の冠状動脈の脈波伝播速度を測定するためのシステム:
Tfdd-1.1*T<Tfmd<Tfdd-0.9*T 。 - 前記処理装置(42)が、遠位拡張期圧と遠位血圧信号の立ち上がりに対する接線との交点における時間Tfmdを決定する、
請求項1に記載の冠状動脈の脈波伝播速度を測定するためのシステム。 - 前記受信用のインターフェース(41)が心電図信号を受信するように構成され、
前記処理装置(42)が心電図信号のQRS群を時間Tfmpと時間Tfmdのそれぞれから隔てている継続時間を計算するように構成されている、
請求項1~5のいずれかに記載の冠状動脈の脈波伝播速度を測定するためのシステム。 - 前記処理装置(42)が、
- QRS群の開始時間の前の遠位血圧信号に対して調整され、QRS群の開始時間後に外挿される多項式関数又は対数関数と、
- 遠位圧力の立ち上がりに対する接線との
交点を計算することによって遠位拡張期圧を決定する、
請求項5及び6のいずれかに記載の冠状動脈の脈波伝播速度を測定するためのシステム。 - 前記処理装置(42)が近位血圧信号の立ち上がりに対する接線と近位拡張期圧との交点の時間Tfmpを決定し、
前記処理装置(42)が近位血圧信号の立ち下がりの接線と近位収縮期圧との交点の時間Tfdpを決定する、
請求項1~7のいずれかに記載の冠状動脈の脈波伝播速度を測定するためのシステム。 - 前記処理装置(42)が、前記心電図信号のQRS群を時間Tfmp及び時間Tfmdのそれぞれから隔てている継続時間を計算するように以下の通り構成されている:
- 10~20msの幅を有する期間を除いて常にゼロに等しい第1再構成信号であって、前記期間が血圧Tfmpの立ち上がりに対応する時間に中心を有し、前記期間中に前記第1再構成信号が一定値、三角関数、又は心電図信号のQRS群の振幅に等しい、前記第1再構成信号を生成し、
- 10~20msの幅を有する期間を除いて常にゼロに等しい第2再構成信号であって、前記期間が血圧Tfmdの立ち上がりに対応する時間に中心を有し、前記期間中に前記第2再構成信号が一定値、三角関数、又は心電図信号のQRS群の振幅に等しい、前記第2再構成信号を生成し、
- 心周期の継続時間又は呼吸周期の継続時間にわたって、心電図信号と第1再構成信号との間の相互相関関数を計算し、
- 心周期の継続時間又は呼吸周期の継続時間にわたって、心電図信号と第2再構成信号との間の相互相関関数を計算し、
- 前記相互相関関数が最大値をとる、前記心電図と前記再構成信号との間のオフセットに基づいて、前記最大値が好ましくは0.4~0.6である閾値を上回る場合にのみ、前記心電図信号のQRS群を前記時間Tfmpと前記時間Tfmdからそれぞれ隔てている前記継続時間の平均を前記心周期又は呼吸周期にわたって計算する、
請求項5に記載の冠状動脈の脈波伝播速度を測定するためのシステム。 - 前記継続時間Tにわたる前記信号PSCD2と前記信号PSCP2との間の前記類似度が不十分である場合、前記処理装置(42)が様々な時間オフセット値とともに、信号PSCD2とPSCP2との間の類似度を、同期された信号の0.2*T~0.8*Tの区間にわたって計算し、どの時間オフセットTajustに対して、信号PSCD2とPSCP2との間の前記類似度が前記区間にわたって最大になるかを決定し、Tfmd=Tfdd-T+Tajustを決定する、
ここで前記類似度が不十分である場合とは、前記信号PSCP 2 とPSCD 2 との間の平均自乗偏差が閾値よりも高い場合、又はこれらの信号間の自己相関関数の最大値が閾値よりも低い場合をいう、
請求項3に記載の冠状動脈の脈波伝播速度を測定するためのシステム。 - 前記継続時間Tにわたる前記信号PSCD2と前記信号PSCP2との間の類似度が不十分である場合、前記処理装置(42)が以下を実行する、ここで前記類似度が不十分である場合とは、信号PSCP 2 とPSCD 2 との間の平均自乗偏差が閾値よりも高い場合、又はこれらの信号間の自己相関関数の最大値が閾値よりも低い場合をいう:
- 時間TfmpとTfdpとの間の近位血圧信号を取得し、
- 取得された信号を遠位血圧信号の尺度に適合させ、
- 時間Tfdd-TとTfddとの間の遠位血圧信号を、取得されるとともに適合された血圧信号で置き換え、
- Tfmdを、取得されるとともに適合された信号に対する接線と遠位拡張期圧との交点として決定する、
請求項3に記載の冠状動脈の脈波伝播速度を測定するためのシステム。 - 前記処理装置(42)が、
- 時間Tpfm=Tfmd-Tana(Tanaは5~10ms)における遠位血圧信号の値を決定し、
- 時間Tpfmにおいて決定された前記血圧の値の遠位拡張期血圧に対する比を計算し、
- 計算された比が0.95~1.05の閾値より高い場合、警告信号を発生する、
請求項1~11のいずれかに記載の冠状動脈の脈波伝播速度を測定するためのシステム。 - 細長いFFRガイドワイヤであって、前記ガイドワイヤに沿って所定の距離だけ離れた2つの圧力センサを含む前記FFRガイドワイヤをさらに備え、前記2つの圧力センサが前記受信用のインターフェースに接続され、前記受信用のインターフェースが前記圧力センサのそれぞれから信号をサンプリングするための回路を備える、
請求項1~12のいずれかに記載の冠状動脈の脈波伝播速度を測定するためのシステム。 - 前記2つの圧力センサ間の前記所定の前記距離が70~150mmである、
請求項13に記載の冠状動脈の脈波伝播速度を測定するためのシステム。
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