JP2002513601A - Apparatus and method for identifying and characterizing lesions and therapeutic outcomes by analyzing flow disturbances - Google Patents

Apparatus and method for identifying and characterizing lesions and therapeutic outcomes by analyzing flow disturbances

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JP2002513601A
JP2002513601A JP2000546652A JP2000546652A JP2002513601A JP 2002513601 A JP2002513601 A JP 2002513601A JP 2000546652 A JP2000546652 A JP 2000546652A JP 2000546652 A JP2000546652 A JP 2000546652A JP 2002513601 A JP2002513601 A JP 2002513601A
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トルコウスキイ,ギデオン
ドガニイ,エルハナン
シヤルマン,イブジエニイ
ノスコウイクス,サイモン・ヘンリ
バラク,チエン
オーテンベルグ,マイケル
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フローレンス・メデイカル・リミテツド
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    • A61B5/021Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/0215Measuring pressure in heart or blood vessels by means inserted into the body
    • A61B5/02158Measuring pressure in heart or blood vessels by means inserted into the body provided with two or more sensor elements

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Abstract

(57)【要約】 医学的治療診断システム1は、信号解析器10、および血管系のような生体の流体送出系に用いるように適合された圧力センサデバイス4を含む。該システム1は、狭窄、動脈瘤、治療の成果(バルーンの膨張、解剖またはステントの位置異常)の兆候を含む血管壁の特性を判定するために血管内に見出される流れの撹乱を計測する。計測される流れの撹乱は、血管のアテローム性動脈硬化性の閉塞の領域内における血流によって生成される。本発明のシステム1は、閉塞サイズおよび血流容量についての処置医師に利用可能な知識の量を増大させる。 (57) SUMMARY A medical treatment diagnostic system 1 includes a signal analyzer 10 and a pressure sensor device 4 adapted for use in a biological fluid delivery system, such as a vascular system. The system 1 measures flow disturbances found in a blood vessel to determine characteristics of the vessel wall including stenosis, aneurysm, and signs of treatment outcome (inflation of the balloon, dissection or malposition of the stent). The measured flow disturbance is created by blood flow in the area of atherosclerotic occlusion of the blood vessel. The system 1 of the present invention increases the amount of knowledge available to the treating physician about occlusion size and blood flow volume.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 (技術分野) 本発明は、概して医学診断装置および治療的評価の分野に関し、そして特に血
管壁および病変を特徴付ける血管のためのシステムに関する。
TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates generally to the field of medical diagnostic equipment and therapeutic evaluation, and more particularly to systems for vascular walls and vessels characterizing lesions.

【0002】 (背景技術) 血管の疾患は、血管のアテローム性動脈硬化閉塞に起因する血流の低下によっ
てしばしば明らかになる。例えば、心筋へ血液を供給する冠状動脈の閉塞は、心
臓疾患の主な原因である。バイパス手術およびカテーテルによるバルーン膨張の
ような動脈の閉塞を緩和するための侵襲的な処置は、今日では閉塞特性および閉
塞された動脈を通る血流の見積りに依存して行なわれている。これらの見積りは
、閉塞の大きさおよび/または血流の計測に基づいている。不幸なことに、閉塞
サイズおよび血流の計測の現在の方法は、分解能が低く、精密でなく、時間がか
かり、結果の解釈に専門的知識を必要とし、そして高価である。そして、閉塞緩
和方法のいずれかを使用するか否か、およびその方法を使用すべきかという決定
は、しばしば不完全な情報に基づいている。治療成果の評価もまた問題をはらん
でおり、そこでは閉塞の開口およびステント位置の両者が評価されなければなら
ない。
BACKGROUND OF THE INVENTION Vascular disease is often manifested by reduced blood flow due to atherosclerotic occlusion of the blood vessels. For example, obstruction of the coronary arteries that supply blood to the heart muscle is a major cause of heart disease. Invasive procedures to alleviate arterial occlusion, such as bypass surgery and catheter balloon inflation, are nowadays dependent on the characteristics of the occlusion and the estimation of blood flow through the occluded artery. These estimates are based on measurements of occlusion size and / or blood flow. Unfortunately, current methods of measuring occlusion size and blood flow are low resolution, inaccurate, time consuming, require expertise in interpreting results, and are expensive. And the decision whether to use any of the occlusion mitigation methods and whether to use such methods is often based on incomplete information. Evaluation of treatment outcome is also problematic, where both the opening of the occlusion and the stent location must be evaluated.

【0003】 圧力、流れおよび幾何学的配置は、心臓血管系においてしばしば計測される3
つの変数である。プローブの小型化における最近の進歩、プローブセンサの周波
数レスポンスの改善、およびコンピュータ化された処理は、従来実施不可能であ
った圧力、流れおよび幾何学的配置計測の全ての新たな範囲を広げた。
[0003] Pressure, flow and geometry are often measured in the cardiovascular system3
There are two variables. Recent advances in probe miniaturization, improved probe sensor frequency response, and computerized processing have opened up a whole new range of pressure, flow, and geometry measurements that were not possible before. .

【0004】 典型的には、医師は、最初に、薬物療法、カテーテル越しの心臓血管治療(T
CT)、冠状動脈バイパス移植(CABG)、または無処置の中から適切な処置
方法を選択する。アテローム性動脈硬化病変は、異なる特性を持つこともある。
いくつかの病変は、様々な程度の硬化を呈すると同時に、他のものは脂肪過多の
または血栓症の特質を有する。病変に対して基部および末梢の血管状態と共に病
変の特徴は、必要な治療処置を決定するための主要な要素である。近年、TCT
に向けられる患者数が増加している。TCTは、介在的な診断処置(X線血管造
影法)に始まり、次いで投薬療法、CABGまたは適切な介在的な処置によるT
CT処置の継続による患者の治療を行なう。
[0004] Typically, physicians first begin with drug therapy, cardiovascular therapy over catheters (T
CT), coronary artery bypass graft (CABG), or no treatment. Atherosclerotic lesions may have different characteristics.
Some lesions exhibit varying degrees of sclerosis, while others have the characteristics of hyperlipidemia or thrombosis. The characteristics of the lesion along with its proximal and peripheral vascular status are key factors in determining the required therapeutic treatment. Recently, TCT
The number of patients devoted to is increasing. TCT begins with an intervening diagnostic procedure (X-ray angiography), followed by medication, CABG or T
The patient is treated by continuing the CT procedure.

【0005】 今日では、種々の病変のタイプを治療するために数多くの方法を用いることが
できる。これらの方法のいくつかは、以下に、それらの硬化病変を開く能力に関
連して「より柔軟なもの」から「より重いもの」へ並べられて与えられる。すな
わち、経皮的管腔内血管形成(PTCA)、「カッティングバルーン」血管形成
、指向性冠状動脈アセレクトミー(atherectomy)(DCA)、循環
冠状動脈アセレクトミー(RCA)、超音波破壊カテーテル血管形成、管腔内抽
出カテーテル(TEC)アセレクトミー、ロタブレータ(Rotablator
)アセレクトミー、およびエキシマレーザ血管形成(ELCA)である。しばし
ば、病変内に、血管の再閉塞(反動としても知られている)を防止するために、
ステントが配置される。もしも、ステントが、異常位置に配置されると、流れを
停止させ、再狭窄を開始させるかもしれない。
[0005] Numerous methods are available today to treat various lesion types. Some of these methods are given below, side by side, from "softer" to "heavier" in relation to their ability to open sclerotic lesions. Percutaneous intraluminal angioplasty (PTCA), "cutting balloon" angioplasty, directional coronary artery aselectomy (DCA), circulating coronary artery aselectomy (RCA), ultrasonic disruption catheter vessel Formation, Intraluminal Extraction Catheter (TEC) Aselect Me, Rotablator
A) Aselective and excimer laser angioplasty (ELCA). Often, within the lesion, to prevent reocclusion of blood vessels (also known as recoil)
A stent is deployed. If the stent is misplaced, it may stop flow and initiate restenosis.

【0006】 病変に対する基部および末梢の血管状態と共に病変の特徴は、医学的に且つ経
済的に最適な治療方法または方法の組合せの選択を決定するために用いられる。
X線血管造影法は、カテーテル実験(cath lab)における主要な診断ツ
ールであった。医師は病変を識別し且つ位置を調べ、閉塞レベル(通常直径のパ
ーセンテージ)を評価し、そして対照物外観に従って決定される「心筋梗塞にお
ける血栓分解」(TIMI)グレードによる潅流を質的に見積るのにX線血管造
影画像を用いる。TIMIグレードの0、1、2、3は、それぞれ、潅流なし、
最小潅流、部分潅流および完全潅流をそれぞれあらわす。
[0006] The characteristics of the lesions, as well as the proximal and peripheral vascular status of the lesions, are used to determine the choice of a medically and economically optimal treatment method or combination of methods.
X-ray angiography has been the primary diagnostic tool in catheter labs. The physician identifies and locates the lesion, assesses the level of occlusion (usually a percentage of diameter), and qualitatively estimates perfusion according to the "thrombolysis in myocardial infarction" (TIMI) grade, which is determined according to the appearance of the controls. An X-ray angiographic image is used. 0, 1, 2, 3 of the TIMI grade, respectively, without perfusion
Represents minimal perfusion, partial perfusion and complete perfusion, respectively.

【0007】 より精巧な診断ツールには、質的冠状動脈X線血管造影(QCA)、血管内超
音波(IVUS)血管内ドップラー速度センサ(IDVS)および血管内圧力セ
ンサ(IPS)がある。QCAは、医師によって選択された画像領域において、
X線血管造影画像から幾何学配置的特性を計算する。
[0007] More sophisticated diagnostic tools include qualitative coronary x-ray angiography (QCA), intravascular ultrasound (IVUS) intravascular Doppler velocity sensor (IDVS), and intravascular pressure sensor (IPS). QCA is performed in the image area selected by the doctor,
Calculate geometric properties from X-ray angiographic images.

【0008】 IVUSは、断面領域に関する正確な幾何学配置データおよび血管壁の組成お
よび構造に関する正確な情報を提供する。IDVSは、残留冠状動脈流(CFR
)基準に従った閉塞の種々の段階を弁別することを可能とする速度計測を提供す
る。IDVSは、血管内の位置エラーに起因する不正確さの問題を被る。IPS
は、FFR(残留部分流)基準に従って種々の閉塞の度合いの弁別を可能とする
圧力計測を提供する。X線血管造影法および上で論じた精巧な技術は、治療的処
置に先立ち且つその後に採用されるかもしれない(最後は、結果の評価および訂
正動作についての決定について)。
[0008] IVUS provides accurate geometry data on cross-sectional areas and accurate information on the composition and structure of vessel walls. IDVS is based on residual coronary artery flow (CFR).
2.) provide velocity measurements that allow different phases of occlusion to be distinguished according to criteria; IDVS suffers from inaccuracies due to positional errors in the blood vessels. IPS
Provides a pressure measurement that allows discrimination of various degrees of occlusion according to the FFR (residual partial flow) criteria. X-ray angiography and the elaborate techniques discussed above may be employed prior to and after the therapeutic procedure (finally for evaluation of results and determination of corrective action).

【0009】 不幸なことに、上で論じた精巧な方法は、高価であることと操作の複雑さのた
めに一般的に用いられていない。
[0009] Unfortunately, the elaborate methods discussed above are not commonly used because of their cost and complexity of operation.

【0010】 (発明の開示) この発明は、血管系のような生体の流体送出系に用いるように適合された信号
解析器および圧力センサデバイスを含む医学的治療診断システムを提供する。該
システムは、狭窄、動脈瘤、治療の成果(バルーンの膨張、解剖またはステント
の位置異常)の兆候を含む血管壁の特性を判定するために血管内に見出される流
れの撹乱を計測する。計測される流れの撹乱は、血管のアテローム性動脈硬化性
の閉塞の領域内における血流によって生成される。本発明のシステムは、閉塞サ
イズおよび血流容量についての処置医師に利用可能な知識の量を増大させる。自
然な血流が、流れの撹乱の誘導のためには低すぎるときは、計測可能な流れの撹
乱を生成するために流れ増大方法、すなわち血管拡張(血流増加)、含塩物のコ
ントロールされたボーラスが用いられてもよい。知られている血液流動学的特性
が、コンピュータ計算手順に含められていてもよい。該方法は、バイパス移植評
価および心臓弁膜にも用いられ得る。最後に、本発明は、他の生物学的流動導管
(例えば、尿管)にも適用され得る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a medical treatment and diagnostic system that includes a signal analyzer and a pressure sensor device adapted for use in a fluid delivery system of a living organism, such as the vascular system. The system measures flow disturbances found in the blood vessel to determine characteristics of the vessel wall including stenosis, aneurysm, and signs of treatment outcome (inflation of the balloon, dissection or malposition of the stent). The measured flow disturbance is created by blood flow in the area of atherosclerotic occlusion of the blood vessel. The system of the present invention increases the amount of knowledge available to the treating physician about occlusion size and blood flow volume. When natural blood flow is too low to induce flow disturbances, flow enhancement methods are used to create measurable flow disturbances, ie, vasodilation (blood flow enhancement), controlled saline. A bolus may be used. Known blood rheological properties may be included in the computational procedure. The method can also be used for bypass graft assessment and heart valves. Finally, the invention can be applied to other biological flow conduits, such as the ureter.

【0011】 本発明の目的は、血管における流れの撹乱特性を判定することにある。It is an object of the present invention to determine flow disturbance characteristics in blood vessels.

【0012】 本発明のさらなる目的は、体内における血管または流体が流れる管状導管にお
ける部分閉塞または動脈瘤を検出し且つ特徴付けることにある。
It is a further object of the present invention to detect and characterize partial occlusions or aneurysms in blood vessels or tubular conduits through which fluids flow in the body.

【0013】 本発明の利点は、血管内の多数の点における血圧または血流速度の値を時間の
関数として計測することにある。
An advantage of the present invention is that it measures blood pressure or blood flow velocity values at multiple points in a blood vessel as a function of time.

【0014】 本発明の他の利点は、閉塞の充分な開口またはステントの位置異常の探知のよ
うな、臨床治療の成果を評価することにある。
Another advantage of the present invention is in assessing the outcome of a clinical treatment, such as detecting a full opening of an occlusion or malposition of a stent.

【0015】 さらに他の利点は、本発明は、血管における計測および判定に利用され得るも
のであるが、尿道における尿流のような、流体の流れを収容する如何なる管状導
管にも使用するために採用し得ることにある。
[0015] Yet another advantage is that the present invention can be used for measurement and determination in blood vessels, but for use in any tubular conduit containing a fluid flow, such as urine flow in the urethra. It can be adopted.

【0016】 加えて、本発明の利点は、水道管のように水垢の沈積により狭くなった内部の
計測および特徴付けのためにそれを通る脈流が誘起され得る内部に脈打つ流れを
有する、他の非生物的導管に用い得るその適応性にもある。
In addition, an advantage of the present invention is that it has a pulsating flow through it that can induce a pulsating flow therethrough for measurement and characterization of the interior narrowed by the buildup of water scale, such as a water pipe. There is also its adaptability which can be used for abiotic conduits.

【0017】 本発明の特徴は、絶対項または同じ患者の非病変領域におけるパラメータ値に
対する病変した領域における関連するパラメータ値の比として計算され報告され
得る、最大乱流強度およびスペクトル帯域幅のような判定された流れの撹乱パラ
メータを計算し且つ報告することにある。
Features of the present invention include features such as maximum turbulence intensity and spectral bandwidth, which may be calculated and reported as absolute terms or the ratio of a parameter value in a diseased area to a parameter value in a non-lesioned area of the same patient. Calculating and reporting the determined flow disturbance parameters.

【0018】 さらなる特徴は、高い応力のある状態と比較して、通常の応力のない状態にお
いて判定した、関連するパラメータの比を計算し且つ報告することにあり、ここ
で、このような高い応力のある状態とは、パパベリンのような血管拡張薬の注入
によって誘起された血管拡張である。
[0018] A further feature is to calculate and report the ratio of relevant parameters determined in a normal, stress-free state compared to a high stress state, wherein such a high stress state is determined. One condition is vasodilation induced by the infusion of a vasodilator such as papaverine.

【0019】 さらに他の特徴は、生物学的プロセスで、狭窄のきっかけ、プラークの成長、
プラークの破裂および脈管形成を含む、病変の成長を予測するため血管壁内に生
じた流れの撹乱を特徴付けることにある。
Still other features are biological processes that trigger stenosis, plaque growth,
It consists in characterizing the flow disturbances created in the vessel wall to predict lesion growth, including plaque rupture and angiogenesis.

【0020】 本発明の目的、利点および特徴は、流体送出系内に挿入し得るように適合され
た少なくとも1つの圧力センサデバイス、および前記圧力センサデバイスに接続
され前記圧力センサデバイスによって生成された圧力信号に対して作動する信号
解析器を含む生体の流体送出系と連通する乱流を計測するためのシステムで実施
される。信号解析器は、乱流強度の値を計測し且つ記録するように作動する。
[0020] Objects, advantages and features of the present invention include at least one pressure sensor device adapted to be insertable into a fluid delivery system, and a pressure connected to and generated by the pressure sensor device. Implemented in a system for measuring turbulence in communication with a biological fluid delivery system that includes a signal analyzer that operates on signals. The signal analyzer operates to measure and record the value of the turbulence intensity.

【0021】 1つの実施形態において、該システムセンサデバイスは複数の圧力センサを含
んでおり、ここで少なくとも1つの圧力センサはワイヤである。他の実施形態に
おいては、該圧力センサは、流体充填圧力トランスデューサである。圧力センサ
デバイスは、前記流体送出系と信号通信して前記流体充填圧力トランスデューサ
を配置するための管腔カテーテルを含む。
In one embodiment, the system sensor device includes a plurality of pressure sensors, wherein at least one pressure sensor is a wire. In another embodiment, the pressure sensor is a fluid-filled pressure transducer. The pressure sensor device includes a luminal catheter for positioning the fluid-filled pressure transducer in signal communication with the fluid delivery system.

【0022】 その他の実施形態においては、前記複数の圧力センサのうちの少なくとも1つ
がガイドワイヤに接続されている。
In another embodiment, at least one of the plurality of pressure sensors is connected to a guide wire.

【0023】 システム信号解析器は、第1のソフトウェアプログラムによって、流体送出系
の圧力信号を計測し且つ記録するように適合されたコンピュータを含む。該デー
タは、その後にオフラインでの後処理によって記録される。
The system signal analyzer includes a computer adapted to measure and record a fluid delivery system pressure signal according to a first software program. The data is then recorded by off-line post-processing.

【0024】 システム信号解析器は、第2のソフトウェアプログラムをも含み、それによっ
て前記コンピュータが、前記流体送出系における乱流強度の値を判定するように
適合される。該乱流強度の値および関連する計測値は、流体送出系についての狭
窄の特性を判定するのに用いられてもよい。
[0024] The system signal analyzer also includes a second software program, whereby the computer is adapted to determine a value of turbulence intensity in the fluid delivery system. The turbulence intensity value and the associated measurement may be used to determine stenosis characteristics for the fluid delivery system.

【0025】 該システムは、生体の流体送出系内における流れの撹乱を計測するための方法
であって、 少なくとも1つの圧力センサデバイス、および圧力信号を受信するように前記
圧力センサデバイスに作動可能に接続された信号解析器を有するデータ収集シス
テムを提供するステップと、 圧力センサデバイスを流体送出系内の第1の位置に挿入し且つ配置するステッ
プと、 第1の位置における圧力を計測するステップと、 前記圧力センサデバイスを第2の位置へ所定距離だけ移動させるステップと、 第2の位置における圧力を計測するステップと、 複数の位置を得るために前記移動および計測ステップを繰り返すステップと、 前記位置の各々についてのスペクトル帯域幅および乱流強度を計算するステッ
プと を含む。
The system is a method for measuring flow disturbances in a biological fluid delivery system, the method comprising: at least one pressure sensor device; and operable by the pressure sensor device to receive a pressure signal. Providing a data acquisition system having a signal analyzer connected thereto; inserting and placing a pressure sensor device at a first location in the fluid delivery system; and measuring pressure at the first location. Moving the pressure sensor device to a second position by a predetermined distance; measuring pressure at a second position; repeating the moving and measuring steps to obtain a plurality of positions; Calculating the spectral bandwidth and turbulence intensity for each of the.

【0026】 該方法ステップの移動、計測および計算ステップは、データが乱流強度の計測
された特徴を正確に有するまで繰り返される。
The moving, measuring and calculating steps of the method steps are repeated until the data has exactly the measured characteristics of the turbulence intensity.

【0027】 加えて、本発明は、前記コンピュータが前記第2のプログラムにより、前記乱
流区域の長さに基づいて動脈瘤を判定するように適合されたシステムを提供する
。そのようなシステムは、(狭窄と同様に)圧力により探知されて、流れの撹乱
を生じさせる位置異常のステントを識別するための評価ツールとなる。さらに、
該システムは、前記コンピュータが前記第2のプログラムによって、前記血管系
内における剪断応力を判定するように適合されているときは、薬剤送出の局所化
に用いられる。
In addition, the present invention provides a system wherein the computer is adapted by the second program to determine an aneurysm based on a length of the turbulence zone. Such a system is an evaluation tool for identifying malpositioned stents that are detected by pressure (as well as stenosis) and cause flow disturbances. further,
The system is used for localizing drug delivery when the computer is adapted by the second program to determine shear stress in the vasculature.

【0028】 さらに、もしも血液レオロジーが知られて(主として粘性について)いるなら
ば、流れの撹乱パラメータは、マニュアル的にでも自動的にでもどちらでもよい
が、それらを考慮するように変更されてもよい。
Furthermore, if blood rheology is known (mainly for viscosity), the flow disturbance parameters may be either manual or automatic, but may be modified to take account of them. Good.

【0029】 最後に、流れの撹乱の識別および定量化は、自然のものの診断および移植した
ものの機能の評価、すなわち人工の移植弁および組織弁の両方の心臓弁膜の治療
および診断に有用であろう。流れの撹乱識別および定量化は、バイパス移植、特
に縫合の評価による治療および診断に有用であろう。
Finally, the identification and quantification of flow disturbances would be useful in diagnosing the nature and assessing the function of the implant, ie, treating and diagnosing heart valves, both prosthetic implants and tissue valves . Flow perturbation identification and quantification may be useful for bypass grafting, especially for treatment and diagnosis by suture evaluation.

【0030】 本発明は、同様な構成要素が同様な参照符号によって示される添付図面ととも
になされる下記の詳細な説明からより十分に理解される。
The present invention will be more fully understood from the detailed description below, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which like components are designated by like reference numerals.

【0031】 (本発明の詳細な説明) 本発明は、血管の流れの撹乱を判定する方法およびシステムを提供する。この
ような判定は、狭窄に関する血管の検出および特徴化を行う。流れの撹乱の判定
は、特に血管の複数の領域の圧力信号のスペクトル帯域幅を計測し、判定するこ
とによる、血管の渦発生に基づいている。ここで判定されるように、より広い帯
域幅は、大きな狭窄があることを意味し、一方帯域幅がより小さい場合、より小
さい狭窄があることを意味する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides methods and systems for determining disturbances in blood vessel flow. Such a determination involves detection and characterization of blood vessels related to stenosis. The determination of flow disturbance is based on the occurrence of vortices in the blood vessel, particularly by measuring and determining the spectral bandwidth of the pressure signal in multiple regions of the blood vessel. As determined here, a wider bandwidth means that there is a large stenosis, while a smaller bandwidth means that there is a smaller stenosis.

【0032】 本発明は、血管システムのような生体の流体供給システムで使用するのに適合
された、信号解析器および圧力センサデバイスを含む医療診断方法およびシステ
ムを提供する。このシステムは、狭窄の徴候を含む血管壁の特徴を判定する目的
のために血管内にある乱流を計測する。計測された乱流は、血管のアテローム性
動脈硬化閉塞の領域内にある減少された血液流量によって生じる。本発明のシス
テムは、閉塞の大きさおよび血液流量容量について治療する医師に利用可能であ
る知識量を増加させる。
The present invention provides medical diagnostic methods and systems including a signal analyzer and a pressure sensor device adapted for use in a biological fluid supply system, such as a vascular system. This system measures turbulence within a blood vessel for the purpose of determining characteristics of the vessel wall, including signs of stenosis. The measured turbulence is caused by reduced blood flow within the area of atherosclerotic occlusion of the blood vessel. The system of the present invention increases the amount of knowledge available to treating physicians about the size of the occlusion and the volume of blood flow.

【0033】 次に、図1、図2、図3および図4を参照する。図1および図2は、病変識別
および病変の重大さ、最大流量、最大速度、剪断応力および剪断応力時間の決定
のためのシステムの概略等角図を示している。
Next, reference is made to FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 1 and 2 show schematic isometric views of a system for lesion identification and determination of lesion severity, maximum flow rate, maximum velocity, shear stress and shear stress time.

【0034】 このシステムは本発明の2つの実施形態(1および2)により構成され、作動
している。図3および図4は、図1のシステム1および図2のシステム2の詳細
を示す概略機能ブロック図である。
This system is configured and operating according to two embodiments (1 and 2) of the present invention. 3 and 4 are schematic functional block diagrams showing details of the system 1 of FIG. 1 and the system 2 of FIG.

【0035】 システム1および2は、血管に直接にあるいは血管内の圧力を計測するカテー
テル管腔3を介して挿入される、圧力センサカテーテルあるいはガイドワイヤ4
を含んでいる。管腔カテーテルの種類は、米国のミネアポリス市のMedtro
nic Interventional Vascular社によって販売され
ている型式8F Archer 冠状動脈案内カテーテルのような案内カテーテ
ルと、米国のBard Cardiology社によって販売された型式Sit
eseer診断カテーテルのような診断カテーテルと、米国のBiotroni
k GMBH&Co社によって販売された型式Supreme高速交換PTCA
カテーテルのようなバルーンカテーテルと、あるいは他の従来の中空カテーテル
とを含み得る。システム1およびシステム2は、少なくとも1つのセンサ4を含
んでいる。
The systems 1 and 2 comprise a pressure sensor catheter or guide wire 4 inserted directly into the blood vessel or through a catheter lumen 3 for measuring the pressure in the blood vessel.
Contains. The type of lumen catheter is available from Medtro, Minneapolis, U.S.A.
Guide catheters, such as the Model 8F Archer coronary guide catheter sold by Nic International Vascular, and the Model Sit sold by Bard Cardiology, USA
diagnostic catheters such as the Eseer diagnostic catheter and Biotroni in the United States
k Model Supreme Fast Exchange PTCA sold by GMBH & Co
It may include a balloon catheter, such as a catheter, or other conventional hollow catheter. System 1 and system 2 include at least one sensor 4.

【0036】 多数の圧力センサ配置を、本発明の範囲から逸脱しないで想定してもよいこと
が分かる。例えば、1つの実施形態では、システム1および2は、血管内の圧力
を計測する2つの(4a、4b)圧力センサカテーテル(図示せず)、あるいは
ガイドワイヤを含んでいる。それとは別に、2つの圧力センサを使用する場合、
図1および図2に示されるように流体充填(FF)圧力トランスデューサ31は
また許容可能であり、2つの圧力センサ4Aあるいは4Bの1つに取って代わる
システムに含まれる。このような場合、FF圧力トランスデューサは、案内カテ
ーテル3の遠位端を介して接続される。典型的な実施形態では、圧力センサ4は
、米国のテキサス州のMillar Instruments社から市販されて
いる3Fの1つの圧力センサモデルSPC−330Aあるいはデュアル圧力カテ
ーテルSPC−721として販売されている型式のものである。診断あるいは結
合された診断/治療目的に適している他の商用圧力カテーテルは、スウェーデン
のウプサラ市のRadi Medical Systems社からの製造番号1
2000、あるいは米国、カルフォルニア州のCardiometrics社、
Endsonics社からのCardiometrics WaveWire圧
力ガイドワイヤとして販売される、0.014インチのガイドワイヤ取り付け圧
力センサ型式のようなものも本発明に適している。
It will be appreciated that a number of pressure sensor arrangements may be envisioned without departing from the scope of the present invention. For example, in one embodiment, systems 1 and 2 include two (4a, 4b) pressure sensor catheters (not shown) that measure pressure in a blood vessel, or a guidewire. Alternatively, when using two pressure sensors,
As shown in FIGS. 1 and 2, a fluid-filled (FF) pressure transducer 31 is also acceptable and included in a system that replaces one of the two pressure sensors 4A or 4B. In such a case, the FF pressure transducer is connected via the distal end of the guiding catheter 3. In an exemplary embodiment, the pressure sensor 4 is of the type sold as a 3F single pressure sensor model SPC-330A or dual pressure catheter SPC-721, commercially available from Millar Instruments, Texas, USA. It is. Other commercial pressure catheters suitable for diagnostic or combined diagnostic / therapeutic purposes are available under the serial number 1 from Radi Medical Systems, Uppsala, Sweden.
2000, or Cardiometrics, California, USA,
Also suitable for the present invention are such as the 0.014 inch guidewire mounted pressure sensor type sold as a Cardiometrics WaveWire pressure guidewire from Endsonics.

【0037】 システム1および2も信号調整器23を含んでいる。この目的に適している型
式の信号調整器は、Millar Instruments社から市販されてい
るモデルTCB−500制御装置あるいはウプサラ市のRadi Medica
l Systems社のRadi Pressure Wireインタフェース
型式PW110である。信号調整器23は、圧力センサの信号を増幅するために
圧力センサ4に作動するように接続されている。システム1は、さらに信号調整
器23およびそれからアナログ信号を受信するFF圧力トランスデューサ31に
接続されている、アナログ/ディジタル(A/D)コンバータ28を含んでいる
。この目的に適している型式のA/Dコンバータは、テキサス州のオースティン
市のNational Instruments社で市販されているNI Eシ
リーズ多機能I/OモデルPCI−MIO−16XE−10である。信号調整器
23は、使用される特定型式の圧力センサに依存し、好ましくは、コンピュータ
20のデータ収集カードに統合されるかあるいは完全に省かれる。
The systems 1 and 2 also include a signal conditioner 23. A signal conditioner of the type suitable for this purpose is a model TCB-500 controller commercially available from Millar Instruments or Radi Medica of Uppsala.
l Systems Systems RadiPressure Wire interface model PW110. The signal conditioner 23 is operatively connected to the pressure sensor 4 to amplify the pressure sensor signal. The system 1 further includes an analog / digital (A / D) converter 28 connected to a signal conditioner 23 and an FF pressure transducer 31 that receives analog signals therefrom. A type of A / D converter suitable for this purpose is the NIE series multi-function I / O model PCI-MIO-16XE-10 available from National Instruments, Austin, Texas. The signal conditioner 23 depends on the particular type of pressure sensor used and is preferably integrated into the data acquisition card of the computer 20 or omitted altogether.

【0038】 図2のシステム2は、監視システムの機能を果たす標準心臓カテーテル法シス
テム22も含んでいる。この目的に適している型式の標準心臓カテーテル法シス
テムは、日本の東京のNihon Kohden社から市販されている日本光電
モデルRMC−1100である。信号調整器23およびFF圧力トランスデュー
サ31は、監視システム22に直接接続されている。システム2はさらに、遮蔽
されたI/Oコネクタボックス27を介して監視システム22の出力に接続され
た、アナログ/ディジタル(A/D)コンバータ28を含んでいる。この目的に
適している型式の接続ボックスは、テキサス州のオースティン市のNation
al Instruments社から市販されているNI SCB−68あるい
はBNC−2090である。
The system 2 of FIG. 2 also includes a standard cardiac catheterization system 22 that performs the function of a monitoring system. A standard cardiac catheterization system of the type suitable for this purpose is the Nihon Kohden model RMC-1100 available from Nihon Kohden, Tokyo, Japan. The signal conditioner 23 and the FF pressure transducer 31 are directly connected to the monitoring system 22. The system 2 further includes an analog / digital (A / D) converter 28 connected to the output of the monitoring system 22 via a shielded I / O connector box 27. A connection box of the type suitable for this purpose is available from Nation, Austin, Texas.
NI Instruments BSC-2090 or NISCB-68, available from al Instruments.

【0039】 システム1およびシステム2は、A/Dコンバータ28に接続され、ディジタ
ル化調節圧力信号をA/Dコンバータ28から受信する信号解析器20も含んで
いる。この信号解析器20は、好ましくは、コンピュータ25に接続され、コン
ピュータ25によって実行される計算の結果を示すテキスト数およびグラフを表
示するディスプレイ21を含んでいるユーザインタフェースを有するコンピュー
タ25を含む。このコンピュータは、参照符号26によって示され、コンピュー
タ25に作動するように接続され、ドキュメンテーションおよび保管のための結
果のハードコピーを提供するネットワーク記憶装置あるいはプリンタのような記
録装置に接続されている。A/Dコンバータ28は、別個の装置であってもよい
し、あるいはコンピュータ25(図示せず)にインストールされるデータ収集コ
ンピュータカードに統合されてもよい。コンピュータ25は、圧力センサ4によ
って検知され、A/Dコンバータ28あるいはデータ収集カード(図示せず)に
よって収集された圧力データを処理し、ディスプレイ21に表示されるテキスト
、数値および/またはグラフデータを発生する。
The systems 1 and 2 also include a signal analyzer 20 connected to the A / D converter 28 and receiving the digitized regulated pressure signal from the A / D converter 28. The signal analyzer 20 preferably includes a computer 25 having a user interface connected to the computer 25 and including a display 21 for displaying text numbers and graphs indicating the results of calculations performed by the computer 25. This computer is designated by the reference numeral 26 and is operatively connected to the computer 25 and is connected to a recording device such as a network storage device or a printer which provides a hard copy of the results for documentation and archiving. A / D converter 28 may be a separate device or may be integrated with a data acquisition computer card installed in computer 25 (not shown). The computer 25 processes the pressure data detected by the pressure sensor 4 and collected by the A / D converter 28 or a data collection card (not shown), and converts the text, numerical value, and / or graph data displayed on the display 21. appear.

【0040】 システム1および2のコンピュータ25は、血管内の圧力データを計測し、記
録するデータ記録プログラムの使用によって適合される。記録データの計測手順
計算を続行することは、所定の血管の特徴に対するチェックを決定するために、
コンピュータ25で作動する第2のプログラムを必要とする。他の実施形態では
、システム1および2のコンピュータ25は、実時間で血管内の圧力データを計
測し、記録するためにオンラインデータ記録プログラムの使用によって適合され
る。計測手順に続く。
The computer 25 of the systems 1 and 2 is adapted by using a data recording program that measures and records intra-vascular pressure data. Proceeding with the measurement procedure calculation of the recorded data, in order to determine a check for a given vessel characteristic,
Requires a second program running on computer 25. In another embodiment, the computers 25 of the systems 1 and 2 are adapted by using an online data recording program to measure and record intra-vascular pressure data in real time. Continue with the measurement procedure.

【0041】 ソフトウェアプログラムの性質および特徴を完全に理解するために、血管の流
体力学の基本的な原理を最初に精査する必要がある。
To fully understand the nature and characteristics of software programs, it is necessary to first review the basic principles of vascular fluid dynamics.

【0042】 一般的に、まっすぐな管の流体の流れは、レイノルズ数R=ud/νによって
特徴付けられる。ここで、uは平均流速、dは管直径、νは流体粘度である。円
筒状管の定常状態流の場合、臨界レイノルズ数Rcrは1500〜3000の範
囲にある。脈動流の場合、臨界レイノルズ数は頻度パラメータαに直接関連して
いる。したがって、Rcr=K・αであり、ここで、Kは250〜400の範囲
にある定数であり、α=d(ω/ν)、ωは脈動流の頻度である。
In general, the fluid flow in a straight tube is characterized by a Reynolds number R = ud / ν. Here, u is the average flow velocity, d is the pipe diameter, and ν is the fluid viscosity. For steady state flow through a cylindrical tube, the critical Reynolds number R cr is in the range of 1500-3000. For pulsating flow, the critical Reynolds number is directly related to the frequency parameter α. Therefore, R cr = K · α, where K is a constant in the range of 250 to 400, α 2 = d 2 (ω / ν), and ω is the frequency of the pulsating flow.

【0043】 最大レイノルズ数Rmax=umaxd/νが臨界レイノルズ数Rcrより大
きい場合、脈動流は乱流になり、umaxは、脈動流の1サイクル中最大流速で
ある。したがって、
If the maximum Reynolds number R max = u max d / ν is greater than the critical Reynolds number R cr , the pulsating flow becomes turbulent, and u max is the maximum flow velocity in one cycle of the pulsating flow. Therefore,

【0044】[0044]

【数1】 になる。(Equation 1) become.

【0045】 したがって、血管において、層流から乱流への遷移は、umax、流れ頻度ω
および血液粘度νの値によって決定される。
Therefore, in a blood vessel, the transition from laminar flow to turbulent flow is represented by u max , flow frequency ω
And blood viscosity ν.

【0046】[0046]

【数2】 である場合、流れが乱流になる。人間において、ωは心拍頻度である。1分間6
0の脈拍の心拍頻度の場合、ω≒2π(1/sec)である。人間の血液粘度は
、ν≒4・10−6(m/sec)である。したがって、umaxがほぼ1
.5m/secよりも大きい場合、血液流は乱流になる。流れ分離の場合、狭窄
の下流側の領域での乱流への遷移は、より低いレイノルズ数で生じ得る。
(Equation 2) , The flow becomes turbulent. In humans, ω is the heart rate. 6 for 1 minute
In the case of a heartbeat frequency of 0 pulse, ω ≒ 2π (1 / sec). Human blood viscosity is ν ≒ 4 · 10 −6 (m 2 / sec 2 ). Therefore, u max is almost 1
. Above 5 m / sec, the blood flow becomes turbulent. In the case of flow separation, the transition to turbulence in the region downstream of the constriction may occur at a lower Reynolds number.

【0047】 人間の動脈の最大速度は、ほぼ1m/sである。狭窄領域の最大速度が血管の
断面積減少に比例する場合、30〜50%のパーセント狭窄レベルに対する乱流
を予想し得る。パーセント狭窄は、通常、狭窄された血管断面積と血管公称(非
狭窄)断面積との比として規定される。30〜50%の範囲の狭窄は、通常著し
い流れの減少を生じない。ほぼ50%未満のパーセント狭窄値は、狭窄の下流側
の流れ分離領域においてのみ乱流への遷移を生じる。分離領域は、流れの分離と
流れの再結合点との間の領域として規定される。
The maximum velocity of a human artery is approximately 1 m / s. If the maximum velocity of the stenotic area is proportional to the cross-sectional area reduction of the vessel, turbulence for a 30% to 50% percent stenosis level may be expected. Percent stenosis is usually defined as the ratio of the cross-sectional area of the stenotic vessel to the nominal (non-stenotic) cross-sectional area of the vessel. Stenosis in the range of 30-50% usually does not result in significant flow reduction. Percent constriction values of less than approximately 50% result in a transition to turbulence only in the flow separation region downstream of the constriction. The separation area is defined as the area between the flow separation and the flow recombination point.

【0048】 流れの分離点の下流側で、圧力の乱流強度が増加する。再結合点を越えると、
乱流の発生が中止し、乱流強度が衰える。血管の縦軸に沿った乱流強度の変化の
解析は、分離点および再結合点の軸方向位置を概算することを可能にする。した
がって、パーセント狭窄は分離領域の長さから概算できる。
Downstream of the flow separation point, the turbulence intensity of the pressure increases. Beyond the recombination point,
The generation of turbulence stops, and the turbulence intensity decreases. Analysis of the change in turbulence intensity along the longitudinal axis of the blood vessel makes it possible to estimate the axial position of the separation and recombination points. Therefore, the percent stenosis can be estimated from the length of the isolation region.

【0049】 圧力信号を使用すると、圧力乱流強度Pは、Using the pressure signal, the pressure turbulence intensity P t is

【0050】[0050]

【数3】 を使用して計算できる。ここで、Pは計測圧力信号であり、(Equation 3) Can be calculated using Here, P is a measured pressure signal,

【0051】[0051]

【数4】 は全計測周期から計算された平均圧力である。(Equation 4) Is the average pressure calculated from the entire measurement cycle.

【0052】 乱流の場合、ωmax/ω=(R/Rcr3/4であり、ωmaxは最少渦
の頻度であり、ωは心拍頻度である。したがって、ωmax/ωは
In the case of turbulence, ω max / ω = (R / R cr ) 3/4 , where ω max is the frequency of the minimum vortex and ω is the heartbeat frequency. Therefore, ω max / ω is

【0053】[0053]

【数4】 に比例する。乱流に対するωmaxの計測値は、狭窄内のumaxの値に関連し
ている。狭窄の最小直径dminが、例えば、別々に実行されたQCAデータか
ら別々に決定される場合、最大剪断応力τmaxは、まっすぐな管の乱流に対す
る式を使用することによって概算できる。
(Equation 4) Is proportional to The measurement of ω max for turbulence is related to the value of u max within the stenosis. If the minimum diameter of the stenosis, d min, is determined separately, for example, from separately performed QCA data, the maximum shear stress, τ max , can be approximated by using the equation for straight tube turbulence.

【0054】[0054]

【数6】 脈動流において、層流から乱流への遷移の時間は、実験的に決定できるt
ある。臨界レイノルズ数Rcrの実験的に決定された値およびdminの別々に
得られた値を使用すると、臨界速度ucrは、ucr=Rcr・ν/dmin
して規定される。時点tcrでの層流剪断応力τcrは、層流の場合に対する剪
断応力式
(Equation 6) In pulsatile flow, the time of the transition from laminar to turbulent flow, a t r can be determined experimentally. Using the experimentally determined value of the critical Reynolds number R cr and the separately obtained value of d min , the critical velocity u cr is defined as u cr = R cr · ν / d min . Laminar shear stress tau cr at the time t cr, shear stress equation for the case of laminar flow

【0055】[0055]

【数7】 を使用して計算することができる。ここでρは血液密度である。最大速度が最大
乱流強度の時間で得られると、微分係数dτ/dtは、(τmax−τcr)/
△tと概算でき、ここで、τmaxは最大剪断応力、τcrは層流剪断応力、△
tは、tcrと乱流強度がその最大値に到達する実験的に決定された時点との時
間間隔である。
(Equation 7) Can be calculated using Where ρ is the blood density. When the maximum velocity is obtained at the time of the maximum turbulence intensity, the differential coefficient dτ / dt becomes (τ max −τ cr ) /
Δt, where τ max is the maximum shear stress, τ cr is the laminar shear stress, △
t is the time interval between t cr and the empirically determined point at which the turbulence intensity reaches its maximum value.

【0056】 インビトロ実験装置 次に、図5、図6および図7を参照する。図5は、本発明の実施形態によるシ
ミュレートされた非病変血管および病変血管の流れ特徴を判定するために構成さ
れ、作動するインビトロ実験装置を示す概略図である。図3は、図5の装置およ
びデータ収集、解析および表示のための装置を含む、システムの機能詳細を示す
概略機能ブロック図である。
In Vitro Experimental Apparatus Next, reference is made to FIG. 5, FIG. 6 and FIG. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an in vitro experimental apparatus configured and operative to determine simulated non-lesional and diseased vessel flow characteristics according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic functional block diagram showing the functional details of the system, including the device of FIG. 5 and the devices for data collection, analysis and display.

【0057】 図5の流体システム51は、脈動流を与える再循環システムである。このシス
テム51は、米国のマサチューセッツ州のHarvard Apparatus
社から市販されている脈動ポンプ42モデル1421A脈動血液ポンプを含む。
しかしながら、他の適当な脈動ポンプが使用できる。ポンプ42は、レート、行
程容積および収縮/非収縮比に対する制御を可能にする。ポンプ42は、蒸留水
を水タンク15から水タンク14へ再循環する。
The fluid system 51 of FIG. 5 is a recirculation system that provides a pulsating flow. This system 51 is based on Harvard Apparatus, Mass., USA.
Includes a pulsatile pump 42 model 1421A pulsatile blood pump commercially available from the company.
However, other suitable pulsating pumps can be used. Pump 42 allows control over rate, stroke volume and contraction / non-contraction ratio. Pump 42 recirculates the distilled water from water tank 15 to water tank 14.

【0058】 システム51はさらに、重力の影響を補償するためにウォーターバス44に浸
される可撓性管43を含んでいる。可撓性管43はラテックスから作られ、12
0cmの長さを有する。可撓性管43は動脈をシミュレートする。可撓性管43
は、脈動ポンプ42および他のシステム部品にテフロン管によって接続される。
システム51の全ての管は4mmの内径を有する。バイパス管45は、システム
の流量制御を可能にし、血管間の流量分割をシミュレートする。ウィンドケッセ
ル(Windkessel)コンプライアンスチャンバ46は、圧力信号特性を
制御するために可撓性管43の基部にある。ウィンドケッセルコンプライアンス
チャンバ47および流量制御弁48は、血管ベッドのインピーダンスをシミュレ
ートするために可撓性管43の遠位にある。
The system 51 further includes a flexible tube 43 immersed in a water bath 44 to compensate for the effects of gravity. The flexible tube 43 is made from latex,
It has a length of 0 cm. Flexible tube 43 simulates an artery. Flexible tube 43
Is connected by a Teflon tube to the pulsation pump 42 and other system components.
All tubes of system 51 have an inner diameter of 4 mm. The bypass tube 45 allows for flow control of the system and simulates a flow split between blood vessels. A Windkessel compliance chamber 46 is at the base of the flexible tube 43 to control pressure signal characteristics. Wind Kessel compliance chamber 47 and flow control valve 48 are distal of flexible tube 43 to simulate the impedance of the vessel bed.

【0059】 図5のシステム51は、可撓性管43の遠位に接続された流量計11、および
バイパス管45に接続された流量計12も含んでいる。流量計11および12は
、適切にA/Dコンバータ28に接続されている。流量計11および12は、米
国のテキサス州のMcMillan社から市販されているモデル111タービン
流量計である。ある場合、米国のニューヨーク州のTransonic Sys
tems社から市販されている超音波流量計モデルT206が使用される。
The system 51 of FIG. 5 also includes a flow meter 11 connected to the distal end of the flexible tube 43 and a flow meter 12 connected to the bypass tube 45. The flow meters 11 and 12 are appropriately connected to an A / D converter 28. Flow meters 11 and 12 are Model 111 turbine flow meters commercially available from McMillan, Texas, USA. In some cases, Transonic Sys in New York, USA
An ultrasonic flowmeter model T206 available from tems is used.

【0060】 次に、流体システム51の一部を詳細に示す概略断面図である図6を参照する
。可撓性管43内に挿入される管部55で作られた人工狭窄が記載されている。
管部55は1本のテフロンチュービングから作られる。人工狭窄55の内径52
(図示せず)は、別々に製造され、様々な内径を有する人工狭窄部によって変え
られてもよい。
Next, reference is made to FIG. 6, which is a schematic sectional view showing a part of the fluid system 51 in detail. An artificial stenosis made with a tube 55 inserted into the flexible tube 43 is described.
The tube 55 is made from one piece of Teflon tubing. Inner diameter 52 of artificial stenosis 55
(Not shown) may be manufactured separately and altered by artificial constrictions having various inner diameters.

【0061】 圧力は、MIKRO−TIP圧力カテーテル57、58および59、米国のテ
キサス州のMillar Instruments社から市販されているモデル
TCB−500制御装置に接続されているモデルSPR−524圧力カテーテル
を含む、圧力計測システムを使用して可撓性管43に沿って計測される。カテー
テル57、58および59は、コネクタ10を介して可撓性管43の遠位に接続
された可撓性管43に挿入される。カテーテル57、58および59は、それぞ
れ圧力計測のための圧力センサ24A、24Bおよび24Cを含んでいる。流体
充填圧力トランスデューサ31は、コネクタ9を介して可撓性管43に挿入され
る、案内カテーテル3の遠位を介してシステム51に接続される。付加圧力読み
取りが必要である場合、あるいは規定された実験による血管内圧力トランスデュ
ーサの代わりに、流体充填圧力トランスデューサ31は、システム51に接続さ
れる。
The pressures include MIKRO-TIP pressure catheters 57, 58 and 59, a model SPR-524 pressure catheter connected to a model TCB-500 controller available from Millar Instruments, Texas, USA. Measured along the flexible tube 43 using a pressure measurement system. The catheters 57, 58 and 59 are inserted into the flexible tube 43 connected to the distal end of the flexible tube 43 via the connector 10. The catheters 57, 58 and 59 include pressure sensors 24A, 24B and 24C for pressure measurement, respectively. The fluid-filled pressure transducer 31 is connected to the system 51 via the distal end of the guiding catheter 3, which is inserted into the flexible tube 43 via the connector 9. The fluid-filled pressure transducer 31 is connected to the system 51 if an additional pressure reading is required or instead of a defined experimental intravascular pressure transducer.

【0062】 次に、図7を参照する。システム41はシステム51を含む。システム41は
、Millar Instruments社から市販されている信号調整器23
モデルTCB−500制御装置も含んでいる。信号調整器23は、圧力信号を増
幅するために圧力センサ24A、24Bおよび/または24Cに適切に接続され
ている。
Next, reference is made to FIG. System 41 includes system 51. System 41 is a signal conditioner 23 commercially available from Millar Instruments.
A model TCB-500 controller is also included. Signal conditioner 23 is suitably connected to pressure sensors 24A, 24B and / or 24C to amplify the pressure signal.

【0063】 データ収集は、PC(Pentium 586)を、米国のテキサス州のNa
tional社から市販されているEシリーズ計器多機能I/Oボード28モデ
ルPC−MIO−16E−4と併用して実行された。I/Oボードは、米国のテ
キサス州のNational Instruments社から市販されているラ
ブビュー(Labview)図形プログラミングソフトウェアによって制御され
る。10秒間隔の圧力および流量データは、5000Hzでサンプリングされ、
実験中モニタ上に表示され、ハードディスクに記憶される。解析は、米国のマサ
チューセッツ州のThe Math Works社から市販されているMatl
abバージョン5ソフトウェアを使用してオフラインで実行される。
Data collection was performed using PC (Pentium 586) with Na, Texas, USA.
The test was performed in combination with an E-series instrument multi-function I / O board 28 model PC-MIO-16E-4, commercially available from Tional. The I / O board is controlled by Labview graphic programming software available from National Instruments, Texas, USA. Pressure and flow data at 10 second intervals are sampled at 5000 Hz,
Displayed on the monitor during the experiment and stored on the hard disk. The analysis was performed using Matl, commercially available from The Math Works, Mass., USA.
Performed off-line using ab version 5 software.

【0064】 実施方法 本方法は、狭窄の領域の血管に沿った複数の点の圧力計測を実行することに基
づいている。これらの点で圧力対時間を知ることは、狭窄による流量の擾乱の存
在を示す流量パラメータの計算を可能し、狭窄を特徴付けるパラメータを得るこ
とを可能にする。
Method of Implementation The method is based on performing pressure measurements at multiple points along a blood vessel in the area of the stenosis. Knowing the pressure versus time at these points allows for the calculation of flow parameters that indicate the presence of flow disturbance due to stenosis, and to obtain parameters that characterize the stenosis.

【0065】 一般的な方法は図30のフローチャートに示されている。この方法は2つの臨
床方式を使用することによって実行できる。1つの方式は単一圧力センサを使用
し、第2の方式は2つの圧力センサを使用する。
The general method is shown in the flowchart of FIG. This method can be performed by using two clinical approaches. One scheme uses a single pressure sensor and the second scheme uses two pressure sensors.

【0066】 両方の場合、下記の出力を得ることができる。In both cases, the following outputs can be obtained:

【0067】 1.病変の識別および位置 狭窄の位置は、狭窄の周りの領域のスペクトル帯域幅および乱流強度の変動の
検査(可視的あるいはコンピュータ化)によって決定できる。このような変動は
、狭窄によって引き起こされる流れの擾乱の存在の指示である。
1. Lesion Identification and Location The location of the stenosis can be determined by inspection (visual or computerized) of variations in the spectral bandwidth and turbulence intensity of the area around the stenosis. Such fluctuations are an indication of the presence of flow disturbances caused by the constriction.

【0068】 2.狭窄の重大さ 分離領域は、流れ分離点と流れ再結合点との間の領域として規定される。血管
の縦軸に沿っての乱流強度の変化の解析は、分離点および流れの再結合点の軸方
向位置を概算することを可能にする。したがって、パーセント狭窄は分離領域の
長さから概算できる。
2. Severity of stenosis The separation area is defined as the area between the flow separation point and the flow recombination point. Analysis of the change in turbulence intensity along the longitudinal axis of the blood vessel allows to approximate the axial position of separation points and flow recombination points. Therefore, the percent stenosis can be estimated from the length of the isolation region.

【0069】 パーセント狭窄は、狭窄の周りの領域で計測されるような、スペクトル帯域幅
および乱流強度の最大値によっても決定できる。
The percent stenosis can also be determined by the maximum in spectral bandwidth and turbulence intensity, as measured in the area around the stenosis.

【0070】 3.最大速度(umax) 最大速度は下記の式を使用して決定される。[0070] 3. Maximum speed (u max ) The maximum speed is determined using the following equation.

【0071】[0071]

【数8】 ω:心拍の頻度 ωmax:最少渦の頻度 ν:血液粘度 K:実験的に決定できる定数 4.最大剪断応力(τmax) 最大剪断応力は下記の式を使用して決定される。(Equation 8) ω: heartbeat frequency ωmax : minimum vortex frequency ν: blood viscosity K: constant that can be determined experimentally Maximum shear stress (τ max ) The maximum shear stress is determined using the following equation.

【0072】[0072]

【数9】 τcrは層流剪断応力 時点tcrでの層流剪断応力τcrは、層流の場合に対する剪断応力式を使用
して計算できる。
(Equation 9) τ cr is the laminar shear stress The laminar shear stress at time t cr τ cr can be calculated using the shear stress equation for the case of laminar flow.

【0073】[0073]

【数10】 臨界速度ucrは、次のように規定される。(Equation 10) The critical speed u cr is defined as follows.

【0074】 ucr=Rcr・ν/dmin 脈動流の場合 Rcr=K1・α K1は250〜400の範囲の定数である。Ucr= Rcr・ Ν / dmin  For pulsating flow Rcr= K1 · α K1 is a constant in the range of 250 to 400.

【0075】 α=d(ω/v) 5.剪断応力微分係数(dτ/dt) 最大速度が、最大乱流強度の時間に得られると仮定すると、微分係数dτ/d
tは概算できる。
Α 2 = d 2 (ω / v) Shear stress derivative (dτ / dt) Assuming that the maximum velocity is obtained at the time of maximum turbulence intensity, the derivative dτ / d
t can be approximated.

【0076】 dτ/dt=(τmax−τcr)/Δt τcrは層流剪断応力である。Dτ / dt = (τ max −τ cr ) / Δt τ cr is a laminar shear stress.

【0077】 △tは、tcr(τcr occursである時間)と乱流強度がその最大値
τmaxに到達する実験的に決定された時点との時間間隔である。
Δt is the time interval between t cr (the time that is τ cr occurs ) and the empirically determined point at which the turbulence intensity reaches its maximum value τ max .

【0078】 方法1−単一圧力センサ 臨床システム ここで図8を参照すると、同図は、動脈壁32と閉塞性狭窄34を有する動脈
30の断面図である。案内カテーテル3(または、診断カテーテル、または他の
任意の中空カテーテル)は、目的の血管中に挿入される。その終端に圧力センサ
4を有する一本のガイドワイヤ7は、カテーテルを通して挿入され、狭窄の基部
点Aに、圧力センサ4が位置するように置かれる。このカテーテル、ガイドワイ
ヤおよび圧力センサは、図1および図2に示した臨床システムの一部である。
Method 1—Single Pressure Sensor Clinical System Referring now to FIG. 8, which is a cross-sectional view of an artery 30 having an arterial wall 32 and an occlusive stenosis 34. A guiding catheter 3 (or a diagnostic catheter, or any other hollow catheter) is inserted into the vessel of interest. A single guide wire 7 having a pressure sensor 4 at its end is inserted through the catheter and placed at the base point A of the stenosis so that the pressure sensor 4 is located. The catheter, guidewire and pressure sensor are part of the clinical system shown in FIGS.

【0079】 データの収集 データは、図8に示した臨床システムを用いることによって収集される。デー
タを収集するために用いられるステップは、下記に示すとおりである。すなわち
、 1.動脈に圧力センサ4を挿入する。
Data Collection Data is collected by using the clinical system shown in FIG. The steps used to collect the data are as described below. That is, 1. The pressure sensor 4 is inserted into the artery.

【0080】 2.目的の区域(狭窄の基部点A)に、圧力センサ4を置く。2. The pressure sensor 4 is placed in the target area (base point A of the stenosis).

【0081】 3.点Aでの圧力を計測し、その後、その圧力センサを、一定の距離Δだけ移
動させ、移動後の圧力を計測する。
[0081] 3. The pressure at the point A is measured, and then the pressure sensor is moved by a certain distance Δ, and the pressure after the movement is measured.

【0082】 4.スペクトル帯域幅を計算し、(ステップ3の)各点ごとに、乱流強度を計
算する。
[0082] 4. Calculate the spectral bandwidth and, for each point (of step 3), calculate the turbulence intensity.

【0083】 5.ステップ4で計算したデータから、スペクトル帯域幅の平均と、乱流強度
の平均とを計算する。その差が大きい場合には、さらに2つの点のデータを収集
し、新たに平均値を計算する。このデータが、「基準データ」として使用される
ことになる。
[0083] 5. From the data calculated in step 4, the average of the spectrum bandwidth and the average of the turbulence intensity are calculated. If the difference is large, two more points of data are collected and a new average is calculated. This data will be used as “reference data”.

【0084】 6.圧力センサ4を、再度、新しい点まで、距離Δ(図9において、Δで表さ
れた両端に矢を持つ矢印によって示される)だけ前進させ、ステップ3に開示さ
れたように、圧力の計測を行う(インビトロ実験によると、この方法で必要とさ
れる距離Δは、約1.5÷2センチメートルであるが、この数値は、実際の動脈
狭窄においては、多少異なる場合もある)。
6 The pressure sensor 4 is again advanced to a new point by a distance Δ (indicated by an arrow with arrows at both ends denoted by Δ in FIG. 9), and the measurement of pressure is performed as disclosed in step 3. Performed (in vitro experiments indicate that the distance Δ required by this method is about 1.5 ÷ 2 cm, but this number may vary slightly in actual arterial stenosis).

【0085】 7.新しい点でのスペクトル帯域幅と乱流強度を計算する。[0085] 7. Calculate the spectral bandwidth and turbulence intensity at the new point.

【0086】 8.新しい点で計算された乱流強度の値とスペクトル帯域幅の値とを、基準値
と比較する。
[0086] 8. The value of the turbulence intensity calculated at the new point and the value of the spectral bandwidth are compared with a reference value.

【0087】 新しい点における、これら両方のパラメータの計算値が、対応する基準パラメ
ータ値の両方と近似している場合には、圧力センサ4は一定の距離だけ再び前進
される。
If the calculated values of both these parameters at the new point are close to both the corresponding reference parameter values, the pressure sensor 4 is again advanced by a certain distance.

【0088】 新しい点における、乱流強度と、スペクトル帯域幅のパラメータとの両方の計
算値が、基準値より大きい場合には、圧力センサ4は、前述の点まで距離Δだけ
戻る。
If the calculated values of both the turbulence intensity and the spectral bandwidth parameter at the new point are greater than the reference value, the pressure sensor 4 returns to the aforementioned point by the distance Δ.

【0089】 計測と計算のプロセスは、乱流強度とスペクトル帯域幅の計算値が、狭窄の基
部で、初めに計測された複数の点で計測された値に戻るまで(ステップ3)、距
離Δを用いて、連続する新しい点において繰り返される。
The measurement and calculation process is performed until the calculated values of the turbulence intensity and the spectral bandwidth return to the values measured at a plurality of points initially measured at the base of the stenosis (step 3). Is repeated at successive new points.

【0090】 データ解析と結果 圧力データが解析されると、乱流強度、最大流量、圧力パワースペクトルおよ
びωmaxが取得される。これらの計算されたデータは、上述の式および方法を
用いることによって、狭窄の位置および重大さ、最大速度、最大剪断応力および
剪断応力時間の微分係数の値を求めるために使用される。
Data Analysis and Results When the pressure data is analyzed, turbulence intensity, maximum flow rate, pressure power spectrum and ωmax are obtained. These calculated data are used to determine the value of the location and severity of the stenosis, the maximum velocity, the maximum shear stress and the shear stress time derivative by using the equations and methods described above.

【0091】 例1 ここで図9を参照すると、同図は、単一圧力センサ24aによって圧力計測を
行うように変更を加えられた、図5および図6で示したインビトロシステムの部
分的な該略図である。圧力カテーテル3、ガイドワイヤ57および58、その圧
力センサ24bおよび24cは、本システムから除外されている。圧力脈動の動
的計測は、圧力センサ24aを、図9の点60から71に沿って移動させること
によって行われる。図9の点60から71は、可撓性管43および硬い管部55
との共通の長手方向軸72に沿って位置している。
Example 1 Referring now to FIG. 9, there is shown a partial view of the in vitro system shown in FIGS. 5 and 6, modified to take a pressure measurement with a single pressure sensor 24a. It is a schematic diagram. The pressure catheter 3, the guide wires 57 and 58, and their pressure sensors 24b and 24c have been excluded from the system. The dynamic measurement of the pressure pulsation is performed by moving the pressure sensor 24a along points 60 to 71 in FIG. The points 60 to 71 in FIG.
Are located along a common longitudinal axis 72.

【0092】 これらの計測によって、スペクトル帯域幅と最大の乱流強度は計算され、狭窄
の位置の識別と、最大流量のような狭窄の特徴を生成する。
With these measurements, the spectral bandwidth and the maximum turbulence intensity are calculated, identifying the location of the stenosis and generating stenosis features such as maximum flow.

【0093】 乱流強度と、すべての点のスペクトル帯域幅の計算値は、距離のステップの関
数として、あるいは、狭窄を表す可撓性管3の長手方向軸に沿った任意の距離と
して示される。
The calculated values of the turbulence intensity and the spectral bandwidth of all points are shown as a function of the distance step or as an arbitrary distance along the longitudinal axis of the flexible tube 3 representing the stenosis. .

【0094】 狭窄の位置と百分率は、システムの操作者によって視覚的に判定されるか、ま
たは、狭窄の周囲の領域におけるスペクトル帯域幅と、乱流強度との変動をコン
ピュータで解析することによって、自動的に計算される。
The location and percentage of the stenosis can be determined visually by the operator of the system, or by computer analysis of the variations in spectral bandwidth and turbulence intensity in the area surrounding the stenosis. Calculated automatically.

【0095】 ここで図10を参照すると、同図は、図9の硬い管部55からの距離の関数と
して計算されたスペクトル帯域幅の変動を示す、概略的なグラフ(曲線74)を
示す。固い管の場所は、矢印73で示される。縦軸は、スペクトル帯域幅を表し
、横軸は、横軸72(図9)に沿った距離を、センチメートルで表している。こ
こで、距離の値0は、2センチメートルの長さである硬い管部55の基部端55
Aの長手方向点に対応するように、任意に選択されている。正の距離の値は、端
55Aの遠位点を表し、負の距離の値は、端55Aの基部点を表している。
Referring now to FIG. 10, there is shown a schematic graph (curve 74) showing the variation in calculated spectral bandwidth as a function of distance from the rigid tube 55 of FIG. The location of the rigid tube is indicated by arrow 73. The vertical axis represents the spectral bandwidth, and the horizontal axis represents the distance along the horizontal axis 72 (FIG. 9) in centimeters. Here, the distance value 0 is equal to the base end 55 of the hard tube 55 which is 2 cm long.
A is arbitrarily selected to correspond to the longitudinal point of A. Positive distance values represent distal points of end 55A, and negative distance values represent base points of end 55A.

【0096】 表1は、面積の減少率が44%である場合の実験において、圧力計測から計算
された乱流強度と、スペクトル帯域幅の計算結果を要約したものである。
Table 1 summarizes the turbulence intensity calculated from the pressure measurement and the calculation result of the spectral bandwidth in the experiment in which the area reduction rate is 44%.

【0097】[0097]

【表1】 いかなる乱流の兆候も、狭窄を表している硬い管部55の基部には、また、そ
の範囲内では見られないことが分る。
[Table 1] It can be seen that no indication of any turbulence is found at the base of the rigid tube 55, which is indicative of a stenosis, nor within that range.

【0098】 図10において、曲線74は、表1におけるスペクトル帯域幅の計算値の点に
適応した曲線である。およそ2センチメートルの距離値から始まる、計算された
スペクトル帯域幅の値の増加によって、乱流が存在することが分る。狭窄を表し
ている硬い管部55の基部の、また、その範囲内でのスペクトル帯域幅の値は、
およそ50Hzであり、圧力センサ24Aが狭窄を表す硬い管部55の基部端5
5Aから、約2センチメートルのところに来るまで、大きく変化することはない
。この種の流れの性質は、カテーテル実験での診断プロセス中において用いるこ
とができる。
In FIG. 10, a curve 74 is a curve adapted to the point of the calculated value of the spectral bandwidth in Table 1. An increase in the calculated spectral bandwidth value, starting from a distance value of approximately 2 centimeters, indicates that turbulence exists. The value of the spectral bandwidth at and within the base of the rigid tube 55 representing the stenosis is:
About 50 Hz, and the pressure sensor 24A detects the stenosis at the base end 5 of the rigid tube 55.
It does not change much from 5A until it is about 2 centimeters. This type of flow property can be used during the diagnostic process in catheter experiments.

【0099】 臨床システムにおいては、スペクトル帯域幅の値の変動によって、医師あるい
はそのシステムの操作者は、それらが小さい寸法であるために、あるいは、標準
的なX線血管造影法の限定された空間解像度のために、X線血管造影法では検出
できない小さい狭窄までも検出し、位置をつきとめ、特徴付けることができるよ
うになる。
In clinical systems, variations in the value of the spectral bandwidth may result in the physician or the operator of the system either because of their small dimensions or in the limited space of standard X-ray angiography. Because of the resolution, even small stenosis that cannot be detected by X-ray angiography can be detected, located and characterized.

【0100】 このように、図10に示すように、また、表1で立証されるように、スペクト
ル帯域幅値は、狭窄の遠位に流れの擾乱が存在することを示している。そのため
、スペクトル帯域幅値は、狭窄の領域を識別するために用いられる。上述の例と
図10は、狭窄の遠位に発生する乱流によるスペクトル帯域幅によって、動脈中
の狭窄による病変の位置と特徴の優れた指示を与えることを示している。
Thus, as shown in FIG. 10 and as evidenced in Table 1, the spectral bandwidth values indicate that there is a flow disturbance distal to the stenosis. As such, the spectral bandwidth value is used to identify areas of stenosis. The above example and FIG. 10 show that the spectral bandwidth due to turbulence occurring distal to the stenosis gives a good indication of the location and characteristics of the stenosis lesion in the artery.

【0101】 インビトロシステムでは、センサ24Aの正しい位置を、直接計測することが
できる。本発明の好ましい実施形態が、インビトロで類似した計測を行うために
適応するとき、圧力カテーテルの先端の位置は、X線血管造影のデータを収集す
ると同時に決定される得る。この位置決めは、計測の単一の知られている点に関
して行われ、後続のすべての計測点の位置は、その後、知られている距離の増分
Δから計算できるようになる。
In an in vitro system, the correct position of the sensor 24A can be directly measured. When the preferred embodiment of the present invention is adapted to perform similar measurements in vitro, the position of the tip of the pressure catheter can be determined at the same time that the x-ray angiography data is collected. This positioning is performed with respect to a single known point of the measurement, and the position of all subsequent measurement points can then be calculated from the known distance increment Δ.

【0102】 方法2−二重圧力センサ 臨床システム ここで図11を参照すると、同図は、動脈壁32と閉塞性狭窄34とを有する
動脈30の断面図である。案内カテーテル3(または、診断カテーテル、または
他の任意の中空カテーテル)は、目的の血管中に挿入される。その終端に圧力セ
ンサ4Aおよび4Bを有する二本のガイドワイヤ6および7は、案内カテーテル
を通して挿入され、一つの圧力センサ4Aが、狭窄の基部点Aに位置するように
、またもう一つの圧力センサ4Bが、狭窄の遠位点Bに位置するように置かれる
。2つの圧力センサは、図1および図2に示すように、信号調節器23に接続さ
れている。
Method 2-Dual Pressure Sensor Clinical System Referring now to FIG. 11, a cross-sectional view of an artery 30 having an arterial wall 32 and an occlusive stenosis 34. A guiding catheter 3 (or a diagnostic catheter, or any other hollow catheter) is inserted into the vessel of interest. Two guidewires 6 and 7 having pressure sensors 4A and 4B at their ends are inserted through the guide catheter, one pressure sensor 4A being located at the base point A of the stenosis and another pressure sensor. 4B is positioned to be located at the distal point B of the stenosis. The two pressure sensors are connected to a signal conditioner 23 as shown in FIGS.

【0103】 図11Aは、この臨床システムの別のバージョンを示している。狭窄の基部点
Aに位置する圧力センサ4Aは、狭窄の基部圧力を計算する圧力トランスデュー
サに、その外側の端で接続される流体充填カテーテルに置き換えられている。そ
の端4Bに圧力センサを有する一本のガイドワイヤ6は、流体充填カテーテルを
通して挿入され、圧力センサ4Bが、狭窄の遠位点Bに位置するように置かれる
FIG. 11A shows another version of this clinical system. The pressure sensor 4A located at the base point A of the stenosis has been replaced by a fluid-filled catheter connected at its outer end to a pressure transducer that calculates the base pressure of the stenosis. A single guidewire 6 having a pressure sensor at its end 4B is inserted through the fluid-filled catheter and the pressure sensor 4B is positioned such that it is located at the distal point B of the stenosis.

【0104】 データの収集 圧力の計測は、2つの圧力センサによって同時に行われる。狭窄の基部におか
れた一方の圧力センサは、狭窄の基部の固定点で、層流区域での圧力を計算する
。狭窄の遠位に置かれた他方の圧力センサは、下流側方向に移動され、狭窄の遠
位における血管に沿った複数の点での圧力を計測する。計測と計算のプロセスは
、例1に示されるように、再び繰り返される。
Data Collection Pressure measurements are taken simultaneously by two pressure sensors. One pressure sensor at the base of the stenosis calculates the pressure in the laminar flow zone at a fixed point at the base of the stenosis. The other pressure sensor, located distal to the stenosis, is moved in a downstream direction to measure pressure at multiple points along the blood vessel distal to the stenosis. The measurement and calculation process is repeated again, as shown in Example 1.

【0105】 データの解析 圧力データが解析されると、乱流強度、最大流量、圧力パワースペクトルおよ
びωmaxが取得される。これらの計算されたデータは、上述の式および方法を
用いることによって、狭窄の位置および重大さ、最大速度、最大剪断応力および
剪断応力時間の微分係数の値を求めるために使用される。
Analysis of Data When the pressure data is analyzed, turbulence intensity, maximum flow rate, pressure power spectrum and ωmax are obtained. These calculated data are used to determine the value of the location and severity of the stenosis, the maximum velocity, the maximum shear stress and the shear stress time derivative by using the equations and methods described above.

【0106】 例2 圧力脈動の計測は、図5および図6で示したインビトロシステムを用いて行わ
れた。このとき、2つの圧力センサ24aおよび24bは、硬い管部55の上流
側と下流側に、それぞれ置かれていた。血管は、内径4ミリメートルの可撓性管
43内で、蒸留水の流れによってモデル化された。圧力センサ24Aは、硬い管
部から1センチメートル離れた基部に置かれていた。圧力センサ24Bは、硬い
管部の遠位に置かれていた。流量は、以下に示す数式に従って、各計測ごとに、
圧力センサ24Aおよび24Bの圧力データから計算した。
Example 2 Measurement of pressure pulsations was performed using the in vitro system shown in FIGS. At this time, the two pressure sensors 24a and 24b were located on the upstream and downstream sides of the hard tube 55, respectively. The blood vessel was modeled by a flow of distilled water in a flexible tube 43 having an inner diameter of 4 millimeters. The pressure sensor 24A was located at the base one centimeter from the rigid tube. Pressure sensor 24B was located distal to the rigid tube. The flow rate is calculated for each measurement according to the following formula.
It was calculated from the pressure data of the pressure sensors 24A and 24B.

【0107】[0107]

【数11】 ここで、Aは、可撓性管43の通常の断面積である。[Equation 11] Here, A 0 is the normal cross-sectional area of the flexible tube 43.

【0108】 Aは、硬い管部55の内径によって表される断面積である。[0108] A s is a cross-sectional area represented by the inner diameter of the rigid pipe portion 55.

【0109】 ΔPは、狭窄を表す固い管を横切る圧力センサ24Aおよび24Bによって計
算された圧力の差である。
ΔP is the difference between the pressures calculated by the pressure sensors 24A and 24B across the rigid tube representing the stenosis.

【0110】 θは、水の濃度を示している。Θ indicates the concentration of water.

【0111】 定数Kt=1.52である。The constant K t = 1.52.

【0112】 各計測ごとに、乱流強度Pおよび圧力のパワースペクトルの解析が行われた
。圧力乱流強度Pは、
The power spectrum of turbulence intensity Pt and pressure was analyzed for each measurement. The pressure turbulence intensity Pt is

【0113】[0113]

【数12】 として規定される。ここで、Pは、計測された圧力信号であって、(Equation 12) Is defined as Here, P is a measured pressure signal,

【0114】[0114]

【数13】 は、全体の計測期間(10秒)から計算された平均圧力である。(Equation 13) Is the average pressure calculated from the entire measurement period (10 seconds).

【0115】 ここで図12を参照すると、同図は、典型的な計測における圧力生データであ
る。この計測は、内面積が94%減少した固い管55を用いて行われる。縦軸は
、mmHgで圧力を表し、横軸は、秒で時間を表している。曲線75は、硬い管
部の基部で(センサ24Aによって)計測された圧力を表している。曲線76は
、硬い管部の遠位で(24Bによって)計測された圧力を表している。
Reference is now made to FIG. 12, which is raw pressure data in a typical measurement. This measurement is performed using a rigid tube 55 whose inner area is reduced by 94%. The vertical axis represents pressure in mmHg, and the horizontal axis represents time in seconds. Curve 75 represents the pressure measured (by sensor 24A) at the base of the rigid tube. Curve 76 represents the pressure measured (by 24B) distal to the rigid tube.

【0116】 図13および図14をここで参照すると、同図は、それぞれ、図12の曲線7
5および76の圧力生データから計算された乱流強度を表すグラフである。図1
3および図14の縦軸は、乱流強度Pを(%で)表し、横軸は、時間を(秒で
)表している。図13の曲線77は、図12の曲線75の生データから計算され
た乱流強度を表している。図14の曲線78は、図12の曲線76の生データか
ら計算された乱流強度を表している。
Reference is now made to FIGS. 13 and 14, which show curves 7 of FIG. 12, respectively.
FIG. 7 is a graph showing turbulence intensity calculated from raw pressure data of Nos. 5 and 76. FIG.
3 and FIG. 14 represent the turbulence intensity Pt (in%), and the abscissa represents time (in seconds). Curve 77 in FIG. 13 represents the turbulence intensity calculated from the raw data of curve 75 in FIG. Curve 78 in FIG. 14 represents the turbulence intensity calculated from the raw data of curve 76 in FIG.

【0117】 図15と16は、それぞれ、図12の曲線75、曲線76の圧力生データから
計算された圧力のパワースペクトルを表している。図15の曲線79は、図12
の曲線75の生データから計算された圧力のパワースペクトルを表し、また図1
6の曲線83は、図12の曲線76の生データから計算された圧力のパワースペ
クトルを表している。ここで、図15および図16の縦軸は、対数目盛である。
FIGS. 15 and 16 show pressure power spectra calculated from the raw pressure data of the curves 75 and 76 in FIG. 12, respectively. The curve 79 in FIG.
1 represents the power spectrum of the pressure calculated from the raw data of the curve 75 of FIG.
The curve 83 of FIG. 6 represents the power spectrum of the pressure calculated from the raw data of the curve 76 of FIG. Here, the vertical axis of FIGS. 15 and 16 is a logarithmic scale.

【0118】 図16のパワースペクトルを、半対数目盛上に表すことによって、頻度ωma を表す点82で交差している2つの直線80および81によって概算される信
号が産出される。
[0118] The power spectrum of FIG. 16, by representing on semilogarithmic scale, the signal is approximated by two straight lines 80 and 81 intersecting at 82 points representing the frequency omega ma x are produced.

【0119】 直線80および81は、曲線83に手で合わせられたが、これらの直線は、最
小平均二乗法などの知られている統計的な手順によって、または他の任意の適切
な方法によって達成されることができる。流量とその最大値は、計測された圧力
データから計算される。
The lines 80 and 81 were manually fitted to the curve 83, but these lines were achieved by known statistical procedures such as least mean squares or by any other suitable method Can be done. The flow rate and its maximum value are calculated from the measured pressure data.

【0120】 表2は、同一の狭窄(面積の減少比、94%)に関して行われた種々の流量レ
ベルの解析結果を要約して表している。
Table 2 summarizes the results of various flow level analyzes performed on the same stenosis (area reduction ratio, 94%).

【0121】 他の例において、この方法は、ECGか、あるいは充填流体に入る、点Aから
Bへ移動する単一のトランスデューサを用いることによって実行される。トラン
スデューサ計測乱流は、高帯域幅(少なくとも、500Hz)を有している。例
えば、血液力学パラメータを計算するためには、安静時にA点およびB点で同時
に圧力をかけることや、血管を拡張させることが必要となる。A点およびB点で
、安静時の圧力は計測されるが、同時に計測されるわけではない。A点またはB
点で圧力を計測するあいだ、ECG信号が安定しているという考えを適用するこ
とによって、時間的な同期化が行われる。したがって、ECG信号を同期化する
ことによって、A点およびB点で圧力信号を同期化することが可能になる。同期
化は、流体充填圧力信号の代わりに用いられるECG信号によって、アルゴリズ
ム2を適用することによって達成される。血管が拡張した状態においては、(下
流側で)B点でのみの圧力を計測することが可能である。血管が拡張しているあ
いだの血管壁の拡張は、狭窄の基部点Aで無視できる程度のものである。血管が
拡張しているときのA点およびB点での同時期の圧力が計算される。
In another example, the method is performed by using a single transducer moving from point A to point B, which enters the ECG or fill fluid. Transducer metrology turbulence has a high bandwidth (at least 500 Hz). For example, to calculate hemodynamic parameters, it is necessary to apply pressure simultaneously at points A and B at rest and to dilate blood vessels. At points A and B, the pressure at rest is measured, but not simultaneously. Point A or B
While measuring the pressure at a point, time synchronization is achieved by applying the idea that the ECG signal is stable. Therefore, by synchronizing the ECG signals, it is possible to synchronize the pressure signals at points A and B. Synchronization is achieved by applying Algorithm 2 with an ECG signal used instead of the fluid filling pressure signal. In the state where the blood vessel is expanded, it is possible to measure the pressure only at point B (at the downstream side). The dilation of the vessel wall during dilation is negligible at the base point A of the stenosis. Simultaneous pressures at points A and B when the vessel is dilated are calculated.

【0122】[0122]

【表2】 ここで、Lbは、圧力センサ24Bと、狭窄を表す固い管55の遠位との間の
距離である。
[Table 2] Here, Lb is the distance between the pressure sensor 24B and the distal end of the rigid tube 55 representing stenosis.

【0123】 表2の結果から分るように、乱流強度およびωmaxは、流量に応じて変化す
る。表2に示されたデータは、乱流の最大強度で計算される。乱流強度、ωma 、および最大の流量間で示唆された関係は、深刻な狭窄(94%)を表してい
る。流量が狭窄の大きさ(タイプ)に依存しているため、乱流強度およびωma を知ることによって、狭窄のタイプを判別することができる。
As can be seen from the results in Table 2, the turbulence intensity and ω max change according to the flow rate. The data shown in Table 2 is calculated at the maximum intensity of turbulence. Turbulence intensity, omega ma x, and maximum relationships suggested between flow rate represents a serious stenosis (94%). The flow rate is dependent on the size of the constriction (type), by knowing the turbulence intensity and omega ma x, it is possible to determine the type of stenosis.

【0124】 例3 圧力脈動は、図5および図6で示されたインビトロシステムによって、2つの
圧力センサ24aおよび24bを用いることによって、計測される。圧力センサ
24aは、固い管の基部部分から2センチメートルのところで、硬い管部55の
上流側に置かれる。圧力センサ24bは、硬い管部55の遠位端の基部に0.5
センチメートルのところに配置された点から、硬い管部55の遠位端から3セン
チメートル離れた点まで漸進的に移動される。血管は、内径が4ミリメートルで
ある可撓性管43中で、蒸留水の流れによってモデル化された。各ステップの後
、圧力は、2つの圧力センサによって計測された。
Example 3 Pressure pulsations are measured by using the two pressure sensors 24a and 24b by the in vitro system shown in FIGS. The pressure sensor 24a is located two centimeters from the base of the rigid tube and upstream of the rigid tube 55. The pressure sensor 24b has a base at the distal end of the rigid tube portion 55 of 0.5.
It is progressively moved from a point located centimeters to a point 3 centimeters away from the distal end of the rigid tube 55. The blood vessel was modeled by a flow of distilled water in a flexible tube 43 having an inner diameter of 4 millimeters. After each step, the pressure was measured by two pressure sensors.

【0125】 この手順は、種々の狭窄のレベルを表す異なる内径を持つ3つの異なる固い管
(55)を用いて、三回繰り返して行われた。
This procedure was repeated three times using three different rigid tubes (55) with different inner diameters representing different levels of stenosis.

【0126】 各計測ごとに、頻度ωmaxは、圧力センサ24bの圧力データから計算され
た。
For each measurement, the frequency ω max was calculated from the pressure data of the pressure sensor 24b.

【0127】 異なる大きさの狭窄(93.75%、86%、43.75%の面積減少率)に
関して行われた、この一連の同時圧力計測を解析した結果についての要約を、表
3に示す。
Table 3 summarizes the results of analyzing this series of simultaneous pressure measurements performed on different sized stenoses (93.75%, 86%, 43.75% area reduction). .

【0128】[0128]

【表3】 ここで、Lbは、圧力センサ24Bと、狭窄を表す固い管55の遠位端との間
の距離である。
[Table 3] Here, Lb is the distance between the pressure sensor 24B and the distal end of the rigid tube 55 representing stenosis.

【0129】 表3の結果から分るように、ωmaxおよび乱流強度は、狭窄の大きさに応じ
て変化する。ωmax、乱流強度、および血管の減少面積間における示唆された
関係は、狭窄の3つのレベルを表している。ωmaxおよび乱流強度が狭窄の大
きさに依存しているため、これらのレベルを知ることによって、狭窄のタイプを
判別することができ、狭窄の重大さの割合を決定することができる。
As can be seen from the results in Table 3, ω max and turbulence intensity change according to the size of the stenosis. The suggested relationship between ω max , turbulence intensity, and reduced area of the vessel represents three levels of stenosis. Since ω max and turbulence intensity depend on the size of the stenosis, knowing these levels can determine the type of stenosis and determine the proportion of stenosis severity.

【0130】 いくつかの特徴とそれらの部分的な組み合わせは、それらが本願の請求の範囲
から逸脱することがなければ、他の特徴やそれらの部分的な組み合わせと関連す
ることなく用いられてもよい。本明細書において、本発明の好ましい実施形態お
よび適用について述べてきたが、本発明の目的および特徴が、本願に添付された
請求の範囲に記載されるように限定されているにすぎないことは、当業者にとっ
て明白である。
Certain features and sub-combinations thereof may be used without association with other features or sub-combinations thereof without departing from the scope of the claims herein. Good. Although preferred embodiments and applications of the present invention have been described herein, it is to be understood that the objects and features of the invention are limited only as set forth in the claims appended hereto. Will be apparent to those skilled in the art.

【0131】 例4 圧力脈動は、図5および図6で示されたインビトロシステムを用いることによ
って、2つの圧力センサ24aおよび24bを、硬い管部55の上流側および下
流側に置くことによって計測される。血管は、4ミリメートルの内径を持つ可撓
性管43中で、40%のグリセリン溶液の流れによってモデル化された。圧力セ
ンサ24Aは、硬い管部に2センチメートルのところの基部に置かれた。圧力セ
ンサ24Bは、硬い管部の遠位から1または2センチメートルの点に置かれた。
各計測ごとに、流量はシステムの流量計によって計測され、圧力のパワースペク
トルが解析された。
Example 4 Pressure pulsations were measured by placing two pressure sensors 24a and 24b upstream and downstream of a rigid tube 55 by using the in vitro system shown in FIGS. You. The blood vessel was modeled by a flow of 40% glycerin solution in a flexible tube 43 having an inner diameter of 4 millimeters. The pressure sensor 24A was placed at the base 2 cm in a rigid tube. The pressure sensor 24B was placed at a point one or two centimeters from the distal end of the rigid tube.
For each measurement, the flow rate was measured by the system flow meter and the power spectrum of the pressure was analyzed.

【0132】 図17、図18、および図19をここで参照すると、同図は、一連の計測によ
って得られる単一の計測結果の例である。図17は、典型的な計測における圧力
生データを表すグラフである。計測は、94%の内面積減少率を持つ固い管55
を用いて行われた。縦軸は、圧力をmmHgで表し、横軸は、時間を秒で表して
いる。曲線85は、硬い管部の基部で(センサ24Aによって)計測した圧力を
示している。曲線86は、硬い管部の遠位で(センサ24Bによって)計測した
圧力を示している。
Referring now to FIG. 17, FIG. 18, and FIG. 19, FIG. 17 is an example of a single measurement result obtained by a series of measurements. FIG. 17 is a graph showing raw pressure data in a typical measurement. Measurements were taken on a solid tube 55 with 94% internal area reduction.
Was performed using The vertical axis represents pressure in mmHg, and the horizontal axis represents time in seconds. Curve 85 shows the pressure measured (by sensor 24A) at the base of the rigid tube. Curve 86 shows the pressure measured (by sensor 24B) distal to the rigid tube.

【0133】 図18および図19は、図17の曲線85および曲線86の圧力生データから
計算された圧力のパワースペクトルを、それぞれ表すグラフである。図18の曲
線87は、図17の曲線85の生データから計算された圧力のパワースペクトル
を表し、図19の曲線88は、図17の曲線86の生データから計算された圧力
のパワースペクトルを表している。ここで、図18および図19の縦軸は、対数
目盛である。
FIGS. 18 and 19 are graphs respectively showing the power spectra of the pressure calculated from the raw pressure data of the curves 85 and 86 in FIG. The curve 87 in FIG. 18 represents the power spectrum of the pressure calculated from the raw data of the curve 85 in FIG. 17, and the curve 88 of FIG. 19 represents the power spectrum of the pressure calculated from the raw data of the curve 86 in FIG. Represents. Here, the vertical axis in FIGS. 18 and 19 is a logarithmic scale.

【0134】 図19のパワースペクトルを、半対数目盛上に表すことによって、頻度ωma を表す点91で交差している2つの直線89および90によって概算される信
号が産出される。
[0134] The power spectrum of FIG. 19, by representing on semilogarithmic scale, the signal is approximated by the frequency omega ma x intersect at 91 points representing in which two straight lines 89 and 90 are produced.

【0135】 直線89および90は、曲線88に目分量で手で合わせられたが、これらの直
線は、最小平均二乗法などの知られている統計的な手順によって、または他の任
意の適切な方法によって達成されることができる。
The lines 89 and 90 were manually fitted to the curve 88 by a rule of thumb, but these lines could be fitted by known statistical procedures such as least mean squares or by any other suitable method. Can be achieved by the method.

【0136】 表4は、異なる狭窄(面積の減少比、94%および75%)に関して行われた
種々の流量レベルの解析結果を要約して表している。
Table 4 summarizes the results of the analysis of various flow levels performed on different stenosis (area reduction ratio, 94% and 75%).

【0137】[0137]

【表4】 ここで、Lbは、圧力センサ24Bと、狭窄を表す固い管55の遠位端との間
の距離である。
[Table 4] Here, Lb is the distance between the pressure sensor 24B and the distal end of the rigid tube 55 representing stenosis.

【0138】 これらの試験例の目的は、血液の粘性値とほとんど同様の粘性値を有する流体
における狭窄によって発生した流体の撹乱による影響の存在と、それを検出する
性能とを立証することである。表4の結果から分るように、流れの撹乱は、中間
の重大さの狭窄タイプ(94%および75%)について、狭窄の遠位で検出され
た。低い流量レベル(およそ100ml/秒)に関しては、撹乱の程度は軽く、
より高い流量レベルに関しては、撹乱の程度は深刻なものとなる。100ml/
秒より小さい流量に関しては、撹乱は検出されなかった。上記に詳述されたω ax 、最大流量および狭窄のレベル間で示唆された関係もやはり、蒸留水を用い
て、グリセリンにも関連して示されている。グリセリン溶液を用いた結果、通常
の生理的レベルを超えたより深刻な狭窄およびより高い流れのレベルにおいての
み、流れの撹乱が発生することを遅らせることになるという減衰効果が示される
。これは、臨床システムにおいて、流量の人工的な増加が生じることを意味して
いる。この分野においてすでに用いられている、ある一般的な方法として、流れ
の撹乱が検出できる程度のレベルにまで、流量を充分に増加させることが可能な
血管の拡張を用いる方法がある。
The purpose of these test examples is to demonstrate the presence of the effects of fluid disturbances caused by stenosis in fluids having a viscosity value almost similar to that of blood and the ability to detect it. . As can be seen from the results in Table 4, flow disturbances were detected distal to the stenosis for medium severity stenosis types (94% and 75%). For low flow levels (approximately 100 ml / sec), the degree of disturbance is light,
For higher flow levels, the degree of disturbance will be severe. 100ml /
No disturbance was detected for flow rates less than a second. Above spelled out omega m ax, also the relationship that has been suggested between maximum flow and constriction of the levels, using distilled water are shown related to glycerol. The use of a glycerin solution shows a damping effect that only in more severe stenosis above normal physiological levels and higher flow levels will flow delays occur to occur. This means that an artificial increase in flow rate occurs in the clinical system. One common method already used in the field is to use a dilatation of blood vessels that can increase the flow rate sufficiently to detect flow disturbances.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の好ましい実施形態に従って誘導され、構成され、作動している病変識
別および病変の重大さ、最大流量、最大速度、剪断応力および剪断応力時間の決
定のためのシステムの概略等角図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a system for lesion identification, lesion severity, maximum flow rate, maximum velocity, shear stress and shear stress time determination, etc., guided, configured and operating in accordance with a preferred embodiment of the present invention. FIG.

【図2】 本発明の他の好ましい実施形態に従って誘導され、構成され、作動している病
変識別および病変の重大さ、最大流量、最大速度、剪断応力および剪断応力時間
の決定のためのシステムの概略等角図である。
FIG. 2 illustrates a system for lesion identification and lesion identification, determination of lesion severity, maximum flow rate, maximum velocity, shear stress and shear stress time guided, configured and operating in accordance with another preferred embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic isometric view.

【図3】 図1のシステム1の詳細を示す概略機能ブロック図である。FIG. 3 is a schematic functional block diagram showing details of a system 1 of FIG. 1;

【図4】 図2のシステム1の詳細を示す概略機能ブロック図である。FIG. 4 is a schematic functional block diagram showing details of a system 1 of FIG. 2;

【図5】 本発明の好ましい実施形態に従って構成され、作動しているインビトロシステ
ムの概略等角図である。
FIG. 5 is a schematic isometric view of an in vitro system constructed and operating in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

【図6】 図5のインビトロチュービングシステム51の概略詳細図である。FIG. 6 is a schematic detailed view of the in vitro tubing system 51 of FIG.

【図7】 その制御および監視装置と一緒のインビトロシステムの概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram of an in vitro system with its control and monitoring devices.

【図8】 血管内のセンサの最初の位置を示す単一圧力センサを使用する臨床システムの
詳細概略図である。
FIG. 8 is a detailed schematic diagram of a clinical system that uses a single pressure sensor to indicate the initial position of the sensor in a blood vessel.

【図9】 手術中の図8に示された臨床システムの詳細概略図である。FIG. 9 is a detailed schematic diagram of the clinical system shown in FIG. 8 during an operation;

【図10】 図9の硬い管部からの距離の関数として計算されたスペクトル帯域幅値の変動
を示す概略グラフである。
FIG. 10 is a schematic graph showing the variation of the calculated spectral bandwidth value as a function of distance from the rigid tube of FIG. 9;

【図11】 2つの圧力センサを使用する臨床システムの詳細概略図である。FIG. 11 is a detailed schematic diagram of a clinical system using two pressure sensors.

【図11A】 図11の基部圧力センサに取って代わる流体充填圧力センサを使用する、図1
1の臨床システムの他のバージョンを示している。
FIG. 11A uses a fluid-filled pressure sensor to replace the base pressure sensor of FIG. 11,
2 shows another version of one clinical system.

【図12】 2つの圧力センサを使用するインビトロシステムで計測されるような典型的な
計測の圧力生データを示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing typical raw pressure data as measured in an in vitro system using two pressure sensors.

【図13】 図12の曲線75の未使用圧力データから計算された乱流強度を示すグラフで
ある。
FIG. 13 is a graph showing turbulence intensity calculated from the unused pressure data of curve 75 in FIG.

【図14】 図12の曲線76の未使用圧力データから計算された乱流強度を示すグラフで
ある。
14 is a graph showing turbulence intensity calculated from the unused pressure data of curve 76 in FIG.

【図15】 図12の曲線75の未使用圧力データから計算された圧力パワースペクトルを
示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing a pressure power spectrum calculated from the unused pressure data of curve 75 of FIG.

【図16】 図12の曲線76の未使用圧力データから計算された圧力力スペクトルを示す
グラフである。
FIG. 16 is a graph showing a pressure force spectrum calculated from the unused pressure data of curve 76 of FIG.

【図17】 2つの圧力センサおよびグリセリン溶液を使用するインビトロシステムで計測
されるような典型的な計測の圧力生データを示すグラフである。
FIG. 17 is a graph showing typical measured raw pressure data as measured in an in vitro system using two pressure sensors and a glycerin solution.

【図18】 曲線85および図17の未使用圧力データから計算された圧力力スペクトルを
示すグラフである。
18 is a graph showing a pressure force spectrum calculated from the curve 85 and the unused pressure data of FIG.

【図19】 曲線86および図17の未使用圧力データから計算された圧力力スペクトルを
示すグラフである。
19 is a graph showing a pressure force spectrum calculated from the curve 86 and the unused pressure data of FIG.

【図20】FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,Z A,ZW (72)発明者 シヤルマン,イブジエニイ イスラエル国、39088・テル・アビブ、ア デイリム・ストリート・5/4 (72)発明者 ノスコウイクス,サイモン・ヘンリ イスラエル国、44444・クフア・サバ、ヘ ルツル・ストリート・22/22 (72)発明者 バラク,チエン イスラエル国、73142・シヨハム、バレケ ツト・ストリート・18 (72)発明者 オーテンベルグ,マイケル イスラエル国、40300・クフア・ヨナ、ハ ーゲネブ・ストリート・60/2 Fターム(参考) 4C017 AA07 AA08 AA11 AC03 BC01 BC11 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR , BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS , JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW Tel Aviv, A Delim Street 5/4 (72) Inventor Noskowix, Simon Henry Israel 44444 Kufa Saba, Herzl Street 22/22 (72) Inventor Barak, Chien Israel , 73142, Shiyoham, Bareckett Street, 18 (72) Inventor, Otenberg, Michael 40300 Kufa Jona, Israel, Hargeneb Street 60/2 F term (reference) 4C017 AA07 AA 08 AA11 AC03 BC01 BC11

Claims (36)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 生体の流体送出系内における流れの撹乱を計測するためのシ
ステムであって、 前記流体送出系内に挿入するように適合された少なくとも1つの圧力センサデ
バイスと、 前記圧力センサデバイスに接続され、且つ前記圧力センサデバイスによって生
成される圧力信号に対して作動する信号解析器と、を具備し、 前記信号解析器は、乱流強度の値を計測し且つ記録するように作動する、流れ
の撹乱を計測するためのシステム。
1. A system for measuring flow disturbances in a biological fluid delivery system, comprising: at least one pressure sensor device adapted to be inserted into the fluid delivery system; and And a signal analyzer operable on the pressure signal generated by the pressure sensor device, the signal analyzer operative to measure and record the value of the turbulence intensity. , A system for measuring flow disturbances.
【請求項2】 前記少なくとも1つの圧力センサデバイスは、複数の圧力セ
ンサを含む請求項1に記載のシステム。
2. The system of claim 1, wherein said at least one pressure sensor device includes a plurality of pressure sensors.
【請求項3】 前記複数の圧力センサの少なくとも1つは、流体充填圧力ト
ランスデューサであり、そして前記少なくとも1つの圧力センサデバイスは、前
記流体送出系と信号通信する前記流体充填圧力トランスデューサを配置するため
の管腔カテーテルを含む請求項2に記載のシステム。
3. At least one of the plurality of pressure sensors is a fluid-filled pressure transducer, and the at least one pressure sensor device is for positioning the fluid-filled pressure transducer in signal communication with the fluid delivery system. 3. The system of claim 2, comprising a lumen catheter.
【請求項4】 前記複数の圧力センサの少なくとも1つは、ガイドワイヤに
接続される請求項2または3に記載のシステム。
4. The system according to claim 2, wherein at least one of the plurality of pressure sensors is connected to a guide wire.
【請求項5】 前記少なくとも1つの圧力センサデバイスは、前記圧力セン
サに作動可能に接続される信号調整器を含む請求項4に記載のシステム。
5. The system of claim 4, wherein the at least one pressure sensor device includes a signal conditioner operably connected to the pressure sensor.
【請求項6】 前記信号解析器は、前記少なくとも1つの圧力センサデバイ
スに接続されたディジタル−アナログコンバータを含む請求項1に記載のシステ
ム。
6. The system of claim 1, wherein said signal analyzer includes a digital-to-analog converter connected to said at least one pressure sensor device.
【請求項7】 前記信号解析器は、前記信号調整器に接続されたアナログ−
ディジタルコンバータを含む請求項5に記載のシステム。
7. The signal analyzer according to claim 1, wherein said signal analyzer is an analog-to-analog converter connected to said signal conditioner.
The system of claim 5, including a digital converter.
【請求項8】 前記信号解析器は、第1のソフトウェアプログラムによって
、前記流体送出系の圧力信号を計測し且つ記録するように適合されたコンピュー
タを含む請求項1に記載のシステム。
8. The system of claim 1, wherein the signal analyzer includes a computer adapted to measure and record a pressure signal of the fluid delivery system with a first software program.
【請求項9】 前記信号解析器は、第2のソフトウェアプログラムを含み、
それによって前記コンピュータが、前記流体送出系における乱流強度の値を判定
するように適合されている請求項1に記載のシステム。
9. The signal analyzer includes a second software program,
The system of claim 1, wherein the computer is adapted to determine a value of turbulence intensity in the fluid delivery system.
【請求項10】 前記コンピュータは、前記第2のプログラムによって、前
記乱流強度の値に基づいて狭窄の値を判定するように適合された請求項9に記載
のシステム。
10. The system of claim 9, wherein the computer is adapted by the second program to determine a stenosis value based on the turbulence intensity value.
【請求項11】 前記コンピュータは、前記第2のプログラムによって、乱
流の領域内の流れ頻度ωmaxを判定するように適合された請求項9に記載のシ
ステム。
11. The system of claim 9, wherein the computer is adapted by the second program to determine a flow frequency ω max in a region of turbulence.
【請求項12】 前記コンピュータは、前記第2のプログラムによって、前
記流れの撹乱頻度に基づいて狭窄の値を判定するように適合された請求項11に
記載のシステム。
12. The system of claim 11, wherein the computer is adapted by the second program to determine a value of a stenosis based on a frequency of disturbance of the flow.
【請求項13】 前記コンピュータは、前記第2のプログラムによって、前
記乱流区域の長さを判定するように適合された請求項9に記載のシステム。
13. The system of claim 9, wherein the computer is adapted to determine a length of the turbulence zone according to the second program.
【請求項14】 前記コンピュータは、前記第2のプログラムによって、前
記乱流区域の長さに基づいて狭窄の値を判定するように適合された請求項13に
記載のシステム。
14. The system of claim 13, wherein the computer is adapted by the second program to determine a value of a stenosis based on a length of the turbulence zone.
【請求項15】 前記流体送出系は、血管系であり、且つ前記コンピュータ
は、前記第2のプログラムによって、目的の血管における流れ頻度に基づいて狭
窄の値を判定するように適合された請求項9に記載のシステム。
15. The fluid delivery system is a vasculature and the computer is adapted by the second program to determine a value of a stenosis based on a flow frequency in a target blood vessel. 10. The system according to 9.
【請求項16】 前記流体送出系は、血管系であり、且つ前記コンピュータ
は、前記第2のプログラムによって、目的の血管に沿う乱流強度の値に基づいて
狭窄の値を判定するように適合された請求項9に記載のシステム。
16. The fluid delivery system is a vasculature, and the computer is adapted to determine, by the second program, a value of stenosis based on a value of turbulence intensity along a target blood vessel. 10. The system of claim 9, wherein the system is configured.
【請求項17】 前記流体送出系は、血管系であり、且つ前記コンピュータ
は、前記第2のプログラムによって、前記血管系内の最大速度を判定するように
適合された請求項9に記載のシステム。
17. The system of claim 9, wherein the fluid delivery system is a vasculature, and wherein the computer is adapted to determine a maximum velocity in the vasculature according to the second program. .
【請求項18】 前記流体送出系は、血管系であり、且つ前記コンピュータ
は、前記第2のプログラムによって、前記血管系内の剪断応力を判定するように
適合された請求項9に記載のシステム。
18. The system of claim 9, wherein the fluid delivery system is a vasculature, and wherein the computer is adapted to determine the shear stress in the vasculature according to the second program. .
【請求項19】 前記流体送出系は、血管系であり、且つ前記コンピュータ
は、前記第2のプログラムによって、前記血管系内のプラーク易損性の危険を示
す剪断応力時間微分係数を判定するように適合された請求項9に記載のシステム
19. The fluid delivery system is a vasculature, and the computer determines, by the second program, a shear stress time derivative that indicates a risk of plaque fragility in the vasculature. 10. The system according to claim 9, adapted for:
【請求項20】 生体の流体送出系内における乱流を計測するための方法で
あって、 少なくとも1つの圧力センサデバイス、および圧力信号を受信するように前記
圧力センサに作動可能に接続された信号解析器を有するデータ収集システムを提
供するステップと、 前記圧力センサデバイスを前記流体送出系内の第1の位置に挿入し且つ配置す
るステップと、 前記第1の位置における圧力を計測するステップと、 前記圧力センサデバイスを第2の位置へ所定距離だけ移動させるステップと、 前記第2の位置における圧力を計測するステップと、 複数の位置を得るように前記移動および計測ステップを繰り返すステップと、 前記位置の各々についてのスペクトル帯域幅および乱流強度を計算するステッ
プと を有する、乱流を計測するための方法。
20. A method for measuring turbulence in a biological fluid delivery system, comprising: at least one pressure sensor device; and a signal operably connected to the pressure sensor to receive a pressure signal. Providing a data collection system having an analyzer; inserting and positioning the pressure sensor device at a first location in the fluid delivery system; measuring pressure at the first location; Moving the pressure sensor device to a second position by a predetermined distance; measuring pressure at the second position; repeating the movement and measurement steps to obtain a plurality of positions; Calculating the spectral bandwidth and turbulence intensity for each of the turbulent flows. .
【請求項21】 平均スペクトル帯域幅および平均乱流強度を計算するステ
ップをさらに有する請求項20に記載の方法。
21. The method of claim 20, further comprising calculating an average spectral bandwidth and an average turbulence intensity.
【請求項22】 付加的な位置の計測が必要か否かを判定するステップ、お
よび少なくとも1つの付加的な位置において圧力を計測するステップをさらに有
する請求項21に記載の方法。
22. The method of claim 21, further comprising determining whether additional position measurements are required, and measuring pressure at at least one additional position.
【請求項23】 前記判定するステップは、高いデータ分散をチェックする
ステップを含む請求項22に記載の方法。
23. The method of claim 22, wherein said determining comprises checking for high data variance.
【請求項24】 前記付加的な位置についてのスペクトル帯域幅および乱流
強度を計算するステップをさらに有する請求項22に記載の方法。
24. The method of claim 22, further comprising calculating spectral bandwidth and turbulence intensity for the additional location.
【請求項25】 前記付加的な位置のスペクトル帯域幅および乱流強度値を
前記平均された値と比較するステップをさらに有する請求項24に記載の方法。
25. The method of claim 24, further comprising comparing the spectral bandwidth and turbulence intensity values of the additional locations to the averaged values.
【請求項26】 さらなる位置が計測されるべきであるか否かを判定し、前
記さらなる位置について前記計測、計算および比較ステップを繰り返すステップ
をさらに有する請求項25に記載の方法。
26. The method of claim 25, further comprising determining whether a further position is to be measured and repeating the measuring, calculating and comparing steps for the further position.
【請求項27】 前記計測は繰り返すべきであるか否かを判定するステップ
をさらに有する請求項26に記載の方法。
27. The method of claim 26, further comprising determining whether the measurement should be repeated.
【請求項28】 前記移動および計測ステップを繰り返す請求項27に記載
の方法。
28. The method of claim 27, wherein said moving and measuring steps are repeated.
【請求項29】 前記乱流強度の値を用いて狭窄の重大さを判定するステッ
プを有する請求項1に記載の方法。
29. The method of claim 1, comprising using the turbulence intensity value to determine the severity of a stenosis.
【請求項30】 ωmaxの値を用いて狭窄の重大さを判定するステップを
有する請求項1に記載の方法。
30. The method of claim 1, comprising using the value of ω max to determine the severity of the stenosis.
【請求項31】 乱流区域の長さによって狭窄の重大さを判定するステップ
を有する請求項1に記載の方法。
31. The method of claim 1, comprising determining the severity of the stenosis by the length of the turbulence zone.
【請求項32】 前記圧力計測は、血管内であり、前記方法は、目的の血管
に沿って乱流強度の値を用いて狭窄の位置を判定するステップを有する請求項1
に記載の方法。
32. The method of claim 1, wherein the pressure measurement is in a blood vessel, and the method includes determining a location of a stenosis using a turbulence intensity value along a target blood vessel.
The method described in.
【請求項33】 前記圧力計測は、血管内であり、前記方法は、目的の血管
に沿ってωmaxの値を用いて狭窄の位置を判定するステップを有する請求項1
に記載の方法。
33. The method of claim 1, wherein the pressure measurement is in a blood vessel, and the method includes determining a location of a stenosis using a value of ω max along a target blood vessel.
The method described in.
【請求項34】 最大速度を判定するステップを有する請求項に記載の方法
34. The method of claim 19, comprising determining a maximum speed.
【請求項35】 剪断応力を判定するステップを有する請求項1に記載の方
法。
35. The method of claim 1, comprising determining a shear stress.
【請求項36】 剪断応力時間微分係数を判定するステップを有する請求項
1に記載の方法。
36. The method of claim 1, comprising determining a shear stress time derivative.
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