JP2003521284A - 頭蓋内圧の非侵襲性モニタリング - Google Patents

頭蓋内圧の非侵襲性モニタリング

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JP2003521284A JP2000617389A JP2000617389A JP2003521284A JP 2003521284 A JP2003521284 A JP 2003521284A JP 2000617389 A JP2000617389 A JP 2000617389A JP 2000617389 A JP2000617389 A JP 2000617389A JP 2003521284 A JP2003521284 A JP 2003521284A
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Abstract

(57)【要約】 患者の頭蓋内圧(ICP)の非侵襲的モニタリング方法。患者の頭の解剖学的特徴の拍動を表す少なくとも１つの波形を、好ましくは、時間ゲートにおける該特徴からの反射に対応する超音波反射トレースを積分することによって得る。ICPの定量的尺度は、波形に関連した２以上の特徴、例えば特徴的期間などから推定される。あるいは、ICPの定性的尺度は、患者の呼吸による波形列に加えられた呼吸波の形状から得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の分野および背景 本発明は非侵襲性の医学的診断、およびさらに詳細には頭蓋内圧の非侵襲的モ
ニタリング方法に関する。
【０００２】 異常な頭蓋内圧（ICP）は、頭部の外傷、脳における異常増殖、および出血を
含む脳および頭蓋の病理の徴候である。正常なICPは約10 mmHg〜約12 mmHgであ
る。およそ20 mmHgを超えるICPは頭痛を引き起こす。およそ40 mmHgを超えるICP
は昏睡を引き起こす。
【０００３】 現在公知のICP測定法は、侵襲性のものが主流である。
【０００４】 腰椎穿刺では、針を脊柱の基部に刺し込んで、脊柱中の脊髄液の圧力をモニタ
リングする。この圧力は、患者の頭部と患者の脊柱基部との間が遮断されること
があり得るため、ICPを正確に反映していないこともありうる。
【０００５】 ICPをモニタリングする第２の侵襲的方法は、患者の頭蓋に直径10mmのバーホ
ールをあけて、該穴から側脳室の一方にカテーテルを導入するものである。その
脳室における脳脊髄液（CSF）の圧力は、カテーテルを通して振動子により直接
測定される。この方法は穴を開けた脳室をブロックする出血を引き起こす可能性
がある。さらに、CSFがカテーテルに浸入すると、圧力測定値の精度が損なわれ
る。
【０００６】 関連の侵襲的方法では、カテーテルは患者の頭蓋中にねじ留めされたねじ込み
式取付具によって所定の位置に保持される。生理食塩水をカテーテルに導入し、
その生理食塩水の圧力を適切な振動子を用いて測定する。無菌状態を維持するた
めの十分な管理がなされないと、この方法は患者の脳の感染につながる可能性が
ある。さらに、ねじ込み式取付具が患者の脳に入り込んで患者の脳に損傷を与え
る可能性がある。
【０００７】 後の２つの侵襲的方法のどちらにおいても、カテーテルは５日後に除去する必
要がある。従って、これらの方法は昏睡状態の患者の長期（数ヶ月）にわたるIC
Pモニタリングには用いることができない。
【０００８】 第４の侵襲的方法においては、光ファイバーケーブルの先端にセンサーを備え
た光ファイバー機器を、患者の脳組織、患者の硬膜下腔、または患者の脳室内硬
膜上腔に挿入する。血塊がセンサー上に形成されたり、あるいは光ファイバーケ
ーブルがひどく鋭角に曲がったり折れたりすると、該機器は誤った高い圧力測定
値を与える可能性がある。
【０００９】 要約すれば、先行技術である侵襲性のICP測定法は、信頼性に欠けており、感
染を招く可能性があり、連続して５日を超えて使用することができない。
【００１０】 非侵襲性のICPモニタリング法を得ることが有利である理由がさらに存在する
。
【００１１】 昏睡重篤度の標準的な定量的尺度は、グラスゴー昏睡尺度である。Mark S. Gr
eenberg(編), Handbook of Neurosurgery, 第４版 (1988), 第２巻553頁を参照
されたい。該尺度での得点値は、正常な個体に対する15から、深い昏睡状態にあ
る患者に対する３までの範囲をとる。先行技術のプロトコールは、該得点が８以
下であればICPモニタリングを開始するというものである。８よりも高い得点の
患者のICPをモニタリングすることは有用であろう。
【００１２】 また、厳しい環境ストレス下にある健康な個体、例えば宇宙飛行士、ダイバー
、および潜水艦乗組員のICPをモニタリングすることも有用であろう。
【００１３】 米国特許第5,617,873号において、Yostらは、間接的で非侵襲性のICPモニタリ
ング法を記載していると主張している。CSF体積に２種類の変化を引き起こして
、ICPにおける相伴う変化を測定するものである。ICPの絶対値はこれらの測定値
から推定される。彼らが教示しているICPの変化を測定する方法は、事実、非侵
襲性であるが、CSF体積に変化を引き起こすという彼らの方法は、彼らの特許請
求の範囲がそうでないにも関わらず、必然的に侵襲性である。
【００１４】 経頭蓋ドップラーモニタリングは、ICPの変動の定性的指標のみを与える非侵
襲的技術であり、先行技術である侵襲的方法によってもたらされる定量的測定値
を与えるわけではない。
【００１５】 米国特許第5,840,018号（これは、本明細書に完全に記載されているかのよう
に全ての目的に対して参照により組み込まれるものとする）において、Michaeli
は、頭部血管の直径の超音波測定値に基づく偏頭痛の非侵襲的診断方法を教示し
ている。超音波反射トレースを予め選択したゲート内で積分すると、エコーパル
ソグラム（Echo Pulsogram; EPG）シグナルのサンプルが得られる。該ゲートの
タイミングは、標的血管の頭蓋内深度に対応するように設定される。心電計（EC
G）シグナルによって示される心収縮開始と、標的血管の収縮の開始との間のタ
イムラグを、211±6ミリ秒という正常なタイムラグと比較することで、偏頭痛の
診断に用いる。
【００１６】発明の概要 本発明によれば、前頭および鼻梁を有する患者の頭の頭蓋内圧を測定する方法
であって、(a) 患者の頭内の解剖学的特徴(anatomical feature)の拍動を表す少
なくとも１つの波形を、完全に患者の頭の外部から測定する工程、(b) 前記少な
くとも１つの波形に関連した複数の特徴(diagnostic features)を同定する工程
、および(c) 前記複数の特徴から頭蓋内圧を推定する工程を含む方法が提供され
る。
【００１７】 脳室などの患者の頭蓋の解剖学的特徴の形状は、患者の心拍と同期して変化す
る。本発明は、これらの形状拍動とICPとの間の経験的関係に基づくものである
。本発明によれば、これらの解剖学的特徴の一つの形状の拍動を表す波形または
一連の波形を非侵襲的に測定し、経験的関係を用いることによりICPを推定する
。好ましい解剖学的特徴は第３脳室である。波形を測定するのに好ましい様式は
超音波である。好ましい波形は、解剖学的特長からの反射に対応する既定のゲー
ト内の超音波反射トレースを積分することによって得られる。
【００１８】 本発明の第１の実施形態によれば、波形を特徴付ける特徴的な期間の比が測定
される。この比と従来の侵襲的方法によって測定されたICPの間の経験的二次関
係を用いることによりICPを定量的に推定する。
【００１９】 本発明の第２の実施形態によれば、少なくとも１つの呼吸周期の推移に伴って
いくつかの連続波形が受信される。対応する呼吸波の形状は、連続波形に反射さ
れたように、ICPに定量的に相関している。
【００２０】図面の簡単な説明 本発明を、添付の図面を単なる例として参照して、本明細書中で説明している
。説明については下記参照のこと。
【００２１】好適な実施形態の説明 本発明は、非侵襲性の定量的かつ定性的なICPモニタリング法に関する。
【００２２】 本発明の非侵襲的ICPモニタリングの原理および操作は、図面および付随する
説明を参照するとよりよく理解できるであろう。
【００２３】 本明細書においては、時間の関数である波形の形状が、時間の関数である解剖
学的特徴の形状と符号(sign)に至るまで同形である場合、波形は解剖学的特徴の
拍動を表すとされる。例えば、患者の第３脳室の幾何容積(geometric dimension
s)は、患者の心臓周期の推移に伴う患者の血圧の変化と同期して、増大および減
少する。第３脳室の対応する容積が増大するにつれて振幅が増大する波形、およ
び第３脳室の対応する容積が減少するにつれて振幅が減少する波形は、心臓周期
の推移に伴う第３脳室の拍動を表すものとされる。この同形表示は符号(sign)に
も及ぶので、第３脳室の対応する容積が増大するにつれて振幅が減少する波形、
および第３脳室の対応する容積が減少するにつれて振幅が増大する波形も、心臓
周期の推移に伴う第３脳室の拍動を表すものとされる。
【００２４】 本発明の範囲は、患者の頭部の任意の解剖学的特徴（例えば第１および第２脳
室の前角(frontal cornum)、下角(temporal cornum)、および後角(occipital co
rnum)、ならびに第４脳室が挙げられる）を表す波形の測定を含むが、好適な解
剖学的特徴は第３脳室である。また、本発明の範囲は、標的とする解剖学的特徴
の拍動を表す波形を測定するための任意の非侵襲的様式を含むが、好適な様式は
超音波である。超音波振動子を患者の前頭部と接触させて配置する。超音波エネ
ルギーのパルスを矢状方向に振動子を用いて患者の頭部に導入する。これらのパ
ルスは、それらの伝播経路に存在する解剖学的特徴（標的とする解剖学的特徴を
含む）から一部が反射される。該反射は振動子に戻り、そこで反射トレースに変
換される。米国特許第5,840,018号にて教示されているように、既定のゲート内
で各トレースを積分することによって、所望の波形が得られる。得られた積分値
のそれぞれがEPG波形のサンプルである。
【００２５】 ここで図面を参照すると、図１Aは、時間の関数として、２つのEPG波形として
22aおよび22b、ならびに続いて得られた第３の波形グラフ22cの一部を示してい
る。各波形グラフ22は、単調増加する部分24および減少する部分26を含み、減少
する部分26は静脈アウトプットのノッチ28を含む。参考として、図１BはEPG波形
22と同期したECGトレース30を示し、これは数個のECGパルス32を含む。各波形22
の開始は、対応するECGパルス32の終結と一致する。移動方向は矢印70によって
示されている。各EPG波形22の開始は、対応するECGパルス32の開始に対して遅延
τだけ遅延する。
【００２６】 患者の前頭における超音波振動子の最良の位置は、患者の鼻梁の2.5 cm〜6 cm
上方であることが経験的に決定されている。
【００２７】 ICPの徴候である波形22の特徴は、図１Aに示されている波形22aに関する２種
類の特徴的期間Tおよびtである。特徴的期間Tは、波形22の持続時間、すなわち
１心臓周期の持続時間である。特徴的期間tは、波形22の開始から、静脈アウト
プットノッチ28の時間を経て、減少する部分26の振幅が静脈アウトプットノッチ
28の時間における波形22の振幅に戻るまでの時間の長さである。期間ｔは１つの
波形22の全持続時間よりも短いので、時間tは本明細書中では「亜持続時間(subd
uration)」と呼ぶ。
【００２８】 ICPの侵襲的測定値を用いて較正することによって、下記の方程式が96％の相
関でt/T比によりICPを表すものであることが決定された： ICP ＝ ρ(t/T)-B
【００２９】 定数Bは９mmH2Oである。約0.3未満のt/Tに対しては、ρも定数の373 mmH2Oで
ある。約0.5を上回るt/Tに対しては、図２に示されるようにρ自体がt/Tとの２
次方程式として変動する。図２における縦座標の単位はmmH2Oであることに留意
されたい。
【００３０】 患者は呼吸するので、図１Aに一部が示されている波形22の列はその呼吸によ
り変動しうる。ICPが15 mmHg未満の場合、波形22の列の全体形状は、図１Aにあ
るように多数の心臓周期にわたって平坦である。ICPが約20 mmHgを上回る場合、
波形22の列は呼吸波により変動することが、侵襲的研究により知られている（Gr
eenberg, op. cit., pp.710-711）。ICPが20〜40mmHgの範囲にある場合、呼吸波
は図３Aに示されるようにβ波40の形態をとる。β波40は、鋭いピーク44および
滑らかな谷46を有する傾向のある、ほぼ等しい周期性をもつ周期42を含む。β波
40の特徴42、44、および46は、β波40の形状をほぼ正弦波として規定する。ICP
が40〜60 mmHgの範囲にある場合、呼吸波は図３Bに示すようにプラトー波50の形
状をとる。プラトー波50の形状は一連の周期52によって規定され、各周期52は急
激な上昇54に始まって、鋭いピーク56に至り、プラトー58に低下し、続いてさら
にベースライン60まで低下するものである。いくつかの呼吸周期にわたって連続
波形22をモニタリングして呼吸波の形状を観察することにより、ICPの定性的指
標が得られる。
【００３１】 本発明を限定された数の実施形態について記載したが、本発明の数多くの変更
、改変、およびその他の応用が為され得ることは認識されるところであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１Aは、数サイクルの心臓周期の推移に伴うEPG波形の概略図である。図１B
は、図１Aの波形に同期させたECGトレースの概略図である。
【図２】 図２は、t/Tの関数としてρを示す図である。
【図３】 図３Aおよび３Bは患者の呼吸により変動した波形列の概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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，ＴＺ，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，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2F055 AA05 BB19 CC59 DD20 EE40 FF49 GG31 GG49 4C301 AA01 CC05 DD21 DD30 EE11 EE19 JB17 JB30 JB50 KK24 4C601 BB01 DD01 DD30 EE09 EE16 JB34 JB46 JB51 JB60 KK14 KK28

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 前頭および鼻梁を有する患者の頭の頭蓋内圧を測定する方法
    であって、 (a) 患者の頭内にある脳室の拍動を表す少なくとも１つの波形を、完全に患者
    の頭の外部から測定する工程、 (b) 前記少なくとも１つの波形に関連した複数の特徴を同定する工程、および (c) 前記複数の特徴から頭蓋内圧を推定する工程 を含む、前記方法。
  2. 【請求項２】 脳室が第３脳室である、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 波形の測定が、前記解剖学的特徴から超音波エコーを繰り返
    し受信することを含む工程によって行われ、該エコーが該波形を規定するもので
    ある、請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 超音波エコーの受信が、 (i) 超音波振動子を患者の頭と接触させて配置すること、 (ii) 該振動子を用いて患者の頭に超音波エネルギーパルスを繰り返し導入す
    ること、および (iii) その各パルスについて、パルスの反射トレースを受信すること を含む工程によって行われる、請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 波形が、既定のゲート内の各反射トレースを積分することに
    より得られ、その各反射トレースの積分は前記波形のサンプルを提供するもので
    ある、請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 反射トレースの受信が前記振動子を用いて行われる、請求項
    ４に記載の方法。
  7. 【請求項７】 超音波振動子を鼻梁の約2.5cm〜約６cm上方に患者の前頭と
    接触させて配置する、請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 複数の特徴が複数の特徴的な期間を含む、請求項１に記載の
    方法。
  9. 【請求項９】 複数の特徴的な期間が持続時間および亜持続時間を含む、請
    求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 頭蓋内圧が亜持続時間と持続時間の比から推定される、請
    求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 頭蓋内圧が前記比の一次関数から推定される、請求項１０
    に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 少なくとも１つの波形の測定が、少なくとも１つの呼吸波
    を含むのに十分に長い期間行われる、請求項１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 複数の特徴が少なくとも１つの呼吸波の形状を規定する、
    請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前頭および鼻梁を有する患者の頭の頭蓋内圧を測定する方
    法であって、 (a) 患者の頭内の解剖学的特徴の拍動を表す少なくとも１つの波形を、完全に
    患者の頭の外部から、 (i) 超音波振動子を鼻梁の約2.5cm〜約６cm上方に患者の前頭と接触させて
    配置し、 (ii) 該振動子を用いて患者の頭に超音波エネルギーパルスを繰り返し導入
    し、そして (iii) その各パルスについて、振動子を用いてパルスの反射トレースを受信
    すること、ここで該反射トレースは該波形を規定するものである、 によって測定する工程、 (b) 少なくとも1つの波形に関連した複数の特徴を同定する工程、および (c) 複数の特徴から頭蓋内圧を推定する工程 を含む、前記方法。
  15. 【請求項１５】 患者の頭内の頭蓋内圧を測定する方法であって、 (a) 患者の頭内の解剖学的特徴の拍動を表す少なくとも１つの波形を、完全に
    患者の頭の外部から測定する工程、 (b) 前記少なくとも１つの波形に関連した持続時間および亜持続時間を同定す
    る工程、および (c) 前記持続時間および前記亜持続時間から頭蓋内圧を推定する工程 を含む、前記方法。
  16. 【請求項１６】 患者の頭内の頭蓋内圧を測定する方法であって、 (a) 患者の頭内の解剖学的特徴の拍動を表す少なくとも1つのEPG波形を、少な
    くとも1つの呼吸波を含むのに十分に長い時間、完全に患者の頭の外部から測定
    する工程、 (b) 前記呼吸波の形状を規定する、前記少なくとも１つの波形に関連した複数
    の特徴を同定する工程、および (c) 前記複数の特徴から頭蓋内圧を推定する工程 を含む、前記方法。
  17. 【請求項１７】 患者の頭内の頭蓋内圧を測定する方法であって、 (a) 患者の頭内の解剖学的特徴の拍動を表す少なくとも1つのEPG波形を、完全
    に患者の頭の外部から測定する工程、 (b) 少なくとも1つの波形に関連した複数の特徴を同定する工程、および (c) 前記複数の特徴から頭蓋内圧を推定する工程 を含む、前記方法。
JP2000617389A 1999-05-10 2000-05-09 頭蓋内圧の非侵襲性モニタリング Pending JP2003521284A (ja)

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