JP2005512665A - 患者の水和状態の判定 - Google Patents

Abstract

本発明は、ある種の区画モデルを利用して患者の各種測定データをそれら区画に関係付け、それにより患者の水和状態及び／又は栄養状態について結論を引き出せるようにしている。本発明によれば、ある時間ｔにおける患者の体区画の量ＥＣＶ_hydr（ｔ）を求めるための方法が提供されており、同方法は、時間ｔにおける患者の少なくとも１つの人体計測測度Ｘ（ｔ）を求める段階と、時間ｔにおける患者の細胞外水分量ＥＣＶ（ｔ）を求める段階と、時間ｔにおける患者の細胞内水分量ＩＣＶ（ｔ）を求める段階と、Ｘ（ｔ）を使って、時間ｔにおける患者の重量Ｗ_basic（ｔ）を有する第１区画の細胞外水分量ＥＣＶ_basic（ｔ）を導き出す段階と、ＩＣＶ（ｔ）を使って、時間ｔにおける患者の第２区画の細胞外水分量ＥＣＶ_sec（ｔ）を導き出す段階と、重量Ｗ_hydr（ｔ）を有する患者の第３区画の細胞外水分量としてＥＣＶ_hydr（ｔ）を導き出す段階と、を含む方法である。細胞外水分量ＥＣＶ_hydr（ｔ）は、患者の水和状態を表す尺度である。本発明による方法を実行するための装置も本発明の一部である。本発明は、腎不全を患っている患者の乾燥重量測定に特に役立つ。筋肉及び／又は脂肪などの他の体組織区画についての情報も、患者の栄養状態を反映して導き出される。

Description

本発明は、患者の水和及び／又は栄養状態を監視する分野に関する。

腎臓は、人体の健康を維持する上で幾つかの機能を果たす。第１に、腎臓は、患者の血液から余分な液体を分離することにより液体バランスを制御する。第２に、尿素又はクレアチンのような老廃物から血液を浄化する役目がある。最後になったが、重要なこととして、健康的で必要な濃度レベルを確保するために、電解質のような血液中の或る成分のレベルの制御も行なう。
腎臓がうまく機能しないと、摂取された液体は体組織及び血管系内に蓄積され、循環系へのストレスが増す原因となる。血液の限外濾過による透析の間に、この過剰な液体は除去されねばならない。除去が不十分であれば、長期的な結果は重篤なものとなり、高血圧及び心機能不全になることもある。心機能不全そのものは、透析患者では発生の可能性が何倍も高く、液体過負荷状態が主要寄与原因の１つであると考えられている。液体を除去しすぎても、透析患者は脱水症となり、すると必ず低血圧症に到るので危険である。
乾燥重量（簡潔さを期して、本明細書中「重量」と「質量」という語を同義語として使っているが、これは医療現場では恒例のことである）は、腎臓が正常に働いている場合に実現されるはずの患者の重量を定義している。換言すれば、これは、心臓血管リスクを最小限にするために実現されるべき最適目標重量（又は液体状態）を表している。乾燥重量は、その評価のための定量的な方法がないために、日常的臨床診療では常に捉えどころのない問題であった。現在では、乾燥重量の問題は、血圧、心エコー検査、及びＸ線などの主観的情報など、間接的なインジケータを使っての取り組みが行なわれている。更に、乾燥重量標準として国際的に受け入れられる一連の条件を定義づけることは取り分け難しかった。
患者の液体状態を導き出すための有望な方法は、生体インピーダンス測定の使用を必要としている。患者に取り付けた２つ又はそれ以上の電極に少量の交流電流を印加して、対応する電位差を測定する。人体の各種液体要素は、測定される信号に別様に寄与する。複数の周波数を使用すると、細胞内液（ＩＣＶ）の量と細胞外液（ＥＣＶ）の量を求めることができる。このような装置の一例が、国際特許出願ＷＯ９２／１９１５３号に記載されている。しかしながら、この文献には、具体的な患者の乾燥重量をどうやって導き出すかについての方法は開示されていない。
米国特許第５，４４９，０００号も、複数の周波数を使ってＥＣＶとＩＣＶを求める生体インピーダンスシステムについて記載している。更に、いわゆる母集団予測式の使用及び選択のために、ある種の母集団依存型データを収集する。次に、これらの式を使って、そして区分生体インピーダンス信号の支援を得て、体組成を分析する。この文献にも、どのように乾燥重量を導き出すかについての方法の開示はない。

従って、乾燥重量評価のための、非侵入的で、正確で且つ容易に使用することができ、なおかつ、ある母体集団に対する分析を著しく制限することなく個別の変化を考慮に入れた方法が必要とされている。この方法は、主に透析患者の管理に有益であり、長期に亘る入院費を大幅に削減することができる。もっと一般的な方法で患者の体組成を評価し、栄養状態及び訓練状態への追加的洞察を提供する方法を容易に実施することも必要とされている。

本発明の目的はそのような方法を提供することである。
本発明によれば、上記問題は、時間ｔにおける患者の体区画ＥＣＶ_hydr（ｔ）を求めるための方法により解決され、前記方法は、時間ｔにおける患者の少なくとも１つの人体計測測度Ｘ（ｔ）を求める段階と、時間ｔにおける患者の細胞外水分量ＥＣＶ（ｔ）を求める段階と、時間ｔにおける患者の細胞内水分量ＩＣＶ（ｔ）を求める段階と、Ｘ（ｔ）を使って、時間ｔにおける患者の重量Ｗ_basic（ｔ）を有する第１区画の細胞外水分量ＥＣＶ_basic（ｔ）を導き出す段階と、ＩＣＶ（ｔ）を使って、時間ｔにおける患者の第２区画の細胞外水分量ＥＣＶ_sec（ｔ）を導き出す段階と、数式

を使って、重量Ｗ_hydr（ｔ）を有する患者の第３区画の細胞外水分量として量ＥＣＶ_hydr（ｔ）を導き出す段階と、を含む。

本発明は、患者の乾燥重量管理に直接取り組むための、簡単で分かり易い方法を提供する。以下に概説するが、本発明は、ある体区画は人それぞれに極めて予測可能な様式でしか変動しないが、他の区画は適当な測定によってしか対応できない遙かに大きな変動を示すという観察に基づいているので、このような方法を提供できるのである。この観察を、ＥＣＶ及びＩＣＶ寄与に関して体区画の分析に当てはめることにより、本発明による方法は確立された。水和状態は、水和不良状態でない個体の状態に対応する他の区画から適切に分離された１つの体区画の状態により、完全に分析される。それら個体では、水和状態を表す１つの体区画は無視できるほどの量しか有していないのである。腎不全患者のように水和過剰状態の個体では、この体区画は正の量を有している。総液体損失又は液体摂取が少な過ぎる患者のように脱水状態の個体では、それは負の量となる。

患者の第１区画の変動は主に人体計測測度Ｘ（ｔ）により決まる。人体計測測度は、第１区画の重量Ｗ_basic（ｔ）に関係する、患者の全ての幾何学的寸法／大きさ及び／又は重量データを含んでいる。Ｘ（ｔ）の例は、患者の身長Ｈ（ｔ）である。
第２区画の量ＥＣＶ_sec（ｔ）は、ＩＣＶ測定値（又はそれに相関付けられた測定値）で適切に記述することのできる細胞質量の変動で特徴付けられる。このような区画の１つは、重量Ｗ_muscle（ｔ）と細胞外水分量ＥＣＶ_muscle（ｔ）を有する筋肉区画である。

一旦、患者の水和状態が導き出されるならば、本発明の別の実施態様において他の情報が導き出されてもよい。そのような一つの実施態様によれば、時間ｔにおける患者の第２区画の重量Ｗ_sec（ｔ）と脂肪質量を表す第４区画の重量Ｗ_fat（ｔ）も導き出せる。本発明は、患者の栄養及び訓練状態を評価するのにも、簡単で便利な方法を提供する。

本発明の一つの好適な実施態様では、ＥＣＶ（ｔ）とＩＣＶ（ｔ）は、生体インピーダンス測定により導き出される。生体インピーダンス測定は、全身測定でも区分測定でもよい。生体インピーダンス測定は、単一周波数でも、数個の周波数（通常は２−４）でも、多重周波数モードでもよいが、多重周波数モードが、ＥＣＶ（ｔ）とＩＣＶ（ｔ）を最も精度良く求めることができるので好適な実施形態である。

本発明の別の目的は、非侵入的で、正確で、且つ容易に使用できる、乾燥重量及び／又は体区画評価ための装置を提供することである。本発明は、従って、本発明による方法を実行するための装置にも関係があり、前記装置はマイクロプロセッサを備えており、更にこのマイクロプロセッサは、マイクロプロセッサプログラム記憶装置と、ＥＣＶ（ｔ）、ＩＣＶ（ｔ）及びＸ（ｔ）の値を入力できるようにする入力装置と、ＥＣＶ（ｔ）、ＩＣＶ（ｔ）及びＸ（ｔ）の値を記憶するためのコンピュータ記憶装置を備えており、前記マイクロプロセッサプログラム記憶装置は、Ｘ（ｔ）の値を使って時間（ｔ）における患者の重量Ｗ_basic（ｔ）を有する第１区画の細胞外水分量ＥＣＶ_basic（ｔ）を導き出し、ＩＣＶ（ｔ）の値を使って重量Ｗ_sec（ｔ）を有する第２区画の量ＥＣＶ_sec（ｔ）を導き出し、数式（１）を使って重量Ｗ_hydr（ｔ）を有する患者の第３区画の細胞外水分量としての量ＥＣＶ_hydr（ｔ）を導き出すことにより、細胞外水分量ＥＣＶ_hydr（ｔ）を導き出すためのプログラムを備えている。

本発明の一つの好適な実施態様では、この装置は、ＥＣＶ（ｔ）とＩＣＶ（ｔ）の値を求めるための手段を更に備えている。これらの値を求めるための手段は、生体インピーダンス装置であり、全身又は区分測定モードで用いることができる。

入力装置は、ＥＣＶ（ｔ）、ＩＣＶ（ｔ）及びＸ（ｔ）の値を入力できるようにするための、キーボードのような手動ユーザーインタフェースでもよい。特に都合の良い実施形態では、ＥＣＶ（ｔ）とＩＣＶ（ｔ）の値を求めるための手段、及び／又はＸ（ｔ）値を求めるための手段は、この場合は対応するインタフェースを保有する入力装置に直接リンクされている。このような場合には上記値の手動入力は不要である。

本発明は、時間ｔにおける患者の筋肉重量Ｗ_muscle（ｔ）及び／又は除脂肪身体質量ＬＢＭ（ｔ）を導き出すための方法も含んでいる。本発明によれば、筋肉重量Ｗ_muscle（ｔ）は、時間ｔにおける患者の少なくとも１つの人体計測測度Ｘ（ｔ）を求め、時間ｔにおける患者の細胞内水分量ＩＣＶ（ｔ）を求め、Ｘ（ｔ）を使って時間ｔにおける患者の重量Ｗ_basic（ｔ）を有する第１区画の細胞内水分量ＩＣＶ_basic（ｔ）を導き出し、ＩＣＶ_basic（ｔ）とＩＣＶ（ｔ）を使って、患者の第２区画の重量として筋肉重量Ｗ_muscle（ｔ）を導き出すことにより、導き出される。

先に概説したように、筋肉区画は、個別変動の度合いが大きいものに入る。本発明の概念により、また重量Ｗ_hydr（ｔ）を有する第３区間とは異なり、筋肉質量の重量は、何らの患者の細胞外水分の測定値無しに特徴付けられる。基本重量Ｗ_basic（ｔ）を求めることにより、ＥＣＶ_hydr（ｔ）を導き出すのと同様に、患者の筋肉区画の重量を正しく識別することができる。

Ｗ_muscle（ｔ）が分かれば、それ自体で体組織分析には興味深いことである。更に、これにより、脂肪質量を除いた患者の乾燥重量である患者の除脂肪身体質量を計算することもできるようになる。

本発明は、筋肉重量Ｗ_muscle（ｔ）を導き出すための装置も包含している。この装置は、ＥＣＶ（ｔ）値を入力し記憶できるようにする装置が不要である点、及びマイクロプロセッサプログラム記憶装置が、Ｘ（ｔ）の値を使って時間ｔにおける患者の第１区画の細胞内水分量ＩＣＶ_basic（ｔ）を導き出し、ＩＣＶ_basic（ｔ）とＩＣＶ（ｔ）を使って時間ｔにおける患者の第２区画の重量Ｗ_muscle（ｔ）を導き出すことにより、第２区画の筋肉重量Ｗ_muscle（ｔ）を導き出すためのプログラムを備えている点を除いて、上記装置と同様である。

本発明による方法を実行するために本発明による装置で使用されることになるコンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ記憶媒体も、本発明の一部を成している。
本発明のこの他の各種実施形態は、独立請求項の下位請求項の主題である。

本発明をより深く理解頂くため、添付図面を参照しながら非限定的な実例を説明する。
図１に示すように、全身体重量Ｗ（ｔ）は、４つの区画の重量の合計と見なされ、

式において、第２区画（Ｗ_sec（ｔ））は、骨格筋を含む筋肉組織の区画Ｗ_muscle（ｔ）に割り当てられ、第３区画Ｗ_hydr（ｔ）は水和不良状態の液体の量に割り当てられ、第４区画Ｗ_fat（ｔ）は脂肪組織に割り当てられる。

本発明は、第１区画の重量Ｗ_basic（ｔ）、即ち、筋肉、脂肪、及び水和不良液体など名前のついた他の組織以外の全てから構成される基本重量が、ある種の人体計測測度Ｘ（ｔ）（後に詳述）が同じである限り、個人の間でもほぼ一定であるという観察を利用している。この第１区画に寄与する組織は、主に、骨、器官、血液、及び皮膚を含む。

基本重量Ｗ_basic（ｔ）とは異なり、第２及び第４区画の重量、即ち筋肉重量Ｗ_muscle（ｔ）及び脂肪重量Ｗ_fat（ｔ）を有する筋肉及び脂肪区画は、被験者の間でばらつきの度合いがかなり大きい。透析患者又は他の水和不良状態の患者の場合には、水和状態又は水和不良状態重量Ｗ_hydr（ｔ）を勘定に入れるために、第３区画を含めねばならない。非水和不良状態、つまりは、正常な水和状態の患者については、第３区画は無視できるか又は少なくとも小さいはずであり、液体摂取と排出による正常な日々の変動を反映している。

本発明は、ＥＣＶとＩＣＶ空間が上記４つの区画にそれぞれ別様に寄与しているという観察にも基づいている。水和不良、特に水和過剰の状態は、ＥＣＶ空間の量変化の原因となり、一方ＩＣＶ空間は主として一定に保たれる。脂肪組織に含まれる水分の割合も無視できると仮定される。

図１に示すように、恒常性において、所与の基本及び筋肉重量には、ＥＣＶ及びＩＣＶの特定の値が伴っている。良好な近似性を持って、ＥＣＶとＩＣＶは上記区画において重量に線形比例する（細かなずれについては後に論じる）。

患者の水和状態を求めるための本発明による方法の１つの例について、本発明による装置の一つの実施形態により説明する。患者の体区画のＥＣＶ量Ｗ_hydr（ｔ）を求めるための装置のこのような実施形態を図２に示す。装置１０は、マイクロプロセッサ装置１を備えており、このマイクロプロセッサ装置１は、マイクロプロセッサプログラム記憶装置１ａを備えている。リンク４により、マイクロプロセッサ装置１は、入力装置２とコンピュータ記憶装置３に接続されている。時間ｔにおける患者の量ＥＣＶ_hydr（ｔ）を導き出すためのプログラムは、マイクロプロセッサプログラム記憶装置１ａに記憶されている。

マイクロプロセッサプログラムは、次のようにして量ＥＣＶ_hydr（ｔ）を導き出す。即ち、時間ｔにおける被験者の細胞外水分量ＥＣＶ（ｔ）と細胞内水分量ＩＣＶ（ｔ）を求めて入力装置２に入力すると、その値がコンピュータ記憶装置３に送られ記憶される。

ＥＣＶ（ｔ）とＩＣＶ（ｔ）の値を求めるために、入力装置２にリンク６で接続されている手段５が設けられている。この手段５は、生体インピーダンス測定装置である。生体インピーダンス測定では、様々な電極配置が可能である。図２では、生体インピーダンス測定装置５に、２つの電極要素５ａと５ｂだけが取り付けられている。電極装置５ａと５ｂは、それぞれ、電流印加電極と電位測定電極（図示せず）で構成されている。図３に概略的に示すように、２つの電極５ａと５ｂを患者の手首と足首にそれぞれ取り付けることにより、全身インピーダンスを求めることができる。この電極構成では、体を、胴、脚、腕を表す幾つかの均一な円柱の組合わせと見なすことができる。肩と腰に付加的な電極を使用することにより、上記円柱部分を別々に測定して、量を求める際の精度を高めることができる。このような構成を図３ｂに示している。追加の電極装置５ａ’と５ｂ’は、対応する患者の肩と腰の近くに取り付けると、身体構成部分である脚、腕、胴に対し区分的アプローチができるようになる。

ＥＣＶ（ｔ）値は、異なる周波数の交流電流が電極を介して患者に印加されると、身体組織の電気的インピーダンスが変化するという事実を利用することによって求められる。低周波数では、細胞膜は絶縁体の役目をするので、印加された電流はＥＣＶ空間だけを通過する。高周波数では、細胞膜はより電導性となるので、電流はＩＣＶ空間とＥＣＶ空間の両方を通過する。これを図４に示している。少なくとも２つの周波数で、欲を言えば周波数範囲に亘って、インピーダンスを測定すると、インピーダンス軌跡を構築し、そこからＩＣＶ要素とＥＣＶ要素の抵抗を求めることができる。各要素の量は、希釈測定によって量が求められている従来の研究から入手できる区画抵抗率定数に基づいて、抵抗情報から計算することができる。

このような計算を行なう生体インピーダンス装置は、Ｈｙｄｒａ^TMの商標でＸｉｔｒｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから販売されている。この装置の詳細は、国際特許出願ＷＯ９２／１９１５３号に開示されている。

図２の説明に戻るが、患者の身長Ｈ（ｔ）を人体計測手段Ｘ（ｔ）として求めるための手段７も設けられており、リンク８で入力装置２に接続されている。手段７は、当技術では周知の計量装置で構成されている。本発明のこの進化した実施形態では、手段７は、患者の重量Ｗ（ｔ）を求めるための体重計も備えている。
図２に示す実施形態では、入力装置２にはインタフェースが含まれており、これによって、ＥＣＶ（ｔ）、ＩＣＶ（ｔ）、Ｈ（ｔ）、Ｗ（ｔ）の値がリンク４を経由して直接コンピュータ記憶装置３に送られる。また、ＥＣＶ（ｔ）、ＩＣＶ（ｔ）、Ｈ（ｔ）、Ｗ（ｔ）の全て又は一部について求められた値を、ユーザーが手動で入力装置２に入力することもできる。

マイクロプロセッサ記憶装置１ａに記憶されているプログラムは、ここで、以前に記憶された設定データの助けにより、水和不良量ＥＣＶ_hydr（ｔ）を得るために必要な、４区画のうちの幾つかに対するＥＣＶとＩＣＶの寄与を求める。
最初に、基本重量Ｗ_basic（ｔ）に対する寄与ＥＣＶ_basic（ｔ）及びＩＣＶ_basic（ｔ）が導き出される。基本重量を求めるには、筋肉、脂肪、又は水和不良ではない体の全要素を識別せねばならない。Ｗ_basic（ｔ）の主要素又は副区画は、骨、器官、血液、及び皮膚である。従って、以下のとおりである。

これら副区画について、少なくとも１つの人体計測測度Ｘ（ｔ）に依存する母体集団の平均重量Ｗ_avと呼ばれる、質量分画百分率があると仮定することは、有効な近似である。患者の身長Ｈ（ｔ）は、このような目的に使用される非常に貴重なパラメータとなっている。筋肉と脂肪含有量（並びに水和不良含有量）が使用される母集団手段に匹敵する場合は、平均重量Ｗ_avが予想重量である。

図５は、男性／女性混成基準母体集団（腎臓疾病なし）について、身長に対し重量（Ｈｇｔ＆Ｗｇｔ）をプロットしたものである。身長は重量に影響を与える有力な要素であるにもかかわらず、所与の身長について重量にかなりのばらつきがあり、これは同じ身長の人でも筋肉量にばらつきがあることにより説明がつく。
図５では、Ｈ（ｔ）とＷ_av（ｔ）の間の考えられる関係も示している。点線は、

による回帰分析結果を示しており、ここに、ｋ_HW＝０．８７７ｋｇ／ｃｍ、Ｈ₀＝９０．７ｃｍである。１５０ｃｍから２００ｃｍまでの身長範囲に対する有効な近似は、ｋ_HW＝１ｋｇ／ｃｍ、Ｈ₀＝１００ｃｍである（図５の”Ｈ−１００”の線）。

図５では、男性と女性は、両方で同じ関係が観察されるので区別していない。しかしながら、本発明の一般的概念から逸脱することなく、他にも性別、年齢など各種データを取り込んで、数式（４）に代わる改良された関係式を形成することもできる。

この平均重量Ｗ_av（ｔ）に関する副区画の質量分率は、少なくとも部分的にはこれまでに確立されたデータ（H.Skelton：体の各種組織による水分の保存、Arch.Int.Med.40,140(1972)；A.f. Roche, S.B.Heymsfield, T.G.Lohmanhen編著、人体組成、第６章、H.C.Lukaski、による筋肉質量の推定、人間運動学、1996,p.109-128；H.Rico, M.Revilla, E.R.Hernadez：デュアルエネルギＸ線吸光光度分析法により評価された総骨無機質量ピークの捕捉における性差、Calcified Tissue International 51, 251 (1922)；R.F.Schmidt, G.Thews編著、Physiologie des menschen、第２０章、E.WitzlebによるFunktionen des Gefassystems,Berlin-Heidelberg,Springer-Verlag, 1987,p.505-571；R.F.Schmidt, G.Thews編著、Physiologie des menschen、第１８章、C.Weiss, W.JelkmannによるFunktionen des Blutes, Berlin-Heidelberg,Springer-Verlag, 1987,p.422-460；D.Dubois, E.F.Dubois、身長と重量が分かっている場合の近似表面積を推定する式、Arch Int Med 17, 863 (1916)）から採用している。従って、副区画重量Ｗ_basic（ｔ）に対しては、以下の関係式を用いる。

文献から抽出された分率ｋ_iを図６の表に要約している。分率ｋ_HW（平均重量対身長に関係）とｋ_i（基本重量要素対平均重量に関係）は、これらのパラメータを導き出すために選択された母体集団に依存しているが、Ｗ_basic,iは、基本重量Ｗ_basicがどのように定義されるかという概念により依存性が小さいと期待されていることに言及するのは重要なことである。この概念により、水和状態についての第１の信頼できる結果は、各種文献から導き出された図５及び図６のデータで既に入手できているが、基準となる母体集団は異なっている可能性が高い。それでもなお、Ｗ_basic,iの精度は、ｋ_HWとｋ_iが同一の母体集団について求められている場合は、とりわけ正確である。
骨に関しては、男性と女性を区別することは有効であることが分かっている。これは、無機質骨含有量が男性と女性では異なるためである。他の副区画については、合理的な結果を出すために、このような区別は必要でないことが分かっている。

Ｗ_basic,blood（ｔ）については、更に細分化するのが役立つと実証されている。血液は、器官と、器官及び筋肉に血液を供給する動脈及び静脈血管に含有されているが、血液は筋肉組織内にも大量に分配される。人それぞれに異なる質量の変動の、筋肉と脂肪区画に対する帰属判定が済むと、血液質量区画の量は、結果的に、数式（５）の人体計測パラメータのみに依存する部分と、筋肉部分の質量に依存する第２部分とに分解される。

式において、ｋ_blood,avとｋ_blood,muscleは、図６でも与えられる経験的係数である。

血液質量は、血球容量比Ｈｃｔ（ｔ）により僅かに変動する。血漿の密度が一定であると仮定すると、血液の質量は、

と表され、式において、ρ_plは血漿密度（１，０２７ｋｇ／ｌｉｔｒｅ）、ρ_eryは赤血球密度（１，０９６ｋｇ／ｌｉｔｒｅ）である。第一次近似では、本発明による方法は、血球容量比の変動による偏差は小さいので、Ｈｃｔ（ｔ）に対して固定平均値を仮定することにより適用してもよい。しかしながら血球容量比が求められている場合は、数式（７）を用いることが有効な改善となる。

皮膚は、皮下組織を含め比較的大きな質量分率を占めている（約１８％）。この皮下組織には普通は脂肪分が幾らか含まれている。しかしながら、この「基本的脂肪」は他の組織と共に、まとめて「皮膚」と見なされており、下で計算する脂肪分には含まれない。
皮膚質量は、性別には依存しないが、体表面積（ＢＳＡ）には依存すると見なされている。同じ身長で重量が増加した人は、皮膚が伸びたのではなく、追加の皮膚が増えたものと考えられる。重量減少後には、これと反対のことが起きる。従って、皮膚質量は、平均重量によってのみ量られるものではない。更に、実際のＢＳＡを、所与の身長に対する平均重量におけるＢＳＡと関係付ける因数は以下のように考えられる。

体表面積ＢＳＡ（Ｗ，Ｈ）の計算については、ＤｕＢｏｉｓ及びＤｕｂｏｉｓ（D.DuboisとE.F.Dubois、身長と重量が分かっている場合に近似表面積を推定する式、Arch Int Med 17, 863 (1916)）により与えられた数式を使用してもよい。

数式（３）から（９）については、従って、人体計測パラメータＨ（ｔ）と重量Ｗ（ｔ）の求められた値を使えば、基本重量Ｗ_basic（ｔ）を求めることができる。総重量Ｗ（ｔ）は、実際には、数式（８）に従ってＷ_basic,skin（ｔ）の偏差の一種の二次効果として計算に入力するだけである。第一次近似で、Ｗ_basic,skin（ｔ）がＷ_av（ｔ）だけに依存するものと考えると、総重量Ｗ（ｔ）はＷ_basic（ｔ）の計算には必要なくなることになる。

数式（６）によれば、しかしながら、Ｗ_basic,blood（ｔ）従ってＷ_basic（ｔ）を導き出すために、Ｗ_muscle（ｔ）も求める必要がある。
マイクロプロセッサ記憶装置１ａに記憶されているプログラム内に実装されている本発明の方法では、ここで、求められたＥＣＶ（ｔ）とＩＣＶ（ｔ）の値を利用して、それらの値を各種区画のＥＣＶ及びＩＣＶ寄与の幾つかと比較する。第１区画Ｗ_basicについては、

となる。

各副区画Ｗ_basic,i（ｔ）は、ＥＣＶ及びＩＣＶ空間に別様に寄与する。ＥＣＶ_basic,i（ｔ）とＩＣＶ_basic,i（ｔ）の寄与はＷ_basic,i（ｔ）に線形に比例すると考えるのは合理的であると実証されている。

文献から抽出された定数λ_ECV,iとλ_ICV,iの値の例を、図７にまとめている。λ_ECV,bloodとλ_ICV,bloodについては、血球容量比への依存性を考慮に入れた、数式（７）に似た同様の補正を使うことができる。このような補正は、ＥＣＶ_basic,blood（ｔ）が血漿量により構成され、ＩＣＶ_basic,blood（ｔ）が血液細胞量により構成されるという概念から始まっている。λ_ECV,bloodとλ_ICV,bloodの図示の値は、従って、血球容量比２２％から５０％までの範囲に対して計算されており、この範囲には正常水和状態の患者の範囲と透析患者の低血球容量比範囲が入っている。

数式（１０．１）と（１１．２）を使えば、第１（基本的）区画の細胞外水分量ＥＣＶ_basic（ｔ）と、細胞内水分量ＩＣＶ_basic（ｔ）を推論することができる。
図１を参照すると、次の関係が分かるが、これは水和不良重量Ｗ_hydr（ｔ）と脂肪質量Ｗ_fat（ｔ）、即ち第３及び第４区画では、ＩＣＶ含有量は無視できることを考慮している。

第２区画、即ち筋肉組織は、特定の細胞外対細胞内水分量比率を有しているので

（母体集団データから、γ＝０．５８２が導き出されている）、ＥＣＶ_muscle（ｔ）の量を、

として導き出すことができる。

更に、単位筋肉質量当たりの水分の固定分率λ_{TBW_muscle}を考慮すると、筋肉重量Ｗ_muscle（ｔ）は、

として導き出せ、ここで、λ_{TBW_muscle}＝０，７５７ｌｉｔｒｅ／ｋｇは文献から取っている。

数式（１５）を用いて、数式（６）で既に必要となったパラメータＷ_muscle（ｔ）をここで計算するが、血液量計算の改良を少し導入する。適当なコンピュータプログラムにより本方法を適用し、当技術では周知の反復手順により数式を解くが、この反復手順は、例えば、Ｗ_musecle（ｔ）の母集団平均値で開始し、矛盾のないデータが見つかるまで数式（６）から（１５）までの計算を反復的に繰り返す。

Ｗ_basic（ｔ）とＷ_muscle（ｔ）の間の僅かな依存性も、Ｗ_basic,blood（ｔ）に対する僅かに異なる定義を使うと混乱することを指摘するのは価値がある。つまり、筋肉区画に含まれる血液を基本区画の血液副区画に割り当てるのではなく、それを筋肉区画に割り当てることもできる。従って、数式（６）の第２項は、Ｗ_basic,blood（ｔ）に対する寄与とする代わりに、Ｗ_muscle（ｔ）に加えられる。次いで、両方の区画のパラメータが直接導き出される。この代替法は、本発明の概念から逸脱しない等価の数学的方法である。

マイクロプロセッサ記憶装置１ａに記憶されているプログラムは、ここで、再度図１に示した状況を考慮に入れることにより、第３区画Ｗ_hydr（ｔ）のＥＣＶ_hydr（ｔ）要素を導き出すことができる。つまり、第１に、全ての水和不良はＥＣＶ空間内に占有されており、第２に、第４区画即ち脂肪区画は測定されたＥＣＶ（ｔ）には寄与しないものと仮定すると、このＥＣＶ_hydr（ｔ）要素は数式（１）から導き出される。
栄養状態を特徴付ける際に頻繁に使用されるもう１つのパラメータは、除脂肪身体質量（ＬＭＢ）である。説明した概念に基づき、このパラメータＬＢＭ（ｔ）は、単に基本区画と筋肉区画の合計であり、即ち以下のように表される。

ＬＢＭ（ｔ）の値もこうして簡単に導き出せる。特に、水和不良状態の患者の場合、ＬＢＭを求めるための他の既知の概念では、組織と余分な液体の区分けがつかない、即ち、栄養不良状態で水和過剰状態の患者を栄養状態良好で正常水和状態の患者と間違って特徴付ける危険があるため、本発明の概念により、ＬＢＭのより正確な判定をすべきである。
ＥＣＶ_hydr（ｔ）が求められると、本発明の別のモードでは、マイクロプロセッサプログラムにより、ＥＣＶ_hydr（ｔ）にρ_ECV（＝１ｋｇ／ｌｉｔｒｅ）を単に掛けることにより対応する重量Ｗ_hydr（ｔ）も導き出される。第４区画の重量Ｗ_fat（ｔ）は、その後この変数を解くことにより数式（２）から追加的に導き出せる。乾燥重量が必要な場合は、Ｗ（ｔ）からＷ_hydr（ｔ）を引くことにより導き出せる。

様々な結果を導き出すためにプログラムが進む手続き全体を、図８に要約している。
ＥＣＶ_hydr（ｔ）又はＷ_hydr（ｔ）の結果は、最終的には、表示装置である出力装置９に送られ、結果がユーザーに表示される。この他の結果は、中間結果或いは重量Ｗ_fat（ｔ）のような別の結果かに関わらず、表示の情報提供文字に加えられることになる。

区画結果は、先に導き出された結果を含めて傾向分析ができるよう装置に記憶される。荷重平均値を最新及び前のデータから導き出すことによりデータを平滑化するのも有用であることが実証されている。この目的で、データ内の統計学的乱れを低減するためには、当技術では各種アルゴリズムが利用可能である。現在の結果を表示するための平均化手順における有効な改善は、最新の測定値に最大の重みを与え、他の以前の測定値には測定が行なわれてから時期が経過するにつれ重みを減少させることにより得られる。
開示された、本発明による装置と方法は、この様に乾燥重量の管理に強力な手法を提供することができる。脂肪質量区画の重量Ｗ_fat（ｔ）及び／又は筋肉質量区画の重量Ｗ_muscle（ｔ）を求める場合にも、本発明は、患者の栄養状態についての結論を下せるようにする有用な更なる結果を生み出す。これは、無論、患者が実際に水和不良状態であるか否かには関わらない。

この様に、どんな人でも、治療様相に関わらず管理することができる。本発明は、血液透析、血液濾過、血液透析濾過、又はあらゆる形態の腹膜透析などの、腎不全治療の最終段階を受けている患者に対して特に適用可能である（上記全ての治療様相は、本特許出願全体を通して、用語「透析治療」で要約している）。集中治療状態でも、そのような患者には異常の度合いが高い電解質及び液体状態が頻繁にあるので、水和状態の特徴付けは非常に望ましいといえる。更に、実質的に、家庭、薬局、診療所、透析装置、病棟、フィットネスセンターなど、栄養又は健康パラメータが求められる何れの状況においてもこの測定は実用的である。

患者とその４つの体区画の重量を、ＥＣＶとＩＣＶの寄与と共に示す概略図である。 本発明による、患者の乾燥重量を求めるための装置の一つの実施態様を概略的に示す。 全身生体インピーダンス測定用の生体インピーダンス電極装置を示す。 区分身体生体インピーダンス測定用の生体インピーダンス電極装置を示す。 ＥＣＶ及び／又はＩＣＶの寄与を求めるための生体インピーダンス測定を解説する図である。 母体集団の個体の身長に対する平均重量の依存度を示す。 基本重量Ｗ_basic,iを平均重量Ｗ_avに関係付ける計数ｋ_iの数値をまとめたものを示す。 基本重量副区画をＥＣＶ及びＩＣＶの寄与に関係付ける係数λ_ECVとλ_ICVの数値をまとめたものを示す。 各種体区画質量を導き出すための、本発明による方法の図形的概観表示である。

Claims (32)

1. ある時間における患者の体区画の量ＥＣＶ_hydr（ｔ）を求めるための方法であって、
   時間ｔにおける患者の少なくとも１つの人体計測測度Ｘ（ｔ）を求める段階と、
   時間ｔにおける患者の細胞外水分量ＥＣＶ（ｔ）を求める段階と、
   時間ｔにおける患者の細胞内水分量ＩＣＶ（ｔ）を求める段階と、
   Ｘ（ｔ）を使って、時間ｔにおける患者の質量Ｗ_basic（ｔ）を有する第１区画の細胞外水分量ＥＣＶ_basic（ｔ）を導き出す段階と、
   ＩＣＶ（ｔ）を使って、時間ｔにおける患者の質量Ｗ_sec（ｔ）を有する第２区画の細胞外水分量ＥＣＶ_sec（ｔ）を導き出す段階と、
   数式
   

   

   を使って、質量Ｗ_hydr（ｔ）を有する患者の第３区画の細胞外水分量として量ＥＣＶ_hydr（ｔ）を導き出す段階と、を含むことを特徴とする方法。
2. 第２区画が、質量Ｗ_muscle（ｔ）と細胞外水分量ＥＣＶ_muscle（ｔ）を有する筋肉組織を表すことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 第１区画の細胞内水分量ＩＣＶ_basic（ｔ）もまたＸ（ｔ）から導き出され、ＩＣＶ_basic（ｔ）もまたＥＣＶ_sec（ｔ）を導き出すために使用されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 時間ｔにおける患者の質量Ｗ（ｔ）が求められ、第１区画の細胞外水分量ＥＣＶ_basic（ｔ）及び／又は細胞内水分量ＩＣＶ_basic（ｔ）が、Ｘ（ｔ）とＷ（ｔ）を使って導き出されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
5. 第１区画の細胞外水分量及び／又は細胞内水分量、ＥＣＶ_basic（ｔ）及びＩＣＶ_basic（ｔ）もまた、ＩＣＶ（ｔ）を使って導き出されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
6. 少なくとも１つの人体計測測度Ｘ（ｔ）が、時間ｔにおける患者の身長Ｈ（ｔ）であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
7. ＥＣＶ（ｔ）とＩＣＶ（ｔ）が生体インピーダンス測定値から導き出されることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
8. ＥＣＶ_basic（ｔ）が、次の数式
   

   

   （ＥＣＶ_basic,i（ｔ）は時間ｔにおける第１区画のｉ番目の副区画のＥＣＶである）により各種副区画から導き出されることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
9. ｉＥＣＶ_basic,i（ｔ）値の少なくとも１つが、ｉ番目の副区画の質量Ｗ_basic,i（ｔ）の比例部、即ち、
   

   

   （λ_ECV,iは対応する比例定数である）として導き出されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. ＩＣＶ_basic（ｔ）が、次の数式
    

    

    （ＩＣＶ_basic,i（ｔ）は時間ｔにおける第１区画のｉ番目の副区画のＩＣＶである）により各種副区画から導き出されることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
11. ｉＩＣＶ_basic,i（ｔ）値の少なくとも１つが、ｉ番目の副区画の質量Ｗ_basic,i（ｔ）の比例部、即ち、
    

    

    （λ_ICV,iは対応する比例定数である）として導き出されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 副区画は、骨格（ＥＣＶ_{basic,skeleton}，ＩＣＶ_{basic,skeleton}，Ｗ_{basic,skeleton}）、器官（ＥＣＶ_basic,organ，ＩＣＶ_basic,organ，Ｗ_basic,organ）、血液（ＥＣＶ_basic,blood，ＩＣＶ_basic,blood，Ｗ_basic,blood）及び皮膚（ＥＣＶ_basic,skin，ＩＣＶ_basic,skin，Ｗ_basic,skin）に代表される４つの副区画を備えていることを特徴とする請求項８又は１０に記載の方法。
13. 平均質量Ｗ_av（Ｈ（ｔ））は、患者の測定身長Ｈ（ｔ）と、以前に設定された基準母体のＨ対Ｗ_av（Ｈ）の関係から導き出され、副区画質量Ｗ_basic,iの少なくとも１つが、
    

    

    （ｋ_iは対応する比例定数である）により導き出されることを特徴とする請求項６、並びに請求項９又は１１の内の少なくとも１つに記載の方法。
14. Ｗ_basic,i（ｔ）に関する関係を、骨格及び器官の副区画に対して使用することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 時間ｔにおける患者の血球容量比Ｈｃｔ（ｔ）を求め、Ｈｃｔ（ｔ）を使ってＷ_basic,blood（ｔ）を導き出すことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
16. 時間ｔにおける患者の体表面積指標（ＢＳＡ（ｔ））を求め、ＢＳＡ（ｔ）を使ってＷ_basic,skin（ｔ）を導き出すことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
17. 第１、第２、第３区画の質量Ｗ_basic（ｔ）、Ｗ_sec（ｔ）、Ｗ_hydr（ｔ）を導き出し、時間ｔにおける患者の第４区画の質量Ｗ_fat（ｔ）を、次の式
    

    

    により導き出すことを特徴とする請求項４に記載の方法。
18. 請求項１〜１７の何れか一項に記載の方法を実行するための装置（１０）において、
    マイクロプロセッサプログラム記憶装置（１ａ）を備えているマイクロプロセッサ装置（１）と、
    ＥＣＶ（ｔ）、ＩＣＶ（ｔ）及びＸ（ｔ）の値を入力できるようにする入力装置（２）と、
    ＥＣＶ（ｔ）、ＩＣＶ（ｔ）及びＸ（ｔ）の値を記憶するためのコンピュータ記憶装置（３）と、を備えており、
    マイクロプロセッサプログラム記憶装置（１ａ）は、Ｘ（ｔ）の値を使って時間ｔにおける患者の質量Ｗ_basic（ｔ）を有する第１区画の細胞外水分量ＥＣＶ_basic（ｔ）を導き出し、
    ＩＣＶ（ｔ）の値を使って時間ｔにおける患者の質量Ｗ_sec（ｔ）を有する第２区画の細胞外水分量ＥＣＶ_sec（ｔ）を導き出し、
    数式
    

    

    を使って質量Ｗ_hydr（ｔ）を有する患者の第３区画の細胞外水分量として量ＥＣＶ_hydr（ｔ）を導き出すことにより、細胞外水分量ＥＣＶ_hydr（ｔ）を導き出すためのプログラムを備えていることを特徴とする装置。
19. ＥＣＶ（ｔ）とＩＣＶ（ｔ）の値を求める手段（５）を更に備えていることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
20. 時間ｔにおける患者の少なくとも１つの人体計測測度Ｘ（ｔ）及び／又は質量Ｗ（ｔ）の値を求めるための手段（７）を更に備えていることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の装置。
21. ＥＣＶ（ｔ）及びＩＣＶ（ｔ）の値を求めるための前記手段（５）は生体インピーダンス測定装置であることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
22. 前記入力装置（２）が、手動ユーザーインタフェース、望ましくはキーボードであることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
23. 前記入力装置（２）が、ＥＣＶ（ｔ）とＩＣＶ（ｔ）の値を求めるための手段（５）用の、及び／又はＸ（ｔ）及び／又はＷ（ｔ）の値を求めるための手段（７）用のインタフェースを備えていることを特徴とする請求項１８〜２２の何れか一項に記載の装置。
24. 出力のため、望ましくは導き出されたＥＣＶ_hydr（ｔ）値を表示するために、前記マイクロプロセッサ装置（１）にリンクされた出力装置（９）を更に備えていることを特徴とする請求項１８〜２３の何れか一項に記載の装置。
25. 前記入力装置（２）が、時間ｔにおける患者の血液の血球容量比Ｈｃ（ｔ）の値を受け取ることが可能であり、コンピュータ記憶装置（３）は、この値を記憶することが可能であり、マイクロプロセッサプログラム記憶装置（１ａ）に記憶されたプログラムが、血球容量比の値に対する第１区画Ｗ_basic（ｔ）の質量を補正することを特徴とする請求項１８〜２４の何れか一項に記載の装置。
26. 時間ｔにおける患者の筋肉質量Ｗ_muscle（ｔ）を求めるための方法において、
    時間ｔにおける患者の少なくとも１つの人体計測測度Ｘ（ｔ）を求める段階と、
    時間ｔにおける患者の細胞内水分量ＩＣＶ（ｔ）を求める段階と、
    Ｘ（ｔ）を使って、時間ｔにおける患者の質量Ｗ_basic（ｔ）を有する第１区画の細胞内水分量ＩＣＶ_basic（ｔ）を導き出す段階と、
    ＩＣＶ_basic（ｔ）とＩＣＶ（ｔ）を使って、患者の第２区画の質量として筋肉質量Ｗ_muscle（ｔ）を導き出す段階と、を含むことを特徴とする方法。
27. Ｗ_muscle（ｔ）が、次の関係
    

    

    （γは第２区画の細胞外水分量対細胞内水分量の比であり、λ_{TBW_muscle}は第２区画の単位質量当たりの分率である）により導き出されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
28. 時間ｔにおける患者の第１区画の質量Ｗ_basic（ｔ）もまたＸ（ｔ）を使って導き出されることを特徴とする請求項２６又は２７に記載の方法。
29. 時間ｔにおける患者の除脂肪質量ＬＢＭ（ｔ）が、数式
    

    

    を使って導き出されることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
30. 第１区画が、患者の骨格、器官、血液、皮膚を含んでいることを特徴とする請求項２６〜２９の何れか一項に記載の方法。
31. 上記請求項２６〜３０の何れか一項に記載の方法を実行するための装置（１０）において、
    マイクロプロセッサプログラム記憶装置（１ａ）を備えているマイクロプロセッサ装置（１）と、
    ＩＣＶ（ｔ）及びＸ（ｔ）の値を入力できるようにする入力装置（２）と、
    ＩＣＶ（ｔ）及びＸ（ｔ）の値を記憶するためのコンピュータ記憶装置（３）と、を備えており、
    マイクロプロセッサプログラム記憶装置（１ａ）は、Ｘ（ｔ）の値を使って時間ｔにおける患者の質量Ｗ_basic（ｔ）を有する第１区画の細胞内水分量ＩＣＶ_basic（ｔ）を導き出し、
    ＩＣＶ_basic（ｔ）とＩＣＶ（ｔ）を使って時間ｔにおける患者の第２区画の質量Ｗ_muscle（ｔ）を導き出すことにより、第２区画の筋肉質量Ｗ_muscle（ｔ）を導き出すためのプログラムを備えていることを特徴とする装置。
32. 上記請求項１８〜２５又は３１の何れか一項に記載のマイクロプロセッサプログラムを記憶していることを特徴とするマイクロプロセッサプログラム記憶媒体。

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