JP2008529708A - 血流量および血液量を測定するためのシステム、方法、および装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図2
Description
SV=d(ΔV)/dt=ρL2/Z0 2T(dZ/dt)max
を含むことができる。
(a)周波数70Khzおよび大きさ20mVの出力高周波信号を発生する自作の高周波発生器と、
(b)図4b、4c、4e、および4fに示した複数の電極と、
(c)上述の通り高周波和および高周波差を提供するために使用する、Mini−Circuitsから購入した二重平衡ミクサと、
を含む。
三つの電極を使用した一回拍出量および心拍出量の測定
三つの電極を、図4aに示すように、人間の被験者に接続した。血行動態リアクタンスを測定し、(i)一回拍出量、および(ii)心拍出量を決定しかつ監視するために使用した。
二つの電極を使用した脳腔内血液量の変化および流量の測定
二つの電極を、図4eに示すように、人間の被験者に接続した。血行動態リアクタンスを測定し、脳腔内血液量の変化および流量を決定しかつ監視するために使用した。
四つの電極を使用した一回拍出量および心拍出量の測定
四つの電極を、図4bに示すように、人間の被験者に接続した。血行動態リアクタンスを測定し、(i)一回拍出量、および(ii)心拍出量を決定しかつ監視するために使用した。
四つの電極を使用した脳腔内血液量の変化および流量の測定
二つの電極を、図4fに示すように、人間の被験者に接続した。血行動態リアクタンスを測定し、脳腔内血液量の変化および流量を決定しかつ監視するために使用した。
Claims (89)
- 被験者の器官の血流量を、器官に送出した出力高周波信号および器官から受け取った入力高周波信号を使用して算出する方法であって、出力高周波信号に対する入力高周波信号の位相偏移を決定し、前記位相偏移を使用して器官内の血流量を算出することを含む方法。
- 血流量を算出するための前記位相偏移の使用は、前記位相偏移と血流量との間の直線関係を使用することを含む請求項1に記載の方法。
- 前記直線関係の比例係数が被験者の心臓の収縮期拍出時間からなる請求項2に記載の方法。
- 被験者の器官の血流量を、器官に送出した出力高周波信号および器官から受け取った入力高周波信号から算出するための装置であって、出力高周波信号に対する入力高周波信号の位相偏移を決定するための信号処理装置、および前記位相偏移を使用して器官内の血流量を算出するための血流量算出器を備えた装置。
- 前記血流量算出器は、前記位相偏移と血流量との間の直線関係を使用して血流量を算出するように動作可能である請求項4に記載の装置。
- 前記直線関係の比例係数が被験者の心臓の収縮期拍出時間からなる請求項5に記載の装置。
- 被験者の器官の血流量を測定するためのシステムであって、
出力高周波信号を発生するための高周波発生器と、
被験者の皮膚に接続できるように設計され、器官に前記出力高周波信号を送出し、かつ器官の入力高周波信号を感知するための複数の電極と、
前記出力高周波信号に対する前記入力高周波信号の位相偏移であって、器官内の血流量を示す位相偏移を決定するための信号処理装置と
を備えたシステム。 - 前記信号処理装置は、実質的に一定のエンベロープの入力高周波信号を提供するために前記入力高周波信号の振幅変調を低減または除去するように設計されかつ構成されたエンベロープ除去装置を備える請求項7に記載のシステム。
- 前記エンベロープ除去装置は、前記入力高周波信号の位相偏移を維持するように設計されかつ構成される請求項8に記載のシステム。
- 前記エンベロープ除去装置は、リミッタ増幅器を備える請求項8に記載のシステム。
- 前記信号処理装置は、前記高周波発生器および前記複数の電極の少なくとも一部と電気的に導通し、前記出力高周波信号と前記入力高周波信号を混合して、血流量を示す混合高周波信号を提供するように設計されかつ構成されたミクサと、前記混合高周波信号の一部分を除去して、前記混合高周波信号の残部の信号対雑音比を実質的に増加するための電子回路とを備える請求項7に記載のシステム。
- 前記ミクサは、高周波和および高周波差を提供するように動作可能である請求項11に記載のシステム。
- 前記電子回路は、前記高周波和を除去するための低域通過フィルタを備える請求項12に記載のシステム。
- 前記電子回路は、前記混合高周波信号の前記残部を増幅するためのアナログ増幅回路を備える請求項11に記載のシステム。
- 前記電子回路は、前記混合高周波信号の前記残部をデジタル化するためのデジタイザを備える請求項11に記載のシステム。
- 前記電子回路は、前記複数の電極と被験者の器官との間のインピーダンス差に対する前記入力高周波信号の感度を最小化するように設計されかつ構成される請求項11に記載のシステム。
- 前記電子回路は、前記複数の電極と被験者の器官との間の前記インピーダンス差より実質的に大きいインピーダンスを特徴とする少なくとも一つの差動増幅器を備える請求項16に記載のシステム。
- 前記混合高周波信号の前記残部を使用して、一回拍出量、心拍出量、脳腔内血流量、および動脈血流量から成る群から選択される少なくとも一つの量を算出するためのデータプロセッサをさらに備える請求項11に記載のシステム。
- 前記動脈血流量は、外頸動脈血流量、内頸動脈血流量、尺骨血流量、撓骨血流量、上腕血流量、総腸骨血流量、外腸骨血流量、後脛骨血流量、前脛骨血流量、腓骨血流量、外側足底血流量、内側足底血流量、および深足底血流量から成る群から選択される請求項18に記載のシステム。
- 前記データプロセッサと連絡して被験者の心拍数を制御するように動作可能なペースメーカをさらに備え、前記データプロセッサは前記少なくとも一つの量の値に従って、前記ペースメーカを電子的に制御するようにプログラムされる請求項18に記載のシステム。
- 前記データプロセッサと連絡して被験者に薬剤を投与するように動作可能な薬剤投与装置をさらに備え、前記データプロセッサは前記少なくとも一つの量の値に従って、前記薬剤投与装置を電子的に制御するようにプログラムされる請求項18に記載のシステム。
- 前記データプロセッサと連絡して前記心拍出量を増加するように動作可能な心臓補助装置をさらに備える請求項18に記載のシステム。
- 前記心臓補助装置は、心組織の一部分の拡張を制約し、それによって前記心拍出量を増大するように設計されかつ構成された強化部材を備える請求項22に記載のシステム。
- 前記複数の電極の個数は、姿勢変化の影響、呼吸の影響、および運動の影響から成る群から選択された少なくとも一つの影響から前記入力高周波信号を実質的に切り離すように選択される請求項11に記載のシステム。
- 前記複数の電極は二つの電極を含む請求項11に記載のシステム。
- 前記複数の電極は三つの電極を含む請求項11に記載のシステム。
- 前記複数の電極は四つの電極を含む請求項11に記載のシステム。
- 前記複数の電極の少なくとも一部は、被験者に付ける前記電極の配向に関係なく、前記電極を通して送出された電気信号に対して実質的に一定の感度を有するように設計されかつ構成される請求項11に記載のシステム。
- 前記複数の電極の少なくとも一部は、被験者の外部器官に付ける前記電極の配向に関係なく、前記電極を通して送出される電気信号に対し実質的に一定の感度を有するように、被験者の外部器官の少なくとも一部分に巻き付けるように設計されかつ構成された少なくとも一つの長尺導電材を含む請求項11に記載のシステム。
- 前記複数の電極の少なくとも一部は、取り付け材を備える請求項29に記載のシステム。
- 前記外部器官は胸部、臀部、大腿部、頸部、頭部、腕、前腕、腹部、臀筋、脚、および足から成る群から選択される請求項29に記載のシステム。
- 前記複数の電極の少なくとも一部と電気的に導通して、被験者の第一部位と第二部位との間の電圧を検出し、かつ前記電圧に応答して器官のインピーダンスおよび/または血行動態リアクタンスを示す前記入力高周波信号を発生するための検出器をさらに備える請求項11に記載のシステム。
- 前記電圧を感知するための少なくとも一つのセンサであって、器官内の、器官からの、および器官への血流量の関数である大きさを有する信号を発生するように設計されかつ構成された少なくとも一つのセンサをさらに備える請求項32に記載のシステム。
- 前記電子回路は、少なくとも一回の時間微分を実行して、器官の前記インピーダンスおよび/または血行動態リアクタンスのそれぞれの導関数を提供するための微分器をさらに備える請求項32に記載のシステム。
- 前記導関数は一階導関数および二階導関数から成る群から選択される請求項34に記載のシステム。
- 前記微分器は、デジタル微分器およびアナログ微分器から成る群から選択される請求項34に記載のシステム。
- 血流量を表示するための表示装置をさらに備える請求項11に記載のシステム。
- 前記表示装置は血流量を時間の関数として表示することができる請求項37に記載のシステム。
- 前記信号対雑音比は少なくとも10dB増大される請求項11に記載のシステム。
- 前記信号対雑音比は少なくとも20dB増大される請求項11に記載のシステム。
- 被験者の器官内の血流量を測定する方法であって、出力高周波信号を発生し、前記出力高周波信号を器官へ送出して器官の入力高周波信号を感知し、前記出力高周波信号に対する前記入力高周波信号の位相偏移を決定し、前記位相偏移を使用して器官内の血流量を算出することを含む方法。
- 血流量を算出するための前記位相偏移の使用は、前記位相偏移と血流量との間の直線関係を使用することを含む請求項41に記載の方法。
- 前記直線関係の比例係数が被験者の心臓の収縮期拍出時間からなる請求項42に記載の方法。
- 実質的に一定のエンベロープの入力高周波信号を提供するように前記入力高周波信号の振幅変調を低減または除去することをさらに含む請求項41に記載の方法。
- 前記振幅変調を低減または除去することは、実質的に一定のエンベロープの前記入力高周波信号の位相変調を維持することを含む請求項44に記載の方法。
- 前記振幅変調の低減または除去はリミッタ増幅器による請求項44に記載の方法。
- 前記出力高周波信号および前記入力高周波信号を混合して血流量を示す混合高周波信号を提供し、前記混合高周波信号の一部分を除去して前記混合高周波信号の残部の信号対雑音比を実質的に増大することをさらに含む請求項41に記載の方法。
- 前記混合は、高周波和および高周波差を提供することを含む請求項47に記載の方法。
- 前記混合高周波信号の一部分の除去は、前記高周波和を除去するように設計されかつ構成された低域通過フィルタによる請求項48に記載の方法。
- 前記混合高周波信号の残部をアナログ増幅することをさらに含む請求項47に記載の方法。
- 前記混合高周波信号の残部をデジタル化することをさらに含む請求項47に記載の方法。
- 前記出力高周波信号の送出および前記入力高周波信号の感知が複数の電極によってなされ、方法が前記複数の電極と被験者の器官の間のインピーダンス差に対する前記入力高周波信号の感度を最小化することをさらに含む請求項47に記載の方法。
- 前記インピーダンス差に対する前記入力高周波信号の前記感度の前記最小化が、前記インピーダンス差より実質的に大きいインピーダンスによって特徴付けられる少なくとも一つの差動増幅器によってなされる請求項52に記載の方法。
- 前記混合高周波信号の前記残部を使用して、一回拍出量、心拍出量および脳腔内血液量、ならびに動脈血流量から成る群から選択された少なくとも一つの量を算出することをさらに含む請求項47に記載の方法。
- 前記動脈血流量は、外頸動脈血流量、内頸動脈血流量、尺骨血流量、撓骨血流量、上腕血流量、総腸骨血流量、外腸骨血流量、後脛骨血流量、前脛骨血流量、腓骨血流量、外側足底血流量、内側足底血流量、および深足底血流量から成る群から選択される請求項54に記載の方法。
- 前記少なくとも一つの量の値に従って被験者の心拍数を制御することをさらに含む請求項54に記載の方法。
- 被験者の心拍数の前記制御はペースメーカによる請求項56に記載の方法。
- 前記少なくとも一つの量の値を使用して薬剤の量および種類を選択し、かつ前記量および前記種類の薬剤を被験者に投与することをさらに含む請求項54に記載の方法。
- 被験者の心臓の一部分への外科的アクセスの部位を提供し、かつ前記心拍出量を増加させるように、かなりの時間前記心臓の前記一部分の心拡張の軽減を維持することをさらに含む請求項54に記載の方法。
- 器官への前記出力高周波信号への前記送出および器官の前記入力高周波信号の前記感知は、被験者の皮膚に複数の電極を接続することによる請求項47に記載の方法。
- 前記複数の電極の個数は、姿勢変化の影響、呼吸の影響、および運動の影響から成る群から選択された少なくとも一つの影響から前記入力高周波信号を実質的に切り離すように選択される請求項60に記載の方法。
- 前記複数の電極は二つの電極を含む請求項60に記載の方法。
- 前記複数の電極は三つの電極を含む請求項60に記載の方法。
- 前記複数の電極は四つの電極を含む請求項60に記載の方法。
- 前記複数の電極の前記接続は、被験者に付ける前記電極の配向に関係なく、前記電極を通して送出される電気信号に対し実質的に一定の感度を有するように行われる請求項60に記載の方法。
- 前記複数の電極の少なくとも一部は、被験者の外部器官に付ける前記電極の配向に関係なく、前記電極を通して送出される電気信号に対し実質的に一定の感度を有するように、被験者の外部器官の少なくとも一部分に巻き付けるように設計されかつ構成された少なくとも一つの長尺導電材を含む請求項60に記載の方法。
- 前記外部器官は胸部、臀部、大腿部、頸部、頭部、腕、前腕、腹部、臀筋、脚、および足から成る群から選択される請求項66に記載の方法。
- 被験者の第一部位と第二部位との間の電圧を検出し、前記電圧に応答して器官のインピーダンスおよび/または血行動態リアクタンスを示す前記入力高周波信号を発生することをさらに含む請求項47に記載の方法。
- 少なくとも一回の時間微分を実行し、それによって器官の前記インピーダンスおよび/または血行動態リアクタンスのそれぞれの導関数を提供することをさらに含む請求項68に記載の方法。
- 前記導関数は一階導関数および二階導関数から成る群から選択される請求項69に記載の方法。
- 前記時間微分の実行は、デジタル微分およびアナログ微分からなる群から選択される手順によって達成される請求項69に記載の方法。
- 表示装置を使用して血流量を表示することをさらに含む請求項47に記載の方法。
- 前記表示装置は血流量を時間の関数として表示することができる請求項72に記載の方法。
- 前記信号対雑音比は少なくとも10dB増大される請求項47に記載の方法。
- 前記信号対雑音比は少なくとも20dB増大される請求項47に記載の方法。
- 被験者の器官内の血流量を、器官に送出した出力高周波信号および器官から受け取った入力高周波信号から決定するための装置であって、前記入力高周波信号の振幅変調を低減または除去し、それによって実質的に一定のエンベロープの入力高周波信号を提供するように設計されかつ構成されたエンベロープ除去装置を有する電子回路と、実質的に一定のエンベロープの前記入力高周波信号を使用して器官内の血流量を決定する信号処理装置とを備えた装置。
- 前記信号処理装置は、実質的に一定のエンベロープの出力高周波信号に対する入力高周波信号の位相偏移であって、器官内の血流量を示す位相偏移を決定するように設計されかつ構成される請求項76に記載の装置。
- 前記エンベロープ除去装置は、前記入力高周波信号の位相偏移を維持するように設計されかつ構成される請求項76に記載の装置。
- 前記エンベロープ除去装置は、リミッタ増幅器を備える請求項76に記載の装置。
- 実質的に一定のエンベロープの前記入力高周波信号および出力高周波信号を混合し、それによって混合高周波信号を提供するためのミクサをさらに含む請求項76に記載の装置。
- 前記電子回路は、前記混合高周波信号の一部分を除去して前記混合高周波信号の残部の信号対雑音比を実質的に高めるように設計されかつ構成される請求項80に記載の装置。
- 前記ミクサは、高周波和および高周波差を提供するように動作可能である請求項80に記載の装置。
- 前記電子回路は、前記高周波和を除去するための低域通過フィルタを備える請求項82に記載の装置。
- 前記電子回路は、前記混合高周波信号の前記残部を増幅するためのアナログ増幅回路を備える請求項81に記載の装置。
- 前記電子回路は、前記混合高周波信号の前記残部をデジタル化するためのデジタイザを備える請求項81に記載の装置。
- 出力および入力高周波信号は複数の電極を介して送出され、さらに前記電子回路は、前記複数の電極と被験者の器官の間のインピーダンス差に対する前記入力高周波信号の感度を最小化するように設計されかつ構成される請求項77に記載の装置。
- 前記電子回路は、前記複数の電極と被験者の器官との間の前記インピーダンス差より実質的に大きいインピーダンスによって特徴付けられる少なくとも一つの差動増幅器を備える請求項86に記載の装置。
- 前記信号対雑音比は少なくとも10dB増大される請求項81に記載の装置。
- 前記信号対雑音比は少なくとも20dB増大される請求項81に記載の装置。
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