JP2010512192A - プレチスモグラフ変動プロセッサ - Google Patents

Abstract

プレチスモグラフ変動プロセッサが、ある組織部位の内部における拍動性血流に対応するパルスを有するプレチスモグラフ波形を入力する。このプロセッサは、選択されたプレチスモグラフ特性に基づいてプレチスモグラフ値を導き、変動値を決定し、プレチスモグラフ変動パラメータを算出する。上記変動値は上記プレチスモグラフ特性の変動性を表わす。上記プレチスモグラフ変動パラメータは、上記変動値を代表するものであり、さまざまな生理状態とこれらの状態についての処置の効能との有用な表示をもたらす。

Description

［優先権主張出願］
この出願は、２００６年１２月９日に提出されて「プレチスモグラフ変動指数」という発明の名称が付けられた先の米国仮特許出願である第６０／８７３，６６３号出願と、２００７年１０月１２日に提出されて「プレチスモグラフ変動指数」という発明の名称が付けられた先の米国仮特許出願である第６０／９９８，７８２号出願について優先権を主張するものである。上記両出願のすべての内容は、参照によってこの明細書の中に組み込まれる。

脈動式酸素測定法では、人間の酸素飽和度（ＳｐＯ_２）および脈拍数を測定するために非侵襲型センサが利用される。このセンサには、赤色波長および赤外線波長の光学的放射線を組織部位へ伝達する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、上記組織部位の内部を流れる拍動性動脈血による減衰の後に上記光学的放射線の強度に反応する検出器とが備わっている。脈動式酸素濃度計は、外科病棟、集中治療・新生児施設、一般病棟、在宅医療、身体訓練、および事実上すべての種類の監視用シナリオが含まれる多種多様な医学的用途において急速に受け入れられた。

運動誘発ノイズを通して読み取り可能な脈動式酸素濃度計が、少なくとも米国特許第６，７７０，０２８号、第６，６５８，２７６号、第６，５８４，３３６号、第６，２６３，２２２号、第６，１５７，８５０号、第５，７６９，７８５号、および第５，６３２，２７２号に開示されているが、これらの特許は、米国カリフォルニア州アービンのＭａｓｉｍｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（“Ｍａｓｉｍｏ”）に譲渡されており、参照によってこの明細書の中に組み込まれる。低ノイズ脈動式酸素濃度計センサが、同じくＭａｓｉｍｏに譲渡され、かつ参照によってこの明細書の中に組み込まれる米国特許第７，０２７，８４９号、第６，９８５，７６４号、第６，９３４，５７０号、第６，７６０，６０７号、第６，３７７，８２９号、第６，２８５，８９６号、第５，７８２，７５７号、および第５，６３８，８１８号の１つ以上に開示されている。加えて、運動誘発ノイズを通して読み取り可能な脈動式酸素濃度計や、ＬＮＯＰ（登録商標）使い捨て型、再利用可能型および／または多部位型の各センサが含まれる低ノイズ光学式センサ、およびＲａｄｉｃａｌ（登録商標）型、Ｒａｄ−５（商標）型、Ｒａｄ−８（商標）型、Ｒａｄ−９（商標）型、ＰＰＯ＋（商標）型の各モニタもＭａｓｉｍｏから市販されている。

複数パラメータモニタおよび複数波長センサが、２００６年３月１日に提出されて「非侵襲性複数パラメータ患者モニタ」という発明の名称が付けられた米国特許出願第１１／３６７，０３３号、および２００６年３月１日に提出されて「複数波長センサエミッタ」という発明の名称が付けられた米国特許出願第１１／３６７，０１３号に記載されているが、これらの内容は参照によってこの明細書の中に組み込まれる。加えて、Ｒａｄ−５７（商標）型、Ｒａｄｉｃａｌ−７（商標）型の各モニタ、およびＲａｉｎｂｏｗ（商標）型、Ｒａｉｎｂｏｗ（商標）ブランドの接着型、再利用可能型の各センサが含まれる複数パラメータモニタおよび複数波長センサが、Ｍａｓｉｍｏから市販されている。Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．のＳＨＡＲＣ（登録商標）ＤＳＰを搭載するＭＳブランドのプロセッサボードもＭａｓｉｍｏから市販されている。

プレチスモグラフ変動プロセッサの１態様では、プレチスモグラフ波形が入力され、灌流値が導かれ、変動値が決定され、そして、プレチスモグラフ変動指数が算出される。プレチスモグラフ波形には、ある組織部位の内部における拍動性血流に対応するパルスがある。灌流値はこれらのパルスに対応する。変動値は一連の灌流値のそれぞれの変動性を示す。プレチスモグラフ変動指数はこれらの変動値を代表する。プレチスモグラフ変動指数は表示される。

さまざまな実施形態において、灌流値は、上記パルスについての山と谷を認識し、これらの山と谷から上記パルスについてのＡＣ値を算出し、上記パルスについてのＤＣ値を算出し、そのＡＣ値をＤＣ値で正規化することによって導かれる。変動値は、灌流値を複数のバッファの中に累積するとともに、それぞれのバッファについて１つの変動値を算出することによって決定される。一例として、変動値は、それぞれのバッファの内部における灌流値を最大灌流値から最小灌流値まで並べ換えるとともに、それぞれのバッファから少なくとも１つの最大灌流値と少なくとも１つの最小灌流値とを削除することによって決定される。

プレチスモグラフ変動指数（ＰＶＩ）は、それぞれのバッファについての最大灌流値と最小灌流値との間の百分率差から決定される。ＰＶＩの中央値が算出される。ある実施形態では、生理的に許容することのできるパルスが認識されるとともに、それぞれのバッファについての許容可能なデータの時間的価値の最小量が決定される。プレチスモグラフ波形のためにＩＲチャネルが入力され、また、許容パルスを検証するために赤色チャネルが使用される。

プレチスモグラフ変動処理システムの１態様は、光学的放射線の複数波長を組織部位の中へ伝達し、この組織部位の内部を流れる動脈血による減衰の後に上記光学的放射線を検出し、検出された光学的放射線に応じてセンサ信号を生成する光学式センサである。このセンサ信号は、プレチスモグラフチャネルを生成するために、患者モニタによって復調される。患者モニタの内部におけるディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）によって、少なくとも１つのプレチスモグラフチャネルが入力されるとともに、それに応じてプレチスモグラフ変動（ＰＶ）パラメータが出力される。このＤＳＰについて、上記プレチスモグラフチャネルを処理するとともに上記ＰＶパラメータを導くために、ＰＶプロセスが実行される。患者モニタの出力は上記ＰＶパラメータに反応するものである。

さまざまな実施形態において、ＰＶプロセスには、少なくとも１つのプレチスモグラフチャネルに対応するプレチスモグラフ入力がある。このプレチスモグラフにはプレチスモグラフ特性がある。プレチスモグラフ測定プロセスによって、上記プレチスモグラフ特性に従うプレチスモグラフからプレチスモグラフ値が抽出される。プレチスモグラフ値の入力値はこのプレチスモグラフ値に対応している。プレチスモグラフ変動プロセスによって、プレチスモグラフ値から複数の変動値が生成される。プレチスモグラフ変動入力値はこの変動値に対応している。変動パラメータプロセスによって、この変動値からプレチスモグラフ変動（ＰＶ）パラメータが生成される。生理的許容基準がプレチスモグラフ入力へ適用される。削減データ分散プロセスによれば、分散基準に従って前記プレチスモグラフ値のうちの外にあるものが削除される。後処理によって、平滑化制限またはスルーレート制限の少なくとも一方が上記ＰＶパラメータに適用される。前処理によって、プレチスモグラフから周期的なベースラインシフトまたは振動を取り除くために、帯域フィルタがプレチスモグラフ入力へ適用される。プレチスモグラフ変動における傾向を表示するために、患者モニタの出力によって、ＰＶパラメータ対時間のグラフが作成される。

プレチスモグラフ変動方法の１態様では、プレチスモグラフチャネルが入力され、その入力からプレチスモグラフ値が測定され、プレチスモグラフ値の特有の時間間隔をそれぞれ含んでいる時間窓が定義される。変動値が算出されるが、ここで、それぞれの変動値は、上記時間窓の特有の１つに含まれたプレチスモグラフ値から導き出される。変動値の特有の時間間隔をそれぞれが含んでいる第２時間窓が定義される。パラメータ値が算出されるが、ここで、それぞれのパラメータ値は、上記第２時間窓のうちの特有の１つに含まれた変動値から導き出される。パラメータ値が出力される。さまざまな実施形態において、プレチスモグラフチャネルのそれぞれには、ある組織部位の内部における拍動性血流に対応するパルスがあり、また、プレチスモグラフ値はこれらのパルスに基づいている。これらのプレチスモグラフ値はその組織部位での血液灌流の測定値である。代替実施形態では、プレチスモグラフ値は、吸収パルス下の区域、パルスの包絡線、正規化された包絡線高さの時系列値または正規化された包絡線区域の時系列値に基づいている。

プレチスモグラフ変動処理システムの１態様は、プレチスモグラフ入力値をディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）へもたらすために、光学的放射線の複数の波長をある組織部位へ伝達するとともにある組織部位の内部における拍動性血流による減衰の後に上記光学的放射線を検出するセンサを有する。この入力値は上記複数の波長に対応するチャネルから選択される。上記ＤＳＰによって、プレチスモグラフからプレチスモグラフ変動値を導くための指示が実行される。ある測定手段によって、あらかじめ定義されたプレチスモグラフ特性によって上記プレチスモグラフ入力値からプレチスモグラフ値が生成される。ある算出手段によって、このプレチスモグラフ値から変動値が導き出され、また、ある削減手段によって、このプレチスモグラフ値からプレチスモグラフ変動（ＰＶ）パラメータが導き出される。さまざまな実施形態において、第１累積手段によって、ある変動式がプレチスモグラフ値の時間窓へ適用される。ある分散削除手段によって、この第１累積手段から外にある値が削除される。第２累積手段によって、変動値の時間窓へデータ削減基準が適用される。ある許容手段によって、生理的に許容することのできないプレチスモグラフ入力値からパルスが排除される。ある後処理手段によって、ＰＶパラメータの傾きが制限される。

図１は、プレチスモグラフ変動処理システムの概略ブロック図である。

図２は、典型的なプレチスモグラフのグラフである。

図３は、プレチスモグラフ変動指数プロセスの詳細なフローチャートである。

図４は、プレチスモグラフ変動プロセスの概略的機能フロー図である。

ＰＶモニタ
図１は、プレチスモグラフ変動処理システム１００の実施形態を示しており、この実施形態では、プレチスモグラフ変動（ＰＶ）の１つ以上の測定値が算出される。プレチスモグラフ変動処理システム１００では、患者の状態の処置を表示するとともにそれに影響を及ぼすために、ＰＶに応じて少なくともいくつかの表示、警告または制御がもたらされる利点がある。ＰＶ処理システム１００によれば、ＳｐＯ_２、脈拍数（ＰＲ）、灌流指数（ＰＩ）、信号品質、および、複数波長構成においてＨｂＣＯやＨｂＭｅｔのような付加的血液パラメータ測定値がさらに生成される。

図１に示すように、ＰＶ処理システム１００には患者モニタ１０２とセンサ１０６とが備わっている。センサ１０６は、組織部位１へ取り付けられるものであり、脈動式酸素濃度計において利用される赤色波長および赤外線（ＩＲ）波長、ならびに、いくつかの構成ではこれらの赤色波長およびＩＲ波長とは異なるか、あるいはこれらの赤色波長およびＩＲ波長に加えられる複数の波長などの、少なくとも２つの光波長で組織部位１を照射することのできる複数のエミッタ１２２を含んでいる。センサ１０６は、組織１による減衰の後の光を検出することのできる１つ以上の検出器１２４も含んでいる。

また、図１に示されたように、患者モニタ１０２は、１つ以上の生理的パラメータを示す１つ以上の強度信号を受信するためにセンサ１０６と通信しており、パラメータ値を表示する。ドライバ１１０は、ディジタル制御信号を、センサエミッタ１２２を駆動することのできるアナログ駆動信号に変換する。フロントエンド１１２が、（複数の）感光性検出器１２４からの（複数の）複合アナログ強度信号をＤＳＰ１４０へ入力されるディジタルデータ１４２に変換する。入力されるディジタルデータ１４２は、この明細書において、プレチスモグラフ波形、プレチスモグラフまたは短いものについてのプレチスモグラフと呼ばれる。ディジタルデータ１４２には、赤色チャネルおよびＩＲチャネルのような、それぞれのエミッタ波長に対応するプレチスモグラフチャネルがある。ディジタルデータ１４２は、拍動性血液から得られる体内組織における変化の関数としての特定の光波長の吸収における変化を代表するものである。ＤＳＰ１４０には、多種多様なデータおよび／または入力データから生理的パラメータを決定するためのプログラムを実行することができる信号プロセッサが備わっていてもよい。ある実施形態では、ＤＳＰは、以下で図３および図４に関して説明されるように、１つ以上のプレチスモグラフ変動（ＰＶ）プロセス１３０を実行する。ある実施形態では、ＰＶプロセス１３０は、ソフトウェア、ファームウェアまたは他の形態のコードもしくは指示、または論理ハードウェアもしくは他のハードウェア、またはこれらの組み合わせで実施し得る。

図１にさらに示すように、機器管理装置１６０には、ＤＳＰ１４０の活動を監視するような、システム管理を制御する１つ以上のマイクロコントローラが備わっていてもよい。１つ以上の出力装置１８０には、ディスプレイ１８２、アラーム１８４および制御装置１８６が含まれている。ディスプレイ１８２は、２、３の例を挙げると、ＬＥＤ、ＬＣＤまたはＣＲＴによって生成された傾向グラフおよび棒グラフなどの読み出し型またはグラフィック型のような数値的表示のものであってよい。ディスプレイ１８２はまた、変動の大きさを表わすさまざまな色のＬＥＤのようなインジケータであってもよい。アラーム１８４は、変動がたとえば所定閾値を超えたことの可視的表示または可聴的表示であってもよい。制御装置１８６は、投与される薬剤の量、人工呼吸器の設定またはプレチスモグラフ変動に基づいた注入流体の量を制御するために、薬剤投与装置、人工呼吸器および流体ＩＶのような医療機器への入力装置であってよい。機器管理装置１６０には、モニタ１０２との通信のためのユーザーインターフェイスおよび／またはデバイスインターフェイスを提供する入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポート１６８もある。ユーザー入力装置１８８には、２、３の例を挙げると、キーパッド、タッチスクリーン、ポインティングデバイス、音声認識装置、ネットワークおよびコンピューターが含まれてよい。ある実施形態では、Ｉ／Ｏポート１６８は、以下で説明されるように、ＰＶプロセスについての初期設定をもたらす。モニタ１０２は、ＰＶに関連した履歴データまたは最新データおよび他の測定されたパラメータまたは測定されたパラメータの組み合わせを記憶しまたは表示することも可能であってよい。

プレチスモグラフ波形
図２は、強度軸２０１対時間軸２０２に関してプロットされたプレチスモグラフ２００を示している。このプレチスモグラフ２００には複数のパルス２１０があり、それぞれのパルスは、山２１２と谷２１４を有し、また、時間周期２１６にわたって延びている。それぞれのパルス２１０について灌流指数（ＰＩ）値を定義することができる。

「ＡＣ」２２０は、特定のパルスについての山振幅２１２から谷振幅２１４を引いたものを表わしている。「ＤＣ」２３０は、特定のパルスについての山振幅２１２を表わしている。包絡線２５０によって描かれたようなプレチスモグラフ変動の大きさに応じて、プレチスモグラフ変動測定値が算出される。１つの変動測定値は、以下で図３に関して説明されるプレチスモグラフ変動指数（ＰＶＩ）である。他のプレチスモグラフ変動（ＰＶ）測定値は、以下で図４に関して説明される。ＰＶ測定値によって、個人の体調すなわち健康状態の数値的表示が有利にもたらされる。

プレチスモグラフ変動指数（ＰＶＩ）
図３はＰＶＩプロセス３００の実施形態を示しており、この実施形態により、プレチスモグラフ変動指数（ＰＶＩ）が導き出されるとともに表示される。初めに、第１バッファが、算出された灌流指数（ＰＩ）値で満たされる（３１０〜３３０）。ある実施形態では、これらの値は、先に説明されたように、ＩＲチャネルに基づいている。第１バッファ３３５の中に充分な量の生理的許容データがあるときには、第２バッファが、算出されたプレチスモグラフ変動指数（ＰＶＩ）値で満たされる（３４０〜３６０）。第２バッファにおける中央ＰＶＩが算出されて表示される（３７０〜３８０）。第１バッファにおける許容データの量が不充分であるときには、ディスプレイは最後に算出された中央ＰＶＩで凍結される（３９０）。

図３に示すように、プレチスモグラフが初めに認識される（３１０）。具体的には、ＰＩの算出のために、生理的許容パルスだけが使用される。生理的プレチスモグラフ認識については、「プレチスモグラフパルス認識プロセッサ」という発明の名称が付けられ、Ｍａｓｉｍｏに譲渡され、かつ、参照によってこの明細書の中に組み込まれる米国特許第７，０４４，９１８号に開示されている。ある実施形態では、赤色チャネルプレチスモグラフは、ＩＲチャネルにおける許容パルスを検証するために利用されている。次いで、それぞれの許容プレチスモグラフのＰＩが、数式１に従って、かつ、図２について上述のようにして、算出される（３２０）。算出されたＰＩは第１バッファに記憶され（３３０）、そのバッファ基準が検査される（３３５）。このバッファ基準には、許容パルスの最小数と第１バッファにおける許容データの最小時間量との両方が必要である。

ある実施形態では、プレチスモグラフ２００（図２）には６２．５Ｈｚのサンプルレート、すなわち１６ミリ秒のサンプル時間間隔がある。第１バッファはデータを上記サンプルレートで１５秒間保持する。それに応じて、プレチスモグラフデータの１５秒のスライディング時間窓が第１バッファに記憶され、次いで、その時間窓は１．２秒間、漸増的に動かされる。第１バッファにおける許容パルスの最小数は６であり、第１バッファにおける許容データの最小時間量は７．５秒である。最悪の場合の呼吸速度が１分当たり４呼吸であると仮定すると、上記１５秒時間窓サイズによって１つの呼吸周期が可能になる。この時間窓サイズによれば、最悪の場合の呼吸速度が２５ｂｐｍであると仮定すると、６つのＰＩも可能になる。特定の時間窓によって切り離された部分プレチスモグラフ周期は、その時間窓によって無視されるが、次の時間窓において考慮に入れられる。

さらに図３に示すように、上記バッファ基準が満たされていると（３３５）、上記第１バッファのデータは並べ換えられるとともに削除される（３４０）。この並べ換えは、上記複数のＰＩ値について、このバッファの一方端部における最小ＰＩからこのバッファの他方端部における最大ＰＩまで行われる。その後、所定数のＰＩがこのバッファのそれぞれの端部から落とされ、すなわち、最大ＰＩおよび最小ＰＩの双方が削除される。ある実施形態では、１２％のＰＩが上記バッファのそれぞれの端部から削除される。例えば、上記バッファが１０のＰＩを保持しているときには、１２％の削除＝フロア（１０・１２／１００）＝フロア（１．２）＝１であり、ここで、フロアオペレーターは数字の小数点の右側を切り捨てている。従って、この例では、１つの最大ＰＩと１つの最小ＰＩとが第１バッファから落とされる。その後、削除された第１バッファから、プレチスモグラフ変動指数（ＰＶＩ）が算出される（３５０）。ある実施形態では、ＰＶＩは、

として算出される。すなわち、ＰＶＩは、第１バッファに残っているＰＩ値によって反映された最大ＰＩの百分率として表わされたＰＩ変動率である。

図３にさらに示すように、算出されたＰＶＩは第２バッファに記憶される（３６０）。ある実施形態では、第２バッファは１１のＰＶＩを保持し、ここで、１つのＰＶＩは、上述の１５秒のスライディング時間窓における１．２秒ごとの全てのシフトについて導き出されている。次に、第２バッファから中央ＰＶＩが算出される。この中央ＰＶＩ値はディスプレイへ送られる（３８０）。上述のバッファ基準（３３５）が満たされていないときには、最後に算出された中央ＰＶＩ値が表示される（３９０）。すなわち、ディスプレイは、上記バッファ基準が満たされるまで、最後に算出された中央ＰＶＩ値で凍結される。

ある実施形態では、上記中央ＰＶＩ値は、２桁の数値として、ＳｐＯ_２および脈拍数のような他のパラメータとともに、モニタスクリーンに表示される。ある実施形態では、上記中央ＰＶＩ値は、垂直な棒グラフまたは水平な棒グラフとして、モニタスクリーンに表示される。ある実施形態では、上記中央ＰＶＩ値は、傾向グラフ対時間として、モニタスクリーンに表示される。ある実施形態では、上記中央ＰＶＩ値は、所定の最大ＰＶＩ閾値と比較される。その中央ＰＶＩ値が上記所定閾値を超えるときには、１つ以上の可視的アラームまたは可聴的アラームが作動される。ある実施形態では、可視的ＰＶＩアラームは、患者の健康状態または生理状態のレベルを表示するための緑、黄および赤のような１つ以上の色付きインジケータである。

プレチスモグラフ変動（ＰＶ）
図４は、プロセスステップ４０１および初期設定４０２を有するプレチスモグラフ変動（ＰＶ）プロセッサ４００の実施形態を示している。初期設定４０２によって、プロセスステップ４０１の具体的特性が決定される。ＰＶプロセッサ４００によって、１つ以上のプレチスモグラフチャネル４０５が入力され、ＰＶ出力値４０７が生成される。プレチスモグラフチャネル４０５のそれぞれは、脈動式酸素濃度計センサの赤色エミッタおよびＩＲエミッタに対応する赤色波長チャネルおよびＩＲ波長チャネルのような異なる光センサ波長に対応している。先に引用した米国特許出願第１１／３６７，０１３号に記載されたような複数波長センサが使用されるときには、３つ以上のチャネルがあってもよい。例えば、波長が約６３０ｎｍから約９０５ｎｍまで変化する８つのチャネルがあってもよい。ある実施形態では、ＰＶ算出において精度または堅牢性を増大させるために、２つ以上のプレチスモグラフチャネル４０５が、平行して、または複合プレチスモグラフとして処理される。入力装置４１０により、ＰＶ算出のためにどのプレチスモグラフチャネル４０５をプレチスモグラフ入力値４１４として使用するかが、選択されたチャネル初期設定４１２に従って決定される。入力装置４１０により、任意の１つのチャネル４０５またはいくつかのチャネル４０５の組み合わせを選択してよい。前処理４１５により、所定の式４１７に従ってプレチスモグラフ入力値４１４が修正される。ある実施形態では、プレチスモグラフベースラインにおけるあらゆる緩慢な変化すなわち低周波振動を排除するために、あるいは、プレチスモグラフ全体が吸気および呼気で上下へずらされる呼吸誘発変化のような平均値を排除するために、前処理４１５によりプレチスモグラフ入力値４１４がフィルタ処理される。ある実施形態では、前処理４１５は、毎分通過帯域ごとに３０〜５５０ビートを有している帯域フィルタである。認識された許容パルス４２０が、先に引用した米国特許第７，０４４，９１８号に開示されたような生理的許容パルス４２４だけを通過させるためにパルス基準４２２へ適用される。

図４に示すように、プレチスモグラフの測定４４０により、プレチスモグラフ特性４４２に従って、残りのパルス４２４からプレチスモグラフ値４４４が抽出される。このプレチスモグラフ特性４３４は、パルスの山２１２（図２）およびパルスの谷２１４（図２）であってよく、また、プレチスモグラフ値４４４は、上記の数式１に関して記載されたＰＩのような灌流に関するものであってよい。別の実施形態では、数式１における「ＤＣ」値は、２、３の例を挙げると、パルスの谷、またはパルスの山とパルスの谷との平均のような、パルスの山以外のものであってよい。他の実施形態では、プレチスモグラフ特性４４２には、パルス当たり３つ以上の値が含まれていてよく、また、プレチスモグラフ値４４４は、関連する灌流以外のものであってよい。また、プレチスモグラフの測定４４０は、プレチスモグラフ値４４４当たり２つ以上のパルスにわたって実行されてもよい。

図２および図４に示すように、ある実施形態では、プレチスモグラフ特性４４２によって、パルスの山２１２およびパルスの谷２１４から補間されたプレチスモグラフ包絡線２５０が画定されている。プレチスモグラフの測定４４０によって、包絡線高さおよびΔ幅の一連の隣接スライス２６０が画定されているが、ここで、Δは１つのプレチスモグラフサンプルから多くのサンプルまで変化し得る。従って、プレチスモグラフ値４４４は、それぞれのスライスの区域である。別の実施形態では、プレチスモグラフの測定４４０によって、それぞれの吸収プレチスモグラフパルス２７０の下にある区域が算出され、吸収プレチスモグラフは強度プレチスモグラフ２００の逆のものである。ある実施形態では、スライス２６０または区域２７０は、２、３の例を挙げると、ＤＣ値または平均値のようにプレチスモグラフ値に関して正規化される。

また図４に示すように、プレチスモグラフ値の蓄積４４５によって、特定の時間窓４４６内におけるそれらのプレチスモグラフ値４４４が認識される。時間窓の許容４５０によって、時間窓４４６内に充分な数のプレチスモグラフ値があるかどうかが判定される。充分な数のプレチスモグラフ値がないと判定されたときには、残りのステップ４６０〜４９０が迂回されて、デフォルトＰＶ出力値４０７が生成される。充分な数のプレチスモグラフ値があると判定されたときには、残りのステップ４６０〜４９０が実行される。データ分散の削減４６０によって、ある分散基準４６２に従い、削除されたプレチスモグラフ値４６４を残して外にあるデータが除去される。プレチスモグラフ変動の算出４７０によって、変動式４７２に従い、削除されたプレチスモグラフ値４６４から変動値４７４が決定される。ある実施形態では、変動式は、上記の数式２に関して説明されたように、時間窓における最大値と比較された時間窓における百分率変動を表わすものである。変動値の蓄積４７５によって、特定の時間窓４７６内におけるそれらの変動値４７４が認識される。時間窓４４６，４７６は、初期設定４０２による所定のサイズを有するスライディング時間間隔または時間区分である。隣り合う時間窓どうしは、時間的に間隔が置かれていてもよいし、隣接していてもよいし、または重なり合っていてもよい。

図４にさらに示すように、変動パラメータの算出４８０によって、削減基準４８２に従い、蓄積された変動値４７８からプレチスモグラフ変動（ＰＶ）パラメータ４０７が決定される。ある実施形態では、ＰＶ４０７は、時間窓４７６内の変動値４７８の中央値である。他の実施形態では、ＰＶ４０７は、２、３の例を挙げると、ウィンドウ表示された変動値の平均値、最頻値、相乗平均、重みつき平均のいずれかである。ＰＶパラメータ４０７のデータに関する後処理は、平滑化およびスルーレートフィルタを含んで実行されてよい。ある実施形態では、指数平滑法が使用される。スルーレートフィルタによって、ＰＶパラメータ４０７の正の傾きまたは負の傾きが所定の最大値に制限される。

ＰＶの用途
多くの臨床医は現在、患者生理機能の変化について脈動式酸素濃度計のプレチスモグラフ波形を観察している。残念なことに、脈動式酸素濃度計の製造業者間には、プレチスモグラフ波形を表示する方法に整合性がない。さらに、平滑化用、自動計数用および他の表示データ処理用のマスクは、生のプレチスモグラフ波形において変化する。このため、いくつかの患者生理機能は、ベッドサイドモニタのプレチスモグラフディスプレイの単なる観察からは容易に予測することができない。ＰＶＩのようなプレチスモグラフ変動（ＰＶ）パラメータは、必要に応じてある方向へ向けることもできる数値的フォーマットで表示されるプレチスモグラフ波形変化を有利に定量化する。従って、たとえわずかな生理的変化であっても確実に観察することが可能である。

ＰＶは、非侵襲性機能的血流力学的監視について有利に使用することができる。プレチスモグラフ波形は、末梢血液容量および灌流における拍動から拍動までの変化に反応するものである。それゆえ、プレチスモグラフ変動は、患者の血管内容積状態の変化を反映する。上記のように、ＰＶパラメータは、例えば血液量、体液反応度および心室前負荷の変化に反応する臨床的に有用な血流力学的測定値である。血液量は、身体全体を循環している血液の容量に関連するものであり、臨床的な設定で評価することが困難である。例えば、血液量減少とは、異常に低い血液容量をいう。体液反応度とは、体液容積の膨張の後における心室拍動量の増大の百分率をいう。心室前負荷とは、心筋が収縮し始めるときの心筋の緊張度をいう。

特に有利な実施形態では、患者の処置の間にＰＶパラメータが監視される。一例として、血液量減少が疑われる患者への体液の付加の間に監視されたＰＶの下向き傾向は、その処置の効能を表わしている。同様に、喘息についての薬剤の投与の間に監視されたＰＶの下向き傾向は、投与された薬剤の効能と、喘息を管理することができるという公算とを表わしている。

ＰＶＩまたは他のパルス変動（ＰＶ）測定値は、さまざまな臨床状態における有意なパラメータであってよく、例えば、それらの状態は以下の表１に示されている。

プレチスモグラフ変動プロセッサが、さまざまな実施形態に関連して詳しく開示されてきた。これらの実施形態は、例示だけのために開示されており、添付の特許請求の範囲を限定するものではない。当業者は多くの変形と修正とを理解するであろう。

Claims (30)

1. ある組織部位の内部における拍動性血流に対応する複数のパルスを有するプレチスモグラフ波形を入力するステップと、
   前記パルスに対応する複数の灌流値を導くステップと、
   一連の前記灌流値のそれぞれの変動性を示す複数の変動値を決定するステップと、
   前記変動値を代表するものであるプレチスモグラフ変動指数を算出するステップと、
   前記プレチスモグラフ変動指数を表示するステップと、
   を含むプレチスモグラフ変動方法。
2. 灌流値を導くステップは、
   前記パルスについての山と谷を認識するステップと、
   これらの山と谷から前記パルスについてのＡＣ値を算出するステップと、
   前記パルスについてのＤＣ値を算出するステップと、
   前記ＡＣ値を前記ＤＣ値で正規化するステップと、
   を含む請求項１に記載のプレチスモグラフ変動方法。
3. 変動値を決定するステップは、
   前記灌流値を複数のバッファの中に累積するステップと、
   前記バッファのそれぞれについて１つの変動値を算出するステップと、
   を含む請求項２に記載のプレチスモグラフ変動方法。
4. 変動値を決定するステップは、
   前記バッファのそれぞれの内部における前記灌流値を最大灌流値から最小灌流値まで並べ換えるステップと、
   前記バッファのそれぞれから少なくとも１つの最大灌流値と少なくとも１つの最小灌流値とを削除するステップと、
   をさらに含む請求項３に記載のプレチスモグラフ変動方法。
5. 変動値を決定するステップは、
   前記バッファのそれぞれについての最大灌流値と最小灌流値との間の百分率差から複数のプレチスモグラフ変動指数（ＰＶＩ）を算出するステップ
   をさらに含む請求項４に記載のプレチスモグラフ変動方法。
6. プレチスモグラフ変動指数を算出するステップは、ＰＶＩの中央値を算出するステップを含む請求項５に記載のプレチスモグラフ変動方法。
7. 前記パルスのうち生理的に許容することのできるパルスを認識するステップと、
   前記バッファのそれぞれについての許容可能なデータの最小時間量を決定するステップと、
   をさらに含む請求項６に記載のプレチスモグラフ変動方法。
8. 入力するステップは、前記プレチスモグラフ波形のためにＩＲチャネルを使用するステップを含み、
   認識するステップは、許容パルスを検証するために赤色チャネルを使用するステップを含む請求項７に記載のプレチスモグラフ変動方法。
9. 光学的放射線の複数波長を組織部位の中へ伝達し、この組織部位の内部を流れる拍動性血液による減衰の後に前記光学的放射線を検出し、検出された光学的放射線に応じてセンサ信号を生成する光学式センサと、
   複数のプレチスモグラフチャネルを生成するために、前記センサ信号を復調する患者モニタと、
   少なくとも１つのプレチスモグラフチャネルを入力するとともに、それに応じてプレチスモグラフ変動（ＰＶ）パラメータを出力する、前記患者モニタの内部におけるディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）と、
   少なくとも１つの前記プレチスモグラフチャネルを処理するとともに前記ＰＶパラメータを導くために、前記ＤＳＰについて実行されるＰＶプロセスと、
   前記ＰＶパラメータに反応する患者モニタの出力装置と、
   を備えるプレチスモグラフ変動処理システム。
10. 前記ＰＶプロセスは、
    プレチスモグラフ特性を有する少なくとも１つの前記プレチスモグラフチャネルに対応するプレチスモグラフ入力と、
    前記プレチスモグラフ特性に従うプレチスモグラフから複数のプレチスモグラフ値を抽出するプレチスモグラフ測定プロセスと、
    を備える請求項９に記載のプレチスモグラフ変動処理システム。
11. 前記ＰＶプロセスは、
    前記プレチスモグラフ値に対応するプレチスモグラフ値入力と、
    前記プレチスモグラフ値から複数の変動値を生成するプレチスモグラフ変動プロセスと、
    をさらに備える請求項１０に記載のプレチスモグラフ変動処理システム。
12. 前記ＰＶプロセスは、
    前記変動値に対応するプレチスモグラフ変動入力値と、
    前記変動値からプレチスモグラフ変動（ＰＶ）パラメータを生成する変動パラメータプロセスと、
    をさらに備える請求項１１に記載のプレチスモグラフ変動処理システム。
13. 前記ＰＶプロセスは、前記プレチスモグラフ入力値へ適用された生理的許容基準をさらに備える請求項１２に記載のプレチスモグラフ変動処理システム。
14. 前記ＰＶプロセスは、分散基準に従って前記プレチスモグラフ値のうちの外にあるものを削減する削減データ分散プロセスをさらに備える請求項１３に記載のプレチスモグラフ変動処理システム。
15. 前記ＰＶプロセスは、少なくとも１つの平滑化制限またはスルーレート制限を前記ＰＶパラメータへ適用する後処理をさらに備える請求項１４に記載のプレチスモグラフ変動処理システム。
16. 前記ＰＶプロセスは、周期的なベースラインシフトを除くために、帯域フィルタを前記プレチスモグラフ入力値へ適用する前処理をさらに備える請求項１５に記載のプレチスモグラフ変動処理システム。
17. 前記患者モニタは、プレチスモグラフ変動における傾向を表示するために、ＰＶパラメータ対時間のグラフを生成する請求項１６に記載のプレチスモグラフ変動処理システム。
18. その入力から複数のプレチスモグラフ値を測定する複数のプレチスモグラフチャネルのうちの少なくとも１つを入力するステップと、
    前記プレチスモグラフ値の特有の時間間隔をそれぞれが含んでいる複数の時間窓を定義するステップと、
    複数の変動値を算出するステップであって、これらの変動値のそれぞれが前記時間窓のうちの特有の１つに含まれたプレチスモグラフ値から導き出されるステップと、
    前記変動値の特有の時間間隔をそれぞれが含んでいる複数の第２時間窓を定義するステップと、
    複数のパラメータ値を算出するステップであって、それぞれのパラメータ値は、前記第２時間窓のうちの特有の１つに含まれた変動値から導き出されるステップと、
    前記パラメータ値を出力するステップと、
    を含むプレチスモグラフ変動方法。
19. 前記プレチスモグラフチャネルのそれぞれは、ある組織部位の内部における拍動性血流に対応する複数のパルスを有し、
    前記プレチスモグラフ値は、これらのパルスに基づいている
    請求項１８に記載のプレチスモグラフ変動方法。
20. 前記プレチスモグラフ値は、前記組織部位での血液灌流の測定値である請求項１９に記載のプレチスモグラフ変動方法。
21. 前記プレチスモグラフ値は、吸収パルス下の区域に基づいている請求項１９に記載のプレチスモグラフ変動方法。
22. 前記プレチスモグラフ値は、前記パルスの包絡線に基づいている請求項１８に記載のプレチスモグラフ変動方法。
23. 前記プレチスモグラフ値は、正規化された包絡線高さの時系列値に基づいている請求項２２に記載のプレチスモグラフ変動方法。
24. 前記プレチスモグラフ値は、正規化された包絡線区域の時系列値に基づいている請求項２３に記載のプレチスモグラフ変動方法。
25. プレチスモグラフ入力値をディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）へもたらすために、光学的放射線の複数の波長をある組織部位へ伝達するとともにある組織部位の内部における拍動性血流による減衰の後に前記光学的放射線を検出するセンサを有し、前記入力値は、前記複数の波長に対応する複数のチャネルから選択され、前記ＤＳＰは、前記プレチスモグラフからプレチスモグラフ変動値を導くための指示を実行するプレチスモグラフ変動処理システムであって、
    プレチスモグラフの入力装置と、
    あらかじめ定義されたプレチスモグラフ特性によって前記プレチスモグラフ入力からプレチスモグラフ値を生成するための測定手段と、
    前記プレチスモグラフ値から変動値を導くための算出手段と、
    前記プレチスモグラフ値からプレチスモグラフ変動（ＰＶ）パラメータを導くための削減手段と、
    を備えるプレチスモグラフ変動処理システム。
26. ある変動式をプレチスモグラフ値の時間窓へ適用するための第１累積手段をさらに備える請求項２５に記載のプレチスモグラフ変動処理システム。
27. 前記第１累積手段から外にある値を削除するための分散削除手段をさらに備える請求項２６に記載のプレチスモグラフ変動処理システム。
28. 変動値の時間窓へデータ削減基準を適用するための第２累積手段をさらに備える請求項２７に記載のプレチスモグラフ変動処理システム。
29. 生理的に許容することのできないプレチスモグラフ入力からパルスを排除するための許容手段をさらに備える請求項２８に記載のプレチスモグラフ変動処理システム。
30. 前記ＰＶパラメータの傾きを制限するための後処理手段をさらに備える請求項２９に記載のプレチスモグラフ変動処理システム。

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