JP2017516567A - 抜管失敗を評価するための方法、システムおよびソフトウェア - Google Patents

Abstract

生体からの信号を監視して、生体の機能を測定するための方法、システムおよびソフトウェアが提供される。特に、呼吸インダクタンスプレスチモグラフィー信号および食道マノメトリ信号を正確に較正して患者の抜管前後の呼吸努力を測定し、患者が上気道閉塞を有するか否か、およびその重症度の自動化されたリアルタイムの解釈を臨床医に提供する、コンピュータ方法、コンピュータシステムおよびソフトウェアが提供される。方法、システムおよびソフトウェアは、特に、子供または乳児のために適合させることができる。

Description

政府の権利
本発明は、アメリカ国立衛生研究所による助成金を受けた助成第1K23HL103785号の下に、政府支援を受けてなされたものである。政府は本発明に対して一定の権利を有する。

本発明は、一般には、生体からの信号を監視して、生体の機能を測定するための方法、システムおよびソフトウェアに関する。本発明は特に、例えば、呼吸インダクタンスプレスチモグラフィー(RIP)信号を正確に較正するためのコンピュータ方法、コンピュータシステムおよびソフトウェアに関する。RIP信号は、食道マノメトリ信号と組み合わされるとき、吸気流制限を確定し、患者の抜管前後の呼吸努力を測定して、臨床医のために、子供/乳児が上気道閉塞を有するか否かおよびその重症度の自動化されたリアルタイムの解釈を与える。

本明細書における全ての公開文書は、個々の公開文書または特許出願が参照により組み込まれていることが明確にかつ個々に示されている場合と同じだけ、参照により組み込まれる。以下の説明は、本発明の理解に有用であり得る情報を含む。これは、本明細書に提供される情報のいずれかが、従来技術であるか、もしくは現在特許請求されている本発明に関連していること、または明確にもしくは暗黙的に参照された任意の公開文書が従来技術であることを認めるものではない。

気管内挿管は、救命支援治療であるが、大人および子供は頻繁に、抜管後上気道閉塞(UAO)を含む合併症を発症する。抜管後UAOは、短期および長期の病的状態をもたらし、病院および集中治療室の滞在を長引かせ、追加の治療を必要とし、場合によっては、緊急再挿管を必要とし、医療費全体を増大させる。声門下狭窄を含む、気管内挿管からの長期の合併症は、まれになってきている一方、抜管後UAOの発生には減少が見られない。抜管後UAOは、臨床的背景では、小児の抜管失敗全体の1/3を占めることが推定される。

気管内挿管の初期の頃から抜管後UAOについて説明されているが、リスク因子にまつわる小児データは限られている。これは、一部には、抜管後UAOの診断が主観的な臨床評価に基づくためである。臨床医療従事者は、頻繁に、抜管後UAOの存在について意見が合わず、このばらつきによって、抜管後UAOに関する知覚されるリスク因子が変化する場合があることを、本発明者らは以前に実証した。これにより、結果を診断するための明確な究極の判断基準が存在しないとき、治療戦略または予防戦略の正確な評価が複雑になる。これは、例えば、子供における抜管後UAOを防ぐためのコルチコステロイドにまつわるデータが不確定である一因となっている可能性が高い。

当分野では、子供および大人における抜管後UAOおよび後続の再挿管リスクを特定し、抜管後UAOまたは他の原因からの抜管失敗のリスクが高い患者を特定するための非侵襲的方法が必要とされている。そのような方法は、本明細書ならびに米国特許出願第62/004,034号および同第62/162,476号に記載されており、その各々の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

米国特許出願第62/004,034号 米国特許出願第62/162,476号

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以下の実施形態およびその態様は、範囲を限定せず、例示的で説明的であることを意図したシステム、組成および方法と併せて説明され、示される。

本明細書において提供されるのは、呼吸努力に関係する医学的状態の評価を必要とする被検者において、呼吸努力に関係する医学的状態を評価するための方法である。本方法は、被検者の呼吸に関して被検者から1つまたは複数の生体計測信号を得るステップと、1つまたは複数の生体計測信号に基づいて、吸気のための複数のトリガポイントを決定するステップと、生体計測信号を較正するステップと、1つまたは複数の生体計測信号から、相対的な呼吸努力値を決定するステップと、呼吸努力値の解釈を含む報告を表示するステップとを含み、解釈は、1つまたは複数の生体計測信号に関係する追加データが受信されると更新される。いくつかの実施形態では、医学的状態は抜管後失敗であり、抜管失敗は、上気道閉塞、継続的呼吸失敗、神経筋機能低下またはこれらの組合せに起因し得る。いくつかの実施形態では、被検者は挿管されている。

いくつかの実施形態では、生体計測信号は、呼吸インダクタンスプレスチモグラフィー(RIP)、食道マノメトリ、肺活量測定またはそれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、吸気のためのトリガポイントは、被検者による吸気の後に、0.05ms、0.1ms、0.15ms、0.2ms、0.3msのうちの任意の1つもしくは複数、またはそれらの組合せだけ遅延させることができる。

いくつかの実施形態では、RIP信号は、リアルタイムでのRIP較正を可能にするために、抜管前の、被検者が挿管されている間に較正される。様々な実施形態では、RIP信号は、持続的陽圧気道内圧の較正、定量的診断較正(QDC)方法、および陰性吸気力(NIF)の使用を含むRIP較正からなる群から選択された方法を用いて較正される。

いくつかの実施形態では、相対的な呼吸努力値を決定するステップは、圧力速度積(PRP)を得るステップを含む。PRPは、被検者による呼吸の所定の時間量にわたって得ることができる。様々な実施形態では、所定の時間量は、10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、60秒、90秒、120秒、150秒、180秒、240秒、300秒、360秒、またはこれらの組合せのうちの任意の1つまたは複数である。いくつかの実施形態では、PRPは、呼吸ごとに食道内圧信号のピークおよびトラフの変化を識別し、呼吸速度を乗算することによって得られる。

本明細書において、本明細書に記載される方法によって、抜管失敗の尤度を決定することを必要としている患者における抜管失敗の尤度を決定する方法も提供される。様々な実施形態では、抜管失敗は、上気道閉塞、持続性呼吸器疾患からの呼吸の努力における継続的上昇、または神経筋機能低下に起因し得る。

本明細書において、抜管後UAOの重症度の決定を必要とする被検者の抜管後UAOの重症度を決定するための方法がさらに提供される。本方法は、第1のセンサおよび第2のセンサを設けるステップと、第1のセンサを用いて被検者における食道内圧(P_es)信号を得るステップと、第2のセンサを用いて被検者における呼吸インダクタンスプレスチモグラフィー(RIP)信号を得るステップと、第2のセンサから得られる信号を較正するステップと、吸気流制限の存在を判断するステップと、呼吸ごとに、吸気流の関連付けられた相対重症度を決定するための圧力速度積(PRP)を得るステップと、ある期間にわたって取得された呼吸数にわたって相対重症度を平均して、相対平均重症度スコアを得るステップとを含み、正常な被検者と比較した相対平均重症度スコアにおける増大は、抜管後UAOの重症度の増大を示す。実施形態では、第2のセンサからの信号は抜管前に較正される。いくつかの実施形態では、期間は、被検者の呼吸のうちの10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、60秒、90秒、120秒、150秒、180秒、240秒、300秒、360秒、またはこれらの組合せのうちの任意の1つまたは複数である。

いくつかの実施形態では、相対重症度を評価するステップは、所与の範囲のPRP値にわたって重症度スコアを割り当てるステップと、重症度スコアを期間にわたって被検者が行う呼吸数で平均するステップとを含む。様々な実施形態では、PRPが250未満の場合、ゼロの重症度スコアが割り当てられ、PRPが250以上500未満である場合、1の重症度スコアが割り当てられ、PRPが500以上1000未満である場合、2の重症度スコアが割り当てられ、PRPが1000以上1500未満である場合、3の重症度スコアが割り当てられ、PRPが1500を超える場合、4の重症度スコアが割り当てられる。いくつかの実施形態では、吸気流制限は抜管後に決定される。

本明細書において、本明細書に記載される方法によって、抜管後再挿管のより高いリスクを有する患者の識別を必要とする被検者において、抜管後再挿管のより高いリスクを有する患者を識別する方法も提供される。正常な被検者と比較した相対平均重症度スコアにおける増大は、被検者が再挿管のより高いリスクを有することを示す。

本明細書において、本明細書に記載される方法によって、抜管失敗の予測を必要とする患者において抜管失敗を予測する方法がさらに説明される。正常な被検者と比較した相対平均重症度スコアにおける増大は、被検者が抜管失敗のより高いリスクを有することを示す。

いくつかの実施形態では、食道内圧およびRIP信号は同時に得られる。いくつかの実施形態では、食道内圧およびRIP信号は連続して得られる。P_es信号を取得するステップは食道マノメトリを実行するステップを含む。様々な実施形態では、RIP信号は、腹部(Abd)壁および胸郭(RC)壁の動きを決定することを含む。

本明細書において、呼吸努力に関係する医学的状態の評価を必要とする被検者において、呼吸努力に関係する医学的状態を評価するための1つまたは複数のプログラムを記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体が提供される。この1つまたは複数のプログラムは、コンピュータシステムの1つまたは複数のプロセッサによって実行するためのものであり、被検者の呼吸に関して被検者から1つまたは複数の生体計測信号を得るための命令と、1つまたは複数の生体計測信号に基づいて、吸気のための複数のトリガポイントを決定するための命令と、生体計測信号を較正するための命令と、1つまたは複数の生体計測信号から、相対的な呼吸努力値を決定するための命令と、呼吸努力値の解釈を含む報告を表示するための命令とを含み、解釈は、1つまたは複数の生体計測信号に関係する追加データが受信されると更新される。いくつかの実施形態では、医学的状態は抜管後失敗であり、抜管後失敗は、上気道閉塞、継続的呼吸失敗、神経筋機能低下またはこれらの組合せに起因し得る。様々な実施形態では、生体計測信号は、呼吸インダクタンスプレスチモグラフィー(RIP)、食道マノメトリ、肺活量測定またはこれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、吸気のためのトリガポイントは、被検者による吸気の後に、0.05ms、0.1ms、0.15ms、0.2ms、0.3msのうちの任意の1つもしくは複数、またはそれらの組合せだけ遅延させることができる。いくつかの実施形態では、被検者は挿管されている。様々な実施形態では、RIP信号は、リアルタイムでのRIP較正を可能にするために、抜管前の、被検者が挿管されている間に較正される。様々な実施形態では、RIP信号は、持続的陽圧気道内圧の較正、定量的診断較正(QDC)方法、および陰性吸気力(NIF)の使用を含むRIP較正からなる群から選択された方法を用いて較正される。様々な実施形態では、相対的な呼吸努力値を決定するステップは、圧力速度積(PRP)を得るステップを含む。PRPは、被検者による呼吸の所定の時間量にわたって得られる。例示的な実施形態では、所定の時間量は、10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、60秒、90秒、120秒、150秒、180秒、240秒、300秒、360秒、またはこれらの組合せのうちの任意の1つまたは複数である。様々な実施形態では、PRPは、呼吸ごとに食道内圧信号のピークおよびトラフを識別し、呼吸速度(RR)を乗算することによって得られる。

本明細書に組み込まれる添付の図面は、本明細書に開示される本発明の1つまたは複数の例示的な実施形態を、詳細な説明と共に示し、これらの発明の原理および例示的な実施態様を説明する役割を果たす。当業者であれば、図面は例示のみであり、本明細書に示されるものは、明細書の本文および本明細書における教示の趣旨および範囲に基づいて適合させることができることを理解するであろう。

本開示の実施形態による評価プロセスの概観を与える。 本開示の実施形態による気流トリガの決定を示す。 本開示の実施形態によるPesトリガの決定を示す。 本開示の実施形態による較正プロセスを詳述するフローチャートである。 本開示の実施形態による較正エリアの選択の例示的な表示である。 本開示の実施形態による、ウィーニングプロセスに対する重症度評価の適用を示す。 本開示の実施形態による、UAO重症度評価を詳述するフローチャートである。 本発明の実施形態による、扁桃摘出術および咽頭扁桃切除術後の10歳の患者の状態からの声門上UAOの例を示す。気流制限の改善、デルタ食道内圧の低下、気道(Esmark)手技中の気流の増大が見られる。 本発明の実施形態による、声門下UAOの例を示す。食道内圧が継続的に減少しているにもかかわらず、気流の増大のない、重度の吸気流制限(左)が見られる。ラセミ体エピネフリンの20分後に大幅な改善が見られる(右)。 本発明の実施形態による、全ての原因のUAO、および声門下である可能性が高いUAOについて、UAOの発生を年齢の関数として示す。全ての原因のUAOのピークは2歳付近にあり、声門下UAOの場合は18ヶ月にある。声門下UAOは8歳を過ぎると出現が非常にまれになる。 本発明の実施形態による、肋間筋機能低下または麻痺からの横隔膜の機能低下または麻痺と対称をなすRIPから導出された特徴的なKonno-Meadプロットを示す。 本発明の実施形態による、心臓手術後の横隔神経損傷からの片側性横隔膜麻痺を実証するRIPから導出された特徴的なKonno-Meadプロットを示す。腹部帯域における二重の隆起として視覚化されて、Konno-Meadプロットに対し8の字形状が現れることに注目されたい。 本発明の実施形態による、肝臓移植を受けた6ヶ月の子供からのデータを示し、持続的陽圧気道内圧(CPAP)における自発的な呼吸試行の過程における漸進的な横隔膜の疲労を実証する。最初に、位相角および圧力速度積は正常であるが、経時的に、患者はより非同調(より高い位相角)になり、大幅に増大した圧力速度積を有するようになる。 本発明の実施形態による、CPAPが下がるにつれて大幅な胸腹非同調を発症し、CPAPが8まで増大したときに正規化する、肺炎から回復中の患者を示している。この患者は、拘束性肺疾患を有し、呼気終末肺容積を正規化して、正常な呼吸力学を用いて呼吸するためにCPAPから利益を得る。 本発明の実施形態による、典型的な時計回りのKonno-Meadプロットを有し、CPAPにないときに極端に高い位相角を有する、乳児ボツリヌス症に罹患した3ヶ月の子供を示す。これは、人工呼吸器による補助が6の呼気終末陽圧PEEPにわたって16のPSまで増大するまで正規化しない。 本発明の実施形態による、CPAPにおける抜管前の呼吸努力が全ての他の条件よりも低い(p=.002)ことを実証した一次解析を示す。一方、流量または吸気圧にかかわらず、HFNCとNIMVとの間の呼吸努力に差異はない(KW ANOVA p=0.15)。 本発明の実施形態による、より多くの同調性を達成した患者が、HFNCと比較して(NIMV12対HFNC6およびNeo12対HFNC6)、NIMVにおいて呼吸努力においてより多くの低減を有することを実証した第2の解析を示す。(R=-0.28、p=0.022、r²=0.0778)。同調が60%を超えるとき、NIMVはHFNCよりも低い呼吸努力を結果として生じる。 本発明の実施形態による、NeoSealを付加した26人の患者において、同調性が50%から55%に改善したことを示す(p=0.04)。 本発明の実施形態による、NeoSealを受けた患者のサブセット(N=26)について、鼻クリップを付加したにもかかわらず、呼吸努力に差異がないことを示す(p=0.26)。

本発明は、様々な変更形態および代替形態をとり得るが、図面において例として特定の実施形態が示され、本明細書において詳細に説明される。一方、本発明は、開示される特定の形式に限定されることが意図されていないことが理解されるべきである。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲において定義されるような本発明の趣旨および範囲内にある全ての変更形態、等価物および代替形態を包含する。

詳細な説明
本発明は、本明細書に記載される特定の方法、プロトコル等に限定されず、したがって変化する場合があることが理解されるべきである。本明細書において用いられる用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本発明の範囲を限定することは意図されていない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ確定される。本明細書および請求項において用いられるとき、単数形は、文脈により明確な別段の指示がない限り、複数形を含み、逆もまた同様である。動作中の例、または別段の指示がある場合を除いて、本明細書において用いられる、量を表す全ての数は、全ての事例において、用語「約」で修飾されているものとして理解されるべきである。

特定される全ての公開文献は、説明および開示の目的で参照により本明細書に明示的に組み込まれる。これは例えば、本発明と組み合わせて用いられ得るそのような公開文献において記載されている方法である。これらの公開文献は、本出願の出願日の前のそれらの開示のためにのみ提供される。これに関するいずれのものも、本発明者らが、先行発明に起因してまたは何らかの他の理由によりそのような開示に先行する権限を与えられていないことを認めるものとして解釈されるべきではない。日付に関する全ての記載またはこれらの文書の内容に関する全ての表現は、出願人らに利用可能な情報に基づいており、これらの文書の日付または内容の正確性に関して承認を構成するものではない。

別段の規定がない限り、本明細書において用いられる全ての技術用語および科学用語は、本発明が関係する当該技術分野の当業者に一般的に理解されているものと同じ意味を有する。任意の既知の方法、デバイスおよび材料を実際にまたは本発明の試験において用いることができるが、この点に関して、方法、デバイスおよび材料が本明細書において説明される。

別段の指示がない限り、または文脈から暗黙的に示されない限り、以下の用語およびフレーズは以下に与えられる意味を含む。明示的に別段の指示がない限り、または文脈から明らかでない限り、以下の用語およびフレーズは、関連技術分野においてその用語またはフレーズが得た意味を除外するものではない。定義は、本明細書において説明された態様の特定の実施形態を説明するのを支援するために提供され、特許請求された発明を限定することを意図するものではない。なぜなら、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定されるからである。さらに、文脈により別段の必要がない限り、単数形は複数形を含むものとし、複数形は単数形を含むものとする。

本発明は、多くの異なる形態の実施形態をとり得るが、本開示は本発明の原理の例示とみなされ、本発明の広い態様を示される実施形態に限定することを意図するものではないことを理解した上で、本発明の好ましい実施形態が図面に示され、本明細書において説明される。この詳細な説明の目的で、(特に否定されない限り)単数形は複数形を含み、逆もまた同様であり、「および、ならびに」および「または、もしくは」という語は、接続詞および離接接続詞の双方であるものとし、単語「全て」は、「任意および全て」を意味し、単語「任意の」は「任意および全て」を意味し、単語「含む」は「限定ではないが含む」を意味する。さらに、単数形「a」、「an」、「the」は、文脈により明確な別段の指示がない限り、複数形を含む。

本明細書において用いられるとき、用語「含む、備える」は、本発明に重要な組成、方法およびそれらのそれぞれの構成要素を指すのに用いられるが、本質的であるか否かにかかわらず、未指定の要素を含む余地がある。

本明細書において用いられるとき、用語「本質的に〜からなる」は、所与の実施形態に必要な要素を指す。この用語は、本発明のその実施形態の基本的かつ新規な、または機能的な特性に物質的に影響を及ぼさない追加の要素の存在を可能にする。

用語「〜からなる」は、本明細書において説明されるような、組成、方法およびそれらのそれぞれの構成要素を指す。これらは、実施形態の説明に挙げられていない任意の要素を排除する。

動作中の例以外で、または別段の指示がない場合、本明細書において用いられる量を表す全ての数は、全ての例において用語「約」によって修飾されると理解されるべきである。用語「約」は、パーセンテージと併せて用いられるとき、±1%を意味することができる。

単数形「a」、「an」、「the」は、文脈により明確な別段の指示がない限り、複数形を含む。同様に、単語「または」は、文脈により明確な別段の指示がない限り、「および」を含むことが意図される。このため、例えば、「方法」への言及は、1つまたは複数の方法、および/または本明細書において記載されるタイプのステップ、および/または本開示を読んだ当業者に明らかとなるものを含む。

本明細書に記載したものに類似しているかまたは等価の方法および材料は、実際にまたは本開示の試験において用いることができるが、適切な方法および材料が以下に説明される。「含む、備える(comprise)」は、「含む、備える(include)」を意味する。略記「e.g.」は、ラテン語exempli gratiaから派生し、本明細書において、非限定的な例を示すのに用いられる。このため、略記「e.g.」は、用語「例えば」と同意語である。

本明細書において用いられるとき、「被検者」は、人間または動物を意味する。通例、動物は、霊長類、齧歯動物、家畜または狩猟動物等の脊椎動物である。霊長類は、チンパンジー、カニクイザル、クモザル、およびマカクザル、例えばアカゲザルを含む。齧歯動物は、マウス、ラット、ウッドチャック、フェレット、ウサギおよびハムスターを含む。家畜および狩猟動物は、ウシ、ウマ、ブタ、シカ、バイソン、バッファロー、ネコ科動物、例えば、飼い猫、イヌ科動物、例えば、イヌ、キツネ、オオカミ、鳥類、例えば、ニワトリ、エミュー、ダチョウ、ならびに魚、例えば、マス、ナマズおよびサケを含む。患者または被検者は、上記のうちの任意のサブセット、例えば、人間、霊長類または齧歯動物等の1つまたは複数の群または種を除外した上記の全てを含む。本明細書において説明される態様のうちのいくつかの実施形態において、被検者は哺乳類、例えば霊長類、例えば人間である。用語「患者」および「被検者」は本明細書において交換可能に用いられる。人間の被検者は、大人または子供または乳児であり得る。

いくつかの実施形態では、被検者は哺乳類である。哺乳類は、人間、人間でない霊長類、マウス、ラット、イヌ、ネコ、ウマまたはウシであり得るが、これらの例に限定されない。有利には、人間以外の哺乳類を、疾患の動物モデルを示す被検者として用いることができる。

本明細書において用いられるとき、「食道マノメトリ」とは、胸腔内圧の代理の役割を果たす、食道の下3分の1における圧力を測定するのに用いられる試験を指す。この試験の結果は食道内圧(P_es)をもたらす。

本明細書において用いられるとき、「呼吸インダクタンスプレスチモグラフィー」(RIP)とは、胸部(RC)壁および腹部(Adb)壁の動きを測定することによって肺の換気を評価する方法を指す。

「呼吸速度」は、毎分の呼吸数を指す。呼吸器疾患の非特異的基準である。

「1回換気量」(Vt)は、各呼吸において吸気および呼気される量を指す。

「分時換気」は、1回換気量に呼吸速度を乗算したものに等しい。

「呼吸仕事量」は、吸気および/または呼気中の圧力量ループの曲線下面積として計算される、呼吸動作を達成するのに必要なエネルギー消費である。これは、肺コンプライアンス仕事量、組織抵抗仕事量、気道抵抗仕事量および人工呼吸器デバイスから課される仕事量を表す。患者が人工呼吸器につながれているとき、「呼吸仕事量」は、患者と人工呼吸器デバイスとの間で分担される。

「呼吸努力」は、特に、呼吸のプロセス中の(人工呼吸器と分担されない)患者の消費を指す。本開示の好ましい実施形態によれば、呼吸努力は圧力速度積(PRP)によって測定されるが、呼吸努力は、圧力時間積(PTP)または他の尺度によって測定されてもよい。

本明細書において用いられるとき、「呼吸トリガ」または「トリガ」は、息の吸い込み(吸気)および/または吐き出し(呼気)の開始の検出を指し、それによって、吸気および/または呼気の開始を追加の処理に用いることができるようにする。以下でさらに説明されるように、トリガは、例えば、設定された時間間隔内の漸進的な増大または減少をチェックすることによって、リアルタイムの信号の解析により判断される。その後、リアルタイムの信号を設定された間隔だけ遅延させてトリガを信号と同期させ、信号を処理して、全てのトリガベースのパラメータを計算する。

既に示されていない程度まで、本明細書において説明され示される様々な実施形態のうちの任意のものを、本明細書において開示される他の実施形態のうちの任意のものにおいて示される特徴を組み込むようにさらに変更することができることが当業者によって理解されよう。

本技法は、2つのセンサからの信号を統合して、抜管後UAOの度合いを客観的に測定する。本技法は、睡眠時無呼吸、気管もしくは喉頭軟化等の先天異常、および遺伝的症候群に見られるような解剖学的に小さな気道を含む、小児UAOの他の態様にも適用することができる。実施形態では、食道マノメトリ信号を得るように、食道内圧用バルーンカテーテルが鼻を通して食道の下3分の1内に配置され、呼吸努力を評価するために食道内圧が測定される。第2のセンサは呼吸インダクタンスプレスチモグラフィー(RIP)であり、胸郭および腹部上の(ベルト状の)弾性バンドを通じて、胸郭および腹部の偏位を測定する。本明細書に記載されるソフトウェアモジュールを用いて、RIP信号が較正され、リアルタイムの食道信号と統合され、気流圧力ループ(flow pressure loop)がリアルタイムで表示される。これを用いて、医師がUAOおよびその重症度を明確に診断するための自動解釈を提供することができる。

コンピュータ実施方法
本明細書に開示されているのは、呼吸インダクタンスプレスチモグラフィー信号を正確に較正するためのコンピュータ方法、システムおよびソフトウェアであり、これらは、食道マノメトリ信号と組み合わされると、患者の吸気流制限を判断し、抜管前後の呼吸努力および/または呼吸仕事量を測定することができる。いくつかの実施形態によれば、システムは、患者が上気道閉塞を有するか否かおよびその相対重症度についてのリアルタイムの自動解釈を臨床医のために与えることができる。

さらに、いくつかの実施形態によれば、同様の方法を、(例えば、持続性呼吸器疾患からの)呼吸努力、神経筋機能低下、または抜管失敗の他の潜在的な原因を測定するために適用することができる。代替的に、本明細書において開示される方法は、換気から患者をウィーニングするプロセスに適用されてもよい。

本発明者らは、RIP信号の正確な較正のための適切な方法を組み込み、これをリアルタイムの食道内圧信号と統合するソフトウェアモジュールを開発した。これらは、UAOを明確に診断することができる気流圧力ループとしてリアルタイムで表示される。加えて、本発明者らは、較正された信号および患者の呼吸努力を組み込んで、患者がUAOを有するか否かおよびその重症度についての自動解釈を臨床医のために与える方法を開発した。患者の臨床でリアルタイムに用いることができるそのような自己充足型のシステムは、少なくとも小児UAO用では以前に存在していない。

次に図1を参照すると、呼吸努力評価プロセスの概観を与えるダイヤグラム100が提供されている。102において、腹部および胸部の双方において食道内圧、肺活量測定および/またはRIPを測定することによって、患者から入力が捕捉される。104において、入力は、ユーザによって選択される場合、後の検索のために保存することができる。106において、入力は、2Hzローパスフィルタを用いてフィルタリングされる。108において、フィルタリングされた信号は、0.2秒遅延され、トリガと同期することが可能になる。さらに、最も正確な測定を判断するために、以下にさらに詳述されるプロセスを用いて適切なトリガが決定される。トリガプロセスは、トリガおよびアーチファクトのための閾値のユーザ選択110によって開始する。次に、この入力は、トリガプロセス112において用いられる。次に、114において、トリガはフィルタリングされ時間遅延された信号と同期される。115において、RIP信号は、図4に関連して以下で説明されるように較正される。

116において、システムは、選択された適切な表示および/またはプロセスのための必要性に応じて、1回換気量(Vt)、呼吸速度(RR)、呼吸仕事量(WOB)、圧力速度積(PRP)、圧力時間積(PTP)、および/または現在の信号の位相角を決定する。

118において、入力データ、測定値および傾向は、グラフィカルユーザインタフェース(GUI)を介して表示することができる。このため、表示は、主治医等のユーザに、多岐にわたるステータス情報をほぼリアルタイムで示すことができる。そのような表示は、トリガ設定、時間遅延によりフィルタリングされた信号、WOB、PRP、PTP、Vt、RRおよび/または位相角を有する測定表示を含むことができる。RIP入力信号のためのKonno-Meadプロットの表示も提供することができる。いくつかの実施形態では、食道マノメトリに対する、RIP気流のための気流圧力ループ、または代替的には肺活量測定が提供される。また、WOB、PRP、PTP、RR、Vtまたは患者人工呼吸器非同調性(PVA)における傾向を表示することができる。さらに、118において、呼吸努力のための解析方法120〜124に関連付けて以下でさらに説明されるようなスコアまたは停止光報告を表示することができる。

さらに、ユーザは、患者のための潜在的な呼吸制限をさらに解析するための1つまたは複数の方法から選択することができる。120において、PVA方法を実行することができる。PVA方法は、結果として呼吸が人工呼吸器(侵襲的または非侵襲的)により支援されることになる患者努力のパーセンテージを決定する。患者努力は食道のトリガ、RIPバンド、またはそれらの組合せによって決定される。人工呼吸器によって送達される呼吸は、肺活量測定を用いて決定される。患者努力の結果として、ある所定の時間窓、例えば、0.1秒、0.2秒または0.3秒以内に人工呼吸器により送達された呼吸が生じる場合、呼吸は同調しているとみなされる。

122において、ウィーニング解析を実行することができる。そして124において、UAOの重症度を評価することができる。いくつかの実施形態によれば、呼吸努力に関する尺度を解析および報告するさらなる方法も実行することができる。各プロセスの結果は、GUIを介して表示することができ、追加の信号が受信されるときにほぼリアルタイムで更新することができる。

このため、本明細書において詳述されるように、ソフトウェアプロセスは、患者の呼吸機能の相対的評価を提供し、これは、主治医によって治療を指示するのに用いることができる。ウィーニング解析122の状況において、患者が人工呼吸器からウィーニングされている場合、かつ重症度のインジケーションが高い呼吸努力を示している場合、医師は、したがって、ウィーニングプロセスを中断し、代わりに人工呼吸器による支援を増大させることができる。そうではなく、重症度インジケータが低い呼吸努力を示す場合、ウィーニングプロセスは継続することができる。医師は、本明細書におけるソフトウェア方法を用いて患者を監視し続け、それに応じて治療を調整することができる。

患者が換気から外されている場合、UAO解析プロセス124を用いて、UAOの存在を監視することができる。UAO重症度インジケータが高い場合、主治医は、ラセミ体エピネフリン、コルチコステロイド、NIVまたは再挿管等の介入を選ぶことができる。

選択された治療に依拠して、患者はウィーニング(非侵襲的換気の場合)またはUAO重症度(抜管後監視および/または介入の場合)について監視し続けることができ、主治医は、報告された重症度に基づいて、それに応じて治療を調整し続けることができる。最終的な目標は、適宜、呼吸努力情報に基づいて、患者を換気から解くのに成功させることである。

次に、例示的なトリガ手順112をさらに詳細に説明する。ソフトウェアプラットフォームは、肺活量測定、食道内圧およびRIP等の、ある範囲の信号のために、呼気および吸気のモーメントを正確に計算するための重要なフィードバックループを可能にする。いくつかの実施形態によれば、特徴は、全てのトリガ手順についての200msの遅延の実施、アーチファクト管理、レベルのセットおよびリセット、吸気トリガの後に呼気トリガが続かなくてはならないこと、および最大呼吸速度を含むことができる。

エンドユーザは、200msの遅延を観測することさえできず、200msの遅延により高度に正確なトリガプロセスが可能になるため、200msの遅延を正当化することができる。患者は通例、0.8sを超える吸気時間を有さず、これは、吸気のうちの約25%以上が、設定された遅延以内で生じることを意味する。いくつかの実施形態によれば、信号処理のためのより短いかまたはより長い時間遅延を用いることができる。この200msの間隔(または他の選択された時間遅延間隔)内で、プロセスは、トリガ計算のためのある必須条件、例えば、ある上り傾斜/下り傾斜がそのタイミング間隔内で交わるか否かを検証することができ、その結果、真である場合にトリガが生じ、偽の場合、トリガが生じない。全ての信号について、モジュール内でトリガレベルを手動で調整することができ、トリガを個々の単位で有効にし、個々の患者について、可能な限り最良の計算されたパラメータを与えることができる。

患者、特に小児患者は、特に人工呼吸器の支援方式においてあまり規則的に呼吸しない傾向にある。さらに、人工呼吸器システムにおける、分泌物等の物理的閉塞の結果として、非常に雑音の多い信号が得られる場合がある。正確なパラメータを連続して計算するために、アーチファクト管理は重要なタスクである。正しく適用される場合、非常に精密なトリガをさらに保証することができる。

図2を参照すると、気流トリガを決定するための方法200が詳述されている。プロセスは202において開始し、現在の気流と、現時点の0.2秒前に検出された気流とがプロセスに対する入力として提供される。いくつかの実施形態によれば、代替的な時間遅延、例えば、0.1秒、0.3秒または他の期間が用いられ得る。また他の実施形態によれば、時間遅延は、複数のより小さな遅延を生じるように互い違いにすることができ、例えば、0.1秒の2つの遅延を用いて、合計0.2秒の遅延を生成することができる。現在の気流データが受信されるとき、入力信号が経時的に更新される。204において、気流がゼロを通過したか否かを知るためのチェックが行われる。通過していない場合、気流は、チェックにより、気流信号がゼロを通過したことが検出されるまで監視され続ける。通過すると、プロセスは206に続き、206において、ユーザが選択した量Xだけ増大した気流が0.2秒間隔内にあるか否かに関してチェックが行われる。Xの値は、208においてユーザによって以前に選択されており、ユーザがトリガの感度を調整することを可能にする。気流において、0.2秒の間隔にわたって少なくともXの増大が検出されると、プロセスは210に続く。210において、気流は、プロセスが212に続くために、ゼロよりも大きくなくてはならず、そうでない場合、気流は、この条件が満たされるまで継続してチェックされる。212において、現在の吸気トリガが識別され、これを114以降で説明されるようなプロセスにおいて用いることができる。したがって、方法200によれば、吸気トリガが生じるためには、全ての必須条件(気流>0、Xの増分が0.2秒以内、かつ吸気が呼気に続く)が満たされなくてはならない。

214において、プロセスは、負のX未満の気流について繰返しチェックし、一旦発見されると、プロセスは204に戻り、ゼロポイントを検出する。このため、気流トリガプロセス200を用いて、システムは呼吸プロセスを監視し、連続した呼吸のための吸気のトリガを決定し、これに応じて情報を用いて表示およびさらなる解析を行うことができる。このため、方法200は(例えば、長い呼気期間および分泌物を有する患者において)ゼロ付近で急速に変動する気流信号を無視することができ、さらなる処理のトリガとしてエンドユーザによって選択されたX値に基づいて、真の呼吸努力のみを含むことが可能である。

トリガは、気流図において説明される前提条件に基づいて、吸気または呼気の期間を本質的に画定する。いくつかの実施形態によれば、トリガを用いて、計算(例えば、WOBを得るための、吸気中の圧力量曲線下面積の積分)の窓を設定するか、またはトリガをワンショットとして用いて、厳密に信号がトリガする時点における値(例えば、厳密に吸気の時点における食道内圧の値、すなわちPEEP)を得る。また、いくつかの実施形態によれば、吸気1回換気量は、吸気中の気流を積分することによって得ることができる。

Table 1(表1)は、例示的な気流信号のための例示的なトリガ決定を示す。

上記で検討したように、誤ったトリガなしで厳密に0.00L/minでのトリガを確保するために、プロセス内でいくつかのフィードバックループが存在する。気流信号がゼロを通過したとき、初期トリガが作動し、その後、このトリガを検証するために、設定レベル(エンドユーザによって設定された200ms内の気流の増大)が満たされなくてはならない。アーチファクト管理の目的で、次の吸気トリガは、信号がリセットレベル(好ましい実施形態では、214の負の気流チェック)を通過したときにのみ作動させることができる。呼気トリガは吸気トリガの後にしか起こり得ない。トリガを真に作動させるには、これらの全ての判断基準が満たされなくてはならない。次にこれはモジュールにおける後の計算のために用いられる。このプロセスの結果として、潜在的に非常に雑音が高い信号を有する高度に興奮状態にある患者の場合であっても、ゼロ気流における肺活量測定トリガが極度に良好に機能することとなる。同じ原理は、食道の信号およびRIP信号にも適用可能とすることができ、結果として非常に正確なトリガが得られる。

図3を参照すると、食道圧力(Pes)信号内でトリガを識別するためのフローチャート300が提供される。302において、現在のPesおよび時間遅延されたPes信号の入力が提供される。この例において、用いられる時間遅延は0.1秒であるが、他の時間遅延も信号のために用いることができる。304において、Pes信号は、信号アーチファクトを低減するように0.1秒の時間遅延期間にわたって平均される。306において、0.1秒の期間にわたって0.5XのPesの下り傾斜が存在したか否かを判断するためのチェックが行われる。ここで、Xは、316においてユーザによって入力されるトリガ感度パラメータである(Xのより高い値によって、より感度の低いPesトリガがもたらされるようになっている)。少なくとも0.5Xの下り傾斜が存在しない場合、プロセスは306にとどまり、その下り傾斜について、到来するPes信号の監視を続ける。少なくとも0.5Xの下り傾斜が検出されると、プロセスは308に続き、308において、新たな吸気トリガがYミリ秒内に発生したか否かが判断するためのチェックが行われる。ここで、Yは、可能性の低い(不当に高い)値を除外するために、RRに基づいてユーザによって設定された値である。新たなトリガがYミリ秒内で生じた場合、この「新たな」トリガは、誤ったトリガである可能性が高いため、無視され、プロセスは306に戻り、次の可能性のあるトリガについてチェックを行う。Yミリ秒内に新たなトリガがなかった場合、312において、現在のトリガが吸気トリガとして捕捉される。314において、呼気トリガに関してチェックが行われ、このチェックは、呼気トリガが検出されるまで続けられ、検出されると、その後プロセスは再び306に戻る。このため、プロセス300は、Pes信号内の潜在的な間欠的雑音を回避しながら、信号内の吸気点を検出することができる。

図4に戻ると、NIFまたはQDCの較正のための例示的な較正プロセス400が提供される。他の実施形態によれば、較正は最小二乗解析によって実行され得ることに留意されたい。

較正は、RIP信号のために必要とされる。較正は、RIPが、特に抜管後に、気流を表すことを可能にするように用いられる。これを行うために、2つのRIPバンドの相対的な寄与を互いにスケーリングし、それによって、それらが合算されたとき1回換気量(通常、肺活量測定により測定される)に比例する信号を与え、その後、この微分がとられると、気流に比例する信号が与えられる(これもまた通常、肺活量測定により測定される)。肺活量計は抜管時に除去され、較正されたRIPがその場所を占めることができる。したがって、較正されたRIP信号は、UAO重症度プロセス124を実行するのに有用である。

較正プロセスを開始するために、402において、ユーザはQDCまたはNIF較正を選択する。また、ユーザは、所望の場合、抜管前に信号および関連する測定を記録することを望む場合がある。404において、方法は、QDCまたはNIF較正のいずれかが選択されたか否かをチェックし、選択されていない場合、406において、較正プロセスは停止し、信号は記録されない。そうでない場合、408において、現在の信号がメモリに一時的に記憶され、表示上に示され、それによって、410において、ユーザは、図4Bに示すように、表示上の較正のためのエリアを選択することができる。図4Bにおいて、強調されたエリアは、較正のために用いられる選択された期間を、例示的な実施形態ではPolybenchアプリケーションを用いて表す。

双方のコンパートメントの位相が約180度ずれており、肺活量測定によってゼロ気流が測定される、食道内圧における負の偏向によって特徴付けられるNIF較正のための適切な呼吸が、ユーザによってレビュアーにおいて手動で選択される。QDC較正は、測定が行われた後に、レビュアーにおいて一定に見える周期的な呼吸を有する適切な窓を選択することによって適用される。

NIFまたはQDCのために適切な呼吸窓を選択した後に、プロセスは412に進み、412において、(腹部および胸部のための)RIP入力およびPesトリガが受信される。414において、RIP信号が合算され、Vtが得られる。次に、416において、Pesトリガを用いて、呼吸ごとのピークおよびトラフが決定される。418において、ピークおよびトラフを用いて、腹部および胸部測定値における変化、およびVtの変化が決定される。

420において、選択された較正のタイプに基づいてプロセスが進行する。QDC較正が選択された場合(402)、プロセスは422に進む。NIF較正が選択される場合、プロセスは436に進む。較正の各タイプのさらなる詳細が以下に提供される。

NIF較正
436において、選択された窓における最初の呼吸がNIF較正のために用いられる。NIF較正は、胸郭および腹部のデルタ値に基づいてK値を決定することに進む。このK値は、604におけるUAO重症度決定の入力として後に用いられる。

閉塞性の呼吸の間、空気が一方のコンパートメントから他方のコンパートメントへと押し進められる。一方のコンパートメントおよび他方のコンパートメントはそれぞれ、胸郭および腹部である。したがって、双方のコンパートメントの等しい反対の寄与により、結果として気道におけるゼロ気流をもたらし、このため、以下のモデルが適用される。

ここで、ΔV_aoは、肺活量測定による、気道における測定された容積変化であり、ΔV_RCは、胸郭容積変化であり、ΔV_ABは、較正されたRIPデバイスによって測定された腹部容積の変化である。この計算は、近似であるが、いずれのコンパートメントもさらなる自由度で動くことができる。

双方のコンパートメントの容積の動きの差異を考慮に入れて、以下の式は、較正されていない胸郭容積(ΔuV_RC)および較正されていない腹部容積(ΔuV_AB)の変化を、以下のようにΔV_aoにほぼ等しくなるように設定する。

式2(Eq. 2)における項Kは、RIPからの較正されていない胸郭信号(ΔuV_RC)および較正されていない腹部信号(ΔuV_AB)間の電気比例関係を確立する。Kは、較正された信号に対し、ΔuV_RCおよびΔuV_ABの双方をスケーリングする。なぜなら、これによって2つの信号の比が調整されるからである。項Mは、肺活量測定によって測定されるΔV_aoに対する[K(ΔuV_RC)+ΔuV_AB]の量をスケーリングする。上述したように、等容性操作によって、ΔV_aoはゼロになり、以下の関係が確立される。

RIPからの容積信号がデバイス(弾性バンドに埋め込まれたワイヤ)の電気増幅器利得および2つのコンパートメントの容積運動特性に関して正しく比例しているとき、一方のコンパートメントにおいて測定される容積の変化は、他方のコンパートメントにおいて測定される容積の符号を逆にしたものに等しいことが示される。

この較正は、NIF操作後にレビュアーにおいて適切な呼吸を選択することによって、患者の臨床で適用することができる。適切な呼吸は、双方のコンパートメントの位相が約180度ずれており、肺活量測定によってゼロ気流が測定される、食道内圧における負の偏向によって特徴付けられる。全ての条件が満たされるとき、レビュアーにおいて呼吸を選択し、較正係数を自動的に計算することができる。その後、計算された較正係数を腹部信号に適用し、その結果、較正されたRIP信号が生成される。

量的診断較正(QDC)
QDCアルゴリズムは、通常、周期的な呼吸中に、各呼吸コンパートメントの相対的利得を重み付けするのに用いられる。大人においては、推奨されるQDCの持続時間は5分であるが、必要な場合、より短い期間にわたって較正することが可能である。はるかに高速に呼吸する子供の場合、おそらく、必要とする較正期間がより短い。なぜなら、重要であるのが、呼吸の時間の長さではなく呼吸の回数であるからである。

Sackner他は、QDCアルゴリズムがRIP測定にどのように適用されるべきかを記載している。

この計算は、等容性操作と同じ原理に基づいており、このため、この較正を行うための一定の周期的な呼吸期間を必要とする。一方、自然に呼吸している被検者が一定のV_Tで呼吸することは技術的に可能でない。したがって、(RIPの)平均からの大きな偏差(>1SD)を有する呼吸を排除した多数の呼吸の集合を用いて、式5を解くためのV_Tの近似が提供される。

上記に基づいて、422において、選択された窓内の呼吸の組を選択することによって、QDC較正が進行する。424において、平均Vtが窓内の呼吸のために計算され、426において、窓にわたるVtのための標準偏差が決定される。次に、428において、±1を外れる標準偏差の呼吸が解析から除外される。430において、残りの呼吸を用いて、腹部および胸部の平均値が決定される。次に、432において、残りの呼吸について腹部および胸郭の標準偏差が計算される。最終的に、434において、432の出力を用いてK値が決定される。

図5を参照すると、ウィーニング解析を実行し、現在の重症度を報告するための例示的な方法500が提供される。好ましい実施形態によれば、ウィーニングパラメータは、PRPを用いる呼吸努力に基づく。代替的に、ウィーニングパラメータは、重症度を決定するために、WOB、圧力時間積、位相角、および他のデータを、呼吸努力と組み合わせてさらに考慮することができる。

502において、このプロセスのための入力は食道内圧、すなわちPes信号およびPesトリガに基づく。上記で検討されたように、504において、吸気時点におけるベースラインまたはピークPes値(PEEP)が得られ、ピーク/トラフ検出器を用いて、最小値またはトラフ値が得られる。

506において、食道内圧の変化に呼吸速度(RR)を乗算することによって、PRPが決定される。呼吸速度は、2つのトリガ間のサンプルをカウントすることによって決定され、これは、時間(呼吸サイクル時間)に変換することができ、次に60をこの値で除算することによって呼吸速度が得られる。

508において、ユーザは、アーチファクト管理に用いられる最大RR値(X)を選択する。この値の選択によって、ユーザは、プロセスの感度を構成することが可能になる。510において、値XはRR値と比較され、RRがX以上である場合、512において、現在のPRP値が破棄され、ユーザに表示されない。そうではなく、RRがX以上である場合、プロセスは514に進み、514において、PRPは相対スコアリングシステムに基づいて評価される。この実施形態において、250を下回るPRPが0をスコアリングされ、250〜500のPRPが1をスコアリングされ、500〜1000のPRPが2をスコアリングされ、1000〜1500のPRPが3をスコアリングされ、1500を超えるPRPが4をスコアリングされる。518のスコアリング値および停止光報告値が詳細な患者の調査からの処理されたデータの解析に基づいて選択された。516において、プロセスはPRP値のスコアリングに続き、60秒の期間にわたって呼吸ごとに収集された値を平均する。518において、平均値がトラフィックライトインジケータ範囲に対して評価され、対応するトラフィックライトおよびPRP値(および、いくつかの実施形態ではPRP傾向)がユーザに表示される。いくつかの実施形態によれば、各トラフィックライトの色は、低値および高値を含み、例えば、1.00〜1.50の平均値は「低黄色」と報告され、1.5〜2.0の平均値は「高黄色」と報告される。

代替的な実施形態によれば、平均重症度がベースライン値からの相対的な変化に関して評価される。ここで、平均重症度の大きな変化は、増大した呼吸努力を示し、したがって、ウィーニングが禁忌となる。いくつかの実施形態によれば、トラフィックライト報告は、平均重症度値の相対変化をシグナリングするのに用いることができる。

PRPは、呼吸努力の有効な尺度である。なぜなら、PRPは、患者の呼吸状態を反映するので、患者の状態の暗黙的指示を有するからである。各呼吸の間、人は、横隔膜を収縮させることによって肺の容積を拡大し、それによって陰圧を生成し、空気が中に移動することを可能にする。呼吸の病的状態が出現するにつれ、酸素および二酸化炭素の交換が悪化し、患者は、より高い陰圧を生成し、呼吸速度を増大させることによって、吸気の流入を大きくすることにより補償する。異なる呼吸パターンの例がTable 2(表2)に示される(この例では、呼吸の病的状態はUAOであるが、他の病的状態の結果として、流量制限を有することなくPRPが増大し得る)。

Table 2(表2)。クループからのUAOを有する子供の場合の食道内圧トレース(青色のトレース)およびUAOを治療するためにラセミ体エピネフリンを投与した後の同じ子供の食道内圧トレース(ピンク色のトレース)。デルタ食道内圧の降下、呼吸速度の低減、および圧力速度積(RR*デルタ食道内圧)における全体的な低減に留意されたい。

Table 2(表2)において、UAOを有する患者のためのデルタ圧力および呼吸速度が増大していることに留意されたい。人工換気中、人工呼吸器は、患者の肺内に陽圧をかけることによって、仕事量のうちのいくらか(または全て)を引き受ける。結果として、患者が送達する仕事量は少なくてよく、これは、デルタ圧力の低下および呼吸速度の減少(すなわち、PRPの低下)に反映される。ウィーニングは、人工呼吸器の支援圧力を減少させることによって患者を人工呼吸器から外す、細心の注意を要するプロセスである。多くの場合、人工呼吸器は、患者の状態(すなわち、保護戦略)を評価することが不可能であるため、長い期間にわたって高い圧力に設定される。この結果、呼吸筋の非活性が長引くことにより、呼吸筋の機能低下または萎縮が生じる場合がある。長い期間にわたって高圧換気されていた患者に対し自発的呼吸の試行が行われるときはいつでも、呼吸筋はそのタスクに対して準備ができていない場合があり、人工換気が継続して必要とされることになる場合がある。さらに、患者がウィーニングされるのに十分な力を有する場合はいつでも、これが認識されない場合があり、不要に長い人工呼吸器時間がもたらされることになる場合がある。人工呼吸器を用いた治療は、人工呼吸器により生じる肺損傷および人工呼吸器関連の肺炎に関連しており、これらは疾病率および死亡率を増大させる大きなリスク因子であるため、可能な限り迅速に患者をウィーニングし、不要な換気を低減することが望ましい。

図6を参照すると、患者のUAO重症度を解析および報告するためのプロセスを詳述するフローチャート600が提供される。604において、このプロセスは、CPAP測定中の気流圧力ループスロープの決定から開始する。構成されたRIP気流信号は、食道マノメトリに対してプロットされ、気流圧力曲線が得られる。較正プロセス400の後、いくつかの呼吸にわたる測定が実行されなくてはならず、ピークRIP気流が呼気の時点における食道内圧で除算される(すなわち、PEEP=呼気終末陽圧)。この値(K(F/P))は、数回の呼吸にわたって平均化され、患者に対しデータを正規化し、その後、より客観的なUAO重症度パラメータを得るために用いられる。値K(F/P)は、次に、定数によって調整され、610における比較のための閾値が決定される。閾値は、通常の呼吸と、気流制限された呼吸とを客観的に区別するために決定される。いくつかの実施形態によれば、現在の遡及的調査に基づいて、1つのそのような値はK(F/P)*1.5*1%であるが、他の閾値が用いられてもよい。

602において、プロセスは、構成されたRIPの入力(このため、KがRIPのAbd信号に適用される)および食道マノメトリを受信する。606において、気流/圧力導関数がオンザフライで計算され、結果としてdF/dP dtが得られる。これらを、610において、調整されたK(F/P)値と比較することができる。この比較は、F/Pループの導関数(すなわち、傾き)が経時的にどのようにふるまうかを捕捉する。気流制限された呼吸では、気流圧力ループのより大きな部分が、通常の健全な呼吸と比較して、より小さな傾斜を有することになる。

このため、吸気中、本方法は、判断基準dF/dT dtがK(F/P)よりも小さいか否かを継続的にチェックする。小さい場合、612において、これらのサンプルは「1」を得て、小さくない場合、614において、これらのサンプルは「0」を得る。吸気の終了時に、これらの全てのサンプルが合算され、吸気中の総サンプル数で除算され、100%を乗算される。これによって、気流制限されていた呼吸のパーセンテージ616が得られる。

動物および患者のデータに基づいて、吸気流制限を有するものとして患者をラベル付けするための15%の閾値が選択された。このため、618において、UAOパラメータが15%よりも大きいか否かを判断するためのチェックが行われる。これは、UAO重症度を特定するための第1のステップであり、以下でPRPと結合されて重症度スコアが報告される。UAOパラメータが15%よりも大きくない場合、呼吸は気流制限されておらず、したがって、622において、その呼吸のための重症度スコアは0に設定される。そうではなく、UAOパラメータが15%よりも大きい場合、620において、呼吸は気流制限されていると示される。いくつかの実施形態によれば、閾値は、15%よりも高くまたは低くなるように調整することができる。

呼吸が気流制限されている場合、重症度はPRPによって測定され、これはソフトウェアを通じて継続的に報告される(PRPの計算は上記で図5との関連で説明されている)。データは、UAO重症度パラメータと、抜管後の再挿管の後続の必要性との強い相関を示した。研究データに基づいて、624に示すように、PRP値の選択されたサブグループ間に重症度スコアが配分された。これらは例示的な値であり、継続した研究に基づいて調整することができることが理解される。

626において、UAOの重症度が60秒の期間にわたる呼吸数にわたって収集および平均される。なぜなら、1回の呼吸が逸脱し、患者の状態を良好に表さない場合があるからである。60秒の期間は、UAO重症度スコアを変更するために患者の呼吸状態の変化が真に存在することを確実にする。いくつかの実施形態によれば、平均重症度は、2分もしくは5分等のより長い期間、または30秒もしくは45秒等のより短い期間、または別の期間にわたって決定することができる。

最終的に、いくつかの実施形態によれば、UAO重症度スコアは、トラフィックライト出力(例えば、緑色=重大なUAOなし、黄色=軽度のUAO、橙色=中程度のUAO、赤色=重度のUAO)に変換され、GUI上に表示される。UAOのための治療に対する反応の妥当性は、UAO重症度の変化を観測することによって測定することができる(ラセミ体エピネフリンおよび気道操作または処理等)。この例では、628において、可能なスコアは、UAO重症度パラメータの8つの潜在的な段階に分割され、それに応じて報告され得る(例えば、低緑色、高緑色、低黄色、高黄色等)。

このため、開示される方法によれば、UAO解析プロセス124を用いて、UAOの重症度を監視することができる。そして、UAO重症度インジケータが高い場合、主治医は、ラセミ体エピネフリン、コルチコステロイド、NIVまたは再挿管等の介入を選択することができる。当然ながら、UAOの重症度は提言であり、主治医は、自身の経験および専門家の意見により、適切な治療を決定するべきである。

説明の目的で、上記の開示の一部分は、単一の呼吸を処理する方法を検討しているが、本明細書における方法が、上記で開示した方法のうちの一部分を必要に応じて(コンピュータソフトウェアループまたは他のメカニズムを通じて)繰り返すことによって連続入力信号をリアルタイムで解析、表示および解釈するように意図されることが理解されるべきである(文脈により別の指示がある場合を除く)。

上記で識別されたモジュール、方法またはプロセスの各々は、上記で説明した機能を実行するための1組の命令に対応することができる。これらのモジュール、方法またはプロセスは、別個のソフトウェアプログラム、プロシージャまたはモジュールとして実施される必要がなく、このため、様々な実施形態では、これらのモジュールの様々なサブセットを組み合わせるかまたは他の形で再構成することができる。さらに、モジュール、方法またはプロセスは、ハードウェア、ファームウェアおよび/またはソフトウェアにおいて実施することができる。いくつかの実施形態では、メモリは、上記で特定したモジュールおよびデータ構造のサブセットを記憶することができる。さらに、メモリは、上記で説明していない追加のモジュールおよびデータ構造を記憶することができる。

本明細書における開示の態様は、通信ネットワークを通じてリンクされた遠隔の処理デバイスによっていくつかのタスクが実行される場合の分散計算環境において実施することもできる。分散コンピューティング環境では、プログラムモジュールは、ローカルメモリストレージデバイスおよびリモートメモリストレージデバイスの双方に配置することができる。

さらに、本明細書において説明される様々なコンポーネントは、主題の革新の実施形態を実施するために適切な値のコンポーネントおよび回路要素を含むことができる電気回路を含むことができることを理解されたい。さらに、様々なコンポーネントの多くを1つまたは複数の集積回路(IC)チップまたは他のハードウェアもしくはファームウェアにおいて実施することができることを理解することができる。例えば、1つの実施形態において、1組のコンポーネントは、単一のICチップにおいて実施することができる。他の実施形態では、それぞれのコンポーネントのうちの1つまたは複数は、別個のICチップにおいて製造または実施される。

本発明は、1つまたは複数の特定の実施形態を参照して説明されたが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、それらの実施形態に対し多くの変更を加えることができることを当業者は認識するであろう。これらの実施形態およびそれらの明らかな変形形態の各々が、本発明の趣旨および範囲内にあることが企図される。また、本発明の態様によるさらなる実施形態が、本明細書に説明される実施形態のうちの任意のものからの任意の数の特徴を組み合わせることができることも企図される。

コンピュータ実施方法の使用
本明細書において、呼吸努力に関係する医学的状態の評価を必要とする被検者における呼吸努力に関係する医学的状態を評価するための方法が提供される。本方法は、被検者の呼吸に関して被検者からの1つまたは複数の生体計測信号を得るステップと、1つまたは複数の生体計測信号に基づいて、吸気のための複数のトリガポイントを決定するステップと、生体計測信号を較正するステップと、1つまたは複数の生体計測信号から、相対的な呼吸努力値を決定するステップと、呼吸努力値の解釈を含む報告を表示するステップと、を含み、解釈は、1つまたは複数の生体計測信号に関係する追加データが受信されると更新される。1つの実施形態では、評価される医学的状態は、抜管失敗の尤度である。別の実施形態では、評価される医学的状態は、UAOであり、本明細書において説明される方法を用いる。ここで、UAOは、抜管後に評価される。例示的な実施形態では、抜管後とは、抜管直後、例えば、抜管から5分〜6時間後である。いくつかの実施形態では、抜管後とは、抜管から1分、2分、5分、10分、15分、30分、60分、90分、120分、150分、180分、210分、240分、270分もしくは300分、330分、360分のうちの任意の1つまたは複数の分数後、またはそれらの任意の組合せである。いくつかの実施形態では、抜管後とは、限定ではないが、抜管から7時間、8時間、9時間、10時間、11時間または12時間後を含む。他の実施形態では、評価される医学的状態は、継続的呼吸失敗、神経筋機能低下、またはそれらの組合せであり、本明細書に記載される方法を用いて、継続的呼吸失敗、神経筋機能低下またはそれらの組合せを、抜管前または抜管後に評価することができる。様々な実施形態では、抜管前とは、限定ではないが、抜管直前、または、抜管の1分、2分、5分、10分、15分、30分、60分、90分、120分、150分、180分、210分、240分、270分もしくは300分、330分、360分のうちの任意の1つまたは複数の分数前、またはそれらの任意の組合せを含む。いくつかの実施形態では、抜管前とは、限定ではないが、抜管の7時間、8時間、9時間、10時間、11時間または12時間前を含む。

様々な実施形態では、本明細書において説明される方法において用いるための生体計測信号は、限定ではないが、呼吸インダクタンスプレスチモグラフィー(RIP)、食道マノメトリ、肺活量測定の任意の1つもしくは複数、またはそれらの組合せを含む。様々な実施形態では、吸気のトリガポイント(例えば、図1、図2、図3、および本明細書において示される関連する記載において説明される)は、被検者による吸気の後に、0.05ms、0.1ms、0.15ms、0.2ms、0.3msのうちの任意の1つもしくは複数、またはそれらの組合せだけ遅延させることができる。様々な実施形態では、RIP信号は、処理なしでリアルタイムでのRIP較正を可能にするために、抜管前の、被検者が挿管されている間に較正される。様々な実施形態では、RIP信号は、限定ではないが、持続的陽圧気道内圧、定量的診断較正(QDC)方法、陰性吸気力(NIF)の使用またはそれらの組合せを含む方法を用いて較正される。例示的な実施形態では、較正プロセスは、図4および本明細書に示される関連する記載において説明される。

本明細書において記載される本方法の様々な実施形態では、呼吸努力値を決定することは、圧力速度積(PRP)を得るステップと、PRPの値を用いて、人工呼吸器支援等の医療治療に対する必要性または変化を監視するステップとを含む。PRPは、呼吸ごとに食道内圧信号のピークおよびトラフの変化を識別し、これに呼吸速度(RR)を乗算することによって得られる。RRPは、被検者による呼吸のユーザ定義による(所定の)期間にわたって計算され、この期間は、10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、60秒、90秒、120秒、150秒、180秒、240秒、300秒、360秒のうちの任意の1つもしくは複数、またはこれらの組合せとすることができる。例えば、PRPは、被検者による呼吸の60秒にわたって得られる。いくつかの実施形態では、PRPは、より長い期間にわたって(例えば、2時間〜12時間等のより長い期間にわたって被検者を監視することによって)得ることができるが、より小さい窓にわたって平均化される。例として、患者が2時間にわたって監視される場合、300秒の予め設定された時間間隔を用いて、トレンドビューア上に24個の「平均」ブロックが存在し、これは、予め設定された時間間隔にわたる平均値を示す。これは、人工呼吸器の変化または疲労の進展に対する被検者の反応を監視するのに用いることができる。様々な実施形態では、重症度スコアが所与の範囲のPRP値に割り当てられる。単なる例として、PRPが250未満の場合、ゼロの重症度スコアを割り当てることができ、PRPが250以上500未満である場合、1の重症度スコアを割り当てることができ、PRPが500以上1000未満である場合、2の重症度スコアを割り当てることができ、PRPが1000以上1500未満である場合、3の重症度スコアを割り当てることができ、PRPが1500を超える場合、4の重症度スコアを割り当てることができる。次に、重症度スコアは、呼吸数にわたって平均され、相対平均重症度スコアが得られる。相対平均重症度スコアは、例えば、「トラフィックライト」出力(図6)の形態で表示することができる。いくつかの実施形態では、通常の被検者は、例えば、250未満のPRPと、0の相対平均重症度スコアを有する場合がある。いくつかの実施形態では、通常の被検者は、1未満の相対平均重症度スコアを有する場合がある。いくつかの実施形態では、0〜4の重症度スコアの代わりに、実際のPRP値を用いて、治療に対する呼吸努力の変化を決定することができる。いくつかの状況(人工呼吸器の滴定の設定等)は、PRPを連続変数として用いて人工呼吸器支援の最適レベルを決定することを保証することができる。重症度スコアの粒度は、呼吸努力における、より小さくはあるが重大な相対変化を測定するには不適切であるからである。実施形態では、UAO重症度の評価は、本明細書および図6に説明される。他の実施形態では、重症度スコアを用いて、人工呼吸器ウィーニングを誘導することができる。医師は、患者を所望の範囲(すなわち、ウィーニング範囲の場合、1〜2)に維持するように人工呼吸器の支援を変更することができる。

別の実施形態では、相対的な呼吸努力値およびUAO重症度値を決定することは、持続的陽圧気道内圧(CPAP)に対する変化を用いることを含む。PRPのための設定範囲を用いるのではなく、UAO重症度パラメータは、CPAPにおける抜管前の値から抜管後のPRPの変化を表す(抜管後PRP/CPAP PRPとして表される)。例えば、1.5未満の範囲は、0の重症度スコアとみなすことができ、1.5〜2の範囲は、1の重症度スコアとみなすことができ、2〜3の範囲は、2の重症度スコアとみなすことができ、3を超える範囲は、3の重症度スコアとみなすことができる。本発明の方法は、本明細書および図1〜図6に説明されるように実施することができる。

本明細書には、抜管後UAOの重症度の決定を必要とする患者の抜管後UAOの重症度を決定するための方法も提供される。本方法は、第1のセンサおよび第2のセンサを設けるステップと、第1のセンサを用いて患者における食道内圧(P_es)信号を得るステップと、第2のセンサを用いて患者における呼吸インダクタンスプレスチモグラフィー(RIP)信号を得るステップと、第2のセンサから得られるRIP信号を較正するステップと、吸気流制限の存在を判断するステップと、呼吸ごとに、吸気流の関連付けられた相対重症度を決定するための圧力速度積(PRP)を得るステップと、経時的に取得された呼吸数にわたって相対重症度を平均するステップとを含み、正常な被検者と比較した相対平均重症度スコアにおける増大は、抜管後UAOの重症度の増大を示す。いくつかの実施形態では、RIP信号は、図4および本明細書に示される関連する記載において説明されるように較正される。実施形態では、吸気流制限は、図6および本明細書に示される関連する記載において説明されるように、抜管後に決定される。較正されたRIP信号および食道内圧信号は、図6および本明細書に示される関連する記載において説明されるように、抜管後UAOの重症度を決定するのに用いられる。1つの実施形態では、抜管後UAOの重症度は、抜管後に評価される。本明細書において説明されるように、相対平均重症度スコアはPRPに基づいて得られる。正常な被検者と比較した、被検者の相対平均重症度スコアにおける増大は、抜管後UAOの増大した重症度を示す。いくつかの実施形態では、正常な被検者は、例えば250未満のPRPと、0の相対平均重症度スコアとを有する場合がある。いくつかの実施形態では、正常な被検者は、1未満の相対平均重症度スコアを有する場合がある。ある実施形態では、UAO重症度の評価は、本明細書および図6において説明される。いくつかの実施形態では、0〜4の重症度スコアの代わりに、本明細書において説明されるような、より連続的なスコアが用いられてもよい。例示的な実施形態では、抜管後とは、抜管直後、5分〜6時間後であってよい。PRP値を用いて抜管後UAOの重症度を決定することに加えて、本明細書において説明されるようなCPAPに対する呼吸の変化も、抜管後UAOの重症度を決定するのに用いることができる。ある実施形態では、UAOの重症度の増大は、抜管後失敗の尤度の増大を示す。

本明細書において、持続性呼吸器疾患に起因した呼吸の努力または仕事量の持続的な上昇を伴う被検者における抜管後失敗の尤度を決定するための方法がさらに提供される。本方法は、第1のセンサと、任意選択で第2のセンサとを設けるステップと、第1のセンサを用いて被検者における食道内圧(P_es)信号を得るステップと、任意選択で、第2のセンサを用いて被検者における呼吸インダクタンスプレスチモグラフィー(RIP)信号を得るステップと、得られた場合、第2のセンサから得られたRIP信号を較正するステップと、吸気流制限の存在を判断するステップと、呼吸ごとの圧力速度積(PRP)を得て、吸気流の関連付けられた相対重症度を決定するステップと、ある期間にわたって取得された呼吸数にわたって相対重症度を平均するステップとを含み、正常な被検者と比較した相対平均重症度スコアにおける増大は、持続性呼吸器疾患に起因した呼吸の努力または仕事量の持続的な上昇を伴う被検者における抜管後失敗の尤度の増大を示す。実施形態において、持続性呼吸器疾患に起因した呼吸の努力または仕事量の持続的な上昇を伴う被検者はUAOを有しない。いくつかの実施形態では、RIP信号は、図4および本明細書において示される関連する記載において説明されるように較正される。実施形態では、吸気流制限は、図6および本明細書において示される関連する記載において説明されるように、抜管の前後に決定される。較正されたRIP信号および食道内圧信号を用いて、図6および本明細書において示される関連する記載において説明されるように、被検者における抜管後失敗の尤度を決定する。本明細書において説明されるように、相対平均重症度スコアは、CPAPにある間にPRPに基づいて得られる。正常な被検者に対する被検者の相対平均重症度スコアの増大は、持続性呼吸器疾患に起因した呼吸の努力または仕事量の持続的な上昇を伴う被検者における抜管後失敗の尤度の増大を示す。いくつかの実施形態では、正常な被検者は、例えば250未満のPRPと、0の相対平均重症度スコアとを有する場合がある。いくつかの実施形態では、正常な被検者は、1未満の相対平均重症度スコアを有する場合がある。いくつかの実施形態では、0〜3の重症度スコアの代わりに、本明細書において説明されるような、より連続的なスコアが用いられてもよい。例示的な実施形態では、抜管後とは、抜管直後、5分〜12時間後であってよい。例示的な実施形態では、抜管前とは、抜管直前、6時間以内であってよい。PRP値を用いて、持続性呼吸器疾患に起因した呼吸の努力または仕事量の持続的な上昇を伴う被検者における抜管後失敗の尤度を決定することに加えて、本明細書に説明されるようなCPAPに対する呼吸の変化も用いて、持続性呼吸器疾患に起因した呼吸の努力または仕事量の持続的な上昇を伴う被検者における抜管後失敗の尤度を決定することもできる。いくつかの実施形態では、持続性呼吸器疾患は、限定ではないが、肺炎、急性呼吸窮迫症候群、脊柱側彎症、大きな腹部コンパートメント、または喘息、細気管支炎もしくは持続性閉塞性肺疾患による下側気道閉塞を含む。

本明細書において、神経筋疾患を有する被検者における抜管後失敗の尤度を決定するための方法である。本方法は、第1のセンサおよび第2のセンサを設けるステップと、第1のセンサを用いて患者における食道内圧(P_es)信号を得るステップと、第2のセンサを用いて患者における呼吸インダクタンスプレスチモグラフィー(RIP)信号を得るステップと、第2のセンサから得られるRIP信号を較正するステップと、Konno-Meadプロットおよび位相角の方向を決定するステップと、呼吸ごとの圧力速度積(PRP)を得るステップと、CPAPにおいて経時的にPRPおよびKonno-Meadプロットにおける変化を調べるステップとを含む。位相角の増大、Konno-Meadプロットの時計回りの方向、Konno-Meadの8つの外観の図、およびPRPの比較的低い値、またはCPACにおける経時的なPRPの悪化は、神経筋疾患を有する被検者における抜管後失敗の増大する尤度を示す。実施形態では、神経筋疾患を有する被検者は、UAOを有しない。いくつかの実施形態では、RIP信号は、図4および本明細書に示される関連する記載において説明されるように較正される。例示的な実施形態では、抜管後とは、抜管直後、5分〜48時間後であってよい。例示的な実施形態では、抜管前とは、抜管直前、24時間以内であってよい。PRP値を用いて、神経筋疾患を有する被検者における抜管後失敗の尤度を決定することに加えて、本明細書に説明されるようなCPAPに対する呼吸の変化も用いて、神経筋疾患を有する被検者における抜管後失敗の尤度を決定することもできる。いくつかの実施形態では、神経筋疾患は、限定ではないが、換気が長引いたことによる横隔膜萎縮、ボツリヌス症、脊髄損傷、片側性または両側性横隔膜麻痺、筋ジストロフィー、または他の神経筋状態を含む。

救命救急診療医は、呼吸仕事量の低減を目標として、加湿高流量経鼻カニューレ[HFNC]および鼻マスクによる人工換気[NIMV]を含む非侵襲方式の人工換気をますます用いるようになっている。NIMVが呼吸の作業量の低減においてHFNCよりも優れているか否か、および患者NIMV同調性が呼吸の作業量の低減において重要な要素であるか否かは不明確である。本発明者らは、食道マノメトリを用いて、6ヶ月未満の子供について、呼吸努力をHFNC対NIMVで直接比較しようとする。大部分のNIMVの呼吸が同調しているとき、NIMVの結果としてHFNCよりも呼吸努力が低下するという仮説を立てた。

したがって、本明細書において、患者と人工呼吸器との間の同調性を評価し、それによって、同調性が改善すると、被検者における呼吸努力が低減するようにするための方法が提供される。様々な実施形態において、同調性を評価する(PVA)ための方法は、被検者からの食道マノメトリ信号と、人工呼吸器デバイスからの肺活量測定信号とを得るステップを含む。PVA方法は、人工呼吸器(侵襲的または非侵襲的)により支援された呼吸を結果としてもたらす患者努力のパーセンテージを決定する。患者努力は、食道トリガ、RIPバンドまたはそれらの組合せによって決定される。人工呼吸器により送達される呼吸は、肺活量測定を用いて決定される。患者の努力の結果として、ある所定の時間窓、例えば、0.1秒、0.2秒または0.3秒内に人工呼吸器により送達された呼吸が生じる場合、呼吸は同調しているとみなされる。その後、本明細書において説明される方法によって、圧力速度積(PRP=食道内圧におけるピーク対トラフの変化*呼吸速度)が決定される。PRPは、被検者による呼吸のユーザ定義による(所定の)期間にわたって計算される。この期間は、10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、60秒、90秒、120秒、150秒、180秒、240秒、300秒、360秒のうちの任意の1つもしくは複数、またはこれらの組合せとすることができる。例えば、PRPは、被検者による呼吸の60秒にわたって得られる。様々な実施形態では、重症度スコアが所与の範囲のPRP値に割り当てられる。単なる例として、PRPが250未満の場合、ゼロの重症度スコアを割り当てることができ、PRPが250以上500未満である場合、1の重症度スコアを割り当てることができ、PRPが500以上1000未満である場合、2の重症度スコアを割り当てることができ、PRPが1000以上1500未満である場合、3の重症度スコアを割り当てることができ、PRPが1500を超える場合、4の重症度スコアを割り当てることができる。次に、重症度スコアは、呼吸数にわたって平均され、相対平均重症度スコアが得られる。相対平均重症度スコアは、例えば、「トラフィックライト」出力(図6)の形態で表示することができる。いくつかの実施形態では、通常の被検者は、例えば、250未満のPRPと、0の相対平均重症度スコア0を有する場合がある。いくつかの実施形態では、通常の被検者は、1未満の相対平均重症度スコアを有することができる。いくつかの実施形態では、0〜4の重症度スコアの代わりに、本明細書において説明されるように、PRPの表示を有する、より連続的なスケールが用いられてもよい。いくつかの実施形態では、人工呼吸器支援および人工呼吸器のトリガリングメカニズムの変更、空気漏れの封止、または人工呼吸器の気流パターンの変更によって、結果として、人工呼吸器と患者との間の同調度合いが高くなり(PVAのパーセンテージが増大する)、呼吸努力または重症度スコアが低減することになる。

1つの態様において、本明細書において、被検者が医学的状態を有するか否かを判断するためのコンピュータ実施方法が提供される。この方法は、デバイス上に、1つまたは複数のプロセッサと、1つまたは複数のプロセッサによって実行するための1つまたは複数のプログラムを記憶するメモリとを有し、この1つまたは複数のプログラムは、被検者から生体計測信号を得るための命令と、生体計測信号を較正して、医療処置の前後に生体計測信号に関係する生体機能を測定し、被検者が生体機能に関して問題を有しているか否か、および生体機能に関する問題の重症度の自動化されたリアルタイムの解釈を提供するための命令と、生体計測信号、生体機能、問題または重症度に関する信号を送信するための命令とを含む。1つの実施形態では、生体計測信号は、呼吸インダクタンスプレスチモグラフィー信号および食道マノメトリ信号を含む。別の実施形態では、生体機能は、食道マノメトリからの呼吸努力を含む。いくつかの実施形態では、医療手技は、被検者の抜管を含む。生体機能に関する問題は、上気道閉塞を含む。いくつかの実施形態では、較正は、持続的陽圧気道内圧の較正、定量的診断較正方法、最小二乗較正方法、および挿管された被検者に陰性吸気力を用いて、抜管前に呼吸インダクタンスプレスチモグラフィーの気流を較正して、後処理を行うことなくリアルタイムでの較正を可能にすることのうちの任意の1つまたは複数を含む。いくつかの実施形態では、被検者は人間の大人、人間の子供、または人間の乳児である。

別の態様では、本明細書において、被検者が医学的状態を有するか否かを判断するためのコンピュータシステムが提供される。このコンピュータシステムは、1つまたは複数のプロセッサと、1つまたは複数のプログラムを記憶するためのメモリとを備え、この1つまたは複数のプログラムは、被検者から生体計測信号を得るための命令と、生体計測信号を較正して、医療処置の前後に生体計測信号に関係する生体機能を測定し、被検者が生体機能に関して問題を有しているか否か、および生体機能に関する問題の重症度の自動化されたリアルタイムの解釈を提供するための命令と、生体計測信号、生体機能、問題または重症度に関する信号を送信するための命令とを含む。この態様の1つの実施形態では、生体計測信号は、呼吸インダクタンスプレスチモグラフィー信号および食道マノメトリ信号を含む。別の実施形態では、生体機能は、食道マノメトリからの呼吸努力を含む。さらなる実施形態では、医療処置は、被検者の抜管を含む。ある実施形態では、生体機能に関する問題は、上気道閉塞を含む。いくつかの実施形態では、較正は、持続的陽圧気道内圧の較正、定量的診断較正方法、最小二乗較正方法、および挿管された被検者に陰性吸気力を用いて、抜管前に呼吸インダクタンスプレスチモグラフィーの気流を較正して、後処理を行うことなくリアルタイムでの較正を可能にすること、からなる群からの1つを含む。

別の態様では、本明細書において、被検者が医学的状態を有するか否かを判断するための1つまたは複数のプログラムを記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体が提供される。この1つまたは複数のプログラムは、コンピュータシステムの1つまたは複数のプロセッサによって実行されるためのものであり、被検者から生体計測信号を得るための命令と、生体計測信号を較正して、医療処置の前後に生体計測信号に関係する生体機能を測定し、被検者が生体機能に関して問題を有しているか否か、および生体機能に関する問題の重症度の自動化されたリアルタイムの解釈を提供するための命令と、生体計測信号、生体機能、問題または重症度に関する信号を送信するための命令とを含む。1つの実施形態では、生体計測信号は、呼吸インダクタンスプレスチモグラフィー信号および食道マノメトリ信号を含む。

生体機能は、食道マノメトリからの呼吸努力を含む。さらなる実施形態では、医療処置は、被検者の抜管を含む。生体機能に関する問題は、上気道閉塞を含む。様々な実施形態では、較正は、持続的陽圧気道内圧の較正、定量的診断較正方法、最小二乗較正方法、および挿管された被検者に陰性吸気力を用いて、抜管前に呼吸インダクタンスプレスチモグラフィーの気流を較正して、後処理を行うことなくリアルタイムでの較正を可能にすることのうちの任意の1つまたは複数を含む。

(実施例)
以下の実施例は、本発明のいくつかの実施形態および態様を示す。当業者には本発明の趣旨または範囲を変更することなく、様々な変更、追加、代替等を行うことができること、およびそのような変更および変形が添付の特許請求の範囲において規定されるような本発明の範囲内に包含されることが明らかであろう。以下の例は、本発明をいかなる形においても限定するものでない。

(実施例1)
実験的な方法
小児科または心臓外科の集中治療室に入れられた、挿管され人工呼吸器を付けられた子供における介入試験が行われた。子供は、37週の補正された胎齢〜18歳である場合、含められ、少なくとも12時間にわたって挿管され、月曜から金曜の午前7時から午後5時までの研究員が対応可能であるときに、計画された抜管が行われた。子供は、食道カテーテルを付けることに禁忌を有する場合(出血のリスクが高い食道の異常)、または呼吸インダクタンスプレスチモグラフィーバンドを付けることに禁忌を有する場合(腹壁または胸壁の異常)、除外された。

研究プロトコル
インフォームドコンセントの後、年齢に適した食道内圧用バルーンカテーテル(Carefusion、Avea SmartCath6、7、または8Fr)が、胸部X線像または短い気管内チューブ閉塞中の圧力の偏向を監視することによって、鼻を通して、カテーテル位置を有する食道の下1/3まで通された[Coates AL, Davis GM, Vallinis P, Outerbridge EW: Liquid-filled esophageal catheter for measuring pleural pressure in preterm neonates. J Appl Physiol 1989, 67(2):889-893]。臨床チームは、子供から抜管することを決めると、年齢に適したRIPバンド(独国ヘーヒベルク所在のViasys HealthcareのRespiband PlusまたはNox Medical)が腹部および胸郭の周囲に配置され、年齢に適した自己較正呼吸速度計(Viasys Variflex 51000-40094)が気管内チューブに接続された。これらのセンサは、Bicore IIハードウェアデバイスに取り付けられた(オランダ国ハウテン所在のCareFusion)。データは、Polybench(独国ヴェーナー所在のApplied Biosignals GmbH)において開発されたカスタムモジュールを用いてラップトップコンピュータ上に(200Hzの周波数で)表示および記録された。次に、VivoSense(登録商標)ソフトウェア(米国カリフォルニア州サンディエゴ所在のVivonetics)を用いるカスタムモジュールを用いて、全ての研究計算について、取得した測定値を後処理した。

全てのセンサがデータを正確に表示していることを検証した後、患者は5cmH2O(圧力支援なし)の持続的陽圧気道内圧(CPAP)の5分の自発呼吸、および標準化された陰性吸気力(NIF)[Bagshaw SM, Delaney A, Farrell C, Drummond J, Brindley PG: Best evidence in critical care medicine. Steroids to prevent post-extubation airway obstruction in adult critically ill patients. Can J Anaesth 2008, 55(6):382-385]による処理を受けた。NIFは、人工呼吸器から患者を切断し、肺活量計の遠位に圧力マノメータを追加し、呼気終了時に3回〜5回の連続した呼吸にわたって気管内チューブを閉塞させることによって実行された。抜管前に、抜管後UAOのための潜在的なリスク因子に関するデータが、気管内チューブの大きさのデータ、気管内チューブの設置時の漏れの存在、年齢、人工呼吸の長さ、抜管時のラムゼイ鎮静スケール、体液状態、抜管および加圧時の漏れ、カフ漏れ量、気道外傷または複数の挿管試行の履歴、診断情報、および前の24時間の全てのチャート化された痛みスコアの平均(鎮静状態の適合性に代わるものとして)を含めて収集された。抜管漏れ圧は、頭部が中央線位置にあり、気管内チューブのカフが完全に萎んでいる状態(カフを付けられたチューブが適所にあるとき)で、気管内チューブの吸引後に評価された。(聴診器なしで)耳に聞こえる圧力が最大40cmH2Oの圧力まで記録された。さらに、全ての患者が、(年齢に基づいて)10bpm〜20bpmの速度、20cmH2Oのピーク吸気圧、5cmH2OのPEEP、および10cmH2Oの圧力サポートで、圧力制御方式における標準的な人工呼吸器設定に配置された。カフを外された気管内チューブについて、呼気と人工呼吸器での呼吸中の吸気1回換気量との差を、人工呼吸器での呼吸中の呼気1回換気量で除算したものが漏れパーセンテージとして記録された。カフを付けられた気管内チューブの場合、カフ漏れ量は、カフが膨張した状態での吸気1回換気量と、カフが萎んだ状態での吸気1回換気量との差を、カフが膨張し
た状態での吸気1回換気量で除算したものとして計算された[Chung Y-H, Chao T-Y, Chiu C-T, Lin M-C: The cuff-leak test is a simple tool to verify severe laryngeal edema in patients undergoing long-term mechanical ventilation. Crit Care Med 2006, 34(2):409-414; Cheng KC, Hou CC, Huang HC, Lin SC, Zhang H: Intravenous injection of methylprednisolone reduces the incidence of postextubation stridor in intensive care unit patients. Critical Care Medicine 34(5):1345-50, 2006 May]。

抜管後、肺活量計が取り外されたが、食道のカテーテルおよびRIPバンドは適所に留まった。標準化された測定が、抜管の5分後および60分後に行われた。同時に、3人の臨床医療従事者(看護師(RN)、呼吸療法士(RT)および医師(MD))が、以前に検証したWestleyのクループスコアに基づくスコアリングシートを用いて喘鳴の重症度のブラインド評価を行った[Khemani R, Schneider J, Morzov R, Markovitz B, Newth CJ: Pediatric Upper Airway Obstruction: Interobserver variability is the road to perdition. J Crit Care 2013, 28(4):490-497]。医療従事者のうちの1人は、2時間の抜管後UAOトレーニングセッションを受けることを要求され、「コアトレーニング済み」の人物であるとラベル付された。臨床チームによって介入が指示される場合(ラセミ体エピネフリン等)、標準化された時間間隔で介入前後にデータが記録された。調査人員は、全ての抜管に居合わせており、RIPおよび食道マノメトリの同時測定からのデータの解釈を通じてUAOが疑われるとき、閉塞が声門上にある可能性が高いか否かを特定する試行において、Esmark処理が実行された[Arai YC, Fukunaga K, Hirota S, Fujimoto S, Arai Y-CP, Fukunaga K, Hirota S, Fujimoto S: The effects of chin lift and jaw thrust while in the lateral position on stridor score in anesthetized children with adenotonsillar hypertrophy. Anesth Analg, 99(6):1638-1641]。

(実施例2)
結果の判断:上気道閉塞
抜管後UAOは、気流の尺度、および吸気流制限が存在する場合の食道内圧の尺度として、較正された呼吸インダクタンスプレスチモグラフィーの結合プロットを調べることによって評価された。吸気流制限は、気流における増大に対し、不相応に高い吸気努力(陰圧食道内圧)によって特徴付けられる。RIP気流は、2つの状態の下で、すなわち、定量的診断較正と呼ばれるアルゴリズムを用いた抜管の前の5のCPAPにおける自発呼吸中、および等容性処理としての抜管の前のNIF処理中に較正された(Sackner、1989#319)。特に、UAOが悪化するときに、NIF較正(等容性状態)がCPAPにおけるQDCよりも優れていることは上記で実証済みである。この理由から、RIPのNIF較正がRIPおよび食道マノメトリの組合せを用いて吸気流制限の主な結果に用いられた。気流制限は、挿管中、および抜管の5分および60分後に、Kaplanによって最初に提案された0〜3のスケールを用いて、気流/圧力プロットの組合せを用いて格付けされた[Kaplan V, Zhang JN, Russi EW, Bloch KE: Detection of inspiratory flow limitation during sleep by computer assisted respiratory inductive plethysmography. Eur Respir J 2000, 15(3):570-578]。吸気流制限が抜管後に新たに生じたかまたは悪化した(抜管値がCPAP値よりも高い)場合、抜管前後に圧力速度積(呼吸速度*食道内圧の変化)によって測定される、呼吸努力の相対変化を用いてUAO重症度がスコアリングされた(なし、軽度、中程度、重度)。解析のために、抜管後のPRPがCPAP値よりも少なくとも50%高いとき(軽度UAOの最小値)、患者は抜管後UAOを有するものとしてラベル付けされた。利用可能であるとき、Esmark処理前および処理中のデータを用いて、気道処理中の呼吸努力における少なくとも50%の低減として定義される、UAOが声門上にある可能性が高い患者を分類した。UAOの主要な結果の配分は、UAOの臨床評価と独立して行われた。再挿管、非侵襲的換気使用、UAOを治療するための療法(ラセミ体エピネフリン、ヘリオックス、
コルチコステロイド)等の臨床結果が抜管後48時間にわたって続いた。

(実施例3)
解析
UAO重症度の客観的特徴付けが臨床結果に関連しているかを評価するため、抜管の5分後に測定されたUAO重症度パラメータが、受信者動作特性(ROC)プロットの曲線下面積(AUC)を用いて、48時間以内の再挿管の結果に対して評価された。

客観的なパラメータが喘鳴の臨床評価と異なるか否かを評価するために、医師、看護師、および呼吸療法士のWestley喘鳴スコアを、喘鳴の存在および測定された陥没呼吸の重症度に基づいて、非常に軽度(喘鳴があるが陥没呼吸はない)、軽度、中程度および重度のカテゴリに縮約する。これらのスコアの予測能力を、再挿管の転帰に関して抜管の5分後に報告し、抜管の5分後および60分後に抜管後UAOを評価するときの医療従事者間の観察者間変動性と、抜管の5分後および60分後の臨床医療従事者および(気流制限アルゴリズムを用いた)UAOの客観的評価間の変動性とを説明する。

我々は、主要な転帰として気流制限評価を用いて抜管後UAOのためのリスク因子を特定し、胸郭外閉塞(声門上対声門/声門下)レベルがリスク因子および転帰に関連しているか否かを判断しようとした。記述統計は、中央値(四分位範囲)または数(パーセント)を用いてグループによって報告され、適宜、Mann Whitney U試験またはカイ二乗検定を用いて解析される。試験統計(感度、特異性、尤度比)が漏れパーセンテージ変数について計算され、ROCプロットのAUCが、それぞれの95%信頼区間を用いてROCプロットの経験的推定値を用いて計算された。ROCプロットの統計的比較がカイ二乗検定を用いて行われた。多変量ロジスティック回帰モデルが、抜管後UAOとの一変量関連付けを用いてリスク因子を調べることにより構築された。統計解析が、Statisticaおよびstata 10において行われた。

(実施例4)
結果
1182人の患者が研究に適格であり、471人が同意を得て、409人が最終的に最終解析に含まれた。

研究コホートは、409人の患者で構成され、年齢の中央値は5ヶ月(IQR 1、16)であり、55%が男性であった。患者の約半数が心臓手術のために挿管された。患者数は、カフ付きのチューブ(n=169)よりもカフ付きでない気管内チューブ(n=240)のほうが僅かに多かった。吸気流制限の存在、および抜管後の増大したPRPに基づいて、全体として、34人の患者が再挿管され(8.3%)、107人の患者(26%)が抜管後UAOを有するものとしてラベル付けされた。再挿管率は、UAOを有する場合に18.7%であり、UAOを有しない場合に5.3%である。48時間以内に再挿管された34人の患者のうち、20人(58.8%)が抜管後UAOを有した。

UAO重症度および再挿管
抜管の5分後に測定されたUAO重症度マーカを用いると、気流制限および呼吸努力アルゴリズムを用いるときに、患者数および再挿管率の双方にステップ単位の増大が存在する(Table 3(表3))。全体として、抜管の5分後にアルゴリズムを用いると、UAOをラベル付けされた人の23.4%の再挿管率が存在した。全ての原因の再挿管の場合のUAO重症度パラメータのためのROCプロットのAUCは0.70(0.61、0.79)であり、UAOからの再挿管の場合は0.91(95%CI 0.85、0.97)である。

Table 3(表3):抜管の5分後のUAO重症度の、気流制限アルゴリズムおよびMD、RN、RTによる評価。UAO重症度は、数が0を上回るにつれ増大し、0はUAOなしを示す。転帰は、抜管の48時間以内の再挿管である。

抜管の5分後に臨床の医療従事者が評価した縮約したWestleyスコアを用いるとき、より少ない患者が重度のUAOを有するものとして識別される(Table 3(表3))。臨床の医療従事者が、UAOを有するとして患者をラベル付けしたとき、再挿管率は、15.1%(MD)、17.5%(R)および17.7%(RT)であった。UAO重症度パラメータは、MDによるUAO評価(AUC 0.58(0.49、0.67)、p=0.007)と比較してより良好に、かつ、RNによる評価(AUC 0.66(0.56、0.75 CI、p=0.4))またはRTによる評価(0.67(0.57、0.76、p=0.4))と等しく良好に、全ての原因の再挿管を弁別した。UAO重症度パラメータは、UAOからの再挿管を、MDによるUAO評価(AUC 0.69(0.56、0.81)、p=0.0002)、RNによるUAO評価(AUC 0.70(0.58、0.82 CI、p=0.0001))またはRTによるUAO評価(0.78(0.67、0.91、p=0.01))よりも良好に弁別した。

抜管後UAOを評価する際の臨床の医療従事者間の変動性
抜管の5分後に抜管後UAOの存否を識別しようとするとき、医療従事者間に大きな変動性が存在する。この解析のために、抜管後UAOは、最小の軽度の陥没呼吸を有する喘鳴としてラベル付けされた。看護師、MD、および呼吸療法士(Table 4(表4))を互いに対して比較するとき、パーセント合意は77%〜81%の範囲をとるが、カッパ値は0.33〜0.43であった。

Table 4(表4):ツールと臨床の医療従事者との間(左)、および臨床の医療従事者間(右)の、抜管の5分後の抜管後UAOの存否のパーセント合意および評価者間信頼性。解析のために、患者が喘鳴に加えて、最小の軽度の陥没呼吸(Table 3(表3)からの最小スコア2以上)を有するとき、臨床の医療従事者により、UAOが存在するとラベル付けされた。UAOツールの場合、患者が抜管前の値の1.5倍呼吸努力が増大した新たな気流制限(Table 3(表3)からの最小スコア1以上)を有するとき、UAOがラベル付けされた。

臨床の医療従事者の評価を気流制限アルゴリズムと比較するとき、パーセント合意は、0.33〜0.52のカッパ値を有して77%〜81%の範囲をとった(Table 4(表4))。UAOアルゴリズムと臨床の医療従事者とで異なって分類された患者を調べる際(Table 5(表5))、通常、医療従事者およびツールの双方が、患者を、UAOを有していないとラベル付けするとき、再挿管率は低かった(5%未満)。医療従事者およびツールの双方が、UAOが存在することに合意するとき、再挿管率が高い(27%〜30%)。臨床医が、患者を、UAOを有するとラベル付けするが、ツールはしない場合、再挿管率は低い(2%〜9%)。ツールがUAOを検出するが、臨床医はしない場合、再挿管率は高い(13%〜20%)。

Table 5(表5):臨床の医療従事者とUAOアルゴリズムとの間の合意または不合意に基づく転帰および再挿管率。医療従事者およびツールの双方が、UAOが存在することに合意するとき、再挿管率が高い。臨床医が、患者を、UAOを有するとラベル付けするが、ツールはしない場合、再挿管率は低い。ツールがUAOを検出するが、臨床医はしない場合、再挿管率は高い。

抜管後UAOのリスク因子
カフ付き気管内チューブ対カフなし気管内チューブによって階層化された、全ての原因の抜管後UAOおよび声門下UAOのための潜在的なリスク因子がTable 6(表6)〜Table 7(表7)に提示される。

Table 6(表6):カフ付きETTを有する患者のための抜管後UAOおよび声門下UAOのためのリスク因子。データが数(%)または中央値(IQR)で表される。声門下UAO対UAOなしの場合のP値計算の場合、声門下UAOを有する患者は解析から除外された。大きなp値は太字にされている。¹EFT size-([Age(yrs)*0.25]+3.5)として計算された。

Table 7(表7):カフなしETTを有する患者のための抜管後UAOおよび声門下UAOのためのリスク因子。データが数(%)および中央値(IQR)に提示される。声門下UAO対UAOなしの場合の計算のP値について、声門上UAOを有する患者は解析から除外された。大きなp値は太字にされている。¹ETT size-([Age(yrs)*0.25]+4)として計算された。

さらに、UAOの転帰は、全ての事例に、および声門上でない可能性が高いものに分離される。図7は、Esmark処理中の気流制限および圧力速度積の双方における大幅な減少を有する、声門上UAOの例を示す。図8は、Esmark処理から改善していないが、ラセミ体エピネフリンに対する非常に大きな反応を有する、声門下UAOである可能性が高い例を示す。

年齢およびカフ付きETT対カフなしETT
全ての原因の抜管後UAOの発生が、2歳付近にピークを有し、声門下のUAOである可能性が高いUAOの場合、僅かにより若いピークとなるように見える(図9)。声門下UAOは新生児(1ヶ月)未満および5歳を超える子供には非常にまれである。カフ付きETTは、新生児(1ヶ月未満)にはめったに用いられず、カフなしETTは18ヶ月を超える子供にはめったに用いられない。カフ付きETTとカフなしETTとの間の抜管後UAOまたは声門下UAOの率に差はない(Table 8(表8))。年齢で階層化すると、18ヶ月未満の子供の場合、カフ付きETTとカフなしETTとの間で、抜管後UAOまたは声門下UAOの率の差異はない。18ヶ月〜5歳のカフなしETTを用いた子供の抜管後UAO率は、カフ付きETT(この年齢範囲におけるカフなしETTではn=4)よりも高い(Table 8(表8))。

Table 8(表8):年齢およびカフ付き対カフなしETTの関数としての抜管後UAOの発生。カフなしETTを有する患者はより若い。抜管後UAOおよび声門下UAOの最も高い率は、1ヶ月〜18ヶ月の子供において生じる。声門下のUAOの率は、新生児(1ヶ月未満)および5歳を超える子供の場合に低い。年齢で階層化するとき、カフ付きETTおよびカフなしETT間のUAOまたは声門下UAOの発生に差異はない。

カフ付きETTを用いる人のリスク因子
カフ付き気管内チューブを用いた子供(n=169;Table 6(表6))を調べるとき、抜管後UAOの41個の事例(23%)が存在した。リスク因子は、挿管時の漏れの欠如、カフが抜管日に萎んだままであったこと、より高い24時間平均痛みスコア、抜管前のステロイドの使用、およびUAOのために事前に挿管されることを含む。声門上でない可能性が高いUAOの21個の事例(12%)が存在した。上記の全てのリスク因子は、抜管における漏れ、抜管における漏れ圧、抜管におけるカフ漏れ量、および挿管における外傷の存在に加えて、声門下UAOに関連付けられた。10%未満のカフ漏れ量のカットオフ値、または25cmH₂Oを超える(カフが萎んだ状態での)漏れ圧により、2〜2.5の正の尤度比が得られ、0.2の負の尤度比は、声門下UAOの転帰において得られた(Table 9(表9))。声門下UAOの推定有病率が(本発明者らのコホート内にあるように)15%である場合、これらの試験特性の結果として、漏れが存在するときの試験後確率が再保証されることになる(約4%)。上記の圧力において漏れが存在しないとき、声門下UAOの試験後確率が28%〜31%の範囲をとる。多変量モデルにおいて、カフ漏れ量または抜管漏れ圧、平均痛みスコアおよびUAO既往が声門下抜管後UAOに関連付けられ続けた(全てp<0.04)。モデルは、声門下UAOのための良好な弁別能力を有した(AUC0.82)。

Table 9(表9):カフ付きETTの場合の抜管漏れ圧およびカフ漏れ量。カフが萎んだ状態での25cmH₂Oの漏れ圧、または10%のカフ漏れ量が、抜管後UAOについて低リスク患者および高リスク患者を識別するための良好な検定統計量をもたらした。

カフなしETTを有する人のリスク因子
カフなし気管内チューブを用いた子供(n=240;Table 7(表7))の場合、抜管後UAOの66個の事例(32%)が存在した。リスク因子は、UAOの既往歴、1ヶ月〜5歳の年齢、および抜管前の深夜により高い体液バランスを含んだ。声門上でない可能性が高いUAOの37個の事例(15%)が存在し、上記の全てのリスク因子は、既往のUAOを除く、声門下UAOに関連付けられ続けた。抜管前の24時間における高い平均痛みスコアも声門下UAOに関連付けられた。漏れ圧値またはパーセンテージはいずれも、抜管後UAOに関連付けられず、正の尤度比および負の尤度比は全て1に非常に近かった(Table 10(表10))。多変量モデルにおいて、1ヶ月〜5歳のみが声門下抜管後UAOに関連付けられ続け、声門下UAOのための唯一の公正な弁別能力を有した(AUC0.68)。

Table 10(表10):カフなしETTについて、抜管漏れ圧または漏れパーセンテージが存在せず、これは、低リスクの患者を高リスクの患者と差別化するのに有用である。

(実施例5)
抜管の5分後の抜管後UAOのマーカとして吸気流制限および呼吸努力を測定するのに用いられる客観的パラメータが、再挿管を高度に予測することを実証した。このマーカを用いることは、再挿管リスクの階層化における臨床評価よりも良好に機能すると思われるため、UAOまたは喘鳴スコアリングシステムの臨床評価に固有の変動性のうちのいくらかを低減するのに役立つことができる。さらに、この客観的パラメータを用いることにより、年齢およびカフ付き対カフなし気管内チューブの存在に基づいて異なって見える抜管後UAOの発症のためのリスク因子を識別することが可能になる。

全体として、抜管後UAOの率は、カフ付き(24.3%)およびカフなし気管内チューブ(27.5%)を有する子供間で比較可能である。一方、漏れ圧(挿管および抜管の双方)および漏れパーセンテージがカフ付き気管内チューブにのみ関連しているように見える。このために、患者がカフ付き気管内チューブを有し、抜管時に低いカフ漏れ量(10%未満)を有する場合、これらの患者は、10%を超えるカフ漏れ量を有する患者よりも、抜管後に声門下UAOを発症する可能性が高い。同様の結果が、25cmH₂O未満のカットオフ圧力を用いる、カフ付き気管内チューブのカフが萎んだ状態での漏れ圧についても観測され得る。挿管時に漏れを有しなかった、カフ付き気管内チューブを用いる子供は、漏れを有した子供よりも声門下抜管後UAOを有する可能性がほぼ6倍高い(Table 6(表6))。カフなし気管内チューブの場合、挿管または抜管のいずれにおいても漏れ圧またはパーセンテージが関連していなかったが、挿管漏れにおいて大きな欠落データが存在する。したがって、カフなし気管内チューブを有し、抜管時に漏れを有しない患者にコルチコステロイドを投与するために抜管を遅延させる慣習は、我々のデータによって正当化され得ない。カフ付き気管内チューブとカフなし気管内との間のこの差異の可能な説明は、カフ付きの場合、カフが1回換気量および圧力を維持するために膨張される可能性があるため、比較的小さなチューブが用いられることに関連している場合がある。カフは声門下の空間に着座するので、カフ漏れ量パーセンテージは、声門下の浮腫をより大きく反映する。挿管時漏れデータから、カフ付きチューブでの挿管時の漏れがない場合、患者は抜管後UAOのリスクが高いことが明らかである。このため、特に、カフ付きチューブの場合に、挿管漏れに細心の注意が払われるべきである可能性が高い。カフなしチューブでの漏れが大きい場合、このチューブは、特に換気を損なっている場合、多くの場合に交換される。おそらくこの理由により、漏れ圧はカフなしチューブにとってあまり予測的でない。なぜなら、必然的に、多くの子供にとって最小限の漏れが必要とされているからである。

チューブのタイプにかかわらず、抜管後UAOに対する他のリスク因子は、年齢、より高い痛みスコア、およびUAOの既往歴を含む。これらの患者の多くは、気道手術後であるか、または主に上気道閉塞(すなわち、クループ)のために挿管された。この研究において声門下UAOに対する最高のリスクとして識別された年齢グループは、1ヶ月〜2歳の子供(32%にUAOが発生し、19.2%は声門下)および2歳〜5歳の子供(35%にUAOが発生し、14.2%は声門下)であるが、後者は母集団の8%にすぎず、パワー不足である。このより高いリスクは、気管内チューブのサイズの選択(多くの潜在的な選択肢は、定式の解釈に基づいて3.5〜5.5を用いることである)、この年齢グループにおける気管に関係する発症問題、または鎮静に関係付けることができる。(抜管前の24時間における鎮静レベルの代理としての)痛みスコアが、抜管後UAOに関連付けられることがわかり、この年齢範囲の子供は、通常、おとなしくするのが最も難しい。一方、年齢に合わせた制御を行う多変量モデルにおいて、痛みスコアはもはや重要でなかった。この鎮静の重要度は、最近のRESTORE臨床試験からの結果に合致する。この臨床試験では、一般に落ち着きがない患者のグループにおいて、臨床的に診断された抜管後喘鳴がより多く発症することがわかった。我々の研究において用いた痛みスコアは不正確であり、非常に粗く鎮静の代理となるが、特に1ヶ月〜5歳の子供の場合に、鎮静または興奮のレベルが抜管後UAOの発症に関連し得ることを強化する。1ヶ月未満の新生児は、抜管後UAOのリスクが非常に低い。この発見には、おそらく、外傷または炎症を受けにくくする新生児の気管の相対的弾性に関連するいくつかの可能な説明が存在する。また、気管内チューブのサイズ調整、および1ヶ月未満の子供のために選択されるETTのサイズの可変性が低いことの問題もあり得るが、実際のETTのサイズから、Coleの式から予測されるサイズを減算した解析(Table 6(表6)〜Table 7(表7))はこの説明をサポートしていない。5歳を超える子供の14%が抜管後UAOを有するが、これらの全ての事例は声門上である可能性が高かった。

UAO重症度の客観的なパラメータを用いて抜管後UAOのリスク因子を識別することに加えて、リアルタイムで実施される場合、そのようなパラメータは、治療を誘導するのに有用であり得る。再挿管の抜管の5分後に提供するこの高い予測能力により、UAOが、ラセミ体エピネフリン、ヘリオックス、コルチコステロイド等の他の療法を用いて改善され得ると仮定して迅速な治療を保証する患者のグループを識別するのに役立つことができる。

本発明者らは、抜管後UAOの生理学ベースの客観的マーカが、抜管の5分後に用いられるとき、再挿管を高度に予測し、臨床評価よりも良好であることを実証した。抜管後UAOに対するリスク因子は、1ヶ月〜5歳の年齢、落ち着きがない、UAO既往あり、およびカフ付き気管内チューブが用いられる場合、カフ漏れ量および漏れ圧を含む。漏れ圧は、カフなし気管内チューブの場合、臨床的判断を支援しない。

(実施例6)
持続性呼吸器疾患からの呼吸の努力または仕事量における継続的上昇
呼吸の努力または仕事量における継続的上昇および抜管失敗を結果として引き起こす上気道閉塞に加えて、持続性呼吸器疾患も結果として抜管失敗を引き起こす場合がある。呼吸努力における継続的上昇を評価するために、本明細書において説明されるシステムは、抜管前または抜管直後のいずれかに、予期されるよりも高い呼吸努力を有する患者を識別することができる。409人の患者からのデータは、特に、呼吸努力を評価するのに用いる圧力速度積(PRP)が抜管失敗を予測することを実証する。10/5cmH2Oの圧力サポートと、抜管前ならびに抜管の5分後および60分後の5の持続的陽圧気道内圧(CPAP)とにおいて自発的に呼吸する間の呼吸努力の標準化された評価を得た。解析に含まれる409人の患者のうち、8%が48時間以内に再挿管を必要とした。これらの再挿管の半数超がUAOの状況(食道マノメトリおよびRIPの組合せを用いて客観的に測定された、上記を参照)において行われ、患者の40%が抜管後に非侵襲的換気(高流量鼻カニューレ、鼻間欠的強制換気、CPAPまたはBiPAP)を受けた。抜管後UAOを有する患者(N=107)を除外すると、CPAPまたはPSにおけるPRPは、抜管後に再挿管されるかまたはNIVを受ける患者の場合に大幅に高く(p<0.001)、抜管に失敗する可能性がある患者を弁別する能力が低かった(AUC 0.64(0.58、0.69))。抜管の5分後の圧力速度積は、再挿管されるかまたはNIVを受ける高いリスクを有する患者を識別する際により一層予測的であった(p=0.0002、AUC 0.694(0.64、0.75))。14人の患者のみがUAO以外の原因から再挿管されたが、抜管直後の呼吸努力(p=0.05)およびCPAPからのこの値の変化(p=0.1)は、再挿管を予測するものであった。これらの値は、現在の証拠ベースの方法よりも予測的に見える(高速の浅い呼吸インデックス、自発的な1回換気量、p>0.2)。

(実施例7)
抜管失敗を引き起こす上気道閉鎖に加えて、神経筋機能低下も結果として抜管失敗を引き起こす場合がある。本明細書において説明される方法は、肋間筋(図10)、または片側性もしくは両側性横隔膜(図11)から発現する神経筋機能低下を有する患者を識別することができる。これは、Konno-Meadプロットの方向および位相角を調べることによって行われる。この方法は、RIPおよびPRPからの情報を組み合わせることによって、自発的な呼吸試行において疲労してきており、抜管に失敗する可能性が高い患者を識別することができる(図12)。この方法は、拘束性肺疾患または神経筋機能低下(図13および図14)を含む多岐にわたる疾患状態を有する患者のための呼吸力学を正規化するための人工呼吸器支援の最適レベルを識別することができる。

(実施例8)
乳児における非侵襲的人工換気における同調性の役割
乳児の場合、臨床医は、頻繁に、高流量鼻カニューレ(HFNC)および鼻間欠的強制換気(NIMV)を含む非侵襲的換気の鼻モデルを用いる。頻繁に、医師は、NIMVの場合、患者とデバイスとの同調性に注意をほとんど払わないが、同調性は、呼吸努力に大きな影響を有する場合がある。我々は、NIMV同調性の度合いによって階層化された、HFNCとNIMVとの間の呼吸努力を直接比較しようとした。

心胸郭ICUまたはPICUに入れられた6ヶ月未満の患者について、前向き無作為クロスオーバー試験を行った。子供は、抜管後に非侵襲的換気を受けた場合に適格とした。以下の条件下で、すなわち、CPAP5cmH₂O(CPAP5)、6lpmのHFNC(HFNC6)、NIMV R20、12のIPAPを有するPEEP5cmH₂O(NIMV12)、Neoseal鼻クリップ(Neo12)を用いた同じNIMV設定において挿管された状態で、食道マノメトリを圧力速度積(PRP=食道内圧におけるピーク-トラフ間の変化*呼吸速度)と共に用いて呼吸努力を測定した。一次転帰は、Neosealを有する場合および有しない場合のHFNCとNIMVとの間のRRPを用いた呼吸努力の差異であった。二次転帰は、呼吸努力におけるNIMV同調性の効果、ならびにHFNCおよびNIMVの投与応答効果を含んだ。同調性は、1分間にわたって機械的に送達された呼吸(人工呼吸器回路における肺活量測定)と患者の呼吸(食道マノメトリ)を比較することによって決定された。HFNCは、Fisher and Paykelシステムを用いて得られ、NIMVは、Servo-I人工呼吸器においてMaquetシステムを使用した。RAMカニューレを双方のアームの鼻インタフェースとして用いた。患者のサブセットについて、鼻クリップ(NeoSeal)を有する場合および有しない場合の双方でNIMV測定を実行し、これにより同調性が改善し得るか否かを調べた。

非侵襲的換気にある間の測定が、抜管の5分後〜2時間後に実行された。同調性は、患者が開始した呼吸(食道マノメトリ)を人工呼吸器が送達した呼吸(人工呼吸器肺活量測定)と比較して決定された。患者努力(食道マノメトリの偏向によって測定される)の結果として、非侵襲的人工呼吸器から呼吸が送達された(肺活量計がNIV回路と一致するように配置されたときに見られる気流から測定される)、2分間における呼吸数を量子化したパーセンテージ同調性パラメータが計算された。%同調性は、(食道内圧トリガを有する肺活量測定呼吸数)/患者努力の総数(全ての食道内圧トリガ)として計算された。一次解析は、6lpmのHFNCにおける呼吸努力をIPAP12/EPAP5のNIMVと比較した。二次解析は、呼吸努力における流量またはNIMV IPAP、呼吸努力におけるNIMV同調性、NeoSealが同調性を改善したか否か、およびNeoSealが呼吸努力を低減したか否かを含んだ。

42人の子供が含まれた。中央値(IQR)年齢は2(0.5、4)ヶ月であった。CPAP5 297(±152)において挿管されている間の平均PRPは、HFNC6 403(±183)、NIMV12 382(±199)およびNeo12 360(±148)よりも低かった。HFNC6およびNIMV12間の平均PRP(p=0.36)またはNIMV12およびNeol2間の平均PRP(p=0.5)には差異がなかった。一方、Neo12におけるPRPは、HFNC6におけるよりも低かった(p=0.04)。患者がNIMVにある間に(n=26)Neosealを受けるようにクロスオーバーされたとき、同調性が僅かに改善した(47%から58%)。(Neosealにかかわらず)より高い同調性を達成した患者は、HFNCと比較して、NIMVにおいてより大きく呼吸努力が低減した(R=-0.28、p=0.022、図16)。同調した呼吸のパーセンテージが60%を超えたとき、NIMVの結果として、HFNC(p=0.03)と比較して呼吸努力が統計的に大きく低減した。

Table 11(表11):42人の登録した患者の人口統計が中央値(範囲)または数(パーセント)として要約される。

図15に示すように、一次解析は、CPAPにおける抜管の前の呼吸努力が全ての他の条件よりも低い(p=.002)ことを実証した。一方、流量または吸気圧(KW ANOVA p=0.15)にかかわらず、HFNCとNIMVとの間の呼吸努力に差異がない。さらに、図16に示すように、二次解析は、より高い同調性を達成した患者が、HFNCと比較してNIMVにおける呼吸努力のより大きな低減を有したことを実証した(NIMV12対HFNC6およびNeol2対HFNC6)。(R=-0.28、p=0.022、r²=0.0778)。NIMVの結果として、同調性が60%を超えるとき(緑色の線)、呼吸努力がHFNCよりも低くなる。図17に示すように、NeoSealを付与した26人の患者において、同調性が50%超から55%に改善した(p=0.04)。図18に示すように、NeoSealを付与した26人の患者において、同調性が50%から55%に改善した(p=0.04)。

NIMVにおける乳児の場合、呼吸努力は、患者/人工呼吸器同調性が改善するときに低減し、NIMVは、NIMVの同調性が60%を超えるときにHNFCよりも優位であり得る。

上記で説明した様々な方法および技法は、本出願を実行するための複数の方法を影響する。当然ながら、説明した必ずしも全ての目的または利点を本明細書に説明される任意の特定の実施形態に従って達成することができるわけではないことが理解されよう。このため、例えば、当業者は、本明細書において教示または示唆される他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本明細書において教示されるような1つの利点または利点のグループを達成または最適化するように本方法を実行することができることを認識するであろう。多岐にわたる代替形態が本明細書において言及される。いくつかの好ましい実施形態は、特に、1つの特徴、別の特徴またはいくつかの特徴を含む一方で、他の実施形態は1つの特徴、別の特徴またはいくつかの特徴を具体的に除外し、さらに他の実施形態は、1つの有利な特徴、別の有利な特徴またはいくつかの有利な特徴を含むことにより特定の特徴を軽減することが理解されよう。

さらに、当業者は、異なる実施形態からの様々な特徴の適用可能性を認識するであろう。同様に、上記で論考した様々な要素、特徴およびステップ、ならびに各そのような要素、特徴またはステップのための他の既知の等価物を、当業者によって様々な組合せで用いて、本明細書において説明した原理に従って方法を実行することができる。様々な実施形態では、様々な要素、特徴およびステップのうち、いくつかが特に含まれ、他のものは特に除外される。

いくつかの実施形態および実施例との関連で本出願が開示されたが、当業者には、本出願の実施形態が、特に開示された実施形態を超え、他の代替的な実施形態および/または使用、ならびにその変更形態および等価物に拡張されることが理解されよう。

本出願を実行するための本発明者らに既知の最良の形態を含む、本出願の好ましい実施形態が本明細書に説明される。これらの好ましい実施形態における変形形態は、上記の説明を読んだ当業者には明らかとなるであろう。当業者は、そのような変形形態を適宜用いることができ、本出願は、本明細書に特に説明したのと異なる形で実施することができることが企図される。したがって、本出願の多くの実施形態は適用可能な法律によって許可されるように本明細書に添付される特許請求の範囲において挙げられる主題の全ての変更形態および等価物を含む。さらに、その全ての可能な変形形態における上記の要素の任意の組合せは、本明細書に別段の指示がない限り、または文脈により明確に否定されない限り、本出願によって包含される。

本明細書において参照される全ての特許、特許出願、特許出願の公開文書、ならびに論文、書籍、明細書、公開文書、文書、事物および同様のものの他の資料は、この参照によりあらゆる目的でそれらの全体が本明細書に組み込まれるが、これらに関連付けられた任意の審査ファイル履歴、本文書と一致しないもしくは矛盾するこれらのうちの任意のもの、または本文書に現在関連付けられているかもしくは後に関連付けられる特許請求の範囲の最も広い守備範囲に対し制限する影響を有し得るこれらのうちの任意のものは除外される。例として、組み込まれた資料のうちの任意のものに関連付けられた用語の説明、定義および/または使用と、本文書に関連付けられた用語の説明、定義および/または使用との間に何らかの不一致または矛盾が存在する場合、本文書における用語の説明、定義および/または使用が優先される。

本明細書において開示される本出願の実施形態は、本出願の実施形態の原理を示すことが理解されよう。用いることができる他の変更形態は、本出願の範囲内にあることができる。このため、限定ではなく例として、本出願の実施形態の代替的な構成を本明細書における教示に従って利用することができる。したがって、本出願の実施形態は、厳密に示され説明されるとおりに限定されない。

本発明の様々な実施形態が詳細な説明において上記で説明される。これらの説明は上記の実施形態を直接説明しているが、当業者は、本明細書に示され、説明される特定の実施形態に対する変更形態および/または変形形態を考案することができることが理解される。本記載の範囲内にある任意の変更形態または変形形態は、同様に本記載に含まれることが意図される。特に示されない限り、明細書および特許請求の範囲内の単語およびフレーズは、適用可能な分野における当業者にとって通常のおよび慣れた意味を与えられることが本発明者らによって意図される。

本出願の出願時に出願人にとって既知である本発明の様々な実施形態の上記の説明が提示され、図示および説明の目的が意図される。本記載は、包括的であることも、本発明を開示される厳密な形態に限定することも意図されておらず、上記の教示を鑑みて多くの変更形態および変形形態が可能である。説明される実施形態は、本発明の原理および実際の用途を説明し、他の当業者が様々な実施形態において、企図される特定の使用に適するように様々な変更形態と共に本発明を利用するのを可能にする役割を果たす。したがって、本発明は、本発明を実行するために開示される特定の実施形態に限定されないことが意図される。

本発明の特定の実施形態が示され、説明されたが、本明細書における教示に基づいて、本発明およびそのより広い態様から逸脱することなく、変形および変更を行うことができ、したがって添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨および範囲内にある全ての変形および変更をその範囲内に包含することが当業者には明らかであろう。

Claims (39)

1. 呼吸努力に関係する医学的状態の評価を必要とする被検者において、呼吸努力に関係する医学的状態を評価するための方法であって、
   前記被検者の呼吸に関して前記被検者から1つまたは複数の生体計測信号を得るステップと、
   前記1つまたは複数の生体計測信号に基づいて、吸気のための複数のトリガポイントを決定するステップと、
   前記生体計測信号を較正するステップと、
   前記1つまたは複数の生体計測信号から、相対的な呼吸努力値を決定するステップと、
   前記呼吸努力値の解釈を含む報告を表示するステップと、
   を含み、前記解釈は、前記1つまたは複数の生体計測信号に関係する追加データが受信されると更新される、方法。
2. 前記医学的状態は抜管後失敗である、請求項1に記載の方法。
3. 抜管失敗は、上気道閉塞、継続的呼吸失敗、神経筋機能低下またはこれらの組合せに起因する、請求項2に記載の方法。
4. 前記生体計測信号は、呼吸インダクタンスプレスチモグラフィー(RIP)、食道マノメトリ、肺活量測定またはこれらの組合せを含む、請求項1に記載の方法。
5. 吸気のための前記トリガポイントは、前記被検者による吸気の後に、0.05ms、0.1ms、0.15ms、0.2ms、0.3msのうちの任意の1つもしくは複数、またはそれらの組合せだけ遅延させることができる、請求項1に記載の方法。
6. 前記被検者は挿管されている、請求項1に記載の方法。
7. 前記RIP信号は、リアルタイムでのRIP較正を可能にするために、抜管前の、前記被検者が挿管されている間に較正される、請求項4に記載の方法。
8. 前記RIP信号は、持続的陽圧気道内圧の較正、定量的診断較正(QDC)方法、および陰性吸気力(NIF)の使用を含むRIP較正からなる群から選択された方法を用いて較正される、請求項7に記載の方法。
9. 前記相対的な呼吸努力値を決定するステップは、圧力速度積(PRP)を得るステップを含む、請求項1に記載の方法。
10. 前記PRPは、前記被検者による呼吸の所定の時間量にわたって得られる、請求項9に記載の方法。
11. 前記所定の時間量は、10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、60秒、90秒、120秒、150秒、180秒、240秒、300秒、360秒のうちの任意の1つもしくは複数、またはこれらの組合せである、請求項10に記載の方法。
12. PRPは、呼吸ごとに食道内圧信号のピークおよびトラフの変化を識別し、呼吸速度を乗算することによって得られる、請求項9に記載の方法。
13. 請求項1に記載の方法によって、抜管失敗の尤度を決定することを必要としている患者における抜管失敗の尤度を決定する方法。
14. 抜管失敗は、上気道閉塞、持続性呼吸器疾患からの呼吸の努力における継続的上昇、または神経筋機能低下に起因し得る、請求項13に記載の方法。
15. 抜管後UAOの重症度の決定を必要とする被検者の抜管後UAOの重症度を決定するための方法であって、
    第1のセンサおよび第2のセンサを設けるステップと、
    前記第1のセンサを用いて前記被検者における食道内圧(P_es)信号を得るステップと、
    前記第2のセンサを用いて前記被検者における呼吸インダクタンスプレスチモグラフィー(RIP)信号を得るステップと、
    前記第2のセンサから得られる前記信号を較正するステップと、
    吸気流制限の存在を判断するステップと、
    呼吸ごとに、吸気流の関連付けられた相対重症度を決定するための圧力速度積(PRP)を得るステップと、
    ある期間にわたって取得された呼吸数にわたって相対重症度を平均して、相対平均重症度スコアを得るステップと、
    を含み、正常な被検者と比較した相対平均重症度スコアにおける増大は、抜管後UAOの重症度の増大を示す、方法。
16. 前記第2のセンサからの前記信号は抜管前に較正される、請求項15に記載の方法。
17. 前記期間は、前記被検者の呼吸のうちの10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、60秒、90秒、120秒、150秒、180秒、240秒、300秒、360秒のうちの任意の1つもしくは複数、またはこれらの組合せである、請求項15に記載の方法。
18. 相対重症度を評価するステップは、所与の範囲のPRP値にわたって重症度スコアを割り当てるステップと、前記重症度スコアを前記期間にわたって前記被検者が行う呼吸数で平均するステップとを含む、請求項15に記載の方法。
19. 前記PRPが250未満の場合、ゼロの重症度スコアが割り当てられ、
    前記PRPが250以上500未満である場合、1の重症度スコアが割り当てられ、
    前記PRPが500以上1000未満である場合、2の重症度スコアが割り当てられ、
    前記PRPが1000以上1500未満である場合、3の重症度スコアが割り当てられ、
    前記PRPが1500を超える場合、4の重症度スコアが割り当てられる、請求項18に記載の方法。
20. 前記吸気流制限は抜管後に決定される、請求項15に記載の方法。
21. 請求項15に記載の方法によって、抜管後再挿管のより高いリスクを有する患者の識別を必要とする被検者において、抜管後再挿管のより高いリスクを有する患者を識別する方法であって、正常な被検者と比較した前記相対平均重症度スコアにおける増大は、前記被検者が再挿管のより高いリスクを有することを示す、方法。
22. 請求項15に記載の方法によって、抜管失敗の予測を必要とする患者において抜管失敗を予測する方法であって、正常な被検者と比較した前記相対平均重症度スコアにおける増大は、前記被検者が抜管失敗のより高いリスクを有することを示す、方法。
23. 前記食道内圧およびRIP信号は同時にまたは連続して得られる、請求項15に記載の方法。
24. P_es信号を取得するステップは食道マノメトリを実行するステップを含む、請求項15に記載の方法。
25. RIP信号は、腹部(Abd)壁および胸郭(RC)壁の動きを決定することを含む、請求項15に記載の方法。
26. 前記信号を較正するステップは、
    較正される複数のRIP信号を検出するステップと、
    較正タイプの選択を受信するステップと、
    前記複数のRIP信号から、前記信号について呼吸ごとにピークおよびトラフを決定して、1つまたは複数の呼吸窓を識別するステップと、
    前記選択された較正タイプについて、前記1つまたは複数の呼吸窓から較正のためのK値を決定するステップと、
    を含む、請求項15に記載の方法。
27. 前記PRPは、呼吸ごとに前記食道内圧信号のピークおよびトラフを識別し、呼吸速度を乗算することによって得られる、請求項15に記載の方法。
28. 呼吸努力に関係する医学的状態の評価を必要とする被検者において、呼吸努力に関係する医学的状態を評価するための1つまたは複数のプログラムを記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記1つまたは複数のプログラムは、コンピュータシステムの1つまたは複数のプロセッサによって実行するためのものであり、前記1つまたは複数のプログラムは、
    前記被検者の呼吸に関して前記被検者から1つまたは複数の生体計測信号を得るための命令と、
    前記1つまたは複数の生体計測信号に基づいて、吸気のための複数のトリガポイントを決定するための命令と、
    生体計測信号を較正するための命令と、
    前記1つまたは複数の生体計測信号から、相対的な呼吸努力値を決定するための命令と、
    前記呼吸努力値の解釈を含む報告を表示するための命令と、
    を含み、前記解釈は、前記1つまたは複数の生体計測信号に関係する追加データが受信されると更新される、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
29. 前記医学的状態は抜管後失敗である、請求項26に記載の媒体。
30. 抜管後失敗は、上気道閉塞、継続的呼吸失敗、神経筋機能低下またはこれらの組合せに起因する、請求項27に記載の媒体。
31. 前記生体計測信号は、呼吸インダクタンスプレスチモグラフィー(RIP)、食道マノメトリ、肺活量測定またはこれらの組合せを含む、請求項26に記載の媒体。
32. 吸気のための前記トリガポイントは、前記被検者による吸気の後に、0.05ms、0.1ms、0.15ms、0.2ms、0.3msのうちの任意の1つもしくは複数、またはそれらの組合せだけ遅延させることができる、請求項26に記載の媒体。
33. 前記被検者は挿管されている、請求項26に記載の媒体。
34. 前記RIP信号は、処理なしでのリアルタイムでのRIP較正を可能にするために、抜管前の、前記被検者が挿管されている間に較正される、請求項26に記載の媒体。
35. 前記RIP信号は、持続的陽圧気道内圧の較正、定量的診断較正(QDC)方法、および陰性吸気力(NIF)の使用を含むRIP較正からなる群から選択された方法を用いて較正される、請求項32に記載の媒体。
36. 前記相対的な呼吸努力値を決定するステップは、圧力速度積(PRP)を得るステップを含む、請求項26に記載の媒体。
37. 前記PRPは、前記被検者による呼吸の所定の時間量にわたって得られる、請求項34に記載の媒体。
38. 前記所定の時間量は、10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、60秒、90秒、120秒、150秒、180秒、240秒、300秒、360秒のうちの任意の1つもしくは複数、またはこれらの組合せである、請求項35に記載の媒体。
39. PRPは、呼吸ごとに食道内圧信号のピークおよびトラフを識別し、呼吸速度を乗算することによって得られる、請求項34に記載の媒体。