JP2019025338A - Ｅｉｔデータに基づき差分指標を特定する装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電気インピーダンストモグラフィ装置（３０）により得られた生体の肺領域のＥＩＴデータ（３６）に基づき、呼気終末インピーダンス値の差分指標（３００，４００）を特定する装置（１０）に関する。【解決手段】本発明によれば、差分指標（３００，４００）を用いることで、過膨張または虚脱について肺領域の変化を定量的に評価することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、ＥＩＴデータに基づき差分指標の特定が行われる電気インピーダンストモグラフィのための装置および方法に関する。

従来技術から、電気インピーダンストモグラフィ（ＥＩＴ）のための装置は公知である。この装置は、電気インピーダンス測定により得られた信号およびそれらの信号から取得されたデータならびにデータ流に基づき、１つの画像、複数の画像、または連続的な画像シーケンスを生成するように構成され、そのために設けられている。それらの画像または画像シーケンスによって、種々の体部組織、骨、皮膚、体液および器官特に肺の導電率の差が示され、これは患者の状態を観察するのに役立つものである。

たとえば米国特許第６，２３６，８８６号明細書（US 6,236,886）には、複数の電極が配置され、少なくとも２つの電極において電流が給電され、それ以外の電極において信号が検出される電気インピーダンストモグラフィについて記載されており、さらに骨、皮膚および血管など体部の導電率の分布を特定するための画像再構築アルゴリズムを用いた方法が示されており、この場合、基本構成として、信号検出構成要素（電極）、信号処理構成要素（増幅器、Ａ／Ｄ変換器）、給電構成要素（発生器、電圧／電流変換器、電流制限器）、および制御構成要素が設けられている。

米国特許出願公開第５，８０７，２５１号明細書（US 5,807,251）に記載されているように、ＥＩＴの臨床用途において、複数の電極から成るセットを電極リングとして用意することが知られている。それらの電極のセットは、たとえば患者の胸郭周囲などに互いに所定の間隔で皮膚と電気的に接触させて配置される。電流入力信号または電圧入力信号が、互いに隣り合って配置された電極から成る可能な電極ペアのうち、複数の異なる電極ペアの間に、またはすべての電極ペアの間に、それぞれ交替で加えられる。互いに隣り合って配置された電極のペアのうち１つのペアに入力信号が加えられる間に、残りの電極の互いに隣り合うペア各々の間で、電流または電圧が測定され、得られた測定データが公知のように処理されて、電極リングが周囲に配置された患者横断面全体にわたる固有の電気抵抗の分布が描出され、画面に表示される。

電気インピーダンストモグラフィ（ＥＩＴ）は、放射線による他の画像生成方法（レントゲン装置、放射線によるコンピュータトモグラフィ）とは異なり、患者に有害な放射線負荷が発生しない、という利点を有する。また、ソノグラフィ方法とは異なりＥＩＴによれば、電極ベルトを用いることで患者の胸部全体および肺の代表的な横断面にわたって、連続的な画像捕捉を行うことができる。これらに加えて、検査のたびに事前に塗布しなければならない接触ジェルの使用も不要となる。したがって電気インピーダンストモグラフィ（ＥＩＴ）によってもたらされる利点とは、機械による人工呼吸または自発呼吸の患者に対する療法経過を観察しドキュメント化する目的で、肺を連続的に監視できることである。

たとえば米国特許出願公開第５，８０７，２５１号明細書（US 5,807,251）から公知のように、ＥＩＴ機器により患者の胸郭周囲に設けられた電極アレイを用いて、胸郭におけるインピーダンス測定が行われ、それらのインピーダンスから胸郭のジオメトリへの換算によって、患者の肺のイメージが生成される。全部でたとえば１６個といった個数で患者の胸郭周囲の電極面に取り付けられた電極を用いて、ＥＩＴ機器は、それぞれ２つの電極への電流給電と、その他の電極における電圧測定値（ＥＩＴ測定信号）の記録という１回の周期において、３２×３２個の画素から成る肺のイメージを生成することができる。この場合、１６個の電極であれば、２０８個のインピーダンス測定値がそれらの電極において捕捉される。

次いでそれら２０８個のインピーダンス測定値から、ＥＩＴ画像再構築によって１０２４個の画素、これはピクセルと呼ばれることも多い、が生成され、その後、それらの画素がすべて合わさって、肺の換気画像（ＴＩＤ画像）が電極面領域内の横断面もしくは横断ビューとして生成される。それらの電極は、電気インピーダンストモグラフィ（ＥＩＴ）を実施するために、生体の胸部周囲を巡るように水平方向配置で、かつ生体の肺の１つの領域を含むように、配置されている。これによって電極アレイ面内に１つのロケーションが形成され、これはボディの横断面周囲に設けられた電極アレイの胸部体軸ポジションと呼ばれることもある。

電気インピーダンストモグラフィ（ＥＩＴ）を有利には、肺機能監視に適用することができ、たとえば好ましくは、基準に対する肺の状態変化を監視に活用する、といったようにして適用することができる。

このようにすれば電気インピーダンストモグラフィ（ＥＩＴ）を用いて、いわゆるｄＥＥＬＩ画像（delta of End Expiratory Lung Impedance）を生成することができ、この場合、ある時点の局所的呼気終末インピーダンスが、基準時点の局所的呼気終末インピーダンスに関連づけられる。すべての画素もしくはピクセルについて総和することによって、良好な近似で呼気終末の空気含有量変化に比例する値が得られる。次いでこの値をたとえば英数字の数値として、ｄＥＥＬＩ画像に対する付加情報として供給することができる。さらに、肺の状態を監視する目的で、肺内の局所的ベンチレーションの変化を基準に関連づけることができる。このようにして目下の換気画像と基準時点の換気画像つまり基準換気画像との差分から、いわゆる差分換気画像（ｄＴＩＤ画像）を求めることができる。局所的差分を総和することにより、その結果から基準に対し相対的なベンチレーション変化の全体値を求めることができる。

肺が健康な患者の場合には人工呼吸圧力を上昇させると、たとえばＰＥＥＰを上昇させると、つまり患者の肺において息の吐き出しフェーズ（呼気）の終わりに生じている圧力値を上昇させると（ＰＥＥＰ＝Positive End Expiratory Pressure 呼気終末陽圧）、肺領域全体において換気が改善されることが多く、呼気終末空気含有量の全体値が、もしくは呼気終末空気含有量の変化が、大抵の場合には人工呼吸療法の監視に有用である一方、特に肺に疾患がある場合のベンチレーション変化については、このことが成り立たないことが多い。一般にたとえば患者が背臥位のときには、背側肺領域つまりは脊柱近傍の肺領域における換気は制約されている。この場合、人工呼吸によって主として、患者の腹側肺領域つまりは胸骨近傍の肺領域が換気される。療法措置としてＰＥＥＰを上昇させると、理想的なケースであれば背側肺領域における換気が改善されるが、その際に背側肺領域の伸展性（コンプライアンス）は、腹側肺領域における伸展性（コンプライアンス）を犠牲にして改善されることが多い。その後、さらに圧力を上昇させると、腹側領域においてはすでに過膨張（過剰膨満）が引き起こされるおそれがある一方で、背側領域は依然として、圧力上昇による伸展性（コンプライアンス）の改善により利を得る。したがってすべてのｄＴＩＤ画素（ピクセル）を総和してしまうと、背側肺領域と腹側肺領域とにおいて換気の相違があるにもかかわらず、全体としては大きなベンチレーション変化を特定できない、という状況がどうしても生じてしまう可能性がある。このことによって、著しい局所的相違が正当には評価されず、場合によっては誤った解釈に至るおそれがある。その例を挙げるとすれば、体積制御される人工呼吸モードによる人工呼吸である。この場合には、総和された差分からは全体として、差分換気画像（ｄＴＩＤ画像）である２つの換気画像間で体積変化が生じない。その理由は、体積制御される人工呼吸モードによって、換気量が一定に維持されるからである。このような作用を最小限に抑える目的で、これまでは一般的に、事前に決められた領域いわゆるＲＯＩ（region of interests 関心領域）における総和を用いることでなんとか対処してきた。しかしながらこれによっても局所的状態が大抵は不十分にしかイメージングされず、それゆえこのような解決策は最適なものとはみなすことができない。

これまで述べてきた公知の従来技術の欠点を踏まえ、本発明が解決しようとする課題は、電気インピーダンストモグラフィ装置に付属する電極アレイを備え肺の画像生成に適した、電気インピーダンストモグラフィ（ＥＩＴ）装置において、複数の肺領域のインピーダンス値の差分指標を特定できるようにすることである。

本発明の別の課題は、複数の肺領域のインピーダンス値の差分指標を特定する方法を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を備えた装置によって解決される。

さらにこの課題は、請求項１３の特徴を備えた方法によって解決される。

従属請求項には本発明の有利な実施形態が示されており、以下では個所によっては図面を参照しながら、それらの実施形態について詳しく説明する。ただしこれによっても、本発明の一般的着想が限定されるものではない。

さらに本発明による方法を、コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品として提供することもでき、よって、本出願の権利範囲は、コンピュータプログラム製品およびコンピュータプログラムにも及ぶものである。

この場合、差分指標を特定するための本発明による方法と関連して説明する特徴および詳細な点は、当然ながら装置とも関連して装置に関しても適用されるものであり、さらにそれぞれその逆も成り立つので、本発明の個々の態様に対する開示について、常に相互に関連づけられ、もしくは関連づけることができる。

最初に、本特許出願において用いられる概念のうちのいくつかについて詳しく説明する。

「観察期間」とは、本発明の内容に即していえば、時間経過中の１つの時間区間のことである。かかる観察期間の開始と終了は、決められた時点または整合可能な時点によって与えられるか、あるいは呼吸または人工呼吸の特性によって定められた事象によって与えられる。呼吸または人工呼吸をもとに定められる観察期間の例は、１回の呼吸サイクル、複数の呼吸サイクル、呼吸サイクルの一部分たとえば息の吸い込み（吸気）、吸気休止、息の吐き出し（呼気）、呼気休止である。

「ＥＩＴ測定信号」とは、本発明の内容に即していえば、以下の信号またはデータのことであり、すなわち、ＥＩＴ機器により電極群または電極ベルトを用いて捕捉可能な信号またはデータのことである。これらの信号またはデータとして様々な信号形態のＥＩＴ測定信号が挙げられ、たとえば電極または電極群に対応づけられた、あるいは電極ベルトにおける電極または電極群のポジションに対応づけられた、電圧または電圧測定信号、電流または電流測定信号であり、さらには電圧および電流から導出された電気抵抗値または電気インピーダンス値である。

１回の測定周期とは、本発明の内容に即していえば、２つの給電電極いわゆる給電電極ペアにおける１回の信号給電のことであって、その際にこれら両方の給電電極とは異なる他の電極では、ＥＩＴ測定信号の捕捉が行われる。

１回の測定サイクルとは、本発明の内容に即していえば、複数の給電電極ペアにおいて給電を行うと共に、それ以外の電極ではそれぞれ１回の対応する測定周期が行われる一連の流れのことである。この場合、かかる測定サイクルは、ＥＩＴデータの処理において一般的には、いわゆる「フレーム」または「タイムフレーム」と呼ばれる。１６個の電極を備えたＥＩＴシステムの場合、隣り合うデータ捕捉モードを使用しながら、１回の測定サイクルすなわち１つの「タイムフレーム」において、２０８個の測定信号が発生する。

したがって測定サイクルの一部である１回の測定周期は、ＥＩＴデータの処理においては一般的には「部分フレーム」と呼ばれる。隣り合うデータ捕捉モードを使用する１６個の電極を備えたＥＩＴシステムの場合、１回の測定周期すなわち１つの「部分フレーム」において、１３個の測定信号が発生する。

データ捕捉モードの使用ということが意味するのは、１回の測定周期中、給電電極ペアとして隣り合ってポジショニングされた２つの電極に給電しているときに、測定電極ペアとしてそれぞれ隣り合ってポジショニングされた２つの電極から、１３個の測定信号が捕捉され、１回の測定サイクル中に給電電極ペアをローテーションしながら、測定電極ペアごとに１６回の測定サイクルを行えば、１６個の測定信号が得られる、ということである。

ＥＩＴ測定チャネルとは、本発明の趣旨に即していえば、それぞれ２つの信号給電電極と、これら２つの信号給電電極とは異なる、多数の電極のうち２つの信号捕捉電極との、一義的な対応づけまたはコンステレーションのことである。多数の電極は、電気インピーダンストモグラフィ装置の構成要素として、たとえば患者の胸部周囲に取り付けられ所定数の電極を備えた電極ベルトとして実装された電極アレイによって構成される。たとえば電極ベルトにおける電極の個数は、１６個、３２個または６４個の電極である。その結果、一方では給電電極から、他方では給電電極とは異なる測定電極から成る種々の対応づけまたはコンステレーションを含む、多数のＥＩＴ測定チャネルが得られる。ＥＩＴ測定チャネルは好ましくは、インデックスベースの態様の形態でアドレッシングされ、ＥＩＴ測定チャネル上で捕捉されたデータは、好ましくはインデックスで表されたベクトル、インデックスで表されたデータフィールド、またはインデックスで表された行列の形態でアドレッシングされ、記憶され、後続処理（ベクトル演算、行列演算）のために保管されて準備される。隣り合うデータ捕捉モードを使用する１６個の電極を備えたＥＩＴシステムの場合であれば、２０８個のＥＩＴ測定チャネルが得られ、この場合、１つの測定チャネルはそれぞれ、１つの給電電極ペアと１つの測定電極ペアの一義的な対応づけとして規定されている。隣り合うデータ捕捉モードにおいて、複数の電極のうちそれぞれ２つの隣り合う電極が給電のために使用され、複数の電極から成る残りの電極のうち隣り合う２つの電極が信号捕捉のために使用される。

ＥＩＴデータとは、本発明の趣旨に即していえば、以下のような信号またはデータのことであると解されたい。すなわち、
・ＥＩＴ未加工データ、つまりＥＩＴ機器により電極群または電極ベルトを介して捕捉された電圧または電流などの測定信号であって、これは電極または電極群に対応づけられており、あるいは電極ベルトにおける電極または電極群のポジションに対応づけられている。
・ＥＩＴ画像データ、つまり再構築アルゴリズムを用いてＥＩＴ未加工データから算出され、複数の肺領域のインピーダンス、インピーダンス差分またはインピーダンス変化を表すデータまたは信号。
・分類されたＥＩＴデータ、つまり予め定められた基準に従って事前にソートまたは事前に分類されたＥＩＴ画像データまたは信号。この場合、分類をたとえば、ベンチレーションに起因するＥＩＴデータまたは信号と、心臓および灌流に起因するＥＩＴデータまたは信号とへの分割として、構成することができる。

本発明によれば、
・第１の時点のＥＩＴデータに基づき、および少なくとも１つの別の時点のＥＩＴデータに基づき、換気された複数の肺領域の局所的差分値がそれぞれ求められ、
・求められた局所的差分値が評価基準に基づき分類され、
・分類された差分値がそれぞれ総和され、
・分類された差分値の和に基づき、少なくとも２つの局所的肺領域における局所的特性変化を表す差分指標が特定され、さらに、
・それらの差分指標から制御信号が生成されて供給される。

好ましくは、局所的差分値が正の差分値と負の差分値とに分類され、差分換気画像において正に分類されたすべての差分値が総和されて、正の差分指標が得られ、差分換気画像において負に分類されたすべての差分値が総和されて、負の差分指標が得られる。

この場合、負の差分指標は肺領域の換気における損失（ＬＯＳＳ）を表し、正の差分指標は肺領域の換気における利得（ＷＩＮ）を表す。

第１の態様によれば、上述の課題は本発明による装置によって解決される。

本発明による装置は、ＥＩＴデータに基づき差分指標を特定するように構成されており、基本構成要素として、
・データ入力ユニット、
・計算および制御ユニット、ならびに、
・出力ユニット、
を備えている。

この場合、ＥＩＴデータが、電気インピーダンストモグラフィ装置により取得され、または取得されたものであり、電気インピーダンストモグラフィ装置から直接、またはデータライン、信号ラインまたはネットワーク接続を介して間接的に、差分指標を特定する装置へ供給される。差分指標を特定する装置を、電気インピーダンストモグラフィ装置の構成要素として形成することもできるし、または差分指標を特定する装置を、電気インピーダンストモグラフィ装置にいわば補足要素として割り当てるまたは併設することができる。しかも、電気インピーダンストモグラフィ装置を、人工呼吸器または麻酔機器と共に共働させることができ、つまりは１つの医療技術システムを形成することができる。

データ入力ユニットは、生体の肺の少なくとも１つの領域から観察期間にわたりＥＩＴデータを受信して、計算および制御ユニットへ供給するように構成されている。既述のように、１６個の電極から成る装置によれば、２０８個のインピーダンス測定値を捕捉することができ、次いでそれらのインピーダンス測定値から、ＥＩＴ画像再構築によって、１０２４個の画素が生成され、その後、これらの画素を、計算および制御ユニット内で後続処理するために、ＥＩＴデータとしてデータ入力ユニットへ供給することができる。

計算および制御ユニットは、ＥＩＴデータから局所的インピーダンス値を特定するように構成されている。これらの局所的インピーダンス値は、多数の画素（ピクセル）について、多数の肺領域の換気（ベンチレーション）をいわば「ピクセルごとに」表している。これらの局所的インピーダンス値は、データ集合として一般的にはデータセットとして、計算および制御ユニットに割り当てられたデータ記憶装置またはデータ記憶領域に記憶され、後続データ処理のためにこのデータ記憶装置またはデータ記憶領域内に保管されて準備される。

計算および制御ユニットは、第１の時点ｔ１において、少なくとも２つの局所的肺領域について、ＥＩＴデータから局所的インピーダンス値を特定するように構成されている。計算および制御ユニットは、少なくとも１つの別の時点ｔｎにおいて、少なくとも２つの局所的肺領域について、ＥＩＴデータからさらに別の局所的インピーダンス値を特定するように構成されている。第２の時点ｔｎは、第１の時点ｔ１よりも時間的に後に続くものである。

計算および制御ユニットは、少なくとも２つの局所的インピーダンス値について、第１の時点ｔ１におけるインピーダンス値と、さらに別の時点ｔｎにおけるインピーダンス値と、の間の局所的差分値をそれぞれ求め、求められた局所的差分値から評価基準に基づき、少なくとも２つの状態分類へ分類するように、構成されている。

計算および制御ユニットはさらに、分類された局所的差分値を少なくとも２つの状態分類の各々において総和し、この総和から、少なくとも２つの局所的肺領域における局所的特性変化を表す差分指標を特定するように構成されている。

計算および制御ユニットはさらに、差分指標から制御信号を生成および供給するように構成されている。

好ましくは計算および制御ユニットによって、求められた局所的差分値を少なくとも２つの状態分類に分類するために、局所的差分値が正の差分値と負の差分値とに区別されるように、評価基準が適用される。時点ｔｎの局所的インピーダンス値が時点ｔ１の局所的インピーダンス値よりも、予め定められた第１の値だけ上昇していたならば、換気画像の画素（ピクセル）について正の差分値が生じる。時点ｔｎの局所的インピーダンス値が時点ｔ１の局所的インピーダンス値よりも、予め定められた第２の値だけ低下していたならば、換気画像の画素（ピクセル）について負の差分値が生じる。この場合、予め定められた値としてたとえば閾値を用いることができ、有用な閾値はたとえば、時点ｔ１における局所的インピーダンス値を基準として、５％〜１５％の範囲内で絶対値が相違する、というものである。正の差分値は、それらの画素に属する肺領域において換気状況が改善されたことを表し、負の差分値は、それらの画素に属する肺領域において換気状況が悪化したことを表す。

計算および制御ユニットはさらに、負に分類されたすべての差分値の総和を実施して負の差分指標（ＬＯＳＳ）が得られるようにし、正に分類されたすべての差分値を総和して正の差分指標（ＷＩＮ）が得られるように、構成されている。

この場合、第１および第２の閾値を１つの同じような閾値に基づくものとすることができるけれども、第１および第２の閾値を互いに異なるように設定してもよく、その結果として、負の差分指標（ＬＯＳＳ）と正の差分指標（ＷＩＮ）とについて、非対称の分類が生じるようになる。

この場合には負の差分指標（ＬＯＳＳ）は、時点ｔｎにおける換気状況が人工呼吸療法のもとで時点ｔ１における換気状況よりも悪化した肺領域を表している。

さらにこの場合には正の差分指標（ＷＩＮ）は、時点ｔｎにおける換気状況が人工呼吸療法のもとで時点ｔ１における換気状況よりも改善された肺領域を表している。

このようにすればたとえば、人工呼吸圧力を変化させたときに、たとえば吸気圧力または息の吐き出し（呼気）の終わりに患者の肺内に生じている圧力（ＰＥＥＰ＝Positive End Expiratory Pressure 呼気終末陽圧）を変化させたときに、どのようなやり方で背側肺領域の換気状況が改善されたのか（ＷＩＮ）、および背側肺領域におけるそのような改善には、他の領域たとえば腹側領域の悪化（ＬＯＳＳ）が伴っているのか否か、を表すことができる。

好ましくは、差分指標（ＷＩＮ，ＬＯＳＳ）は、計算および制御ユニットにより数値として、たとえばパーセントにより表される数値として求められ、それらの数値は、時点ｔｎと時点ｔ１とにおける肺領域の換気状況間の相違を表し、このようにすることで極めて見やすい形態で、少なくとも２つの局所的領域における局所的特性変化を表示できるようになる。

肺の換気状況の改善または悪化は、人工呼吸器における設定の変更または整合によって、特に人工呼吸圧力の上昇または低減によって、もたらされる可能性がある。ただし、患者の体位の変化たとえば背臥位から側臥位への変化およびその逆への変化によっても、人工呼吸器もしくは麻酔機器における設定の変更または整合とは無関係に、あるいは人工呼吸器もしくは麻酔機器における設定の変更または整合との組み合わせで、肺の換気状況の改善または悪化が生じる可能性がある。

出力ユニットは、制御信号を使用して、少なくとも２つの局所的肺領域の局所的特性変化の数値を表す出力信号を生成、供給または出力するように構成されている。

ＥＩＴデータと局所的インピーダンス値とに基づき求められた局所的特性および特性変化は、肺の伸展性（コンプライアンス）または弾性の局所的変化を表す。

この場合、出力ユニットから出力されるまたは供給される数値を、たとえばパーセント値として構成することができ、この値は、求められた特性の局所的変化を表し、特に、基準量好ましくは観察期間の最初に求められた基準量に対する肺の伸展性（コンプライアンス）または弾性の局所的変化を表す。

以下に挙げる定義および式、ならびにそれらの式に対応する説明によって、計算および制御ユニットが換気状態の変化すなわち「利得」（ＷＩＮ）および「損失」（ＬＯＳＳ）をどのようにして算出できるのかについて、例示的に示すことにする。

患者の肺の換気された領域Ω内の画素（ピクセル）の集合において、時点ｔ１における画素（ピクセル）の集合であるピクセル値Ｒ_ｉ，ｉ∈Ωを有する基準換気画像としての第１の換気画像と、時点ｔｎにおけるさらに別の画素（ピクセル）の集合であるピクセル値Ｔ_ｉ，ｉ∈Ωを有する第２の換気画像とが、与えられているものとする。基準換気画像がピクセルごとに第２の換気画像から減算され、その結果として、差分換気画像（ｄＴＩＤ画像）
Ｄ_ｉ＝ｃ（Ｔ_ｉ−Ｒ_ｉ），ｉ∈Ω
が得られる。基準換気画像は、好ましくは式１により正規化係数ｃにより１００％にスケーリングされる。

１つの特別な実施形態によれば、基準換気画像および新たに特定された換気画像各々について、さらには差分換気画像（ｄＴＩＤ画像）についても、換気量またはコンプライアンスに合わせて、式２に従い正規化または較正を行うことができる。この場合、換気量もコンプライアンスも、人工呼吸器もしくは麻酔機器から、ＥＩＴデータに基づき差分指標の特定を行う電気インピーダンストモグラフィ装置へ、データ交換時に人工呼吸圧力推移の値に加えて、それぞれ最新のものが供給される。

シンボルＧ_ＲおよびＧ_Ｔは、ＴとＲに属する人工呼吸の観察可能な変量たとえば換気量またはコンプライアンスを表しており、それらに合わせて正規化しようというものである。もっとも簡単ケースでは、正規化されない。このケースであれば、正規化係数はｃ＝１となる。

患者の肺の換気された領域Ω内の画素（ピクセル）の集合において、２つの領域が定義される。すなわち、
Ω_＋は、正の差分値の領域Ω_＋として定義される：ｉ∈Ω、ただしＤ_ｉ＞０、
Ω₋は、負の差分値の領域Ω₋として定義される：ｉ∈Ω、ただしＤ_ｉ＜０。

これら２つの領域Ω_＋，Ω₋を用いることによって、差分指標Ｗ（ＷＩＮ），Ｗ＝Σ_ｉ∈Ω＋Ｄ_ｉと、Ｌ（ＬＯＳＳ），Ｌ＝Σ_ｉ∈Ω−Ｄ_ｉとが、スケーリングｃの適用でパーセント数値として得られ、これらの数値は、時点ｔｎとｔ１における患者の肺の換気された領域Ωにおける換気状況間の差を表す。

差分指標によって、「利得」（ＷＩＮ）と「損失」（ＬＯＳＳ）とを有する領域のバランス計算が可能となり、したがって有利には、患者の療法において今後どのようにして引き続き進めることができるか、という判定がユーザにとって容易になる。ユーザによる治療経過中に、患者の投薬の変更が行われるまたは行われた状況においても、差分指標の利点が明らかになる。たとえば特定の薬の調量および頻度などのようなやり方によって場合によっては、患者の肺の換気に関して人工呼吸療法を変更することなく生じる作用を、差分指標によって短期間および長期にわたり（傾向分析）観察することができる。

つまりたとえば、患者の体位を背臥位から腹臥位または側臥位に変更すること、背臥位において肩の領域に付加的な支えをおくことが、さらには人工呼吸圧力、人工呼吸数、および吸気と呼気の比について、人工呼吸の設定を変更することも、「利得」（ＷＩＮ）および「損失」（ＬＯＳＳ）の釣り合いをとることに、したがって患者の状況を改善することに、寄与する可能性がある。

１つの好ましい実施形態によれば、データ入力ユニットは、観察期間内の人工呼吸圧力の圧力測定値または圧力推移を表すデータを受信し、計算および制御ユニットへ供給するように構成されている。計算および制御ユニットは、この好ましい実施形態によれば、人工呼吸が経過する中での圧力測定値または圧力推移を表すデータに基づき、人工呼吸圧力の呼気終末値（ＰＥＥＰ）を表す観察期間内の値を求めるように、構成されている。差分指標Ｗ（ＷＩＮ）およびＬ（ＬＯＳＳ）を用いて、種々の人工呼吸圧力に対して換気状況の特質を表そうという場合であれば、人工呼吸圧力が時点ｔｎとｔ１とで互いに異なっていると、特に有利である。このため、さらに別の実施形態において実装されるように、ＥＩＴデータの種々の捕捉時点において、生体の肺内の人工呼吸圧力の種々の呼気終末値（ＰＥＥＰ）を換気のために有効に働かせる目的で、適切な操作措置（ＰＥＥＰトライアル）が実施されるようにすることができる。

さらに別の好ましい実施形態によれば、計算および制御ユニットは、人工呼吸圧力の呼気終末値を表す値を考慮しながら、局所的インピーダンス値から、局所的肺領域の局所的呼気終末インピーダンス値を特定し、それらの局所的呼気終末インピーダンス値から局所的差分値を求め、さらに、求められた特性の局所的変化特に肺の伸展性（コンプライアンス）または弾性を表す差分指標をそれぞれ特定する、ように構成されている。この場合、差分指標はそれぞれ好ましくは、少なくとも２つの肺領域内の伸展性（コンプライアンス）のパーセント数値による利得／損失（ＷＩＮ／ＬＯＳＳ）状況をそれぞれ表す。利得／損失分析のコンセプトによって、肺の局所的領域について、それぞれ人工呼吸圧力の変化のもとで局所的伸展性（コンプライアンス）がどのように変化したのか、を表すことができる。

この目的で、計算および制御ユニットは、観察期間内の人工呼吸圧力の圧力推移を以下のように評価する。すなわち、それぞれ息の吐き出しフェーズの終わりにおける圧力値（ＰＥＥＰ）に対して、それぞれ時間的に対応する局所的呼気終末インピーダンス値を、画素の差分値を特定するために、さらには差分指標を求めるために、計算および制御ユニットによって用いることができるように評価する。このような利得／損失分析によって、たとえば肺領域内の人工呼吸圧力の上昇、特に呼気終末人工呼吸圧力（ＰＥＥＰ）の上昇によって、以前は閉じられていた肺胞の（虚脱 collapse）領域の開放が引き起こされたか否か、を求めることができ、このような状態であるならば、「利得」（ＷＩＮ）と査定されるべきである。同じ圧力上昇が行われる中で、以前からすでに開かれていた肺胞を含む領域が、過膨張になってしまったとすれば、このことは「損失」（ＬＯＳＳ）と査定されるべきである。これに加え、たとえば肺領域内の人工呼吸圧力の低下、特に呼気終末人工呼吸圧力（ＰＥＥＰ）の低下によって、以前は過膨張していた肺胞の領域（過剰膨満 overdistension）の縮小が引き起こされたか否か、を求めることもでき、このような状態であるならば、「利得」（ＷＩＮ）と査定されるべきである。同じ圧力低下が行われる中で、以前からすでに開かれていた肺胞を含む領域が潰れてしまったとしたならば、つまり虚脱してしまったとしたならば、このことは「損失」（ＬＯＳＳ）と査定されるべきである。したがって差分指標によって、圧力を上昇させたときに、以前は閉ざされていた肺領域の開放（ＷＩＮ）が、過膨張された肺領域が増加するという犠牲（ＬＯＳＳ）を伴って生じているのか否か、同様に、圧力を低下させたときに、過膨張された肺領域の軽減（ＷＩＮ）が、閉ざされた肺領域が増加するという犠牲（ＬＯＳＳ）を伴って生じているのか否か、に関する情報が得られる。この場合、数値またはパーセント値である差分指標によって、目下の時点ｔｎに属する人工呼吸圧力の値と共に、時点ｔｎにおける情報が得られ、これはたとえば、時点ｔ１に属する人工呼吸圧力値と共に、それぞれ時点ｔ１と比較された利得（ＷＩＮ）と損失（ＬＯＳＳ）とを伴う肺領域の個々の平面における定性的変化などである。たとえばここで述べておくと、一般に患者が背臥位のときであれば、前側（腹側）肺領域内の閉じられた肺胞は、後側（背側）肺領域内の閉じられた肺胞よりも、良好に開放させることができる。その理由は、後側（背側）肺領域内の肺胞には、それらの上にある器官および組織の重量の力が作用するからである。その結果、後側肺領域内の肺胞を開放させるために整合された人工呼吸圧力であると、前側肺領域においてはすでに過膨張を引き起こしてしまう可能性がある。

さらに別の好ましい実施形態によれば、観察期間として、１回の吸気継続時間と１回の呼気継続時間とをそれぞれ含む少なくとも２回の呼吸サイクルから成る継続時間が選択される。

さらに別の好ましい実施形態によれば、観察期間として、人工呼吸圧力の変化を伴う操作措置の継続時間が選択され、好ましくは１回の吸気フェーズと１回の呼気フェーズとをそれぞれ含む複数の呼吸サイクルを有するデクリメントＰＥＥＰトライアルの継続時間が選択される。この場合、局所的呼気終末インピーダンス値に対応する呼気終末人工呼吸圧力（ＰＥＥＰ）は、時点ｔｎにおいて、時点ｔ１における呼気終末人工呼吸圧力（ＰＥＥＰ）よりも、予め定められた値だけ低くなっている。呼気終末人工呼吸圧力（ＰＥＥＰ）の低減段階に対して予め定められた値として、たとえば１ｍｂａｒ、２ｍｂａｒまたは５ｍｂａｒの圧力差を設定することができる。デクリメントＰＥＥＰトライアルをたとえば、一例として１５ｍｂａｒのスタート値から５ｍｂａｒのターゲット値に向かって、呼気終末人工呼吸圧力（ＰＥＥＰ）の一連の低減を、２ｍｂａｒの一連の低減段階による多段階の低減を介して、設定することができる。

さらに別の好ましい実施形態によれば、観察期間として、人工呼吸圧力の変化を伴う操作措置の継続時間が選択され、好ましくは１回の吸気フェーズと１回の呼気フェーズとをそれぞれ含む複数の呼吸サイクルを有するインクリメントＰＥＥＰトライアルの継続時間が選択される。この場合、局所的呼気終末インピーダンス値に対応する呼気終末人工呼吸圧力（ＰＥＥＰ）は、時点ｔｎにおいて、時点ｔ１における呼気終末人工呼吸圧力（ＰＥＥＰ）よりも、予め定められた値だけ高められている。呼気終末人工呼吸圧力（ＰＥＥＰ）の上昇段階に対して予め定められた値として、たとえば１ｍｂａｒ、２ｍｂａｒまたは５ｍｂａｒの圧力差を設定することができる。インクリメントＰＥＥＰトライアルをたとえば、一例として６ｍｂａｒのスタート値から１６ｍｂａｒのターゲット値に向かって、呼気終末人工呼吸圧力（ＰＥＥＰ）の一連の上昇を、２ｍｂａｒの一連の上昇段階による多段階の上昇を介して、設定することができる。

さらに別の好ましい実施形態によれば、少なくとも２つの局所的肺領域のうち１つの領域内には、少なくとも１つの後側領域特にいわゆる背側肺領域が共に含まれている。この場合、計算および制御ユニットにより局所的インピーダンス値から、後側肺領域の局所的呼気終末インピーダンス値が特定され、次いで計算および制御ユニットにより後側肺領域の呼気終末インピーダンス値から、局所的差分値が求められ、さらに計算および制御ユニットによりそれらの値から、後側の背側肺領域内の特性変化を表す差分指標が特定される。

さらに別の好ましい実施形態によれば、少なくとも２つの局所的肺領域のうち１つの領域内には、少なくとも１つの前側領域特にいわゆる腹側肺領域が共に含まれている。この場合、計算および制御ユニットにより局所的インピーダンス値から、前側肺領域の局所的呼気終末インピーダンス値が特定され、次いで計算および制御ユニットにより前側肺領域の呼気終末インピーダンス値から、局所的差分値が求められ、さらに計算および制御ユニットによりそれらの値から、前側の腹側肺領域内の特性変化を表す差分指標が特定される。

さらに別の好ましい実施形態によれば、計算および制御ユニットは、腹側肺領域内の特性変化と背側肺領域内の特性変化とを、それぞれ差分指標として特定して制御信号を生成し、出力ユニットへ供給するように、構成されている。この場合、制御信号は、差分指標である伸展性（コンプライアンス）の変化における相違を、インクリメントＰＥＥＰトライアルまたはデクリメントＰＥＥＰトライアルの圧力−時間経過または時間経過の関数として表している。

出力ユニットは好ましくは、制御信号を用いて出力信号を生成、供給または出力するように構成されており、この出力信号は差分指標を、インクリメントＰＥＥＰトライアルまたはデクリメントＰＥＥＰトライアルの圧力−時間経過および／または時間経過の関数として、および／または、腹側肺領域および背側肺領域における伸展性（コンプライアンス）の局所的変化の、数値による利得／損失状況として、好ましくは数値として、表している。この場合、差分指標は、腹側肺領域内および背側肺領域内の伸展性（コンプライアンス）の、数値による好ましくはそれぞれパーセントによる利得／損失（ＷＩＮ／ＬＯＳＳ）状況を表す。

さらに別の好ましい実施形態によれば、観察期間内の人工呼吸圧力の圧力推移を表すデータが、人工呼吸器または麻酔機器から装置へ供給され、データ入力ユニットにより読み込まれて供給され、さらに差分指標を求めるために、計算および制御ユニットにより共に処理される。

さらに別の好ましい実施形態によれば、差分指標を特定する装置は、１つの機器または機器の組み合わせとして実装されている。かかる機器またはかかる機器の組み合わせはたとえば、肺の特性または肺の特性変化を求めて視覚化する機能を、さらには差分指標を求める機能も、備えている。かかる機器またはかかる機器の組み合わせは、さらに別の好ましい実施形態によればたとえば、人工呼吸を実施する機能および／または麻酔を実施する機能を備えており、さらにたとえば、肺の特性または肺の特性変化の算出および視覚化ならびに差分指標の算出を伴うインピーダンストモグラフィ（ＥＩＴ）を実施する機能も備えている。

以上、本発明を本発明の第１の態様に従い、ＥＩＴデータに基づき差分指標を特定する本発明による装置について説明してきた。さらに別の態様によれば、ＥＩＴデータに基づき差分指標を特定するための本発明による方法が提供される。この方法は、ステップシーケンスの形態で区分されている。個々のステップ、個々のステップへの分割、または複数のステップの統合、あるいはステップシーケンスの順序配置について、さらに異なる具現化も、ＥＩＴデータに基づき差分指標を特定する本発明の着想に共に含まれる。このステップシーケンスによれば、
・第１のステップにおいて、第１の時点に対応づけられて供給されたＥＩＴデータを読み込み、
・第２のステップにおいて、第１の時点に対応づけられたＥＩＴデータに基づき、それぞれ局所的インピーダンス値を求めて、データセットとして供給し、
・第３のステップにおいて、別の時点に対応づけられて供給されたＥＩＴデータを読み込み、
・第４のステップにおいて、別の時点に対応づけられたＥＩＴデータに基づき、それぞれ局所的インピーダンス値を求めて、データセットとして供給し、
・第５のステップにおいて、求められた局所的インピーダンス値を含むデータセットに基づき、換気された肺領域の局所的差分値をそれぞれ求めて、評価基準に基づき分類し、
・第６のステップにおいて、分類された差分値を総和して、分類された差分値の和から差分指標を特定し、
・第７のステップにおいて、差分指標から制御信号を生成して供給する。

本発明による方法の１つの好ましい実施形態によれば、第３のステップにおいて、たとえば第３のステップに属する部分ステップにおいて、別のＥＩＴデータを読み込みまたは供給し、別の差分指標Ｌ，Ｗが得られるように処理する。以降のステップで処理を実施していく中で、さらに別の目下の換気画像を特定し、その結果として、一連の差分換気画像を求めることもでき、ひいては一連の差分指標を特定することもできる。

本発明による方法の１つの好ましい実施形態によれば、患者の肺内の圧力状況を変化させながら、別の差分指標を求める。

本発明による方法のさらに別の好ましい方法によれば、圧力状況の変化を、それぞれ息の吐き出しフェーズ（呼気）の終わりの息の吐き出し圧力（ＰＥＥＰ＝Positive End Expiratory Pressure）の段階的な変化として実施する。このような息の吐き出し圧力（ＰＥＥＰ＝Positive End Expiratory Pressure）の段階的な変化を、たとえば人工呼吸器により実施される操作措置によって生じさせることができる。かかる操作措置はたとえば、呼気終末陽圧（ＰＥＥＰ）がスタート値から段階的に増加されるかまたは低減されるインクリメントＰＥＥＰトライアルまたはデクリメントＰＥＥＰトライアルとして実施される。

これまで述べてきた実施形態はそれぞれ、それ自体でも相互に組み合わせても、差分指標を特定する本発明による装置についての、さらには差分指標を特定する方法についても、特別な実施形態を成している。その際、複数の実施形態の１つまたは複数の組み合わせによってもたらされる利点ならびにさらなる実施形態は、たとえ実施形態のすべての組み合わせの可能性がそれらに関して詳しくそれぞれ述べられていないにせよ、同様に本発明の着想に共に含まれるものである。本発明による方法に関して記載された利点を、同じ態様または類似の態様で本発明による装置によって、ならびに本発明による方法を実施する装置によっても、さらには装置に関する既述の実施形態によっても、達成することができる。さらに本発明による方法の既述の実施形態およびそれらの特徴ならびに利点を、装置に転用可能であるし、同様に装置の既述の実施形態を方法にも転用可能である。その際、本発明による方法の相応の機能的特徴は、装置の対応する具象的なモジュールによって構成され、特にハードウェア構成要素（μＣ，ＤＳＰ，ＭＰ，ＦＰＧＡ，ＡＳＩＣ，ＧＡＬ）によって構成され、それらをたとえば１つのプロセッサ、複数のプロセッサ（μＣ，μＰ，ＤＳＰ）の形態で、またはプロセッサにより処理される記憶領域内の命令の形態で、具現化することができる。これまで述べてきた本発明による方法の実施形態を、コンピュータプログラム製品としてコンピュータ実装方法の形態で、コンピュータにより構築することもできる。この場合、コンピュータプログラムがコンピュータもしくはコンピュータのプロセッサにおいて、または医療機器特にＥＩＴ機器の一部分であるいわゆる「組み込みシステム」において実行されると、コンピュータに対し上述の本発明による方法の実行が指示される。その際にコンピュータプログラムを、機械可読記憶媒体に記憶させてもよい。択一的な実施形態によれば、既述のコンピュータ実装方法を記憶するために指定され、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を、設けることができる。さらに本発明の範囲内には以下のことが含まれる。すなわち、本発明による方法のすべてのステップを、必ずしも１つの同じコンピュータインスタンスにおいて実行しなくてもよく、それらのステップをそれぞれ異なるコンピュータインスタンスにおいて、たとえばまえもって詳しく説明したクラウドコンピューティングの形態で実行してもよい。また、本発明による方法のステップの順序を、場合によっては変更してもよい。さらに以下のことが可能である。すなわち、既述の方法の個々の部分を、１つの別個のたとえばそれ自体を販売可能なユニットにおいて（たとえば好ましくは患者の近くに配置されるデータ評価システムなどにおいて）、他の部分を別の販売可能なユニットにおいて（一例として病院情報システムの一部として、好ましくは複数の病室を監視するための設備が施された部屋に配置された、たとえば表示および視覚化ユニットなどにおいて）、いわば分散システムとして実装することができる。

次に、本発明について、以下の図面を参照しながら対応する図面の説明を通して、さらに詳しく説明する。ただしこれによっても、本発明の一般的着想が限定されるものではない。

差分換気画像を概略的に示す図である。 呼気終末圧力のそれぞれ異なる圧力段階に対する差分指標を表すグラフである。 電気インピーダンストモグラフィ装置の概要を概略的に示す図である。 差分指標を特定するフローチャートを概略的に示す図である。

図１には、差分換気画像１（ｄＴＩＤ画像）が概略的に示されている。この図には、換気された肺領域Ω ２と、分類された肺領域Ω＋ ４と、分類された別の肺領域Ω− ３と、が示されており、ここで肺領域Ω＋ ４の換気状態は、換気改善（ＷＩＮ）の特質を表す差分指標Ｗ ４００により示され、肺領域Ω− ３の換気状態は、換気悪化（ＬＯＳＳ）の特質を表す差分指標Ｌ ３００により示される。差分指標Ｗ ４００およびＬ ３００の計算は、以下のようにして行われる。すなわち、ＥＩＴデータ３６（図３）から導出された肺および／または肺領域のインピーダンス値に基づき、第１の時点における複数の画素（ピクセル）から成る集合としてピクセル値Ｒ_ｉ，ｉ∈Ωを含む基準換気画像と、別の時点における複数の画素（ピクセル）から成る集合としてピクセル値Ｔ_ｉ，ｉ∈Ωを含む目下の換気画像と、が関連づけられる。この図１に示されたこの例においては、いわゆる呼気終末陽圧が、つまり患者が完全に息を吐き出した後に肺内に存在する圧力レベル（ＰＥＥＰ）が、目下の換気画像捕捉時、基準換気画像捕捉時の圧力レベルよりも予め定められた値だけ、たとえば１０ｍｂａｒだけ、高められている。次いで基準換気画像がピクセルごとに第２の換気画像から減算され、その結果として、差分換気画像１（ｄＴＩＤ画像）Ｄ_ｉ＝（Ｔ_ｉ−Ｒ_ｉ），ｉ∈Ωが得られる。差分換気画像１において、肺領域Ω ２が肺領域Ω− ３とΩ＋ ４とに分類される。Ω＋はこの場合、正の差分値Ω＋の領域として定義されており、ここでｉ∈ΩただしＤ_ｉ＞０であり、Ω−はこの場合、負の差分値Ω−の領域として定義されており、ここでｉ∈ΩただしＤ_ｉ＜０である。次いで、これら２つの領域Ω− ３およびΩ＋ ４を用いることによって、差分指標Ｗ＝Σ_ｉ∈Ω＋Ｄ_ｉ ４００（ＷＩＮ）と、Ｌ＝Σ_ｉ∈Ω−Ｄ_ｉ ３００（ＬＯＳＳ）と、がパーセント数値として得られ、これらの数値は、人工呼吸の２つまたは複数の異なる時点間の患者の肺の換気された領域Ω ２における換気状況間の差を表す。この図１の場合にはたとえば、差分換気画像１の上の数値出力フィールド５によって、差分指標３００，４００が表示されるようになる。この図１の場合、分類された肺領域Ω− ３，Ω＋ ４はたとえば、それぞれつながった肺領域として示されており、この場合、分類された肺領域Ω− ３は肺の後側（背側）領域に対応し、分類された肺領域Ω＋ ４は、肺の前側（腹側）領域に対応する。

この図１に示されたこの例によれば、差分指標としてＷ＝２３．４％（ＷＩＮ）４００およびＬ＝−２８．２％（Ｌｏｓｓ）３００が得られる。このことから結論されるのは、基準換気画像と比較すると、背側領域ではベンチレーションが全体値の２３．４％だけ改善されるのに対し、腹側領域ではベンチレーションが−２８．２％だけ悪化する、ということである。その結果、背側領域と腹側領域との間において５０％を超える大きな相違が生じる。ｄＴＩＤ画像に関して単一の全体値が出力されるとしたならば、以下のような結論だけしか得られない可能性がある。すなわち、ベンチレーションが全体としては５％よりも僅かにしか変化せず、この例では平均すると４．８％だけしか悪化しなかったことになる。しかしながら、領域Ω＋ ４（ＷＩＮ）とΩ− ３（ＬＯＳＳ）とに対し差分指標Ｗ ４００、Ｌ ３００を別個に算出して表示することによって、このことが該当せず、呼気終末陽圧の変化が、肺機能状態の変化に大きくかつ局所的に異なる作用を及ぼした、ということが示される。つまりこの例によれば、ＰＥＥＰを予め定められた値たとえば１０ｍｂａｒだけ上昇させることによって、後側（背側）肺領域内の換気改善が前側（腹側）肺領域内の換気悪化を犠牲にして得られた。このことは、差分指標Ｗ＝２３．４％（ＷＩＮ）４００およびＬ＝−２８．２％（Ｌｏｓｓ）３００の出力と、分類された肺領域Ω− ３，Ω＋ ４の表示と、によって、極めて良好に読み取ることができる。たとえば人工呼吸器４０（図３）における人工呼吸パラメータ［人工呼吸数（ＰＲ）、吸気と呼気の比（Ｉ：Ｅ比）、換気量（Ｖｔ）、吸気圧力（Ｐｉｎｓｐ）、呼気圧力（Ｐｅｘｐ，ＰＥＥＰ）］の整合に関して、さらに別の療法措置を導入するために、または患者のポジションの変更または体位の変更（側臥位、背臥位）などのような看護措置を導入するためにも、差分指標Ｗ＝２３．４％（ＷＩＮ）４００およびＬ＝−２８．２％（Ｌｏｓｓ）３００およびこれらに対応する肺領域Ω ２，Ω− ３，Ω＋ ４の表示もしくは視覚化が、極めて有利なものとなる。好ましくは、肺領域Ω ２，Ω− ３，Ω＋ ４の視覚化を、カラーコーディングして、または種々のグレースケールでコーディングして、実施することができる。１つの有利な表示を挙げるとすればたとえば、一例として暗い灰色または黒色など色彩的にニュートラルなΩ ２の背景の手前に、Ω− ３を黄色の色調で表示し、Ω＋ ４を青色の色調で表示する、などである。

図２には、呼気終末陽圧（ＰＥＥＰ）の種々の圧力段階８に対する差分指標３００，４００の推移７のグラフ表示６が示されている。インクリメントＰＥＥＰトライアルによって、呼気終末陽圧（ＰＥＥＰ）が、５ｍｂａｒのスタート値からたとえば２ｍｂａｒずつ５段階で、時間が経過する中で２５ｍｂａｒの値まで高められ、種々の圧力段階８について正の差分値の領域Ω＋および負の差分値の領域Ω−のインピーダンス値から求められた、それぞれＷＩＮ／ＬＯＳＳ状況が、基準圧力段階８’として５ｍｂａｒの圧力段階におけるスタート値に正規化されて表示される。このグラフ表示６は、呼気終末陽圧（ＰＥＥＰ）の上昇によっていくつかの肺領域は利を得るが、他の肺領域は利を得ない、ということを明確に示している。同様に、種々の圧力段階８についてＷＩＮ／ＬＯＳＳ状況がそれぞれ異なって表示される、ということも読み取ることができる。種々の圧力段階８に対する差分指標３００，４００の推移７のこのようなグラフ表示６を用いることで、ユーザは、ＷＩＮ／ＬＯＳＳ状況に関して患者３５（図３）の療法について要求を満たしている圧力段階８を選択することができる。

図３には、多数の電極Ｅ_１〜Ｅ_ｎ ３３’を含む電極アレイ３３を備えたＥＩＴ機器３０から成る装置１０が概略的に示されている。患者３５の上半身３４（胸部）に、電極Ｅ_１〜Ｅ_ｎ ３３’を含む電極アレイ３３が配置されている。測定値捕捉および給電ユニット３２は、１回の測定サイクル中に電極３３’のそれぞれ１つのペアに、信号好ましくは交流電流を給電するように（電流給電）、または交流電圧を給電するようにも（電圧給電）、構成されている。交流電流給電（電流給電）により結果として生じる電圧信号は、他の電極３３’のところで信号として測定値捕捉および給電ユニット３２により捕捉され、ＥＩＴデータ３６としてデータ入力ユニット５０へ供給される。供給されたＥＩＴデータ３６は、ＥＩＴ機器３０においてデータ入力ユニット５０を介して、データ信号５５として制御ユニット７０へ供給される。制御ユニット７０内には、プログラムコードを記憶するように構成されたデータ記憶装置７７が設けられている。プログラムコードのフローは、制御ユニット内に基本要素として配置されたマイクロコントローラまたは他の計算要素構成（ＦＰＧＡ，ＡＳＩＣ，μＰ，μＣ，ＧＡＬ）によってコーディネートされる。計算および制御ユニット７０は、以下のように準備されており、以下のために設けられている。すなわち、ＥＩＴデータ３６から１つまたは複数の差分換気画像（ｄＴＩＤ）１（図１）を求め、この差分換気画像１（図１）に基づき肺領域を分類し、すでに図１の説明および本明細書の説明個所で言及したように、次いでこの分類に基づき差分指標５，３００，４００（図１）を特定して供給する。データ出力ユニット９０によって、制御ユニット７０により求められて供給された差分換気画像１（図１）、および差分換気画像中に表示される換気された肺領域２ Ω（図１）、肺領域２（図１）において分類された肺領域Ω＋ ４（図１）、Ω− ３（図１）および／または分類された肺領域域Ω＋ ４（図１）、Ω− ３（図１）に属する差分指標３００，４００（図１）が、データ信号または制御信号９６として、データ出力ユニット９０へ供給され、さらにこのデータ出力ユニット９０から供給されて、制御信号９６を用いて視覚化９９のために表示装置９５へ送られる。視覚化９９のほか、さらに別の要素９９’も表示装置９５に設けられており、これはたとえば操作素子（キーパッド、スイッチ）または視覚的指示素子（ＬＥＤ）などである。好ましくは、視覚化９９は他の要素９９’と共にユーザインタフェースとして実装されており、さらに好ましくはグラフィックユーザインタフェース（ＧＵＩ）たとえばいわゆるタッチスクリーンディスプレイとして実装されている。これに加えオプション構成として、データ入力ユニット５０および／または制御ユニット７０は、インタフェース７９を介して人工呼吸器もしくは麻酔機器４０からデータ４４を受信するように構成されている。人工呼吸器４０のこれらのデータは、たとえば以下のような人工呼吸器４０の設定を表すものであり、すなわち、人工呼吸数（ＰＲ）、吸気と呼気の比（Ｉ：Ｅ比）、換気量（Ｖｔ）、人工呼吸のフェーズまたは時点など観察期間を表すおよび／または指定するデータなどであり、さらに人工呼吸器４０のセンサ素子により捕捉もしくは求められたデータ、信号、測定値またはパラメータ、たとえば吸気流量値および呼気流量値
、吸気圧力値、呼気圧力値（Ｐ_ｉｎｓｐ，Ｐ_ｅｘｐ，ＰＥＥＰ）、吸気量、呼気量（Ｖ_ｉｎｓｐ，Ｖ_ｅｘｐ）などである。この場合、観察期間はたとえば、１回の呼吸サイクル、複数の呼吸サイクル、呼吸サイクルの一部分たとえば息の吸い込み（吸気）、吸気休止、息の吐き出し（呼気）、呼気休止などである。好ましくは人工呼吸器４０は、呼気終末圧力（ＰＥＥＰ＝Positive End Expiratory Pressure）の変更を実施する動作状態にある。これに加え人工呼吸器４０によりたとえば、いわゆるデクリメントＰＥＥＰトライアルが実施される。その際に息を吐き出す呼気終末圧力が、たとえば１４ｍｂａｒの初期値であるスタートレベルから６ｍｂａｒの終了値まで、段階的に低減される。ここでこれらのＰＥＥＰ段階はたとえば、それぞれ２ｍｂａｒの圧力差を有する。人工呼吸器４０によるＰＥＥＰ段階の導入と、測定値捕捉および給電ユニット３２により実施されるＥＩＴデータ３６のデータ捕捉と、の同期４４によって、一連の換気画像およびそれらの換気画像から導出される差分換気画像１を、規定の圧力状況で取得することができる。これによって、肺領域Ω ２（図１）、Ω＋ ４（図１）、Ω− ３（図１）、およびそれらに属する差分指標５，３００，４００（図１）を、再現可能に求めることができ、したがってユーザは、人工呼吸器４０による人工呼吸療法進行中に、患者３５の状態を定性的に高価値で把握可能に監視できるようになり、差分指標３００，４００（図１）に基づき、患者３５の肺の換気に関して回復の進捗を定量的な手法でも視覚化できるようになる。

図４には、ＥＩＴデータ３６に基づき差分指標３００，４００を特定するフローチャートが、開始点１００から始まり終了時点１１０に至るまでの一連のステップ１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７として、概略的に示されている。図１を参照しながら述べたように、差分指標Ｌ ３００，Ｗ ４００は、患者３５（図３）の肺領域Ω ２，Ω− ３，Ω＋ ４（図１）の換気状況を表している。

第１のステップ１０１において、第１の時点ｔ_１ １０１’に対応づけられて供給されたＥＩＴデータ３６，３６１が読み込まれる。このステップ１０１はたとえば、ＥＩＴ機器３０（図３）による時点ｔ_１ １０１’におけるＥＩＴデータ３６の測定値捕捉中または測定値捕捉直後に行われる。

第２のステップ１０２において、第１の時点ｔ_１ １０１’に対応づけられたＥＩＴデータ３６１に基づき、換気された肺領域のそれぞれ局所的インピーダンス値Ｚ_１が求められ、データセット３６１’として供給される。この場合、局所的インピーダンス値Ｚ_１がすべて合わさって肺の基準換気画像が得られ、この画像は、１つの差分換気画像１（図１）もしくは複数の差分換気画像を求めるための基準として、第５のステップ１０５において用いられる。

第３のステップ１０３において、別の時点ｔ_ｎ １０３’に対応づけられて供給されたＥＩＴデータ３６，３６３が読み込まれる。このステップ１０３はたとえば、ＥＩＴ機器による電気インピーダンストモグラフィが実施されている間、ＥＩＴ機器３０（図３）による時点ｔ_ｎ １０３’におけるＥＩＴデータ３６の測定値捕捉中に行われる。第３のステップ１０３よりも時間的に前に、または第３のステップ１０３に時間的に続いて、供給されたＥＩＴデータ３６が読み込まれる別の部分ステップを、時点ｔ_ｎ±ｍに行うこともできる。見やすくするため、これらの部分ステップはこの図４にはいっしょには描かれておらず、この図４では破線を引いて描かれた図面の要素３６０のみによって、ＥＩＴデータ３６に基づき所定の時点に対応づけられて供給されるさらに別のＥＩＴデータ３６０を読み込むことができ、次いでそれらのデータを、後続のステップ１０４，１０５，１０６，１０７について説明するように、やはり差分指標Ｌ ３００，Ｗ ４００が得られるように処理できる、ということを明確に示している。

第４のステップ１０４において、少なくとも１つの別の時点ｔ_ｎ １０１’に対応づけられたＥＩＴデータ３６３に基づき、換気された肺領域のそれぞれ局所的インピーダンス値Ｚ_ｎが求められ、データセット３６３’として供給される。この場合、局所的インピーダンス値Ｚ_ｎがすべて合わさって、肺の目下の換気画像が生成される。

第５のステップ１０５において、求められた局所的インピーダンス値Ｚ_１，Ｚ_ｎを含むデータセット３６１’，３６３’に基づき、換気された肺領域Ω ２（図１）の局所的差分値３６１’’，３６３’’がそれぞれ求められ、評価基準Ｖ（valuation criterion）１５０に基づき分類される。次いで、それらの局所的差分値３６１’’，３６３’’がすべて合わさって、正の差分値Ω＋ ４（図１）の領域と負の差分値Ω− ３（図１）の領域とを伴って、肺の換気された領域Ω ２（図１）を含む差分換気画像１（図１）が生成される。差分値の算出は、基準換気画像を「ピクセルごとに」目下の換気画像から減算するようにして行われる。局所的差分値は、正および負の差分値に分類される。この差分換気画像のうち正に分類されたすべての差分値の総和によって、正の差分指標Ｗ ４００（ＷＩＮ）が生成される。この差分換気画像のうち負に分類されたすべての差分値の総和によって、負の差分指標Ｌ ３００（ＬＯＳＳ）が生成される。この場合、分類は以下のように行われる。すなわち、時点ｔ_ｎにおける局所的インピーダンス値Ｚ_ｎが、時点ｔ_１における局所的インピーダンス値Ｚ_１よりも、予め定められた第１の値だけ上昇したときには、画素（ピクセル）に対して負の差分値が生じるようにし、時点ｔ_ｎにおける局所的インピーダンス値Ｚ_ｎが、時点ｔ_１における局所的インピーダンス値Ｚ_１よりも、予め定められた第２の値だけ低下しているときには、画素（ピクセル）に対し正の差分値が生じるようにする。ここで予め定められた値としてたとえば、一例として時点ｔ_１における局所的インピーダンスＺ_１を基準として５％〜１５％の絶対値の相違が用いられるように、閾値を適用することができる。その際に正の差分値は、該当する肺領域における換気状況の改善を表し、負の差分値はその悪化を表す。

第６のステップ１０６において、分類された差分値３６１’’，３６３’’がそれぞれ総和され、分類された差分値３６１’’，３６３’’の和から、差分指標Ｌ ３００（ＬＯＳＳ）およびＷ ４００（ＷＩＮ）が特定される。

すでに第３のステップ１０３について述べたように、さらに別の目下の換気画像を、たとえばひと続きの測定値捕捉という形態で、ＥＩＴ機器３０（図３）によって捕捉することができ、次いでそれらに基づき、さらに別の目下の換気画像を特定することができ、したがってこれによって一連の差分換気画像の算出も可能となり、ひいては一連の差分指標Ｌ ３００（ＬＯＳＳ）およびＷ ４００（ＷＩＮ）の特定も可能となる。かかる一連の差分指標Ｌ ３００（ＬＯＳＳ）およびＷ ４００（ＷＩＮ）によりもたらされる利点とは、特にこのような展開において生じる患者の肺内の（人工呼吸）圧力状態の変化と結び付けて、患者の療法経過および回復経過の推定が可能になることである。この場合、（人工呼吸）圧力状態のかかる変化を、吸気圧力に対し、または息の吐き出しフェーズ（呼気）の終わりに患者の肺内に生じている圧力（ＰＥＥＰ＝Positive End Expiratory Pressure 呼気終末陽圧）に対し、ユーザが実施する変更によって、引き起こすことができる。ただしかかる変化を、たとえば人工呼吸器４０（図３）により実施される操作措置によっても生じさせることができる。かかる操作措置はたとえば、呼気終末陽圧（ＰＥＥＰ）がスタート値から段階的に増加または低減されるインクリメントＰＥＥＰトライアルまたはデクリメントＰＥＥＰトライアルとして実施される。

その際、分類された差分値３６１’’，３６３’’は、正の差分値Ω＋ ４（図１）の領域と、負の差分値Ω− ３（図１）の領域とについて、差分指標Ｌ ３００，Ｗ ４００が得られるように、別個に総和される。よって、差分指標Ｌ ３００（ＬＯＳＳ），Ｗ ４００（ＷＩＮ）は、互いに異なる少なくとも２つの局所的肺領域における局所的特性変化を表す。

第７のステップ１０７において、差分指標Ｌ ３００（ＬＯＳＳ），Ｗ ４００（ＷＩＮ）から、制御信号９６が生成されて供給され、この制御信号９６は出力信号９６’（図３）として、たとえば差分換気画像１（図１）における視覚化９９のために用いることができる。

１ 差分換気画像
２ 換気された肺領域Ω
３ 損失（ＬＯＳＳ）のある肺領域Ω−
４ 利得（ＷＩＮ）のある肺領域Ω＋
５ パーセントによるＷＩＮ値およびＬＯＳＳ値
６ ＷＩＮ値およびＬＯＳＳ値の表示
７ インクリメントＰＥＥＰトライアルの推移
８ 圧力段階
８’ 基準圧力段階
１０ ＥＩＴおよび電極アレイから成る装置
３０ ＥＩＴ機器
３３，３３’ 電極、電極アレイ
３２ 測定値捕捉および信号給電ユニット
３４ 上半身、胸部、胸郭、胸部領域
３５ 患者
３６，３６０，３６１，３６３ ＥＩＴデータ
３６１’，３６３’ 複数の局所的インピーダンス値Ｚを含むデータセット
４０ 人工呼吸器、麻酔機器
４４ 圧力値、人工呼吸器のデータ
５０ データ入力ユニット
５５ データ信号
７０ 制御ユニット
７７ データ記憶装置
７９ データインタフェース
９０ データ出力ユニット
９５ 表示装置
９６ データ信号、制御信号
９６’ 出力信号
９９ 視覚化
９９’ 操作素子、指示素子
１００，１０１〜１０７，１１０ スタート、一連のステップ、ストップ、終了
１０１’，１０３’ 時点ｔ１，ｔｎ
１５０ 評価基準Ｖ
３００，４００ 差分指標（ＷＩＮ，ＬＯＳＳ）

Claims (16)

1. 電気インピーダンストモグラフィ装置（３０）によって得られたＥＩＴデータ（３６）に基づき、差分指標（３００，４００）を特定する装置（１０）であって、
   前記装置（１０）は、
   データ入力ユニット（５０）と、
   計算および制御ユニット（７０）と、
   出力ユニット（９０）と、
   を備えており、
   前記データ入力ユニット（５０）は、生体の肺の少なくとも１つの領域（２，３，４）から前記ＥＩＴデータ（３６）を観察期間にわたって受信して供給するように構成されており、
   前記計算および制御ユニット（７０）は以下のように構成されている、すなわち、
   第１の時点ｔ１において、前記肺（２）の少なくとも２つの局所的領域（３，４）に関する前記ＥＩＴデータ（３６）から、局所的インピーダンス値を特定し、
   少なくとも１つの別の時点ｔｎにおいて、前記肺の少なくとも２つの前記局所的領域（３，４）に関して、別の局所的インピーダンス値を特定し、ただし前記別の時点ｔｎは前記第１の時点ｔ１に時間的に後続し、
   少なくとも２つの前記局所的インピーダンス値に関して、前記第１の時点ｔ１におけるインピーダンス値と、前記別の時点ｔｎにおけるインピーダンス値と、の間の局所的差分値をそれぞれ求め、
   求められた前記局所的差分値から評価基準に基づき分類し、
   分類された前記局所的差分値を総和し、その結果から差分指標（３００，４００）を特定し、前記差分指標（３００，４００）は、前記肺の少なくとも２つの前記局所的領域（３，４）における局所的特性変化を表し、前記差分指標（３００，４００）から制御信号（９６）を生成して供給し、
   前記出力ユニット（９０）は、前記制御信号（９６）を用いて出力信号（９６’）を生成、供給または出力するように構成されており、前記出力信号（９６’）は、前記肺の少なくとも２つの前記局所的領域の前記局所的特性変化の数値（５，３００，４００）を表す、
   装置（１０）。
2. 前記データ入力ユニット（５０）は、前記観察期間内の人工呼吸圧力の圧力測定値または圧力推移を表すデータ（４４）を受信して供給するように構成されており、
   前記計算および制御ユニット（７０）により、人工呼吸経過の前記圧力推移または前記圧力測定値を表す前記データ（４４）に基づき、前記観察期間内において人工呼吸圧力の呼気終末値（ＰＥＥＰ）を表す値が求められる、
   請求項１記載の装置（１０）。
3. 前記計算および制御ユニット（７０）は、人工呼吸圧力の呼気終末値を表す値を考慮しながら、前記局所的インピーダンス値から、
   前記肺の前記局所的領域の局所的呼気終末インピーダンス値を特定し、
   前記局所的呼気終末インピーダンス値から局所的差分値を求め、
   それぞれ前記差分指標（３００，４００）を特定する、
   請求項１または２記載の装置（１０）。
4. 観察期間として、１回の吸気継続時間と１回の呼気継続時間とをそれぞれ含む少なくとも２回の呼吸サイクルから成る継続時間が選択される、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の装置（１０）。
5. 観察期間として、人工呼吸圧力の変化を伴う操作措置の継続期間が選択され、好ましくは１回の吸気フェーズと１回の呼気フェーズとをそれぞれ含む複数の呼吸サイクルを有するデクリメントＰＥＥＰトライアルの継続期間が選択され、
   ただし、前記別の時点ｔｎにおける前記局所的呼気終末インピーダンス値に対応する呼気終末人工呼吸圧力（ＰＥＥＰ）は、前記第１の時点ｔ１における呼気終末人工呼吸圧力（ＰＥＥＰ）よりも、予め定められた値だけ低い、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の装置（１０）。
6. 観察期間として、人工呼吸圧力の変化を伴う操作措置の継続期間が選択され、好ましくは１回の吸気フェーズと１回の呼気フェーズとをそれぞれ含む複数の呼吸サイクルを有するインクリメントＰＥＥＰトライアルの継続期間が選択され、
   ただし、前記別の時点ｔｎにおける前記局所的呼気終末インピーダンス値に対応する呼気終末人工呼吸圧力（ＰＥＥＰ）は、前記第１の時点ｔ１における呼気終末人工呼吸圧力（ＰＥＥＰ）よりも、予め定められた値だけ高められている、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の装置（１０）。
7. 前記肺の少なくとも２つの前記局所的領域のうち１つの領域内には、少なくとも１つの後側領域、特に前記肺のいわゆる背側領域が共に含まれており、
   前記計算および制御ユニット（７０）は、前記局所的インピーダンス値から、前記肺の前記後側領域の局所的呼気終末インピーダンス値を特定し、前記肺の前記後側領域の前記呼気終末インピーダンス値から、前記局所的差分値を求め、さらに前記肺の後側の前記背側領域における特性変化を表す差分指標を特定する、
   請求項１から６までのいずれか１項記載の装置（１０）。
8. 前記肺の少なくとも２つの前記局所的領域のうち１つの領域内には、少なくとも１つの前側領域、特に前記肺のいわゆる腹側領域が共に含まれており、
   前記計算および制御ユニット（７０）は、前記局所的インピーダンス値から、前記肺の前記前側領域の局所的呼気終末インピーダンス値を特定し、前記肺の前記前側領域の前記呼気終末インピーダンス値から、前記局所的差分値を求め、さらに前記肺の前側の前記腹側領域における特性変化を表す差分指標を特定する、
   請求項１から７までのいずれか１項記載の装置（１０）。
9. 前記出力ユニットは、前記制御信号（９６）を用いて出力信号（９６’）を生成、供給または出力するように構成されており、
   前記出力信号（９６’）は、前記インクリメントＰＥＥＰトライアルまたは前記デクリメントＰＥＥＰトライアルの圧力−時間経過の関数および／または時間経過の関数として、および／または、前記肺の腹側領域および背側領域における伸展性（コンプライアンス）の局所的変化の数値による利得／損失状況（５）として、前記差分指標（３００，４００）を表す、
   請求項５から８までのいずれか１項記載の装置（１０）。
10. 人工呼吸圧力の圧力推移（２０）または観察期間内の圧力推移（２０）を表すデータ（４４）が、人工呼吸器（４０）または麻酔機器から前記装置（１０）へ供給され、前記データ入力ユニット（５０）により読み込まれて供給され、さらに前記差分指標（３００，４００）を求めるために、前記計算および制御ユニット（７０）により共に処理される、
    請求項１から９までのいずれか１項記載の装置（１０）。
11. 前記装置（１０）は、前記肺の特性を求めて視覚化するために、インピーダンストモグラフィ（ＥＩＴ）（３０）を実施する機能と、前記肺の特性または特性変化を求めて視覚化する機能と、を備えた機器として構成されている、
    請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置（１０）。
12. 前記装置（１０）は、前記肺の特性を求めて視覚化するために、人工呼吸を実施するための機能（４０）および／または麻酔を実施するための機能、インピーダンストモグラフィ（ＥＩＴ）（３０）を実施するための機能、さらに前記肺の特性または特性変化を求めて視覚化するための機能を備えた機器の組み合わせとして構成されている、
    請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置（１０）。
13. ＥＩＴデータ（３６）に基づき差分指標（３００，４００）を特定する方法であって、
    第１のステップ（１０１）において、第１の時点（１０１’）に対応づけられて供給されたＥＩＴデータ（３６１）を読み込み、
    第２のステップ（１０２）において、前記第１の時点（１０１’）に対応づけられた前記ＥＩＴデータ（３６１）に基づき、それぞれ局所的インピーダンス値を求めて、データセット（３６１’）として供給し、
    第３のステップ（１０３）において、別の時点（１０３’）に対応づけられて供給されたＥＩＴデータ（３６３）を読み込み、
    第４のステップ（１０４）において、前記別の時点（１０３’）に対応づけられた前記ＥＩＴデータ（３６３）に基づき、それぞれ局所的インピーダンス値を求めて、データセット（３６３’）として供給し、
    第５のステップ（１０５）において、求められた前記局所的インピーダンス値を含む前記データセット（３６１’，３６３’）に基づき、換気された肺領域の局所的差分値（３６１’’，３６３’’）をそれぞれ求めて、評価基準（１５０）に基づき分類し、
    第６のステップ（１０６）において、分類された前記局所的差分値（３６１’’，３６３’’）を総和して、分類された前記局所的差分値（３６１’’，３６３’’）の和から差分指標（３００，４００）を特定し、
    第７のステップ（１０７）において、前記差分指標（３００，４００）から制御信号（９６）を生成して供給する、
    方法。
14. 前記第３のステップ（１０３）において別のＥＩＴデータ（３６０）を読み込みまたは供給して、別の差分指標Ｌ （３００），Ｗ （４００）が得られるように処理する（１０３，１０４，１０５，１０６）、
    請求項１３記載の方法。
15. 前記別の差分指標Ｌ （３００），Ｗ （４００）を、圧力状況を変化させながら求める、
    請求項１４記載の方法。
16. 圧力状況の前記変化を、それぞれ息の吐き出しフェーズの終わりの息の吐き出し圧力（ＰＥＥＰ）の段階的な変化として実施する、
    請求項１５記載の方法。