JP2019503217A - 心不全のリスクを決定する決定システム - Google Patents

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Abstract

本発明は、対象４の心不全リスクを決定する決定システムに関する。決定システム１は、対象のフォトプレチスモグラムを提供するフォトプレチスモグラム提供ユニットと、提供されたフォトプレチスモグラムに基づき心不全リスクを決定する心不全リスク決定ユニットとを有する。フォトプレチスモグラフは、医師のアテンドを必要とせずに、フォトプレチスモグラフセンサを使用することにより、目立たない方法で提供されることができる。特に、心不全のリスクを決定するのに、心電図を測定し、血液検査を実施し、及び冠動脈造影を行う必要は必ずしもない。従って、心不全のリスクが、医師のアテンドを必要とせずに、技術的に比較的簡単な方法で決定されることができる。

Description

本発明は、対象の心不全リスクを決定する決定システム、決定方法及びコンピュータプログラムに関する。
ＵＳ６，９４２，６２２Ｂ１号は、患者の疾患状態の進行をモニタリングする方法を開示する。患者の心臓の心臓収縮を示すパルス振幅信号が感知され、時間にわたる感知信号における振幅変化が識別され、識別された振幅変化に基づき自律神経トーンの尺度が計算される。これらのステップは、複数の自律神経トーン尺度を取得するために繰り返される。この場合、患者の病状の進行の指標を提供するため、複数のトーン測定が分析される。
Ｔ.Ｏｔｓｕｋａらによる論文「Ｕｔｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｃｏｎｄ Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｉｎｇｅｒ Ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｍ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｉｓｋ ｏｆ Ｃｏｒｏｎａｒｙ Ｈｅａｒｔ Ｄｉｓｅａｓｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ」、Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ Ｊｏｕｒｎａｌ、ｖｏｌｕｍｅ ７０、ｐａｇｅｓ ３０４から３１０（２００６）は、冠状動脈性心疾患に関連付けられる増加される動脈硬化の尺度を決定する方法を開示する。特に、増加される動脈の硬さを測定するため、指のフォトプレチスモグラムの二次導関数を測定することが提案される。
ＥＰ １ ３０２ １５６ Ａ２号は、患者の心不全状態を評価するモニタを開示する。モニタは、動脈パルス圧力を表すフォトプレチスモグム信号を生成するよう構成された光源及び光検出器を有する。モニタは、フォトプレチスモグム信号の形状に基づき心不全状態を評価する手段を更に有する。
ＵＳ２０１０／００４９０６０Ａ１号は、埋め込み式フォトプレチスモグラムセンサを含む埋め込み式システムを開示する。上記埋め込み式システムは、動脈のフォトプレチスモグラム波形を得て、上記動脈のフォトプレチスモグラム波形の終端部のメトリックを決定することにより、心後負荷のサロゲートを決定するために使用され、上記終端部は、上記動脈フォトプレチスモグム波形の最大から、上記フォトプレチスモグム波形の次の最小までである。
うっ血性心不全、慢性心不全又はうっ血性心機能不全とも呼ばれ得る心不全（ＨＦ）は、対象の身体の必要性を満たすための血流を維持するには心臓が十分に血液を流すことができない状況を表す。斯かるＨＦを得るリスクは、心電図（ＥＣＧ）、血液検査及び冠動脈造影法に基づき決定されることができる。ＨＦリスクを決定するためのこれらの技術は、比較的複雑であり、医師により実行される必要がある。その結果、一般に彼らは何度も実行せず、特に連続的に行わない。これはしばしば、ＨＦになる重大なリスクについての遅すぎる発見をもたらす。
本発明の目的は、対象に関するＨＦリスクを決定する決定システム、決定方法及びコンピュータプログラムを提供することであり、これは、医師のアテンドを必ずしも要しない技術的に比較的簡単な方法でＨＦリスクを決定することを可能にする。
本発明の第１の態様では、対象に関するＨＦリスクを決定する決定システムが提示され、決定システムは、
対象のＰＰＧを提供するフォトプレチスモグラム（ＰＰＧ）提供ユニットと、
提供されたＰＰＧに基づきＨＦリスクを決定するＨＦリスク決定ユニットとを有し、
上記心不全リスク決定ユニットが、上記提供されたフォトプレチスモグラムに基づき、収縮期後増強（ＰＥＳＰ）の存在及び乱れた力−周波数関係（ＦＦＲ）の少なくとも１つを検出し、上記収縮期後増強の存在及び上記乱れた力−周波数関係の少なくとも１つの検出に基づき、心不全のリスクを決定する。
ＰＰＧは、医師のアテンドを必要とすることなく、ＰＰＧセンサを使用することにより目立たない方法で提供されることができる。特に、ＨＦリスクを決定するのに、ＥＣＧを測定し、血液検査を実施し、及び冠血管造影を行う必要は必ずしもない。従って、ＨＦリスクは、医師のアテンドを必要とせずに、技術的に比較的簡単な方法で決定されることができる。
ＰＰＧ提供ユニットは、ＰＰＧが既に格納された格納ユニットであってもよい。この場合、ＰＰＧ提供ユニットは、格納されたＰＰＧを提供するよう構成されることができる。しかしながら、ＰＰＧ提供ユニットは、ＰＰＧ測定ユニットからＰＰＧを受信し、受信されるＰＰＧを提供する受信ユニットであってもよい。更に、ＰＰＧ提供ユニットは、ＰＰＧ測定ユニット自体であってもよく、この場合、ＰＰＧ提供ユニットは、測定されたＰＰＧを提供する。ＰＰＧ測定ユニットは好ましくは、対象の身体の一部を照らす１つ又は複数の光源と、対象の身体からの光を検出する１つ又は複数の検出器とを有し、ＰＰＧ測定ユニットは好ましくは、検出された光に基づきＰＰＧを決定する。好ましい実施形態では、ＰＰＧ測定ユニットはパルスオキシメータである。
心不全リスク決定ユニットは、ＰＰＧに基づき左心室圧の特徴の時間的挙動を決定し、決定された時間的挙動に基づきＨＦリスクを規定する規則を提供し、及び決定された時間的挙動及び提供された規則に基づきＨＦリスクを決定することができる。この規則は、ＰＥＳＰの存在及び／又は力−周波数関係の乱れが、左心室圧の特徴の時間的挙動に基づきどのように検出され得るかを規定することができる。例えば、ＨＦリスク決定ユニットは、時間的挙動を決定するため、経時的な左心室圧のピークの高さを示す、異なる時間に対するピーク値を決定するよう構成されることができる。この規則は、ピーク値の異常な時間的挙動に基づき、ＰＥＳＰの存在及び／又は力−周波数関係の乱れの検出を規定することができ、これはＨＦを得るリスクが比較的高いことを示す。「Ａ及びＢの少なくとも１つ」及び「Ａ及び／又はＢ」という表現は、ａ）ＢなしのＡ、ｂ）ＡなしのＢ、及びｃ）Ａ及びＢを含む点を理解されたい。
一実施形態では、上記ＨＦリスク決定ユニットが、第１のピーク値閾値及び第２のピーク値閾値を含み、ａ）ピーク値が上記第１のピーク値閾値よりも小さい、及びｂ）次のピーク値が第２のピーク値閾値より大きくないかどうかに基づき、上記ＰＥＳＰの存在の検出を規定する規則を提供するよう構成される。特に、ＨＦリスク決定ユニットは、ピーク値が第１のピーク値閾値より小さく、かつ次のピーク値が第２のピーク値閾値より大きくない場合、ＨＦリスクがより大きいと規定し、ピーク値が第１のピーク値閾値より小さく、次のピーク値が第２のピーク値閾値より大きい場合、ＨＦリスクがより小さいと規定する規則を提供するよう構成される。健康な心臓では、第１のピーク値閾値よりも小さいピーク値は、いわゆる「無効ビート」に関連し、第２のピーク値閾値よりも大きい次のピーク値は、いわゆる「増強されたビート」と呼ばれる。この無効ビートと次の増強されたビートは、健康な心臓のＰＥＳＰを示すことができる。この挙動が存在しない場合、即ち無効ビートの後に増強されたビートが続かない場合、これはＨＦを得るリスクが比較的高いことを示すことができる。
一実施形態では、上記心不全リスク決定ユニットが、上記時間的挙動を決定するため、経時的な左心室の圧力の周波数を示す、異なる時間に対する周波数値を決定する。この規則は、左心室圧の周波数のどの時間的挙動が、ＨＦを取得する比較的高いリスクを示すかを規定することができる。この場合、これらの規則は、ＨＦリスクを決定するために周波数値と共に使用されることができる。例えば、ＨＦリスク決定ユニットは、周波数値が経時的に増加するが、ピーク値が経時的に増加しないかどうかに基づき、乱れた力周波数関係の検出を規定する規則を提供するよう構成されることができる。特に、ＨＦリスク決定ユニットは、周波数値が経時的に増加し、ピーク値が経時的に増加しない場合、ＨＦリスクがより大きいことを規定し、周波数値が経時的に増加し、ピーク値が経時的に増加する場合、ＨＦリスクがより小さいことを規定する規則を提供するよう構成されることができる。これは、ＨＦリスクを決定するのに、力−周波数関係を確実に使用することを可能にする。正常な力−周波数関係を持つ健康な心臓では、左心室圧の周波数が増加する場合、左心室圧のピークの高さが増加する。心臓のこの健康的な挙動が観察されない場合、ＨＦを得るリスクは比較的高くなり、ＨＦリスクを決定するＨＦリスク決定ユニットによりこれが使用されることができる。
左心室圧の特徴の時間的挙動は、ＰＰＧの対応する特徴の時間的挙動と同様であり得る。従って、例えば、左心室圧のピークの高さを示すピーク値及びその時間的位置は、ＰＰＧのピーク値を決定することにより決定されることができる。この場合、ＥＣＧにおけるピークを検出するのに一般的に使用される技術のような既知の抽出技術が使用されることができる。
上記決定システムが、上記対象の活動状態のインジケーションを提供する活動状態提供ユニットを更に有し、上記ＨＦリスク決定ユニットは、上記活動状態に依存する活動周波数閾値を含み、上記周波数値が個別の活動状態に関する上記活動周波数閾値より大きいかどうかに基づきＨＦリスクを規定する規則を提供するよう構成されることができる。特に、ＨＦリスク決定ユニットは、周波数値が個別の活動状態に関する活動周波数閾値より大きい場合、ＨＦリスクがより大きいと規定し、周波数値が個別の活動状態に関する活動周波数閾値より小さい場合、ＨＦリスクがより小さいと規定する規則を提供するよう構成されることができる。従って、ＰＥＳＰの存在及び乱れた力−周波数関係の少なくとも１つの検出に加えて、ＨＲリスクを決定するのに、活動状態のインジケーションが使用されることができる。対象の活動状態、例えば、対象が休息している、特に睡眠中かどうか、又は歩行中であるかを考慮することにより、ＨＦリスクを決定する精度が更に改善されることができる。特に、周波数が比較的高く対象が静止している場合、これはＨＦリスクが比較的高いことを示し、周波数が比較的高く、対象が歩行又は走行している場合、比較的高い周波数は、ＨＦを取得するリスクが比較的大きくないことを示すことが考慮される。
一実施形態では、上記ＨＦリスク決定ユニットが、周波数偏差閾値を含み、時間的に連続する周波数値間の偏差が上記周波数偏差閾値より大きいかどうかに基づき、上記ＨＦリスクを規定する規則を提供するよう構成される。特に、ＨＦリスク決定ユニットは、時間的に連続する周波数値間の偏差が周波数偏差閾値より大きい場合、ＨＦリスクがより大きいと規定し、時間的に連続する周波数値間の偏差が周波数偏差閾値よりも小さい場合、ＨＦリスクがより小さいと規定する規則を提供するよう構成されることができる。従って、ＨＲリスクを決定するのに、ＰＥＳＰの存在及び乱れたＦＦＲの少なくとも１つの検出に加えて、ａ）時間的に連続する周波数値間の偏差と、ｂ）周波数偏差閾値との比較が使用されることができる。２つの連続するピーク間の時間的距離の逆数により規定され、従って２つの連続するピーク間の時間的距離を示す周波数値は、心拍の規則性の程度を示すことができる。時間的に連続する周波数値間の変化が周波数偏差閾値より大きい場合、これは、心拍における比較的大きな不規則性、従って心房細動（ＡＦ）を示すことができる。ＡＦが検出される場合、ＨＦを得るリスクは比較的大きくなり得る。この知識は、ＨＦリスクを決定するＨＦリスク決定ユニットにより使用されることができる。
一実施形態では、ＨＦリスクはバイナリである。即ち、ＨＦリスク決定ユニットは、ＨＦリスクがゼロ若しくは比較的小さいか、又はＨＦリスクが比較的大きいかのいずれかを決定するよう構成されることができる。これは、ＨＦリスクの２つの度合いの１つに対象を割り当てるものとみなされることができる。ＨＦリスク決定ユニットはまた、提供されたＰＰＧに基づき、ＨＦリスクの２以上の程度のどの程度に対象が割り当てられる必要があるかを決定するよう構成されることができる。
上記の規則は、ＨＦリスクを決定するために組み合わせられることができる。特に、ＨＦリスク決定ユニットは、ａ）左心室圧の特徴の時間的挙動が無効ビートの後に増強されたビートが続くことを示すかどうか、及びｂ）左心室圧の特徴の時間的挙動が、左心室圧の周波数が増加するとき左心室圧のピークのピーク値が増加することを示すかどうかの少なくとも１つに基づき、ＨＦリスクを規定する規則を提供するよう構成されることができる。上記規則はオプションで、ｃ）活動状態に基づかれる、左心室圧の周波数の変化と、ｄ）時間的に連続する周波数値間の偏差の少なくとも１つに基づき、ＨＦリスクを更に規定することができる。ＨＦリスク決定ユニットはまた、左心室圧の特徴の更なる時間的挙動に基づき、ＨＦリスクを規定する規則を提供するよう構成され得る。
上記決定システムが、上記対象の呼吸数を提供する呼吸数提供ユニットを有し、上記ＨＦリスク決定ユニットは、上記提供された呼吸数に基づきＨＦリスクを決定するよう構成されることが好ましい。特に、提供される規則は、左心室圧の特徴の時間的挙動だけでなく、呼吸数に基づきＨＲリスクを規定することができる。これは、ＨＦリスクを決定する精度を更に向上させることができる。
一実施形態では、上記決定システムが、上記対象の活動状態のインジケーションを提供する活動状態提供ユニットを有し、上記ＨＦリスク決定ユニットは、上記活動状態に依存する呼吸数閾値を提供し、上記呼吸数が個別の活動状態に関する上記呼吸数閾値より大きいかどうかに基づき、上記ＨＦリスクを決定するよう構成されることができる。対象の活動状態、例えば、対象が休息している、特に睡眠中かどうか、又は歩行中であるかを考慮することにより、ＨＦリスクを決定する精度が更に改善されることができる。特に、呼吸数が比較的高く対象が静止している場合、これは、ＨＦリスクが比較的高いことを示し、一方、呼吸数が比較的高く、対象が歩行又は走行している場合、比較的高い呼吸数は、ＨＦの比較的高いリスクを示すものではないと考えられることができる。
好ましくは、上記呼吸数提供ユニットが、ＰＰＧに基づき呼吸数を決定し、上記決定された呼吸数を提供するよう構成される。これは、胸部ベルト又はフローセンサのような追加のデバイスを必要とすることなしに呼吸数を決定することを可能にし、これにより、呼吸数を非常に目立たない態様で得ることを可能にする。
本発明の別の態様では、対象のＨＦリスクを決定する決定方法が提示され、この決定方法は、
ＰＰＧ提供ユニットにより対象のＰＰＧを提供するステップと、
ＨＦリスク決定ユニットにより、上記提供されたＰＰＧに基づきＨＦリスクを決定するステップとを有し、
上記心不全リスク決定ユニットが、上記提供されたフォトプレチスモグラムに基づき、収縮期後増強の存在及び乱れた力−周波数関係の少なくとも１つを検出し、上記収縮期後増強の存在及び上記乱れた力−周波数関係の少なくとも１つの検出に基づき、心不全のリスクを決定する。
本発明の更なる態様では、対象に関するＨＦリスクを決定するためのコンピュータプログラムが提示され、このプログラムは、コンピュータに、請求項１４に記載の決定方法を実行させる。
請求項１に記載の決定システム、請求項１４に記載の決定方法、及び請求項１５に記載のコンピュータプログラムは、特に、従属請求項に規定されるのと同様の及び／又は同一の好ましい実施形態を持つ点を理解されたい。
本発明の好ましい実施態様は、従属項又は上記実施形態と個別の独立クレームとの任意の組み合わせとすることもできる点を理解されたい。
本発明のこれら及び他の側面が、以下に説明される実施形態から明らかとなり、これらの実施形態を参照して説明されることになる。
ＨＦリスクを決定する決定システムの実施形態を備える人を概略的かつ例示的に示す図である。 図１に示される決定システムの腕時計型デバイスを概略的かつ例示的に示す図である。 図２に示される腕時計型デバイスのいくつかの要素を概略的かつ例示的により詳細に示す図である。 図１に示される決定システムの加速度計を概略的かつ例示的により詳細に示す図である。 ＨＦリスクを決定する決定方法の実施形態を例示的に説明するフローチャートを示す図である。 休息中の人に関する経時的な心室圧を例示的に示す図である。 ＰＥＳＰを示す経時的な心室圧を例示的に示す図である。 非休息者に関する経時的な心室圧を例示的に示す図である。
図１は、ＨＦリスクを決定する決定システム１の実施形態を装着する人４を概略的かつ例示的に示す。検出システム１は、人４の胸部６に取り付けられた加速度計２と、人４の手首５に装着される腕時計型デバイス３とを有する。他の実施形態では、加速度計２が人４の別の部分に取り付けられることもできる。更に、腕時計型デバイス３が人４の手首５に装着される代わりに、このデバイスは、人４の別の部分に取り付けられることができ、腕時計型でなくてもよい。例えば、このデバイスはイヤイン（ear-in）デバイスとすることもできる。
腕時計型デバイス３は、図２に概略的かつ例示的に示されるように、リストバンド５により手首５に保持されるケーシング６を有する。図３及び図４に概略的かつ例示的に示されるように、腕時計型デバイス３は、通信ユニット８を有し、加速度計２は、対応する通信ユニット１４を有する。これは、腕時計型デバイス３と加速度計２とが互いに通信することを可能にする。加速度計２は、人４の加速度を測定する加速度センサ１３を更に有し、測定された加速度は、通信ユニット８、１４を介して加速度計２から腕時計型デバイス３に伝達される。加速度センサ１３により提供される加速度は、人４の活動状態を示し、その結果、加速度センサ１３は、活動状態のインジケーションを提供する活動状態提供ユニットとみなされることができる。例えば、測定された加速度は、人４が休んでいるかどうか、特に睡眠中であるかどうか、又は人４が歩いている若しくは走っているかどうかを示すことができる。
腕時計型デバイス３のケーシング６は、ＰＰＧを測定するＰＰＧ測定ユニットを更に有する。ＰＰＧ測定ユニット９は、既知のＰＰＧ測定ユニットとすることができる。これは、手首５において人４の皮膚へと光を導く発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み、手首５において皮膚からの光を検出する。ＰＰＧ測定ユニット９は、検出された光に基づきＰＰＧを生成する。この実施形態では、ＰＰＧ測定ユニット９はパルスオキシメータである。測定されたＰＰＧは、提供されたＰＰＧに基づきＨＦリスクを決定するＨＦリスク決定ユニット１０に提供される。ＰＰＧ測定ユニット９は、測定されたＰＰＧを提供するので、ＰＰＧ提供ユニットとみなされることもできる。
腕時計装置３のケーシング６は、ＰＰＧ測定ユニット９により測定されたＰＰＧに基づき、人４の呼吸数を提供する呼吸数提供ユニット１１を更に有し、この決定された呼吸数も、ＨＦリスク決定ユニット１０に提供される。ＰＰＧから呼吸数を抽出するのに、既知の呼吸数抽出技術が使用される。例えば、Ｒ.Ａ.Ｃｅｒｎａｔ，Ｃ.Ｕｎｇｕｒｅａｎｕ，Ｇ.Ｍ.Ｕｎｇｕｒｅａｎｕ，Ｒ.Ａａｒｔｓ、及びＪ.Ａｒｅｎｄｓによる論文「Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ ｒａｔｅ ｆｒｏｍ ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｉｇｎａｌｓ ｕｓｉｎｇ ｗｅａｒａｂｌｅ ｄｅｖｉｃｅｓ」、Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｓｍａｒｔ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ ａｎｄ Ｈｅａｌｉｎｇ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ ｉｎ ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ＡＭＩ １４，Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ａｍｂｉｅｎｔ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １１ ｔｏ １３，２０１４に開示される抽出技術である。この論文はまた、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ'ｓ Ｌｅｃｔｕｒｅ Ｎｏｔｅｓ ｉｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅにおいても出版されており、参照により本書に組み込まれる。
ＨＦリスク決定は、ＰＰＧに基づき左心室圧の特徴の時間的挙動を決定し、決定された時間的挙動に基づき、及びオプションで呼吸数に基づき、ＨＦリスクを規定する規則を提供するよう構成される。この場合、ＨＦリスク決定ユニットは更に、ａ）提供された規則と、ｂ）決定された時間的挙動及びオプションで呼吸数とに基づき、ＨＦリスクを決定するよう構成される。特に、ＨＦリスク決定ユニットは、時間的挙動を決定するため、時間にわたる左心室圧のピークの高さを示す異なる時間に対するピーク値を決定し、及び時間にわたる左心室圧の周波数を示す異なる時間に対する周波数値を決定するよう構成される。更に、ＨＦリスク決定ユニットは、提供される規則が、第１のピーク値閾値、第２のピーク値閾値、活動周波数閾値、周波数偏差閾値及び呼吸数閾値を規定するよう構成される。ＨＦリスク決定ユニットは、ａ）ピーク値が第１のピーク値閾値よりも小さく、次のピーク値が第２のピークよりも大きくないかどうか、即ち、ＰＥＳＰの存在の検出に基づき、及びｂ）周波数値が増加している間、ピーク値が増加しないかどうか、即ち、力−周波数関係が乱されているかどうかの検出の少なくとも１つに基づきＨＦリスクを規定するよう、規則を提供する。ＨＦリスク決定ユニットは、オプションで更に、ｃ）時間的に連続する周波数値間の偏差が周波数偏差閾値よりも大きいかどうか、ｄ）周波数値が個別の活動状態に関する活動周波数閾値よりも大きいかどうか、ｅ）呼吸数が個別の活動状態に関する呼吸数閾値よりも大きいかどうかの少なくとも１つに基づき、ＨＦリスクを規定するよう、規則を提供する。
この実施形態では、規則は、ＨＦリスクの２つの程度のみを規定し、第１度はＨＦリスクがゼロ又は比較的小さいことを示し、第２度は比較的大きなＨＦリスクを示す。ＨＦリスク決定の結果が第２度である場合、警報ユニット１２は、第２度のＨＦリスクが決定されたことを示すため、光学的及び／又は音響的及び／又は触覚的なアラームを生成する。腕時計型デバイスの要素は、コントローラ１５により制御される。加速度計２も、加速度計の要素を制御するコントローラ１６を有する。
規則はあらかじめ定められるか、又は使用中に患者から学習されることができる。例えば、規則は、患者集団で行われた測定に基づき決定され得、これらの患者のうちの誰が何度のＨＦリスクを持つかが分かっている。規則はまた、例えばＤ.Ｓｉｎｎｅｃｋｅｒらによる記事「Ｐｏｓｔｅｘｔｒａｓｙｓｔｏｌｉｃ Ｂｌｏｏｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ Ｐｒｅｄｉｃｔｓ Ｐｏｏｒ Ｏｕｔｃｏｍｅ ｏｆ Ｃａｒｄｉａｃ Ｐａｔｉｅｎｔｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｈｅａｒｔ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、２０１４から得られることができ、これは参照により本書に組み込まれる。
この規則は、ＨＦリスクを決定するＨＦリスク決定ユニットにより使用される上記条件のいずれもが満たされない場合、第１度のＨＦリスクが存在することを規定することができる。ＨＦリスク決定ユニットは、更に、これらの条件の少なくとも１つが満たされる場合、第２度のＨＦリスクが存在すると決定するよう構成されることができる。一実施形態では、ＨＦリスク決定ユニットは、２度より多くのより大きなＨＦリスクグループからＨＦリスクを決定するよう構成されることができる。即ち、一実施形態では、ＨＦリスクはバイナリではない。例えば、上述の条件のいずれもが満たされない場合、ＨＦリスク決定ユニットは、最小度のＨＦリスクであると決定することができる。全ての条件が満たされる場合、ＨＦ決定ユニットは最大度のＨＦリスクであると決定することができる。この規則は、ＨＦリスクの中間度を更に規定することができる。これは、すべてではなく一部の条件が満たされる状況に対応する。
ＰＰＧ測定ユニット９は好ましくは、ＰＰＧをリアルタイムで連続的に提供するよう構成される。更に、加速度センサ１３も好ましくは、人４の加速度をリアルタイムで提供するよう構成される。これは、呼吸数提供ユニット１１が、リアルタイムで連続的に呼吸数を提供することを可能にし、ＨＦリスク決定ユニット１０が、ＨＦリスクの個別の度合いをリアルタイムに決定することを可能にする。従って、ＨＦリスクは、連続的に監視されることができ、必要に応じてアラームが生成されることができる。
以下では、人４のＨＦリスクを決定する決定方法の実施形態が、図５に示されるフローチャートを参照して例示的に説明される。
ステップ１０１において、ＰＰＧ測定ユニット９がＰＰＧを測定し、ステップ１０２において、加速度センサ１３が加速度を測定する。ステップ１０３において、呼吸数提供ユニット１１は、測定されたＰＰＧに基づき呼吸数を決定し、ステップ１０４において、ＨＦリスク決定ユニットは、測定された加速度、決定された呼吸数、及びＰＰＧに基づき、ＨＦリスクの程度を決定する。ステップ１０５では、ＨＦリスクの度合いが警報の発生に十分であるか否かが決定され、十分である場合、警報ユニット１２が警報を発生する。例えば、ＨＦリスクがゼロ又はごくわずかであることを示す最低度のＨＦリスクがステップ１０４で決定される場合、ステップ１０５において、アラームが生成されない場合がある。大きな程度のＨＦリスクが決定されると、アラームが生成されることができる。
ＨＦは、心臓が体の必要性を満たすために血流を維持するのに十分にポンプ輸送できないとき発生する。兆候と症状は、息切れ、過度の疲労、脚の腫脹を含むことができる。息切れは、運動により悪化する可能性があるが、横になっている間も存在することができ、夜に目を覚まさせることさえある。ＨＦの原因は、以前の心筋梗塞、高血圧、ＡＦ、弁膜症、過度のアルコール使用、感染、未知の原因の心筋症などを含む冠動脈疾患を含む。ＨＦは、心臓の構造又は機能のいずれかを変化させることにより引き起こされ得る。心筋梗塞、特に急性心筋梗塞は、血流が心臓の一部に止まり、心筋に損傷を与えるとき起こる。ＡＦは、急速で不規則な鼓動により特徴付けられる異常な心調律である。ＡＦは、異常な鼓動の短い期間として開始することができ、これは、時間にわたり長くなり、おそらく一定になる。
ＰＥＳＰは、期外収縮の後の収縮性における増加を含む。ＰＥＳＰは、筋肉負荷とは無関係であり、心筋の明確な特性を表す。図６は、安静状況においてＰＥＳＰのないピーク２０を備える心室圧２１を概略的かつ例示的に示す。図７は、正常なＰＥＳＰを備える人の心室圧２２を示す。ＰＥＳＰが存在する場合、ハートビート２３の後に無効ビート２４が続き、無効ビート２４の後に増強ビート２５が続く。図７では、ピーク２５の高さは線２８で示され、ピーク２３、２４とピーク２５との間の高さの差は、それぞれ二重矢印２６、２７により示される。一実施形態では、心不全のリスクを決定するのに、高さの差２６及び／又は高さの差２７が使用されることができる。例えば、心不全リスク決定ユニットは、第１のピーク値閾値と第２のピーク値閾値とを含み、ａ）ピーク２４のピーク値が、第１のピーク値閾値より小さい、及びｂ）続くピーク２５のピーク値が、第２のピーク値閾値より大きくないかどうかに基づき、心不全リスクを規定する規則を提供するよう構成されることができる。心不全リスク決定ユニットは、所与の周波数により規定される特定の時間的位置においてのみピークを考慮する、即ち所与の周波数に対応するピークのみを考慮することにより、規則を提供するよう構成されることもできる。周波数は好ましくは、ＰＰＧの以前の波により与えられる。例えば、以前のＰＰＧ波は、ある周波数を持つ図６に示される左心室圧に対応することができる。図７では、ピーク２３及び２５がこの周波数に対応する。その結果、これらのピーク２３、２５が、ＨＦリスクを決定するために使用されることができる。特に、規則は、第３のピーク値閾値と第４のピーク値閾値とを含み、ａ）ピーク２３のピーク値が第３のピーク値閾値より小さい、及びｂ）次のピーク２５のピーク値が第４ピーク値閾値より大きくないかどうかに基づき、ＨＦリスクを規定することができる。
図８は、正常な力−周波数関係を備える人の心室圧３２を示し、即ち図６と比較して、ピーク２９、３０、３１の高さを示すピーク値がより大きく、周波数もより大きい。従って、ＨＦリスク決定ユニットは、ピーク値が経時的に増加しない間に、周波数値が時間と共に増加するかどうかに基づき、ＨＦリスクを規定する規則を提供するよう構成されることができる。特に、ＨＦリスク決定ユニットは、周波数値が経時的に増加し、ピーク値が経時的に増加しない場合、ＨＦリスクがより大きいことを規定し、周波数値が経時的に増加し、ピーク値が経時的に増加する場合、ＨＦリスクがより小さいことを規定する規則を提供するよう構成されることができる。
ＰＰＧは好ましくは、腕時計型デバイスを使用して２４時間測定され、図６から図８に示される心室圧の代用尺度と見なされることができる。ＰＰＧ信号は、ＡＦを検出するのに使用されることもできる。好ましくは、ＨＦは、心筋梗塞を指す。その結果、ＨＦリスク決定ユニットは好ましくは、心筋梗塞のリスクを決定するよう構成される。
上述の実施形態では、呼吸数はＰＰＧに基づき決定されるが、他の実施形態では、呼吸数を提供するために、追加の呼吸数センサが使用されることができる。例えば、呼吸数を決定するため、胸ベルト又はフローセンサが使用されることができる。呼吸数は、息切れを検出するために使用されることができ、ＨＦリスクを決定するため、この息切れが加速度計により測定された身体活動と相関されるかどうかが検出されることができる。
ＰＥＳＰ及び力−周波数関係は、比較的高いＨＦリスクを持つ患者では乱され、これらの乱れは、ＰＰＧ測定ユニットを備える上述の腕時計型デバイスのような単一デバイス又はＰＰＧ測定ユニットを備えるインイヤー（ｉｎ−ｅａｒ）デバイスで検出されることができる。特に、ＨＦリスク決定ユニットは、提供されたＰＰＧに基づき、ＰＥＳＰ、力−周波数関係、及びオプションで対象の心臓のＡＦの少なくとも１つを検出し、並びにＰＥＳＰ及び力−周波数関係及びオプションでＡＦの少なくとも１つの検出に基づき、ＨＦリスクを決定するよう構成されることができる。ＨＦリスク決定ユニットは、ＰＰＧから得られた左心室圧の特徴の決定された時間的挙動に基づき、ＰＥＳＰ、力−周波数関係、及びオプションで対象の心臓のＡＦの少なくとも１つを検出するよう構成されることができる。
ＰＰＧは好ましくは、上述の腕時計型デバイスのような目立たない測定デバイス、又はＰＰＧセンサを備えたインイヤーデバイス、即ちＰＰＧ測定ユニットを用いて測定される。ＨＦリスク決定ユニットは、ＰＥＳＰ中又は他の状況における不規則性を検出するよう構成されることができる。ＨＦリスク決定ユニットは、不規則性又は他の不規則性としてＡＦを検出するよう構成されることもできる。
ＨＦリスク決定ユニットは好ましくは、ベースライン、即ち、例えば監視プロセスの開始時に測定された人のデータを使用することなく、ＨＦリスクを決定するよう構成される。好ましくは、ＨＦリスク決定ユニットは、いくつかの現在測定されているＰＰＧ波に基づき、ＨＦリスクを決定するよう構成される。これに関して、ＨＦリスク決定ユニットは、時間的に局所的な検出システムであるとみなされることができる。ＨＦリスク決定ユニットは、階段を登るといった対象の物理的運動中又はその後に測定されたＰＰＧに基づき、ＰＥＳＰの存在及び乱れた力−周波数関係の少なくとも１つを検出するよう構成されることができる。更に、ＨＦリスク決定ユニットは、ａ）階段を登るといった対象の物理的運動中又はその後に測定されたＰＰＧ、及びｂ）対象が静止している間に測定されたＰＰＧに基づき、ＰＥＳＰの存在及び乱れた力−周波数関係の少なくとも１つを検出するよう構成され得る。特に、対象の休息状態で測定された第１のＰＰＧ又はＰＰＧ波と、対象の非静止状態で測定された第２のＰＰＧ又はＰＰＧ波とを考慮することにより、乱れた力−周波数関係が検出されることができ、ここで、第１のＰＰＧ又はＰＰＧ波は、異なる活動レベルのため、第２のＰＰＧ又はＰＰＧ波よりも小さい周波数を持ち、第１のＰＰＧ又はＰＰＧ波に関するピーク値が第２のＰＰＧ又はＰＰＧ波に関するピーク値よりも小さいかどうかの検出に基づき、力−周波数関係の乱れが検出されることができる。
図面、開示及び添付された請求項の研究から、開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載の本発明を実施する当業者により理解及び実行されることができる。
請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数性を除外するものではない。
単一のユニット又はデバイスが、請求項において列挙される複数のアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味するものではない。
ＰＰＧに基づかれる呼吸数の決定、ＨＦリスクの決定などの１つ又は複数のユニット又はデバイスにより実行される手順は、他の任意の数のユニット又はデバイスにより実行され得る。対象に関するＨＦリスクを決定する決定方法による、対象に関するＨＦリスクを決定するこれらの手順及び／又は決定システムの制御は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段及び／又は専用ハードウェアとして実現されることができる。
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学的記憶媒体又は固体媒体といった適切な媒体において格納／配布されることができるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介してといった他の形式で配布されることもできる。
請求項における任意の参照符号は、発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

  1. 対象の心不全リスクを決定する決定システムであって、
    前記対象のフォトプレチスモグムを提供するフォトプレチスモグム測定ユニットと、
    前記提供されたフォトプレチスモグラムに基づき、心不全リスクを決定する心不全リスク決定ユニットとを有し、
    前記心不全リスク決定ユニットが、前記提供されたフォトプレチスモグラムに基づき、収縮期後増強ＰＥＳＰの存在及び乱れた力−周波数関係ＦＦＲの少なくとも１つを検出し、前記収縮期後増強の存在及び前記乱れた力−周波数関係の少なくとも１つの検出に基づき、心不全のリスクを決定する、決定システム。
  2. 前記心不全リスク決定ユニットが、
    前記フォトプレチスモグムに基づき、左心室の圧力の特性の時間的挙動を決定し、
    前記決定された時間的挙動に基づき、前記心不全リスクを規定する規則を提供し、
    前記決定された時間的挙動及び前記提供された規則に基づき、前記心不全のリスクを決定する、請求項１に記載の決定システム。
  3. 前記心不全リスク決定ユニットが、前記時間的挙動を決定するため、経時的な左心室圧のピークの高さを示す、異なる時間に対するピーク値を決定する、請求項２に記載の決定システム。
  4. 前記心不全リスク決定ユニットが、第１のピーク値閾値及び第２のピーク値閾値を含み、ａ）ピーク値が前記第１のピーク値閾値よりも小さい、及びｂ）次のピーク値が前記第２のピーク値閾値より大きくないかどうかに基づき、前記収縮期後増強の存在の検出を規定する規則を提供する、請求項３に記載の決定システム。
  5. 前記心不全リスク決定ユニットが、前記時間的挙動を決定するため、経時的な左心室の圧力の周波数を示す、異なる時間に対する周波数値を決定する、請求項３に記載の決定システム。
  6. 前記心不全リスク決定ユニットが、前記周波数値が経時的に増加するが、前記ピーク値が経時的に増加しないかどうかに基づき、前記乱れた力周波数関係の検出を規定する規則を提供する、請求項５に記載の決定システム。
  7. 前記心不全リスク決定ユニットが、前記時間的挙動を決定するため、経時的な左心室の圧力の周波数を示す、異なる時間に対する周波数値を決定する、請求項２に記載の決定システム。
  8. 前記決定システムが、前記対象の活動状態のインジケーションを提供する活動状態提供ユニットを更に有し、
    前記心不全リスク決定ユニットは、前記活動状態に依存する活動周波数閾値を含み、前記周波数値が個別の活動状態に関する前記活動周波数閾値より大きいかどうかに基づき心不全リスクを規定する規則を提供する、請求項７に記載の決定システム。
  9. 前記心不全リスク決定ユニットが、周波数偏差閾値を含み、時間的に連続する周波数値間の偏差が前記周波数偏差閾値より大きいかどうかに基づき、前記心不全リスクを規定する規則を提供する、請求項７に記載の決定システム。
  10. 前記決定システムが、前記対象の呼吸数を提供する呼吸数提供ユニットを有し、
    前記ＨＦリスク決定ユニットは、前記提供された呼吸数に基づきＨＦリスクを決定する、請求項１に記載の決定システム。
  11. 前記決定システムが、前記対象の活動状態のインジケーションを提供する活動状態提供ユニットを更に有し、
    前記ＨＦリスク決定ユニットは、前記活動状態に依存する呼吸数閾値を提供し、前記呼吸数が個別の活動状態に関する前記呼吸数閾値より大きいかどうかに基づき、前記ＨＦリスクを決定する、請求項１０に記載の決定システム。
  12. 前記呼吸数提供ユニットが、ＰＰＧに基づき呼吸数を決定し、前記決定された呼吸数を提供する、請求項１０に記載の決定システム。
  13. 前記心不全リスク決定ユニットが、前記提供されたフォトプレチスモグラムに基づき対象の心臓の心房細動を検出し、前記心房細動の検出に基づき心不全リスクを決定する、請求項１に記載の決定システム。
  14. 対象に関する心不全のリスクを決定する決定方法において、
    光プレチスモグラム提供ユニットにより前記対象の光プレチスモグラムを提供するステップと、
    心不全リスク決定ユニットにより、前記提供されたフォトプレチスモグラムに基づき心不全リスクを決定するステップとを有し、
    前記心不全リスク決定ユニットが、前記提供されたフォトプレチスモグラムに基づき、収縮期後増強の存在及び乱れた力−周波数関係の少なくとも１つを検出し、前記収縮期後増強の存在及び前記乱れた力−周波数関係の少なくとも１つの検出に基づき、心不全のリスクを決定する、方法。
  15. 対象に関する心不全リスクを決定するためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、請求項１４に記載の決定方法を実行させるためのコンピュータプログラム。
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