JP2020508756A - 差圧原理及び拡大するフローセンサーを使用した血管内血液フロー測定 - Google Patents
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Abstract
Description
− 生物の血管内に配置するのに好適であり、長手方向に沿って延びる本体と、
− 長手方向における長手方向延長部と長手方向に垂直な断面積とを有する、本体の拡大可能本体部分であって、拡大可能本体部分の拡大される断面積の少なくとも2つのそれぞれの値に関連付けられた少なくとも2つの異なる所定の拡大されるサイズの各々を仮定するために、長手方向において徐々に変化しており、制御可能に及び可逆的に拡大可能である、拡大可能本体部分と、
− 拡大可能本体部分を少なくとも2つの異なる所定の拡大されるサイズのうちの1つに設定するように設置及び構成された制御可能アクチュエータと、
− 拡大可能本体部分の長手方向延長部内の本体上に設置された少なくとも1つの圧力センサーを備える圧力センサーユニットであって、圧力センサーユニットが、拡大可能本体部分の拡大される断面積の少なくとも2つのそれぞれの値を含む、本体の断面積の少なくとも3つの値の各々について、心臓サイクル期間に関して定義された所定の測定時間スパンにわたる血管中の血液フローの圧力を示す圧力信号のそれぞれのシーケンスを与えるように構成された、圧力センサーユニットと
を備える。
− 本発明の第1の態様又はその実施形態のうちの1つによる血管内血液フロー測定デバイスと、
− 拡大可能本体部分によって仮定されるべき少なくとも2つの異なる所定の拡大されるサイズの各々を示すサイズ制御信号を制御可能アクチュエータに連続的に与えるように構成された制御ユニットと、
− 圧力センサーユニットによって与えられた圧力信号を受信することと、本体の断面積の少なくとも3つの値と、本体の断面積の少なくとも3つの値に関連付けられ、心臓サイクルの同等の位相に対応するそれぞれの測定時間においてとられる圧力信号と、血液の密度の知られている値とを使用して、血管内の血液フロー量の値を計算することとを行うように構成された、フロー決定ユニットと
を備える。
A0は、本体の断面積の所定の値のうちの第1の値であり、
Aiは、本体の断面積の所定の値のうちのそれぞれの第2の値であり、2つの式において、断面積の2つの異なる所定の値が使用され、
Aは、(決定されるべき)血管の断面積の値であり、
p0は、心臓サイクルの同等の位相に対応するそれぞれの測定時間においてとられる、断面積のそれぞれの第1の値A0に関連付けられた第1の圧力値であり、
piは、心臓サイクルの同等の位相に対応するそれぞれの測定時間においてとられる、断面積のそれぞれの値Aiに関連付けられた第2の圧力値であり、2つの式において、圧力の2つの異なる測定された値が使用され、
ρは、血液の密度であり、
v0は、決定されるべき、断面積の第1の値A0におけるボリュームフロー速度である。
(A−A0)v0=Q、又は(A−Ai)vi=Q (4)
を計算することによって、血液フロー量としてのフローレートQの値を決定するように構成される。
− 拡大可能本体部分は、拡大可能本体部分の拡大される断面積の少なくとも3つのそれぞれの値に関連付けられた少なくとも3つの異なる所定の拡大されるサイズを仮定するために、制御可能に及び可逆的に拡大可能であり、
− 圧力センサーユニットは、拡大可能本体部分の拡大される断面積の少なくとも3つのそれぞれの値を含む、本体の断面積の少なくとも4つの値の各々について、圧力信号のそれぞれのシーケンスを与えるように構成され、
− フロー決定ユニットは、所定の適合モデルを使用して、受信された圧力信号から決定された圧力値を本体の断面積の関数として適合させる、較正曲線パラメータを決定することと、圧力値と本体の断面積の関連付けられた値とを使用して、適合誤差測度を決定することと、適合誤差測度を所定の誤差しきい値と比較することと、適合誤差測度が誤差しきい値を超える場合、それを示す誤差出力信号を与えることとを行うように構成される。
− 血管内血液フロー測定デバイスの本体の拡大可能本体部分によって仮定されるべき少なくとも2つの所定の拡大サイズの各々を示すサイズ制御信号を血管内血液フロー測定デバイスの制御可能アクチュエータに順次に与えるステップと、
− 拡大可能本体部分の長手方向延長部内の血管内血液フロー測定デバイスの本体上に設置された少なくとも1つの圧力センサーを備える圧力センサーユニットによる、拡大可能本体部分の拡大断面積の少なくとも2つのそれぞれの値を含む、本体の断面積の少なくとも3つの値の各々について、心臓サイクル期間に関して定義された所定の測定時間スパンにわたる血管中の血液フローの圧力を示す圧力信号のそれぞれのシーケンスを与えることを制御するステップと
を有する。
− 本発明の第3の態様による方法を実施するステップと、
− 本体の断面積の少なくとも3つの値と、本体の断面積の少なくとも3つの値に関連付けられ、心臓サイクルの同等の位相に対応するそれぞれの測定時間においてとられる圧力信号と、血液の密度の知られている値とを使用して、血管内の血液フロー量の値を計算するステップと
を有する。
− ベルヌーイの法則と、本体の断面積の少なくとも3つの値と、圧力信号の関連付けられたシーケンスと、血液の密度の知られている値とを使用して、2つ又はそれ以上の式の系を解くステップであって、各式が式(3)の形を有する、解くステップ
を有する。この実施形態では、血液フロー量を決定するステップは、好ましくは、式(4)による計算によってフローレートの値を決定するステップ
を有する。
(A−A0)v0=(A−Ai)vi=(A−A2)v2=Q (6)
(A−A0)v0=Q
又は拡大可能本体部分の断面積の所与の値と血液フロー速度のそれぞれの値とを使用した任意の等価な式を計算することによって、血液フロー量Qを決定するステップとを有する。
Claims (15)
- 生物の血管内に配置するのに好適であり、長手方向に沿って延びる本体と、
前記長手方向に長手方向延長部と前記長手方向に垂直な方向に断面積とを有する、前記本体の拡大可能本体部分であって、前記拡大可能本体部分の拡大断面積の少なくとも2つのそれぞれの値に関連付けられる少なくとも2つの異なる所定の拡大サイズの各々を仮定するために、制御可能に及び可逆的に拡大可能である、拡大可能本体部分と、
前記拡大可能本体部分を前記少なくとも2つの異なる所定の拡大サイズのうちの1つに設定する制御可能アクチュエータと、
前記拡大可能本体部分の前記長手方向延長部内であって前記本体上に設置された少なくとも1つの圧力センサーを備える圧力センサーユニットであって、前記圧力センサーユニットが、前記拡大可能本体部分の前記拡大断面積の少なくとも2つの前記値を含む、前記本体の断面積の少なくとも3つの値の各々について、心臓サイクル期間に関して定義された所定の測定時間スパンにわたる前記血管中の血液フローの圧力を示す圧力信号のそれぞれのシーケンスを与える、圧力センサーユニットと
を備える、血管内血液フロー測定デバイス。 - 前記拡大可能本体部分を含む前記本体が、前記血管内の層流血液フローを維持する流線形形状を有する、請求項1に記載の血管内血液フロー測定デバイス。
- 前記拡大可能本体部分が、電気的拡大制御信号を受信したことに応答して、形状又はボリュームを制御可能に変化させる電気活性ポリマーを備える、請求項1に記載の血管内血液フロー測定デバイス。
- 前記拡大可能本体部分が、ボリューム範囲内でボリュームを制御可能に変化させる膨張可能バルーンを備え、前記制御可能アクチュエータが、前記膨張可能バルーンの中へ又は前記膨張可能バルーンの中から、加圧された流体又はガスを制御可能にポンピングする、請求項1に記載の血管内血液フロー測定デバイス。
- 前記圧力センサーユニットが、少なくとも2つの圧力センサーを備え、
前記圧力センサーのうちの少なくとも1つが、前記拡大可能本体部分の前記長手方向延長部外の測定ヘッド本体上に設置された、請求項1に記載の血管内血液フロー測定デバイス。 - 生物の血管内の血液フロー量を測定するための血液フロー測定システムであって、前記血液フロー測定システムは、
請求項1に記載の血管内血液フロー測定デバイスと、
前記拡大可能本体部分によって仮定されるべき前記少なくとも2つの異なる所定の拡大サイズの各々を示すサイズ制御信号を前記制御可能アクチュエータに順次に与える制御ユニットと、
前記圧力センサーユニットによって与えられた前記圧力信号を受信することと、前記本体の断面積の前記少なくとも3つの値と、前記本体の断面積の前記少なくとも3つの値に関連付けられ、前記心臓サイクルの同等の位相に対応するそれぞれの測定時間においてとられる前記圧力信号と、血液の密度の知られている値とを使用して、前記血管内の血液フロー量の値を計算することとを行う、フロー決定ユニットと
を備える、血液フロー測定システム。 - 前記圧力センサーユニットが、1つの圧力センサーのみを備え、
前記制御ユニットが、前記拡大可能本体部分によって仮定されるべき少なくとも3つの所定のサイズのうちの各々を示すサイズ制御信号を前記制御可能アクチュエータに与える、請求項6に記載の血液フロー測定システム。 - 前記フロー決定ユニットが、ベルヌーイの法則と、前記本体の断面積の前記少なくとも3つの値と、前記圧力信号の関連付けられたシーケンスと、血液の密度の知られている値とを使用して、2つ又はそれ以上の式の系を解いて、前記血管の前記断面積の値と、前記断面積のそれぞれの値におけるボリュームフロー速度の値とを決定する、請求項6に記載の血液フロー測定システム。
- 前記拡大可能本体部分が、前記拡大可能本体部分の拡大断面積の少なくとも3つのそれぞれの値に関連付けられる少なくとも3つの異なる所定の拡大サイズを仮定するために、制御可能に及び可逆的に拡大可能であり、
前記圧力センサーユニットが、前記拡大可能本体部分の前記拡大断面積の前記少なくとも3つのそれぞれの値を含む、前記本体の断面積の少なくとも4つの値の各々について、前記圧力信号のそれぞれのシーケンスを与え、
前記フロー決定ユニットが、所定の適合モデルを使用して、受信された前記圧力信号から決定された圧力値を前記本体の断面積の関数として適合させる較正曲線パラメータを決定することと、前記圧力値と前記本体の前記断面積の関連付けられる値とを使用して、適合誤差測度を決定することと、前記適合誤差測度を所定の誤差しきい値と比較することと、前記適合誤差測度が前記誤差しきい値を超える場合、超えたことを示す誤差出力信号を与えることとを行う、請求項8に記載の血液フロー測定システム。 - 前記誤差出力信号を受信することと、前記誤差出力信号を受信すると、ユーザに出力情報を与えることとを行うユーザインターフェースをさらに備え、前記出力情報は、前記血管内血液フロー測定デバイスによって誘発された血液フロー制限が、前記血管における所定の最大血液フロー制限量を超えることを示す、請求項9に記載の血液フロー測定システム。
- 前記制御ユニットは、前記誤差出力信号を受信したことに応答して、補正サイズ値範囲内の少なくとも2つの補正サイズ値が、前記誤差出力信号を受信する前に前記制御ユニットによって設定された前記拡大可能本体部分の最大サイズ値と比較して小さい補正された最大サイズ値を有することを示す補正サイズ制御信号を決定し、前記制御可能アクチュエータに与える、請求項9に記載の血液フロー測定システム。
- 請求項1に記載の血管内血液フロー測定デバイスの動作を制御するための方法であって、前記方法が、
前記血管内血液フロー測定デバイスの前記本体の前記拡大可能本体部分によって仮定されるべき少なくとも2つの所定の拡大サイズの各々を示すサイズ制御信号を前記血管内血液フロー測定デバイスの前記制御可能アクチュエータに順次に与えるステップと、
前記拡大可能本体部分の長手方向延長部内の前記血管内血液フロー測定デバイスの前記本体上に設置された少なくとも1つの圧力センサーを備える圧力センサーユニットによる、前記拡大可能本体部分の前記拡大断面積の前記少なくとも2つのそれぞれの値を含む、前記本体の断面積の少なくとも3つの値の各々について、心臓サイクル期間に関して定義された所定の測定時間スパンにわたる前記血管中の血液フローの圧力を示す圧力信号のそれぞれのシーケンスを与えることを制御するステップと
を有する、方法。 - 生物の血管内の血液フロー量の決定のための方法であって、前記方法が、
請求項12に記載の方法を実施するステップと、
前記本体の断面積の前記少なくとも3つの値と、前記本体の断面積の前記少なくとも3つの値に関連付けられ、前記心臓サイクルの同等の位相に対応するそれぞれの測定時間においてとられる前記圧力信号と、血液の密度の知られている値とを使用して、前記血管内の血液フロー量の値を計算するステップと
を有する、方法。 - 前記血管内の血液フロー量の値を前記計算するステップは、
ベルヌーイの法則と、前記本体の断面積の前記少なくとも3つの値と、前記圧力信号の関連付けられたシーケンスと、血液の密度の知られている値とを使用して、2つの式の系を解くステップであって、各式が、
A0が、前記本体の断面積の前記所定の値のうちの第1の値であり、
Aiが、前記本体の断面積の前記所定の値のうちのそれぞれの第2の値であり、前記2つの式において、断面積の2つの異なる所定の値が使用され、
Aが、決定されるべき、前記血管の断面積の値であり、
p0が、前記心臓サイクルの前記同等の位相に対応する前記それぞれの測定時間においてとられる、断面積のそれぞれの前記第1の値A0に関連付けられた第1の圧力値であり、
piが、前記心臓サイクルの前記同等の位相に対応する前記それぞれの測定時間においてとられる、断面積の前記それぞれの値Aiに関連付けられた第2の圧力値であり、前記2つの式において、圧力の2つの異なる測定された値が使用され、
ρが、前記血液の密度であり、
v0が、決定されるべき、断面積の前記第1の値A0における前記ボリュームフロー速度であり、
指数0及びiが、前記拡大可能本体部分の前記異なる断面積値と、前記関連付けられた測定された圧力値とに任意に割り当て可能である、
解くステップ
を有し、
前記血液フロー量を決定するステップが、
(A−A0)v0=Q
を計算することによって、フローレートQの値を決定するステップを有する、請求項13に記載の方法。 - コンピュータのプロセッサによって実行されたとき、請求項12又は13に記載の方法を実行するための実行可能コードを備える、コンピュータプログラム。
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