JP2020531109A - 心室圧力を推定する方法および装置 - Google Patents

Abstract

心臓の心室のための推定された圧力曲線を決定する方法であって、方法は、心臓に埋め込まれた運動センサからのデータを用いて、心臓サイクル事象のタイミングを決定するステップと、基準心臓サイクル事象のタイミングを含む基準圧力−時間曲線をスケーリングし、運動センサデータに基準圧力−時間曲線を適合させるようにするステップであって、時間軸に沿って基準曲線をスケーリングし、それを心臓サイクル事象の測定されたタイミングに適合させるステップを含む、スケーリングするステップと、このことにより、推定された圧力−時間曲線をスケーリングされた基準圧力−時間曲線の形で得るステップとを含む。

Description

[0001]本発明は、心臓の心室のための推定された圧力曲線を決定する方法ならびに関連装置およびコンピュータプログラム製品に関する。

[0002]しばしば、心臓の機能および／または機能が心臓に関連した医学的介入または装置、例えばペースメーカおよび心臓補助装置によってどのように変えられるかを監視することが望ましい。従来技術では、心臓のさまざまな異なるパラメータ、例えば、心拍数、偏位、圧力等に関してこのようにして患者をより効果的に監視する方法のためのさまざまな提案がなされてきた。心室圧力と心室運動との間の関係は、心機能を非常によく説明し、それゆえ、特に興味深くなり得る。この関係は、「Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｙｏｃａｒｄｉａｌ ｉｓｃｈｅｍｉａ ｂｙ ｅｐｉｃａｒｄｉａｌ ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ（心外膜加速度計による心筋虚血の自動リアルタイム検出）」、Ｊ．Ｔｈｏｒａｃ．Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃ．Ｓｕｒｇ．、２０１０年４月；１３９（４）：１０２６−３２．ｄｏｉ：１０．１０１６／ｊ．ｊｔｃｖｓ．２００９．０５．０３１においてＨａｌｖｏｒｓｅｎらによって左心室に関して記載されているように、ｘ軸上に心室偏位をプロットし、ｙ軸上に心室圧力をプロットすることによるループとして視覚化可能である。Ｈａｌｖｏｒｓｅｎらによって記載されるように、圧力−偏位ループの面積を用いて、高い精度でリアルタイムに虚血を検出することができる。さらに、このループの連続的な視覚化は、虚血の術中および手術後の患者の監視の有益なツールとなり得る。しかしながら、この方法は心室圧力についての知識を必要とし、心室圧力を測定することは、圧力カテーテルを心室内に挿入することを必要とし、このことは、脳卒中のリスクを伴い、それゆえ、比較的まれにしか実行されない侵襲的処置である。それゆえ、心室圧力を決定することに関する課題が存在する。

[0003]実施形態は、心臓の心室のための推定された圧力−時間曲線を決定する方法を含み、方法は、心臓に埋め込まれたセンサからデータを受信するステップと、受信したデータに基づいて、心臓サイクル事象のタイミングを決定するステップを含む。方法は、受信したセンサデータに基準圧力−時間曲線を適合させるように心臓サイクル事象の決定されたタイミングを用いて基準圧力−時間曲線をスケーリングするステップをさらに含み、スケーリングするステップは、心臓サイクル事象の決定されたタイミングに適合するように時間軸に沿って基準圧力−時間曲線をスケーリングするステップを含む。方法は、スケーリングされた基準圧力−時間曲線に基づいて、推定された圧力−時間曲線を決定するステップをさらに含む。

[0004]他の実施形態は、心臓の運動を監視するために心臓に埋め込まれる運動センサを備える心臓監視システムを含む。心臓監視システムは、運動センサからデータを受信し、運動センサまたは心臓サイクル事象のタイミングを決定するための専用のセンサからのデータを用いるように構成されるデータ処理装置をさらに備える。データ処理装置は、運動センサデータに基準圧力−時間曲線を適合させるために、基準心臓弁サイクル事象のタイミングを含む基準圧力−時間曲線をスケーリングするようにさらに構成され、スケーリングは、心臓サイクル事象の測定されたタイミングに適合するように時間軸に沿って基準圧力−時間曲線をスケーリングするステップを含む。データ処理装置は、推定された圧力−時間曲線をスケーリングされた基準圧力−時間曲線の形で得るようにさらに構成される。

[0005]さらに他の実施形態は、命令を備えるコンピュータプログラム製品を含み、命令が実行されるとき、命令によって、データ処理装置は、心臓に埋め込まれたセンサからデータを受信するステップと、受信したデータに基づいて、心臓サイクル事象のタイミングを決定するステップと、実行するように構成される。データ処理装置は、受信したセンサデータに基準圧力−時間曲線を適合させるために、基準心臓サイクル事象の決定されたタイミングを用いることを含む基準圧力−時間曲線をスケーリングするステップを実行するようにさらに構成され、スケーリングするステップは、心臓サイクル事象の決定されたタイミングに適合するように時間軸に沿って基準圧力−時間曲線をスケーリングするステップを含む。データ処理装置は、スケーリングされた基準圧力−時間曲線に基づいて、推定された圧力−時間曲線を決定するようにさらに構成される。

[0006]本願明細書に組み込まれて、明細書の一部を形成する添付の図面は、本開示の実施形態を示し、説明とともに、開示の原則を説明し、当業者が実施形態を実行および使用できるようにさらに機能する。

[0007]一例の左心室圧力−時間曲線を心臓弁開閉タイミングとともに示す図である。 [0008]基準圧力−時間曲線に重ねた図１の実際の左心室圧力−時間曲線ならびに測定されたピークの収縮期圧および心臓弁開閉の測定されたタイミングを適合するために基準圧力−時間曲線をスケーリングすることにより得られた推定された圧力−時間曲線を示す図である。 [0009]左心室圧力−偏位ループがどのように患者の状態に応じて変化するかについて示す図である。

[0010]本開示は、添付の図面を参照して記載される。図面において、類似の参照符号は、同一または機能的に類似の要素を示す。さらに、参照符号の最も左の桁は、参照符号が最初に現れる図面を識別する。

[0011]以下の詳細な説明は、開示に整合した例示的実施形態を示す添付の図面を参照する。詳細な説明における「１つの例示的実施形態」、「例示的実施形態」、「一例の例示的実施形態」等の参照は、記載されている例示的実施形態が、特定の特徴、構造または特性を含んでもよいが、すべての例示的実施形態が、必ずしも特定の特徴、構造または特性を含むわけではないことを示す。さらに、この種のフレーズが、必ずしも同じ例示的実施形態を意味するわけではない。さらに、特定の特徴、構造または特性が例示的実施形態に関連して記載されるとき、他の例示的実施形態に関連してこの種の特徴、構造または特性に影響を及ぼすことは、明確に記載されているか否かに関わらず、当業者の知識の範囲内である。

[0012]本願明細書において記載されている例示的実施形態は、説明の便宜上、提供されており、制限するものではない。他の例示的実施形態が可能であり、開示の精神および範囲内で、例示的実施形態に修正が行われてもよい。それゆえ、詳細な説明は、本発明を制限することを意味するものではない。むしろ、本発明の範囲は、以下の請求項およびそれらの等価物に従ってのみ定義される。

[0013]例示的実施形態の以下の詳細な説明は、他人が、当業者の知識を適用することによって、直ちに修正することができる、および／または、不当な実験なく、開示の精神および範囲から逸脱することなく、この種の例示的実施形態をさまざまな用途に適合させることができる本発明の一般的性質を非常に完全に明らかにする。それゆえ、この種の適合および修正は、本願明細書において提示される教示および助言に基づいて、例示的実施形態の意味および複数の均等物の範囲内であることを意図する。本願明細書における表現または用語が説明のためであり、制限するものではないので、本願明細書の用語または表現が本願明細書における教示を考慮して当業者によって解釈されるべきであることを理解されたい。

[0014]「Ａ ｎｏｖｅｌ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｌｅｆｔ ｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｓｔｒａｉｎ ｌｏｏｐ ａｒｅａ：ａ ｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｍｙｏｃａｒｄｉａｌ ｗｏｒｋ（局所的左心室圧力−負荷ループ面積の定量化のための新規な臨床方法：心筋仕事の非侵襲的インデックス）」、Ｅｕｒ Ｈｅａｒｔ Ｊ．、２０１２年３月；３３（６）：７２４−３３．ｄｏｉ：１０．１０９３／ｅｕｒｈｅａｒｔｊ／ｅｈｓ０１６に記載されているＲｕｓｓｅｌｌらによる提案に従って、左心室圧力は、非侵襲的に推定され得る。これは基準圧力−時間曲線を用いて、時間とともに変化するときの左心室圧力の形を特徴付けることによって、および、圧力軸および時間軸に沿って基準曲線をスケーリングすることによって行われ、非侵襲的な超音波測定を介して決定されるように、それを測定されたピークの収縮期圧および心臓弁開閉の時間に適合させるようにする。Ｒｕｓｓｅｌｌらにおいて記載されるように、これは、推定された左心室圧力−時間曲線の非侵襲的な決定を可能にするので、従来技術において重要な前進を提供した。圧力カテーテルを心室に導入する必要はない。Ｒｕｓｓｅｌｌらは、推定された圧力−時間曲線および対応する推定された圧力−負荷ループが侵襲的測定値および直接測定された心筋仕事によく一致することを示した。しかしながら、超音波測定値を得るために、超音波機械を患者のところ持っていかなければならないか、または、患者は超音波室に行かなければならない。次に、画像が得られる。次に、それらは、その後手動で分析され、弁事象を決定する。それゆえ、心臓弁タイミングは、撮像された心拍に対してのみ有効であり、実際には、患者が精密検査を受けるとき、または、おそらく患者が手術または医学的介入の前後に入院するとき、これは容易に行われるだけである。したがって、実際的な観点では、心臓弁のためのタイミングは、低頻度かつ数時間間隔で決定され、すなわち連続的ではなく、または、リアルタイムではない。ＷＯ２０１２／０５５４９８は、特許文献おける類似の教示を含む。この文書では、個々の心筋部分を参照することにより心臓機能に関するパラメータを決定するための例が提供される。ＷＯ２０１２／０５５４９８において提案される方法は、圧力データを必要とし、このデータは、左心室内に配置される圧力センサによる侵入的圧力測定に基づいて、または、ＷＯ２０１２／０５５４９８の好適実施形態において超音波を用いる非侵襲的測定を介して得られる。

[0015]第１の態様から見ると、本発明は、心臓の心室のための推定された圧力曲線を決定する方法を提供し、方法は、心臓弁事象のタイミングを決定するために、心臓に埋め込まれた運動センサからのデータを用いるステップと、運動センサデータに基準圧力−時間曲線を適合させるために、基準心臓弁事象のタイミングを含む基準圧力−時間曲線をスケーリングするステップであって、時間軸に沿って基準曲線をスケーリングし、それを心臓弁事象の測定されたタイミングに適合させるステップを含むスケーリングするステップと、このことにより、推定された圧力−時間曲線をスケーリングされた基準圧力−時間曲線の形で得るステップとを含む。

[0016]したがって、この方法により、心室内の圧力の別の測定を必要とすることなく、心室のための推定された圧力−時間曲線を得ることができる。上述したように、類似の技術は、非侵襲的に測定されたデータを用いて、Ｒｕｓｓｅｌｌらによる文書の任意の侵襲的測定技術の必要を回避することに関して、以前記載されていた。この以前の仕事において、超音波を用いて、心臓弁事象のタイミングを決定する。その処置は、患者から心エコー画像を得て、その後、画像からのバルブ事象を手動で決定するために事前処理が必要である。それゆえ、この処置は、ほとんどの時点で実行されない。この処置は、第１の態様の方法において、埋め込まれた運動センサを用いて置き換えられる。これは、連続的またはリアルタイム測定および／または比較的高頻度な測定を可能にし、このことは、超音波の使用に非実用的である。この種の連続的測定を用いて、圧力曲線は、絶えず推定および再推定可能である。Ｒｕｓｓｅｌｌらによる開示は、侵襲的測定を回避しなければならないことを強く教示し、したがって埋め込まれた運動センサの使用に対して教示する。これは、一般的に有益なステップになり得る。しかしながら、本発明の発明者は、いくつかの状況において、Ｒｕｓｓｅｌｌらによって提案される方法における非侵襲的測定の要件が過度の制約を方法に加え得るという自明でない認識を行い、彼らはまた、心臓に配置される運動センサが、リアルタイム測定のような従来の方法と比較して、精度が高く、他の利点を提供し得ることも決定した。

[0017]したがって、以前に開示された技術を単に非侵襲的測定に適合し、それを、心臓に埋め込まれる運動センサから得られるデータとともに用いることが提案される。左心室または右心室のために類似の技術を用いることもまた提案される。特に、Ｒｕｓｓｅｌｌらにおいて提案されているように、ピーク圧を測定することは、本方法のために必須とはみなされない。その代わりに、推定された圧力曲線の形状は、圧力軸に沿ったその寸法を知る必要なしに用いることができる。これは、いずれの心室についての方法のより直接的な使用を可能にする。ただし、Ｒｕｓｓｅｌｌらによって教示されるのと同じ利点および利点を得るために、いくつかの例示的実施態様が左心室に関するものであるといまだに予測される。いくつかの例では、ピーク圧の測定は用いられず、それゆえ、方法は、心臓弁事象のタイミングを用いて、基準圧力曲線をスケーリングするためにピーク圧を用いることなく、基準圧力曲線をスケーリングするステップを含んでもよい。しかしながら、他の例では、ピーク圧測定を用いて、後述するように、特にピーク圧測定が利用できる状況において、例えば動脈圧または上腕カフ圧によって患者のピークの収縮期圧が測定されている状況において、圧力軸に沿って基準圧力曲線をスケーリングしてもよく、心室は左心室である。

[0018]方法は、心臓に以前埋め込まれた運動センサから得られたセンサデータを利用する。したがって、方法は、運動センサからデータを得るステップとは別に生じてもよく、方法はまた、運動センサを心臓に埋め込むステップとは別に生じてもよい。このようにして、方法は、いかなる外科的ステップなしで、それ自体で実行可能であり、方法は、運動センサからデータを、このデータがその主な目的とは他の処置のために得られた場合にも利用することができる。しかしながら、いくつかの例では、方法は、心臓に埋め込まれた運動センサからのデータを受信する非外科的ステップを含み、方法は、埋め込まれた運動センサを用いるステップを含み、心臓運動を測定し、必要なデータを得て、心臓弁事象のタイミングを決定することができる。

[0019]運動センサは、心臓にすでに存在してもよく、したがって、別の以前の処置において埋め込まれた可能性がある。しかしながら、いくつかの例では、方法は、運動センサを心臓に埋め込むステップを含む。心臓に埋め込まれた運動センサの使用は、さまざまな理由で提案されてきた。例えば、ＥＰ１４５８２９０は、心臓の表面の運動を登録するのに用いられる３軸加速度計の形の運動センサを記載する。センサは、外科手術前、外科手術中および／または外科手術後に患者の心臓を観察するために、例えば虚血を観察するために、一時的に埋め込まれるように設計されている。ＵＳ８２８２５６８は、介入に応答して心拍出容量の変化を推定するために、心臓の外面に位置決めされる加速度計によって記録されるデータを用いるシステムを記載する。ＷＯ２０１４／２０７２２５は、心臓または埋め込みポンプのような心臓補助装置に埋め込まれる加速度計の使用を記載する。ＷＯ２０１４／２０７２２５内に記載されるように、加速度計のような心臓の運動センサは、心臓補助装置の機能に関する情報および心臓の機能に関する情報を発見するのに用いることができる。ペースメーカ装置を使用することもまた公知であり、ペースメーカリードは、心臓再同期療法のためのペースメーカ電極とともに心臓に配置される加速度計または他の運動センサを組み込む。提案された方法は、心臓再同期療法のために以前に埋め込まれた装置でもよいこの種の装置を使用してもよい。

[0020]したがって、心臓の心室のための推定された圧力曲線を決定する提案された方法は、これらの他の方法用に以前に埋め込まれたセンサによってすでに得られたデータから追加の利益をもたらすことができる。したがって、圧力曲線を推定する方法は、必ずしも、方法用に特別に運動センサを埋め込むステップを含む必要があるわけではない。しかしながら、いくつかの例では、本方法は、例えば、上記で参照された従来技術において説明されたような技術を介して、運動センサを埋め込むステップを含んでもよい。

[0021]運動センサは、心臓運動の測定を可能にする任意の位置で心臓に配置され、心臓弁事象のタイミングの正確な決定を可能にしてもよい。したがって、センサは、心臓の組織内に埋め込まれてもよいし、または、心臓の組織に接触してもよく、例えば、心筋内に埋め込まれてもよいし、または、心筋の表面に取り付けられてもよい。あるいは、センサは、心臓に隣接した体組織に埋め込まれてもよいし、または、心臓に隣接して埋め込まれた医療装置でもよい。ＷＯ２０１４／２０７２２５で述べられるように、心臓を監視するために、心臓の近くの、例えば心臓補助装置内の運動センサを用いることができる。心臓弁事象のタイミングの明白な徴候を提供するのに十分心臓の十分に近くに埋め込まれるという条件で、運動センサの位置はフレキシブルにすることができる。いくつかの場合には、複数の埋め込まれたセンサが用いられてもよいが、これは必須ではない。

[0022]推定された圧力−時間曲線をスケーリングされた基準圧力−時間曲線の形で得るステップに加えて、方法はまた、推定された圧力−時間曲線を利用する推定された圧力−運動データを得るステップを含んでもよい。例えば、これは、推定された圧力−時間曲線を利用する推定された圧力−負荷、圧力−偏位または圧力ボリュームループを得ることでもよい。当業者ならば周知のように、ボリューム、負荷、偏位、回転、壁厚、直径等を含む、心室の圧力と心臓の運動との間の関係の徴候は、心臓機能を評価する際に非常に貴重になり得る。圧力−運動関係の推定は、推定された圧力−時間曲線および心臓の運動の適切な測定から得ることができ、適切な測定とは、例えば、心臓のボリュームのような心臓運動のグローバルな測定、心臓運動の局所またはローカルな測定、例えば対象点の負荷、または、心臓運動の他の任意の測定、例えば、偏位、回転または壁厚である。有利には、心臓の偏位は、運動センサを介して測定されてもよく、これは、心臓弁事象のタイミングを決定するのに用いられるのと同じ運動センサでもよい。

[0023]それゆえ、方法は、推定された圧力曲線を推定された心室圧力−運動曲線の形で得る方法でもよく、それは圧力−運動ループでもよい。この推定された心室圧力−運動曲線は、Ｒｕｓｓｅｌｌらによって発見されたのと同様に、心臓のための実際の圧力−運動曲線に密接に対応する。上述したように、正確な推定された心室圧力−運動ループ、例えば圧力−負荷ループを得るステップは、特定の利点を有する。なぜなら、Ｈａｌｖｏｒｓｅｎらによって述べられるように、心室圧力−運動ループの面積を用いて、虚血をリアルタイムに検出することができるからである。方法は、圧力−負荷ループのような推定された左心室圧力−運動ループの面積を計算するステップと、面積が閾値未満に低下する場合、考えられる虚血の徴候を提供するステップと、を含んでもよい。

[0024]方法は、推定された圧力−時間曲線およびオプションの推定された圧力−運動ループが、心臓弁事象を新しいタイミングに基づいて、かつ、ピークの収縮期圧のための利用できるデータがある場合、絶えず更新されることによりリアルタイムに実行されてもよい。

[0025]推定された圧力−運動曲線は、推定された圧力−時間曲線を適切なボリューム、負荷、壁厚、回転または偏位データに結合することによって、推定された圧力−時間曲線から得られてもよい。有利には、適切なデータは、上述したように、心臓に配置される運動センサから得ることができる。したがって、心臓の組織内に埋め込まれる運動センサが、心臓の表面または組織に隣接して、心臓弁事象のタイミングを決定するためおよび心臓の運動を測定するための両方に用いられてもよく、この種の運動センサからの測定値を用いて、推定された圧力−時間曲線を決定してもよいし、推定された圧力−時間曲線から推定された圧力−運動ループを得てもよい。

[0026]運動センサは、心臓弁事象によって引き起こされる振動により心臓弁事象を検出することができ、これは、聴診器がこの種の心臓弁事象を聞くために用いることができるのと同様である。心臓弁事象は、僧帽弁事象および／または大動脈弁事象を含んでもよい。心臓弁事象は、心臓弁の開放および／または心臓弁の閉鎖を含んでもよい。したがって、左心室の心臓弁事象は、僧帽弁開放、僧帽弁閉鎖、大動脈弁開放および／または大動脈弁閉鎖のいくつかまたはすべてを含んでもよい。同様に、右心室のバルブ事象は、三尖弁開放、三尖弁閉鎖、肺動脈弁開放および／または肺動脈弁閉鎖のいくつかまたはすべてを含んでもよい。いくつかの例では、方法は、運動センサからのデータを用いてこれらの心臓弁事象の４つすべてのタイミングを決定するステップを含む。

[0027]方法は、時間軸に沿って基準曲線をスケーリングするステップを含み、それを心臓弁事象の測定されたタイミングに適合し、推定された圧力−時間曲線を得る。好ましくは、これは、連続的な心臓弁事象の間の複数の間隔の各々のために時間軸をスケーリングすることによって行われる。したがって、時間軸のスケーリングは、必ずしも時間軸の全部に沿って一定であるわけではなく、心臓弁事象の間の異なる間隔のために変化してもよい。方法が僧帽弁開放、僧帽弁閉鎖、大動脈弁開放および大動脈弁閉鎖の４つすべてのためのタイミングを決定する例では、スケーリングは、僧帽弁閉鎖と大動脈弁開放との間の第１の間隔、大動脈弁開放と大動脈弁閉鎖との間の第２の間隔、大動脈弁閉鎖と僧帽弁開放との間の第３の間隔および僧帽弁開放と僧帽弁閉鎖との間の第４の間隔のためでもよい。１つの心周期だけが含まれる場合、これらの間隔の１つが心周期の終了と同じ心周期の開始との間のループを完成することを認識されたい。あるいは、方法は、複数の心周期を用いてもよく、この場合、スケーリングは、隣接するサイクル間の間隔を使用してもよく、および／または、方法は、最後のサイクルが第１のサイクルを有するループにおいて用いられる複数の心周期を用いてもよい。方法は、複数の心周期を用いて、いくつかの心周期にわたる心臓弁事象のための平均化および／または正規化されたタイミングに対して基準圧力時間曲線をスケーリングすることによって平均の推定された圧力−時間曲線を発見してもよい。方法は、連続的にリアルタイムに実行され、心室圧力のためのリアルタイムに推定された圧力曲線を提供してもよく、オプションで、上述したように、リアルタイムに推定された心室圧力−運動ループを提供してもよい。

[0028]方法は、心臓弁事象の間の時間間隔の分析を含んでもよい。これらの間隔の相対寸法および間隔の変化を用いて、患者の状態についての結論を出してもよい。
[0029]方法は、Ｒｕｓｓｅｌｌらによって提案されるピーク圧測定を使用する必要はないが、いくつかの例では、方法は、オプションで、血圧データを用いて、ピークの心室圧力を表す値を決定するステップと、次に、決定されたピークの圧力値に基づいて、基準圧力−時間曲線をスケーリングするステップと、を含んでもよい。例えば、方法は、血圧計カフのような血圧測定を介してピークの収縮期圧を決定するステップを含んでもよい。この場合、基準圧力−時間曲線は、基準ピーク圧を有し、方法は、圧力軸に沿って基準曲線をスケーリングし、それをピーク圧のための決定された値に適合させるステップを含む。したがって、方法は、圧力および時間測定の両方で基準曲線をスケーリングしてもよい。方法は、例えば血圧計カフのような非侵襲的測定を介して、ピークの収縮期圧測定を得るステップを含んでもよい。これは、連続的におよび／またはリアルタイムに行われ、圧力曲線の連続的および／またはリアルタイムの推定を可能にしてもよい。

[0030]基準圧力−時間曲線は、同じ患者または１人もしくは複数の他の患者の以前の測定に基づいてもよい。例えば、基準圧力−時間曲線は、患者から測定される複数の圧力−時間曲線を平均化および／または正規化すること、および、心臓弁事象のための平均化および／または正規化されたタイミングを決定することによって生成されてもよい。これは、Ｒｕｓｓｅｌｌらによって記載されたのと類似の方法で行われてもよい。

[0031]例示的実施形態では、運動センサは、加速度計である。加速度計は、十分なレベルの精度および心臓に埋め込まれるのに必要な小さいサイズで直ちに利用できる。これは、例えば３次元の心臓運動の測定値を得るための３軸加速度計とすることができるが、他のタイプの加速度計を用いてもよい。適切な運動センサはまた、例えば、ＭＥＭＳ３軸加速度計およびジャイロスコープを含む。適切なセンサは、従来の運動センサに限定されるものではなく、例えば、アクセラレータによって依存される以外の物理的効果を用いて運動事象を捕捉することができるセンサもまた含んでもよい。特定の実施形態のための適切なセンサは、バルブ事象／音を検出／聞くために用いることができるマイクロホン（聴診器と同様）でもよく、これらの弁音を用いて、バルブ事象のタイミングを検出することができる。特に、マイクロホンは、ともに振動を検出するという点で、加速度計に潜在的に等価になり得る。さらに、本手法の実施形態において、センサの組み合わせを用いてもよい。例えば、加速度計（またはマイクロホン）を用いて、弁事象を検出する場合、組み合わせた加速度計／ジャイロセンサでは、ジャイロを用いて回転を測定してもよい。より一般的には、組み合わせたセンサでは、１つのセンサを圧力の決定のために用いてもよく、第２のセンサを用いて、運動を測定し、圧力−運動ループを作成してもよい。さまざまな実施形態では、センサは、加速度計、ジャイロスコープ、マイクロホン、超音波検出器、電磁追跡センサ、磁力計および筋電図の１つまたは複数を含むことができる。

[0032]第２の態様から見ると、本発明は、心臓監視システムを提供し、心臓監視システムは、心臓の運動を監視するために心臓に埋め込まれる運動センサと、データ処理装置と、を備え、データ処理装置は、運動センサからデータを受信し、運動センサからのデータを用いて、心臓弁事象のタイミングを決定し、運動センサデータに基準圧力−時間曲線を適合させるために、基準心臓弁事象のタイミングを含む基準圧力−時間曲線をスケーリングするように構成され、スケーリングは、時間軸に沿って基準曲線をスケーリングし、それを心臓弁事象の測定されたタイミングに適合させることを含み、データ処理装置は、このことにより、推定された圧力−時間曲線をスケーリングされた基準圧力−時間曲線の形で得るように構成される。

[0033]それゆえ、データ処理装置は、コンピュータ装置等でもよく、埋め込み可能な運動センサからのデータに基づいて、第１の態様の方法を実行するように構成されてもよい。データ処理装置は、上述したさらなるステップおよびオプションの特徴のいずれかを含む方法を実行するように構成されてもよい。

[0034]運動センサは、心臓にすでに存在してもよく、したがって、別の以前の処置において埋め込まれた可能性がある。心臓に埋め込まれる運動センサの使用は、上述したようにさまざまな理由で提案されてきた。心臓監視システムの実施形態は、運動センサが体内に埋め込まれ、リードが体から延在し、データをデータ処理装置に提供するシステムを含む。システムはまた、患者に用いやすい部品のキットという形をとってもよく、それゆえ、データ処理装置とともに埋め込み可能な運動センサを備える。

[0035]例示的実施形態では、運動センサは、上述したような加速度計である。上述したように、および、後述するように、圧力−時間曲線のスケーリングに関連する異なるタイプの事象が存在し、各タイプの事象のために、１タイプ以上のセンサを用いて、各特定の事象を測定してもよい。異なるタイプの事象および各タイプの事象のために用いられ得る異なるセンサの適用性の関連を考えると、「センサ」は、例えば、心臓弁事象を捕捉しようとするとき、従来の「運動センサ」（例えば加速度計）より多くのものを含む。

[0036]さらなる態様では、本発明は、命令を含むコンピュータプログラム製品を提供し、命令が実行されるとき、命令によって、データ処理装置は、第１の態様の方法およびオプションで上述したさらなるステップおよびオプションの特徴のいずれかを含む方法を実行するように構成される。したがって、コンピュータプログラム製品は、データ処理装置が、運動センサからデータを受信し、運動センサからのデータを用いて、心臓弁事象のタイミングを決定し、基準心臓弁事象のタイミングを含む基準圧力−時間曲線をスケーリングし、運動センサデータに基準圧力−時間曲線を適合させるように構成してもよく、スケーリングは、時間軸に沿って基準曲線をスケーリングし、それを心臓弁事象の測定されたタイミングに適合させることを含み、データ処理装置が、このことにより、推定された圧力−時間曲線をスケーリングされた基準圧力−時間曲線の形で得るように構成してもよい。

[0037]以下、本発明の特定の好適実施形態が添付の図面を例として参照しながら、より詳細に記載されている。
[0038]図１は、一例の左心室圧力−時間曲線を心臓弁開閉タイミングとともに示す。

[0039]図２は、基準圧力−時間曲線に重ねた図１の実際の左心室圧力−時間曲線ならびに測定されたピークの収縮期圧および心臓弁開閉の測定されたタイミングを適合するために基準圧力−時間曲線をスケーリングすることにより得られた推定された圧力−時間曲線を示す。

[0040]図３は、左心室圧力−偏位ループがどのように患者の状態に応じて変化するかについて示す。
[0041]本願明細書では、心室のための推定された圧力曲線を決定する方法は、左心室を例として用いて記載されている。図１は、左心室のための実際の圧力−時間曲線１２の一例を示す。この図に示すように、圧力−時間曲線１２は、最大圧力（ピークの収縮期圧）ならびに僧帽弁開放、僧帽弁閉鎖、大動脈開放および／または大動脈弁閉鎖のタイミングを特徴とすることができる。

[0042]心室圧力を推定するための提案された方法に従って最大圧力は、オプションで（例えば血圧計カフを介して）測定可能であり、僧帽弁開放（ＭＶＯ）、僧帽弁閉鎖（ＭＶＣ）、大動脈弁開放（ＡＶＯ）および／または大動脈弁閉鎖（ＡＶＣ）のタイミングは、心臓に埋め込まれる運動センサによって決定可能である。運動センサは、例えば、ＥＰ１４５８２９０またはＵＳ８２８２５６８において説明されるように心臓に埋め込まれる加速度計でもよい。さまざまな心臓弁の事象のタイミングは、運動センサにより測定される振動に基づいて決定される。運動センサは、心臓弁の開閉時の音を効果的に検出する。

[0043]したがって、これらの測定値は、図１のプロットにおける破線の水平線および垂直線により示すように、左心室圧力曲線の特性値を提供する。水平破線は、ピーク圧力に関し（オプション）、４つの垂直破線は、４つの心臓弁開閉事象に関する。４つの垂直破線の間は、測定された心臓のサイクルに特徴的である時間間隔である。これらの特性値を用いて、図２に示すように基準圧力−時間曲線１４をスケーリングすることによって推定された圧力−時間曲線を得る。

[0044]基準圧力−時間曲線１４は、対象の患者の以前の測定から、または、１人または複数人の類似の患者の測定から得られる。基準曲線１４は、基準心臓弁事象および基準ピーク収縮期圧のタイミングを含む。好ましくは、それは、いくつかの異なる心周期の測定値の平均に基づく。基準曲線１４を得る方法は、Ｒｕｓｓｅｌｌらによって記載された方法に類似してもよい。

[0045]図２は、図１の測定された圧力−時間曲線１２上に重ねたグレーの破線１４の一例の基準圧力−時間曲線１４を示す。基準曲線１４のサイズは、明確にするため誇張される。基準曲線１４は、心臓弁タイミング事象に適合するようにスケーリングされ、オプションで、測定されたピークの収縮期圧に心臓弁タイミング事象を適合させるためにスケーリング可能である。ピーク圧が測定されない場合、心臓弁事象の測定タイミングに関してのみスケーリングした絶対圧に関する正規化曲線として基準曲線を用いることができる。圧力軸に沿ったオプションのスケーリングは、全部の軸に同じ増倍率を適用し、測定されたピークの収縮期圧に基準曲線のピークの収縮期圧を適合させる。時間軸に沿ったスケーリングは、連続的な心臓弁事象の間の間隔の各々のため、すなわち、僧帽弁閉鎖と大動脈弁開放との間の第１の間隔、大動脈弁開放と大動脈弁閉鎖との間の第２の間隔、大動脈弁閉鎖と僧帽弁開放との間の第３の間隔および僧帽弁開放と僧帽弁閉鎖との間の第４の間隔のための時間軸をスケーリングすることによって行われる。したがって、時間軸に沿った基準曲線１４のスケーリングは、時間軸の全部に沿って必ずしも一定ではなく、心臓弁事象の間の異なる間隔のために変化し得る。スケーリングの結果は、図２のグレーの実線１６により示すように、推定された圧力−時間曲線１６である。これは、黒線１６で示すように、実際の圧力−時間曲線１２に密接に対応する。

[0046]方法は、心臓に埋め込まれた運動センサからのデータを用いる。運動センサは、心臓運動の測定を可能にする任意の位置に配置され、心臓弁事象のタイミングの正確な決定を可能にしてもよい。したがって、センサは、心臓の組織内に埋め込まれてもよいし、または、心臓の組織に接触してもよく、例えば、心筋内に埋め込まれてもよいし、または、心筋の表面に取り付けられてもよい。埋め込まれたセンサは、ＷＯ２０１４／２０７２２５、ＥＰ１４５８２９０またはＵＳ８２８２５６８において記載されたようなものとすることができる。心臓弁事象のタイミングの明白な徴候を提供するのに十分に心臓の近くに埋め込まれるという条件で、運動センサの位置はフレキシブルである。ただし、いくつかの例では、センサはまた、心臓の運動を測定するのに十分に心臓に近く、後述するように、心臓の偏位／負荷を決定する。いくつかの場合には、複数の埋め込まれたセンサが用いられてもよいが、これは必須ではない。

[0047]一旦推定された圧力−時間曲線１６が基準圧力−時間曲線１４をスケーリングすることによって得られると、推定された圧力−運動ループは、推定された圧力−時間曲線１６から、推定された圧力−時間曲線１６を適切なボリューム、負荷、壁厚、回転または偏位データに結合することによって得られる。適切な偏位データは、心臓に配置される運動センサ、例えば、心筋内に埋め込まれるまたは心筋の表面の運動センサから得られる。この推定された左心室圧力−運動ループは、心臓のための実際の圧力−運動ループに密接に対応する。左心室圧力−運動ループの面積は、圧力−偏位ループに関する図３に示すように、患者の状態に応じて異なる。これは、Ｈａｌｖｏｒｓｅｎらによって述べられるように、虚血をリアルタイムに検出するのに用いることができる。それゆえ、推定された左心室圧力−運動ループの面積は、その面積が閾値未満に低下する場合、提供されている考えられる虚血の徴候によって計算可能である。これは、推定された圧力−時間曲線および推定された圧力−運動ループが（オプションの）ピーク収縮期圧および心臓弁事象のタイミングのための新しく得られたデータに基づいて絶えず更新されることによりリアルタイムに実行可能である。

[0048]運動センサからのデータは、ピークの収縮期圧のような、本願明細書において記載されている方法で用いられる他のデータとともに、コンピュータ等のようなデータ処理装置によって上述した方法に従って自動的に処理可能である。したがって、方法は、データを受信および処理するデータ処理装置を介して実施可能である。これは、また、ユーザから入力を受信し、出力をユーザに提供するためのコントロールおよび／またはディスプレイをも含むより幅広い心臓監視システムの一部でもよい。データ処理装置の出力は、推定された圧力−時間曲線のプロットおよび／または推定された圧力−運動ループのプロットでもよく、これらはディスプレイ上に表示可能である。推定された圧力−運動ループの面積はまた、虚血のような任意の潜在的問題の徴候とともにも表示されてもよい。

[0049]運動センサは、３軸加速度計のような加速度計とすることができる。これを用いて、３次元の心臓運動の測定値を得ることができるとともに、心臓弁開閉から生ずる振動を検出することができる。

[0050]さまざまな実施形態では、事象は、弁事象以外の事象を含んでもよい。上述した説明は、時間軸に沿って圧力曲線をスケーリングする時間マーカであるバルブ事象に注目するが、一貫して検出可能かつ時間マーカとして使用可能な心周期の間の他の時間事象が存在してもよい。例えば、心周期の間、心室壁のいくつかの領域の最大速度を作成する初期の充填段階は、本手法において用いるのに同じようにふさわしい異なる時間−マーカとして機能し得る。上述したように、対象事象ごとに、実施形態は、特定の事象を捕捉することができるセンサのタイプを含む。したがって、例えば、心臓運動事象は、加速度計によって、または、マイクロホンまたはこの事象を検出し得る他の装置によって捕捉されてもよい。

Claims (17)

1. 心臓の心室のための推定された圧力−時間曲線を決定する方法であって、前記方法は、
   前記心臓に埋め込まれたセンサからデータを受信するステップと、
   受信した前記データに基づいて、心臓サイクル事象のタイミングを決定するステップと、
   基準圧力−時間曲線を、心臓サイクル事象の決定された前記タイミングを用いて、前記基準圧力−時間曲線がセンサの受信した前記データに適合するようにスケーリングするステップであって、前記基準圧力−時間曲線を、時間軸に沿って、前記心臓サイクル事象の決定された前記タイミングに適合するようにスケーリングするステップを含むステップと、
   前記推定された圧力−時間曲線を、スケーリングされた前記基準圧力−時間曲線に基づいて決定するステップと
   を含む方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記推定された圧力−時間曲線を決定する前記方法は、前記センサを前記心臓に埋め込むステップとは別に実行される、方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、
   推定された圧力−運動曲線を、前記推定された圧力−時間曲線から、センサの受信した前記データと運動センサからのデータとのうちの少なくとも１つを用いて導出するステップ
   をさらに含む方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、前記方法は、
   推定された圧力−運動ループを得るステップと、
   前記推定された圧力−運動ループの面積を計算するステップと
   をさらに含む方法。
5. 請求項４に記載の方法であって、前記推定された圧力−運動ループを得るステップは、前記推定された圧力−時間曲線を、前記推定された圧力−時間曲線と、埋め込まれた前記センサから得られる心臓運動データとを結合することによって用いるステップを含む、方法。
6. 請求項１に記載の方法であって、前記推定された圧力−時間曲線を決定する前記方法は、リアルタイムに実行され、前記推定された圧力−時間曲線は、前記心臓サイクル事象の前記タイミングのために新しく得られたデータに基づいて絶えず更新される、方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、前記心臓サイクル事象は、僧帽弁開放と、僧帽弁閉鎖と、大動脈弁開放と、大動脈弁閉鎖とのうちの少なくとも１つを含む、方法。
8. 請求項１に記載の方法であって、前記推定された圧力−時間曲線を得るために、前記基準圧力−時間曲線を、時間軸に沿って、前記心臓サイクル事象の測定された前記タイミングに適合するようにスケーリングする前記ステップは、連続的な心臓サイクル事象の間の複数の間隔の各々について時間軸をスケーリングすることによって行われる、方法。
9. 請求項１に記載の方法であって、前記基準圧力−時間曲線は、同じ患者または１人もしくは複数の他の患者の以前の測定に基づく、方法。
10. 請求項１に記載の方法であって、
    前記基準圧力−時間曲線を、心臓サイクル事象の決定された前記タイミングを用いて、前記基準圧力−時間曲線をスケーリングするためのピーク圧を用いることなくスケーリングするステップ
    をさらに含む、方法。
11. 請求項１に記載の方法であって、
    血圧データを、ピークの心室圧力を表す値を決定するために用いるステップと、
    前記基準圧力−時間曲線を、圧力軸に沿って、決定されたピークの前記圧力の値に基づいてスケーリングするステップと
    をさらに含む方法。
12. 請求項１に記載の方法であって、埋め込まれた前記センサは、加速度計である、方法。
13. 請求項１に記載の方法であって、
    前記センサを前記心臓に埋め込むステップ
    をさらに含む方法。
14. 心臓監視システムであって、
    心臓に、該心臓の運動を監視するために埋め込むための運動センサと、
    データ処理装置と
    を備え、前記データ処理装置は、
    データを前記運動センサから受信し、前記運動センサまたは心臓サイクル事象のタイミングを決定するための専用のセンサからの前記データを用いることと、
    基準心臓サイクル事象のタイミングを含む基準圧力−時間曲線を、前記基準圧力−時間曲線が前記運動センサのデータに適合するようにスケーリングすることであって、前記基準圧力−時間曲線を、時間軸に沿って、前記心臓サイクル事象の測定された前記タイミングに適合するようにスケーリングすることを含む、スケーリングすることと、
    推定された圧力−時間曲線をスケーリングされた前記基準圧力−時間曲線の形で得ることと、
    を行うように構成された、心臓監視システム。
15. 請求項１４に記載の心臓監視システムであって、前記データ処理装置は、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成された、心臓監視システム。
16. 請求項１３に記載の心臓監視システムであって、前記運動センサは、患者の心臓に埋め込まれ、前記データ処理装置は、データをリアルタイムに受信するように前記運動センサに結合された、心臓監視システム。
17. 命令を含むコンピュータプログラム製品であって、前記命令は、実行されると、データ処理装置を、
    心臓に埋め込まれたセンサからデータを受信するステップと、
    心臓サイクル事象のタイミングを、受信した前記データに基づいて決定するステップと、
    基準圧力−時間曲線を、心臓サイクル事象の決定された前記タイミングを用いて、前記基準圧力−時間曲線がセンサの受信した前記データに適合するようにスケーリングするステップであって、前記基準圧力−時間曲線を、時間軸に沿って、前記心臓サイクル事象の決定された前記タイミングに適合するようにスケーリングするステップを含むステップと、
    推定された圧力−時間曲線を、スケーリングされた前記基準圧力−時間曲線に基づいて決定するステップと
    を実行するように構成する、コンピュータプログラム製品。

Images