JP2022540159A - 収縮期血圧、血液パラメーター、およびこれらの組み合わせを含むバイタルサインを使用して敗血症を検出する方法 - Google Patents
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Abstract
バイタルサイン測定値(例えば、収縮期血圧(SBP))を使用することは、血液パラメーター(例えば、白血球数(WBC)および単球分布幅(MDW))と組み合わせた場合に、敗血症を検出するための改善された方法として特定された。敗血症を有するかまたは発症する確率は、各測定値が所定の基準と比較され、かつ参照範囲内である測定値の組み合わせがこの確率を決定する場合に決定される。第1の局面によれば、いくつかの実施形態は、患者が敗血症を発症する確率を評価する方法を提供し得る。いくつかの実施形態において、このような方法は、データ処理システムにおいて、白血球数(WBC)、単球分布幅(MDW)、および1またはこれより多くのバイタルサインを含む測定値を受容する工程を包含し得る。
Description
関連出願への相互参照
本出願は、2019年7月12日に米国特許商標庁に出願された仮特許出願第62/873,651号(発明の名称「method of detecting sepsis using vital signs, including systolic blood pressure, hematology parameters, and combinations thereof」)および2019年10月30日に米国特許商標庁に出願された仮特許出願第62/927,835号(発明の名称「method of detecting sepsis using vital signs, including systolic blood pressure, hematology parameters, and combinations thereof」)に関連し、これらに基づく利益を主張する。本出願は、2017年1月24日出願のPCT特許出願番号PCT/US17/14708(発明の名称「Infection Detection and Differentiation Systems and Methods」)の主題に関連し、上記PCT出願は、2016年1月28日出願の米国仮特許出願第62/288,091号(発明の名称「Infection Detection and Differentiation Systems and Methods」)に基づく利益を主張する。本出願はまた、2018年4月20日出願の米国仮特許出願第62/660,795号(発明の名称「Sepsis Infection Detection Systems and Methods」に関連する。
本出願は、2019年7月12日に米国特許商標庁に出願された仮特許出願第62/873,651号(発明の名称「method of detecting sepsis using vital signs, including systolic blood pressure, hematology parameters, and combinations thereof」)および2019年10月30日に米国特許商標庁に出願された仮特許出願第62/927,835号(発明の名称「method of detecting sepsis using vital signs, including systolic blood pressure, hematology parameters, and combinations thereof」)に関連し、これらに基づく利益を主張する。本出願は、2017年1月24日出願のPCT特許出願番号PCT/US17/14708(発明の名称「Infection Detection and Differentiation Systems and Methods」)の主題に関連し、上記PCT出願は、2016年1月28日出願の米国仮特許出願第62/288,091号(発明の名称「Infection Detection and Differentiation Systems and Methods」)に基づく利益を主張する。本出願はまた、2018年4月20日出願の米国仮特許出願第62/660,795号(発明の名称「Sepsis Infection Detection Systems and Methods」に関連する。
分野
本開示は、血液分析器によって測定されるパラメーターと組み合わせたバイタルサインを使用することによって、感染(敗血症を生じる感染を含む)を検出するための方法に関する。収縮期血圧を、単独でまたはさらなる血液パラメーターと組み合わせて測定することは、敗血症予測精度を改善することが見出された。
本開示は、血液分析器によって測定されるパラメーターと組み合わせたバイタルサインを使用することによって、感染(敗血症を生じる感染を含む)を検出するための方法に関する。収縮期血圧を、単独でまたはさらなる血液パラメーターと組み合わせて測定することは、敗血症予測精度を改善することが見出された。
背景
敗血症は、生命を脅かす状態へと急速に渦を巻くように下降し得る、感染に対する全身性の炎症応答である。患者の死亡率は、診断、および処置なしに経過する時間ごとに8%増大する。過去には、敗血症の診断は、明確な定義、ならびに時宜を得たかつ正確な診断がないことから、妨げられてきた。敗血症はいまや、入院費用の第1位であり、米国単独では、死亡原因第3位である。
敗血症は、生命を脅かす状態へと急速に渦を巻くように下降し得る、感染に対する全身性の炎症応答である。患者の死亡率は、診断、および処置なしに経過する時間ごとに8%増大する。過去には、敗血症の診断は、明確な定義、ならびに時宜を得たかつ正確な診断がないことから、妨げられてきた。敗血症はいまや、入院費用の第1位であり、米国単独では、死亡原因第3位である。
1992年に、敗血症の最初の定義が発表された。この定義において全身性炎症反応症候群(SIRS)が、その状態を定義するために提唱された。SIRSは、以下の基準のうちの2またはこれより多くが満たされた場合に起こる:38℃超もしくは36℃未満の体温、1分間あたり90回(bpm)超の心拍数、1分間あたり20回(呼吸/分)超の呼吸数、または血液1μlあたり4,000個(4,000/mm3)未満(白血球減少症)または12,000/mm3超(白血球増加症)の白血球数(WBC)。そのときに、敗血症は、2またはこれより多くのSIRS基準が満たされ、感染が身体において持続している場合に起こる状態として定義された。しかし、敗血症の状態は、未だ十分に理解されておらず、この定義は、その後変更されている。2016年には、この定義「敗血症-2」が更新され、いまや「敗血症-3」といわれ、臓器機能障害を含む。SIRSの代わりに、「連続的臓器障害評価(sequential organ failure assessment)」(SOFA)が提唱され、これは、その広範さに起因して、しばしば、第1に迅速SOFA(qSOFA)によって最初に評価される。病院現場では、迅速連続的臓器障害評価は、最初に行われる。qSOFAが、患者が敗血症のリスクにあることを示す場合、完全SOFA検査が行われ得る。
SIRSと同様に、qSOFAも患者のバイタルサインを評価する。84%程度の感度があることから、SIRSは、49%の感度を有するqSOFAより遙かに高感度である。しかし、79%では、qSOFAは、敗血症に関して約35%の特異度であるSIRSより遙かに特異度が高い。その高感度にもかかわらず、SIRSは、少なくとも2つのSIRS基準に関して検査陽性でなかった敗血症を有する約12.5%の患者(8名のうちの1名)をとりこぼすことがなお示されている。qSOFAもSIRSも、医療従事者が敗血症を、早期にかついかなる検査結果をも待つことなく特定することを堅実に助けるには、十分な成績を有しない。さらに、患者が炎症の徴候を表に出していない場合、これらの基準を利用することは、明らかでない可能性もある。これは極めて重要である。なぜならこれらの徴候が決定的な数時間の間に示されないこともあるからである。
生体マーカー(例えば、プロカルシトニン(PCT)およびC反応性タンパク質(CRP))は、敗血症を示す可能性があるもう1つのツールとして以前に特定されているが、このような生体マーカーはなお、全ての敗血症症例を検出する特異度および感度を欠いている。PCTは、感度および特異度がそれぞれ約75%および79%であり、これらの生体マーカーの中で最も信頼性があると広く考えられているが、偽陽性および偽陰性の両方の結果をなおも生じ得る。さらに、PCTは、非感染性症例の敗血症を堅実に区別することはできない。PCTはさらに、コストによってさらに妨げられ、その患者が炎症の徴候を既に表に出しているときには、臨床医によって検査が指示されるに過ぎない。患者が炎症の徴候を示す前に、特に、臓器機能不全で宿主の全身性応答が生じない特定の感染症では、かなりの遅れが生じ得る。これらの要因は、敗血症の早期診断のためにPCTを使用することを妨げ、検査の指示が出される前に、患者は生命を脅かす状態になり得る。
増大したWBCは、一般には、細菌感染と関連するが、かなりの患者集団が、この変化を示さないということが示されていることから、非常に多くのリスクのある患者を取りこぼしてしまう。さらに、上昇したWBCは、種々の他の状態(例えば、外傷または重度の熱傷)と関連するので、WBC単独では、敗血症診断において有用ではない。他の検査(分画を伴う全血球数(complete blood count with differential)(CBC-diff)、血清乳酸、赤血球沈降速度(ESR)、および細菌培養が挙げられる)はまた、敗血症を診断するために過去に使用されてきたが、十分な特異度および感度を同様に欠いており、高コストまたはこれらの検査を終えるのにかかる時間の長さによってさらに妨げられ得る。
より近年には、さらなる血液分析器パラメーターである単球分布幅(MDW)が、敗血症を指摘するために示されており(感度および特異度は、それぞれ、74%および72%)、特に、感染と関連する他の測定値(例えば、WBC)と組み合わされる場合に有効である。このツールの使用は、特に有利である。なぜならこの値は、全ての患者サンプルに対して測定され、従って、これらの血液パラメーターは、患者が炎症の徴候を表に出す前にすら、敗血症を検出するにあたって有用であり得るからである。しかし、診断および処置の遅れを経験する患者数をさらに低減するために、敗血症に関する検査の特異度および感度を改善する必要性はなおもある。
これらおよび他の理由から、感染および敗血症を特定するための改善された方法またはシステムが望ましい。
簡単な要旨
過去に、敗血症の評価、または敗血症を発症する確率は、明確な基準、ならびに許容可能な感度および特異度のある時宜を得た診断ツールがないことによって妨げられてきた。SIRS基準および種々の生体マーカーに加えて、敗血症は、血液サンプルから測定されたMDWを評価することによって部分的によって評価され得る。例示的な方法は、例えば、PCT特許出願番号PCT/US17/14708および米国仮特許出願第62/660,795号に開示される。本開示の実施形態は、WBCおよびバイタルサインの組み合わせを通じて、MDWの予測能力を改善し得る。感染状態を評価するシステムは、本明細書で記載される方法のうちのいずれかを含み得る。
過去に、敗血症の評価、または敗血症を発症する確率は、明確な基準、ならびに許容可能な感度および特異度のある時宜を得た診断ツールがないことによって妨げられてきた。SIRS基準および種々の生体マーカーに加えて、敗血症は、血液サンプルから測定されたMDWを評価することによって部分的によって評価され得る。例示的な方法は、例えば、PCT特許出願番号PCT/US17/14708および米国仮特許出願第62/660,795号に開示される。本開示の実施形態は、WBCおよびバイタルサインの組み合わせを通じて、MDWの予測能力を改善し得る。感染状態を評価するシステムは、本明細書で記載される方法のうちのいずれかを含み得る。
第1の局面によれば、いくつかの実施形態は、患者が敗血症を発症する確率を評価する方法を提供し得る。いくつかの実施形態において、このような方法は、データ処理システムにおいて、白血球数(WBC)、単球分布幅(MDW)、および1またはこれより多くのバイタルサインを含む測定値を受容する工程を包含し得る。いくつかの実施形態において、このような方法は、上記データ処理システムが、(i)各測定値が対応する所定の基準を満たすか否かを決定し、かつ(ii)上記患者が敗血症を発症する確率を割り当てるために、上記受容した測定値を処理する工程を包含し得る。
第2の局面によれば、第1の局面に従ういくつかの実施形態において、上記患者は、上記1またはこれより多くのバイタルサインのうちの少なくとも1つを含む、2またはこれより多くの測定値の各々について、:(a)その測定値についての上記対応する所定の基準が、所定の範囲である場合;および(b)その測定値が、その対応する所定の範囲内である場合に、敗血症を発症するリスクを割り当てられ得る。
第3の局面によれば、第1または第2の局面のうちのいずれかに従ういくつかの実施形態において、上記1またはこれより多くのバイタルサインは、血圧を含み得る。
第4の局面によれば、第1から第3の局面のうちのいずれかに従ういくつかの実施形態において、上記1またはこれより多くのバイタルサインは、収縮期血圧(SBC)を含み得る。
第5の局面によれば、第4の局面に従ういくつかの実施形態において、上記SBPの所定の基準は、約100mmHgもしくはこれ未満の値であり得る。
第6の局面によれば、第1から第5の局面のうちのいずれかに従ういくつかの実施形態において、少なくとも1つの測定値は、電子医療記録から受容され得、少なくとも1つの測定値は、分析器から受容され得る。
第7の局面によれば、第1から第6の局面のうちのに従ういくつかの実施形態において、上記MDWの所定の基準は、20.0チャネルを上回る値であり得る。
第8の局面によれば、第1から第7の局面のうちのに従ういくつかの実施形態において、上記WBCの所定の基準は、約4.0×103/μL未満または約12.0×103/μLより大きい値であり得る。
第9の局面によれば、第1から第7の局面のうちのに従ういくつかの実施形態において、上記WBCの所定の基準は、約5.0×103/μL未満または約10.0×103/μLより大きい値であり得る。
第10の局面によれば、第1から第9の局面のうちのに従ういくつかの実施形態において、上記1またはこれより多くのバイタルサインのうちの少なくとも1つは、SIRSまたはqSOFAバイタルサイン測定値であり得る。
第11の局面によれば、第1から第10の局面のうちのに従ういくつかの実施形態において、上記所定の基準のうちの少なくとも1つは、SIRSまたはqSOFAバイタルサイン基準であり得る。
第12の局面によれば、第1から第11の局面のうちのに従ういくつかの実施形態において、上記測定値は、患者提示の(patient presentation)12時間以内にとられる測定値であり得る。
第13の局面によれば、第1から第11の局面のうちのに従ういくつかの実施形態において、上記測定値は、患者提示の12時間またはそれより後にとられる値を含み得る。
第14の局面によれば、いくつかの実施形態は、実行された場合に、データ処理システムに第1から第13の局面のうちのいずれかの方法を行わせるように作動可能な指示を有するコンピューター可読媒体を提供し得る。
第15の局面によれば、いくつかの実施形態は、第1から第13の局面のうちのいずれかの方法を行わせる指示とともに構成された、データ処理システムを提供し得る。
詳細な説明
敗血症は、生命を脅かすことになり得る感染に対する全身性の炎症応答である。敗血症は、感染に対する身体の応答がバランスを失ったときに生じ、感染と戦うために血流へと放出された化学物質は、炎症をもたらし、身体自体の組織および臓器を重篤に傷害する。大部分の重篤な症例において、これは、敗血症性ショックをもたらし得(このときには、「敗血症-3」ともいわれる)、ここで循環および細胞損傷は、死亡率を急激に上昇させる。
敗血症は、生命を脅かすことになり得る感染に対する全身性の炎症応答である。敗血症は、感染に対する身体の応答がバランスを失ったときに生じ、感染と戦うために血流へと放出された化学物質は、炎症をもたらし、身体自体の組織および臓器を重篤に傷害する。大部分の重篤な症例において、これは、敗血症性ショックをもたらし得(このときには、「敗血症-3」ともいわれる)、ここで循環および細胞損傷は、死亡率を急激に上昇させる。
敗血症は、複雑な状態であり、絶え間なく再定義されている。2016年には、敗血症のthe Third International Consensus Definitionsおよび敗血症が再定義された。特異度および感度が不十分であることから、SIRSは、SOFAに取って代わられ、これは、その広範さに起因して、qSOFAスコアによって最初に評価される。qSOFAは、検査陽性である各バイタルサインにつき1点の、0~3点のスケールで採点される。これらのqSOFAバイタルサイン基準は、呼吸数 ≧22回/分、収縮期動脈血圧 100/mmHgより低いまたはこれに等しい、および変化した意識状態(グラスゴー昏睡尺度スコア 15未満)である。少なくとも2のqSOFAスコアを有する患者は、24% 院内死亡率を有し、2未満のqSOFAスコアを有する患者に関しては、3%であることが決定されている。代表的には、qSOFAスコアが少なくとも2である場合、患者は、完全SOFA検査で評価される。上記SOFA検査は、0~24のスケールで採点され、特定の臓器系(呼吸器系、心血管系、肝臓系、腎臓系、凝固系、および中枢神経系)を評価することを含む。上記SOFAスコアがまた、2より大きいかまたはこれに等しい場合、上記患者は、敗血症とみなされる。
最初はSIRSにとって代わるものではなく、むしろ早期検出法であることを意味したが、qSOFAの使用は、概して、SIRS基準より改善されている。SIRS(1991年に開発された)は、高感度を有するが、特異度は非常に低い。SIRS基準(これは、SIRSバイタルサイン基準またはSIRSバイタルサイン測定値ともいわれ得る)は、38℃より高い(発熱)または36℃未満の(低体温症)体温、90回/分超の心拍数(頻脈)、20呼吸/分超の呼吸数(頻呼吸)、および血液1マイクロリットルあたり4,000個(4,000/mm3)未満(白血球減少症)または12,000/mm3超(白血球増加症)のWBCである。以前の研究は、感染が疑われて救急診療部(ED)に症状を提示した患者のうちのおよそ75%が、少なくとも2のSIRSポイントを有することを示したことが示されているが、重篤な臓器機能障害を有した者は、非常に少なかった。同様に、他の研究は、ICUに入った患者のうちの68~93%は、概して、SIRSの少なくとも2つの要素を有することが報告された。これは、SIRSの2またはこれより多くの要素を有することが、臓器機能障害に十分に区別するわけではないことを示す。これは、体温の変化、心拍数、呼吸数またはWBCが、多くの感染および病気に対する代表的な身体の応答であり、必ずしも、生命を脅かす臓器不全または調節不全に陥った身体の応答ではないという事実に起因して、広いと考えられる。この高感度にもかかわらず、8名の敗血症患者の中の1名は、SIRS基準で敗血症に関してなおも検査陽性ではなかった。
qSOFAは、SIRS基準を超える改善であり得るが、American Medical Association(AMA)は、かなりの欠点がなおも存在することを注記した。上記qSOFAは、感染を有することが既に疑われている患者のために開発されたものであり、それ自体が、感染を有する患者と有しない患者との間で識別し得る警告であることを意味するのではなく、むしろ、死亡する可能性が最も高い患者を特定するために定義されたことを意味する。上記qSOFAスコアは、早期敗血症示度に関する感度が不十分であるが、むしろ、中でも最も病気が重くかつより高い死亡率リスクを有する患者を特定するために役立つ。第2に、変化した意識状態(これは、AMSまたは敗血症関連せん妄(SAD)ともいわれ得る)は、主観的な測定値であり、臨床上変動し得る。最後に、qSOFAは、敗血症をスクリーニングするために有効であることが以前に示されたいかなる血液測定値(例えば、WBC)をも含んでいない。
本開示は、血液分析器によって測定されるパラメーターと組み合わせたバイタルサインを使用することによって、感染(敗血症を生じる感染を含む)を検出するための方法に関する。バイタルサインである収縮期血圧(SBP)を測定することは、敗血症予測精度を、特に、血液分析器によって測定されるパラメーターと組み合わせた場合に改善することが見出された。異常なMDWおよびWBCと組み合わせた場合、他のqSOFAまたはSIRSのバイタルサイン測定値は、敗血症検出を改善することも見出された(変化した意識状態、体温、心拍数、呼吸数、およびこれらの基準の組み合わせ(例えば、心拍数と呼吸数)が挙げられる)。さらに、これらの方法の利益は、症状を提示して最初の数時間以内に始まる患者トリアージの早期段階において集められたバイタルサイン測定値のみを使用して観察されている。これは、症状を提示して最初の0~12時間のいずれかにとられた測定値を含む。さらなる利益は、症状を提示して最初の12時間を超えてとられた測定値を含めることによって達成され得る。患者が症状を提示することは、任意の医療現場(例えば、病院のED、緊急車輌、救命救急センター、病院内介護施設、外来患者介護施設、ホスピスホーム、専門医クリニック、長期の患者介護施設、シニアホーム、リハビリテーションセンター、急病診療所、遠隔医療、または専門医処置センターが挙げられる)に対するものであり得る。
図1は、本開示に従う感染検出法の実施形態100を模式的に示す。この実施形態において、患者のバイタルサインは、EMRにおいて測定および記録され得 101、血液サンプルが得られ得る 102。次いで、この血液サンプルは、血液分析器によって処理され得る 103。バイタルサインおよび血液サンプルの測定値は、手動または自動のいずれかで処理するために、検査情報システム(LIS)へと入力され得る 104。これらの測定値は、患者記録(例えば、電子医療記録(EMR))からまたは実験機器(他には分析器ともいわれる)から、LISによって得られ得る。これらの測定値は、早期の患者トリアージの間に得られ得る。早期の患者トリアージは、訓練された専門家による患者のバイタルサインの最初の測定によって定義され得、患者提示の最初の0~12時間を含み得る。患者が症状を提示することは、患者が医療現場へ到着した際に発生し、患者が事務上登録された時間、または緊急時には患者がトリアージされた時間によって記され得る。患者が症状を診せることはまた、患者が医療現場において訓練された専門家に紹介された時にも言及し得る。医療現場としては、病院のED、緊急車輌、救命救急センター、病院内介護施設、外来患者介護施設、ホスピスホーム、専門医クリニック、長期の患者介護施設、シニアホーム、リハビリテーションセンター、急病診療所、遠隔医療、または専門医処置センターが挙げられ得る。訓練された専門家としては、医師、看護師、療法士、臨床助手(physician assistant)、ホスピス職員、救急救命士(emergency medical technician)、および任意の他の訓練された介護者が挙げられ得る。本明細書で開示される例において、訓練された専門家によるバイタルサインの最初の測定は、平均して、EDにおいて看護師に紹介されて後2時間以内に行われた。血液サンプル測定値は、WBCおよびMDWを含み得る。バイタルサイン測定値は、任意のSIRSまたはqSOFAバイタルサイン測定値を含み得る。そのバイタルサイン測定値は、血圧測定値を含み得る。いくつかの局面では、LISは、プロセッサーおよび非一時的なコンピューター可読保存媒体を含む。上記コンピューター可読媒体は、上記プロセッサーに、入力された測定値を評価させて、各測定値が、アルゴリズムに基づいて所定の基準を満たすか否かを決定するアプリケーションとともにプログラムされ得る 105。所定の基準が入力された測定値に関して満たされていることに基づいて、患者が敗血症を発症する確率が決定され得る 106。これらの測定値に関する所定の基準は、健常成人に関して異常であるとみなされ、敗血症を発生させていると、単独でまたは他の測定値と組み合わせて予測される値の範囲であり得る。
述べられるように、これらの測定値は、LISによってEMRから抽出され得る。EMRは、診療歴、医師の註釈、診断、薬物治療、アレルギー、免疫、臨床検査結果およびバイタルサインを含む患者データのリアルタイムの包括的な集合である。LISは、実験分析機器データ、および患者情報(患者サンプル測定値を含む)を保存、処理、および管理するソフトウェアシステムである。患者の生物学的サンプルから得られた臨床検査結果(例えば、WBCおよびMDW)はまた、LISへと、検査専門家によって手動で、または分析器から直接入力され得る。分析器は、以下を含む、サンプルの1またはこれより多くの解剖学的または生理学的特性を測定し得る臨床診断機器である: 代謝測定(血液化学分析(blood chemistry)ともいわれる);細胞数;ウイルスタンパク質、ウイルス遺伝子もしくは微生物細胞測定;尿測定;ゲノム特徴づけ;または免疫学的測定。図2は、例示的血液分析器プロセス200を模式的に示す。この実施形態において、患者の血液サンプルは、分析器に送られ得る 201。この時点で、分析器は、上記サンプルを分析のために調製し得る。そのサンプル調製が一旦完了したら 202、そのサンプルを、導電率測定モジュール(conductivity module)に通過させ得 203、光散乱モジュールに通過させ得る 204。次いで、サンプル測定値は、データ処理モジュールによって評価され得 205、一旦完了すると、測定値は、報告モジュールによってディスプレイされ得る 206。
述べられるように、本開示の実施形態は、WBCおよびバイタルサインとの組み合わせを通じて、MDWの予測能力を改善し得る。これは、これらの測定値を所定の基準(これは、健常成人に関して異常とみなされる値の範囲であり得る)に対して評価することによって達成され得る。いくつかの局面では、異常なWBC数は、4,000/mm3(4.0×103/μL)未満または12,000/mm3(12.0×103/μL)より大きい値のSIRS基準に等しい。いくつかの局面では、異常なWBC数は、約5,000/mm3未満および約10,000/mm3より大きい値の医学的定義と等価であり得る。いくつかの局面では、異常なMDWは、20.0チャネルより大きい値であり得る。いくつかの局面では、異常なSBPは、100mmHg未満またはそれに等しい値であり得る。とりわけ、これは、90mmHgもしくはこれ未満の値である低血圧症の標準的な医学的定義とは異なる。当業者は、これらのカットオフを改変して、例えば、特定の患者部分集団(例えば、がん患者、小児患者など)に対処し得るか、または検査の感度および/もしくは特異度を(例えば、範囲をより包括的にするように開くか、または範囲をより排他的にするためにさらに制限することによって)改変し得ることを理解する。
病院の現場では、医療専門家によって慣用的にモニターされる4つの測定値(バイタルサインといわれる)が存在する。バイタルサインは、代表的には、何らかの通院の間に、しかし特に、EDトリアージの間に記録され、これは、患者の緊急性のレベルおよび処置経路を特定するために使用される。これらの測定値は、体温、脈拍数、呼吸数、および血圧である。体温は、口、直腸、脇の下(腕の下)、耳、または皮膚を含め、いくつかの異なる方法で測定され得る。健常成人の正常体温は、測定法、位置、または時間のような条件情報に関して大きく変動性であるものの、97.8華氏温度~99.1華氏温度の範囲内の任意の温度であると考えられ、平均値は、98.6華氏温度である。正常体温より高い場合は、高体温症または発熱といわれ、正常体温より低い場合は、低体温症といわれる。
「脈拍数(pulse rate)」または「心拍数(heart rate)」とは、1分間で心臓が拍動する回数の測定値である。これは、種々の機械によって、または人間が指先を患者の首または手首のいずれかに押しあて、単位時間あたりの拍動数を計測することによって測定され得る。健常成人の正常脈拍数は、60~100拍/分の範囲に及ぶ。
呼吸数は、ヒトが1分間で息をする回数である。この測定値は、単位時間あたりに患者がする呼吸の回数を計数することによってとられ得る。健常成人の正常呼吸数は、1分間あたり12~16回の間である。
血圧は、動脈壁に対して血液が押すことから生じる圧力の測定値である。血圧は、2つの数字として、しばしば水銀柱ミリメートル(mmHg)単位で記録される。第1の数字は、代表的には、収縮期血圧であり、動脈における圧力は、心臓が収縮して血液を動脈へと押し出すことから生じる。第2の数字は、代表的には、拡張期血圧であり、心臓が弛緩し、収縮間に血液で再度満たされるときの動脈における圧力である。血圧は、膨張式カフが腕の周りに配置される、血圧計といわれる機器を使用する非侵襲性の測定を通じて近似され得る。カフは、患者の腕における循環が低減されるまで膨張させる。この時点で、空気をゆっくりと解放すると、血圧を測定している人は、患者の動脈を通って動く血液を聴診器で聴くことになる。聞こえるその第1の音は、収縮期血圧(SBP)に相当し、この音が消失する点が、拡張期血圧と一致する。血圧はまた、他の手段(自動化した機器を含む)によって非侵襲的に測定され得る。血圧のより正確な決定は、心血管系の種々の部分へと挿入され得るカテーテル型測定デバイスを通じて侵襲的に得られ得る。健常成人の平均血圧測定値は、120/80mmHgであると考えられる。低血圧(「低血圧症(hypotension)」)は、90/60mmHgまたはこれより低い読み取り値である。高血圧(「高血圧症(hypertension)」)は、140/90mmHgまたはこれより高い読み取り値である。
他のバイタルサインがまた、以下を含めて、医療分野において認識されている:疼痛(0~10のペインスケールで測定される)、酸素飽和度(パルスオキシメータによって測定される)、血中グルコースレベル(mmol/L単位で測定される)、月経周期示度(例えば、長さおよび規則性)、呼気終末二酸化炭素分圧(ETCO2)(CO2のパーセンテージまたはmmHg単位で測定される)、歩行速度(メートル/秒単位で測定される)、変化した意識状態、またはせん妄状態(3~15のスコアの範囲に及び得るグラスゴー昏睡尺度(GCS)を含むいくつかの異なる評価スケールによって測定され得る))。
qSOFAの計算のために、変化した意識状態は、患者の意識レベルを評価するために使用される採点システムであるGCSによって測定される。GCSは、開眼、発語、および運動の基準に基づく15点スケールで測定される。その場合、低いスコアは、最も重度の脳機能障害と関連する。開眼応答は、1~4までで採点され、この場合、開眼なしは、スコア1が与えられ、自発的な開眼応答は、スコア4が与えられる。発語応答は、1~5、発語応答なし(1)から見当識ありの発語応答(5)までで測定される。運動応答は、1~6、運動応答なし(1)から命令に従う(6)までで測定される。GCSスコア8点またはこれ未満は、重篤な脳機能障害または傷害と関連し、GCSスコア9~12は、中程度の脳機能障害または傷害と関連し、GCSスコア13~14は、軽度の脳機能障害または傷害と関連し、スコア15は、正常と考えられる。変化した意識状態のqSOFA基準は、15未満のいずれのGCSスコアをも含む。
「患者(patient)」とは、医療ケアを現在受けている任意の個体、医療ケアの必要性のある人、医療ケアを受けることを待っている人、または医療ケアを既に受けている人に言及し得る。「患者」は、上記個体が何らかの状態に罹患していることを必ずしも意味せず、定期的な健康診断を受けている個体を含み得る。患者とは、病院現場にいる、長期介護施設、ナーシングホーム、緊急車輌、自宅介護現場、急病診療施設および人が訓練された専門家による治療(medical attention)を受け得るどの場所にもいる個体に言及する。訓練された専門家としては、医師、看護師、療法士、臨床助手、ホスピス職員、救急救命士、および任意の他の訓練された介護者が挙げられ得る。24時間未満の間で入院した患者はまた、「外来患者(outpatient)」といわれるが、24時間を超えて病院に滞在した者は、「入院患者(inpatient)」といわれ得る。
患者情報は、代表的には、患者診療録、またはEMR(EHRともいわれる)に保存される。この情報は、EDトリアージの間に記録されたSIRS測定値、qSOFA測定値、およびバイタルサインを含み得る。EMRは、この情報を、医療デバイスから直接集めてもよいし、測定値が、医療専門家によってEMRへと手動で入力されてもよい。
WBCは、患者の身体における白血球(white blood cells)(白血球(leukocytes)ともいわれる)の数を測定する検査である。これらの細胞は、身体の中で感染と戦うために重要であり、増大したWBC数は、感染、または場合によっては、患者が臨床症状を提示する前に、もしくは曖昧な臨床症状を患者が提示する場合に、身体における他の根底にある状態を示し得る。健常成人の正常WBC数は、血液1マイクロリットル(μlまたはmcL)もしくは立方ミリリットル(mm3)あたり約5,000~10,000 白血球の間で変動し得る。これは、SIRS基準によって定義される正常数(4,000~12,000 WBC/mcL)とは異なる。
白血球のサブタイプは、分画(CBC-diff)として測定され得、各サブタイプは、全WBCの代表的パーセンテージ内である: 好中球(55~73%)、リンパ球(20~40%)、好酸球(1~4%)、単球(2~8%)、および好塩基球(0.5~1%)。
患者のWBCを測定することは、採血(そうでなければ静脈穿刺として公知)を必要とし得る。この手順は、しばしば採血専門職(phlebotomist)によって行われ、細い針を患者の静脈へと挿入し、3ml~10mLのチューブに血液を集めることを含む。次いで、この血液チューブは、そのサンプルを分析して、白血球数を決定する自動化機器へと移され得る。その実施形態は、図2に示される。自動化実施形態において、各白血球タイプのパーセンテージに加えて、血球についての詳細な形態情報(例えば、容積およびサイズ)を得ることは可能である。この自動化測定値は、血液サンプル中の細胞から測定される直流(DC)インピーダンスに基づき得る。この旧来の方法は、コールター原理としても公知であり、電流を血液サンプルに通過させ、測定モジュールを通過する細胞から生じるインピーダンスの変化に基づいて個々の細胞の数を測定することを通じて、分析器によって達成される。もう1つの自動化方法は、血液サンプル経て光を透過させるレーザーフローサイトメトリーシステムである。1またはこれより多くの吸収シグナルが測定され、その得られる光散乱を異なる角度で測定して、細胞形態を決定する。もう1つの方法は、蛍光フローサイトメトリーであり、これは、フローサイトメトリーのように、しかし蛍光試薬を添加して機能し、より具体的な細胞集団およびより具体的な形態情報(例えば、ある特定の細胞の核-対-原形質比(nucleus-to-plasma ratio))を測定する広範な能力を有する。画像化法は、もう1つの方法であり、染色した細胞の画像を自動的に収集し、画像処理およびパターン認識技術を使用して、その細胞を自動的に分類するかまたは検討のために専門家に詳細な細胞画像を提示し得るカメラを含む。細胞数および形態情報はまた、手動で、医療専門家によって、血液サンプルを顕微鏡用スライドに移し、そのスライドを染色し、視覚的形態評価および細胞計数を行うことによって、測定され得る。このプロセスは、1滴の血液をスライド上に置き、「塗抹用スライド(spreader slide)を使用して、その血球が手動で分画するために十分に離れるようにそのスライドにわたって血液を分散させることを含む。その血液(血液塗抹標本ともいわれる)がいったんそのスライドに固定されると、代表的には、メタノール中での浸漬を通じて、血液が染色され得る。慣用的な血液分析は、代表的には、細胞タイプおよび形態の検出を可能にするロマノフスキー染色で染色した血液塗抹標本に対して行われる。
MDWは、単球容積の標準偏差である。単球は、白血球の1タイプである。単球容積測定値は、血液サンプルに電流を通過させ、その得られるインピーダンス測定値の振れ幅を測定することに基づいて、測定モジュールを通過する個々の細胞の容積を測定することによって決定され得る。この容積はまた、血液サンプルに光を透過させ、その得られる光散乱を測定して、細胞容積を決定するシステムによって測定され得る。WBC集団データ(MDWを含む)を使用して敗血症および/またはSIRSの存在を検出する方法は、例えば、2016年1月28日出願の米国仮特許出願第62/288,091号;2017年1月24日出願のPCT出願番号PCT/US2017/014708;およびPark, D.-H., 「Screening of sepsis using leukocyte cell population data from the Coulter automatic blood cell analyzer DxH800」, Int. Jnl. 15 Lab. Hem., 2011, 33, 391-399(これらの全ての内容は、全ての目的のために参考として援用される)に記載されている。
分析器情報は、分析器のソフトウェアシステム上に直接保存され得るか、またはLISによって収集され得る。LISは、ソフトウェアベースの検査情報管理システムであり、検査室全体の分析器および患者情報から、種々の情報を入力、処理、および保存することに伴って含まれる。これは、患者サンプル測定値(例えば、MDWまたはWBC)の処理および保存を含む。LISは、患者情報をEMR(例えば、バイタルサイン測定値)および分析器からの完了した患者サンプル測定値から集めてもよい。この情報は、LISにおいて情報と組み合わされ得。疾患状態予測を行うためにソフトウェアによって分析され得る。この分析は、選択された測定値が所定の基準を満たすか否かを評価することによって実行され得る。どの所定の基準がその入力された測定値に関して満たされているかに基づいて、患者が敗血症を発症する確率は、決定され得る。予測レポートまたは警告は、医療専門家がどのようにして患者を最良に処置するかを決定し得るように、彼らに送られ得る。
本開示の実施形態は、症状をEDに提示した際に分画を伴うCBC検査が指示された18~89歳齢の2158名の成人被験体に対して検査し、SIRSおよびqSOFA基準を検査し、少なくとも12時間病院に留めおかれた。これらの患者と関連するバイタルサインおよび血液測定値を、症状提示の最初の12時間以内に早期EDトリアージの間にとった。表1は、観察された検査値、および患者の測定値が正常であるか異常であるかを評価するために使用した所定の範囲を示す。WBCデータを、SIRS検査から得、本明細書で言及される正常範囲は、SIRS基準定義と一致する。
表1. 値が「正常」であるか「異常」であるかを決定する、MDW、WBC、およびSBPの所定の範囲
表1. 値が「正常」であるか「異常」であるかを決定する、MDW、WBC、およびSBPの所定の範囲
表2Aは、MDWおよびWBC値が所定の範囲内であったか否かに基づく陽性尤度比(LR+)および検査後敗血症確率を示す。尤度比を、所定の検査を行うことの価値を評価するために、診断検査において使用する。LR+は、感度 対 特異度の比(感度/1-特異度)を評価し、その結果は、検査結果が正確である確率を示す。さらなる定義に関しては、感度は、TP 対 TPおよび偽陰性(FN)結果を合わせた合計の比(TP/TP+FN)である。特異度は、真の陰性結果(TN) 対 TNおよびFP結果を合わせた合計の比(TN/TN+FP)である。
LRスコアは、ゼロから無限大の範囲に及ぶ。スコアが高いほど、ある状態を人が有する確率はより高い。10に等しい値は、患者がある状態を有していないよりも、その患者がその状態を有している確率が10倍高いことを示す。0~1の値は、その疾患に関する証拠が減少している。つまり、ゼロに近いほど、その患者が所定の状態を有する可能性はより低い。1に等しい値は、診断の価値がない。臨床的には、1~2の間の値は、疾患の尤度の最小限の増大を示し、2~5の間の値は、疾患の尤度の小さな増大を示し、5~10の間の値は、疾患の尤度の中程度の増大を意味し、10より大きい値は、疾患の尤度の大きな、そしてしばしば決定的な増大を意味する。
表2Aは、正常なWBCおよびMDWの両方を有する患者が、敗血症を有する可能性が低く、これは、低いLR+および検査後確率 2.83%によって裏付けられる。この例では、最初の(検査前)敗血症有病率は、本開示の実施形態によって決定されるように、17.8%であった。MDWおよびWBCを一緒に評価することによって、この検査は、患者が異常なMDWおよびWBC値を表した場合に、敗血症確率評価 64%および8.21というLR+を提供した。表2Bは、LR+ 信頼区間を含む詳細な結果を示す。
表2A. MDWおよびWBCを使用して敗血症を決定するにあたっての診断統計
表2B. LR+ 信頼区間および詳細なデータを含む、MDWおよびWBCを使用して敗血症を決定するにあたっての診断統計
表2A. MDWおよびWBCを使用して敗血症を決定するにあたっての診断統計
表2B. LR+ 信頼区間および詳細なデータを含む、MDWおよびWBCを使用して敗血症を決定するにあたっての診断統計
表3Aは、MDWおよびWBCに加えてSBPを評価する場合の診断統計を示す。異常なSBP(≦100mmHg)を含めると、検査後敗血症確率は、76%へと増大し、LR+は、14.74へと増大した。これは、疾患の尤度における大きな、およびしばしば決定的な増大を意味する。異常なSBPおよびWBC測定値を組み合わせると、異常なWBCおよびMDWを単独で組み合わせるよりも改善があった。この場合に、62%から67%への検査後確率の増大が存在し、両方のLR+スコアは、疾患の尤度の中程度の増大を意味したが、7.55から9.21への増大が存在した。表3Bは、LR+ 信頼区間を含む詳細な結果を示す。
表3A. MDW、WBC、およびSBP 対 SIRSを使用して敗血症を決定するにあたっての診断統計
表3B. LR+ 信頼区間および詳細なデータを含む、MDW、WBC、およびSBP 対 SIRSを使用して敗血症を決定するにあたっての診断統計
表3A. MDW、WBC、およびSBP 対 SIRSを使用して敗血症を決定するにあたっての診断統計
表3B. LR+ 信頼区間および詳細なデータを含む、MDW、WBC、およびSBP 対 SIRSを使用して敗血症を決定するにあたっての診断統計
表4Aは、他の正常なSIRS基準が組み込まれた場合の結果を示す。MDWおよびWBCが単独で、全てのSIRS基準が正常である場合、検査後敗血症確率予測は、29%であり、LR+は1.91であった。1~2の間のLR+スコアは、疾患の尤度における最小限の増大と認識される。この筋書きにおいて、他のSIRS基準が、正常な健常範囲にあることを説明するとしても、異常なMDWおよびWBCと組み合わされた異常なSBP値は、61.47%という検査後敗血症確率評価および7.37のLR+(これは、疾患の尤度の中程度の増大を意味する)を生じた。表4Bは、LR+ 信頼区間を含む詳細な結果を示す。
表4A. 全ての他のSIRS基準が正常である場合に、MDW、WBCおよびSBPを使用して敗血症を決定するにあたっての診断統計
表4B. LR+ 信頼区間および詳細なデータを含む、全ての他のSIRS基準が正常である場合に、MDW、WBCおよびSBPを使用して敗血症を決定するにあたっての診断統計
表4A. 全ての他のSIRS基準が正常である場合に、MDW、WBCおよびSBPを使用して敗血症を決定するにあたっての診断統計
表4B. LR+ 信頼区間および詳細なデータを含む、全ての他のSIRS基準が正常である場合に、MDW、WBCおよびSBPを使用して敗血症を決定するにあたっての診断統計
敗血症確率評価に対する改善は、他のバイタルサイン測定値をMDWとともに組み込む場合にも観察された。表5は、敗血症診断のオッズ(敗血症-3によって定義されるとおり)が、異常なMDWが種々のqSOFAパラメーターを組み合わされた場合に、正常なMDWと比較して、4倍増大するという知見を示す。この筋書きにおいて、敗血症は、敗血症-3基準によって定義された。なぜならqSOFAは、敗血症-3定義に合わせて開発されたからである。
表5. qSOFAバイタルサイン基準との組み合わせにおけるMDWの付加価値の実証
表5. qSOFAバイタルサイン基準との組み合わせにおけるMDWの付加価値の実証
表6は、敗血症-2診断のオッズが、異常なMDWを、正常なMDWと比較して、SIRS基準の任意の数字と組み合わせた場合に6倍増大するという知見を示す。この筋書きにおいて、敗血症は、敗血症-2基準によって定義された。なぜならSIRSは、敗血症-2定義に合わせて開発されたからである。
表6. SIRSバイタルサイン基準との組み合わせにおけるMDWの付加価値の実証
表6. SIRSバイタルサイン基準との組み合わせにおけるMDWの付加価値の実証
図3A~3Dは、敗血症検出における改善がまた、MDWおよびWBCが特定のSIRSバイタルサイン基準と組み合わせて使用される場合にどのように観察されるかをさらに示す。MDWおよびWBCは、頻脈(図3A)、頻呼吸(図3B)、頻脈および頻呼吸の両方(図3C)、または異常体温(図3D)という異常なバイタルサインと組み合わせた場合に、早期敗血症検出を改善する。敗血症の最高確率は、異常なMDW、異常なWBC、および1またはこれより多くの異常な(SIRS)バイタルサイン基準の組み合わせが存在する場合に起こる。
図4A~4Bは、変化した意識状態(図4A)および血圧(図4B)というqSOFAバイタルサイン基準との組み合わせでのMDWおよびWBCがまた、敗血症検出を顕著に改善することを例示する。この筋書きにおいて、敗血症の最高確率は、MDWおよびWBCの両方がまた異常である場合に起こる。
図5は、MDWが、WBCが正常である場合を含め、WBC値の範囲にわたってED患者において敗血症の検出を実際に改善するという知見を示す。この図中で影をつけた領域は、異常なWBC測定値を示す。
これらの筋書きは、SBP測定値および他のバイタルサイン測定値を、WBCおよびMDWとともに組み込むことの付加価値を例示する。この実施形態に対する種々の改変は、本発明の本質から逸脱することなく使用され得る。
本明細書で開示される寸法および値は、記載される正確な数値に厳密に限定されると理解されるべきではない。代わりに、別段特定されなければ、各々のこのような寸法は、記載される値およびその値の周りの機能的に等価な範囲の両方を意味して、少なくとも、本明細書で記載される検査方法、または検査方法が明示的に開示されていない場合には業界で標準的な検査方法を使用して行われる測定の再現性に起因する変動性を含むことが意図される。
本明細書で引用されるあらゆる文書(任意の相互参照されるまたは関連する特許または特許出願を含む)は、明示的に排除されなければ、または別段制限されなければ、その全体において本明細書に参考として援用される。任意の文書の引用は、その文書が、本明細書で開示されるかもしくは請求項に記載される任意の発明に関する先行技術である、またはその文書が、単独で、もしくは任意の他の参考文献との任意の組み合わせにおいて、任意のこのような発明を教示、示唆もしくは開示するという容認ではない。さらに、本文書中の用語の任意の意味または定義が、参考として援用される文書中の同じ用語の任意の意味または定義と矛盾する限り、本文書中のその用語に割り当てられた意味または定義が優先するものとする。
本発明の特定の実施形態は、例証および記載されてきたが、種々の他の変更および改変が本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく行われ得ることは、当業者に明らかである。従って、添付の特許請求の範囲において、この発明の範囲内にある全てのこのような変更および改変を網羅することが意図される。
Claims (15)
- 患者が敗血症を発症する確率を評価する方法であって、前記方法は、
a. データ処理システムにおいて、白血球数(WBC)、単球分布幅(MDW)、および1またはこれより多くのバイタルサインを含む測定値を受容する工程、ならびに
b. 前記データ処理システムが、(i)各測定値が対応する所定の基準を満たすか否かを決定し、かつ(ii)前記患者が敗血症を発症する確率を割り当てるために、前記受容した測定値を処理する、工程、
を包含する方法。 - 前記患者が、前記1つまたはこれより多くのバイタルサインのうちの少なくとも1つを含む、2またはこれより多くの測定値の各々について、
a. その測定値についての前記対応する所定の基準が、所定の範囲である場合;および
b. その測定値が、その対応する所定の範囲内である場合、
に敗血症を発症するリスクを割り当てられる、請求項1に記載の方法。 - 前記1またはこれより多くのバイタルサインは、血圧を含む、請求項1~2のいずれかに記載の方法。
- 前記1またはこれより多くのバイタルサインは、収縮期血圧(SBP)を含む、請求項1~3のいずれかに記載の方法。
- 前記SBPの所定の基準は、約100mmHgの値以下である、請求項4に記載の方法。
- 少なくとも1つの測定値は、電子医療記録から受容され、少なくとも1つの測定値は、分析器から受容される、請求項1~5のいずれかに記載の方法。
- 前記MDWの所定の基準は、20.0チャネルを上回る値である、請求項1~6のいずれかに記載の方法。
- 前記WBCの所定の基準は、約4.0×103/μL未満または約12.0×103/μLより大きい値である、請求項1~7のいずれかに記載の方法。
- 前記WBCの所定の基準は、約5.0×103/μL未満または約10.0×103/μLより大きい値である、請求項1~7のいずれかに記載の方法。
- 前記1またはこれより多くのバイタルサインのうちの少なくとも1つは、SIRSまたはqSOFAバイタルサイン測定値である、請求項1~9のいずれかに記載の方法。
- 前記所定の基準のうちの少なくとも1つは、SIRSまたはqSOFAバイタルサイン基準である、請求項1~10のいずれかに記載の方法。
- 前記測定値は、患者提示の12時間以内にとられる、請求項1~11のいずれかに記載の方法。
- 前記測定値は、患者提示の12時間またはそれより後にとられる値を含む、請求項1~11のいずれかに記載の方法。
- 実行された場合に、データ処理システムに請求項1~13のいずれかに記載の方法を行わせるように作動可能な指示を有する、コンピューター可読媒体。
- 請求項1~13のいずれかに記載の方法を行わせる指示とともに構成された、データ処理システム。
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