JP2022551709A - 患者の呼吸努力を決定するシステム及び方法 - Google Patents

患者の呼吸努力を決定するシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

患者の呼吸努力及び関連する患者と人工呼吸器との非同期性を決定する方法は、患者の肺の第１領域に相当する第１インピーダンスデータを取得する工程であって、この第１領域は、呼気陽圧の印加中、肺の少なくとも１つの従属領域を含む工程と、適宜、肺の第２領域に相当する第２インピーダンスデータを取得する工程と、上記第１インピーダンスデータを、第２インピーダンスデータ、上記患者の呼吸回路内の流量、上記呼吸回路内の圧力、上記第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び上記第１領域のインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上と比較する工程とを含む。患者の呼吸努力を決定する関連システムも開示される。

Description

（優先権の主張）
本出願は、２０２０年１０月７日付けで米国を指定して出願され、２０２１年４月２２日に国際特許公開ＷＯ ２０２１／０７４７４７ Ａ１号として公開された国際特許出願ＰＣＴ／ＩＢ２０２０／０５９４３９号の米国特許法第３７１条の下での国内移行にあり、「患者の呼吸努力を決定するシステム及び方法（ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ Ａ ＲＥＳＰＩＲＡＴＯＲＹ ＥＦＦＯＲＴ ＯＦ Ａ ＰＡＴＩＥＮＴ）」に関する、２０１９年１０月１８日付けで出願された米国仮特許出願第６２／９１６，９２９号に対して、特許協力条約第８条による利益を主張する。
（発明の分野）
本開示の実施形態は、全般に、患者の呼吸努力を決定するシステム及び方法に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、少なくとも肺の従属領域のインピーダンスデータ、及び／又はインピーダンスデータから導出された情報に基づいて、無効吸気努力等の、患者、及び／又は患者と人工呼吸器の非同期性の呼吸努力を決定する方法、関連装置、並びにシステムに関する。
呼吸不全を抱える患者の治療には、人工呼吸器サポートが必要である。急性呼吸窮迫症候群（ＡＲＤＳ）を抱える患者等の呼吸不全を抱える患者は、人工呼吸器サポートや呼気終末陽圧（ＰＥＥＰ）を受ける場合がある。あいにく、患者と機械式人工呼吸器とが、同期しなくなる場合がある。患者と人工呼吸器との非同期性は、患者と人工呼吸器との間の不十分な相互作用によって定義される。患者と人工呼吸器との非同期性は、人工呼吸器を装着している患者の３５～４３％に影響を及ぼし、人工呼吸器使用の長期化や院内死亡率の上昇等、患者の転帰不良に関連している。患者と人工呼吸器との非同期性が招くことの１つに、呼吸を開始しようとする患者の努力が機械式人工呼吸器に認識されず、機械式人工呼吸器が患者の呼吸の試みに反応しない場合に起こる無効吸気努力（「無効努力」とも称する）がある。呼気中の無効吸気努力（ＩＥＥ）は、人工呼吸器による呼吸をトリガーできない吸気努力（患者による）として定義され、最も良く起こる種類の患者と人工呼吸器との非同期性である。ＩＥＥの正確なインシデントは様々であり、特定の患者、人工呼吸（ＭＶ）の設定、鎮静レベル、患者の覚醒状態といった、幾つかの要因によって異なる。
残念ながら、患者の努力を検出することの重要性、並びに非同期性が患者の転帰にもたらす有害な影響にもかかわらず、専門家でさえも、人工呼吸器の波形だけに基づいて、患者の努力と非同期性を検出することは困難である。典型的には、無効努力の非同期性のインシデントを低減させるために、患者の努力は、食道カテーテルや横隔膜の電気的活動の測定（Ｅａｄｉ測定）等の侵襲的手法で検出される。例えば、患者の努力は、食道圧トレーシング、食道バルーン、又は神経調節補助換気（ＮＡＶＡ）で検出できる。しかしながら、食道圧とＮＡＶＡモニタリングでは共に、カテーテルの位置決めという、侵襲的で複雑な手順が必要とされる。
幾つかの実施形態において、患者の呼吸努力を決定する方法は、患者の肺の第１領域に相当する第１インピーダンスデータを取得する工程であって、この第１領域は、上記肺の少なくとも１つの従属領域を含む工程と、上記第１インピーダンスデータを、上記患者の呼吸回路内の流量、上記呼吸回路内の圧力、上記患者の肺の少なくとも１つの非従属領域を含む患者の肺の第２領域に相当する第２インピーダンスデータ、第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び上記第１領域のインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上と比較する工程と、上記比較に基づき、患者の呼吸努力の発生を特定する工程と、を含む。
更なる実施形態において、患者の呼吸努力を決定するシステムは、電気インピーダンストモグラフィーシステムと、この電気インピーダンストモグラフィーシステムに結合された少なくとも１つのプロセッサと、命令を格納する少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、上記命令は、上記少なくとも１つのプロセッサにより実行された時、上記少なくとも１つのプロセッサに対して、上記電気インピーダンストモグラフィーシステムにより、患者の肺の少なくとも１つの従属領域に相当する第１インピーダンスデータを取得する工程と、上記第１インピーダンスデータを、上記患者の呼吸回路内の流量、上記呼吸回路内の圧力、少なくとも１つの非従属領域を含む上記患者の上記肺の第２領域に相当する第２インピーダンスデータ、上記第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び上記肺の上記第１領域に相当するインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上と比較して、この比較に基づいて、呼吸努力を特定する工程を実行させる少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読記憶媒体と、を含む。
更に別の実施形態では、患者の呼吸努力を決定するシステムは、電気インピーダンストモグラフィーシステム、並びにコントローラを含み、上記電気インピーダンストモグラフィーシステムは、上記コントローラと動作可能に結合する。コントローラは、少なくとも１つのプロセッサと、命令を格納する少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、上記命令は、上記少なくとも１つのプロセッサにより実行された時、上記少なくとも１つのプロセッサにより、上記電気インピーダンストモグラフィーシステムに対して、患者の肺の第１領域の第１インピーダンスデータを取得する工程であって、上記第１領域は、上記肺の従属領域を含む工程と、上記第１インピーダンスデータを、上記患者の肺の非従属領域に相当する第２インピーダンスデータ、患者の呼吸回路内の流量、呼吸回路内の圧力、第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び上記第１領域のインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上と比較する工程と、上記比較に基づいて、上記患者の呼吸努力を特定する工程を実行させる少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読記憶媒体と、を含む。
本開示の１つ以上の実施形態に係わる、患者の関心領域を中心にして配置された複数の電極を示した、電気インピーダンストモグラフィー（ＥＩＴ）システムの一部の概略図である。 本開示の１つ以上の実施形態に係わる、電極の平面に沿った患者の胸部の断面を示す概略図である。 本開示の一実施形態に係わる、ＥＩＴシステムの概略ブロック図である。 本開示の１つ以上の実施形態に係わる、患者の呼吸努力、及び患者と人工呼吸器との非同期性を特定するシステムの概略図である。 本開示の１つ以上の実施形態に係わる、患者の呼吸器関連努力を決定する方法のフローチャートを示す図である。 本開示の実施形態に係わる、患者の気道で測定された流量と気道内圧、及び後部領域と前部領域で測定された患者の肺（デルタＺ）のインピーダンスデータのグラフを示す図である。 本開示の実施形態に係わる、患者の肺の従属領域、及び非従属領域を図示するＥＩＴ画像の図である。 本開示の実施形態に係わる、患者の気道で測定された流量と気道内圧、及び後部領域と前部領域で測定された患者の肺のインピーダンスデータのグラフを示す図である。 本開示の実施形態に係わる、患者の気道で測定された流量と気道内圧、及び後部領域と前部領域で測定された患者の肺のインピーダンスデータのグラフを示す図である。 子豚の気道で測定された流量と気道圧力、及び後部領域と前部領域で測定された肺のインピーダンスデータ、並びに、横隔膜の電気活性のグラフを示す図である。
本仮特許出願は、付録Ａと付録Ｂに関連しており、それぞれが本明細書に添付されており、これらもまた、本開示の一部を形成する。付録Ａの最後にある「参考文献」セクションで参照されている公開文献は、この参考文献により、本明細書に組み込まれている。
本明細書で提示される図面は、特定の材料、構成要素、又はシステムの実際の図を意味するのではなく、本開示の実施形態について説明するために使用される理想化された表記に過ぎない。
以下の説明は、本開示の実施形態について不備なく説明するために、材料種類、寸法、並びに処理条件といった、具体的な詳細を提供するものである。しかしながら、当業者であれば、本開示の実施形態が、これらの特定の詳細を使用せずに、実施できることを理解するはずであろう。実際、本開示の実施形態は、業界で用いられる従来の製造技術と共に、実施可能である。更に、以下で提供する説明は、患者の呼吸努力、患者と人工呼吸器との非同期性、あるいは、関連方法を決定する不備のないプロセスフロー、機器、又はシステムを形成するものではない。本開示の実施形態を理解するのに必要なプロセス作用と構造のみについて、以下で詳細に説明する。患者の呼吸努力、又は患者と人工呼吸器との非同期性を決定する他の操作は、従来技術で実行可能である。更に、本願に付随する図面は、例示のみを目的としていることにより、縮尺どおりに描かれていない。それに加えて、図面間で共通する要素は同じ数字表記を有することがある。
以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成し、本開示を実施可能とする特定実施形態を例示により示す添付の図面を参照する。こうした実施形態は、当業者が本開示を実施可能とするよう、十分に詳述されている。しかしながら、この詳細な説明と具体例は、本開示の実施形態の例を示しつつ、例示目的でのみ与えられ、限定するものではない点について理解されたい。本開示から、本開示の範囲内で様々な置き換え、変更、追加、再構成、あるいは、それらの組み合わせが可能であり、これらについては、当業者には明らかなはずであろう。
一般的な慣行に従って、図面に図示された様々な特徴は、縮尺とおりに描かれていない場合がある。本明細書で提示される図面は、特定の機器（例えば、デバイス、システム等）、又は方法の実際の図を意味するのではなく、本開示の様々な実施形態について説明するために使用される表記に過ぎない。したがって、説明を明瞭にするために、様々な形状部の寸法を適当に拡大、又は縮小している場合がある。加えて、説明を明瞭にするために、図面の一部を簡略化していることもある。したがって、図面には、所与の機器の構成要素をすべて、特定方法の動作のすべてを記載していない場合がある。
本明細書記載の情報と信号は、多岐にわたる技術と手法のいずれかによって、表現することができる。例えば、本説明全体を通じて参照されうるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、及びチップは、電圧、電流、電磁波、磁場や粒子、光場や粒子、あるいは、これらの任意の組み合わせで表現されることがある。図面によっては、表示と説明を明確にするために、信号を単一信号として示しているものある。当業者であれば理解すべき点として、信号は信号バスに相当することもあり、この場合、バスは様々なビット幅を有してもよく、本開示は、単一のデータ信号を含む任意の数のデータ信号に実装することができる。
本明細書で開示する実施形態に関連して述べる様々な例示的論理ブロック、モジュール、及び回路は、本明細書記載の機能を実行するように設計された汎用プロセッサ、専用プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）や他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートやトランジスタロジック、ディスクリートハードウェア構成部品、あるいは、それらの任意の組み合わせで実装、又は実行可能である。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサでもよいが、その代わりとして、このプロセッサは、従来型プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、あるいは状態機械のいずれもあり得る。汎用プロセッサがコンピュータ可読媒体に格納された命令（例えば、ソフトウェアコード）を実行する間は、この汎用プロセッサを特殊用途プロセッサとみなしてもよい。また、プロセッサは、演算装置の組み合わせ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと組み合わせた１つ以上のマイクロプロセッサ、あるいは、他のこのような構成として実装されてもよい。
更に、実施形態は、フローチャート、フロー図、構造図、又はブロック図として描写され得るプロセスに関して説明される場合がある点に留意されたい。フローチャートでは、操作上の行為を連続プロセスとして説明する場合があるが、こうした行為の多くは、別の順序で、並行して、あるいは実質的に同時に実行してもよい。更に、行為の順序を再配置することもできる。プロセスは、方法、機能、手順、サブルーチン、サブプログラム等に対応することができる。そして、本明細書で開示される方法は、ハードウェア、ソフトウェア、あるいは、その双方で実施することができる。ソフトウェアで実施される場合、機能は、コンピュータ可読媒体上の１つ以上の命令、又はコードとして記憶、あるいは送信可能である。コンピュータ可読媒体には、コンピュータ記憶媒体と通信媒体の双方が含まれ、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を支援するあらゆる媒体が含まれる。
本明細書で使用される場合、「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」に続く単数形は、文脈が別途明確に示されない限り、複数形も含むことが意図される。
本明細書で使用される場合、材料、構造、特徴、又は方法に関して「できる、（し）得る（ｍａｙ）」という用語は、本開示の実施形態の実装でのそれらの使用が企図されていることを示し、かかる用語は、それらと組み合わせて使用可能である他の適合性のある材料、構造、特徴、及び方法は除外されるべき又は除外されなければならないことが示唆されるのを避けるために、「である（ｉｓ）」というより制限的な用語より優先して使用される。
本明細書で使用される場合、肺の「従属」領域とは、患者の背中付近の肺の領域（患者の胸部付近の肺の領域ではない）等の、下位領域を意味し、これを含むものである。肺の従属領域は、その背部領域を含んでもよく、肺の後部領域とも呼ばれることがある。
本明細書で使用される場合、肺の「非従属」領域とは、患者の胸部付近の肺の領域等の、肺の上位領域を意味し、これを含むものである。肺の非従属領域は、その前面領域を含んでもよく、肺の前部領域とも呼ばれることがある。
本明細書で使用される場合、「インピーダンスデータ」という語句は、電気インピーダンストモグラフィーシステムからの信号を称し、電気インピーダンストモグラフィーシステムの信号から得られる情報も含まれる。電気インピーダンストモグラフィーシステムの信号から得られる情報の非限定例としては、画像（ＥＩＴ画像）、ＥＩＴデータから得られるプレチスモグラフ、気道コンプライアンス、及び灌流が挙げられる。
本明細書において、「第１」、「第２」等の呼称で要素について言及しても、そのような制限が明示されていない限り、それらの要素の数量や順序を制限するものではない点を理解されたい。むしろ、こうした呼称は、本明細書において、要素の２つ以上の要素や実体を区別する便利な方法として使用されることがある。したがって、第１要素と第２要素への言及は、２つの要素しか使用できないか、又は何らかの方法で、第１要素が第２要素に先行しなければならないことを意味する。また、特に指定しない限り、要素のセットは、１つ以上の要素を含み得る。
本明細書で使用される場合、所与のパラメータ、特性、又は状態手段に関して「実質的に」という用語は、当業者であれば理解するであろう程度まで、所与のパラメータ、特性、又は状態が、許容可能な製造公差内など、小さな差異で満たされていることを意味し、それを含む。例えば、実質的に満たされるパラメータは、少なくとも約９０％満たされ得、少なくとも約９５％満たされ得、又は更には少なくとも約９９％満たされ得る。
本明細書で使用される場合、所与のパラメータへの言及に際して使用される「約」という語句は、記載された値を含み、文脈で決まる意味を有する（例えば、所定のパラメータの測定に関連する誤差の程度や、製造公差に起因する変動などが含まれる）。
本明細書記載の実施形態によれば、患者の呼吸努力は、非侵襲的技術を使用して決定可能である。幾つかの実施形態において、肺の少なくとも１つの従属領域のインピーダンスデータ（例えば、ＥＩＴプレチスモグラフ）を、肺の少なくとも１つの従属領域の過去のインピーダンスデータ、肺の非従属領域のインピーダンスデータ、気道圧力、気道流量、及び少なくとも１つの従属領域のインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上と比較することにより、無効努力（ＩＥＥ；「無効吸気努力」とも称する）等の患者と人工呼吸器との非同期性を検出することができる。幾つかの実施形態において、肺の非従属領域のインピーダンスの対応する増加が無い時における肺の従属領域のインピーダンスの相対的な増加、気道内の流量の増加、気道内の圧力、少なくとも１つの従属領域の過去のインピーダンスデータ、又は少なくとも１つの従属領域のインピーダンスに関する保存されたパターンを決定することに応答して、患者の呼吸努力（患者と呼吸器との非同期など）を検出可能である。従属領域のインピーダンス、非従属領域のインピーダンスデータ、気道内の流量、気道内の圧力、少なくとも１つの従属領域の過去のインピーダンスデータ、及び少なくとも１つの従属領域のインピーダンスデータについて保存されたパターンをそれぞれ、非侵襲的に決定できる。患者と人工呼吸器との非同期性の検出に応じて、非同期性のインシデントを低減するために、人工呼吸器のパラメータを調整するなど、補正措置を講じることができる。患者と人工呼吸器との非同期性を検出するための関連するシステムとデバイスも開示されている。したがって、患者の呼吸努力、及び／又は患者と人工呼吸器との非同期性は、機械式人工呼吸器のＥＩＴシステムなど、非侵襲的な方法で検出可能である。
図１は、患者１０５の関心領域（例えば、胸部）の周りに配置された複数の電極１１０を示した、ＥＩＴシステム１００の一部の概略図である。従来型ＥＩＴシステム１００の電極１１０は、電極ベルト１０３で物理的に固定されていることが多い。典型的には、電極１１０の配置は、患者の頭尾軸１０４を横断して、軸１０２と実質的に平行である。患者１０５の周囲で一部のみが配置されるように電極１１０を図１に示しているが、電極１１０は、測定用に利用可能か、又は所望の特定関心領域に応じて、患者１０５全体の周りに配置可能である。電極１１０は、電極１１０の動作を制御し、ＥＩＴ画像の再構成を実行するように構成されたコンピューティングシステム（図示せず）へと結合可能である。
図２は、電極の平面に沿った患者１０５の胸部の断面を示す概略図である。電極対間の患者に励磁電流を注入するための電圧を、一対の電極１１０へと印加可能である（電極を＋と－の記号で示す）。その結果、電圧（例えば、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３～Ｖｎ）が他の電極で検出され、ＥＩＴシステム１００によって測定可能である。電流注入は、異なる電極対で励磁電流を発生させ、円形パターンに従って、測定サイクル用に実行することができる。
図３は、本開示の一実施形態に係わる、ＥＩＴシステム３００の概略ブロック図である。ＥＩＴシステム３００は、データ処理システム３２０と動作可能に結合する電極ベルト３１０を含み得る。電極ベルト３１０とデータ処理システム３２０は、有線接続（例えば、ケーブル）を介して共に結合可能である、且つ／又は、互いに無線で通信する通信モジュールを有し得る。データ処理システム３２０は、電子ディスプレイ３２４、入力デバイス３２６、及びメモリデバイス３２８と動作可能に結合するプロセッサ３２２を含み得る。電子ディスプレイ３２４は、データ処理システム３２０と共に、電極ベルト３１０と結合されたＥＩＴ装置用の単一フォームファクタへと構築可能である。幾つかの実施形態において、電子ディスプレイ３２４とデータ処理システム３２０は、電極ベルト３１０と結合されたＥＩＴデバイスの別個のユニットでよい。更に別の実施形態では、ＥＩＴシステム３００は、追加の医療測定、及び／又は処置を行うように構成された別のホストシステム内に統合されてもよく、その場合、電極ベルト３１０は、独自の入力デバイス、メモリデバイス及び電子ディスプレイを既に実装済みのホストシステムのポートへと結合可能である。したがって、ホストシステムは、その中にインストールされたＥＩＴ処理ソフトウェアを有し得る。かかるソフトウェアは、現場使用前にホストシステムに組み込まれるか、又はインストール後に更新できる。
プロセッサ３２２は、様々なデバイス同士の通信を調整するとともに、メモリデバイス３２８のコンピュータ可読媒体に格納された命令を実行して、電流励起、データ取得、データ解析、及び／又は画像再構成を指示することができる。一例を挙げると、メモリデバイス３２８は、画像再構成を実行するための関心領域内の患者の身体をモデル化するために、プロセッサ３２２によって使用される有限要素メッシュのライブラリを含み得る。幾つかの実施形態において、メモリデバイス３２８は、患者の肺のインピーダンスの履歴データ（関心領域（例えば、従属領域）のインピーダンスデータ、及び肺の他の領域のインピーダンスデータ等）、及び／又は患者の肺のインピーダンスデータのパターンを含む。入力デバイス３２６は、キーボード、タッチスクリーンインターフェイス、コンピュータマウス、リモートコントロール、モバイルデバイス、又はプロセッサ３２２がＥＩＴシステム３００のオペレータから入力を受け取るために使用可能な情報を受け取るように構成された他のデバイスといった、デバイスを含み得る。したがって、タッチスクリーンインターフェイスの場合、電子ディスプレイ３２４、及びユーザ入力を受信する入力デバイス３２６は、同じデバイス内に統合されてもよい。電子ディスプレイ３２４は、データを受信し、オペレータが視認するためにプロセッサで再構成されたＥＩＴ画像を出力するように構成可能である。追加データ（例えば、数値データ、グラフ、トレンド情報、及びオペレータにとって有用とみなされる他の情報）も、測定されたＥＩＴデータのみから、あるいは、これに結合された他の機器による他の非ＥＩＴデータと組み合わせて、プロセッサ３２２によって生成可能である。かかる追加データを、電子ディスプレイ３２４上に表示できる。
ＥＩＴシステム３００は、図示されていない構成要素を含み得るが、当業者であれば理解されるように、電極ベルト３１０との通信、及び／又は電流励起を支援するために、１つ以上のアナログ／デジタル変換器、信号処理回路、復調回路、電源などを含んでもよい。
図４は、患者の呼吸努力、及び患者と人工呼吸器との非同期性を特定するシステムの概略図である。例えば、図４は、機械式人工呼吸器４０８に接続された所定の患者４１０が、この機械式人工呼吸器４０８との非同期性を呈しているかどうかを判断するシステム４００を示す。システム４００は、人工呼吸器システム４０２、ＥＩＴシステム４０４、並びに、システム４００、具体的には人工呼吸器システム４０２、ＥＩＴシステム４０４を操作するためのコントローラ４０６を含むことができる。人工呼吸器システム４０２とＥＩＴシステム４０４は、コントローラ４０６と動作可能に結合している。
幾つかの実施形態において、人工呼吸器システム４０２は、患者４１０に呼吸サポート、又は呼吸支援を提供する機械式人工呼吸器４０８を含む。例えば、機械式人工呼吸器４０８は、空気、酸素、窒素、及びヘリウムの１つ以上を含み得る、医療ガス流を提供可能である。幾つかの実施形態において、医療ガス流は、エアロゾル薬物や麻酔剤等の添加剤も、更に含み得る。人工呼吸器システム４０２は、呼吸回路４１２、吸息肢４１４、患者リム４１６、及び患者接続部４１８も、更に含み得る。幾つかの実施形態において、機械式人工呼吸器４０８は、機械式人工呼吸器４０８の吸気ポート４２０に接続する吸息肢４１４を通じて、呼吸回路４１２に医療ガス流を提供可能である。医療ガスは、吸息肢４１４を通って、呼吸回路４１２の患者リム４１６へと流れ得る（例えば、移動する）。したがって、機械式人工呼吸器４０８は、患者接続部４１８を通じて、医療ガスを患者４１０に供給可能である。
患者４１０からの呼気は、患者接続部４１８、及び患者リム４１６を通じて、機械式人工呼吸器４０８へと戻され得る。幾つかの実施形態において、１つ以上の弁（例えば、逆止弁）を介して、呼気を呼吸回路４１２の呼息肢４２２へと誘導可能である。例えば、人工呼吸器システム４０２は、複数の逆止弁も更に含んでもよく、この逆止弁は、患者４１０に向かうか、又は患者から離れる適切な経路に沿った所望の方向への医療ガス流のみを通すように、呼吸回路４１２に沿った様々な地点に配置可能である。
更に、機械式人工呼吸器４０８の呼気ポート４２４を通じて、呼気を機械式人工呼吸器４０８へと戻してもよい。
幾つかの実施形態では、呼気ポート４２４は、呼吸回路４１２内の圧力を調節するために調節可能な流量制御弁を含み得る。流量弁を調整することにより、背圧を発生させることができ、この背圧は、呼気中に患者４１０に印加され、呼気終末陽圧を発生させる。したがって、システム４００は、患者４１０にＰＥＥＰ療法を提供する任意の従来型システムを含むことができる。更に、当業者が認める他のシステムと構成も本開示の範囲に含まれる。
人工呼吸器システム４０２は、１つ以上のガスモニタリングセンサ４２６も更に含み得る。幾つかの実施形態において、１つ以上のガスモニタリングセンサ４２６は、呼吸回路４１２の患者接続部４１８内に配置できる。他の実施形態において、１つ以上のガスモニタリングセンサ４２６は、呼吸回路４１２や人工呼吸器システム４０２の他の任意の構成要素へと流体的に接続可能である。幾つかの実施形態において、ガスモニタリングセンサ４２６は、圧力、流量、及びガス濃度センサの１つ以上を含み得る。以下で更に詳細に説明するように、コントローラ４０６、及び機械式人工呼吸器４０８は、１つ以上のガスモニタリングセンサ４２６を使用して、人工呼吸器４０８の動作を監視し、最終的には、制御し、情報（例えば、ユーザ（例えば、臨床医）へのフィードバック）を提供可能である。幾つかの実施形態において、１つ以上のガスモニタリングセンサ４２６は、何かしらの従来型ガスセンサを含み得る。
ＥＩＴシステム４０４は、図１～図３について上述したＥＩＴシステムのいずれかを含み得、上述の実施形態のいずれかに従って、動作可能である。幾つかの実施形態では、ＥＩＴシステム４０４は、任意の従来型ＥＩＴシステムを含み得る。加えて、上記のように、ＥＩＴシステム４０４は、コントローラ４０６へと動作可能に結合可能であり、ＥＩＴシステム４０４で実施された測定に関する情報をコントローラ４０６に提供できる。幾つかの実施形態において、ＥＩＴシステム４０４は、人工呼吸器システム４０２から完全に独立していてもよく、ＥＩＴシステム４０４へと動作可能に結合された各圧力センサを通じて、操作中にＰＥＥＰが変更されたことを決定することができる。１つ以上の実施形態では、ＥＩＴシステム４０４は、人工呼吸器システム４０２のディスプレイ、及び／又は入力デバイスとは別のそれぞれの電子ディスプレイ、及び入力デバイスを備えることもできる。更に、ＥＩＴシステム４０４の電子ディスプレイ、及び入力デバイスを使用して、ＰＥＥＰ、及び／又は他の換気パラメータに関する情報を入力（例えば、手動入力）することが可能である。
コントローラ４０６は、メモリ４３０、及び入力／出力構成要素４３２に結合されたプロセッサ４２８を含み得る。プロセッサ４２８は、マイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、及び／又は他の適切な論理デバイスを含み得る。プロセッサ４２８は、メモリデバイス４３０のコンピュータ可読媒体に記憶された命令を実行して、電流励起、データ取得、データ分析、画像再構成、及び／又は患者と人工呼吸器との非同期性の判定を命令可能である。メモリ４３０は、データを格納するように構成された揮発性、及び／又は不揮発性媒体（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、及び／又は他の適切な記憶媒体）、及び／又は他の種類のコンピュータ可読記憶媒体（例えば、非一時的コンピュータ可読記憶媒体）でよい。メモリ４３０は、プロセッサ４２８によって実行されるよう、人工呼吸器システム４０２、及びＥＩＴシステム４０４を動作させるためのアルゴリズム、及び／又は命令を記憶できる。例えば、コントローラ４０６は、図３に関して上述したデータ処理システム３２０を含み得る。幾つかの実施形態において、プロセッサ４２８は、サーバやパーソナルコンピュータ等のコントローラ４０６へと動作可能に結合された（例えば、インターネットを介して）コンピューティングデバイスにデータを送信するよう、動作可能に結合する。入力／出力構成要素４３２は、ディスプレイ、タッチスクリーン、キーボード、マウス、及び／又はオペレータからの入力を受け入れ、オペレータに出力を供給するように構成された他の適切な種類の入力／出力デバイスを含むことができる。幾つかの実施形態において、メモリ４３０は、患者の肺のインピーダンスの過去のデータ（関心領域（例えば、従属領域）のインピーダンスデータ）、及び肺の他の領域のインピーダンスデータ等を含み得る。
引き続き、図４を参照すると、システム４００は、人工呼吸器システム４０２を使用して、人工呼吸器サポートを適用し、更に、患者の呼吸努力、及び、無効努力等の患者と人工呼吸器との非同期性の存在を決定するように構成可能である。幾つかの実施形態において、システム４００は、決定された呼吸努力、及び／又は患者と人工呼吸器との非同期性に基づいて、患者にＰＥＥＰのレベルを提供するように構成される。患者による自然呼気がＰＥＥＰ療法なしの呼吸よりも高い気道内圧を維持するよう、ＰＥＥＰは、患者の呼吸器系内の基準圧を増加させる。これまでのＰＥＥＰ圧は０～４０ｃｍＨ２Ｏであったが、より高いＰＥＥＰ圧を使用する場合もある。
幾つかの実施形態において、ＥＩＴシステム３００、４０４、及び／又はシステム４００を使用して、無効努力を決定可能である。図５は、患者の呼吸関連努力を決定する方法５００について説明する簡略フロー図である。方法５００は、ＥＩＴシステム（例えば、ＥＩＴシステム１００）の複数の電極を患者の胸部の周囲に配置することを含み得、操作５０４は、複数の電極の電極間に電流を印加することを含み、操作５０６は、複数の電極の電極を使用して、患者の肺の少なくとも１つの第１領域に関するインピーダンスデータを決定することを含み、操作５０８は、患者の呼吸回路内のガスの流れ、及び患者の呼吸回路内の圧力の一方、あるいは双方を取得することを含み、操作５１０は、第１領域のインピーダンスデータを、第１領域の過去のインピーダンスデータ、第１領域のインピーダンスデータに関する保存されたパターン、患者の肺の少なくとも第２領域のインピーダンスデータ、呼吸回路内のガス流、及び患者の呼吸回路内の圧力の１つ以上と比較して、患者の呼吸努力、及び／又は患者と人工呼吸器との非同期性が発生したかどうかを決定することを含み、操作５１２は、患者の呼吸努力が発生したという決定に応答して、適宜、患者の呼吸努力の後で、呼吸サイクルが続いたかどうかを決定して、無効努力非同期性を特定することを含み、操作５１４は、患者と連通している機械式人工呼吸器に１つ以上の補正措置を提供することを含む。
操作５０２は、患者の胸部の周りにＥＩＴシステムの複数の電極を配置することを含む。幾つかの実施形態において、操作５０２は、患者を機械式人工呼吸器へと動作可能に接続することを含む。幾つかの実施形態において、ＥＩＴシステムは、上述したＥＩＴシステムのいずれか（ＥＩＴシステム１００、ＥＩＴシステム３００、ＥＩＴシステム４０４）を含み、患者は、図４の機械式人工呼吸器４０８等の機械式人工呼吸器へと接続（連通）している。しかしながら、本開示はこれに限定されず、患者が機械式人工呼吸器に接続してもよい。
操作５０４は、複数の電極の電極間に電流を印加することを含む。幾つかの実施形態では、電極対間の患者に励磁電流を注入する電圧を一対の電極間で順次印加し、電圧は、ＥＩＴシステムの他の電極で測定可能である。図２を参照して上述したように、電流注入は、異なる電極対で励磁電流を発生させ、円形パターンに従って、測定サイクル用に実行することができる。幾つかの実施形態において、操作５０４は、ＰＥＥＰ療法等を介して、患者への人工呼吸の提供と同時に発生する。しかしながら、本開示はこれに限定されず、患者への人工呼吸を提供しなくても、操作５０４を実施してもよい。
操作５０６は、複数の電極の電極を使用して、患者の肺の第１領域に関するインピーダンスデータを決定することを含む。幾つかの実施形態では、操作５０６は、患者の肺の少なくとも１つの第２領域について、インピーダンスデータを決定することも更に含む。幾つかの実施形態において、患者の少なくとも第２領域に関するインピーダンスデータを決定することは、複数の電極の電極で患者の肺の第１領域に関するインピーダンスデータを決定することと実質的に同時に実行される。幾つかの実施形態において、第１領域、及び少なくとも第２領域の電圧データ（インピーダンスデータに対応する）を、同時に測定する。
幾つかの実施形態では、患者の肺の第１領域は、患者の肺の従属（例えば、背面、後部）領域を含む。従属領域は、患者の背中付近の肺の一部を含み得る。つまり、従属領域は、患者がうつ伏せになって上を向いている際、床に近い位置にある肺の一部を含む。幾つかの実施形態において、第１領域は、少なくとも１つの従属領域を含む。幾つかの実施形態では、第１領域は、患者の肺の従属領域のみを含む。しかしながら、本開示はこれに限定されず、他の実施形態では、第１領域は、患者の肺の従属領域、及び非従属領域を含む。本明細書では、第１領域を「無効努力関心領域」（ＩＥＲＯＩ）と称する場合がある。
少なくとも１つの第２領域は、第１領域とは異なる患者の肺の少なくとも１つの領域を含み得る。幾つかの実施形態において、少なくとも１つの第２領域は、患者の肺の非従属（例えば、腹側、前部）領域を含む。非従属領域は、患者の胸部（及び、背部から遠位）付近の患者の肺の一部を含み得る。つまり、非従属領域は、患者がうつ伏せになって上を向いている際、床から離れた位置にある肺の一部を含む。幾つかの実施形態では、少なくとも１つの第２領域は、肺の従属領域がなく（含まない）、ＩＥＲＯＩを含まない。
図６Ａは、本開示の実施形態に係わる、患者の気道で測定された流量と気道内圧、及び後部領域と前部領域で測定された患者の肺のインピーダンスデータ（デルタＺ）のグラフを示す図である。図６Ａでは、グラフ６０２は、肺の第１領域のＥＩＴプレチスモグラフを表し、これは肺の従属領域を含んでもよく、ＩＥＲＯＩを含む。グラフ６０４は、肺の第１領域のＥＩＴプレチスモグラフと同じ期間にわたる肺の第２領域のＥＩＴプレチスモグラフを表している。グラフ６０６は、患者の呼吸回路内のガスの流れを表し、グラフ６０８は、同じ期間にわたる患者の呼吸回路内の圧力を表している。患者の呼吸回路内のガスの流れ、及び圧力は、ガスモニタリングセンサ（例えば、ガスモニタリングセンサ４２６（図４））、人工呼吸器（例えば、機械式人工呼吸器４０８（図４））、又はその双方で測定することができる。図６Ａで示されるように、第１領域のＥＩＴプレチスモグラフ（第１インピーダンスデータ）、少なくとも１つの第２領域のＥＩＴプレチスモグラフ（第２インピーダンスデータ）、患者の呼吸回路内の流量、及び圧力はそれぞれ、実質的に同時に測定可能であり、ここで、Ｘ軸はそれぞれの測定時刻を表す。
第１領域のＥＩＴプレチスモグラフ、及び少なくとも第２領域のＥＩＴプレチスモグラフは、同時に、並びに、肺胞及び／又は肺リクルートメント用の上昇及び下降ＰＥＥＰ手順中等の人工呼吸サポート及びＰＥＥＰ療法中に取得可能である、これについては、米国特許出願公開第２０１９／０２４６９４９号に記載のとおりであり、その開示すべてを、参照により本明細書で援用する。第１領域のＥＩＴプレチスモグラフ、及び少なくとも１つの第２領域のＥＩＴプレチスモグラフは、ＥＩＴ画像内の肺のそれぞれの第１領域、及び少なくとも第２領域のＥＩＴ画像の画素の基礎インピーダンスの総和を表し得る。例えば、図６Ｂを参照すると、患者の肺の従属領域、及び非従属領域を示すＥＩＴ画像が、図示されている。図６Ｂの下半分は肺の従属領域を表し、上半分は肺の非従属領域を表し得る。プレチスモグラフは、ある関心領域におけるインピーダンスの総和を表し、インピーダンスデータに画像再構成アルゴリズムを適用した後に決定される画素の値から得ることも可能である。
図５及び図６Ａを再び参照すると、操作５０６は、第１領域内のインピーダンスデータを測定することを含む。幾つかの実施形態において、操作５０６は、経時にわたって肺の第２領域内のインピーダンスデータを測定することも、更に含む。幾つかの実施形態において、測定されたインピーダンスデータは、肺のそれぞれの第１領域、及び第２領域のインピーダンスの相対的変化（例えば、第１領域と第２領域それぞれにおける基準ベースラインインピーダンスについて）として表される。幾つかの実施形態では、基準ベースラインは、ＥＩＴシステムの初期期間中に取得された電圧セットの平均である。
図５に戻ると、操作５０８は、患者の呼吸回路内のガスの流れ、及び患者の呼吸回路内の圧力の一方、あるいは双方を取得することを含む。幾つかの実施形態において、ガスの流れ、及び患者の呼吸回路内の圧力の取得は、ガスの流れと圧力を測定することを含む。他の実施形態において、ガスの流れや圧力は、人工呼吸器で得られ、人工呼吸器は、ガスの流れや圧力を制御することができる。幾つかの実施形態では、患者の呼吸回路内のガスの流れは、ガスモニタリングセンサ４２６（図４）等のガスモニタリングセンサで測定可能である。ガスモニタリングセンサは、患者の呼吸回路内のどこに配置されてもよい。患者の呼吸回路内の圧力は、ガスモニタリングセンサで測定可能であり、このセンサは、ガスの流れを測定するガスモニタリングセンサと同じガスモニタリングセンサ、又は異なるガスモニタリングセンサを含み得る。幾つかの実施形態では、患者の呼吸回路内のガスの流れ、又は圧力の一方、あるいは双方は、機械式人工呼吸器４０８（図４）等の人工呼吸器で測定することができる。
操作５１０は、第１領域のインピーダンスデータを、第１領域の過去のインピーダンスデータ、第１領域のインピーダンスデータに関する保存されたパターン、第２領域のインピーダンスデータ、患者の呼吸回路内のガス流、及び患者の呼吸回路内の圧力の１つ以上と比較して、患者の呼吸努力、及び／又は患者と人工呼吸器との非同期性が発生したかどうかを決定することを含み得る。例えば、図６Ａを参照すると、肺の第１領域の第１インピーダンスデータ（グラフ６０２）を、肺の第２領域のインピーダンスデータ（グラフ６０４）、呼吸回路内の流量（グラフ６０６）、及び呼吸回路内の圧力（グラフ６０８）の１つ以上と比較できる。図６Ａの影付き領域６１０は、無効努力の非同期性が発生した時間枠を表す。影付き領域６１０内の期間中、第１領域（従属領域）内のインピーダンスは、グラフ６０４で示すように第２領域（非従属領域）のインピーダンスに対応する増加なしに、矢印６０５で示すように流量が増加することなしに、及び、矢印６０７で示すように気道内圧が増加することなしに、矢印６０１で示されるように増加する。つまり、第２領域内のインピーダンスは、第１領域内のインピーダンスに対応する増加を示さない。加えて、同じ期間中、気道内の流れと圧力も、通常の呼吸サイクル中に発生するような変化を示さない。したがって、第１領域のインピーダンスデータを、少なくとも１つの第２領域のインピーダンスデータ、気道内の流量、及び気道内の圧力の１つ以上と比較することによって、患者の呼吸努力、及び患者と人工呼吸器との非同期性（例えば、無効努力）を決定できる。更なる実施形態では、第１領域のインピーダンスの履歴値、第１領域のインピーダンスデータに関する保存されたパターン、あるいはその双方に対する第１領域のインピーダンスとの比較に基づいて、患者と人工呼吸器との非同期性を決定可能である。幾つかの実施形態において、第１領域のインピーダンスと、過去の正常な呼吸サイクル、又は無効努力サイクル中の第１領域のインピーダンスとの比較に基づいて、患者と人工呼吸器との非同期性を決定可能である。
操作５１２は、患者の呼吸努力が発生したという決定に応答して、適宜、患者の呼吸努力の後で、呼吸サイクルが続いたかどうかを決定して、無効努力非同期性を特定することを含み得る。
操作５１４は、無効努力非同期性の特定に応答して、患者と連通している機械式人工呼吸器に１つ以上の補正措置を提供することを含む。幾つかの実施形態において、１つ以上の補正措置は、ＰＥＥＰ、Ｉ：Ｅ（吸気対呼気、換気率とも呼ばれる）関係、呼吸数、及びトリガー設定などの呼吸器パラメータを変更し、患者と人工呼吸器との非同期性の指示を提供する（入力／出力構成要素４３２（図４）上等）ことを含む。
図６Ｃは、本開示の実施形態に係わる、患者の気道で測定された流量と気道内圧、及び後部領域と前部領域で測定された患者の肺のインピーダンスデータのグラフを示す図である。このグラフは、患者の呼吸回路内の患者へのガスの流量、患者の呼吸回路内の圧力、肺の第１領域で経時に亘り測定されたＥＩＴプレチスモグラフ、及び無効努力非同期中に、同じ時間範囲にわたり肺の少なくとも１つの第２領域で経時に亘り測定されたＥＩＴプレチスモグラフのそれぞれを示す。グラフ６１２は、肺の従属領域を含んでもよく、ＩＥＲＯＩを含む肺の第１領域のＥＩＴプレチスモグラフを表し、グラフ６１４は、肺の第１領域のＥＩＴプレチスモグラフと同じ期間にわたる肺の第２領域のＥＩＴプレチスモグラフを表し、グラフ６１６は、患者の呼吸回路内のガスの流れを表し、そして、グラフ６１８は、患者の呼吸回路内の圧力を表す。
患者の無効な呼吸努力は、影付き領域６２０に対応する期間中に発生する。矢印６１１は、少なくとも１つの第２領域内のインピーダンスの対応する増加を起こさずに、第１領域内のインピーダンスのわずかな増加を示す。第２領域は、影付きの領域６２０直後のインピーダンスの減少を示し、少なくとも１つの第２領域における空気含有量の低下が示されている。矢印６１５及び矢印６１７はそれぞれ、流量又は圧力が第１領域内のインピーダンスの微増（矢印６１１）に対応する時間において増加しないことを示していることから、第１領域内のインピーダンスの変化（増加）が、人工呼吸サイクルのトリガーを引き起こさない患者努力に対応するものであることが確認され、患者と人工呼吸器との非同期性（無効努力）を示している。つまり、第１領域内のインピーダンスの変化（増加）は、患者の呼吸努力に対応し、この様な呼吸努力は、流量と圧力曲線で示されるように、人工呼吸サイクルをトリガーせず、患者と人工呼吸器との非同期性がもたらされる。
図６Ｄは、本開示の実施形態に係わる、患者の気道で測定された流量と気道内圧、及び後部領域と前部領域で測定された患者の肺のインピーダンスデータのグラフを示す図である。図６Ｄでは、グラフ６２２は患者の呼吸回路内の圧力を表し、グラフ６２４は患者の呼吸回路内のガスの流れを表し、グラフ６２６は人工呼吸器を通じて患者の呼吸回路に導入されたガスの体積を表し、グラフ６２８は患者の肺の従属領域のＥＩＴプレチスモグラフである。リバーストリガ（「リバーストリガリング」とも呼ばれる；人工呼吸器の呼吸の開始後に患者努力が起こる際に発生する非同期性の一種）が、ライン６２１で示される時間に発生する。リバーストリガリングに応答して、患者の肺の従属領域内のインピーダンスが、ライン６２１に対応する第２換気サイクル中にのみ陽性波を示し、体積グラフ６２６は、呼吸重積を示す。時刻６２３におけるインピーダンスの陽性波は、横隔膜の収縮と従属領域内のインピーダンスとの間の関係を示すものである。時刻６２５において、従属領域内のインピーダンスは、時刻６２３で開始する人工呼吸器を介した補助サイクルに応答して減少し、これは、リバーストリガリングが発生し、患者と人工呼吸器との非同期性が存在することを示している。時刻６２５において、患者は、機械式人工呼吸器から提供される換気に応答しない。
したがって、患者の肺の少なくとも１つの従属領域からのインピーダンスデータを、肺の少なくとも１つの従属領域のインピーダンスデータの１つ以上の履歴値、肺の従属領域のインピーダンスデータに関する保存されたパターン、患者の肺の第２領域（その少なくとも一部は肺の非従属領域を含む）の同時インピーダンスデータ、患者の気道内のガスの同時フロー、及び気道内の同時圧力と比較することにより、患者の呼吸努力、患者と人工呼吸器との非同期性、又はその双方を検出（特定）できる。特定の理論にとらわれることなく、肺の従属領域が肺の非従属領域よりも横隔膜の活動に対する応答性が高いので、肺の従属領域のインピーダンスを分析することにより、患者と呼吸器との非同期性を検出することができると考えられている。したがって、患者による呼吸の努力（横隔膜を伴う）は、肺の従属領域のインピーダンス活動を介してモニタリング可能である。
幾つかの実施形態において、第２領域内のインピーダンスの対応する増加、気道内のガスの流れの増加、又は気道内の圧力の増加の１つ以上を伴わない従属領域内のインピーダンスの相対的増加は、無効努力等の患者と人工呼吸器との非同期性の兆候となる場合がある。ＥＩＴで患者の胸部に電圧を印加することにより、非侵襲手段を介して、患者と人工呼吸器との非同期性を検出できれば都合が良い。更に、患者と人工呼吸器との非同期性は、機械式人工呼吸器とＥＩＴシステムの使用中に検出することができ、追加の装置や侵襲式カテーテルを必要としない。一方、従来の患者と人工呼吸器との非同期性を判断する方法としては、例えば、食道圧トレーシング（食道バルーンが必要）や神経調節補助換気（ＮＡＶＡ）があるが、いずれもカテーテルを配置する必要があり、侵襲的な手法である。
実施例
子豚の横隔膜（Ｅｄｉ）の電気的活動モニタリングを使用して、肺の従属領域のインピーダンスデータ（ＥＩＴ）、又はこのデータから得られる画像データに基づく無効努力の検出について、検証した。図７は、子豚の気道で測定された流量と気道圧力、及び後部領域と前部領域で測定された肺のインピーダンスデータ、並びに、横隔膜の電気活性のグラフを示す図である。無効努力は、グラフの影付き領域７０２で示されている。
動物の呼吸努力は、気道圧力の増加、及び気道の流れがないことに対応する時間における、肺の従属領域のインピーダンス（矢印７０６で示す）の微増を伴う横隔膜（矢印７０４で示す）の電気活動の増加によって観察することができる。したがって、気道に流れがないか、又は流れや圧力の増加がない時間帯に従属領域のインピーダンスが微増することは、無効努力非同期性を示している可能性がある。
本開示の更なる非限定的実施例について、以下で述べる。
実施形態１：患者の呼吸努力を決定する方法において、この方法は、患者の肺の第１領域に相当する第１インピーダンスデータを取得する工程であって、上記第１領域は、上記肺の少なくとも１つの従属領域を含む工程と、上記第１インピーダンスデータを、上記患者の呼吸回路内の流量、上記呼吸回路内の圧力、上記患者の上記肺の少なくとも１つの非従属領域を含む上記患者の上記肺の第２領域に相当する第２インピーダンスデータ、上記第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び上記第１領域のインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上と比較する工程と、上記比較に基づき、患者の呼吸努力の発生を特定する工程とを含む。
実施形態２：上記患者の上記肺の第１領域に相当する第１インピーダンスデータを取得する工程は、上記肺の従属領域のみの上記第１インピーダンスデータを取得する工程を含む、実施形態１に記載の方法。
実施形態３：上記患者の肺の第１領域に相当する第１インピーダンスデータを取得する工程は、上記患者が人工呼吸器と動作可能に連通している間、上記第１インピーダンスデータを取得する工程を含む、実施形態１、又は実施形態２に記載の方法。
実施形態４：上記第１インピーダンスデータの比較工程は、上記第１インピーダンスデータを上記第１領域の上記過去のインピーダンスデータと比較する工程を含む、実施形態１～３のいずれか１つに記載の方法。
実施形態５：上記第１インピーダンスデータを、上記患者の呼吸回路内の流量、上記呼吸回路内の圧力、上記患者の上記肺の少なくとも１つの非従属領域を含む上記患者の上記肺の第２領域に相当する第２インピーダンスデータ、上記第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び上記第１領域のインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上と比較する工程は、上記第１インピーダンスデータと、同じ期間にわたる上記第２インピーダンスデータ、上記流量、及び上記圧力のそれぞれとを比較する工程を含む、実施形態１～４のいずれか１つに記載の方法。
実施形態６：上記インピーダンスデータを、上記患者の呼吸回路内の流量、上記呼吸回路内の圧力、上記患者の上記肺の少なくとも１つの非従属領域を含む上記患者の上記肺の第２領域に相当する第２インピーダンスデータ、上記第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び上記第１領域のインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上と比較する工程は、上記患者の無効努力を決定する工程を含む、実施形態１～５のいずれか１つに記載の方法。
実施形態７：上記患者の上記肺の第１領域に相当する第１インピーダンスデータを取得する工程は、上記肺の従属領域、及び非従属領域に相当する上記第１インピーダンスデータを取得する工程を含む、実施形態１～６のいずれか１つに記載の方法。
実施形態８：上記患者の上記肺の第１領域に相当する第１インピーダンスデータを取得する工程は、上記肺の第１領域のＥＩＴプレチスモグラフを取得する工程を含む、実施形態１～７のいずれか１つに記載の方法。
実施形態９：上記呼吸回路内の上記圧力、又は上記流量を増加させることなく、上記第１インピーダンスの増加を測定することに応答して、上記患者と上記人工呼吸器との非同期性を決定する工程を更に含む、実施形態１～８のいずれか１つに記載の方法。
実施形態１０：上記第２インピーダンスの対応する増加なしに上記第１インピーダンスの増加を測定することに応答して、上記患者と上記人工呼吸器との非同期性を決定する工程を更に含む、実施形態１～９のいずれか１つに記載の方法。
実施形態１１：上記第１インピーダンスデータを、上記患者の呼吸回路内の流量、上記呼吸回路内の圧力、上記患者の上記肺の少なくとも１つの非従属領域を含む上記患者の上記肺の第２領域に相当する第２インピーダンスデータ、上記第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び上記第１領域のインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上と比較する工程は、リバーストリガイベントを決定する工程を含む、実施形態１～１０のいずれか１つに記載の方法。
実施形態１２：患者の呼吸努力を決定するシステムにおいて、上記システムは、電気インピーダンストモグラフィーシステムと、上記電気インピーダンストモグラフィーシステムに結合された少なくとも１つのプロセッサと、命令を格納する少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、上記命令は、上記少なくとも１つのプロセッサにより実行された時、上記少なくとも１つのプロセッサに対して、上記電気インピーダンストモグラフィーシステムにより、患者の肺の少なくとも１つの従属領域に相当する第１インピーダンスデータを取得する工程と、上記第１インピーダンスデータを、上記患者の呼吸回路内の流量、上記呼吸回路内の圧力、少なくとも１つの非従属領域を含む上記患者の上記肺の第２領域に相当する第２インピーダンスデータ、上記第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び上記肺の上記第１領域に相当するインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上と比較して、この比較に基づいて、呼吸努力を特定する工程と、を実行させる少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読記憶媒体と、を含む。
実施形態１３：上記システムへと動作可能に結合する少なくとも１つのガスモニタリングセンサも更に備え、上記少なくとも１つのガスモニタリングセンサは、上記呼吸回路内の上記圧力、及び上記流量の一方、又は双方を測定するように構成される、実施形態１２に記載のシステム。
実施形態１４：上記第１インピーダンスデータを、上記患者の呼吸回路内の流量、上記呼吸回路内の圧力、少なくとも１つの非従属領域を含む上記患者の上記肺の第２領域に相当する第２インピーダンスデータ、上記第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び上記肺の上記第１領域に相当するインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上と比較して、上記患者の呼吸努力を特定する工程は、上記呼吸回路内の上記第２インピーダンス、上記流量、及び上記圧力の１つ以上に対応する増加なしに上記第１インピーダンスの増加を測定することに応答して、上記患者と人工呼吸器との非同期性を決定する工程を含む、実施形態１２、又は実施形態１３に記載のシステム。
実施形態１５：上記命令が、上記患者と人工呼吸器との非同期性を特定することに応答して、上記少なくとも１つのプロセッサに対して、呼吸サイクルを始動させるよう更に構成されている、実施形態１２～１４のいずれか１つに記載のシステム。
実施形態１６：上記第１インピーダンスデータを、上記患者の呼吸回路内の流量、上記呼吸回路内の圧力、少なくとも１つの非従属領域を含む上記患者の上記肺の第２領域に相当する第２インピーダンスデータ、上記第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び上記肺の上記第１領域に相当するインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上と比較する工程は、上記呼吸回路内の上記圧力、及び上記流量の一方、又は双方の対応する増加なしに上記第１インピーダンスの増加を決定することに応答して、上記第１インピーダンスデータと上記第２インピーダンスデータとを比較する工程を含む、実施形態１２～１５のいずれか１つに記載のシステム。
実施形態１７：上記電気インピーダンストモグラフィーシステムにより、患者の肺の少なくとも１つの従属領域に相当する第１インピーダンスデータを取得する工程は、上記肺の従属領域のみの上記第１インピーダンスデータを取得する工程を含む、実施形態１２～１６のいずれか１つに記載のシステム。
実施形態１８：上記第１インピーダンスデータを、上記患者の呼吸回路内の流量、上記呼吸回路内の圧力、少なくとも１つの非従属領域を含む上記患者の上記肺の第２領域に相当する第２インピーダンスデータ、第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び上記肺の上記第１領域に相当するインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上と比較する工程は、上記第１インピーダンスデータを、上記呼吸回路内の上記流量、上記呼吸回路内の上記圧力、上記第２インピーダンスデータ、及び上記第１領域の上記過去のインピーダンスデータのそれぞれと比較する工程を含む、実施形態１２～１７のいずれか１つに記載のシステム。
実施形態１９：患者の呼吸努力を決定するシステムにおいて、上記システムは、電気インピーダンストモグラフィーシステム、並びに、コントローラを含み、上記電気インピーダンストモグラフィーシステムは、上記コントローラと動作可能に結合し、上記コントローラは、少なくとも１つのプロセッサと、命令を格納する少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、上記命令は、上記少なくとも１つのプロセッサにより実行された時、上記少なくとも１つのプロセッサにより、上記電気インピーダンストモグラフィーシステムに対して、上記患者の肺の第１領域の第１インピーダンスデータを取得する工程であって、上記第１領域は、上記肺の従属領域を含む工程と、上記第１インピーダンスデータを、上記患者の上記肺の非従属領域に相当する第２インピーダンスデータ、上記患者の呼吸回路内の流量、上記呼吸回路内の圧力、上記第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び上記第１領域のインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上と比較する工程と、上記比較に基づいて、上記患者の呼吸努力を特定する工程と、を実行させる少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読記憶媒体と、を含む。
実施形態２０：上記患者と連通し、且つ上記コントローラと動作可能に結合する人工呼吸器も更に備え、上記人工呼吸器は、上記患者の呼吸努力を特定することに応答して、呼吸サイクルを上記患者に提供するように構成されている、実施形態１９に記載のシステム。
本開示の実施形態は、様々な修正や代替形態の影響を受け得るが、特定の実施形態について、図面に例として示し、本明細書で詳述してきた。しかしながら、本開示が、開示された特定形態に限定されないことを理解されたい。むしろ、本開示は、以下の添付の請求項、及びこれらの法的同等物で定義される本開示の範囲内に収まるすべての変更、変形、組み合わせ、並びに代替物を包含するものである。

Claims (20)

  1. 患者の呼吸努力を決定する方法において、前記方法は、
    患者の肺の第１領域に相当する第１インピーダンスデータを取得する工程であって、前記第１領域は、前記肺の少なくとも１つの従属領域を含む工程と、
    前記第１インピーダンスデータの増加、又は減少を、前記患者の呼吸回路内の流量、前記呼吸回路内の圧力、前記患者の前記肺の少なくとも１つの非従属領域を含む前記患者の前記肺の第２領域に相当する第２インピーダンスデータ、前記第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び前記第１領域のインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上の増加、又は減少と比較する工程と、
    前記比較に基づき、患者の呼吸努力の発生を特定する工程と、前記患者の呼吸努力が無効であるかどうかを判定する工程とを含む、方法。
  2. 前記患者の前記肺の第１領域に相当する第１インピーダンスデータを取得する工程は、前記肺の従属領域のみの前記第１インピーダンスデータを取得する工程を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記患者の肺の第１領域に相当する第１インピーダンスデータを取得する工程は、前記患者が人工呼吸器と動作可能に連通している間、前記第１インピーダンスデータを取得する工程を含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記第１インピーダンスデータの比較工程は、前記第１インピーダンスデータを前記第１領域の前記過去のインピーダンスデータと比較する工程を含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記第１インピーダンスデータの前記増加、又は減少を、前記患者の呼吸回路内の流量、前記呼吸回路内の圧力、前記患者の前記肺の少なくとも１つの非従属領域を含む前記患者の前記肺の第２領域に相当する第２インピーダンスデータ、前記第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び前記第１領域のインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上の増加、又は減少と比較する工程は、前記第１インピーダンスデータを、同じ期間にわたる前記第２インピーダンスデータ、前記流量、及び前記圧力のそれぞれと比較する工程を含む、請求項１に記載の方法。
  6. 前記インピーダンスデータの増加、又は減少を、前記患者の呼吸回路内の流量、前記呼吸回路内の圧力、前記患者の前記肺の少なくとも１つの非従属領域を含む前記患者の前記肺の第２領域に相当する第２インピーダンスデータ、前記第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び前記第１領域のインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上の増加、又は減少と比較する工程は、前記患者の無効努力を決定する工程を含む、請求項１に記載の方法。
  7. 前記患者の前記肺の第１領域に相当する第１インピーダンスデータを取得する工程は、前記肺の従属領域、及び非従属領域に相当する前記第１インピーダンスデータを取得する工程を含む、請求項１に記載の方法。
  8. 前記患者の前記肺の第１領域に相当する第１インピーダンスデータを取得する工程は、前記肺の前記第１領域のＥＩＴプレチスモグラフを取得する工程を含む、請求項１に記載の方法。
  9. 前記呼吸回路内の前記圧力、又は前記流量を増加させることなく、前記第１インピーダンスの増加を測定することに応答して、前記患者と人工呼吸器との非同期性を決定する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
  10. 前記第２インピーダンスの対応する増加なしに前記第１インピーダンスの増加を測定することに応答して、前記患者と人工呼吸器との非同期性を決定する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
  11. 前記第１インピーダンスデータの前記増加、又は減少を、前記患者の呼吸回路内の流量、前記呼吸回路内の圧力、前記患者の前記肺の少なくとも１つの非従属領域を含む前記患者の前記肺の第２領域に相当する第２インピーダンスデータ、前記第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び前記第１領域のインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上の増加、又は減少と比較する工程は、リバーストリガイベントを決定する工程を含む、請求項１に記載の方法。
  12. 患者の呼吸努力を決定するシステムにおいて、前記システムは、
    電気インピーダンストモグラフィーシステムと、
    前記電気インピーダンストモグラフィーシステムに結合された少なくとも１つのプロセッサと、
    命令を格納する少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令は、前記少なくとも１つのプロセッサにより実行された時、前記少なくとも１つのプロセッサにより、
    前記電気インピーダンストモグラフィーシステムにより、患者の肺の少なくとも１つの従属領域に相当する第１インピーダンスデータを取得する工程と、
    前記患者の呼吸回路内から流量を、前記呼吸回路内から圧力を受信する工程と、
    前記第１インピーダンスデータの増加、又は減少を、前記患者の呼吸回路内の流量、前記呼吸回路内の圧力、少なくとも１つの非従属領域を含む前記患者の前記肺の第２領域に相当する第２インピーダンスデータ、前記第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び前記肺の前記第１領域に相当するインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上の増加、又は減少と比較し、前記比較に基づいて、前記患者の呼吸努力を特定し、前記患者の呼吸努力が無効であるかどうかを判定する工程と、を実行させる少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読記憶媒体と、を含む、システム。
  13. 前記システムへと動作可能に結合する少なくとも１つのガスモニタリングセンサも更に備え、前記少なくとも１つのガスモニタリングセンサは、前記呼吸回路内の前記圧力、及び前記流量の一方、又は双方を測定するように構成される、請求項１２に記載のシステム。
  14. 前記第１インピーダンスデータの増加、又は減少を、前記患者の呼吸回路内の流量、前記呼吸回路内の圧力、少なくとも１つの非従属領域を含む前記患者の前記肺の第２領域に相当する第２インピーダンスデータ、前記第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び前記肺の前記第１領域に相当するインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上の増加、又は減少と比較して、前記患者の呼吸努力を特定する工程は、前記呼吸回路内の前記第２インピーダンス、前記流量、及び前記圧力の１つ以上に対応する増加なしに前記第１インピーダンスの増加を測定することに応答して、前記患者と人工呼吸器との非同期性を決定する工程を含む、請求項１２に記載のシステム。
  15. 前記命令が、前記患者と人工呼吸器との非同期性を特定することに応答して、前記少なくとも１つのプロセッサに対して、呼吸サイクルを始動させるよう更に構成されている、請求項１２に記載のシステム。
  16. 前記第１インピーダンスデータを、前記患者の呼吸回路内の流量、前記呼吸回路内の圧力、少なくとも１つの非従属領域を含む前記患者の前記肺の第２領域に相当する第２インピーダンスデータ、前記第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び前記肺の前記第１領域に相当するインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上と比較する工程は、前記呼吸回路内の前記圧力、及び前記流量の一方、又は双方の対応する増加なしに前記第１インピーダンスの増加を決定することに応答して、前記第１インピーダンスデータと前記第２インピーダンスデータとを比較する工程を含む、請求項１２に記載のシステム。
  17. 前記電気インピーダンストモグラフィーシステムにより、患者の肺の少なくとも１つの従属領域に相当する第１インピーダンスデータを取得する工程は、前記肺の従属領域のみの前記第１インピーダンスデータを取得する工程を含む、請求項１２に記載のシステム。
  18. 前記第１インピーダンスデータの前記増加、又は減少を、前記患者の呼吸回路内の流量、前記呼吸回路内の圧力、少なくとも１つの非従属領域を含む前記患者の前記肺の第２領域に相当する第２インピーダンスデータ、前記第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び前記肺の前記第１領域に相当するインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上の増加、又は減少と比較する工程は、前記第１インピーダンスデータを、前記呼吸回路内の前記流量、前記呼吸回路内の前記圧力、前記第２インピーダンスデータ、及び前記第１領域の前記過去のインピーダンスデータのそれぞれと比較する工程を含む、請求項１２に記載のシステム。
  19. 患者の呼吸努力を決定するシステムにおいて、前記システムは、
    電気インピーダンストモグラフィーシステムと、
    コントローラと、を含み、前記電気インピーダンストモグラフィーシステムは、前記コントローラと動作可能に結合し、前記コントローラは、
    少なくとも１つのプロセッサと、
    命令を格納する少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令は、前記少なくとも１つのプロセッサにより実行された時、前記少なくとも１つのプロセッサにより、
    前記電気インピーダンストモグラフィーシステムに対して、前記患者の肺の第１領域の第１インピーダンスデータを取得する工程であって、前記第１領域は、前記肺の従属領域を含む工程と、
    前記患者の呼吸回路内から流量を、前記呼吸回路内から圧力を受信する工程と、
    前記第１インピーダンスデータの増加、又は減少を、前記患者の前記肺の非従属領域に相当する第２インピーダンスデータ、前記患者の前記呼吸回路内の流量、前記呼吸回路内の前記圧力、前記第１領域の過去のインピーダンスデータ、及び前記第１領域のインピーダンスデータに関する保存されたパターンの１つ以上の増加、又は減少と比較する工程と、
    前記比較に基づいて、前記患者の呼吸努力を特定し、前記患者の呼吸努力が無効であるかどうかを判定する工程と、を実行させる少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読記憶媒体と、を含む、システム。
  20. 前記患者と連通し、且つ前記コントローラと動作可能に結合する人工呼吸器も更に備え、前記人工呼吸器は、前記患者の前記呼吸努力を特定することに応答して、呼吸サイクルを前記患者に提供するように構成されている、請求項１９に記載のシステム。
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