JP3820499B2 - 血中指示薬濃度関連値測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検者の血管に投与された指示薬の血液中における濃度に関する値を測定する測定装置に係り、医療従事者に、被検者への指示薬の投与のタイミングを報知する機能を具備させることにより、精度よく血液中の指示薬の濃度に関する値を測定することができる測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、被検者の血管に投与された指示薬の血液中における濃度に関する値を測定する測定装置として、本出願人が提案した循環血液量測定装置(特開平7−222723号)がある。
特開平7−222723号では、指示薬として、肝臓で特異的に排泄する色素ICG(インドシアニングリーン)を被検者に投与し、パルスフォトメトリー方式によって測定される色素濃度の対数値と経過時間の関係から、その直線部分の回帰直線を求め、この回帰直線上で注入色素の初循環の平均循環時間を与える時点の色素濃度を求め、この色素濃度から循環血液量を求めるものである。
ここでは、前腕正中静脈に注入して投与し、指示薬(色素)の注入と同時に測定装置の操作者(医療従事者)はスイッチを操作して注入開始時点を測定装置に認識させるようにしていた。
また、指示薬(色素)の注入の開始・終了をセンサにより検出する装置として、本出願人が提案した特開平5−300888号がある。ここで開示する装置は、静脈へ色素を注入する色素注入管に色素を検出するためのセンサを設けたものである。
【0003】
しかしながら、これらの測定装置では次のような問題があった。
特開平7−222723号に開示する装置では、指示薬(色素)の注入と同時に操作者はスイッチを操作して注入開始時点を測定装置に認識させるようにするため、医師1名で行うには、被検者への指示薬注入とスイッチ操作の同時操作は煩雑である。また安全に指示薬注入を終了した後でスイッチ操作を行うか、またはその逆であっても、若干タイムラグが生じてしまい、測定精度に影響がある。また、特開平5−300888号に開示する装置では、色素を検出するためのセンサが設けられた色素注入管を必要とするためコスト高となり、また、注入管内の経路の適切な位置にセンサを配置しなければならず、操作も複雑となる面があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、医療従事者が被検者に指示薬を投与したタイミングを測定装置に認識させることにより、コストを低減して精度よく指示薬の血液中における濃度に関する値を測定することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、被検者の血管に投与された指示薬の血液中における濃度に関する値を測定する血中指示薬濃度関連値測定装置において、医療従事者に、被検者への指示薬の投与のタイミングを報知する報知部と、測定を開始することを認識するための入力部と、操作者により前記入力部から測定開始のための入力が行われたときに、前記報知部に指示薬投与のタイミング報知を開始するように指示する報知開始指示部と、パルスフォトメトリー方式により指示薬の血液中における濃度関連値の前記指示薬投与タイミングの報知時点を基点とする経時的変化を求める処理部を具備し、前記報知部は、予告的報知と投与タイミング報知を含む報知を行なうことを特徴とする。
これにより、医療従事者が指示薬を投与したタイミングと一致した指示薬投与タイミング時間を基点として、指示薬の血液中における濃度の経時的変化を求める。
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、前記処理部は、指示薬の血液中における濃度関連値の前記指示薬投与タイミングの報知時点を基点とする経時的変化を用いて平均循環時間または中心血液量を演算することを特徴とする。
これにより、医療従事者が指示薬を投与したタイミングと一致した指示薬投与タイミング時点を基点として、指示薬の血液中における濃度の経時的変化から求めた平均循環時間や中心血液量を演算する。
【0008】
さらに、前記報知部は、聴覚的に報知することを特徴とする(請求項3)。医療従事者が聴覚的に投与タイミング報知を認識するためである。
あるいは、前記報知部は、視覚的に報知することを特徴とする(請求項4)。医療従事者が視覚的に投与タイミング報知を認識するためである。
あるいは、前記報知部は、触覚的に報知することを特徴とする(請求項5)。医療従事者が感覚的に投与タイミング報知を認識するためである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る血中指示薬濃度関連値測定装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は本発明の実施例の全体構成を示すブロック図である。
発光部1は相異なる2つの波長の光を発生するLED2,3とこれらを駆動する駆動回路4から成る。LED2から発生する光の波長をλ1 、LED3から発生する光の波長をλ2 とする。
受光部5は,LED2およびLED3に対向して配置されたフォトダイオード6とこのフォトダイオード6の出力電流を電圧信号に変換する電流−電圧変換器7とアンプ8からなる。
【0012】
マルチプレクサ9はアンプ8から与えられる信号をフィルタ10とフィルタ11に交互に振り分ける回路である。マルチプレクサ12はフィルタ10とフィルタ11の出力を交互にA/Dコンバータ13に与える回路である。
A/Dコンバータ13はマルチプレクサ12から与えられるアナログ信号をディジタル信号に変換する回路である。
【0013】
CPU14(処理部)は駆動回路4、マルチプレクサ9およびマルチプレクサ12に制御信号を出力してそれらを制御すると共に、A/Dコンバータ13から与えられる信号に基づいて演算を行ない循環血液量を求める回路である。
メモリ15は、検出された信号から指示薬の血液中における濃度に関する値、例えば循環血液量を演算するプログラムが格納されており、またCPU14から与えられるデータを記憶する回路である。さらに、CPU14は、メモリ15に格納されたプログラムを実行するものである。
【0014】
表示部22AはCPU14から与えられるデータを表示するものであり、入力部22Bは複数のスイッチ、複数のキーから成り、それぞれは操作者の操作に応じた信号をCPU14に入力するものである。
報知部22Cは、CPU14の指令により、医療従事者に被検者への指示薬の投与のタイミングを報知する。
【0015】
次に図2により、報知部22Cによる医療従事者に被検者への指示薬の投与のタイミングを報知する態様を示す。
医療従事者は、検査の準備を整え、検査を開始するときは、まず検査を開始するための測定装置の入力部22Bにあるスタートボタンを押す(図2上段参照)。
スタートボタンが押されたことを示す信号はCPU14に送信され、CPU14は報知部22Cに、指示薬投与のタイミングを知らせる報知音の発生開始を指示する指示信号を送信する。ここで、CPU14が報知開始指示部である。報知部22Cは、その指示信号を受け、報知音を発する。
報知部22Cは、図2中段に示すように、例えば、1秒おきに指示薬投与のタイミングを図るための予告音を3回発する。そして、4回目に指示薬投与タイミングを報知する報知音を発する。
【0016】
ここで、予告音と指示薬投与タイミング音を異なる周波数の発信音にすれば、医療従事者は、指示薬を投与するタイミングが取りやすい。この一連の発信音は時報と同じであるため馴染んでいるからである。あるいは、予告音と指示薬投与タイミング音の音量を異なるようにしてもよい。
なお、入力部22Bにあるスタートボタンを押す者は、指示薬を投与する医療従事者の代わりに、補助者、装置の操作者であってもよい。
【0017】
また、上記の例は、報知部22Cによる報知は聴覚的報知であったが、これに代え又は加えて、視覚的報知であってもよい。すなわち、装置に設けられたLEDによる発光表示や、ディスプレイに表示されるカウントダウン表示等であってもよい。この場合、図2に示すタイミングと同じタイミングで視覚的予告報知、視覚的注入タイミング報知を発するようにするとよい。
さらには、報知部22Cによる報知は触覚的報知であってもよい。例えば、医療従事者が触感できるような手指に装着されるアクチェータを設け、アクチュエータの手指と接触する接触部で手指を押圧するように変位させることで、医療従事者に指示薬の投与タイミングを報知させるようにしてもよい。この場合も、図2に示すタイミングと同じタイミングで触覚的予告報知、触覚的注入タイミング報知を発するようにするとよい。
なお、予告回数や報知間隔は、上記の例に限られず、適宜設定してもよい。
【0018】
図3に本実施例装置の使用状態を示す。被検者の耳朶26には本装置のプローブ20が装着されている。このプローブ20はクリップ20Aを有し、このクリップ20Aの対向する挟持部の一方に図1に示したLED2,3が設けられ、他方に図1に示したフォトダイオード6が設けられている。
図1に示すようにLED2,3から発生した光は耳朶26を透過してフォトダイオード6に至るようにされている。LED2,3とフォトダイオード6は図3に示すようにリード線21を介して装置本体22と接続されている。装置本体22には前述した表示部22A、入力部22Bと報知部22Cが外側にあらわれている。なお、この報知部22Cは上述した例のうち、音響的報知をするものである。
なお、プローブ20の装着部位は、耳朶26の代わりに他の末梢部分例えば指であってもよい。
【0019】
次に本測定装置の動作を説明する。本測定装置の電源がオンになると、CPU14は駆動回路4、マルチプレクサ9、12にそれぞれ制御信号を出力する。
駆動回路4はLED2とLED3を所定時間毎交互に点滅させる。
マルチプレクサ9は、LED2が点灯している間にアンプ8の出力をフィルタ10に供給するように動作し、かつ、LED3が点灯している間にアンプ8の出力をフィルタ11に供給するように動作する。
フィルタ10、フィルタ11によって波長λ1 、λ2 それぞれの光による信号のノイズは除去され、これらはマルチプレクサ12によって交互にA/Dコンバータ13に供給され、A/Dコンバータ13によってディジタル化されCPU14に至る。本測定装置は、いわゆるパルスフォトメトリー方式の測定装置である。
【0020】
医療従事者は、図2に示されるように、報知部22Cにより報知される指示薬投与タイミングに合わせて指示薬を被検者に投与する。投与は、図3に示すように、シリンジ23から導管24、カテーテル25を介して被検者の例えば前腕正中静脈に、例えば指示薬として色素ICG(indocyanine green )を注入する。
【0021】
本測定装置のCPU14は、パルスフォトメトリー方式で、投与された指示薬ICGの血液中の濃度を演算していく。すなわち、血液循環の拍動により変動する二波長の透過光量変動分ΔIλ1、ΔIλ2を測定し、時々刻々と測定されるΔIλ1、ΔIλ2を次式(1)に代入することにより、投与薬の血液中の濃度を経時的に演算することができる。
ここで、
Cg:指示薬の血液中の濃度
Iλ1:波長λ1の透過光量
Iλ2:波長λ2の透過光量
Ebλ1:波長λ1における血液の吸光係数
Ebλ2:波長λ2における血液の吸光係数
Egλ2:波長λ2における指示薬の吸光係数
Cb:血液中のヘモグロビン濃度
である。
これにより演算される指示薬の濃度の変化を経時的にグラフで表すと、図2下図のように、指示薬の希釈曲線が得られる(血中指示薬濃度Cgと時間tの関係曲線)。
【0022】
次に、CPU14の演算処理による平均循環時間MTTの演算について説明する。メモリ15に保存される図2に示すCg −t曲線を用い、初循環曲線を求める。
この曲線を求めるには、まずCg −t曲線の最初のピーク値から例えば80%、40%降下した2点を求め、この2点を通過する指数関数的減衰曲線を求める。Cg 値が指示薬投与タイミング時点のゼロからピーク値を経てそのピーク値の80%となるまでのCg −t曲線と、上記のようにして求めたエキスポネンシャル曲線から初循環曲線を形成する。
次に初循環曲線とt軸で囲まれる全体の面積Sを求める。そしてCg 軸に平行な直線でこの面積を2等分した場合の直線とt軸との交点、すなわちMTTを求め、この時点を平均循環時点Tm とする。ここで、平均循環時間MTTは指示薬投与タイミング時点と平均循環時点Tm との時間間隔となる。なお、MTTを求めるには、式(1)において、定数である(Ebλ2/Egλ1)・Cbをかけ算する前の値の経時的な変化からでも求めることができる。
【0023】
次にCPU14は、ここでメモリ15に収納した図4に示すようなlogCg −t曲線の回帰直線計算区間を決定する。この区間はMTTから2.5分経過時点、5.5分経過時点の間、すなわちCPU14はMTT+2.5(分)、MTT+5.5(分)を計算し、これらの結果を保持する。
次に、CPU14は求めた区間のデータから回帰直線を計算する。すなわち図4に示すように直線をlogCg =at+bとおいて最小2乗法により回帰係数a,bを求める。
【0024】
次に、CPU14は、初期指示薬濃度を計算する。すなわち図4に示すように、求めた回帰直線を平均循環時点Tm に外挿してその時点Tm におけるlogCg の値logCg0を求め、これよりCg0を得る。
次に、CPU14は、循環血液量を計算する。すなわち注入色素量を求めたCg0で割る処理を行なう。注入色素量は予めCPU14に与えられ、保持されている。この結果、循環血液量が求められ、これは表示部22Aで表示される。
本実施例によれば、MTTを、指示薬投与タイミング時点を基点として初循環曲線の全体の面積から求めるようにしたので正確な平均循環時間MTT値が得られる。
【0025】
なお、末梢循環が悪い場合には、注入された色素が前後に拡散されてしまうため初循環と再循環の指示薬濃度の経時的変化の波形が重なり合い、計算上初循環の分離が困難となることがある。このような場合には、平均循環時点Tm とほとんど同時点である濃度最高時点Tp に外挿しても誤差の少ない初期色素濃度を得ることができる。として、色素希釈曲線がピーク値をとる時点、すなわち濃度最高時点Tp を平均循環時点Tm とし、平均循環時間MTTを指示薬投与タイミング時点と平均循環時点Tm との時間間隔としてもよい。
【0026】
また、CPU14は投与した指示薬の量D[ mg] と初循環の面積Sから心拍出量CO[ L/min] を次式(2)により演算し、表示部22Aに値を表示する。
CO[ L/min] = D[ mg] /S[ min・mg/L] (2)
【0027】
さらに、CPU14は、心拍出量CO[ L/min] と平均循環時間MTT[ sec] から中心血液量CBV(Central Blood Volume)[ L] を次式(3)により演算し、表示部22Aに値を表示する。
CBV[ L] = CO[ L/min] ×MTT[ sec] /60 (3)
なお、ここで中心血液量とは、心臓の前負荷(preload )を示す指標である。流量と時間の積は、容積を示す。この関係を循環動態に応用し、流量として心拍出量COを、時間として平均循環時間MTTを用いれば、色素注入部位からその検出部位までの容積が得られる。この容積の大部分は胸郭内の血液量で占められるから中心血液量(central blood volume, CBV )と呼ばれるものである。
【0028】
あるいは、血中指示薬濃度を対数変換し、これに対して回帰直線を計算する代わりに、血中指示薬濃度を対数変換せず、Cg −t曲線から回帰指数曲線を計算し、これから初期指示薬濃度Cg0を求め、このCg0から循環血液量を求めてもよい。
【0029】
また、上記実施の態様では血中の指示薬濃度に関する値として、指示薬濃度、循環血液量、中心血液量を求める例を述べたが、その他、指示薬の血漿消失率、クリアランス等の測定を行ってもよい。
【0030】
【発明の効果】
以上詳記したように、請求項1に記載の血中指示薬濃度関連値測定装置によれば、タイミング良く指示薬を投与することができ、実際の指示薬投与の時点からの経過時間と、測定される指示薬濃度関連値とを精度良く対応させることができる。
【0031】
請求項2に記載の血中指示薬濃度関連値測定装置によれば、平均循環時間や中心血液量を精度よく演算することができる。
【0033】
請求項3に記載の血中指示薬濃度関連値測定装置によれば、医療従事者は聴覚的に投与タイミング報知を認識することができる。
請求項4に記載の血中指示薬濃度関連値測定装置によれば、医療従事者は視覚的に投与タイミング報知を認識することができる。
請求項5に記載の血中指示薬濃度関連値測定装置によれば、医療従事者は触覚的に投与タイミング報知を認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の装置の全体構成を示すブロック図。
【図2】本発明の指示薬報知タイミングの報知と測定される血中指示薬濃度の経時的変化のグラフを示す図。
【図3】本発明の実施例の装置の使用状態を示す図。
【図4】本発明の実施例の装置により測定される指示薬濃度の対数と時間との関係を示す図。
【符号の説明】
1 発光部
2、3 LED
4 駆動回路
5 受光部
6 フォトダイオード
7 電流−電圧変換器
8 アンプ
9、12 マルチプレクサ
10、11 フィルタ
13 A/Dコンバーター
14 CPU
15 メモリ
20プローブ
21 リード線
22 装置本体
22A 表示部
22B 入力部
22C 報知部
23 シリンジ
24 導管
25 カテーテル
26 耳朶
Claims (5)
- 被検者の血管に投与された指示薬の血液中における濃度に関する値を測定する血中指示薬濃度関連値測定装置において、
医療従事者に、被検者への指示薬の投与のタイミングを報知する報知部と、
測定を開始することを認識するための入力部と、
操作者により前記入力部から測定開始のための入力が行われたときに、前記報知部に指示薬投与のタイミング報知を開始するように指示する報知開始指示部と、
パルスフォトメトリー方式により指示薬の血液中における濃度関連値の前記指示薬投与タイミングの報知時点を基点とする経時的変化を求める処理部を具備し、
前記報知部は、予告的報知と投与タイミング報知を含む報知を行なうことを特徴とする血中指示薬濃度関連値測定装置。 - 前記処理部は、指示薬の血液中における濃度関連値の前記指示薬投与タイミングの報知時点を基点とする経時的変化を用いて平均循環時間または中心血液量を演算することを特徴とする請求項1に記載の血中指示薬濃度関連値測定装置。
- 前記報知部は、聴覚的に報知することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の血中指示薬濃度関連値測定装置。
- 前記報知部は、視覚的に報知することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の血中指示薬濃度関連値測定装置。
- 前記報知部は、触覚的に報知することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の血中指示薬濃度関連値測定装置。
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