JP4848369B2 - 浮腫検出のための装置と該動作方法 - Google Patents

Description

本発明は、組織浮腫を検出する方法及び装置に関し、特に、インピーダンス測定を使用して組織浮腫を検出する方法及び装置に関する。

本明細書において先行技術を参照するが、それは、その先行技術が共通の一般的知識の部分である、あるいは共通の一般的知識のいずれかの形である、ことを示唆するものでもない。

リンパ浮腫は、通常のリンパ負荷の状態で、リンパ輸送能力や組織のタンパク質分解能力が低下した結果、組織中に過剰タンパク質及び浮腫が現れる症状である。後天性リンパ浮腫または続発性リンパ浮腫は、リンパ管の損傷または閉塞によって生じる。最も普通の誘発原因は外科手術及び／又は放射線治療である。しかしながら、リンパ浮腫の発症は予測することができず、かつ浮腫の発症の数日内で、または浮腫発症後の長い年月の間のいつの時点でも進行する恐れがある。

特許文献１（国際公開番号ＷＯ ００／７９２５５）は、生体電気インピーダンス（ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）を、同じ被験者の２つの異なる解剖学的領域で単一の低い周波数の交流電流で測定することにより浮腫を検出する方法について記載している。２つの測定値を解析して、組織浮腫が発症する兆候を、これらの測定値を正常な集団から収集したデータと比較することにより得る。
国際公開番号ＷＯ ００／７９２５５ （Ｃｏｒｎｉｓｈ， Ｂ．Ｈ．； Ｔｈｏｍａｓ Ｂ．Ｊ．； Ａｎｇｉｏｌｏｇｙ（血管学） Ｖｏｌ ５３， Ｎｏ １， ｐｐ ４１−４７ ２００２）

生体電気インピーダンス測定値を解析する他の公知の方法では、測定信号の位相値及び振幅値を求める。振幅の測定値はそのまま使用することができるが、位相の測定値は更に複雑であるので、必要となる設備のためにコストが高くなる。

第１の形態では、本発明は組織浮腫を被験者から検出する方法を提供し、この方法では、処理システムにおいて、
ａ）第１及び第２の人体セグメントの測定インピーダンスを求め、
ｂ）各人体セグメントに関して、測定インピーダンスを使用して、細胞内液に対する細胞外液の比を表わす指標を求め、
ｃ）指標比を第１及び第２の人体セグメントに関する指標に基づいて求め、そして
ｄ）組織浮腫の有無、または程度を指標比に基づいて判断する。

通常、本方法では、処理システムにおいて、
ａ）指標比を少なくとも一つの基準と比較し、そして
ｂ）組織浮腫の有無、または程度を比較の結果に基づいて判断する。

通常、前記基準は、
ａ）所定の閾値、
ｂ）正常な集団から求めた許容誤差、及び
ｃ）所定の範囲、
の内の少なくとも一つを含む。

通常、前記基準は被験者に関して事前に求めた指標比を含む。
通常、事前に求めた指標比は、被験者が、
ａ）外科手術、及び
ｂ）治療
の内の少なくとも一つを受ける前に求める。

通常、第１及び第２の人体セグメントは異なるタイプの人体セグメントである。
通常、第１及び第２の人体セグメントは四肢である。
通常、第１の人体セグメントは足であり、かつ第２の人体セグメントは腕である。

通常、本方法では、処理システムにおいて、
ａ）各人体セグメントに関する複数の測定インピーダンスを求め、各測定インピーダンスは該当する測定周波数で測定され、そして
ｂ）指標比を複数の測定インピーダンスに基づいて求める。

通常、本方法では、処理システムにおいて、
ａ）パラメータＲ_０及びＲ_∞の値を測定インピーダンス値に基づいて求め、そして
ｂ）Ｒ_０をゼロ周波数での抵抗とし、そしてＲ_∞を無限周波数での抵抗とする場合に、指標（Ｉ）を次の方程式を使用して計算する。

通常、本方法では、処理システムにおいて、Ｚを角周波数ωでの測定インピーダンス、τを時定数、そしてαを０〜１の間の値とする場合に、パラメータ値を次の方程式を使用して求める。

通常、本方法では、処理システムにおいて、
ａ）各人体セグメントのインピーダンスを４つの離散周波数で求め、そして
ｂ）パラメータ群の値を、方程式を４つの連立方程式を使用して解くことにより求める。

通常、本方法では、処理システムにおいて、パラメータ値を、
ａ）インピーダンス軌跡を、測定インピーダンス値を使用して求め、そして
ｂ）インピーダンス軌跡を使用してパラメータ値を求める。

通常、本方法では、コンピュータシステムにおいて、
ａ）パラメータ値、
ｂ）細胞内液に対する細胞外液の比、及び
ｃ）被験者における組織浮腫の有無、または程度の内の少なくとも一つを表わす指標、
の内の少なくとも一つを表わす指標を表示する。

第２の一般的形態では、本発明は組織浮腫を被験者から検出する装置を提供し、本装置は処理システムを含み、処理システムは、
ａ）第１及び第２の人体セグメントの測定インピーダンスを求め、
ｂ）各人体セグメントに関して、かつ測定インピーダンスを使用して、細胞内液に対する細胞外液の比を表わす指標を求め、
ｃ）指標比を第１及び第２の人体セグメントに関する指標に基づいて求め、そして
ｄ）組織浮腫の有無、または程度を指標比に基づいて判断する。

通常、本装置は、
ａ）複数の周波数の各周波数の交流電流を生成する電流源と、
ｂ）生成される交流電流を被験者に流す少なくとも２つの供給電極と、
ｃ）被験者に掛かる電圧を検出する少なくとも２つの測定電極と、そして
ｄ）測定電極に接続されて電圧を求めるセンサと、を備え、センサは処理システムに接続され、これによって処理システムは測定インピーダンスを求めることができる。

通常、本装置は、本発明の第１の一般的形態を満たす方法を実行するように適合させる。
第３の一般的形態では、本発明は人体領域に現われる組織浮腫を診断する方法を提供し、本方法では、
ａ）交流電流信号を４つ以上の離散周波数で印加し、
ｂ）インピーダンスを各周波数で測定し、そして
ｃ）Ｚを角周波数ωでの測定インピーダンス、Ｒ_０をゼロ周波数での抵抗、Ｒ_∞を無限周波数での抵抗、τを時定数、そしてαを０〜１の間の値とする場合に、次式により表わされる方程式

を解いてパラメータＲ_０、Ｒ_∞、τ、及びαを取得し、そして
ｄ）パラメータＲ_０、Ｒ_∞、τ、及びαの内の一つ以上を使用して人体領域に現われる組織浮腫を診断する。

通常、本方法では、組織浮腫を、組織浮腫の有無、または程度を判断することにより診断する。
通常、本方法では、
ａ）インピーダンスを４つの離散周波数で求め、そして
ｂ）パラメータ群の値を、方程式を４つの連立方程式を使用して解くことにより求める。

通常、本方法では、
ａ）パラメータＲ_０、Ｒ_∞、τ、及びαの内の一つ以上のパラメータの値を、第１及び第２の人体領域に関して求め、
ｂ）第１の人体領域から得られる結果を、第２の人体領域から得られる結果と比較して組織浮腫の発症を示す指標を取得する。

通常、本方法では、
ａ）パラメータＲ_０及びＲ_∞を各人体領域に関して比較し、そして
ｂ）差が正常な集団から求めた許容誤差を超える場合に組織浮腫を表示する。

通常、本方法では、
ａ）Ｒ_ｅをＲ_ｅ＝Ｒ_０から求まる細胞外液の抵抗とし、そしてＲ_ｉを

から求まる細胞内液の抵抗とする場合に、細胞内液に対する細胞外液の比を表わす指標Ｒ_ｉ／Ｒ_ｅを計算し、そして
ｂ）組織浮腫を、求めた指標に従って診断する。

通常、本方法では、組織浮腫を、指標を目盛上の或る位置として表示することにより表示する。
通常、本方法は、本発明の第１の一般的形態による方法である。

第４の一般的形態では、本発明は組織浮腫を検出する装置を提供し、本装置は、
ａ）交流電流を解剖学的領域に或る周波数範囲の４つ以上の離散周波数で流す電流源と、ｂ）前記領域の生体電気インピーダンスをモニタリングするモニターと、そして
ｃ）処理システムと、を備え、前記システムは、
ｉ）生体電気インピーダンスを、Ｚを角周波数ωでの測定インピーダンス、Ｒ_０をゼロ周波数での抵抗、Ｒ_∞を無限周波数での抵抗、τを時定数、そしてαを０〜１の間の値とする場合に、次式により表わされる方程式

を解いてパラメータＲ_０、Ｒ_∞、τ、及びαを取得することにより解析し、
ｉｉ）パラメータＲ_０、Ｒ_∞、τ、及びαの内の一つ以上を使用して組織浮腫を表わす指標を提示する、装置。

通常、電流源は、電源に電気的に接続される近位電極及び遠位電極を含む。
通常、モニターは、解剖学的領域に、または解剖学的領域の近傍に位置する第１接続線及び第２接続線を含む。

通常、モニターは、生体インピーダンスを表わす信号を表示する表示手段を含む。
通常、処理システムを適切にプログラムして、処理システムにデータの解析を行なわせて組織浮腫の発症を示す指標を提示させる。

通常、本装置は、本発明の第３の一般的形態による方法を実行するように適合させる。
第５の一般的形態では、本発明は人体領域に現われる組織浮腫を診断する方法を提供し
、本方法では、
ａ）Ｒ_ｅをＲ_ｅ＝Ｒ_０から求まる細胞外液の抵抗とし、そしてＲ_ｉを

から求まる細胞内液の抵抗とする場合に、細胞内液に対する細胞外液の比を表わす指標Ｒ_ｉ／Ｒ_ｅを計算し、そして
ｂ）指標Ｒ_ｉ／Ｒ_ｅが経時的に変化する場合に、組織浮腫の発症を示す指標を表示する。

通常、本方法では、
ａ）Ｒ_ｉ／Ｒ_ｅの測定を、浮腫を起こし得るイベントの前に行ない、そして
ｂ）前記イベントの後に行なわれるＲ_ｉ／Ｒ_ｅの測定との比較を行なう。

通常、本方法は、本発明の第３の一般的形態による方法である。
第５の一般的形態では、本発明は人体領域に現われる組織浮腫を診断する装置を提供し、本装置は処理システムを含み、処理システムは、
ａ）Ｒ_ｅをＲ_ｅ＝Ｒ_０から求まる細胞外液の抵抗とし、そしてＲ_ｉを

から求まる細胞内液の抵抗とする場合に、細胞内液に対する細胞外液の比を表わす指標Ｒ_ｉ／Ｒ_ｅを計算し、そして
ｂ）指標Ｒ_ｉ／Ｒ_ｅが経時的に変化する場合に、組織浮腫の発症を示す指標を表示する。

通常、本装置は、本発明の第５の一般的形態による方法を実行するように適合させる。

本発明の例について添付の図を参照しながら説明する。図１は、生体組織の電気的特性を効果的にモデル化する等価回路の例である。等価回路は２つの分岐を有し、これらの分岐は細胞外液及び細胞内液を流れる電流を表わす。生体インピーダンスの細胞外液成分はＲ_ｅで表わされ、そして細胞内液成分はＲ_ｉで表わされる。細胞内液を移行する経路の細胞膜の容量はＣで表わされる。

交流電流（ＡＣ）に対するインピーダンスの細胞外液成分及び細胞内液成分の相対絶対値は周波数によって変わる。ゼロ周波数では、キャパシタは完全な絶縁体として作用するので、全ての電流が細胞外液を流れ、従ってゼロ周波数での抵抗Ｒ_０はＲ_ｅに等しくなる。無限周波数では、キャパシタは完全な導体として作用するので、電流は並列合成抵抗を流れる。無限周波数での抵抗はＲ_∞＝Ｒ_ｉＲ_ｅ／（Ｒ_ｉ＋Ｒ_ｅ）で与えられる。従って、Ｒ_０及びＲ_∞の測定値がそのまま、細胞外水（ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ ｗａｔｅｒ：ＥＣＷ）及び細胞内水（ｉｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ ｗａｔｅｒ：ＩＣＷ）の推定に必要なＲ_ｅ及びＲ_ｉの値となり、これらの細胞外水及び細胞内水は、影響を受ける人体領域と影響を受けない人体領域との比較による浮腫の特定を可能にする。しかしながら、公
知のように、皮膚−電極間インピーダンスの実用上の制約によって、ＤＣ電流または非常に高い周波数のＡＣ電流を流すことができないので、一般的に使用することができる周波数の値が理想測定周波数の近傍の周波数にのみ限定される。

ω＝２π^＊周波数とする場合の図１の等価回路の角周波数ωにおけるインピーダンスは次式により与えられる。

上の式においては、次の等式で表わされる関係がある。
Ｒ_∞＝Ｒ_ｉＲ_ｅ／（Ｒ_ｉ＋Ｒ_ｅ）
Ｒ_０＝Ｒ_ｅ、そして
τは容量回路の時定数である。

これらの値は、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットとして知られるプロットを外挿することにより推定することができ、このプロットは合算するとインピーダンスＺになる抵抗Ｒ及びリアクタンスＸのベクトル和をプロットしたものである。リアクタンス対抵抗の関係を表わすＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットを図２に示すが、この場合、インピーダンスベクトルＺは所定周波数でのベクトルである。

細胞膜が不完全キャパシタであり、かつ電流経路の細胞タイプに大きな変化が在るので、生体試料が等価回路から外れてくることも知られている。これにより、生体試料のＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットが図２に示す等価回路プロットよりも中心に向かって押しつぶされた形状のプロットになる。従って、生体試料のインピーダンスに関する更に正確な表現式は次式により与えられる。

上の式において、αは０と１との間の値であり、そして理想モデルからの実際の系の変位を表わす指標と考えることができる。
別の重要な値は図２の軌跡のピークでのインピーダンスＺ_ｃである。このピークはω＝１／τのときに生じ、２πｆ_ｃに等しい特性角周波数ω_ｃと呼ばれる。

上に説明したように、Ｒ_０及びＲ_∞の所望の値を求める先行技術によるアプローチは、インピーダンス測定を複数の周波数で行ない、そしてＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットの一部分を構成するために用いられている。プロットを外挿することによりＲ_０，Ｒ_∞，及びＺ_ｃを求めることができる。この手順は膨大な量の処理時間を要するので、生体インピーダンスをリアルタイムでモニタリングする際に問題となるに。更に、測定においては、位相値及び振幅値の両方を求める必要があり、非常に高性能の設備、従って非常に高価な設備が必要となる。

等式（２）は４つの未知数Ｒ_０，Ｒ_∞，τ，及びαを含む。これらの未知パラメータ値
は、測定を４つの離散周波数で行ない、そして４つの連立方程式を解くことにより求めることができる。行列反転または反復計算のような確立された方法のいずれかを使用して未知の値を含む方程式を解くことができる。

このプロセスにより求まる値を従来の曲線フィッティング法によって得られる値と比較することが好ましく、この曲線フィッティング法では、測定インピーダンスを使用して図２に示すものと同様の軌跡をプロットするので、Ｒ_０及びＲ_∞の値を求めることができる。

更に高い精度は、処理オーバーヘッドが高くなるが、測定を更に多くの周波数で行なうことにより得られる。更に、正確な結果は、複数の周波数（５ＫＨｚ〜１０００ＫＨｚ）を用いる生体電気インピーダンス解析に普通に使用される周波数範囲をカバーする離散周波数を選択することにより効果的に得ることができる。

一旦、Ｒ_０，Ｒ_∞，及びＺ_ｃの値が求まると、これらの値を種々の方法で使用して人体領域の浮腫を検出し、そして定量化することができる。この定量化のための一のアプローチでは、第１の人体領域で得られる測定値を第２の人体領域で得られる測定値と比較する。

第２の測定は、ペアを構成し、かつ影響を受けない一つの人体領域で行なうことができる。例えば、第１の測定を左足の或る位置に対して行ない、そして第２の測定を同じ患者の右足であって、組織浮腫の影響を受けない右足の同じ位置に対して行なうことができる。本明細書を一読する当業者には、ペアを構成する他の解剖学的領域を、上述の方法を実施する場合に同じようにして使用することができることが明らかであろう。例えば、胸部の中のペアを構成する領域を評価することができる。

しかしながら、第２の測定を異なる人体領域に対して行なうことができる。例えば、第１の測定値を或る足に関して取得し、そして第２の測定値を或る腕に関して取得することができる。これらの測定値の解析では、幾つかの異なる考察を行なう必要がある。ここでも同じように、本明細書を一読する当業者には、足及び胸壁のような非常に広い範囲の異なる解剖学的構造を使用してこれらの測定を行なうことができることが明らかであろう。この形態の方法は、ペアを構成する２つの解剖学的部位が共に組織浮腫の影響を受ける場合に特に使用される。影響を受ける２つのこのような部位で取得される測定値の比較は、事実から乖離した結論をもたらし、かつ組織浮腫に関する信頼性の高い指標を生成するようには作用しない。

更に別の手段として、本方法を、被験者の同じ解剖学的領域に対する２つ以上の測定に適用することができ、この場合、これらの測定値は別々の時間に取得される。例えば、一連の測定値は、リンパ浮腫を副作用として誘発する危険を承知で行なわれる外科手術の前に、そして外科手術の後に、１本の手足に関して取得することができる。いずれかの２つ以上の測定値を解析することにより、リンパ浮腫が進行する初期段階であることを通知することができるので、予後を初期の、かつ積極的な治療介入によって著しく改善することができるという顕著な利点が得られる。この方法を使用して浮腫の進行を、影響を受ける或る部位に関して取得される複数の測定値を比較することによりモニタリングすることもできる。

いずれか２つの異なる領域を比較する場合、補正係数が必要になることが分かっている。補正係数は、臨床上の影響が及ぶことのない被験者の集団を調査することにより設定することができる。

別のアプローチは、或る刊行物（Ｃｏｒｎｉｓｈ， Ｂ．Ｈ．； Ｔｈｏｍａｓ Ｂ．Ｊ．； Ａｎｇｉｏｌｏｇｙ（血管学） Ｖｏｌ ５３， Ｎｏ １， ｐｐ ４１−４７ ２００２）に記載される方法の変更版である。このアプローチでは、測定されたパラメータを使用して、細胞内液に対する細胞外液の比を表わす指標Ｒｉ／Ｒｅを計算する。細胞外液抵抗Ｒｅは次式により求まり、
Ｒｅ＝Ｒ_０
そして細胞内液抵抗Ｒｉは次式のように表わされる。

従って、細胞内液に対する細胞外液の比を表わす指標Ｉは次の等式により与えられる。

このアプローチは、浮腫を経時的にモニタリングする用途に特に適用することができる、というのは、時間に対する指標のプロットは浮腫の発症及び浮腫が進行する速さを示すことができるからである。

図３を参照すると、インピーダンスを測定する装置の模式図が示され、この装置は、発振器２０と、分割器２１と、そしてフィルタ２２と、を含み、これらの要素は直列接続され、電源（図示せず）に接続されると多数の離散周波数の交流電流を生成する。交流電流はケーブル２３を流れて電極２４に流れ込み、更に中間の組織（図示せず）を通って電極２５に達し、この電極２５は基準電位２６にケーブル２７を通して接続される。

モニタリング電極２８，２９は生体インピーダンス測定器３０にケーブル３１，３２を通して接続される。生体インピーダンス測定器３０からの信号はアナログ／デジタル変換器３３に送信され、この変換器はデータ保存ユニット３４に信号接続され、このユニットは生体インピーダンスのデジタル測定値を保存する。

印加信号は定電流源によって適切に生成されるので、生成電流が３２Ｖを最大電圧とし、かつ１０ｋＨｚ、１００μＡを最大電流とするオーストラリア規格を超えないことが保証される。電流制限値は１０００ｋＨｚ、１ｍＡの上側閾値にまで増やすことができる。安全規格を維持するための機構が設けられる場合には、印加信号は定電流源によってではなく、定電圧源によって生成することができる。

生体電気インピーダンスの第１測定値は、被験者の第１の解剖学的領域から採取され、そしてデータ保存ユニット３４に保存される。
プロセッサ３５は、等式（２）を解くことにより値Ｒ_０，Ｒ_∞，τ，及びαを計算し、そして結果を第２データ保存ユニット３６に転送する。これらの値もディスプレイ３７に表示することができる。

プロセッサはまた、Ｒ_ｉ／Ｒ_ｅ指標のような浮腫の指標を計算し、そしてこの指標を可
動インジケータ付きの目盛に表示することができる。簡単な一連の照明を設けることもでき、これらの照明は点灯すると、「ｕｎａｆｆｅｃｔｅｄ（影響を受けない）」、「影響を受ける恐れがある（ｐｏｓｓｉｂｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ）」、及び「影響を受ける（ａｆｆｅｃｔｅｄ）」のいずれか一つを表示する。このディスプレイは他のいずれかの適切な形態の表示器とすることができる。

浮腫を判断する多くの方法においては、図４に示すような２チャネル生体インピーダンス測定器を使用すると更に便利である。この場合、電流を、例えば一方の腕４７の上の電極２４と２５との間に流し、そして他方の腕４８の上の電極２４Ａと２５Ａとの間に流す。この操作は、例えば多重化を使用することにより連続的に行なう、または同時に行なうことができる。第１の腕４７の上のモニタリング電極２８，２９は生体電気インピーダンスを測定し、モニタリング電極２８Ａ，２９Ａは他方の腕４８の上の生体電気インピーダンスを測定する。測定器３０は、モニタリング電極２８，２９；２８Ａ，２９Ａから供給される信号を同時にモニタリングする２つのチャネルを有する。これらの信号はアナログ／デジタル変換器３３を通過し、次にプロセッサ３５によって解析される。結果はメモリ３６に保存され、そしてディスプレイ３７に表示される。

従って、プロセッサ３５が動作してインピーダンス信号を解析し、そして解析結果を使用して組織浮腫の有無、または程度の判断を可能にする。この操作は通常、メモリに実装されるアプリケーションソフトウェアに従って行なわれる。このことから、プロセッサ３５、メモリ３６、及びディスプレイ３７が通常、コンピュータシステム、コンピュータサーバ、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、または特殊ハードウェアなどのような処理システムにより構成することができることが分かるであろう。

次に、インピーダンス信号をモニタリングし、そして組織浮腫を判断するプロセスの例について、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。
詳細には、ステップ６００において、第１及び第２の人体セグメントのインピーダンスを図４に示す装置を使用して測定する。この例では、これらの人体セグメントは異なる人体セグメントであり、かつ例えば腕及び足を含むことができる。

ステップ６１０では、プロセッサ３５は各人体セグメントに関するＲ_０及びＲ_∞の値を求める。この操作は、多数の機構を使用して行なうことができる。例えば、４つの未知のパラメータＲ_０，Ｒ_∞，τ，αが与えられるとすると、等式（２）を使用して４つの連立方程式を導き出すことができ、次にこれらの方程式を適切な数学的手法を使用して解くことができる。別の方法として、測定インピーダンス値をプロットして、図２に示す弧と同様の弧を描くことができ、次に描いた弧によって更に、Ｒ_０及びＲ_∞の値を求めることができる。別の方法を使用することもできる。

ステップ６２０では、Ｒ_０及びＲ_∞の値を使用して各人体セグメントに関する指標Ｉを求める。この指標は細胞内液に対する細胞外液の比に基づくので、等式（３）を使用して求められる。

ステップ６３０では、第２の人体セグメント指標Ｉ_２に対する第１の人体セグメント指標Ｉ_１の比に基づく指標比ＩＲを計算し、この指標比を使用して浮腫の有無、または程度を判断する。

この操作は可能である、というのは、健康な被験者の場合、異なる人体セグメントの間でも細胞内液量及び細胞外液量がほぼ同じ程度であるからである。従って、例えば被験者が浮腫以外の症状になっていて、この症状によって細胞内液に対する細胞外液の比が全体的に変化している場合、この変化は全ての人体セグメントにほぼ一様に影響を及ぼす。そ
の結果、どの人体セグメントにも組織浮腫が生じていないと仮定すると、指標比ＩＲは所定の個体に関して比較的一定であると考えられる。

各人体セグメントの特性が一様である場合、指標比は該当する人体領域において１の値を示す必要があることが分かるであろう。しかしながら通常、組織の小さな変化が異なる人体セグメントに生じ、この変化が２つの人体セグメントに関する測定の内の一方の測定に取り込まれてしまう。

まず、ステップ６４０に示すように、指標比ＩＲを所定の範囲と比較することができる。この場合、この範囲を使用して組織浮腫に関係のない複数の人体セグメントの間の変化を見分ける。従って、この範囲は通常、多数の異なる被験者の異なる人体部分の間の指標比ＩＲの差を考慮に入れて設定されることが分かるであろう。従って、この範囲は多数の健康な被験者から収集されるデータに基づいて設定することができる。

いずれにしても、指標比ＩＲが所定の範囲を外れると、この事実をプロセッサ３５が利用して組織浮腫が複数の人体セグメントの内の一つに生じていることをステップ６５０で判断する。

更に、指標比ＩＲの値に対する判断は、組織浮腫の程度の判断に利用することができる。従って、例えば多数の値範囲を定義することができ、この場合、各範囲は浮腫の一つの異なる程度に対応する。この例では、プロセッサ３５は、指標比ＩＲがどの範囲に収まるかについて判断し、そしてこの判断結果を使用して組織浮腫が生じている程度を表わす指標を生成する。

指標比ＩＲの値は、選択された人体セグメントによっても変わることになるので、一般的に、異なる範囲が比較のために、考察対象の人体セグメントによって変わる形で選択される。

指標比ＩＲを使用して、どの人体セグメントに浮腫が生じているかを表示することができ、そして浮腫が生じているかどうかのこの判断は、指標比ＩＲが１よりも大きいか、小さいかに基づいて行なうことができることも分かるであろう。

指標比ＩＲは、被験者の年齢、体重、性別、及び身長、のような多数の要素によっても変わり、そしてこの場合も同じように、該当する範囲をこれらの要素に基づいて選択することができる。しかしながら、このような要素を判断する必要を無くすために、長期解析の別のプロセスを実行することができる。

この場合、ステップ６６０では、プロセッサ３５は指標比ＩＲを、同じ被験者の同じ人体セグメントに関して測定して既に求めている指標比ＩＲ_ｐｒｅｖと比較することができる。この状態では、既に求めている指標比ＩＲ_ｐｒｅｖは浮腫の発症の前に求めることが好ましいが、必須ではない。

いずれにせよ、同じ被験者の同じ人体セグメントに関する前の測定値は組織特性の固有の変化を自動的に反映し、今度はこの変化によって、組織浮腫が生じていない場合でも、異なる値が細胞内液に対する細胞外液の比に関して生じる。

この場合、プロセッサ３５は、現在の指標比ＩＲ値が前の指標比ＩＲ_ｐｒｅｖと異なるかどうかについて判断する。値に変化が生じる場合、値の変化の方向は、組織浮腫の程度が重くなっている、または軽くなっているかを示すことができ、この場合の変化の大きさを使用して変化の程度をステップ６５０で表示する。

一般的に、ステップ６５０では、ディスプレイ３７を使用して次の項目の内の一つ以上の項目を表示する。
・一つ以上の指標比；
・一つ以上の指標；及び
・組織浮腫の有無、または程度。

従って、このことから、上述の方法が浮腫の発症を判断する２つの異なる方法となることが分かるであろう。これは、指標比ＩＲを、既に求めている指標比ＩＲ_ｐｒｅｖと比較する長期解析を行なうことにより実現する。別の方法として、指標比ＩＲは一つ以上の不変の指標比範囲と比較することができる。

実際、２つのアプローチの組み合わせが通常、使用される。従って、例えば患者に対して処置を施すことがまず許可されると、不変の指標比範囲との比較を行なって患者が浮腫を発症している可能性がないことを確認することができる。

次に、測定指標比ＩＲを使用して指標比ＩＲ_ｐｒｅｖの基準値を構成することができるので、後続の測定値を指標比ＩＲ_ｐｒｅｖの基準値と比較することができる。
上述の指標比ＩＲを使用することにより、組織浮腫の有無、または程度を判断する場合に、異なる人体部分の組織特性の変化を考慮に入れることができ、従って、両側性の浮腫の発症を検出することができる。これは、類似する人体セグメントを比較するこれまでの方法とは異なる。この場合、足のような一つの肢のインピーダンス測定値を他の対応する肢の測定値と比較する場合、浮腫が両方の肢に生じていると、インピーダンス測定値は同様の値となるので、浮腫が生じていることを示さないことになる。

上述のように、Ｒ_０及びＲ_∞の値は多数の方法の内のいずれか一つの方法により求めることができる。しかしながら、一般的に、これらの値をリアルタイムで求めて浮腫判断プロセスを大幅に強化することができることが好ましい。特に、これによって、患者に対する測定が可能になり、プロセッサ３５は組織浮腫の程度を表わす指標をリアルタイムで生成する。

議論を浮腫及びリンパ浮腫の両方に対して行なってきたので、当業者である読者には、上述した方法及び装置はどのような形の組織浮腫にも利用することができることが明らかである。しかしながら、本方法及び本装置は主としてリンパ浮腫に、この浮腫が臨床上の関連性が高いことから適用することもできる。しかしながら、この適用形態は特定の状況においては、または時間の経過とともに変わり得る。本方法は、解剖学的領域の測定値をペアではない別の領域と比較するために使用することもできる。例えば、人体中央の局所浮腫（例えば、腹水症）に関する測定値は、肢のような非浮腫構造を基準として考察することができる。

本明細書全体を通じて、本発明の好適な実施形態について、本発明をいずれか一つの実施形態または特定の一連の特徴に制限することなく説明することを目的としてきた。種々の変更及び変形を、記載される例示としての実施形態に本発明から逸脱しない範囲において加えることができる。

生体組織の理論的等価回路の例の模式図。 Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットとして知られるインピーダンス軌跡の例。 シングルチャネル生体インピーダンス測定装置の例の模式図。 デュアルチャネル生体インピーダンス測定装置の例の模式図。 組織浮腫を判断するプロセスの例を示すフローチャート。

Claims (23)

1. 組織浮腫を被験者から検出する装置の作動方法であって、
   前記装置は、
   前記被験者の第１及び第２の人体セグメントの測定インピーダンスそれぞれを求めるインピーダンス測定手段と；
   前記測定インピーダンスそれぞれを使用することによって、前記人体セグメントそれぞれに関して前記被験者の細胞内液に対する前記被験者の細胞外液の比を表わす浮腫指標それぞれを求める指標算出手段と；
   前記浮腫指標それぞれに基づき、指標比を求める指標比算出手段と；
   前記指標比に基づき、前記組織浮腫の有無または前記組織浮腫の程度を判断する判断手段と
   を備え、
   前記作動方法は、
   ａ）前記インピーダンス測定手段が、前記測定インピーダンスそれぞれを求めるインピーダンス測定工程と；
   ｂ）前記指標算出手段が、前記測定インピーダンスそれぞれを使用することによって、前記浮腫指標それぞれを求める指標算出工程と；
   ｃ）前記指標比算出手段が、前記指標比を、前記浮腫指標それぞれに基づき求める指標比算出工程と；
   ｄ）前記判断手段が、前記指標比に基づき、前記組織浮腫の有無または前記組織浮腫の程度を判断する組織浮腫判断工程と
   の各工程からなることを特徴とする、装置の作動方法。
2. 前記装置はさらに、
   前記指標比を少なくとも１つの基準と比較する基準比較手段と；
   前記基準比較手段が比較した比較結果に基づき、前記組織浮腫の有無または前記組織浮腫の程度を判断する組織浮腫判断手段と
   を備え、
   前記作動方法はさらに、
   ｅ）前記基準比較手段が、前記指標比を少なくとも１つの前記基準と比較する工程と；
   ｆ）前記組織浮腫判断手段が、前記比較結果に基づき、前記組織浮腫の有無または前記組織浮腫の程度を判断する工程と
   を有する、
   請求項１記載の作動方法。
3. 前記基準は、
   ｉ）第１の閾値と、
   ｉｉ）前記測定インピーダンスの正常な集団から求めた許容誤差と、
   ｉｉｉ）第１の範囲と
   のうちの少なくとも１つを有する、
   請求項２記載の作動方法。
4. 前記基準は、前記被験者に関して事前に求めた前記指標比である事前指標比を含む、
   請求項２記載の作動方法。
5. 前記事前指標比は、前記被験者が
   ｉｖ）外科手術と
   ｖ）治療と
   のうちの少なくとも１つを受ける前に求められる、
   請求項４記載の作動方法。
6. 前記第１及び前記第２の人体セグメントはそれぞれ、互いに異なるタイプの人体セグメントである、
   請求項１〜５いずれか１項記載の作動方法。
7. 前記第１及び前記第２の人体セグメントはそれぞれ、四肢である、
   請求項１〜６いずれか１項記載の作動方法。
8. 前記第１の人体セグメントは足であり、且つ前記第２の人体セグメントは腕である、
   請求項１〜７いずれか１項記載の作動方法。
9. 前記インピーダンス測定工程では、
   ｇ）前記インピーダンス測定手段が、前記人体セグメントそれぞれに関する複数の前記測定インピーダンスを求め、複数の前記測定インピーダンスそれぞれは、該当する測定周波数で測定され、
   ｈ）前記インピーダンス測定手段が、前記指標比を複数の前記測定インピーダンスに基づき求める、
   請求項１〜８のいずれか１項記載の作動方法。
10. Ｒ_０をゼロ周波数での抵抗とし、そしてＲ_∞を無限周波数での抵抗とする場合に、
    前記指標算出工程では、
    ｉ）前記指標算出手段が、前記Ｒ _０ 及び前記Ｒ _∞ の値を、前記測定インピーダンスの値に基づき求め、
    ｊ）前記指標算出手段が、前記浮腫指標（Ｉ）を第１の方程式
    

    

    を使用することによって算出する、
    請求項９記載の作動方法。
11. Ｚを角周波数ωでの前記測定インピーダンス、τを時定数、そしてαを０〜１の間の値とする場合に、
    前記指標算出工程では、前記Ｒ _０ 及び前記Ｒ _∞ の値を、第２の方程式
    

    

    を使用することによって求める、
    請求項１０記載の作動方法。
12. 前記作動方法はさらに、
    ｋ）前記インピーダンス測定手段が、前記第１測定インピーダンスと前記第２測定インピーダンスとを４つの離散周波数で求める工程と；
    ｌ）前記インピーダンス測定手段が、前記Ｒ _０ 及び前記Ｒ _∞ の値を、前記第２の方程式を４つの連立方程式を使用して解くことによって求める工程と
    を有する、
    請求項１１記載の作動方法。
13. 前記作動方法はさらに、
    ｍ）前記インピーダンス測定手段が、前記測定インピーダンスの値の軌跡であるインピーダンス軌跡を、前記測定インピーダンスの値を使用することによって求める工程と；
    ｎ）前記インピーダンス測定手段が、前記インピーダンス軌跡を使用することによって前記Ｒ _０ 及び前記Ｒ _∞ の値を求める工程と
    を有する、
    請求項１０記載の作動方法。
14. 前記装置はさらに、
    ｖｉ）前記Ｒ _０ 及び前記Ｒ _∞ の値と、
    ｖｉｉ）前記浮腫指標それぞれと、
    ｖｉｉｉ）前記被験者における前記組織浮腫の有無と程度との内の少なくとも１つを表わす組織浮腫指標と
    の内の少なくとも１つを表わす表示指標を表示する表示手段を有し、
    前記作動方法はさらに、前記表示手段が、前記表示指標を表示する工程を有する、
    請求項１０〜１３のいずれか１項記載の作動方法。
15. 組織浮腫を被験者から検出する装置であって、
    ａ）前記被験者の第１及び第２の人体セグメントの測定インピーダンスそれぞれを求め、ｂ）前記第１及び第２の人体セグメントそれぞれに関して、前記測定インピーダンスそれぞれを使用することによって、前記被験者の細胞内液に対する前記被験者の細胞外液の比を表わす浮腫指標それぞれを求め、
    ｃ）指標比を、前記浮腫指標それぞれに基づき求め、
    ｄ）前記組織浮腫の有無、または前記組織浮腫の程度を、前記指標比に基づき判断するように構成されることを特徴とする、装置。
16. 前記装置はさらに、
    ｉ）複数の周波数それぞれの交流電流を生成する電流源と；
    ｉｉ）生成された前記交流電流を前記被験者に流す、少なくとも２つの供給電極と；
    ｉｉｉ）前記被験者に掛かる電圧を検出する、少なくとも２つの測定電極と；
    ｉｖ）前記測定電極に接続された、電圧を求めるセンサと
    を備え、
    前記センサは処理システムに接続され、これによって前記処理システムは前記測定インピーダンスを求めることができる、
    請求項１５記載の装置。
17. 前記装置は、請求項１〜１４いずれか１項記載の方法を実施するように適合される、
    請求項１５または１６記載の装置。
18. 組織浮腫を検出する装置であって、前記装置は、
    ａ）交流電流を、第１の解剖学的領域と、前記組織浮腫によって影響されていない第２の解剖学的領域とにそれぞれ、或る周波数範囲内の４つ以上の互いに離散した周波数で流す電流源と；
    ｂ）前記第１の解剖学的領域の生体電気インピーダンスと前記第２の解剖学的領域の生体電気インピーダンスとをモニタリングするモニターと；
    ｃ）処理システムと
    を備え、
    Ｚを角周波数ωでの測定インピーダンス、Ｒ_０をゼロ周波数での抵抗、Ｒ_∞を無限周波数での抵抗、τを時定数、そしてαを０〜１の間の値とする場合に、前記処理システムは、
    ｉ）前記生体電気インピーダンスそれぞれを、次式により表わされる方程式
    

    

    を解いてパラメータＲ_０、Ｒ_∞、τ、及びαを取得することによって解析し、
    ｉｉ）前記第１の解剖学的領域で得られたパラメータＲ_０、Ｒ_∞、τ、及びαのうちの１つ以上と、前記第２の解剖学的領域で得られたパラメータＲ_０、Ｒ_∞、τ、及びαのうちの１つ以上とを使用することによって、前記第１の解剖学的領域の前記組織浮腫を表わす浮腫指標を提示することを特徴とする、装置。
19. 前記電流源は、電源に電気的に接続される近位電極及び遠位電極を含む、
    請求項１８記載の装置。
20. 前記モニターは、前記解剖学的領域に、または前記解剖学的領域の近傍に位置する第１接続線及び第２接続線を含む、
    請求項１８または１９記載の装置。
21. 前記モニターは、前記生体電気インピーダンスを表わす１つ以上の信号を表示する表示手段を含む、
    請求項１８〜２０いずれか１項記載の装置。
22. 前記浮腫指標は、前記組織浮腫の存在の指標である、
    請求項１８〜２１いずれか１項記載の装置。
23. 前記装置は、請求項１〜１４いずれか１項記載の作動方法を実施する、
    請求項１８〜２２いずれか１項記載の装置。

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