JP5756244B2 - 肢部分の動脈容積における変化の計測システムおよび記憶媒体 - Google Patents
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Description
本願は、米国仮特許出願第61/177,341号(名称「System And Method Of Measuring Changes In Arterial Volume Of A Limb Segment」、2009年5月12日出願)の米国特許法第119条第(e)項の利益および優先権を主張し、この出願は、その全体が本明細書に参照により援用される。
本発明は、概して、肢部分の動脈容積における変化の評価に関する。
本発明は、例えば以下の項目を提供する。
(項目1)
哺乳動物の肢部分の動脈容積の変化を評価する方法であって、該方法は、
肢部分のベースライン動脈容積を決定するために、ベースライン期間中に検出される該肢部分の検出容積脈波の成分脈波の振幅を決定するステップと、
ある期間の該肢部分の該動脈容積の変化を誘導するために該哺乳動物に刺激が印加された後の期間中に検出された、該肢部分の検出容積脈波の成分脈波の振幅を決定するステップと、
該ベースライン中および該刺激後の該検出容積脈波の該成分脈波の振幅から、該ベースライン期間中の該肢部分の動脈容積に対する該刺激後の期間中の該肢部分の動脈容積の相対的変化を決定するステップと
を含む、方法。
(項目2)
動脈容積の相対的変化を決定するステップは、前記ベースライン中および前記刺激後の容積脈波の前記成分脈波の振幅を比較するステップを含む、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記成分脈波は、初期収縮期成分である、項目1に記載の方法。
(項目4)
動脈容積の相対的変化を決定するステップは、前記ベースライン期間中の前記容積脈波の初期収縮期成分の最大振幅と、前記刺激後の該容積脈波の初期収縮期成分の最大振幅とを比較するステップを含む、項目3に記載の方法。
(項目5)
前記ベースライン期間中の前記肢部分の前記検出容積脈波を記録するために、該肢部分を監視するステップと、
刺激後期間の期間中の該肢部分の検出容積脈波を記録するために、該肢部分を監視するステップと
をさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目6)
前記成分脈波は、初期収縮期成分である、項目5に記載の方法。
(項目7)
前記刺激を前記哺乳動物に適用し、ある期間の前記肢部分の動脈容積の変化を誘導するステップをさらに含む、項目5に記載の方法。
(項目8)
前記刺激は、前記肢部分の動脈容積の変化を誘導するための機械的刺激、熱的刺激、化学的刺激、電気的刺激、神経学的刺激、精神的刺激もしくは運動刺激、またはこれらの任意の組み合わせを含む、項目7に記載の方法。
(項目9)
前記刺激を適用するステップは、カフの膨張圧力を解除した後に前記肢部分の動脈容積の変化を誘導するために十分な期間、収縮を超える圧力まで該肢部分上に配置された該カフを膨張させるステップを含む、項目7に記載の方法。
(項目10)
複数の試験対象間の肢虚血の度合を標準化するために、前記カフに対して遠位の前記肢の中の血中酸素を監視するステップと、
該複数の試験対象間の該肢虚血の標準化された度合に応じて、特定患者における刺激の量を定量化するステップと
をさらに含む、項目9に記載の方法。
(項目11)
前記カフの前記膨張圧力の解除後に、主要体動脈を通る血流速度を測定するステップと、
該測定された血流速度に基づいて、該主要体動脈へのせん断応力を介して送達される刺激の量を評価するステップと
をさらに含む、項目9に記載の方法。
(項目12)
前記肢部分の動脈容積の相対的変化を決定するステップは、前記容積脈波の前記成分脈波の振幅の圧力値、および血液速度および低酸素血値を使用するステップを含む、項目9に記載の方法。
(項目13)
前記ベースライン中および前記刺激後に前記肢部分を監視するステップは、各々、
肢の平均動脈圧における外部圧力を該肢部分に順次印加するステップと、
該肢部分の容積脈波を検出するステップと
を含む、項目5に記載の方法。
(項目14)
前記ベースライン中および前記刺激後に前記肢部分を監視するステップは、各々、
印加された外部圧力に応じて前記容積脈波を生成するために、動脈を通る血流を可能とする圧力レベルの外部圧力を該肢部分に印加するステップを含む、項目5に記載の方法。(項目15)
前記外部圧力を印加するステップは、
近収縮と近拡張との間で該外部圧力を徐々に変化させるステップと、
該外部圧力が収縮と拡張との間にある間に、前記容積脈波を検出するステップと
を含む、項目14の方法。
(項目16)
前記外部圧力を印加するステップは、
最初に収縮近くの圧力における該外部圧力を印加するステップと、
拡張近くの圧力まで該外部圧力を徐々に低下させるステップと
を含む、項目14に記載の方法。
(項目17)
前記外部圧力を印加するステップは、
最初に拡張近くの圧力における該外部圧力を印加するステップと、
収縮近くの圧力まで徐々に増加させるステップと
を含む、項目14に記載の方法。
(項目18)
前記外部圧力を印加するステップは、高レベルと低レベルとの間で該外部圧力を循環させるステップを含み、前記容積脈波の成分脈波の前記振幅を決定するステップは、該外部圧力が該高レベルにある間に該決定するステップを含む、項目14に記載の方法。
(項目19)
前記高レベルは、平均動脈圧近くであり、前記低レベルは、静脈圧を下回る、項目18に記載の方法。
(項目20)
前記高レベルは、拡張期圧を下回り、前記低レベルは、静脈圧を下回る、項目18に記載の方法。
(項目21)
容積脈波の初期収縮期成分の振幅を決定するステップは、
該容積脈波における変曲点の発生を決定するステップと、
該変曲点の発生の時間を決定するステップと、
該時間における検出容積脈波に対する圧力値を決定するステップと、
該容積脈波の開始時の圧力値を決定するステップと、
該容積脈波の該初期収縮期成分の該振幅を、該圧力値の間の差として評価するステップと
を含む、項目3に記載の方法。
(項目22)
容積脈波の初期収縮期成分の振幅を決定するステップは、
該検出容積脈波の4次導関数を計算するステップと、
該4次導関数が第3のゼロ交差に達する時間を決定するステップと、
該時間における該検出容積脈波に対する圧力値を決定するステップと、
該容積脈波の開始時の圧力値を決定するステップと、
該容積脈波の該初期収縮期成分の該振幅を、該圧力値の間の差として評価するステップと
を含む、項目3に記載の方法。
(項目23)
前記容積脈波の開始時の前記圧力値を決定するステップは、心臓の拡張期に対応する該脈波の最小値を決定するステップを含む、項目22に記載の方法。
(項目24)
前記肢の動脈容積の相対的変化を決定するステップは、
前記ベースライン期間中の平均脈波振幅を計算するステップと、
刺激後期間中の脈波振幅の曲線適合を生成するステップと、
適合された曲線の最大値を計算するステップと、
該刺激後期間の開始と、該適合された曲線の該最大値の時間との間の時間を決定するステップと、
該ベースラインから該適合された曲線の該最大値までの相対的振幅変化を決定するステップと、
該ベースラインから該適合された曲線の該最大値までの該相対的振幅変化、および該ベースライン期間中の該平均脈波振幅から、動脈容積の相対的変化を決定するステップと
を含む、項目1に記載の方法。
(項目25)
前記ベースライン中の平均脈波振幅を計算するステップは、
該ベースライン期間にわたる複数の膨張/収縮循環のうちの各膨張/収縮循環に対して、平均脈波振幅を決定するステップと、
該複数の膨張/収縮循環の該平均脈波振幅から、該ベースライン中の平均脈波振幅を計算するステップと
を含む、項目24に記載の方法。
(項目26)
脈波振幅の曲線適合を生成するステップは、刺激後脈波振幅を適合するための4次多項式を生成するステップを含む、項目24に記載の方法。
(項目27)
前記肢の動脈容積の相対的変化を決定するステップは、前記刺激の終了から、測定振幅がベースライン振幅に戻る時点までの期間、前記適合された曲線の下の面積を積分するステップをさらに含む、項目24に記載の方法。
(項目28)
哺乳動物の肢部分の動脈容積の変化を評価する診断システムであって、
ベースライン期間中の肢部分の容積脈波を検出する、および動脈容積の刺激後の変化の期間中の該肢部分の容積脈波を検出するセンサと、
センサに連結されるプロセッサであって、該肢部分のベースライン動脈容積を決定するために、ある期間の該肢部分の動脈容積の変化を誘導するために該哺乳動物に刺激が印加された後の期間中に検出された、該肢部分の検出容積脈波の成分脈波の振幅を決定するために、ならびに、ベースラインにおけるおよび該刺激後の該検出容積脈波の該成分脈波の該振幅から、該ベースライン期間中の該肢の該動脈容積に対する該刺激後の期間中の該肢部分の動脈容積の相対的変化を決定するために、該ベースライン期間中に検出された該肢部分の検出容積脈波の成分脈波の振幅を決定する、プロセッサと
を備える、診断システム。
(項目29)
動脈容積の相対的変化を決定する前記プロセッサは、ベースラインにおけるおよび前記刺激後の前記容積脈波の成分脈波の振幅を比較することを含む、項目28に記載の診断システム。
(項目30)
前記成分脈波は、初期収縮期成分である、項目28に記載の診断システム。
(項目31)
前記プロセッサは、前記ベースライン期間中の前記容積脈波の前記初期収縮期成分の最大振幅と、前記刺激後の該容積脈波の該初期収縮期成分の最大振幅とを比較することによって、動脈容積の相対的変化を決定する、項目30に記載の診断システム。
(項目32)
前記肢部分内の動脈を閉塞するために該肢部分に圧力を印加するための、および、該動脈内の血流を可能にして前記プロセッサからの制御信号に応じて前記ある期間の該肢部分の動脈容積の変化を誘導するように、該肢部分に対する該圧力を解除するための、前記センサおよび該プロセッサに連結される圧力カフをさらに備える、項目28に記載の診断システム。
(項目33)
ある期間の前記肢部分の動脈容積の変化を誘導するように、前記哺乳動物に刺激を印加するために、前記センサおよび前記プロセッサに連結される圧力カフをさらに備える、項目28に記載の診断システム。
(項目34)
カフの膨張圧力の解除後に前記肢部分の動脈容積の変化を誘導するために十分な期間、該肢部分への印加のために収縮を超える圧力まで膨張させることにより、前記哺乳動物に対して刺激を印加するように、前記センサおよび前記プロセッサに連結される圧力カフをさらに備える、項目28に記載の診断システム。
(項目35)
複数の試験対象間の肢虚血の度合を標準化するために、前記カフに対して遠位の前記肢を監視するように前記プロセッサに連結される血中酸素センサをさらに備え、
該プロセッサは、該複数の試験対象間の肢虚血の標準化された度合に応じて、特定患者における刺激の量を定量化する、項目34に記載の診断システム。
(項目36)
前記カフの前記膨張圧力の解除後に、前記肢の主要体動脈を通る血流速度を測定するために前記プロセッサに連結されるドップラーセンサをさらに備え、
該プロセッサは、該測定された血流速度に基づいて、該主要体動脈へのせん断応力を介して送達される刺激の量を評価する、項目34に記載の診断システム。
(項目37)
前記プロセッサは、前記容積脈波の前記成分脈波の振幅の圧力値、ならびに血液速度および低酸素血値を使用して、前記肢部分の動脈容積の相対的変化を決定する、項目34に記載の診断システム。
(項目38)
前記プロセッサは、肢の平均動脈圧における外部圧力を前記肢部分に順次印加するように前記カフを制御し、前記ベースライン中および前記刺激後の該肢部分の容積脈波を検出するように前記センサを制御する、項目34に記載の診断システム。
(項目39)
前記プロセッサは、前記ベースライン中および前記刺激後に印加された外部圧力に応じて前記容積脈波を生成するために、動脈を通る血流を可能とする圧力レベルにおいて外部圧力を前記肢部分に印加するように前記カフを制御する、項目34に記載の診断システム。
(項目40)
前記プロセッサは、近収縮と近拡張との間で徐々に変動する外部圧力として、前記肢部分に該外部圧力を印加するように前記カフを制御し、該プロセッサは、該外部圧力が収縮と拡張との間にある間に前記容積脈波を検出するように前記センサを制御する、項目39に記載の診断システム。
(項目41)
前記プロセッサは、収縮近くの圧力において前記肢部分に外部圧力を印加し、該圧力を拡張近くまで徐々に低下させるように前記カフを制御する、項目39に記載の診断システム。
(項目42)
前記プロセッサは、拡張近くの圧力において前記肢部分に外部圧力を印加し、該圧力を収縮近くまで徐々に低下させるように前記カフを制御する、項目39に記載の診断システム。
(項目43)
前記プロセッサは、高レベルと低レベルとの間において前記肢部分に前記外部圧力を印加するように前記カフを制御し、
該プロセッサは、該外部圧力が該高レベルにある間に検出された前記容積脈波の成分脈波の前記振幅を決定する、項目39に記載の診断システム。
(項目44)
前記高レベルは、平均動脈圧近くであり、前記低レベルは、静脈圧を下回る、項目39に記載の診断システム。
(項目45)
前記高レベルは、拡張期圧を下回り、前記低レベルは、静脈圧を下回る、項目39に記載の診断システム。
(項目46)
前記プロセッサは、前記容積脈波における変曲点の発生を決定し、該変曲点の発生の時間を決定することと、該時間における該容積脈波に対する圧力値を決定することと、該容積脈波の開始時の圧力値を決定することと、該容積脈波の前記初期収縮期成分の前記振幅を該圧力値の間の差として評価して、該容積脈波の初期収縮期成分の該振幅を決定することとを行う、項目30に記載の診断システム。
(項目47)
前記プロセッサは、前記検出容積脈波の4次導関数を演算することと、該4次導関数が第3のゼロ交差に達する時間を決定することと、該時間における検出容積波に対する圧力値を決定することと、該容積脈波の開始時の圧力値を決定することと、該容積脈波の前記初期収縮期成分の前記振幅を、該圧力値の間の差として評価して該容積脈波の該初期収縮期成分の該振幅を決定することとを行う、項目30に記載の診断システム。
(項目48)
前記プロセッサは、前記哺乳動物の心臓の拡張期に対応する脈波の最小値を決定して、前記容積脈波の開始時の前記圧力値を決定する、項目47に記載の診断システム。
(項目49)
前記プロセッサは、前記ベースライン期間中の平均脈波振幅を計算することと、刺激後期間中の脈波振幅の曲線適合を生成することと、該適合された曲線の最大値を計算することと、該刺激後期間の開始と該適合された曲線の最大値の時間との間の時間を決定することと、該ベースラインから該適合された曲線の該最大値までの相対的振幅変化を決定することと、該ベースラインから該適合された曲線の該最大値までの該相対的振幅変化、および該ベースライン期間中の該平均脈波振幅から動脈容積の相対的変化を決定して、前記肢の動脈容積の相対的変化を決定することとを行う、項目28に記載の診断システム。
(項目50)
前記プロセッサは、前記ベースライン期間にわたる複数の膨張/収縮循環うちの各膨張/収縮循環に対して平均脈波振幅を決定し、該複数の膨張/収縮循環のうちの該平均脈波振幅から、該ベースライン中の平均脈波振幅を計算して、該ベースライン中の平均脈波振幅を計算する、項目49に記載の診断システム。
(項目51)
前記プロセッサは、前記刺激後脈波振幅に適合するための4次多項式を生成して、脈波振幅の曲線適合を生成する、項目49に記載の診断システム。
(項目52)
前記プロセッサは、前記刺激の終了から測定振幅がベースライン振幅に戻る時点までの期間、前記適合された曲線の下の面積を積分して、前記肢の動脈容積の相対的変化を決定する、項目49に記載の診断システム。
(項目53)
1つ以上のプロセッサによって実行されると、該プロセッサに哺乳動物の肢部分の動脈容積の変化を評価するプロセスを実行させる命令が符号化された機械可読媒体であって、該プロセスは、
肢部分のベースライン動脈容積を決定するために、ベースライン期間中に検出された、該肢部分の検出容積脈波の成分脈波の振幅を決定するステップと、
ある期間の該肢部分の動脈容積の変化を誘導するために、該哺乳動物に刺激が印加された後の期間中に検出された、該肢部分の検出容積脈波の成分脈波の振幅を決定するステップと、
ベースライン期間におけるおよび該刺激後の該検出容積脈波の該成分脈波の該振幅から、該ベースライン期間中の該肢部分の該動脈容積に対する前記刺激後の期間中の該肢部分の動脈容積の相対的変化を決定するステップと
を含む、機械可読媒体。
(項目54)
動脈容積の相対的変化を決定するための前記命令は、ベースラインと前記刺激後との容積脈波の前記成分脈波の振幅を比較するための命令を含む、項目53に記載の命令が符号化された機械可読媒体。
(項目55)
前記成分脈波は、初期収縮期成分である、項目53に記載の命令が符号化された機械可読媒体。
(項目56)
動脈容積の相対的変化を決定するための前記命令は、前記ベースライン期間中の前記容積脈波の前記初期収縮期成分の最大振幅と、前記刺激後の該容積脈波の該初期収縮期成分の最大振幅とを比較するための命令を含む、項目53に記載の命令が符号化された機械可読媒体。
(項目57)
前記ベースライン期間中の前記肢部分の前記検出容積脈波を記録するために、該肢部分を監視するための命令と、刺激後期間の期間中の該肢部分の該検出容積脈波を記録するために、該肢部分を監視するための命令とをさらに備える、項目53に記載の命令が符号化された機械可読媒体。
(項目58)
前記成分脈波は、初期収縮期成分である、項目57に記載の命令が符号化された機械可読媒体。
診断デバイス102は、ある期間の肢120の部分の動脈容積の変化を誘導するために、刺激期間402中に刺激を印加する(ブロック1106)。一部の実施形態において、診断コンピュータ104は、空気圧モジュール202に、動脈122を閉塞するために十分なレベルまでカフ106を圧縮するよう命令する。(ブロック1106は、図3のブロック306に使用されてもよく、刺激の他の例は、図1および図9〜10と併せて上で説明されている。)
診断デバイス102は、図4〜8と併せて上で説明されたように、肢部分の動脈容積の変化を検出するために、刺激後期間406中に肢120の部分の容積脈波を検出する(ブロック1108)。一部の実施形態において、診断コンピュータ104は、空気圧モジュール202に、圧力検出器204が肢120の部分の容積脈波を検出するために十分なレベルまでカフ106を圧縮するよう命令する。
診断デバイス102は、動脈容積変化評価を実行する(ブロック1112)。一部の実施形態において、診断コンピュータ104は、ベースラインおよび刺激後の容積脈波の初期収縮期成分の振幅から、ベースライン期間402中の肢120の動脈容積に対する、刺激後期間406中の肢部分120の動脈容積の相対的変化を計算する。一部の実施形態において、診断コンピュータ104は、ベースライン(フロック1104)および刺激後(ブロック1106)の容積脈波の初期収縮期成分の振幅を比較することにより、相対的変化を計算する。(ブロック1112は、図3のブロック308に使用されてもよい。)動脈容積変化表の一実施形態を、図15と併せて以下で説明する。
診断コンピュータ104は、以下のように動脈半径の相対的変化を計算する(ブロック1512)。
半径の相対的変化ΔRは、以下のように定義される。
ここで、Rafterは、動脈の最大刺激後半径であり、Rbaselineは、ベースラインでの動脈半径である。
Claims (8)
- 哺乳動物の肢部分の動脈容積の変化を評価する診断システムであって、
前記診断システムは、
ベースライン期間中の肢部分のベースライン容積脈波と、刺激後期間中の前記肢部分の刺激後容積脈波とを検出するように構成されたセンサであって、前記センサは、肢の個々の指から近位の位置において前記肢部分に動作可能に係合するように構成されており、前記センサは、前記肢部分に関連付けられた膨張可能カフの圧力を感知するように構成された圧力センサを含み、ほぼ収縮期圧を超えて膨張されると、前記膨張可能カフは、前記肢部分の動脈を実質的に閉塞する、センサと、
前記センサに動作可能に連結されるプロセッサであって、前記プロセッサは、前記ベースライン容積脈波の初期収縮期成分の振幅と、前記刺激後容積脈波の初期収縮期成分の振幅とを決定し、前記ベースライン容積脈波の前記初期収縮期成分の前記振幅と、前記刺激後容積脈波の前記初期収縮期成分の前記振幅とを使用して、前記ベースライン期間から前記刺激後期間までの前記肢部分の動脈容積の変化を決定するように構成されており、前記プロセッサは、前記肢のほぼ平均動脈圧において外部圧力を前記肢部分に順次印加するように前記カフを制御するように構成されており、前記外部圧力は、前記ベースライン期間中および前記刺激後期間中に印加される、プロセッサと
を備える、診断システム。 - 前記プロセッサは、前記ベースライン容積脈波および前記刺激後容積脈波を生成するために、前記動脈を血液が流れることを可能とする圧力レベルにおいて外部圧力を前記肢部分に印加するように前記カフを制御するように構成されている、請求項1に記載の診断システム。
- 前記プロセッサは、近収縮と近拡張との間で徐々に変動する圧力として、前記肢部分に外部圧力を印加するように前記カフを制御するように構成されており、
前記プロセッサは、前記外部圧力が収縮と拡張との間にある間に前記ベースライン容積脈波および前記刺激後容積脈波を検出するように前記センサを制御するように構成されている、請求項1に記載の診断システム。 - 前記プロセッサは、収縮近くの圧力において前記肢部分に前記外部圧力を印加し、前記圧力を拡張近くまで徐々に低下させるように前記カフを制御するように構成されている、請求項3に記載の診断システム。
- 前記プロセッサは、拡張近くの圧力において前記肢部分に前記外部圧力を印加し、前記圧力を収縮近くまで徐々に増加させるように前記カフを制御するように構成されている、請求項3に記載の診断システム。
- 前記プロセッサは、高レベルと低レベルとの間において前記肢部分に印加された外部圧力を循環させるように前記カフを制御するように構成されており、
前記プロセッサは、前記外部圧力が前記高レベルにある間に前記ベースライン容積脈波の前記初期収縮期成分の前記振幅と、前記刺激後容積脈波の前記初期収縮期成分の前記振幅とを決定するように構成されている、請求項1に記載の診断システム。 - 前記高レベルは、平均動脈圧近くであり、前記低レベルは、静脈圧を下回る、請求項6に記載の診断システム。
- 前記高レベルは、拡張期圧を下回り、前記低レベルは、静脈圧を下回る、請求項6に記載の診断システム。
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