JP6410437B2 - 電気的インピーダンス測定装置 - Google Patents

Description

この発明は、ＥＩＴ（Electrical Impedance Tomography）などと称される電気的インピーダンス測定装置に関するものである。

従来、ＡＲＤＳ（急性呼吸急迫症候群）などの呼吸気障害に対する人工呼吸療法においては、ＥＩＴ画像による診断が行われている。このＥＩＴによって、胸部インピーダンス測定により胸部のインピーダンス分布を断層画像として連続測定するようにしている。

上記ＥＩＴにおいては、断面画像の肺領域をいくつかに区分して（ＲＯＩ：Region of Interest）、全領域のインピーダンスの積分値に対する区分領域の積分値の割合を波形や数値により表示する手法が知られている（特許文献１参照）。

米国特許明細書８３２１００７号

上記ＥＩＴ画像は、肺の含気状態を示すものである。ところで、局所的に異常に含気が多いことは肺胞が過伸展を起こしている可能性がある。また、局所的に異常に含気が少ないことは肺胞が虚脱を起こしている可能性がある。そして、過伸展・虚脱の状態を把握することはＡＲＤＳなどの治療において重要である。しかしながら、上記の特許文献１に記載されているようにして求めた、全領域のインピーダンスの積分値に対する区分領域の積分値の割合は、過伸展・虚脱の状態について把握が困難なパラメータである。このため、過伸展・虚脱の状態について適切に把握し得るパラメータが求められている。

本発明は上記のような電気的インピーダンス測定装置に対する要望に応えんとしてなされたもので、その目的は、過伸展・虚脱の状態について適切に把握し得る構成を備える電気的インピーダンス測定装置を提供することである。

本発明に係る電気的インピーダンス測定装置は、生体の胸部周囲に貼着された複数の電極と、前記電極のいずれかに電流を印加すると共に他の電極によって電位を測定する処理を、電流を印加する電極を変更しながら全電極について行う電位測定手段と、印加した電流及び前記電位測定手段により得られた電位に基づき胸部断面領域をメッシュ化した各メッシュのインピーダンスに関する情報を求めるインピーダンス取得手段と、前記胸部断面領域の全メッシュのインピーダンスについて全領域平均値を求めると共に、前記胸部断面領域の全領域を複数に区分した各領域に含まれるメッシュのインピーダンスについて区分領域平均値を求める平均値算出手段と、前記全領域平均値の波形と前記区分領域平均値の波形を表示部へ時系列にトレンド表示し、更に、全領域平均値と区分領域平均値を比較した比較情報を作成し、この比較情報を表示部へ表示する表示制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係る電気的インピーダンス測定装置では、表示制御手段は、比較情報として、全領域平均値により区分領域平均値を除算または減算した数値を作成し、この数値を表示することを特徴とする。

本発明に係る電気的インピーダンス測定装置では、表示制御手段は、比較情報として、全領域平均値と区分領域平均値により算出した数値のグラフを作成し、このグラフを表示することを特徴とする。

本発明に係る電気的インピーダンス測定装置では、表示制御手段は、比較情報を時系列にトレンド表示することを特徴とする。

本発明に係る電気的インピーダンス測定装置によれば、胸部断面領域の全メッシュのインピーダンスについて全領域平均値を求めると共に、胸部断面領域を複数に区分した各領域に含まれるメッシュのインピーダンスについて区分領域平均値を求めるので、胸部断面領域を複数に区分した各領域の平均インピーダンスが、全体の平均インピーダンスに対して突出しているか否かを容易に把握でき、極端な突出は過伸展・虚脱を疑うことが可能で、過伸展・虚脱の状態について適切に把握し得るものである。

本発明に係る電気的インピーダンス測定装置の実施形態の構成図。 胸部断面領域の全領域を４区分した領域の一例を示す図。 本発明に係る電気的インピーダンス測定装置の実施形態の動作を説明するためのフローチャート。 本発明に係る電気的インピーダンス測定装置の実施形態による比較情報の表示例を示す図。

以下添付図面を参照して、本発明に係る電気的インピーダンス測定装置の実施形態を説明する。各図において同一の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。図１には、本発明に係る電気的インピーダンス測定装置の実施形態の構成図が示されている。電気的インピーダンス測定装置は、複数の電極１１１〜１１ｎと、電位測定手段である電位測定部２０と、コンピュータ部３０とを主な構成要素としている。

複数の電極１１１〜１１ｎは、生体の胸部周囲に貼着されるものであり、例えば同一の高さに等間隔で必要な数が用いられる。電位測定部２０には、電流印加部２１、測定部２２、電極選択部２３、制御部２４が備えられる。電流印加部２１は、制御部２４の制御に基づいて、電極選択部２３を介して接続される電極ペアに電流を印加するものである。測定部２２は、制御部２４の制御に基づいて電極ペアに生じる電位を測定するものである。

電極選択部２３は、制御部２４の制御に従って、電流を印加する最初の電極ペアと電流印加部２１とを接続し、電流印加部２１と接続されていない電極ペアと測定部２２を接続し、この状態で電位測定が行われるようにする。これにより電位測定が行われる。次に、測定部２２に接続する電極ペアを代えて電位測定が行われるようにし、これにより電位測定が行われる。以下、電流を印加する最初の電極ペア以外の全ての電極ペアを順次に測定部２２を接続し、電位測定が行われる。

次に、電極選択部２３は、制御部２４の制御に従って、電流を印加する第二番目の電極ペアと電流印加部２１とを接続し、電流印加部２１と接続されていない電極ペアと測定部２２を接続し、この状態で電位測定が行われるようにする。これにより電位測定が行われる。以下、電流を印加する第二番目の電極ペア以外の全ての電極ペアを順次に測定部２２を接続し、電位測定が行われる。以下同様に、全ての電極１１１〜１１ｎについて、電流を印加する電極ペアとして順次選択し、電流を印加する電極ペア以外の全ての電極ペアを順次に測定部２２を接続し、電位測定が行われる。

コンピュータ部３０には、ＣＰＵとメモリを有する演算部としての制御装置３１と、制御装置３１に接続された入力部３２及び表示部３３とを有している。入力部３２からはコマンドや各種の情報が入力される。表示部３３には、ＥＩＴ画像、各種の波形、数値や文字など各種の表示情報が表示される。

制御装置３１には、インピーダンス取得手段３４、平均値算出手段３５、表示制御手段３６が備えられている。インピーダンス取得手段３４は、印加した電流及び電位測定手段である電位測定部２０により得られた電位に基づき胸部断面領域をメッシュ化した各メッシュのインピーダンスに関する情報を求めるものである。例えば、印加した電流及び得られた電位から、公知の変換テーブルを用いて、胸部断面領域をメッシュ化した各メッシュのインピーダンスを求めるようにしても良い。各メッシュは、ＥＩＴ画像のピクセルに対応する。各メッシュをインピーダンスに関する情報に対応した色に変換した画像をＥＩＴ画像として表示することができる。インピーダンスに関する情報としては、上記のようにして求めたインピーダンスの他、インピーダンスの絶対値、リファレンス(例えば、ある時刻のインピーダンス)に対するインピーダンスの変化値などの全てのインピーダンスに関する情報を指すものとする。

平均値算出手段３５は、上記胸部断面領域の全メッシュのインピーダンスについて全領域平均値を求めると共に、上記胸部断面領域の全領域を複数に区分した各領域に含まれるメッシュのインピーダンスについて区分領域平均値を求めるものである。例えば、図２に示されるように、胸部断面領域の全領域を４区分した領域（ＲＯＩ）−Ｉ、II、III、IVとする。ＲＯＩ−Ｉ、II、III、IVのそれぞれは、複数のメッシュに分けられており、各メッシュには上記インピーダンス取得手段３４によって求められたインピーダンスが対応付けられている。従って、このインピーダンスを用いて胸部断面領域の全領域の平均値（全領域平均値）を求めることができる。また、各メッシュに対応付けられているインピーダンスを用いてＲＯＩ−Ｉ、II、III、IVの平均値（区分領域平均値）を求めることができる。

表示制御手段３６は、上記で求めた全領域平均値と区分領域平均値を表示部３３へ表示するものである。更に、表示制御手段３６は、上記で求めた全領域平均値と区分領域平均値を比較した比較情報を作成し、この比較情報を表示部３３へ表示するものである。比較情報として、全領域平均値により区分領域平均値を除算または減算した数値を作成し、この数値を表示することができる。比較情報として、全領域平均値と区分領域平均値により算出した数値のグラフを作成し、このグラフを表示することができる。比較情報を時系列にトレンド表示することができる。

以上のように構成された電気的インピーダンス測定装置は、例えば図３に示されるフローチャートのように動作するので、これを説明する。まず、複数の電極１１１〜１１ｎが、生体の胸部周囲に貼着され、測定のスタートとなる。ペア電極を選択して電流を印加し、電流を印加していないペア電極から電位を得て、次々に電位を得る電極を変更して電位測定を行い、電流を印加していないペア電極の全てからの電位測定が終了すると、電流を印加するペア電極を変更し、以下同様に電位測定を行う。この様にして全ての電極のペアについて電流印加が行われ、これに対応する電位測定が全て終わるまで測定を続ける。これにより、一連の電位測定を終了する（Ｓ１１）。

次に、印加した電流及び測定された電位に基づき公知の変換テーブルを用いてメッシュ毎のインピーダンスを求める（Ｓ１２）。更に、上記のメッシュ毎のインピーダンスを用いて、全領域のインピーダンスの平均値である全領域平均値と、区分領域（ＲＯＩ）毎のインピーダンスの平均値である区分領域平均値を求める（Ｓ１３）。次に、全領域平均値と区分領域平均値とを比較した比較情報を作成し（Ｓ１４）、作成した比較情報を表示する（Ｓ１５）。

表示は、例えば、図４に示すような画像とすることができる。例えば、一画面内の、左上側エリアに１画面の１２分の１ほどの大きさの電気的インピーダンス画像（ＥＩＴ画像）４１を表示し、その下にＥＩＴ画像４１と同じ大きさで区分領域を示す画像４２を表示する。区分領域を示す画像４２では、例えば、全領域を４区分した領域（ＲＯＩ）−Ｉ、II、III、IVがどこであるかを明示することができる。

ＥＩＴ画像４１の右側エリアには、画面の横の長さの２分の１ほどの長さで、全領域のインピーダンス値の平均値の波形５１をトレンド表示し、その右に数値データ５２を表示する。波形５１の下には、４区分した領域（ＲＯＩ）−Ｉ、II、III、IVの比較情報波形６１、６２、６３、６４を表示する。ここで、比較情報波形６１、６２、６３、６４は、４区分した領域（ＲＯＩ）−Ｉ、II、III、IVのインピーダンス値の平均値の波形を波形５１と同じ時間軸で示したものである。更に、比較情報波形６１、６２、６３、６４のそれぞれの右のエリアには、４区分した領域（ＲＯＩ）−Ｉ、II、III、IVのインピーダンス値を全領域のインピーダンス値で割った値を数値で表示している。

以上の通りに、比較情報が表示部へ表示されるので、胸部断面領域を複数に区分した各領域の平均インピーダンスが、全体の平均インピーダンスに対して突出しているか否かを容易に把握でき、目視により、極端な突出がある場合に過伸展・虚脱であると判定可能である。

なお、４区分した領域（ＲＯＩ）−Ｉ、II、III、IVのインピーダンス値の平均値及び全領域のインピーダンス値で割った値を比較情報としたが、４区分より少ない区分或いは多い区分としても良い。また、割った値以外に、減算の結果等による比較結果を比較情報とすることができる。また、区分の方法は、図２のように身体の一方の脇から他方の脇へ向かう線分の他に、身体の前方から後方へ向かう線分によって区分しても良く、また、これらの線分を合わせて用いて区分領域を作成しても良い。

２０ 電位測定部
２１ 電流印加部
２２ 測定部
２３ 電極選択部
２４ 制御部
３０ コンピュータ部
３１ 制御装置
３２ 入力部
３３ 表示部
３４ インピーダンス取得手段
３５ 平均値算出手段
３６ 表示制御手段

Claims (4)

1. 生体の胸部周囲に貼着された複数の電極と、
   前記電極のいずれかに電流を印加すると共に他の電極によって電位を測定する処理を、電流を印加する電極を変更しながら全電極について行う電位測定手段と、
   印加した電流及び前記電位測定手段により得られた電位に基づき胸部断面領域をメッシュ化した各メッシュのインピーダンスに関する情報を求めるインピーダンス取得手段と、
   前記胸部断面領域の全メッシュのインピーダンスについて全領域平均値を求めると共に、前記胸部断面領域の全領域を複数に区分した各領域に含まれるメッシュのインピーダンスについて区分領域平均値を求める平均値算出手段と、
   前記全領域平均値の波形と前記区分領域平均値の波形を表示部へ時系列にトレンド表示し、更に、全領域平均値と区分領域平均値を比較した比較情報を作成し、この比較情報を表示部へ表示する表示制御手段と
   を具備することを特徴とする電気的インピーダンス測定装置。
2. 前記表示制御手段は、比較情報として、全領域平均値により区分領域平均値を除算または減算した数値を作成し、この数値を表示することを特徴とする請求項１に記載の電気的インピーダンス測定装置。
3. 前記表示制御手段は、比較情報として、全領域平均値と区分領域平均値により算出した数値のグラフを作成し、このグラフを表示することを特徴とする請求項１または２に記載の電気的インピーダンス測定装置。
4. 前記表示制御手段は、比較情報を時系列にトレンド表示することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気的インピーダンス測定装置。

Images