JPH11513276A

JPH11513276A - 慢性的血液透析患者における血管狭窄の検出

Info

Publication number: JPH11513276A
Application number: JP9512697A
Authority: JP
Inventors: フェルドマン，チャールズ・エル; クレイマン，ケネス; シュック，トーマス
Original assignee: フェルドマン，チャールズ・エル; クレイマン，ケネス; シュック，トーマス
Priority date: 1995-09-21
Filing date: 1996-08-16
Publication date: 1999-11-16
Also published as: EP0862382A1; WO1997010751A1; US5690115A; AU6953096A; EP0862382A4

Abstract

(57)【要約】慢性的血液透析患者の血管構造における狭窄領域（２９）が血液速度測定(１３，１５，１７，１９，２１)によって検出され、且つ監視される。

Description

【発明の詳細な説明】慢性的血液透析患者における血管狭窄の検出この発明は、血管構造における部分的閉塞（狭窄）を検出すること、更に明確には、慢性的血液透析患者の血管構造における閉塞の大きさを測定することに関する。規則的な血液透析を必要とする腎臓機能不全のある患者の腕（又は時には脚）における周辺の及び時には比較的中心の静脈は、通常介在する小動脈の及び毛細血管の層を迂回して、解剖学的に近接した動脈から静脈へ直接血液を流すことによって「動脈化」されることができる。この動静脈流路の生成は本来の血管、異種移植片又は合成材料により行われることができる。この「流路」は、高流量率（典型的には２００ないし５００ミリリットル毎分）の血液が循環から外され、透析器（人工腎臓）を通され、そして個個の患者の静脈系に戻されることを可能にする。血液流の乱れ、異物反応、繰り返された静脈穿刺（血管の針突刺し）に対する反応、透析器からの炎症性の反応、及びその他のよく理解されていない複雑な生化学的現象の組合せのために、透析患者は、血管壁の高度の狭窄に対する派生物を形成する血塊により引き起こされるたびたびの血管閉塞を経験する。この狭窄は血管平滑筋及び炎症性細胞の増殖、並びに結合組織ストロマに起因する。狭窄の場所は、最も普通には大抵手術上の解剖学的場所に近接した静脈流出路において発生する。移植片の閉塞は緊急血塊除去を必要とし、そして多くの場合静脈の修復、患部血管のバイパス形成手術、及びしばしば新しい解剖学的静脈位置における新しい移植片での流路の取替えを必要とするであろう。一般的な流路寿命は２年であって、移植片取替えよりも一層頻繁に血塊除去を必要とする。全閉塞は、多くの場合破壊的結果を有する緊急情況を引き起こし、緊急血液透析及び危険を伴う血管への一時的カテーテル挿入を必要とすることがある。要約すると、この発明は、血液速度測定機器を使用することによって、慢性的血液透析患者の血管構造における狭窄領域の検出及び監視を可能にする。血管及び他の血液運搬通路を血液導管と呼ぶのが好都合である。他の諸特徴及び諸利点は、次の詳細な説明及び添付の図面から明らかになるであろうが、この図面において、図１は、血管狭窄を検出するためのシステムの概略的線図であり、図２は、閉塞の位置における有意の変化を示している、静脈カニューレ挿入からの距離を関数としての速度信号の図式表示である。図１に言及すると、血管構造における狭窄領域の検出及び監視のためのシステムは、検討された血管へ挿入されるために十分に小さい直径のカテーテル（又は機器付きの案内線）１１及び選択された静脈と動脈との間に外科的に挿入された流路２８を含んでいる。望ましくは、カテーテル又は機器付きの電線は、血液を取り去り、これを透析装置を通して人体に戻すために透析中ごく普通に使用される通常の透析針を通過するように十分小さい直径のものである。（代替的に、選択された静脈及び動脈が人工フィステル（シミノーブレシャ：Cimino-Brescia: フィステル）を生成するように外科的に接続されているならば、カテーテル（又は機器付き電線）は、検討された静脈へ、望ましくは透析針を通して、挿入されるように十分に小さい直径のものでなければならない。流路２８には一般に６ないし１２インチの長さの血液流導管２７があって、これは血液を透析器へ運ぶために接続された「動脈」透析針３３、及び透析された血液の人体への復帰のために使用された「静脈」透析針３５によって透析のために刺し通されている。ドップラーカテーテル又は電線１１は、その遠位端部に又はこれの近くにドップラー変換器を有しており、それの近位端部はケーブル１７を介してドップラー速度計１３に結合されている。ドップラー速度計１３は、ドップラー変換器１５に励起信号を供給し、検出されたドップラー信号を復号化して血液流の速度を決定する。速度信号はケーブル１９を介して表示又は記録装置２１に結合される。ドップラーカテーテル１１は、変換器からの距離を表示する標識を有してもよい。適当なドップラーカテーテルは、マイクロチップ(Mikro-Tip)モデル・カテーテルＤＣ−２０１であり、適当なドップラー速度計は、パルス式ドップラー速度計モデルＭＤＶ−２０であって、これらは両方共米国テキサス州ヒューストンのミラー・インストルメンツ社(Millar Instruments,Inc.,Houston,Texas)から入手可能である。このミラー(Millar)パルス式ドップラー測定システムは２０ＭＨｚの周波数で動作する。ＭＤＶ−２０ユニットは、ドップラー変換器に励起信号を供給し、検出されたドップラー信号を復号化して速度を測定する。ＭＤＶユニットは瞬間速度に比例した電気的出力及び対応する可聴周波出力を有するが、これらは両方共検出信号の質を監視するために有効である。操作員は、血液流が層流であるか又は乱流であるかを、及びドップラー変換器が血管壁に接して配置されているかどうかを決定することができ、血管壁に接して配置されていると信頼できない測定値が生じる。ＭＤＶ−２０ユニットはまた、時間平均化血液流速度に比例した電気出力を有する。この出力信号は、ケーブル１９を介して表示装置（例えば、単純なオシログラフ式表示装置）又は記録装置、例えば心電計若しくはコンピュータのような直接書き込み式記録装置に結合される。コンピュータは、（米国マサチューセッツ州マンスフィールドのコンピュータ・ボード社Computer Boards, Inc.Mansfield,MAにより作られた）コンピュータ・ボード（Computer Boards）ＤＡＳ０８のようなアナログ−ディジタル変換器を装備した（米国ノースカロライナ州ローリーのアンブラ・コンピュータ社（Ambra Computer Corporation,Ral eigh,NC)により作られた）「サブノートブック(subnotebook)」コンピュータＡＭＢＲＡＳＮ８６６Ｃでよい。コンピュータは、速度データを記憶し且つ表示して、このデータを任意の通常のコンピュータプリンタ、例えば（日本国東京のキャノン株式会社Canon Inc.Tokyo,Japanにより作られた）キャノン（Canon）ＢＪ２００exに供給することのできる（米国マサチューセッツ州ウィルミントンのラブテック社Labtech,Inc.,Wilmington,MAにより作られた）ラブテックのノートブック(Labtech's notebook)のようなデータ獲得ソフトウェアを使用している。データの記憶及び表示はまた、生理学的データを記録するために作られ且つ心臓カテーテル法研究室において使用されるその他の機器（例えば、米国ウィスコンシン州，ミルウォーキーのマーケット・エレクトロニクスMarqutte Elec-tronic s,Milwaukee,WI,又は米国マサチューセッツ州アンドーバーのヒューレット・パッカードHewlett Packard,Andover,MAにより作られた機器）によって実施されることもできる。上述のシステムはまた、カテーテル１１を選択可能な速度で制御された方法で取り出す（又は導入する）ための機械式又は手動式駆動ユニットを含むことができる。代替的に、それは患者へ現在挿入されているカテーテルの長さを表している電気信号を出力する（米国オレゴン州コーバリスのユニメジャー（Unimeasure of Corvalis,Oregon）により作られたＬＸシリーズのような）たわみ性距離測定装置を含むことができる。ドップラーシステムは、慢性的血液透析患者の血管構造における閉塞を検出するために使用される。図示されたように、透析に必要な血液流を調整するために、流路２８がしばしば選択された静脈と動脈との間に外科的に挿入される。この流路は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、本来の血管、ウシ属動物の移植片、又は他の合成材料から作られることができ、典型的には直径が一般に４ｍｍないし７ｍｍの血液流導管２８を含んでおり、「動脈」透析針３３及び「静脈」透析針３５によって透析のために刺し通されている。望ましくは、操作員は、直径約１ミリメートル且つ長さ約７０ないし９０センチメートルのドップラーカテーテル１１を、透析針の一つの（最も普通には「静脈」針３５）を通して、透析期間の直前又は直後に静脈２５へ導入する。代替的に、この手順はある時には、あたかも透析期間に関連して行われるのと同じ方法で移植片又は検討されるべき静脈へドップラーカテーテルを導入することによって透析期間に関連しないで行われることができる。操作員はカテーテル１１の先端部を調査されるべき静脈系の最遠部分に通す。次に、操作員は、変換器１５の位置に注意して、静脈吻合術の静脈針への挿入の場所に対するそれの位置を確認する。操作員はまた、信頼できるデータを確保するために血液流に対する変換器１５のエミッタの方位を確認する。狭窄の場所を確認するために、カテーテル１１をゆっくりと引っ込めながら、システムは、位相速度（すなわち、心搏サイクルと共に変化する速度）及び数鼓動にわたって平均化された平均速度を収集し、記録し且つ表示する。この引っ込めは操作員により手動で又は駆動ユニットにより自動的に行われる。検査静脈又は透析流路における狭窄は、血液流の測定速度における局部的な、通常高速の、増大から検出される。速度におけるこの有意の変化は手動で観察されることができる。すなわち、信号は、カラー流れドップラーシステム、コンピュータ図式表示、可視又は音響計測システムにより電子的に変換されて、位置、及び透析針入口を越えて残存しているカテーテルの長さを観察することによって決定された閉塞の位置を表示することができる。静脈の狭くなった場所においては、血液は、より広い場所において移送されるのと同じ血液の量を移送するために、より速く流れなければならない。代替的に、システムは自動的に速度「増大」に注目して対応する狭窄の位置を記録することができる。システムはまた、検査静脈における血液流の形式を表示する情報を収集してもよい。大抵の場合、狭窄の近くでは血液流の形式は位相速度における対応する変化を伴って層流から乱流に変化する。代替的に、検査血管の遠位領域へのカテーテル１１の最初の挿入中に速度図表を収集して狭窄を写像することができる。図２に言及すると、透析針入口からの距離の関数としての速度信号の図式表示が示されていて、距離Ｘにおける有意の変化を示している。有意の変化は典型的には他の距離における振幅の少なくとも約２ないし４倍である。上の実施例の変更例においては、流路及び／又は静脈に沿っての速度特性図が別別の時点で集められる。遅い方の時点における速度の増大が早い方の時点におけるそれと比較される。遅い方の時点での段階的増大における増加は悪化している狭窄を表示することになるであろう。別の実施例においては、システムは更に、検査血管の検出狭窄領域２９の断面積を決定するように構成されている。断面積を測定するために、システムは検査狭窄領域及び既知の断面積の区域における血液流速度を測定する。この区域を通過する実質上すべての血液がまた検査血管に流れるならば、狭窄領域２９の断面積はコンピュータによって次式から計算される。Ａ_n＝Ａ_k×（Ｖ_k／Ｖ_n）（１）ここで、Ａ_kは流路（又は別の血液流管腔）の既知の断面積３１であり、またＶ_k 及びＶ_nはそれぞれ狭くなった領域２９及び区域３１における測定血液速度である。カテーテル１１の断面積が測定断面積に対して、例えば約１０％以上、有意であるならば、カテーテル１１の断面積（Ａ_c）は考慮されるべきである。この場合、狭窄部の断面積（Ａ_n）は次式を用いて計算される。Ａ_n＝Ａ_c＋（Ａ_k−Ａ_c）×（Ｖ_k／Ｖ_n）（２）ここで、Ａ_cはカテーテル１１の断面積であり、且つ他の記号は式（１）におけるのと同じである。同様の手順が動脈を検査するために実施され得る。ドップラーカテーテル１１は、調査されるべき動脈２３の遠位場所へ「動脈」透析針３３を通して導入される。ドップラーシステムは動脈速度特性を測定して部分的閉塞を検出することができる。検出された動脈閉塞の断面積は、閉塞部及び既知の断面積を有する区域２７における血液流速度を測定した後に、式（１）を用いて計算されることができる。別の実施例においては、パルス式ドップラー速度測定システムの代わりに、患者の血管構造部へ挿入されることができるような電磁流量計、連続波超音波又は他の形式の速度測定装置を使用することができる。この発明の重要な利点は、血液導管狭窄の検出が十分に早く行われて重大な症状の発生及び／又は透析利用手段障害の前に矯正が可能になることである。例えば、血管形成外科術又は選択的な外科的矯正を用いて、移植片凝固の発生及び透析利用手段の喪失及び／又は身体の症状又は完全な閉塞の前に、部分的閉塞を低減することができる。その他の実施例は次の諸請求項の範囲内にある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者フェルドマン，チャールズ・エルアメリカ合衆国マサチューセッツ州01701, フラミンガム，メイナード・ロード 233 (72)発明者クレイマン，ケネスアメリカ合衆国カリフォルニア州91356, ターザナ，ジュビロ・ドライブ 4334 (72)発明者シュック，トーマスアメリカ合衆国カリフォルニア州90020, ロス・アンジェルス，サウス・アーヴィング・ブールヴァード 404

Claims

【特許請求の範囲】１．血液透析患者の血液導管における閉塞を検出する方法であって、速度検出器を選択された場所において検査血液導管へ挿入するステップ、前記の血液導管の第１領域における血液流の速度を測定するステップ、前記の速度検出器を前記の検査血液導管の第２領域に移動させるステップ、前記の検査血液導管の少なくとも前記の第２領域における血液流の速度を測定するステップ、及び種種の領域において測定された速度を比較して前記の検査血液導管における閉塞の表示を得るステップ、を含んでいる血液導管における閉塞を検出する方法。２．前記の速度検出器を挿入するステップが、前記の速度検出器を前記の検査血液導管の遠位領域へ配置することを含んでおり、且つ前記の速度検出器を移動させるステップが、前記の速度検出器を前記の場所に対して近位領域に移動されることを含んでいる、請求項１の方法。３．前記の挿入するステップが、実質上遠位端部にドップラー変換器が取り付けられているドップラーカテーテルを前記の検査血液導管へ導入することを含んでいる、請求項１の方法。４．前記の挿入するステップが、前記のドップラー変換器を前記の場所に対して前記の検査血液導管の遠位領域に配置するステップを含んでおり、且つ前記の移動させるステップが、前記のドップラーカテーテルを引っ込めることを含んでいる、請求項３の方法。５．前記の挿入するステップが、実質上遠位端部にドップラー変換器が取り付けられているドップラー・フローワイヤを前記の検査血液導管へ導入することを含んでいる、請求項１の方法。６．前記の挿入するステップが、前記のドップラー変換器を前記の場所に対して前記の検査血液導管の遠位端部に配置することを含んでおり、且つ前記の移動させるステップが、前記のドップラー・フローワイヤを引っ込めることを含んでいる、請求項５の方法。７．前記のドップラーカテーテルを引っ込めることが実質上一定の速度で行われる、請求項４の方法。８．前記のドップラーカテーテルを引っ込めることが実質上一定の速度で行われる、請求項６の方法。９．請求項１の方法を後の日に繰り返すこと及び以前の日に請求項１の方法により与えられた速度測定値を後の日におけるそれと比較することを更に含んでいる、請求項１の方法。１０．血液透析患者の血液導管における部分的閉塞を検出するためのシステムであって、血液透析利用手段のために利用される選択された場所において検査血液導管の種種の領域へ挿入可能であり、且つ前記の種種の領域における血液流の速度を表している速度信号を供給するように構成された速度検出器、及び前記の速度検出器から前記の速度信号を受けるように構成され且つ前記の検査血液導管の種種の領域において測定された前記の速度信号を比較して速度特性図を生成するように配置された処理装置、を含んでいる血液導管における部分的閉塞を検出するためのシステム。１１．前記の速度検出器がドップラー形検出器である、請求項１０のシステム。１２．前記のドップラー形検出器が、近位端部及び遠位端部を有するドップラーカテーテル、前記のドップラーカテーテルの実質上前記の遠位端部に取り付けられたドップラー変換器、並びに前記のドップラーカテーテルの前記の近位端部に接続可能なドップラー速度計、を含んでいる、請求項１１のシステム。１３．前記のドップラー形検出器が、近位端部及び遠位端部を有するドップラー・フローワイヤ、前記のドップラー・フローワイヤの実質上前記の遠位端部に取り付けられたドップラー変換器、及び前記のドップラー・フローワイヤの前記の近位端部に接続可能なドップラー速度計、を含んでいる、請求項１１のシステム。１４．血液透析患者の血液導管における閉塞を検出する方法であって、速度検知装置を前記の血液導管に挿入して、前記の血液導管における前記の速度検知装置の位置における前記の血液導管中の血液流の速度を表している速度信号及び前記の位置を表している位置信号を供給するステップ、前記の速度検知装置を前記の血液導管を通って移動させるステップ、並びに前記の速度信号及び前記の位置信号における有意の変化をこの有意の変化が生じたときに検知して、前記の血液導管における閉塞の位置の表示を供給するステップ、を含んでいる血液導管における閉塞を検出する方法。１５．前記の患者の血管中へ透析針を挿入するステップ、及び前記の透析針を通して前記の導管中へ前記の速度検知装置を挿入するステップ、を更に含んでいる、請求項１４の方法。１６．血液透析患者の血液導管における閉塞を検出するための装置であって、前記の血液導管内にある速度検知装置であって、前記の血液導管内の前記の速度検知装置の位置における前記の血液導管中の血液流の速度を表している速度信号及び前記の位置を表している位置信号を供給するように構成され且つ配置された前記の速度検知装置、前記の血液導管を通って移動可能である前記の速度検知装置、並びに前記の速度信号及び前記の位置信号における有意の変化をこの変化が生じたときに検知して、前記の血液導管における閉塞の位置の表示を供給するように構成され且つ配置された検出器、を含んでいる前記の閉塞を検出するための装置。１７．前記の患者の血管内にある透析針、及び前記の透析針を通して前記の速度検知装置に接続されたたわみ性リードであって、前記の患者の外側から前記の血液導管における前記の速度検知装置の配置を可能にするように構成され且つ配置された前記のたわみ性リード、を更に含んでいる、請求項１６の装置。１８．血液透析患者の血液導管における閉塞を検出する方法であって、既知の断面積の区域を有する血液流導管の部分を確認するステップ、前記の区域を通過する実質上すべての血液がまた検査血液導管に流れるステップ、前記の区域における血液流の速度を測定するステップ、前記の検査血液導管のある領域における血液流の速度を測定するステップ、及び前記の両速度に基づいて前記の領域の断面積を決定するステップ、を含んでいる血液導管における閉塞を検出する方法。１９．前記の速度を測定するステップがドップラー形測定を行うことを含んでいる、請求項１８の方法。２０．前記のドップラー形測定が、実質上遠位端部にドップラー変換器を有しているドップラーカテーテルを前記の血液導管中へ導入すること、前記のドップラー変換器を前記の領域に移動させること、前記の領域における血液流の速度を測定すること、前記のドップラー変換器を前記の区域に移動させること、及び前記の区域における血液流の速度を測定すること、を含んでいる、請求項１９の方法。２１．前記の領域の前記の断面積Ａ_nが前記の区域の断面積Ａ_k及び前記のドップラーカテーテルの断面積Ａ_cにＡ_n＝Ａ_c＋（Ａ_k−Ａ_c）×（Ｖ_k／Ｖ_n）によって関係づけられており、この場合Ｖ_k及びＶ_nがそれぞれ前記の区域及び前記の検査領域において測定された速度である、請求項２０の方法。２２．前記のドップラー形測定が、フローワイヤの実質上遠位端部に配置されたドップラー変換器を前記の血液導管中へ導入すること、前記のドップラー変換器を前記の領域に移動させること、前記の領域における血液流の速度を測定すること、前記のドップラー変換器を前記の区域に移動させること、及び前記の区域における血液流の速度を測定すること、を含んでいる、請求項１９の方法。２３．信頼できる速度測定値を獲得するために測定血液流に対して前記のドップラー変換器の方位を制御することを更に含んでいる、請求項２０の方法。２４．信頼できる速度測定値を獲得するために測定血液流に対して前記のドップラー変換器の方位を制御することを更に含んでいる、請求項２２の方法。２５．前記の速度が位相速度である、請求項１９の方法。２６．前記の速度が位相速度である、請求項２０の方法。２７．前記の速度が位相速度である、請求項２１の方法。２８．前記の速度が位相速度である、請求項２２の方法。２９．前記の速度が、少なくとも一つの心搏について平均化された平均速度である、請求項１９の方法。３０．前記の速度が、少なくとも一つの心搏について平均化された平均速度である、請求項２０の方法。３１．前記の速度が、少なくとも一つの心搏について平均化された平均速度である、請求項２１の方法。３２．前記の速度が、少なくとも一つの心搏について平均化された平均速度である、請求項２２の方法。３３．前記のドップラー形測定が前記の決定された断面積の時間依存性を監視するために繰り返される、請求項１９の方法。３４．前記の血液導管が静脈であって、この静脈が動脈からこの静脈に直接流れの側路をつける外科的に生成された流路から血液を受けている、請求項１９の方法。３５．前記の血液導管が動脈であって、この動脈が動脈から前記の静脈に直接流れの側路をつける外科的に生成された流路に血液を供給している、請求項１９の方法。３６．前記のドップラー変換器を前記の血液導管の第２領域に移動させること、前記の第２領域における血液流の速度を測定すること、及び前記の測定された速度に基づいて前記の第２領域の断面積を決定すること、を更に含んでいる、請求項２０の方法。３７．前記のドップラー変換器を前記の血液導管の第２領域に移動させること、前記の第２領域における血液流の速度を測定すること、及び前記の測定された速度に基づいて前記の第２領域の断面積を決定すること、を更に含んでいる、請求項２２の方法。３８．前記の測定された諸断面積とそれらの位置とを相関させることによって前記の血液導管の縦断面図を形成するステップを更に含んでいる、請求項３６の方法。３９．前記の縦断面図を可視的に表示することを更に含んでいる、請求項３８の方法。４０．血液透析患者の血液導管における狭窄を検出するためのシステムであって、血液流の速度を表している速度信号を供給するように構成され且つ配置された検出器、前記の血液導管に流れる実質上すべての血液を遮る既知の断面積の区域を有する血液流導管、及び前記の検出器からの速度信号を受けて前記の血液導管のある領域の断面積を表している面積信号を供給するように構成され且つ配置された処理装置、を含んでいる、血液導管における狭窄を検出するためのシステム。４１．前記の検出器がドップラー流量計である、請求項４０のシステム。４２．前記のドップラー流量計が超音波パルス式ドップラー流量計である、請求項４１のシステム。４３．前記の血液流導管が、選択された静脈及び選択された動脈を接続するように構成され且つ配置された流路の一部分である、請求項４０のシステム。４４．前記の超音波パルス式ドップラー流量計が、遠位端部及び近位端部を有していて実質上前記の遠位端部にドップラー変換器があり且つ前記の近位端部にドップラー速度計が接続されているドップラーカテーテルを含んでいる、請求項４２のシステム。４５．前記の面積信号を受けるように前記の処理装置に接続され、前記の血液導管の各領域に対する面積信号を表示するように構成され且つ配置された表示装置を更に含んでいる、請求項４０のシステム。