KR20040102124A - 혈관 임피던스 측정 장치 - Google Patents

Abstract

생체내에서 안구 순환의 혈관 임피던스에 대한 측정을 위한 장치 및 방법이 제공된다. 압력 펄스 파형은 안내압의 측정으로부터 기록되며, 구후 순환에서의 혈액 흐름의 속도 프로파일이 기록된다. 이러한 2가지 기록들은 혈관 임피던스 모듈러스를 계산하는데 사용된다.

Description

혈관 임피던스 측정 장치{VASCULAR IMPEDANCE MEASUREMENT APPARATUS}

서구 사회에서 심장 혈관 질환 합병증들은 사망에 이르게 하는 주요한 병리적 원인 중 대표적인 것이다. 현재, 진단 과정은, 증상이 있거나 혈관 질환들이 발생한 경우 혈관 손상의 범위와 그 심각성을 평가하는 것으로 고안된다. 진단은 전임상시기(preclinical stage)에 혈관 시스템의 이상 구조 및 기능을 검출하는 것이다. 임상전 동맥 손상을 검출하고 모니터링하는 능력은 심혈관계 위험 단계를 세밀히 구분하는 잠재력을 가지며 질환 진행을 방지하거나 약화시키는 초기 개입을 가능하게 한다.

통상적으로, 동맥 순환은 심박출량(cardiac output)과 전체 말초 저항(peripheral resistance)을 나타내는 평균 동맥압으로 특징지워지는 정상 흐름 시스템(steady-flow system)으로 간주되어 왔다.

압력의 맥동성 성분은 좌심실 박출량(left ventricular ejection)과 일회박출량(stroke volume)의 패턴에 의해결정된다. 동맥 순환의 컴플라이언스 특징은 이전의 심장 연구에서는 대체적으로 무시되어왔다.

동맥벽 완전성를 평가하는 것의 중요성은, 대형동맥(large arteries)의 맥동성 기능 또는 컴플라이언스 특징의 감소가 장래의 심혈관계 질환에 대한 강력하고 독립적인 위험 인자를 나타낸다는 연구들에 의해 강조되어왔다. 축적된 증거들은 동맥의 맥동성 특징에 있어서의 이상(abnormality)들이 악화된 심혈관계 위험과 관련되는 질환 진행에서 초기에 발생한다는 점을 나타낸다. 중요하게도, 손상된 맥동성 동맥 기능은 관상동맥질환, 울혈성 심부전, 고혈압 및 당뇨병 등을 포함하는 여러 질환들을 갖는 환자들의 혈관 질환에 대한 독립적인 예측 인자로 인식된다.

동맥압 펄스 파형의 분석이 동맥 구조 및 기능에 있어서의 최초 이상들은 미소순환에 있음을 나타냄에도 불구하고, 결과를 맥동형 기능의 이상으로 연결시키는 연구들은 대형 동맥에 초점을 맞추고 있다. 맥관 구조의 이러한 섹션에 대한 연구는 비-침습성이며 재생가능하며 반복가능한, 소형 동맥과 소동맥의 컴플라이언스 특징 또는 맥동형 기능에의 접근을 가능하게 하는 기술의 결여에 의해 지체되어왔다.

생리적으로, 순환에 의해 제공되는 흐름에 대한 임피던스 부하 또는 저항은, 질환에 의한 동맥 시스템의 구조적, 기능적 성분들에 대한 효과를 통해 발생되는 변동하는 압력/흐름 관계 및 펄스 변수들을 분석함으로써 침습적으로 측정된다. 입력 임피던스는 동시에 기록된 압력과 흐름 파형들을 특정 수학적 조건들 하에서 관계시킨다. 시스템의 혈행역학적 성질들은, 심장과 동맥이 별도로 고려되는 것을 가능하게 하며 그들의 상호작용이 펌프와 부하 성질들의 함수로이해될 수 있게 하는 임피던스 개념으로 정량화될 수 있다. 압력과 흐름파들이 주기적으로 연속적이기 때문에, 푸리에 급수 방법이 임피던스 함수를 생성시키는데 사용될 수 있다. 푸리에 급수의 각각의 조화함수에서의 모듈러스는 그 조화함수에서의 흐름에 대한 압력 모듈러스의 비율이며 각 조화함수에서의 위상은 동일 조화함수에서의 압력 위상과 흐름 위상의 차이이다. 동맥 베드의 임피던스가 진동수에 대하여 변화되기 때문에, 맥동형 압력과 흐름 관계에 대한 완전한 사양은 진동수⁵에 대한 위상각들과 모듈러스들의 스펙트럼의 형태를 취한다.

특성 임피던스(동맥 컴플라이언스의 역)는, 압력과 흐름파들이 파 반사에 의해 영향받지 않는 경우, 동맥 또는 동맥망에서의 압력과 흐름 사이의 관계를 정의한다. 이러한 조건들은 동맥 시스템에서 존재하지 않으며 입력 임피던스 값들은 파 반사 때문에 특성 임피던스 주위에서 진동한다. 파 반사는 저 주파수에서 임피던스에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 공지된다. 높은 진동수에 대해서는, 입력 임피던스는 선행 혈행역학적 연구에서 2-4㎐ 이상 입력 임피던스 모듈러스들의 산술 평균으로 평가되어온 특성 임피던스에 접근한다.

선행 기술에서, 동맥압과 흐름에 대한 상세한 연구들은 침습성 기술들에 의해서만 가능했다. 상기 기술들은 시간에 대한 환자의 순환 시스템에서의 변화를 모니터링하는데 사용될 수 없는데, 이는 이러한 기술들이 지닌 건강에 대한 위험성들 때문이다.

본 발명은 혈관 임피던스를 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.

도 1은 안구의 전면에서 어플랜네이션 토노미트리(applanation tonometry)의 원리를 이용하여 안내압을 측정하는수단을 갖는 안구의 다이어그램이다.

도 2는 안구의 전면으로부터 구후 순환을 조사함으로써 선형 혈류 속도를 측정하는 수단을 갖는 안구의 다이어그램이다.

도 3은 본 발명을 사용하여 측정된, 시간에 대한 주기형 압력 신호의 그래프이다.

도 4는 본 발명을 사용하여 측정된, 시간에 대한 주기형 속도 신호의 그래프이다.

도 5는 진동수에 대한 임피던스 모듈러스의 그래프이다.

도 6은 진동수에 대한 위상의 그래프이다.

본 발명의 제 1 측면에 따라, 생체 내에서의 안구 미세 순환의 혈관 임피던스를 측정하기 위한 장치가 제공되는바, 상기 장치는 압력 펄스 파형이 계산가능한 안내압(intra-ocular pressure) 측정 수단, 구후(retrobulbar) 순환에서의 선형 혈류 속도를 측정하기 위한 혈류 속도 프로파일 측정 수단, 및 상기 압력 펄스 파형과 선형 혈류 속도로부터 혈관 임피던스 모듈러스를 계산하기 위한 수단을 포함한다.

바람직하게는, 안내압 측정 장치는 평균 안내압을 계산하기 위하여 상기 펄스 프로파일의 최대 및 최소 압력값들을 측정하는데 적절하다.

바람직하게는, 상기 상기 임피던스 측정 장치는 상기 압력 펄스 파형과 상기 선형 혈류 속도가 호흡 사이클에 대하여 어떻게 변동하는지를 측정하는데 적절하다.

바람직하게는, 상기 혈관 임피던스 모듈러스를 계산하기 위한 수단은 고려한다.

바람직하게는, 고체 상태 변환기가 안내압을 측정하는데 사용된다.

바람직하게는, 상기 고체 상태 변환기는 데이터를 처리하기 위한 적절한 원격 측정 시스템(telemetry system)과 관련하여 작동한다.

선택적으로, 안구 뉴모토노미터(pneumotonometer)가 안내압을 측정하는데 사용된다.

바람직하게는, 혈류 속도 프로파일 측정 수단은 초음파 디바이스이다.

바람직하게는, 초음파 디바이스는 도플러 초음파 이미저이다.

바람직하게는, 상기 장치는 동맥에 대한 움직이는 영상들을 생성시키기 위하여 동영상 발생 수단을 추가적으로 포함한다.

바람직하게는, 상기 움직이는 영상들은 상기 장치의 사용자가 동맥의 위치를 정확하게 확인할 수 있는 것을 확실히 보장하는데 사용될 수 있다.

바람직하게는, 맥동성 상기 안내압 파형과 상기 선형 혈류 속도의 변화는 연속적으로 측정된다.

바람직하게는, 상기 혈관 임피던스 모듈러스를 계산하기 위한 상기 수단은 상기 안내압 펄스 파형 및 상기 선형 혈류 속도의 퓨리에 변환(Fourier Transform)을 획득하며 상기 안내압 펄스의 맥동형 변화에 대한 변환된 값들을 상기 변환된 구후 혈류 속도로 나누는 수단을 포함한다.

바람직하게는, 안내압의 상기 맥동형 변화는 그 맥동형 변화와 관련된 위상을 갖는다.

바람직하게는, 상기 안내 혈류 속도는 그 혈류 속도와 관련된 위상을 갖는다.

본 발명의 제 2 측면에 따라, 생체 내에서의 안구 미세 순환의 혈관 임피던스를 측정하기 위한 방법이 제공되는바, 상기 방법은 안구망(ocular network)의 안내압 펄스 파형을 측정하는 단계; 구후 순환에서의 선형 혈류 속도를 측정하는 단계; 및 상기 안내압 펄스 파형 및 상기 선형 혈류 속도 파형으로부터 혈관 임피던스 모듈러스를 계산하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 안내압 펄스 파형과 상기 선형 혈류 속도는 호흡 사이클에 대하여 측정되며, 그와 함께 상기 안내압 펄스 파형과 상기 선형 혈류 속도의 편차가 측정된다.

바람직하게는, 상기 편차들은 상기 혈관 임피던스 모듈러스를 계산하는데 사용된다.

바람직하게는, 상기 방법은 동맥의 움직이는 영상들을 기록하는 단계를 추가적으로 포함한다.

바람직하게는, 상기 움직이는 영상들은 상기 동맥의 위치를 정확히 확인하는데 사용된다.

바람직하게는, 상기 맥동형 안내압 파형과 상기 선형 혈류 속도의 변화가 연속적으로 측정된다.

바람직하게는, 상기 혈관 임피던스 모듈러스를 계산하는 단계는; 상기 안내압 펄스 파형 및 상기 선형 혈류 속도의 퓨리에 변환을 획득하고 상기 안내압 펄스의 맥동형 변화에 대한 변환된 값들을 변환된 구후 혈류 속도로 나누는 단계를 포함한다.

이제, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시로서 설명될 것이다.

도 1과 2는 본 발명의 제 1 실시예를 도시한다. 도 1과 2는 인간 안구(1)의 소정의 기관들을 나타내는 다이어그램이다. 그 기관들은 시신경(3), 안동맥(ophthalmic artery)(5), 안구 혈관망(9)의 외부에 위치되는 안동맥(5) 내에 포함된 혈액의 보울러스(bolus)를 포함한다. 정맥(11) 또한 도시된다.

또한, 도 1은 이 예에서 각막(23)에 어플랜네이팅(applanation)된 토노미터(tonometer) 시스템에 의하여 제공되는, 안내압(13)을 측정하기 위한 수단을 도시한다.

도 2는 안구 전면부에 연결되는, 구후 순환(17)의 선형 혈류 속도를 측정하기 위한 수단을 도시한다. 이 수단은초음파 디바이스인바, 상기 초음파 디바이스는 눈꺼풀(19) 상에 위치되며, 상기 눈꺼풀(19)은 상기 초음파 디바이스가 안구(1)에 적절하게 결합되는 것을 확실히 보장하기 위하여 겔(21)로 커버된다. 이 디바이스는 안동맥(5) 내의 혈액의 보울러스의 선형 속도를 측정한다.

사용되는 토노미터 시스템(13)은, 검출된 데이터를 처리하기 위하여, 연속적인 기류 뉴모토노미트리(pneumotonometry)(예를 들어 파라다임 메디컬 인더스티리즈(Prardigm Medical Industries)에 의해 제공되는 기류 뉴모토노미터)를 채택할 수 있으며 또는 고체 상태 변환기(예를 들어 스마트 렌즈 디씨티(Smart Lens DCT)에 의해 공급되는 것)를 적절한 원격 측정 시스템과 함께 사용할 수 있다. 동맥 기능은 약 0-12㎐의 상당한 동작범위(dynamic range) 가지며, 따라서, 고체 상태 변환기에 대한 뉴매틱(pneumatic)의 선택은 사용된 특정 토노미터 디바이스에 의하여 제공되는 적절한 동작범위에 의존할 것이다. 탐침(15)이 안내압을 기록하기 위해 각막(23) 상에 어플랜네이팅된다. 토노미터 디바이스(13)는 200㎐에서 0.01mmHg의 분해능(resolution)으로 시험되며 신호가 20초의 주기동안 얻어진다. 안내압의 맥동성 변동은 혈관벽 내의 팽창압력을 변화시키는 심장 수축에 의해 발생되는 압력 변동으로부터 야기된다. 동맥 또는 전체 동맥 베드(bed)의 컴플라이언스(compliance)가 다양한 양의 혈액을 저장할 수 있는 능력을 설명한다. 안구 혈관 베드 내에서의 혈액량의 변화는 부피의 동등한 부피 변화를 생성시킬 것이다. 맥동형 안구 파형은 0.4%의 옥시부프로카인(Oxybuprocaine)의 투여되어 각막을 마취시킨 후에 기록된다.

시간에 대한 함수인 안내압의 변동은 혈액의 보울러스가 안구 혈관망(9) 내부로 도입됨을 나타낸다. 안구 혈관망(9)은 추가적인 양의 혈액을 수용하도록 확장된다.

안구내의 유체는 압축할 수 없기 때문에, 부피 변화에 대한 안내압 응답은 혈관망의 점탄성적(viscoelastic) 성질들 및 안구 경성(rigidity)에 의존할 것이다. 기계적 특성과 팽창 압력들은 안구 혈관망(9)의 여러 위치들에서 변동할 것이며 이는 안내압 파형 형태를 결정하는 이러한 영향들의 혼합 효과이다. 안구 코트(ocular coat)의 경성은 개체간 변동할 수 있으며, 콜라켄과 엘라스틴 성분들의 반감기는 수년이 걸려 측정된다. 결과적으로, 이러한 경계 구조들의 특징이 수주 또는 수개월의 기간 동안 각 개체내에서 상당히 변화되는 것은 기대되지 않을 것이다. 따라서, 안내압 펄스 파형에 기록된 변화는 안구 미세순환 베드의 점탄성적 성질들의 변화를 반영할 것이다.

본 발명은 직접적으로 기록된 안내압의 변화를 그 분석에 사용하며 압력 변화를 안구 내에서의 부피 변화와 관련시키는 디바이스로부터의 발생된 흐름 출력 측정을 이용하지는 않는다. 안내압의 맥동성은 안구 순환의 점탄성적 성질들과 관련되는 혈관들의 맥동성 유입 및 확장에 의존한다. 공막 경성(scleral rigidity)은 압력 변동의 진동수를 제한할 수 있으며 압력의 변동을 야기하지 않는다.

도 2에서 도시된 예에서, 칼라 도플러 초음파 이미저(17)는 구후 안구 순환에서 혈류 속도 파형을 조사하는데 사용된다. 적절하게 초음파 이미저는 Phillips ATL HDI3500 Ultrasound Machine일 수 있다.

적절한 혈관들이 위치되고 확인되어야만 한다. 이를 시행하는 한가지 방법은 동시적인 B-스캔과 도플러 이미징을 채택하는 것이다. 그러나, 이를 수행함에 있어서 극복해야 하는 수많은 문제점들이 있다. 우선, 궤도는 3차원이지만 초음파 기계를 사용하면 단지 2차원에서만 조망이 가능하다. 또한, 안동맥은 구불구불하며 많은 지류(branch)를 가지며 따라서 깨끗한 시야를 얻는 것이 어려우며 작동자가 그가 현재 어디를 보고 있는지 정확히 아는 것이 곤란하다. 또한 각 개체별로 안동맥의 위치 및 지류 특성에 있어서의 현저한 해부학적 차이들이 있다.

이러한 문제점들은, 처음 동맥을 조사할 때 실시간 칼라 동영상들을 기록함으로써 해결되어왔다. 그 다음, 그 동영상들은 '씨네루프-리뷰(cineloop review)'하에 재생되고, 깊이 측정과 관련하여 작동자가 다시 원래 기록 장소로 가게 하는데 사용된다. 최종적으로 미리 기록된 속도 파형이 조망되는 파형들의 치수적, 형태적 진정성(authenticity)을 확인한다.

적절한 소프트웨어 알고리즘을 사용하여 초음파 이미저로부터의 빔의 초점이 맞추어질 수 있다.

이미저(17)에 의해 한정되는 샘플 부피는 중요 혈관, 이 경우, 혈액 보울러스(7)에 대하여 위치되며, 수신되는 진동수 변위들이 스펙트럼 파형으로 모아진다. 스펙트럼 파형은 존재하는 축적된 진동수 변위를 나타내며 시간-속도 파형으로 디스플레이될 수 있다.

통상적으로, 동맥 펄스 파형과 혈류 속도 프로파일이 교대로 측정된다.

구후 순환에 기록된, 선형 속도 흐름 파형의 형상은 안구 동맥망의 전체 횡단면적의 변화에 의해 결정되고 그에 의존한다.

압력과 같이, 흐름은 안구 동맥망(9)의 여러 지점들에서 변동할 것이며 따라서 속도 파형 형태는 전체 안구 동맥망(9)의 상태를 반영한다. 본질적으로, 구후 순환으로부터 유도되는 흐름 속도 파형과 안내압 파형은 안구 혈관 베드에 대한 여러 캘리버(Calibre)와 압력 변화들의 전체 합을 나타낸다.

시간에 대하여 측정되면, 선형 흐름 파형의 변화들은, 심장 주기동안 안구 동맥망이 팽창할 수 있는 능력의 변화에 대한 정보를 제공할 수 있다. 상기 정보는 질환에 대한 조기 진단 및 그에 이은 조기 치료를 가능하게 할 수 있다.

본 발명은 미세순환의 동맥 임피던스를 계산하는데 흐름의 선형 속도을 사용하는데, 이는 흐름 속도의 변화는 안구 동맥망(9)의 전체 횡단면적의 변화에 의해 결정되기 때문이다. 또한, 흐름의 선형 속도의 사용은 여러 동맥들로부터 유도된 임피던스 모듈러스들의 비교를 가능하게 하며 또한 여러 조건들에서 동일 동맥에서 유도된 임피던스 모듈러스들의 비교를 가능하게 한다. 이러한 비교는 부피 흐름 측정을 사용해서는 유효할 수 없다.

동맥 시스템을 특징지우려는 이전의 연구는 시간 및 공간의 동일 위치에서 기록된 압력과 흐름의 관계에 기초하였다. 전체 컴플라이언스와 전체 저항의 성분들을 말단 동맥 세지(tree)에 맞추기 위해, 윈드케셀(windkessel) 분석이 입력 임피던스의 전기 회로 유추(electrical circuit analogy)를 적용하는데 사용된다. 그러나, 이러한 기술은 유일해를 제공하지 못한다.

이전 연구와는 달리, 본 발명은 동맥 세지상의 여러 위치들에서 압력과 속도 파형들을 기록한다. 안구 미세 순환에서, 안구 흐름은 안내압을 발생시키는 것으로 간주될 수 있다. 이는 입력 신호를 출력 신호와 관련시키는, 전기 회로 구성에 대한 2개의 포트 분석으로 유사성이 유추될 수 있음을 의미한다. 따라서, 안내압과 대응 안구 속도 파형 사이의 관계는 특징화될 수 있다.

압력과 속도의 파형들은, 테스트되는 환자의 심박수에 따른 소정의 주기성을 갖는다. 그러나, 환자의 호흡 또한 파형에 영향을 미친다. 따라서, 컴플라이언스의 측정은 호흡 변동(respiratory variation)을 고려하여 이루어질 수 있다. 이는 정상 윈드케셀 분석의 사용하는 것의 가정, 즉 압력 흐름 파형은 무한 펄스 파속도를 갖는다는 가정을 극복한다. 호흡 변동을 고려하는 컴플라이언스의 측정은 어패런트 컴플라이언스(apparent compliance)로 알려질 수 있다. 그것은 2개의 포트 모델과 관련하여 시스템을 특징화하는데 사용될 수 있다.

안내압과 속도 프로파일들(안동맥에서 얻어짐)의 통상적인 예들이 도 3과 4에서 도시된다.

도 3은 시간에 대한 압력의 그래프이다. 그래프는 압력 변동의 주기성을 보여준다. 심장 주기는 압력 진동의 주기로부터 약 0.9s로 확인될 수 있다.

도 4는 시간에 대한 선형 혈류 속도의 그래프이다. 그래프는 선형 속도 변동의 주기성을 보여준다. 심장 주기는 선형 속도 진동의 주기로부터 약 0.9s로 확인될 수 있다.

데이터 획득 지점들은, 전체 안동맥망에 대한 정보를 제공하며 단지 그 망의 단일 혈관에 대한 정보만을 제공하는 것이 아닌 압력과 선형 속도 파형들을 기록하는 것을 가능하게 한다. 압력과 속도 파형들을 정렬시키기 위하여, 접선법(tangent method)을 사용하여 연속적으로 측정이 이루어진다. 이러한 기술은 분석을 위한 파형의 효과적인 정렬을 확실히 하는데 채택된다. 신호들이 ECG에 게이팅(gate)될 수 있다. 다른 공지된 방법들이 채택될 수 있다.

도 3과 4에서 도시된 바와 같이, 속도와 압력 신호들은 주기성이며 시간에 의존하며 따라서 그들의 푸리에 변환 P(ω) = FT [P(t)] 와 V(ω) = FT[(V)]을 얻음으로써 진동수 도메인에서 표현될 수 있다. 또한, 압력과 속도의 각 진동수 성분은 자신의 관련 위상(φp 압력 위상, φv 속도 위상)을 가질 것이다. 진동수 의존 임피던스 모듈러스와 위상은 Z(ω) = P(ω) / V(ω) 와 φ(ω) = φp(ω) - φV(ω)로부터 결정될 수 있다.

도 5와 6은 정상적인 피실험자에 대한 Z(ω)와 φ(ω)의 그래프를 도시한다.

흐름과 압력의 1차 도함수가 유사한 시점들에서 발생한다. 압력과 흐름이 연속적으로 얻어지기 때문에 압력 파형의 1차 도함수는 흐름 파형에 정렬된다. 이완기말(end diastole)에 대한 접선과 압력 벽에서의 초기 업스트로크(initial upstroke)에 대한 접선은 파형의 "말단(foot)"에서 교차한다. 이 지점은 흐름 파형 상의 동일 지점에 대해 정렬된다.

개선된 정렬은 이미저(17)에 의해 검출된 최고 속도를 ECG 디바이스에 동조시킴으로써 얻어질 수 있다.

진동수 도메인 분석은 안구 순환의 정상 상태(저항)와 맥동성 기능(특성 임피던스)에 대한 정보를 제공한다. 도 5에서, 정상 상태 저항은 영역 A에서 도시되며 특성 임피던스는 영역 B에서 도시된다. 이러한 신호들은 디지털 형태로 저장되며 그 디지털화된 신호들은 안구 순환 베드의 기계적 특성들과 관련하여 파형 변화를 해석하기 위해 기계적 모델들의 적용으로 시간 도메인에서 분석될 수 있다.

본 발명은 선행 기술에 비해 매우 유리한 바, 이는 본 발명이 특히, 파 형상과 구후 순환에서 혈액 보울러스의 선형 속도 프로파일에 대한 분석을 통해 동맥 임피던스를 측정하는 비-침습성 방법 및 장치를 제공하기 때문이다. 이전에, 침습성 기술들만이 선형 속도 프로파일에 대한 정보를 제공할 수 있다고 생각되어왔다. 그러한 기술들은 값비싸며 동일 환자에 대해 시간 주기에 대한 반복 결과를 얻는데 사용될 수 없다. 따라서, 본 발명은 의사가 눈의 미세 순환의 변화를 모니터링할 수 있게 하며 심혈관계 질환들의 증가와 관련된 여러 질환 상태에서 임상적 결정을 하기 위해 데이터를 추정(extrapolate)할 수 있게 한다.

본 발명은 임상 연구의 다수의 영역에서 적용가능하다. 소정의 예들이 이하에서 제시된다.

수년 동안 동맥압 펄스 컨투어의 특징적 변화가 많은 질환 상태에서, 그리고 생리적, 약물적 치료에 있어서 발생한다는 점이 인지되어 왔다. 동맥 파형 형태의 변동은 통상적으로 급격한 이완기 붕괴(diastolic decay) 및 순수 단일지수함수(pure monoexponential)에서부터 이완기의 인접 부분을 왜곡시키는 진동 파형의 진폭과 지속시간의 감소를 포함한다. 진동 이완기 파형은 보다 작은 소형 동맥과 소동맥에서 발생하는 반사파의 주요 장소들을 갖는 동맥 세지(arterial tree)에서 발생하는 파 반사와 감쇠 공진(damped resonance)으로부터 발생한다. 진동 이완기 파형의 손실은 동맥의 손상된 맥동성 기능을 확인하는 변동 혈관벽 성질들에 대한 초기 표지로서 인식되는데, 이는 전체 말초 저항의 변동 없이 증가된 심혈관 질환의 위험성을 갖는 환자들에서 발견될 수 있기 때문이다.

이는 당뇨병을 갖는 환자들과 흡연자에 대해서 증명되어왔다. 당뇨병과 관련된 미세혈관(microvascular) 변화가 용이하게 인지됨에 반해, 흡연자의 동맥에서는 공통적으로 발견되나 비흡연자에서는 거의 발견되지 않는 구조적인 변화들은 쉽게 인식되지 않는다. 이러한 미세혈관 이상들은, 지금까지는 인지되지 않았던, 당뇨병 및 흡연과 관련하여 발견되는 마이크로-경색증(microinfarct)들의 공통적 발생을 설명할 수 있다.

동맥압 펄스 파형의 분석은 말초혈관저항(Peripheral Resistance)에 대한 통상적인 측정에 의하여 검출되지 않는, 약물 치료의 혈행역학적 운동을 확인하는데 유용할 수 있다.

본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 개선예들과 수정예들이 본 명세서에 통합될 수 있다.

Claims (21)

1. 생체 내에서의 안구 미세 순환의 혈관 임피던스를 측정하기 위한 장치로서, 상기 장치는 압력 펄스 파형이 계산가능한 안내압(intra-ocular pressure) 측정 수단, 구후(retrobulbar) 순환에서 선형 혈류 속도를 측정하기 위한 혈류 속도 프로파일 측정 수단, 및 상기 압력 펄스 파형과 선형 혈류 속도로부터 혈관 임피던스 모듈러스를 계산하기 위한 수단을 포함하는, 혈관 임피던스 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 안내압 측정 수단은, 평균 안내압을 계산하기 위하여 상기 펄스 프로파일의 최대 및 최소 압력값들을 측정하는데 적절한, 혈관 임피던스 측정 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 장치는 상기 압력 펄스 파형과 상기 선형 혈류 속도가 호흡 사이클 주기에 대하여 어떻게 변동하는지를 측정하는데 적절한, 혈관 임피던스 측정 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 고체 상태 변환기(solid state transducer)가 안내압을 측정하는데 사용되는, 혈관 임피던스 측정 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 데이터를 처리하기 위하여 상기 적절한 고체 상태 변환기가 적절한 원격 측정 시스템(telemetry system)과 관련되어 작동하는, 혈관 임피던스 측정 장치.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 안구 뉴모토노미터(pneumotonometer)가 안내압을 측정하는데 사용되는, 혈관 임피던스 측정 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혈류 속도 프로파일 측정 수단은 초음파 디바이스인, 혈관 임피던스 측정 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 초음파 디바이스는 도플러 초음파 이미저(doppler ultrasound imager)인, 혈관 임피던스 측정 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 동맥의 움직이는 영상들을 생성시키는 동영상(motion picture) 발생 수단을 추가적으로 포함하는, 혈관 임피던스 측정 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 움직이는 영상들은 상기 장치의 사용자가 동맥의 위치를 정확하게 확인하는 것을 보장하는데 사용될 수 있는, 혈관 임피던스 측정 장치.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 맥동성 상기 안내압 파형과 상기 선형 혈류 속도의 변화가 연속적으로 측정되는, 혈관 임피던스 측정 장치.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혈관 임피던스 모듈러스를 계산하기 위한 상기 수단은 상기 안내압 펄스 파형 및 상기 선형 혈류 속도에 대한 퓨리에 변환(Fourier Transform)을 획득하며 상기 안내압 펄스의 맥동성 변환에 대한 변환된 값들을 상기 변환된 구후 혈류 속도로 나누는 수단을 포함하는, 혈관 임피던스 측정 장치.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 안내압의 상기 맥동형 변화는 그 맥동형 변화와 관련된 위상을갖는, 혈관 임피던스 측정 장치.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안내 혈류 속도는 그 혈류 속도와 관련된 위상을 갖는, 혈관 임피던스 측정 장치.
15. 생체 내에서의 안구 미세 순환의 혈관 임피던스를 측정하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:

    안구망(ocular network)의 안내압 펄스 파형을 측정하는 단계;

    구후 순환에서 선형 혈류 속도를 측정하는 단계; 및

    상기 안내압 펄스 파형 및 상기 선형 혈류 속도 파형으로부터 혈관 임피던스 모듈러스를 계산하는 단계를 포함하는, 혈관 임피던스 측정 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 안내압 펄스 파형과 상기 선형 혈류 속도는 호흡 사이클 주기에 대하여 측정되며, 그와 함께 상기 안내압 펄스 파형과 상기 선형 혈류 속도의 편차가 측정되는, 혈관 임피던스 측정 방법.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 편차들은 상기 혈관 임피던스 모듈러스를 계산하는데 사용되는, 혈관 임피던스 측정 방법.
18. 제 15 항 내지 제 17 항에 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 동맥의 움직이는 영상들을 기록하는 단계를 추가적으로 포함하는, 혈관 임피던스 측정 방법.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 움직이는 영상들은 상기 동맥의 위치를 정확히 확인하는데 사용되는, 혈관 임피던스 측정 방법.
20. 제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 맥동형 안내압 파형과 상기 선형 혈류 속도의 변화가 연속적으로 측정되는, 혈관 임피던스 측정 방법.
21. 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혈관 임피던스 모듈러스를 계산하는 단계는;

    상기 안내압 펄스 파형 및 상기 선형 혈류 속도의 퓨리에 변환을 획득하고 상기 안내압 펄스의 맥동형 변화에 대한 변환된 값들을 변환된 구후 혈류 속도로 나누는 단계를 포함하는, 혈관 임피던스 측정 방법.