KR20080015781A - 혈관 상태를 식별하는 동적 혈관 평가와 두개골 내 압력을조사하는 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반적으로 혈관 건강을 평가하고 혈관 특히 뇌혈관에 대한 치료 물질을 포함한 물질, 위험인자 및 치료의 효과를 평가하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 임상 시도를 위한 프로토콜을 형성하기 위해 그리고 그것을 모니터하기 위해 하나 이상의 혈관에서 혈류의 다양한 파라미터의 측정치를 수집, 분석, 및 사용하는 것에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 개인의 혈관 건강을 평가하는데 있어서 하나 이상의 혈관 내의 혈류의 다양한 파라미터 값들을 해석하는 자동 의사결정 지원시스템에 관한 것이다.

Description

혈관 상태를 식별하는 동적 혈관 평가와 두개골 내 압력을 조사하는 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR USING DYNAMIC VASCULAR ASSESSMENT TO DISTINGUISH AMONG VASCULAR STATES AND FOR INVESTIGATING INTRACRANIAL PRESSURE}

이 출원은 2005년 3월 23일자 미국 임시 출원 제60/664,295호에 대해 우선권을 주장하는 출원으로서, 2000년 9월 29일자 미국 임시 특허출원 제60/236,661호, 제60/236,662호, 제60/236,663호, 제60/236,875호, 제60/236,876호, 및 2001년 1월 23일자 미국 임시 출원 제60/263,165호 및 제60/263,221호에 대해 우선권을 주장하는 2001년 10월 1일자 미국 특허출원 제09/966,367호(미국 특허번호 6,656,122)의 부분 계속 출원인 2003년 5월 21일자 미국 특허출원 제10/442,194호의 부분 계속 출원이다.

이 출원은 2001년 10월 1일자 미국 특허출원 제09/966,367호의 부분 계속 출원이고 또한 2005년 3월 23일자 미국 임시 출원 제60/664,295호에 대해 우선권을 주장하는 2003년 5월 21일자 미국 특허출원 제10/442,194호에 우선권을 주장하는 부분 계속 출원이다. 상기 출원들은 참조에 의해 그 전체가 본 명세서에 명시적으로 포함된다.

(기술분야)

본 발명은 일반적으로 혈관 건강을 평가하고 혈관 특히 뇌혈관에 대한 치료 물질을 포함한 물질, 위험인자 및 치료의 효과를 평가하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 임상 시도를 위한 프로토콜을 형성하기 위해 그리고 그것을 모니터하기 위해 하나 이상의 혈관에서 혈류의 다양한 파라미터의 측정치를 수집, 분석, 및 사용하는 것에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 개인의 혈관 건강을 평가하는데 있어서 하나 이상의 혈관 내의 혈류의 다양한 파라미터 값들을 해석하는 자동 의사결정 지원시스템에 관한 것이다.

(배경정보)

혈관계의 적절한 기능은 생체의 건강과 체력을 위해 필수적이다. 혈관계는 모든 생체 기관에 필수 영양과 혈액 가스를 운반하고 배출을 위해 노폐물을 제거한다. 혈관구조는 제공되는 기관계에 따라서 상이한 영역으로 분류된다. 만일 특정 기관이나 기관의 그룹에 영양을 공급하는 혈관이 기능을 제대로 발휘하지 못하면, 그러한 혈관에 의해 공급되는 기관과 조직들은 해로운 영향을 받으며 심지어 완전히 고장이 날 수도 있다.

혈관, 특히 다양한 유형의 동맥은 다양한 위치에 혈류를 전송할 뿐만 아니라 심장 주기 동안에 압력 변화에 반응에서 능동적이다. 수축 동안 심장의 좌심실의 각각의 수축으로, 혈액은 대동맥을 통해 펌핑되고 그 다음에 몸 전체로 분배된다. 많은 동맥들이 수축 동안에 혈관의 확장을 지원하는 탄성 멤브레인을 그 벽에 포함 한다. 이들 탄성 멤브레인은 혈관계를 통한 박동 혈류를 유연하게 하는 기능을 한다. 그와 같은 동맥의 혈관 벽은 종종 수축 압력 파형의 통과에 따라서 반향한다.

자동-조절에서, 뇌혈관은 뇌에 대한 일정한 산소 공급이 유지될 수 있도록 특정 평균 동맥 혈압 범위에서 수축 또는 팽창함으로써 뇌혈류를 일정하게 유지한다. 혈관 장애는 혈압이 너무 낮게 떨어지고 속도가 떨어질 때 일어난다. 만일 혈압이 너무 높고 혈관이 혈류를 제한하기 위해 더 이상 수축하지 않는다면, 돌파(breakthrough), 충혈 돌파, 및 자동-조절의 상실이 일어난다. 이들 두 조건은 병적인 상태이며, 평균 동맥압 및 뇌혈류 속도라는 용어로 논문에서 설명되어 왔다. 그러나 상기 모델을 기초로 설명될 수 없는 다른 것들이 존재한다. 상기 모델의 실패는 그것이 시스템적인 혈압에 의존하는 것이며; 뇌 자체의 혈압은 직접 측정되지 않는다. 결과적인 압력 곡선은 S자 곡선을 갖는다.

각 심장 박동으로부터 혈액에 적용된 힘은 혈액을 전방으로 구동하는 힘이다. 물리학에서, 힘은 질량과 가속도의 곱과 같다. 하지만 박동 간 혈액의 변화가 조사될 때, 각 심장 박동은 심각한 혈액 손실이나 자주 불규칙한 심장 리듬이 없다면 동일한 질량의 혈액을 배달한다. 그러므로, 첫 번째 추정으로서, 특정 순간에 혈액의 흐름의 힘은 그 가속도에 비례한다.

병든 혈관은 신장하는 능력을 상실한다. 혈관의 탄성이나 신장은 박동 흐름을 유지하는데 있어서 아주 중요하다. 근육이 신장되면, 그것은 수동적 이완이 아니다. 미세-구축(micro-contracture)이 수축을 증가하게 하는 근육 자체 내에서 일어나는 화학 반응이 존재하며, 그리하여 혈액 덩어리가 각 심장 박동과 함께 들 어올 때, 혈관 벽을 신장한다, 그러나 그 다음에 혈관은 심장의 상대적인 작은 기관을 가지고 그와 같은 커다란 표면에 대해서 흐름을 유지하기 위해 뒤로 수축하고 앞으로 추진한다. 이것은 대동맥의 큰 혈관에서 시작하고 나머지 혈관에 대해서 작동하는 파형의 리플을 생성한다. 혈관이 병이 들면, 이런 유형의 박동 흐름을 유지하는 능력을 상실한다.

또한, 만일 혈관 루멘(lumen)의 좁아짐 또는 협착과 같은 다양한 요인들에 의해 혈관이 기능을 제대로 발휘하지 못하면, 혈류는 비정상적이 된다. 만일 혈관이 크게 좁아지면, 협착에서 난류가 일어나서 그 결과 혈관에 손상을 준다. 또한, 혈액은 협착 지점을 지나 제대로 흐를 수 없으며, 그에 따라 협착지점 말단의 조직을 손상시킨다. 그와 같은 혈관 손상은 신체의 어디에서나 일어날 수 있지만, 심장 및 뇌 혈관 베드(beds)는 기관의 생존과 건강을 위해 가장 중요하다. 심장에 공급하는 심장 혈관이 좁아지는 것은 심장 혈관 기능을 저하시켜 심근에 혈류를 감소킬 수 있으며, 심장 마비로 이어진다. 이와 같은 에피소드는 심장 기능과 사망 심각한 감소를 초래한다.

심장 혈관에서의 이상은 신경 조직으로의 적절한 혈액 흐름을 방해하여, 그 결과 일과성 뇌허혈 발작(TIA: transient ischemic attacks), 편두통 및 발작을 일으킨다. 뇌에 혈액을 공급하는 혈관은 내경동맥과 척추동맥으로부터 유래한다. 이들 혈관들과 그 가지들은 윌리스 서클(Circle of Willis)이라고도 하는 대동맥 서클을 통해 합류한다. 이 서클로부터 전대뇌동맥, 중대뇌동맥, 및 후대뇌동맥이 발생한다. 전교통동맥과 후교통동맥과 같은 다른 동맥들은 대동맥 서클을 통해서 측면 흐름의 루트를 제공한다. 척추 동맥은 만나서 기저 동맥을 형성하며, 이것은 스스로 소뇌, 뇌간 및 다른 뇌 영역에 동맥 가지를 제공한다. 전대뇌동맥, 후대뇌동맥, 중대뇌동맥 또는 대동맥 서클 말단의 다른 동맥들 중 임의의 것의 내부에서 혈류의 차단은 그러한 동맥에 의해 제공된 신경 조직에 대한 혈류의 이상을 초래한다. 아교 세포(glial cell)에 의해 뉴런에 제공되는 혈액 내에 정상적인 일정한 레벨의 글루코스와 산소가 없이는 신경 조직은 생존할 수 없기 때문에, 이들 혈관의 어느 곳에서든 혈류가 차단되면 그 혈관에 의해 공급되는 신경 조직은 죽게 된다.

혈관의 수축에 기인한 뇌혈관에서의 혈류의 차단으로부터 발생하는 발작은 색전이나 협착으로부터 발생한다. 발작은 또한 임의의 수의 원인에 의한 혈관 벽의 파괴로부터 일어날 수 있다. 따라서, 차단은 차단부 말단의 신경 조직에서 산소와 글루코스를 빼앗는 뇌허혈 발작을 일으킬 수 있다. 혈관의 파열은 뇌에 출혈을 초래하여 출혈성 발작을 일으킬 수 있다. 두개내 출혈은 두개내 압력의 증가와 혈액에 대한 뉴런의 노출로 인해 주위 조직에 해로운 영향을 미친다.

원인에 관계없이, 발작은 질병과 사망의 주요 원인이다. 발작은 여성에게 있어서 사망의 주요 원인이고 유방암보다 더 많은 여성을 사망케 한다. 현재, 미국에서 25만명 이상이 매년 발작을 경험하고, 이들 중 25% 이상이 사망한다. 대략 첫 번째 발작을 겪은 사람들 중 1/3이 1년 이내에 사망한다. 또한, 첫 번째 발작을 경험한 생존자 중 대략 1/3이 향후 3년 이내에 추가적인 발작을 경험한다.

치명적인 측면에 부가하여, 발작은 어른 인구의 불구의 주된 원인이다. 그 와 같은 불구는 신체의 어느 부분에서 영구적인 장애와 기능의 저하로 이어진다. 발작에 의해 영향을 받은 신경에 의해 자극을 받은 다양한 근육 그룹의 마비는 휠체어, 근육 경련 및 경직에 구속으로 이어질 수 있다. 발작은 다수의 환자들이 구두로 또는 필담으로 의사소통 하는 것을 불가능하게 한다. 종종, 발작 환자들은 명확하게 생각할 수 없으며 대상을 지칭하거나 다른 사람과 대화하는데, 그리고 일반적으로 사회에서 활동하는 데 어려움을 가진다.

발작은 또한 사회에 엄청난 자원을 지출을 초래하고, 해당 개인이나 그 가족들에게 상당한 경제적 부담을 준다. 미국 경제에서만도 전체 연간 비용이 300억 달러 이상이고, 평균 급성 발작 치료 비용이 대략 35,000 달러로 추정된다. 노령 인구의 증가에 따라, 발작의 발생이 급격히 증가할 것이다. 사실, 발작의 위험은 10년 내에 2배가 될 것이다. 인구의 예상 수명이 지난 100년 동안 급격히 증가해 왔기 때문에, 50세 이상의 인구 수가 가파르게 증가했다. 예상치 못한 고령 인구의 증가로, 발작의 잠재성은 아주 높다. 따라서, 척추 혈관 손상의 재정적인 그리고 정서적인 충격은 다음 수십 년 동안 급격히 증가할 것으로 예상된다.

엄청난 발작의 위험에도 불구하고, 현재 혈관 건강에 접근하는 편리하고 정확한 방법이 없다. 다수의 방법들이 혈관 협착이 일어나고 있는지를 판정하기 위해 동맥 조영술과 같은 침입적 절차에 의존한다. 이들 침입적 기술들은 환자가 징후를 보일 때까지 종종 요구되지 않는다. 예를 들면, 경동맥 조영술은 임상적 징후의 출현에 따라서 신체적 조사 이후에 요구될 수 있다. 조영술을 실시하는 것은 알레르기 반응을 초래할 수 있는 염료를 혈관계에 주입하기 때문에 위험을 배제할 수 없다. 조영술은 또한, 혈관 벽을 손상시킬 수 있고 내부 발광 플라크(intraluminal plaque)를 제거할 수 있는 카테터(catheters)를 사용하며, 그것은 다운스트림 사이트에서 색전증에 의한 발작을 일으킬 수 있다.

대뇌 혈관을 영상화할 수 있는 다수의 방법 및 장치들은 혈관 건강에 대한 다이내믹한 평가를 제공하지 않는다. 대신에, 이들 영상 절차들과 장비는 단지 특정 시점에서 혈관의 스냅샷이나 정지 영상을 제공한다. 뇌혈관 촬영법은 종래에 뇌에의 혈류를 분석하는 "골드 표준(gold standard)"이 되고 있다. 하지만, 이러한 침입적 분석 방법은 영상화 양식(imaging modality)에서 혈관의 형상만을 제공한다. 본 발명에서 얻을 수 있는 것과 같은 유형의 흐름 기준을 혈관 조영도로부터 얻는 것은 엄청난 노력과 다수의 위험한 절차를 수반할 수 있다.

도플러 원리에 의해 전동맥과 정맥에서 혈류 속도에 대한 비침입적 측정치를 얻는 도구들이 개발되었다. 알려진 도플러 현상에 의하면, 이들 도구들은 한 파형 소스에 대해서 움직이는 관찰자에게 상기 소스에서 파형의 주파수와 다른 주파수를 갖는 소스로부터의 파형을 제공한다. 만일 상기 소스가 검사자를 향해 이동하면, 더 높은 주파수 파형이 관찰자에 의해서 수신된다. 반대로, 만일 상기 파형 소스가 관찰자로부터 멀어지면, 더 낮은 주파수 파형이 수신된다. 방출된 파형과 수신된 파형 사이의 차이는 도플러 편이라고 한다. 이 도플러 기술은 초음파 에너지를 사용하여 달성될 수 있다.

도플러 원리에 의한 이와 같은 도구의 동작이 도 1 내지 4와 관련하여 설명될 것이다. 도 1에서, 초음파 프로브(40)는 정지 파형 소스로서 작동하며, 예컨대 2 MHz 주파수의 초음파 펄스를 방출한다. 이 초음파는 두개골(41)과 뇌 조직을 통해 혈관(42)으로 전송된다. 설명을 위해서, 혈액 세포(43)가 프로브를 향해서 이동하는 것으로 도시되어 있으며 이동하는 관찰자로서 행동한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 혈액 세포는 초음파의 펄스를 반사하며 이동하는 파형 소스로서 간주될 수 있다. 상기 프로브는 이 반사된 초음파를 수신하고, 정지 관찰자로서 행동한다. 프로브에 의해 수신된 상기 초음파의 주파수(f₁)는 원래 방출된 주파수(f₀)보다 더 높다. 그 다음에 수신된 파형의 도플러 편이가 계산될 수 있다. 도 3 및 4는 프로브로부터 멀어지는 방향으로 혈액이 흐를 때 초음파의 펄스에 대한 효과를 도시한다. 이 경우에, 상기 혈액 세포로부터 반사된 수신된 주파수(f₂)는 방출된 주파수(f₀)보다 더 낮다. 다시, 도플러 편이가 계산될 수 있다.

상기 도플러 효과는 뇌동맥에서 혈류의 속도를 판정하는데 사용될 수 있다. 이 목적을 위해, 사용된 도플러 공식은 다음과 같다.

여기서,

F_d= 도플러 주파수 편이

F_t= 전송기의 주파수

V= 혈류의 속도

θ= 프로브와 동맥 사이의 입사각

V_o= 신체 조직에서 초음파의 속도.

일반적으로, F_t는 상수로서, 예컨대 2, 4, 또는 8 MHz이고, V_o는 유연 신체 조직에서 대략 1540 m/s 이다. 프로브와 동맥 사이에 입사각도가 0이라고 가정하면, cos Θ의 값은 1이다. 각도 Θ의 효과는 30°를 초과하는 입사각에 대해서만 의미가 있다.

예시적인 도구에서, 초음파 에너지는 펄스 반복률 또는 주파수에서 버스트하게 제공된다. 상기 프로브는 각 버스트로부터 에코를 수신하고 사운드 에너지를 전기 신호로 변환한다. 헤드 내의 특정 깊이(범위)에서 발생하는 반사에 대응하는 신호 데이터를 얻기 위해서, 선택된 깊이의 위치로부터 예상된 에코의 도달 시간에 대응하여, 여기 펄스 후 선택된 시간에 상기 반사된 신호를 수신하기 위해 전자 게이트가 개방된다. 상기 범위 분해능은 일반적으로 도구의 다양한 구성요소들의 대역폭과 상기 버스트의 길이에 의해 제한된다. 상기 대역폭은 수신된 신호를 필터링함으로써 감소될 수 있으나, 그 대신에 샘플 볼륨의 길이가 증가된다.

다른 신체 움직임, 예컨대, 혈관 벽 수축은 또한 초음파를 산란시킬 수 있으며, 이는 도플러 신호에서 “노이즈”로서 검출될 것이다. 이 노이즈 간섭을 감소시키기 위해, 저주파수, 고진폭 신호를 감소시키기 위해 하이패스 필터가 사용된다. 상기 하이패스 필터는 전형적으로 예컨대 대략 0에서 대략 488 Hz 사이에서 선택 가능한 차단 주파수 이상의 통과대역을 갖도록 조정될 수 있다.

많은 건강관리 사업자는 마음대로 쓸 수 있는 그와 같은 흐름 진단 설비를 거의 갖지 못한다. 예컨대, 건강관리 사업자는 교외지역, 해양 또는 전장과 같은 외진 위치에 있을 수 있다. 이들 건강관리 사업자는 원격지에서 발생된 흐름 데이터의 분석을 위해 분석 설비에 액세스 할 필요가 있다.

이러한 지리적 장애에 직면한 건강관리 사업자는 그들의 환자를 위해 필요한 고품질의 의료 서비스, 특히 비상시에 제공하는 능력에 있어서 제한을 받는다. 또한, 의사와 그들 자신의 건강에 대해 염려하는 사람들은 전문 의료 훈련을 받은 전문가와 상담하는 능력에 있어서 종종 제한을 받는다. 따라서, 혈관 건강에 관한 세밀한 의료 진단 및 예후의 설비에 대한 다양한 위치의 의사들의 접근을 용이하게 하는 시스템이 필요하다. 이와 같은 접근은 전국에 걸쳐 소재한, 특히 주요 의료 센터로부터 소외된 원격지역의 사람들에게 더욱 고품질의 건강관리의 제공을 촉진할 수 있을 것이다.

또한, 환자 혈관 데이터가 중앙 수신 설비에 전송될 수 있는 시스템이 필요하며, 상기 중앙 설비는 데이터를 수신하고, 그것을 분석하여, 혈관 건강의 상태를 표시하는 값을 생성하며, 그 다음에 이 정보를 다른 위치, 예컨대 원래 데이터 전송 위치, 또는 직접 건강관리 사업자의 사무실에 전송한다. 이 시스템은 혈관 건강에 관한 건강관리 사업자의 진단 및 예후 설비의 정확성을 강화하는 정교한 컴퓨팅 설비에 액세스를 제공해야 한다. 이 시스템은 대규모의 환자 데이터를 수신하고 이 데이터를 신속하게 처리하여 질병의 진단과 예후를 얻을 수 있어야 한다.

또한 환자로부터 얻어진 혈관 흐름 데이터 파라미터를 건강관리 사업자가 일 관성 있고 재생산 가능한 분석이 수행되는 장소에 편리하고 신속하게 전송하는 능력을 촉진시키는 시스템이 필요하다. 상기 분석의 결과는 그 다음에 환자의 정확한 진단과 예후를 용이하게 하고, 처처 옵션을 추천하고, 상기 처리 옵션의 세부사항을 환자와 논의하도록 하기 위해 건강관리 사업자에게 전송될 수 있다.

건강관리 사업자로 하여금 발생하는 혈관 질환의 유형과 속도를 측정할 수 있도록 하고, 상기 질환을 방지하거나, 최소화하거나, 또는 반전시키는 개입을 권고할 수 있도록 하는 시스템이 또한 필요하다.

건강관리 사업자로 하여금 제안된 치료적 개입에 대한 혈관 반응을 예측하고, 해롭거나 반대의 혈관 반응이 예상된다면 상기 제안된 치료적 개입을 수정할 수 있도록 하는 시스템이 또한 필요하다. 의사들은 종종 혈관 건강에 영향을 미칠 수 있는 심장혈관계에 관련된 조건들을 가지고 환자를 위해 치료 물질을 처방한다. 예를 들면, 고혈압 환자는 혈압을 낮추기 위해 베타 수용체 차단약이 처방될 수 있으며, 이에 의해 심장마비의 가능성을 감소시킨다. 환자들은 그들의 조건 또는 조건들에 대해 하나 이상의 치료 물질을 자주 받는다. 혈관과 같은 다양한 생물학적 대상에서 치료 물질의 잠재적 상호 작용은 종종 잘못 이해된다. 그러므로, 치료 물질과 같은 물질이나 치료 물질들의 조합의 혈관에의 효과를 평가하는데 사용될 수 있는 비-침입적인 방법이 필요하다. 혈관에 대한 하나 이상의 물질의 혈관 효과의 명확한 이해는 발작, 혈관 경련, 심장마비와 같은 바람직하지 않고 잠재적으로 치명적인 효과를 갖는 물질의 처방을 방지할 수 있다. 따라서, 필요한 것은 임상적 시험 동안 환자집단에서 물질 또는 물질들의 조합의 잠재적인 혈관 효과의 해 로운 효과 없이 반복적인 평가에 사용될 수 있는 시스템과 방법이다. 그와 같은 임상적인 연구는 또한 혈관에 바람직하고 예상되지 않은 효과를 제공하는 특정 투약량에서 개별 물질과 물질들의 조합의 투약량을 나타낼 수 있다.

또한, 개인의 혈관 건강의 평가를 제공할 수 있는 시스템과 방법이 필요하다. 또한 예컨대 주기적인 신체 검사 동안에, 혈관 건강을 정기적으로 평가하는데 사용될 수 있는 시스템 및 방법이 필요하다. 이 시스템과 방법은 바람직하게는 비-침입적이고 혈관의 유연성과 탄성에 관한 정보를 제공한다. 개인의 혈관 건강을 신속히 평가하는데 사용되는 시스템 및 방법이 또한 필요하다. 그와 같은 시스템 및 방법들은 일상적인 신체검사에서, 그리고 특히 응급실에서, 중환자실, 또는 신경 클리닉에서 사용에 이용될 수 있어야 한다. 개인의 혈관 건강이 시간에 따라 평가될 수 있도록 각 개인에 대해 장기적으로 적용될 수 있는 시스템과 방법이 또한 필요하다. 이런 방식으로, 주요 뇌혈관 사고 또는 발작의 발생 이전에 문제나 질병 프로세스가 검출될 수 있다.

추가로, 치료, 위험 인자, 및 물질들이 혈관 특히 뇌혈관에 영향을 미치는 여부를 평가하여, 혈관 반응을 초래하는 그것들의 잠재성이 판정될 수 있도록 하는 시스템과 방법이 또한 필요하다. 치료, 위험 인자, 및 물질의 혈관 영향을 판정함으로써, 의사는 환자가 상기 치료, 위험 인자 및/또는 물질을 피하도록 권고할 것이다. 또는, 치료(treatment), 치료적 개입(therapeutic intervention) 및/또는 물질(substance)의 바람직한 혈관 영향으로 인해 결국 원하는 효과를 얻기 위해 상기 치료, 치료적 개입 및/또는 물질을 처방하게 된다.

추가로, 혈관 장애의 치료에서 가장 효능있는 치료들의 정체가 판정되어 혈관 건강을 회복하기 위해 채용될 수 있도록 혈관 장애를 치료하는데 있어서 처치의 수행, 테라피의 실행, 및 의약 물질의 처방을 포함한 치료의 효능을 평가하는 시스템 및 방법이 또한 필요하다.

연방 규제에 의해 필요한 바와 같이, 개인을 치료하기 위한 약과 다른 테라피를 포함하는 치료는 사람들에게 시험되어야 한다. 임상 시험이라고 하는 이들 시험은 치료의 효능에 대한 다양한 정보를 제공하는데, 예컨대 안전하고 효과적인가, 어느 투약량에서 가장 효과가 있는지, 그리고 어떤 부작용이 일어나는지 등이다. 이 정보는 의약품의 적절한 사용에 있어서 건강 전문가와 비처방 약품에 대해 소비자들을 안내한다. 통제된 임상 시험에서, 치료 처방중인 환자에서 관찰된 결과는 플라시보(placebo)와 같은 다른 치료를 받거나 또는 전혀 치료를 받지 않는 유사한 환자로부터 얻어진 결과와 비교된다. 통제된 임상 시험은 “새로운 치료가 치료되는 질병에 대한 위험-대-이익비(risk-to-benefit ratio)의 관점에서 상대적인 안전성의 확인 외에 효과성의 실질적인 증거”를 제공하는지 판정하는데 있어서 미국 FDA에 대한 법적 기초일 뿐이다.

치료가 도움을 주고자 하는 개인들에게 있어서 약물, 테라피, 및 처치를 시험하는 것을 중요하다. 조사적 치료에 대해 올바른 질문을 하고 대답하는 임상 연구를 설계하는 것도 또한 중요하다. 임상적 시험이 개시되기 전에, 연구자들은 실험실에서 치료의 주된 물리적 화학적 속성들을 분석하고 실험실 동물에게 그것의 약학적인 그리고 독성 효과를 연구한다. 만일 실험실 리서치로부터의 결과와 동물 연구가 전망을 보여주면, 치료 스폰서는 사람에게 시험을 개시하기 위해 FDA에 신청할 수 있다. 일단 FDA가 스폰서의 계획을 검토하면 지역 협회 검토 위원회- 보통 과학자, 윤리학자, 그리고 메디컬 센터에서 임상 연구를 감독하는 비과학자의 패널 -는 임상 시험을 위한 프로토콜을 승인하고, 임상 조사자들은 소수 규모의 건강한 자원자 또는 환자들에게 치료를 실시한다. 이들 단계 1 연구는 가장 흔한 민감한 역효과를 평가하고 부작용의 발생이 높지 않으면서 환자들이 안전하게 복용할 수 있는 1회 투약량의 크기를 조사한다. 초기 임상 연구는 또한 인체에서 약물에 어떤 일이 있어나는지, 예컨대 약물이 변하는지, 얼마나 혈액과 다양한 기관에 흡수되는지, 인체 내에서 얼마 동안 지속되는지, 인체가 어떻게 그 약물을 제거하는지, 그리고 인체에 대한 약물의 효과 등을 명백히 하기 시작한다.

만일 단계 1 연구가 용납할 수 없는 독성과 같은 심각한 문제를 드러내지 않으면, 임상 연구가 시작되는데, 여기서는 치료하고자 하는 조건을 가진 환자에게 치료가 주어진다. 그 다음에 조사자들이 상기 치료가 상 조건에 유효한 효과를 갖는지 평가한다. 임상 연구를 위한 프로세스는 단순히 임상 시험에 참여할 하나 이상이 그룹의 환자들을 모집하고, 참여에 동의하는 환자들에 치료를 처방하고, 상기 치료가 그들에게 도움이 되는지를 판정하는 것을 요구한다.

치료는 보통 치명적인 질병을 기적적으로 반전시키지 않는다. 자주, 그것들은 죽음의 위험을 감소하지만 그것을 완전히 제거하지는 못한다. 이것은 예컨대 코막힘, 통증, 또는 불안과 같은 질병의 하나 이상의 징후들을 완화함으로써 보통 달성된다. 치료는 의사 가치있다고 생각하는 방법 예컨대 혈압을 낮추거나 콜레스 테롤을 낮추는 방법으로 임상 평가를 변경시킬 수 있다. 그와 같은 치료 효과는 검출하고 평가하기 어려울 수 있다. 이것은 주로 질병이 예상할 수 있는 경로를 따르지 않기 때문이다. 예를 들면, 인플루엔자와 같은 바이러스성 질병, 작은 상해, 및 불면증과 같은 다수의 민감한 질병이나 조건들은 치료 없이 스스로 사라진다. 관절염, 다발성 경화증, 또는 천식과 같은 일부 만성적인 질병들은 종종 변화하는 과정 예컨대 잠시 동안 나아지고, 악화되고, 다시 좋아지는 과정을 보통은 분명한 이유없이 진행한다. 심장 마비와 발작은 치료, 나이, 및 다른 위험 인자들에 따라서 아주 가변적인 사망률을 보이며, 개개 환자의 예상 사망률의 예측을 어렵게 한다.

연구적 치료의 효과를 측정하는 추가적 어려움은 일부 경우에서, 병의 측정이 주관적이고, 의사 또는 환자의 해석에 의존하는 것이다. 그러한 환경에서, 치료가 긍정적 효과가 있는지, 효과가 없는지, 또는 오히려 역효과가 있는지를 판단하는 것이 어렵다. 연구적 치료에 대한 중요한 질문에 답하는 방법은 통제된 임상 시험에 그것을 부치는 것이다.

통제된 시험에서, 한 그룹의 환자들은 연구적 치료를 받는다. 비교 그룹의 환자들, 제어 그룹은 치료를 전혀 받지 않거나, 플라시보(연구용 약으로 보이는 무작용 물질), 또는 효과적이라고 알려진 치료를 받는다. 보통, 동일한 그룹의 환자들이 2개의 서브-그룹으로 나누어지며, 각 서브-그룹은 다른 치료를 받는다.

일부 특수한 경우에는, 연구는 연구적 치료가 주어진 환자들이 다른 시간과 장소에서 제어 치료를 받는 유사한 환자들과 비교되는 "역사적 대조(historical control)"를 사용한다. 종종, 환자들은 연구적 치료 후 일정한 시간 동안 조사를 받으며, 조사자는 치료 전후의 환자의 상태를 비교한다. 여기서, 역시, 비교는 치료가 없는 경우 어떤 일이 발생할까 예측을 토대로 하며 역사적이다. 역사적 대조 설계는 특히 치료되는 병이 사망률 또는 발병률을 가질 때 특히 유용하다. 치료 및 대조 그룹은 치료 결과에 영향을 줄 수 있는 특성에 있어서 가능한 유사한 것이 중요하다. 예를 들면, 특정 그룹의 모든 환자들은 치료하고자 하는 질병 또는 그 질병의 동일한 단계를 가져야 한다. 치료 및 대조 그룹은 유사한 나이, 몸무게, 및 일반적인 건강 상태이어야 하며, 동시에 수행되는 다른 치료와 같이 연구의 결과에 영향을 줄 수 있는 다른 특성들에서 유사해야 한다.

통제된 시험에서 사용된 주요 기법은 "랜덤화(randomization)"이다. 환자들은 신중하게 선택된 한 그룹 또는 다른 그룹에 할당되는 대신에 임의로 치료 또는 대조 그룹에 할당된다. 심각한 흠이 있기는 하지만, 중요한 한 가지 가정은 연구 규모가 충분히 크고 참가 기준이 신중하게 정해지면, 랜덤화는 중요한 특성에서 유사한 치료 및 대조 그룹을 생성한다는 것이다. 한 그룹 또는 다른 그룹에의 할당이 조사자의 제어하에 있지 않기 때문에, 랜덤화는 "선택 편향"이나, 새로운 치료 또는 플라시보를 받을 더 건강한 환자를 선택하는 경향을 제거한다. 이중 맹검의 여구에서, 환자, 조사자, 그리고 데이터 분석자도 어느 환자가 연구적 약물을 받았는지 모른다.

불행하게도, 임상 시험에 일치하는 참가를 위한 선택 기준의 신중한 결정이 종래에는 사용할 수 없었다. 혈관 건강, 그리고 더 구체적으로 뇌혈관의 건강은 불가능하지 않다면 가능한 임상 시험 참가자들에 대해 평가하는 것이 어려웠다는 기준이었다. 이와 같이, 일치된 혈관 및 뇌혈관 특성을 가진 시험 참가자들의 선택함으로써 임상 시험을 진정으로 랜덤화하는 능력에 대한 필요가 당해 기술분야에 존재한다.

또한, 임상 시험의 중요한 측면은 주어진 치료의 역효과의 위험을 평가하는 것이다. 이것은 역효과가 짧은 임상 시험 진행 후 오랜 시간이 경과 된 후에만 드러내기 때문에 어려울 수 있다. 불행히도, 혈관 효과, 더 구체적으로 뇌혈관 역효과는, 불가능하지 않다면, 임상 시험 과정 동안 평가하는 것이 어렵다. 이와 같이, 혈관 및 뇌혈관 건강 특성에 대한 치료에 의해 발생한 역효과를 정확하게 평가하는 능력에 대한 필요가 당해 기술분야에 여전히 존재한다.

해로운 치료의 정체가 판정되어 더 이상 처방되지 않을 수 있도록 혈관 질병을 치료하는데 있어서 처치의 수행, 테라피의 실행, 및 의약 물질 또는 그것들의 조합의 처방을 포함한 치료의 효능을 평가하는 시스템 및 방법이 또한 필요하다.

또한, 혈관 건강에 영향을 미치는 치료의 충격이 확인될 수 있도록 혈관 건강에 대한 처치의 수행, 테라피의 실행, 및 의약 물질, 또는 의약 물질의 조합의 처방을 포함한 치료의 충격을 평가하는 시스템 및 방법이 또한 필요하다.

발명의 요약

본 발명은 개인의 혈관 건강을 평가하는 시스템 및 방법을 제공함으로써 상기한 단점들에 대한 해결책을 제공한다. 이 시스템 및 방법은 저렴하고, 신속하 고, 비-침입적이며, 혈관의 동적 기능에 대한 탁월한 데이터를 제공한다. 따라서, 이 시스템 및 방법은 아주 다양한 상황, 주기적 신체 검사에서, 중환자실에서, 응급실에서, 전쟁터와 같은 현장에서 또는 고속도로와 같은 응급 현장이나 시골에서, 그리고 신경 클리닉을 포함한 아주 다양한 상황에서 사용될 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다. 이 시스템 및 방법의 사용은 의사가 개인을 현재의 혈관 상태에 대해서만 평가하는 것이 아니라 혈관 기능의 특정 파라미터를 평가함으로써 혈관 건강으로부터 임의의 변화를 검출할 수 있도록 한다.

일상적인 신체 검사 동안의 사용 외에, 본 시스템 및 방법은 대뇌 혈관 기능 이상에 대한 위험 인자를 갖는 개인을 평가하는데 사용될 수 있다. 그와 같은 위험 인자는 발작에 대한 유전적 소인, 흡연, 알콜 소비, 카페인 소비, 비만, 고혈압, 동맥류, 동맥염, 일과성 뇌허혈 발작(TIA), 폐쇄성 뇌손상, 편두통 이력, 전두개 외상, 증가된 두개 압력, 및 약물 남용의 이력을 포함하지만 발작의 이전 이력에 한정되지 않는다.

높은 위험 인자를 가진 개인들을 평가하는 시스템 및 방법을 제공하는 외에, 본 발명의 시스템과 방법은 임상 시험을 위해 환자 그룹을 선택하는 메커니즘과 특정 임상 그룹에서 환자 집단을 모니터링하는 메커니즘을 제공하기도 한다. 예를 들면, 높은 발작 위험을 가진 한 환자 집단의 개인들은 진행중인 혈관 변화가 발작과 같은 초기의 대뇌 혈관 고장을 표시하는지 판정하기 위해 시간에 따라 시스템적으로 평가될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 첫 번째 발작의 발생을 예측하는 것이 가능하고, 이에 의해 발작을 방지할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 본 발명은 발 작을 경험한 개인을 모니터링 하는 메커니즘을 제공한다.

본 발명의 추가적인 실시예에서, 약물, 영양물, 알콜, 니코틴, 카페인, 호르몬, 시토킨 및 다른 물질을 포함하는 다양한 물질에 대한 개인의 혈관 반응도가 평가되며, 상기 물질은 한정되지 않는다. 이러한 시스템 및 방법의 사용을 통해서, 조사 연구가 혈관계에 대한 다양한 물질의 효과를 평가하기 위해 동물 또는 사람을 사용하여 수행될 것이다. 본 발명의 비침입적이고, 저렴하고 효율적인 시험을 수행함으로써, 물질의 잠재적인 혈관 효과에 관한 가치있는 정보가 수집되어 상기 물질이 의료적으로 처방되기 전에 평가될 것이다. 또한 상기 개개 물질의 투약량 및 상이한 투약량의 물질의 조합의 효과가 본 발명의 시스템 및 방법을 사용하여 선택된 임상 집단에서 평가될 것이다. 따라서, 본 발명은 선택된 투약량과 선택된 환자 집단에서 물질 또는 물질의 조합의 잠재적인 혈관의 효과를 평가하기 위해 비침입적인 임상 조사 연구를 수행하는 시스템 및 방법을 제공한다.

다른 실시예에서, 본 발명은 한 물질의 적용이 특정 집단의 개인들에서 원치 않는 효과를 생성할 수 있는지 판정하기 위해 특정 질병을 가진 상기 집단에게 적용될 수 있다. 예를 들면, 당뇨병 환자들의 집단은 비당뇨병 집단보다 약물과 같은 특정 물질에 다르게 반응할 것이다. 또한, 고혈압 환자들은 비고혈압 환자들보다 카테콜아민 작용 약물(catecholaminergic agonist drug) 또는 에페드린-함유 자연 추출물과 같은 특정 물질에 다르게 반응할 것이다. 본 발명의 사용은 특정 질병, 조건, 또는 다양한 테라피에 노출된 적이 있는 개인들의 집단이라 하더라도 어떤 개인 또는 집단에게 있어서 혈관 반응의 평가를 허용한다.

본 발명에 의하면, 인체나 동물의 혈관 건강을 평가하는 방법이 제공된다. 일 실시예에서, 이 평가 방법은 혈관 내에서 유속에 관한 정보를 획득하는 단계; 혈관에 대한 평균 유속 값을 계산하는 단계; 혈관에 대한 수축 가속 값을 계산하는 단계; 및 상기 평균 유속 값과 수축 가속 값을 상기 계산된 값의 추가적인 분석을 위해 스키마에 삽입하는 단계를 포함한다. 이와 같은 스키마는 다이어그램, 그래프, 모노그램, 스프레드쉬트 및 데이터베이스를 포함하는 이와 같은 값들의 다수 구성으로 이루어지고, 이에 의해 상기 계산된 값들을 포함하는 수학적인 계산, 비교와 주문과 같은 연산이 수행되는 것을 허용한다.

일 실시예에서, 평가 방법은 박동 지수(pulsatility index)를 계산하는 단계를 추가로 포함한다. 계산된 박동 지수를 가지고, 상기 평가 방법은 혈관에 대한 박동 지수와, 수축 가속 값, 및 평균 유속 값을 3차원 공간에 그릴 수 있으며, 여기서 3차원 공간에서 박동 지수, 수축 가속 값, 및 평균 유속 값의 그림은 혈관에 대한 제 1 특성 값을 생성한다. 혈관에 대한 이 제 1 특성 값은 그 다음에 혈관이 자동-조절 모드에 있는지를 판정하기 위해 다른 인간이나 동물로부터 유사한 혈관에서 수집된 유속의 측정으로부터 얻어진 다른 제 1 특성 값과 비교된다.

상기 평가 방법은 추가적인 변수에 관한 정보를 수집하는 단계, 상기 정보를 값으로 변환하는 단계, 및 상기 값을 박동 지수, 수축 가속 값, 및 평균 유속 값과 함께 n-차원 공간에 묘사하여 상기 혈관에 대한 제 2 특성 값을 생성하는 단계를 추가로 포함한다. 그 다음에 제 2 특성 값은 혈관이 자동-조절 모드에 있는지 판정하기 위해 다른 인간이나 동물들의 유사한 혈관으로부터 수집된 유속의 측정으로 부터 얻어진 제 2 특성 값과 비교된다.

상기한 평가 방법의 혈관은 두개 혈관일 수 있다. 또하느 상기 혈관은 동맥일 수 있다. 상기 동맥은 중앙 신경계를 제공하는 것일 수 있다. 또한, 상기 동맥은 공통 경동맥, 내경동맥, 외경동맥, 중뇌동맥, 전뇌동맥, 후뇌동맥, 전교통동맥, 후교통동맥, 척추동맥, 두개기부동맥, 시동맥, 및 그것들의 브랜치(branches)로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.

유속에 관하여 상기한 평가 방법에서 수집된 정보는 초음파 에너지를 사용하여 수집될 수 있다. 이 유속 정보의 수집은 도플러 프로브를 사용하여 추가로 수집될 수 있다.

혈관에 대한 물질의 효과는 상기 물질을 처방하기 전 및 후 모두 상기한 바와 같은 평가 방법을 적용함으로써 판정될 수 있다. 이 물질은 약물일 수 있다. 상기 약물은 혈관에 작용하는 약물이 될 수 있다. 상기 물질은 혈관 작용을 갖는 것으로 생각될 수 있다. 상기한 측정 방법은 인가이나 동물이 혈관 기능에 영향을 미치는 혈관 질병 또는 조건을 갖고 있거나 갖는 것으로 의심되는 경우에 이용될 수 있다. 상기 인간이나 동물은 정상 건강의 경우나 비정상 건강의 경우에 분석될 수 있다.

본 발명은 인간이나 동물에 있어서 치료의 혈관 효과를 평가하는 방법을 추가로 제공한다. 이 방법은 혈관 내의 유속에 관한 제 1 세트의 정보를 수집하는 단계; 약물을 처방하는 단계; 상기 혈관 내의 유속에 관한 제 2 세트의 정보를 수집하는 단계; 상기 혈관에 대한 평균 유속 값을 계산하는 단계; 상기 혈관에 대한 수축 가속 값을 계산하는 단계; 및 상기 평균 유속 값과 수축 가속 값을 상기 계산 값들의 추가적인 분석을 위한 스키마에 삽입하는 단계를 추가로 포함한다.

혈관 효과 평가 방법에서 치료를 실행하는 단계는 약물을 처방하는 단계, 처치를 실행하는 단계, 및 테라피를 실행하는 단계로 구성된 그룹에서 선택될 수 있다. 상기 처방이 약물을 처방하는 단계를 포함할 때, 상기 약물은 스타틴(statin)을 포함할 수 있다. 상기 처방된 스타틴은 아토바스타틴 칼슘(Atorvastatin calcium)을 포함할 수 있다.

상기한 혈관 평가 방법에서 제 1 정보 세트를 수집하는 단계와 제 2 정보 세트를 수집하는 단계는 초음파 에너지를 사용하여 수행될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 수집 단계는 도플러 프로브를 사용하여 수행될 수 있다.

본 발명은 동물이나 인간에 있어서 치료의 혈관 효과를 평가하는 방법을 제공한다. 상기 치료는 처치를 실행하고, 테라피를 수행하고, 및 약물을 처방하는 것을 포함할 수 있다. 이 방법은 혈관 내의 유속에 관한 제 1 정보 세트를 수집하는 단계; 상기 치료의 처방 전 제 1 평균 유속 값을 획득하는 단계; 상기 치료의 처방 전 제 1 수축 가속 값을 획득하는 단계; 상기 치료를 처방하는 단계; 상기 혈관 내 유속에 관한 제 2 정보 세트를 수집하는 단계; 상기 치료의 처방에 이어서 제 2 평균 유속 값을 획득하는 단계; 상기 치료의 처방 후 제 2 수축 가속 값을 획득하는 단계; 제 1 평균 유속 값과 제 2 평균 유속 값을 비교하는 단계; 및 상기 치료의 혈관 효과 유무를 판정하기 위해 제 1 수축 가속도 값과 제2 수축 가속도 값을 비교하는 단계를 포함한다.

상기한 치료의 혈관 효과를 평가하는 방법은 상기 제 1 정보 세트로부터 제 1 박동 지수를 계산하는 단계; 상기 제 2 정보 세트로부터 제 2 박동 지수를 계산하는 단계; 혈관에 대한 제 1 특성 값을 생성하기 위해 제 1 박동 지수, 제 1 평균 유속 값, 및 제 1 수축 가속도 값을 묘화하는(plotting) 단계; 혈관에 대한 제 2 특성 값을 생성하기 위해 제 2 박동 지수, 제 2 평균 유속 값, 및 제 2 수축 가속도 값을 묘화하는(plotting) 단계; 및 상기 약물의 혈관 효과를 판정하기 위해 제 1 특성 값과 제 2 특성 값을 비교하는 단계를 추가로 포함한다.

상기한 치료의 혈관 효과를 평가하는 방법에서 치료를 처방하는 단계는 약물을 처방하는 단계, 처치를 실행하는 단계, 및 테라피를 수행하는 단계로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 상기 처방이 약물을 처방하는 것을 포함할 때, 상기 약물은 스타틴을 포함할 수 있다. 스타틴이 처방될 때, 상기 스타틴은 아토바스트틴 칼슘을 포함할 수 있다.

상기한 치료의 혈관 효과를 평가하는 방법에 있어서 제 1 정보 세트를 수집하는 단계와 제 2 정보 세트를 수집하는 단계는 초음파 에너지를 사용하여 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 수집은 도플러 프로브에 의해 수행될 수 있다.

인간이나 동물이 발작의 위험 인자를 가질 때 상기한 치료의 혈관 효과를 평가하는 방법이 사용될 수 있다. 상기 인간이나 동물은 상기 제 1 정보 세트를 수집하기 전에 적어도 하나의 약물 치료를 받았을 것이다.

상기 약물이 약물 치료를 받은 인간이나 동물에서 원치 않는 혈관 효과를 초래할지를 판단하기 위해 상기한 치료의 혈관 효과를 평가하는 방법이 사용될 수 있 다.

상기한 약물의 혈관 효과를 평가하는 방법은 상기 인간이나 동물이 혈관 기능에 영향을 미치는 혈관 질병이나 조건을 가진 경우 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 인간이나 동물에서 치료의 혈관 효과를 평가하는 방법이 제공된다. 혈관 효과를 평가하는 방법은 혈관 내의 유속에 관한 제 1 정보 세트를 획득하는 단계를 수행함으로써 각 인간이나 동물에 대해 상이한 그룹에 개개의 인간이나 동물들을 할당하는 단계; 상기 약물의 처방 이전에 제 1 평균 유속 값을 획득하는 단계; 상기 치료의 처방 이전에 제 1 수축 가속도 값을 획득하는 단계; 상기 치료를 처방하는 단계; 혈관 내의 유속에 관한 제 2 정보 세트를 획득하는 단계; 상기 치료의 처방에 후속하여 제 2 평균 유속 값을 획득하는 단계; 상기 치료 후 제 2 수축 가속도 값을 획득하는 단계; 제 1 평균 유속 값과 제 2 평균 유속 값을 비교하는 단계; 상기 치료가 혈관 효과가 있었는지를 판단하기 위해 제 1 수축 가속도 값과 제 2 수축 가속도 값을 비교하는 단계; 및 상기 치료의 처방 이전과 이후 각 개인에 대한 데이터를 통계적으로 분석하는 단계를 포함한다.

상기한 바와 같이 개개의 인간이나 동물들을 다른 그룹에 할당함으로써 치료의 혈관 효과를 평가하는 방법에 있어서 상기 치료의 처방은, 약물을 처방하는 것, 처치를 실행하는 것, 및 테라피를 수행하는 것으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 상기 약물의 처방이 선택될 경우, 상기 약물은 스타틴(statin)일 수 있다. 상기 스타틴은 아토바스타틴 칼슘일 수 있다.

상기한 바와 같이 개개의 인간이나 동물들을 다른 그룹에 할당하여 치료의 혈관 효과를 평가하는 방법에서 상기 데이터 수집 단계는 초음파 에너지를 사용하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 데이터 수집 단계는 도플러 프로브를 사용하여 수행될 수 있다.

상기한 바와 같이 개개의 인간이나 동물들을 다른 그룹에 할당하여 치료의 혈관 효과를 평가하는 방법은 상기 치료의 처방 이전과 이후에 각 그룹 내에서 데이터를 통계적으로 분석하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 본 발명은 치료의 역효과를 여과하는 방법을 추가로 제공한다. 상기 여과 방법은 상기 치료를 다수의 개인에게 적용하는 단계; 상기 치료법의 적용 후 그와 같은 개인들의 뇌혈관의 혈류를 모니터하는 단계; 상기 치료법의 적용 이후 일어나는 그와 같은 개인의 뇌혈관의 혈류에 대한 역효과를 식별하는 단계를 추가로 포함한다.

본 발명의 여과 방법에 의해 얻어진 뇌혈관 건강 상태에 관한 데이터는 개인의 두개 내의 혈관에 대한 평균 유속 값과 개인의 두개 내의 혈관에 대한 수축(systolic) 가속도 값 둘 다를 포함할 수 있다. 상기 두개 내의 혈관은 동맥일 수 있다. 상기 동맥은 공통 경동맥, 내경동맥, 외경동맥, 중뇌동맥, 전뇌동맥, 후뇌동맥, 전교통동맥, 후교통동맥, 척추동맥, 두개기부동맥, 및 그것들의 분기동맥으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 얻어진 데이터는 박동 지수를 포함할 수도 있다.

상기 여과 방법은 얻어지는 다수의 개인들의 뇌혈관의 혈류에 관한 양적인 데이터를 허용한다. 얻어진 양적 데이터는 초음파 에너지의 사용에 의해 수집될 수 있다. 또한, 도플러 프로브는 뇌혈관의 건강 상태에 관한 데이터를 수집하기 위해 사용될 수 있다.

적용된 치료를 여과하는 방법은 약물, 처치의 수행, 및 테라피의 실행을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 치료법을 포함할 수 있다.

상기 선택된 치료법이 약물의 처방인 경우, 약물 또는 물질은 혈관에 작용하는 약물이거나, 또는 혈관 작용을 갖는 것으로 생각되는 약물일 수 있다.

상기한 바와 같이 혈관에 치료의 역효과를 여과하는 방법은 상기 치료의 처방 이전 및 이후 모두에 적용될 수 있다.

상기한 바와 같은 혈관에 대한 치료의 역효과를 여과하는 방법은 혈관 기능에 영향을 미치는 혈관 질병이나 조건을 가진 것으로 의심되거나 실제로 가진 개인들에 적용될 수 있다.

본 발명은 혈관 기능의 파라미터의 측정을 포함한다. 특히, 본 발명은 혈관을 통한 셀들의 이동 속도를 결정하기 위해 사운드 에너지와 임의의 형태의 전자기 에너지를 포함한 에너지를 사용하며, 이에 한정되지는 않는다. 다음 설명에 의해 한정하고자 하는 것은 아니지만, 적혈 세포는 이 기술에 의해 검출된 다수의 세포들을 설명하는 것으로 믿을 수 있다. 바람직한 실시예에서, 초음파 에너지가 이용된다.

본 발명에 의하면, 적혈 세포들의 샘플 볼륨이 사운드 에너지를 사용하여 측정된다. 상기 샘플 볼륨 내의 모든 적혈 세포들이 동일한 속도로 이동하지 않기 때문에, 도플러 편이된 주파수의 범위 또는 스펙트럼은 프로브에 다시 반사된다. 그리하여, 상기 프로브로부터의 신호는 A-D 변환기에 의해 디지털 형태로 변환되며, 샘플링 된 도플러 신호의 스펙트럼 내용은 그 다음에 신속한 푸리에 변환 방법을 사용하여 컴퓨터나 디지털 신호 처리기에 의해 계산된다.

이 처리 방법은 혈류의 속도 프로파일을 생성하며, 이것은 심박동의 주기에 따라 변한다. 상기 처리는 반복하여 비트 흐름 패턴 또는 초음파 검사도(sonogram)을 비디오 디스플레이에 생성한다. 장치는 도플러 신호의 스펙트럼 내 다수의 분리된 주파수 범위를 분석하도록 구성될 수 있다. 스펙트럼 선 상의 다른 지점에서 신호의 강도를 보여주기 위해 컬러 코딩이 사용될 수 있다. 상기 신호의 세기는 상기 특정 속도 범위 내에서 흐르는 혈액 세포의 비율을 표시한다. 비디오 스크린 상에 표시된 정보는 시험되는 개인의 뇌 내의 특정 위치에서 혈류 특성을 판정하기 위해 훈련된 관찰자에 의해 사용될 수 있으며, 방해 또는 제한의 존재와 같은 혈류 내의 이형들, 또는 동맥을 통한 색전의 통과을 검출하는데 사용될 수 있으며, 이것은 표시된 정보의 과도 왜곡을 초래한다. 상기 장치는 흐름 스펙트럼의 백색 윤곽으로서 비디오 스크린에 표시된 최대 주파수 팔로워(follower) 또는 포락선을 제공하는 처리 옵션을 또한 포함할 수 있다.

다른 바람직한 실시예에서, 레이저 형태의 코히런트 광이 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 적외선 또는 자외선이 사용될 수 있다.

바람직한 일 실시예에서, 본 발명의 시스템 및 방법은 2개의 혈류 파라미터, 즉 평균 유속과 수축 가속도의 분석을 기초로 혈관 건강의 판정을 허용한다.

과거 연구에서 혈류 속도가 뇌로의 혈류와 어떻게 상호 관계가 있는지 분석 했다. 흐름은 속도와 다른 개념이다. 흐름은 뇌의 특정 부분에 전달된 단위 시간 당 양이다. 이것은 부분적으로 속도에 종속한다. 따라서, 과거 연구는 흐름과 속도 사이에 1대1 관계를 보여준다. 이와 같이, 종래에는, 뇌로의 혈류를 판정하기 위해 이 이론에 의존했다. 박동 지수라고 하는 제 1 계산된 수가 있는데, 이것은 혈류 다운스트림의 저항이며, 이것은 다른 연구에서 역시 측정했다. 여전히, 혈관 건강 또는 자동-조절을 평가하기 위해 임의의 흐름 파라미터의 조합을 조사할 필요가 있다.

본 발명의 더욱 바람직한 실시예에서, 상기한 속도 측정을 얻기 위해 경두개 초음파검사(transcranial Doppler)가 사용된다. 선택된 형태의 에너지를 혈관 내의 세포에 적용하면 상기 혈관 내에서 세포의 유속의 계산이 가능하다. 혈관을 통한 세포의 흐름에 관련된 특정 파라미터를 측정함으로써, 데이터 분석이 수행될 것이다.

본 발명에 관련된 한 파라미터는 평균 혈류 속도(V_m)이다. 이 파라미터의 값은 다음 식으로 주어진다.

여기서

Vs = 최고 수축기 유속, 및

Vd = 확장 말기 유속.

본 발명에 관련된 제 2 파라미터는 박동 지수(Pi)이다. 이 파라미터의 값은 다음 식으로 주어진다.

여기서

Vm = 평균 혈류 속도,

Vs = 최고 수축기 유속, 및

Vd = 확장 말기 유속.

본 발명과 관련된 다른 파라미터는 수축기 가속도이다. 이 변수는 확장기의 말기에 유속을 측정하고, 최고 수축기에서 유속을 측정하고, 그 다음에 이들 측정치들 사이의 차이를 확장기의 말기와 최고 수축기 유속의 시간 사이의 시간 길이로 나누어 결정된다. 이것은 수축기 가속도의 지수이다. 이 파라미터의 값은 다음 식으로 주어진다.

여기서

ts = Vs에서의 시간이고 td는 Vd에서의 시간,

Vs는 최고 수축기 유속이고,

Vd는 확장 말기 유속

본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 각 혈관에 대한 특성 시그너처(signature)는 평균 유속에 대한 수축기 가속도를 도시함으로써 정해진다. y축 에 평균 유속과 x축의 수축기 가속도에 의해, 혈관이 이 그래프 상의 포인트로서 표시될 것이다.

본 발명은 혈관들은 혈관들의 혈관 상태 값이 상기한 그래프의 자동-조절 영역 내에 들어올 때 정상적인 자동-조절의 상태에 있다. 그래프 위의 한 점은 혈관의 혈관 상태를 표시한다. 또한 개인 혈관에 대한 값이 그래프의 자동-조절 구역의 외부에 다른 영역 내에 들어올 때, 심각한 문제가 발생했거나 또는 진행중인 것으로 판단되었다. 따라서, 본 발명은 그와 같은 그래프 상에 각 개인 혈관의 위치의 결정을 허용할 뿐만 아니라, 거리에서의 편이의 관점에서 및/또는 그와 같은 혈관의 정상 범위 내로 간주되는 방향의 관점에서 혈관의 혈관 건강에 대한 통찰을 제공하기도 한다.

바람직한 또 다른 실시예에서, 각 혈관에 대한 또 다른 특성 시그너처가 평균 흐름 속도와 박동 지수에 대한 수축기 가속도를 도시함으로써 정의된다. y축의 평균 흐름 속도와, z축의 박동 지수, 및 x축 상의 수축기 가속도에 의해, 혈관은 3차원 공간에서 점으로 표시될 수 있다.

본 발명은 혈관의 값이 3차원 공간의 특정 범위에 들어 올 때 혈관이 정상 자동-조절의 상태에 있다는 것을 추가로 보여준다. 상기 3차원 도시는 한 무리의 점들을 표시하는 특성형상을 제공하며, 여기서 각 점들은 개인의 특정 혈관으로부터 중심을 표시한다. 개인의 혈관에 대한 값이 3차원 공간에서 자동-조절의 영역 외의 다른 범위에 들어 올 때, 심각한 문제가 발생했거나 진행되고 있는 것으로 추가로 결정되었다. 따라서, 본 발명은 이와 같은 그래프 상에 각 개인의 혈관의 위 치의 결정을 허용할 뿐만 아니라 그와 같은 혈관의 정상 범위 내로 간주될 수 있는 거리 및/또는 방향에서 편이의 관점에서 혈관의 혈관 건강에 대한 통찰을 제공한다.

본 발명에 의하면, 각 뇌혈관이 3차원 그래프에 표시된 특성 상태와 시그너처를 가지는 것으로 판정되었다. 개인의 한 혈관에 대한 특성 상태와 시그너처는 혈관 상태 다이어그램에서 한 점으로 표시될 수 있으며, 동일한 혈관 유형의 집단에 대한 특성 상태와 시그너처는 수학적 중심으로 기술된 한 세트의 점들에 의해 표시될 수 있다. 중심에 대한 이 값은 상기한 분석들에 의해 얻어진다. 본 발명은 개개의 혈관들, 특히 개별 뇌혈관들이 한 형상을 정의하는 3차원 공간에서 한 무리의 점들을 표시한다.

특정 혈관에 대한 추가적인 정보를 제공하기 위해 수축기 가속도, 평균 흐름 속도, 및 박동 지수에 추가로 다른 변수들이 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 추가적인 변수들이 사용될 때, 상기 데이터는 그 다음에 4차원 또는 그 이상의 공간에서 도시될 것이다. 다른 개인들로부터 취해진 동일한 이름의 혈관에 대한 중심의 평균 값으로부터 거리에 있어서 한 개인의 혈관에 대한 특정 중심 값의 분석은 정상과 비정상 혈관 사이의 차이의 의미(significance)를 평가하는 기초를 제공하며 비정상의 예측을 가능하게 한다. 따라서, 본 발명은 3차원 공간에 한정되지 않는다. 또한, 개별 혈관들은 n차원 공간에 표현될 수 있으며, 여기서 각 차원은 관련 임상 파라미터일 수 있다. 예를 들면, 추가적인 차원 또는 변수들은 나이, 임상 이력 또는 이전 발작, 비만같은 위험 인자, 흡연, 알콜 소비, 카페인 소비, 고혈 압, 폐쇄성 뇌손상, 편두통 통증의 이력, 맥관염, TIAs, 전두개외상, 증가된 두개내 압력, 약물 남용 이력, 에스트로겐 및/또는 프로게스트론을 포함한 스테로이드 처방, 지질 축적, 고지혈증, 부갑상선 질환, 비정상 전해질 레벨, 부신 피질 질환, 아테롬성 동맥 경화증, 동맥경화증, 석회화, 당뇨병, 신장병, 혈관 효과를 갖는 치료 약품의 사전 투약, 신경절 이후 교감신경 종말에서 노르에피네프린의 방출 또는 흡수에 효과를 갖는 치료 약품의 사전 투약, 신경절 이후 부교감신경 종말에서 아세틸콜린의 방출 또는 흡수에 효과를 갖는 치료 약품의 사전 투약, 혈관의 신경차단술, 전해질 레벨, pH, pO₂, pCO₂, 또는 상기한 것들의 임의의 조합.

본 발명은 한 개인의 모든 혈관의 분석을 가능하게 한다. 이들 분석 방법은 개인의 혈관 건강, 특히 개인 혈관의 유연성의 지수를 제공한다. 바람직한 실시예에서, 본 발명은 혈관이 자동-조절 능력의 분석을 허용한다. 임의의 그와 같은 혈관은 혈류를 분석하는데 사용된 장치와 함께 위치할 수 있다면 분석될 것이다. 본 발명의 시스템 및 방법을 가지고 동맥과 정맥 모두 분석될 수 있다. 동맥에 대해서, 뇌혈관과 비 뇌혈관이 모두 분석될 것이다. 예를 들면, 공통경동맥, 내경동맥, 외경동맥 및 두개외 동맥이 평가될 것이다. 또한, 한 개인의 대뇌 혈관의 분석이 본 발명의 시스템 및 방법에 의해 수행될 수 있으며, 대동맥 순환 및 그것들의 주요 가지에 기여하는 혈관을 포함한다. 본 발명은 상이한 그룹, 예컨대 특정한 연령 범위나 특정 나이에 속하는 그룹들, 또는 건강한 것으로 간주되는 그룹들, 당뇨병과 같은 임상적으로 정해진 그룹에 속하는 그룹들, 비만과 같은 공통의 위험 인자들을 공유하는 개인들의 그룹, 니코틴과 같은 유사한 물질, 또는 베타 블로커와 같은 약품에 노출된 개인들의 그룹의 개인들에 대한 개별 대뇌 혈관들의 분석을 추가로 허용한다. 본 발명은 혈관 질환의 미래 발생의 정확한 예측, 혈관 질환 진단, 혈관 질환의 심각성의 판단, 및/또는 혈관 질환 예후를 제공하고 인터넷에 대한 액세스와 같은 다양한 통신 메커니즘에 대한 능력을 갖는 시스템을 포함한다.

본 발명의 시스템은 수신기 또는 수신 수단을 통해 다른 장소로부터 환자의 혈관 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 컴퓨터로 또는 상기 특정 혈관 또는 정상 및/또는 질병 상태의 다양한 혈관에 대한 혈관 데이터를 포함하는 수개의 컴퓨터를 통해 상기 데이터를 전송하고, 환자의 혈관 데이터를 데이터베이스와 비교하여 하나 이상의 결과를 생성하고, 상기 하나 이상의 결과를 다른 장소에 전송함으로써 동작할 수 있다. 상기 다른 장소는 원격지의 컴퓨터이거나, 또는 다른 데이터 수신 수단일 수 있다.

본 발명에 따라 개인의 혈관 건강을 평가하는데 있어서 하나 이상의 혈관에서 혈류의 다양한 파라미터의 값들을 해석하는 자동 의사결정 시스템의 일 실시예에서, 각각 서로 상호 작용하는 적어도 3개의 다른 모듈이 제공된다. 이 모듈들은 데이터를 액세스 하는 모듈, 사용자와 인터페이스 하는 모듈, 환자 데이터를 처리하는 모듈, 또는 추론 모듈을 포함한다.

데이터 액세스 모듈은 경두개 도플러 검사와 사용자에 의해 입력된 임상 데이터를 위한 액세스 및 저장 방법과 상기 추론 엔진으로부터 추론을 위한 액세스 및 저장 방법을 제공한다. 이 데이터는 당해 기술분야의 전문가에게 알려진 임의의 방법에 의해 저장되며, 네트워크 서버의 저장소나, 개인용 컴퓨터의 파일의 저장소를 포함하며 이에 한정되지는 않는다. 데이터 액세스 모듈은 다양한 명령어에 반응할 수 있으며, 모듈을 개시하는 명령어, 환자 데이터를 검색하는 명령어, 환자 데이터 및/또는 그래프를 저장하는 명령어, 환자 데이터 및/또는 그래프를 삭제하는 명령어, 환자의 목록을 검색하는 명령어, 및 데이터 베이스를 검색하는 명령어를 포함하며 이에 한정되지 않는다.

상기 사용자 인터페이스 모듈은 다양한 기능을 수행하는데, 데이터 액세스 모듈에 전송되는 사용자 입력의 처리, 상기 추론 모듈을 위한 명령어의 실행, 상기 데이터 액세스 모듈을 위한 환자 데이터에 관한 검색, 상기 추론 모듈로부터의 추론 결과에 대한 검색을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 사용자 인터페이스 모듈은 데이터 액세스 모듈로부터 수신된 적어도 하나의 환자에 대한 환자 데이터와 상기 추론 모듈로부터 수신된 개념 인스턴스를 표시하도록 추가로 설계된다. 사용자 인터페이스 모듈은 또한 환자를 위한 임상 및 인구통계학 데이터와, 원시 경두개 도플러 검사 속도계 데이터, 및 환자의 혈역학적 상태의 분석을 표시하도록 설계될 수도 있다. 상기 환자의 혈역학적 상태의 분석은 각 동맥의 조건, 검출된 임의의 글로벌 조건, 및 환자의 발작 위험의 평가를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 사용자 인터페이스는 바람직하게는 어떻게 결론에 도달되었는지를 결정하기 위해 환자의 발작의 위험의 평가로부터 훈련하는 능력을 사용자에게 제공한다.

상기 추론 인터페이스 모듈은 다양한 기능을 수행하는데, 추론된 개념을 위한 환자 데이터를 처리하기 위해 명령을 수신하고, 개념 그래프에서 주어진 개념 인스턴스의 특정 개념 또는 증거의 인스턴스를 검색하고, 상기 개념 그래프를 저장하거나 과거 개념 그래프를 저장하는 것을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 상기 추론 인터페이스는 다음과 같은 적어도 2개의 다른 모듈로 더 나누어질 수 있으며 - 입력된 데이터의 분석을 수행하는 분석 모듈, 임의의 사용자 입력, 저장된 개념 및/또는 데이터, 임상 데이터, 및 경두개 도플러 데이터를 포함하나 이제 한정되지 않음; 상기 분석 모듈과 다른 모듈들 간의 상호작용이 상세를 숨기는 인터페이스 모듈. 상기 인터페이스 모듈은 다른 모듈들이 분석 모듈에 노출하지 않고 상기 분석 모듈에 있는 데이터 및 개념 그램프에 액세스하는 것을 가능하게 한다. 바람직하게는, 상기 추론 모듈에 의해 생성된 상기 파일들은 데이터 액세스 모듈에 의해 저장된다.

본 발명에 의하면, 환자 데이터는 경두개 도플러(transcranial Doppler) 판독값과 모든 임상 데이터로부터 도출된 모든 데이터를 포함한다. 바람직하게는, 환자 데이터는 각 환자에 대한 단일 블록의 데이터로서 액세스되고 저장되며, 고유 환자 ID에 의해 참조된다.

본 발명의 일 실시예에서, 경두개 도플러 데이터와 임상 데이터는 사용자 인 터페이스에서 사용자에 의해 입력된다. 일단 상기 입력이 완료되면, 사용자는 상기 데이터를 나중에 액세스 하기 위해 파일에 저장하거나 또는 그것을 저장하기 전에 즉시 분석할 수 있다. 어느 경우에나, 환자 데이터는 추론 모듈에 의해 상기 데이터 액세스 모듈로부터 검색된다. 양 모듈은 환자 ID를 기초로 환자 데이터를 검색한다. 바람직하게는, 사용자는 보거나, 편집하거나, 분석하기 위해 특정 환자의 데이터를 선택할 수 있도록 파일에 저장된 모든 환자의 리스트를 검색할 수 있다. 바람직하게는, 필수적인 것은 아니지만, 데이터 액세스 모듈에 송신된 파라미커 세트는 사용자 ID를 포함한다.

상기 분석 모듈은 하나 이상의 클래스의 서비스를 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 모듈은 상기 분석 모듈에 명령하는 방법을 포함하며, 상기 명령은 상기 모듈의 초기화, 시작, 실행 및 중지시키는 명령을 포함한다. 상기 모듈에 의해 제공된 또 다른 클래스의 서비스는 개념 속성 값을 설정 및/또는 검색하는 방법을 포함한다.

상기한 모듈에 의해 정의된 바와 같이, 본 발명은 개인의 혈관 건강을 평가하는데 있어서 하나 이상의 혈관에서 혈류의 다양한 파라미터의 값들을 해석하는 자동화된 의사결정 지원시스템을 위한 시퀀스를 제공할 수 있다. 이들 시퀀스는 환자 데이터의 저장, 환자 데이터의 분석, 분석 페이지에 분석의 로딩, 및 개념 그래프로부터 증거의 검색을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.

상기한 모듈에 의하면, 본 발명은 개인의 혈관 건강을 평가하는데 있어서 하나 이상의 혈관에서 혈류의 다양한 파라미터의 값들을 해석하는 자동화된 의사결정 지원시스템을 위한 소프트웨어 설계를 제공할 수 있다.

상기한 모듈의 사용에 의해, 본 발명은 개인의 혈관 건강을 평가하는데 있어서 하나 이상의 혈관에서 혈류의 다양한 파라미터의 값들을 해석하는 자동화된 의사결정 지원시스템을 운영 프로토타입을 위한 이용 케이스를 제공할 수 있다. 이들 이용 케이스, 또는 사용자 인터페이스 명령어는 새로운 환자 데이터의 입력, 기존 환자 데이터의 로딩, 임상 데이터 보기, 경두개 도플러 속도계(transcranial Doppler velocimetry) 보기, 환자 데이터의 분석, 분석 보기, 및 분석 이면의 증거 수집하기를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 혈관 건강 평가가 원격으로 수행될 수 있는 프로세스가 제공되며, 한 장소에서 환자의 혈관 건강의 조사를 허용하고, 반면 다양한 유속 파라미터로부터 대뇌 혈관 건강 상태의 초음파 측정에 의해 얻어진 환자의 데이터 정보를 처리하는 것은 다른 장소에서 수행된다. 이 프로세스는 바람직하게는 환자의 특정 상태가 주어진 경우에 적절한 데이터 세트를 얻기 위해 개발된 결정 매트릭스를 사용하여 단계적 방식으로 관리된다. 그러므로, 상기 프로세스는 원격으로 관리될 수 있고 상기 데이터는 원격으로 처리될 수 있다.

예를 들면, 기술자 또는 의사는 필요한 경두개 도플러 데이터를 얻는 적절한 장치를 환자의 머리에 적용함으로써 환자를 지원하거나, 대신에, 상기 도플러 데이터를 얻기 위해 두개골 상의 적절한 윈도우에 프로브가 놓일 것이다. 혈관 건강 데이터는 그 다음에 수집되어 혈관 건강 평가를 수행하는 다른 장치로 전송될 것이다. 그 다음 상기 데이터는 처리되고 추가적인 측정에 대한 잠재적 제안 외에 해석이 생성될 것이다. 상기 평가 프로세스 그 자체는 배치 모드로 한 번에 한 시험이 행해질 수 있으며, 또는 온라인 시스템으로 연속해서 행해질 수 있다. 그 다음에 상기 해석과 잠재적 제안은 다른 장송에 중계될 수 있으며, 이 장소는 환장의 장소, 건강관리 사업자의 장소, 또는 진단이 전달되는 장소를 포함하는 몇가지 선택 중 어느 것일 수 있다.

상기 분석을 실행함에 있어서, 컴퓨터나 평가자와 같은 분석자는 분석을 수행하고 바람직하게는 기준 집단과의 비교를 수행한다. 상기 기준 집단은 그 날 평가된 환자들의 그룹이 되거나 또는 어떤 다른 점에서 적절한 집단이 될 수 있다. 어떤 경우이든, 기준 집단을 고려하는 것과 상기 기준 집단에 대해 설정된 현재 데이터를 갖는 것이 중요한데, 이는 예측값이 상기 특정 기준그룹에서 개인들의 잠재적인 보급에 의해 영향을 받을 수 있기 때문이다.

측정 장치로부터 혈관 건강 평가자로의 혈관 건강 정보의 전송과 전달 장소 로의 혈관 건강의 해석의 전송은 모뎀, 케이블 모뎀, DSL, T1, 및 무선 전송과 같은 다양한 통신 링크를 통해 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 상기 전송은 배치 또는 연속적일 수 있다.

클라이언트-서버 정보과학 실시예에서, 일부 평가 기능은 클라이언트 측에 있을 수 있는 반면 다른 것은 서버 측에 있을 수 있으며, 각 측에 배치되는 비율은 최적 대역폭, 컴퓨터 속도 및 메모리의 함수이다. 다른 고려사항은 초음파에 부착된 컴퓨터 장치를 통해서 단계적 방식으로 또는 배치 모드로 데이터의 원격 전송을 포함한다.

본 발명은 인터넷과 다른 통신 메커니즘에 대한 액세스와 결합된 시스템을 포함하는데, 상기 시스템은 혈관 질환의 미래 발생의 거의 정확한 예측과, 혈관 질환 진단, 혈관 질환의 심각성의 판정, 및/또는 혈관 질환 예후를 추가로 제공한다. 본 발명은 혈관 질환의 심각성의 조사, 진단, 예측, 판정과 혈관 질환의 장래 발생을 예측하도록 훈련된 하나 이상의 고도로 정교한 컴퓨터-기반 데이터베이스를 추가로 제공하고, 진단과 예후의 증가된 정확성을 제공한다. 본 발명은 또 임상 환경에서 약물과 같은 물질에 노출 이후에 흐름 특성에서 미묘한 차이를 평가하는 민감한 도구를 제공한다.

본 발명은 전자적 파일 시스템과 같은 파일시스템과 결합되어, 개별 환자의 혈관 데이터 파일, 혈관 흐름 특성의 분석 결과가 상기 환자 파일에 저장될 수 있다. 이와 같이, 건강관리 사업자 또는 환자는 환자 파일에 있는 정보에 신속하게 액세스를 할 수 있다. 건강관리 사업자에의 이전 방문 이후 혈관 건강의 변화가 신속히 판정될 수 있기 때문에, 이에 의해 혈관 질환 개선이 변화되었는지 여부를 표시하거나, 또는 제안된다면, 조정 전략이나 치료술이 효과적이다. 본 발명은 또 의사에게 혈관 질환의 장래 발생의 예측과, 질병 진단과, 혈관 질환의 심각성의 판정과, 및/또는 혈관 질환 예후에 관한 컴퓨터-기반 데이터베이스로부터의 정보를 수신한 후 제안된 추가적인 진단 시험과 가용한 치료 옵션을 환자에게 권고할 수 있는 능력을 제공한다.

그러므로 본 발명은 혈관 건강을 평가하는 새로운 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 대뇌 혈관 건강의 일상적인 평가를 위한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 질병 위험이 있는 개인들의 혈관 건강을 평가하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 발작과 같은 혈관 문제를 경험한 환자들을 모니터하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 치료에 대한 혈관의 반응을 평가하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는데, 상기 치료는 처치의 수행, 테라피의 실행 및 물질의 처방을 포함한다.

본 발명의 특징적인 목적은 대뇌 혈관 이상의 위험이 있는 개인들에서 물질에 대한 혈관 반응을 평가하는 것이다.

또 본 발명은 치료에 대한 혈관의 반응을 평가하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는데, 상기 치료는 처치의 수행, 테라피의 실행 및 치료 방법으로 사용되는 약물의 처방을 포함한다.

또 본 발명은 발작, 폐쇄성 뇌손상, 콘트라 쿠 레시온(contra coup lesions),무딘 외상(blunt force trauma), 일과성 뇌허렬 발작(transient ischemic attacks),두개 내 출혈(intracranial bleeding), 동맥염(arteritis),뇌수종 (hydrocephalus), 졸도(syncope), 교감신경 절제(sympathectomy), 기립성 저혈압(postural hypotension), 과민성 경동맥동(carotid sinus irritability), 저혈량증(hypovolemia), 심박출량감소(reduced cardiac output), 심장부정맥(cardiac arrhythmias), 불안발작(anxiety attacks), 히스테리성 졸도(hysterical fainting), 저산소증(hypoxia), 수면 무호흡(sleep apnea), 두개내 압력증가(increased intracranial pressure), 빈혈증(anemia), 변경된 혈중 가스 레벨, 저혈당증, 부분적 또는 완전한 경동맥 폐색(carotid occlusion), 죽상동맥경화성 혈전증, 색전증 뇌경색(embolic infarction), 경동맥 내막절제술(endarterectomy), 경구 피임약, 호르몬 대체 요법, 약물 요법, 쿠마딘(coumadin), 와파린(warfarin), 및 항혈전 약물을 포함하는 혈액 시나(thinner)에 의한 치료, 흥분성 아미노산 길항제(excitatory amino acid antagonists)에 의한 치료, 뇌부종(brain edema), 동맥 아밀로로드증(arterial amyloidosis), 동맥류, 파열된 동맥류, 동정맥기 형(arteriovenous malformations), 또는 뇌혈관에 영향을 주는 다른 임의의 조건들 이후에 환자의 혈관 건강의 지속적인 평가를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 혈관 작용을 갖는 것으로 생각되는 약물이나 다른 물질을 평가하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 혈관 질환의 위험이 있는 개인들에게 혈관 작용이 생각되는 약물을 평가하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 발작 이후 개인에게 혈관 작용을 갖는 것으로 생각되는 약물과 같은 물질을 평가하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 뚜렷한 혈관 문제를 갖지 않은 개인들에게 혈관 작용을 갖는 것으로 생각되는 약물과 같은 물질을 평가하는 비침습적 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 개인들에게 혈관 작용을 갖는 것으로 생각되는 약물과 같은 물질의 다른 투약량을 평가하는 비침습적인 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 개인들에게 혈관 작용을 갖는 것으로 생각되는 약물과 같은 물질들의 상이한 조합을 평가하는 비침습적인 방법을 제공하는 것이다.

또 다는 본 발명의 목적은 개인들에게 혈관 작용을 갖는 것으로 생각되는 약물과 같은 물질의 선택된 투약량의 상이한 조합을 평가하는 비침습적 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가적인 목적은 뇌혈관의 다른 영역에서 혈관 손상 이후 특정 혈 관 또는 혈관상(vascular beds)의 혈관 건강을 평가하는 것이다. 이와 같이, 지혈류(collateral blood flow)를 적당히 자동-조절하고 분배하는 다른 혈관의 능력이 평가될 것이다.

본 발명의 이점은 침습적이지 않은 것이다.

본 발명의 추가적인 이점은 수행하는데 신속하고 저렴한 것이다.

본 발명이 다른 이점은 각 대뇌 혈관의 특성이 개인의 혈관 건강을 시간에 따라 모니터하기 위한 기준으로서, 특히 혈관 손상이나 상처 또는 약물에의 노출 이후에 일상적인 신체검사 동안에 형성될 수 있는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은 개인의 혈관의 분석과 또 다른 개인에 있어서 대응하는 혈관에 대한 정상적인 값으로부터 혈관의 변화가 구체적인 의료적 조건을 표시할 수 있다는 것이다. 그 다음에 그와 같은 의료적 조건의 치료는 본 발명에 의해 평가되어 상기 치료가 평가되는 상기 특정 혈관에 효과적이었는지를 판정하는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 한 개인의 혈관 건강에 관한 정보를 효율적으로 전달하는 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 건강관리 사업자가 혈관 질병의 장래 발생의 보다 정확하고 정밀한 예측과, 혈관 질환의 진단과, 혈관 질환의 심각성의 판정과 혈관 질환의 예후를 제공하기 위해 이용할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 건강관리 사업자가 혈관 질환의 보다 정밀하고 정확한 예측과, 진단과 예후와, 관련된 치료 옵션들을 제공하기 위해 이용할 수 있는 시스템 을 제공하는 것이며, 여기서 상기 질환은 뇌혈관질환을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 또 다른 목적은 입력 장치로부터 혈관의 흐름 데이터를 수신하고, 정상 또는 질환 상태의 동일한 혈관 또는 혈관들에 대한 기존 데이터의 관점에서 상기 혈관의 흐름 데이터를 해석하고, 혈관 건강에 관한 유용한 정보를 제공하고 그 다음에 상기 정보를 또 다른 장소로 선택적으로 전송하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 짧은 시간 내에 완전한 환자 보고를 건강관리 사업자에게 전달하는 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 입력 장치로부터 혈관의 흐름 데이터를 수신하고, 정상 또는 질환 상태의 동일한 혈관 또는 혈관들에 대한 기존 데이터의 관점에서 상기 혈관의 흐름 데이터를 해석하고, 혈관 건강에 관한 유용한 정보를 제공하는 값을 생성하고, 그 다음에 상기 정보를 또 다른 장소에 선택적으로 전송하는 컴퓨터-기반 데이터베이스를 포함하는 로컬 또는 원격 컴퓨터에 통신 수단을 통해서 연결된 관리지점(point-of-care) 분석 설비를 제공하는 것이다. 그와 같은 출력 값들은 상기 관리지점 흐름 측정 장치로부터 결과를 전송한 건강관리 사업자의 사무실의 관리지점을 포함하는 다양한 장소에 전송될 것이다. 본 발명은 환자에게 알맞고 우수한 건강관리 공급을 강화하기 위해 사용하는 건강관리 사업자에게 정확하고, 효율적이고 완전한 정보를 제공하는 것이다.

본 발명의 이들 목적과 특징과 이점들은 아래의 상세한 설명을 참고하면 더 욱 명확해질 것이다.

도 1 내지 4는 두개 내 혈관에 흐르는 혈액의 속도에 대한 정보를 얻기 위해 개인의 머리에 초음파 펄스가 적용되는 방식을 보여주는 도면이고,

도 5a 내지 5d는 속도가 y축에 표시되고 시간이 x축에 제공되는 경두개 도플러 초음파 분석의 간략한 도면이고,

도 6은 평균 유속이 y축에 표시되고 수축기 가속도가 x축에 제공되는 2차원 노모그램(nomogram)의 간략한 도시이고,

도 7은 정상의 자동-조절 조건으로부터 편이를 표시하는 노모그램의 영역이며, 또한 도 6의 노모그램을 도시하고,

도 8은 3차원 노모그램의 간략한 도면이고,

도 9a 내지 9d는 평균 유속이 y축에 표시되고 수축기 가속도가 약간의 불안정감을 준 환자의 x축에 제공되는 2차원 노모그램의 간략한 도시이고,

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예의 예시적인 시스템 아키텍처의 블록도이고,

도 11은 본 발명의 바람직한 실시예의 좌측 두개외 전두엽 동맥 개념의 개념도이고,

도 12는 본 발명의 바람직한 실시예의 좌측 두개내 전두엽 동맥 개념의 개념도이고,

도 13은 본 발명의 바람직한 실시예의 우측 두개내 전두엽 동맥 개념의 개념도이고,

도 14는 본 발명의 바람직한 실시예의 우측 두개외 전두엽 동맥 개념의 개념도이고,

도 15는 본 발명의 바람직한 실시예의 후동맥 개념의 개념도이고,

도 16은 본 발명의 바람직한 실시예의 지혈류 개념의 개념도이고,

도 17은 본 발명의 바람직한 실시예의 파라미터 개념의 개념도이고,

도 18은 본 발명의 바람직한 실시예의 발작 후보 개념의 개념도이고,

도 19는 본 발명의 바람직한 실시예의 작은 혈관 질환 개념의 개념도이고,

도 20은 본 발명의 바람직한 실시예의 데이터 개념의 개념도이고,

도 21은 본 발명의 바람직한 실시예의 동맥 조건 개념의 개념도이고,

도 22는 본 발명의 바람직한 실시예의 동맥 조건 개념의 개념도이고,

도 23은 본 발명의 바람직한 실시예의 응용 서비스 제공자 아키텍처의 블록도이고,

도 24는 본 발명의 바람직한 실시예의 로그온 페이지의 도면이고,

도 25는 본 발명의 바람직한 실시예의 사용자 시작 윈도우의 도면이고,

도 26은 본 발명의 바람직한 실시예의 경두개 도플러 데이터의 도면이고,

도 27은 본 발명의 바람직한 실시예의 혈력 분석 윈도우의 도면이고,

도 28A는 두개내 압력의 증가와 관련된 증상의 초기 징후에서 다수의 혈관으로부터의 데이터에 기초한 환자의 전체적인 혈관 상태를 도시하고,

도 28B는 환자의 증상이 점차 악화되면서 개인의 혈관에서 혈관 상태의 변화를 도시하고,

도 28C는 환자의 증상이 입원을 요구하는 시점까지 악화된 후에 개인 혈관의 혈관 상태의 급격한 전체적인 변화를 도시하고,

도 28D는 두개내 압력을 감소시키기 위해 치료 후 거의 정상 상태까지 혈관 상태의 회복을 도시하고,

도 29는 경두개 기준 다이내믹 혈관 평가를 사용하여 관찰될 수 있었던 환자에게서 일어나는 두개내 압력 변화를 경두개 혈류 시험이 검출하지 않는 것을 도시하고,

도 30은 표 8에 제시된 2개의 일련의 환자로부터 상호 연관된 MFV와 SA 데이터의 간략한 도시이고,

도 31은 표 8로부터 2개의 일련의 환자에 대한 트렌델렌버그(Trendelenberg) PI의 막대 그래프이고,

도 32는 표 8에 제시된 2개의 일련의 환자로부터 상호 관련된 PI와 SA의 간략한 도시이고,

도 33은 본 발명에 의한 평가를 위해 이용 가능한 19개의 두개내 혈관 세그먼트를 도시하고,

도 34는 본 발명에 의한 평가를 위해 이용 가능한 19개의 두개내 혈관 세그먼트를 도시하고,

도 35는 협착 지역에 근접한 혈관 지역에서 혈류에 대한 효과와 흐름 동작에 서 저항하는 변화를 도시하고,

도 36은 시간에 대한 DCI(DWI라고도 함)의 플롯과 혈관경련의 징후를 표시하는 DCI(DWI라고도 함)에서 임계 레벨 강하를 도시하고,

도 37은 혈관 고장 이후에 시간에 따른 DFI 대비 DCI(DWI라고도 함) DFI의 플롯과 충혈과 혈관경련 사이의 전이를 도시하고,

도 38은 협착 혈관 지역에 근접한 혈관 지역에서 흐름에 대한 IVUS 측정된 효과와 흐름 동작에서 저항성 변화를 도시한다.

본 출원은 출원중이고 공통으로 양도한 2001년 10월 1일자 미국 특허출원 제09/966,366호, 제09/966,368호, 제09/966,360호, 및 제09/966,359호를 본 명세서에 참조에 의해 그 전체 내용을 병합한다.

본 발명은 혈관 건강을 평가하는 새로운 시스템 및 방법을 제공한다. 이 발명은 뇌혈관 질환의 위험을 가진 개인을 평가하는데 사용될 것이다. 본 발명은 또 혈관 손상 또는 발작 이후에 개인에게 있어서 혈관 건강을 평가하기 위해 사용될 것이다. 본 발명은 또 외혈관에 대한 개개 물질 또는 물질들의 조합의 효과를 평가하기 위해 사용될 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 혈관 기능의 파라미터의 측정을 포함한다. 구체적으로, 본 발명은 혈관을 통한 세포들의 이동 속도를 판정하기 위해 사운드 에너지 또는 임의 형태의 전자기 에너지를 포함하나 이에 한정되는 않는 에너지를 사 용한다. 바람직한 실시예에서, 초음파 에너지가 이용된다.

흐름 데이터 수집 및 분석

본 발명의 시스템 및 방법에 의하면, 도플러 원리를 사용하여 두개내 동맥과 정맥에서 혈액 속도의 측정을 얻기 위해 비침습적인 도구가 사용된다. 혈관 벽 수축과 같은 신체 움직임은 도플러 신호 산란 초음파에서 "노이즈"로 검출되기 때문에, 이들 저주파수, 고진폭 신호를 감소시키기 위해 하이패스 필터가 사용된다. 상기 하이패스 필터는 보통 0과 예컨대 488 Hz 사이에서 선택 가능한 차단주파수 이상의 통과 대역을 갖도록 조정될 수 있다.

샘플 볼륨 내의 모든 혈액 세포가 동일한 속도로 이동하는 것은 아니기 때문에, 일정 범위 또는 스펙트럼의 도플러-편이 주파수가 프로브로 다시 반사된다. 그리하여, 프로브로부터의 신호는 A-D 컨버터에 의해 디지털 형태로 변환되고, 상기 샘플링 된 도플러 신호의 스펙트럼 성분은 고속 프리에 변화 방법을 사용하여 컴퓨터 또는 디지털 신호 처리기에 의해 계산된다. 이 처리 방법은 혈류의 속도 프로파일을 생성하며, 이것은 심박의 주기에 따라 변한다. 상기 처리는 반복되어 비트 단위 흐름 패턴 또는 소노그램을 비디오 디스플레이에 생성한다. 상기 도구는 도플러 신호의 스펙트럼 내의 다수의 분리된 주파수 범위를 분석하도록 구성될 수 있다. 스펙트럼 선의 상이한 지점에서 신호의 세기를 보여주기 위해 컬러 코딩이 사용될 수 있다. 상기 신호의 세기는 상기 특정 속도범위 내에서 흐르는 혈액 세포의 비율을 나타낼 것이다. 비디오 스크린에 표시된 정보는 테스트되는 개인의 뇌 내의 특정 지점에서 혈류의 특성을 판정하기 위해 훈련된 관찰자에 의해 사용될 수 있고, 그와 같은 혈류의 이상, 예컨대 가능한 장애 또는 제한의 존재, 또는 표시된 정보의 일시적 왜곡을 초래하는 동맥을 통과하는 색전의 통과를 검출할 수 있다. 상기 도구는 또 흐름 스펙트럼의 백색 아웃 라인으로 비디오 스크린에 표시되는 최대 주파수 팔로워 또는 포락선을 제공하는 프로세싱 옵션을 포함할 수 있다.

도 5a 내지 5d는 본 발명에 따른 시스템에 의해 제공된 도플러 파형 정의를 도시한다. 도 5a는 속도가 y축에 표시되고 시간이 x축에 표시된 경두개 도플러 초음파 분석의 결과를 제공하는 그래프이다. 최고 수축기 속도는 도면에 표시된다.

도 5b는 속도가 y축에 표시되고 시간이 x축에 표시된 경두개 초음파 분석의 결과를 제공하는 그래프이다. 말기 확장기 속도가 도면에 표시된다.

도 5c는 속도가 y축에 표시되고 시간이 x축에 표시된 경두 초음파 분석의 결과를 제공하는 그래프이다. 평균 유속이 도면에 표시된다.

도 5d는 속도가 y축에 표시되고 시간이 x축에 표시된 경두 초음파 분석의 결과를 제공하는 그래프이다. 수축기 상승 운동 시간 또는 가속도가 도면에 표시된다.

본 발명은 수축기 가속도와 평균 유속의 2차원 그래프에 대한 플롯을 도시한다. 다시 자동-조절 모델을 참조하면, 상기 자동-조절 커브가 시스템의 혈관 건강을 더 정확하게 설명한다는 것을 알게 된다. 제 3의 차원인 박동지수의 추가는 3차원 플롯을 제공하며, 이것은 혈액이 혈관의 특정 하위 부분에서 어떻게 흐르는지 에 대해 훨씬 정확한 시각을 제공한다. 이와 같이, 본 발명은 뇌 자체에서 혈액이 어떻게 흐르는지의 노모그램이나 그래픽 표현을 제공하기 위해 상이한 혈류 파라미터를 조합한다.

본 발명은 혈관에 대한 흐름 파라미터를 검사하고 그 다음에 정상적인 값과 비교함으로써 혈관 건강 또는 질병의 상태를 판정하기 위해 뇌혈관의 조사를 허용한다. 이것은 또 전체 집단이 이 상대적으로 신속하고 비침습적인 기술을 가지고 조사될 수 있고, 그에 의해 각 개인 환자뿐만 아니라 상기 집단에 대해서 판독 값을 얻을 수 있기 때문에 임상 시험이 실행되는 것을 허용한다. 또한, 시간에 따라 전체로서 상기 그룹의 흐름 역학을 모니터링 할 수 있으며, 비치료 그룹이 더욱 질병에 걸리는지 또는 치료 그룹이 질병을 안정화하거나, 개선하거나, 또는 더 낮은 발병률을 갖는지 결정하며, 모든 것은 임상 측정에 의해 결정된다. 그리하여, 본 발명은 한 약물이 환자에게 사용함에 있어서 안전하거나 효과적일지를 결정하기 위해 뇌에 대한 아주 민감한 혈류 조사 도구를 제공한다.

초음파 프로브를 사용하여, 혈액의 속도를 결정할 수 있다. 2개의 별개의 지점에서 혈액의 속도의 관계는 본 발명의 흐름 파라미터를 제공할 것이다. 정상적인 집단에 대한 관계에서 각 개별 세그먼트에서 3개의 파라미터의 관계를 분석하는 것은 혈관의 특정 세그먼트의 질병의 상태를 판정할 수 있다. 또한, 뇌의 혈관들의 모든 세그먼트를 전체로 평가하면, 상기 뇌의 전체 영역으로 비정상적인 흐름 의 상태와 상호연결을 판정할 수 있다. 뇌의 위험한 지역이 많을수록, 환자의 발작 위험은 더 높다. 그리하여, 본 발명은 환자에 있어서 발작을 정량화하는 것을 허용한다.

본 발명에 의하면, 다수의 환자에 대한 다양한 경두개 도플러 초음파 검사 측정 값들이 본 발명의 데이터베이스로 수집된다. 상기 데이터베이스는 다양한 뇌혈관에 대한 다양한 범위의 경두개 도플러 초음파 검사 측정을 추가로 제공한다. 도 6은 다수의 개인들에 있어서 시동맥의 경두개 도츨러 초음파 분석에 대한 y축에 평균 유속과 x축에 수축기 가속도의 값을 가진 노모그램을 제공한다. 대다수의 데이터 포인트들은 상기 노모그램의 좌측 하단에 모인다는 것을 알 수 있다. 노모그램의 좌측 상단부에서 발견된 이탈된 포인트들은 혈관 장애, 구체적으로 혈관확장 상태에 대응한다. 또한, 노모그램의 우측 하단부에서 발견된 이탈된 점들은 또한 혈관 장애에 대응하며; 그러나, 여기서 이들 점들은 협착에 해당한다. 이들 관찰이 도 7에서 제공된다.

또 다른 바람직한 실시예에서, 본 발명의 시스템과 방법은 3개의 흐름 파라미터인 평균 흐름 속도, 수축기 가속도, 및 박동지수의 분석을 토대로 혈관 건강의 판정을 허용한다. 예를 들면, 도 8은 다수의 개인들에서 뇌동맥의 경두개 도플러 초음파 분석에 대해 y축에 평균 흐름 속도값을, x축에 수축기 가속도값을, z축에 박동지수 값을 갖는 노모그램을 제공한다. 대다수의 데이터 점들은 노모그램의 원점에 가까운 제 1의 8분 공간(x>0, y>0, z>0)에 위치한 중심에 모이는 것을 알 수 있다. 만일 상기 값의 대수로서 도시되면, 이것들은 정상 분포를 보여준다. 이 값들의 로그의 정상 범위는 기준 집단의 혈관 건강에 대응하는 값들을 표시한다. 이와 같이, 본 발명은 상기 기준 집단으로부터 수집된 데이터를 토대로 임의의 그리고 모든 기준 집단들의 구성을 허용한다. 상기 데이터 세트는 이상적인 기준 세트인데 그 이유는 상기 기준 집단이 임의의 방식으로 정의될 수 있는데, 예컨대 특정 세트의 증상 또는 원하는 특성을 나타내고 있는 환자들이다.

원점에서 멀리고 그리고 노무그램에서 큰 평균 흐름 속도(y값)를 갖는 이탈된 점들은 혈관 장애, 구체적으로 혈관확장의 상태에 해당한다. 또한, 원점에서 멀리 그리고 노모그램에서 큰 수축기 가속도(x값)를 갖는 이탈된 점들은 또한 혈관 장애의 상태에 해당하지만; 그러나, 여기서 이들 점들은 협착에 해당한다.

지금까지 상당히 많은 개인들에 대 수집된 측정치들은 정상의 집단에 대해 관찰된 값들이 3개의 파라미터, 평균 혈류, 수축기 가속도, 및 박동지수에 대한 통계적으로 정규 분포의 값들을 보여준다는 것을 나타낸다. 유의검정, 다변량 거리, 및 클러스터 분석과 같은 표준 다변량 통계 방법에 의해 철저히 검사되면, 3개의 모든 파라미터에 대해 관찰된 값들은 모두 통계적으로 정규 분포를 보여준다.

본 발명의 바람직한 실시예의 일 형태는 경두개 도플러 초음파 검사에 의한 데이터의 수집이다. 상기한 바와 같이, 경두개 도플러 초음파 검사를 수행하기 위한 수단은 2 MHz 펄스형 도플러 및 스펙트럼 분석기이며, 여기서 검사자는 이미지의 도움없이 두개내 혈관을 조사한다. 그와 같은 기술은 자유재량, 맹목적의, 또는 비영상화 경두개 도플러 초음파 검사 방법이라고 한다. 최근에, B-모드 영상화 및 컬러 및 파워 도플러를 포함하는 듀플렉스 초음파 시스템이 경두개 도플러 연구를 수행하기 위해 사용되어 왔다. 그러나, 듀플렉스 초음파 기술의 발전에도 불구하고, 자유재량의 경두개 도플러 초음파 검사가 흔히 수행되는데 이는 상기 기술이 동일하게 정확하고 상기 듀플렉스에 비교할 때 덜 비싸고 더 휴대가 용이한 수단이기 때문이다.

자유재량 경두개 도플러 초음파 검사가 조작자 의존적인 특성을 갖는다고 할 수 있지만, 상기 기술은 객관적이고 재생산 가능하다. 경두개 도플러 초음파 검사를 수행함에 있어서 조작자는 관련 해부와, 자연적인 두개골 윈도우, 및 인정된 검사 기술을 고려한다. 구체적으로, 두개 내 흐름에 기여하는 두개외 동맥 순환, 상기 두개내 동맥 순환, 경동맥, 척추동맥, 두개기부동맥, 및 그들의 공통 해부학상의 변형의 이해가 전제가 되어야 한다.

추가로, 검사를 수행하는데 있어서 검사자는 혈관을 식별해야 한다. 그와 같은 식별은 음향적 윈도우 이용, 볼륨 샘플의 깊이, 트랜스듀서에 대한 혈류의 방향, 상대속도, 및 공간적 관계에 대해 전제된다.

상기 검사자는 뼈가 충분히 얇거나 또는 두개골의 내외로 충분한 초음파 에너지가 통과하도록 허용하는 자연적 개구가 있는 두개골에 대해 3개의 음향적 윈도우 또는 범위가 있어서 경두개 도플러 검사의 성능을 허용하는, 즉 상기 "윈도우"에서 신호대잡음비가 적절한 것을 인식해야 한다. 그러나, 강화된 위상 어레이 검출기는 충분히 개선된 신호대잡음비를 제공하여 "윈도우"는 필수적이지 않을 것이다. 상기 3개의 음향적 윈도우는 측두골에 대해 관골궁 위에 위치한 경측두골 윈 도우(transtemporal window); 트랜스듀서가 정중앙선을 향해서 약간의 모서리 모양으로 직접적인 전후 방향으로 감겨진 눈꺼풀 위에 직접적으로 조향되는 트랜스오비털 윈도우(transorbital window); 및 두개골의 손으로 만질 수 있는 베이스의 약 1 인치 아래 목의 후부에 대해 정중앙선에 위치된 트랜스포라메널 윈도우(transforamenal window)이다. 혈관 내 세포 이동의 검출을 위해 사운드 또는 전자기력을 사용하는 다른 방법들에 대해 다른 윈도우가 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 많은 문헌을 통해 검사자는 최적의 경두개 도플러 초음파 검사를 수행하기 위한 충분한 지시를 제공받을 수 있음을 인식할 것이다. 한 가지 문헌은 L. Nonoshita-Karr와 K.A. Fujioka의 "Transcranial Doppler Sonography Freehand Examination Techniques", J. Vasc. Tech., 24, 9 (2000)이며, 참조를 통해 본 명세서에 포함된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 초음파 빔 정렬은 2차원에서 신속하게 자동적으로 제어된다. 방위각을 신속하게 스캔하는 장치는 3차원 이미지 구성을 위해 고도각을 작은 증분으로 변화시키면서 사용되었으나, 고도를 제어하는데 있어서 속도가 부족하다. 레이저 스캐닝의 유사한 영역에서, 갈바노미터 움직임에 의해 구동된 직교 회전하는 한 쌍의 거울을 사용하여 2차원에서 광빔을 조정하는 것이 일반적이다. 상기 2중 거울 접근법은 그러나 초음파와는 잘 작동하지 않는다. 한 쌍의 갈바노미터 구동 거울의 크기와 복잡성은 의료 응용, 특히 경식도(transesophageal) 및 경직장(transrectal) 프로브와 같은 제한된 공간 사용에 대해서는 단점이다. 또 다른 설계 제약은, 초음파의 감쇠가 파장의 감소에 따라 급격히 증가하기 때문 에 진단 초음파의 파장은 필요시 광파장보다 훨씬 더 크다는 것이다. 경험상, 초음파 파장은 영상화되는 최대 깊이의 1%보다 훨씬 더 작을 수 없으며, 조직을 통한 영상화를 위해 더 큰 파장이 필요할수록 감쇠가 크다. 상대적으로 큰 파장을 가지고, 회절 효과는 레이저와 같은 작은 거울 가지고 조정될 수 있는 아주 얇은 시준된 빔을 생성하는 것을 불가능하게 한다.

초음파의 정확한 초점을 위해서, 상대적으로 큰 구멍이 회절에 의한 각도 분산을 피하기 위해 필요하다. 초점이 잘 맞추어진 필드 근방의 초음파 빔은 짧은 초점 넥을 통해서 분산 콘에 연결하는 수렴 콘의 형태를 가지며, 대상 영역에서 작은 깊이의 거의-최적 초점을 표시한다. 상기 초점에서 2개 파장의 조금 아래의 실질적인 최소 스폿 직경에 접근하는 해상도는 60°의 콘 내각을 요구한다. 만일 칼럼 빔의 발생 종단이 고정된 초점 깊이를 유지하면서 더 작게 만들어지면, 회절은 초점 넥을 더 두껍게 만들고, 상대적으로 양호한 초점의 증가된 깊이 범위에 대해 최적의 깊이에서 해상도를 희생한다. 2중 거울 장치를 가지고 정밀한 초점을 달성하기 위해, 상기 거울들은 비교적 커야 하므로, 신속한 각도 응답을 유지하는데 어려움을 증가시킨다. 전형적인 전기 기계적인 초음파 이미지 스캐너는 회전 헤드에 다수의 트랜스듀서, 또는 각 진동으로 회전 진동하는 초음파 거울을 사용하며 - 비스캐닝 모드로 정밀한 각도 서보-제어의 가능성을 희생함으로써 원하는 방위각을 얻는 방법.

레이더에서, 단계적 어레이는 고정된 송신/수신 표면으로부터 2차원에서 신 속한 스캐닝과 갑작스런 정렬을 허용한다. 비슷한 접근이 의료 초음파에 적용 가능하다. 일차원 초음파 단계적 어레이들의 사용이 증가하고 있으며, 2차원에서 정렬의 제한된 제어가 출현하기 시작하고 있다. 바람직한 일 실시예에서, 3차원 디지털 이미지를 구성하기 위해 작은 증분 단계를 통해 1차원 단계적 어레이의 스캐닝 평면을 회전시키는데 스테퍼 모터가 사용된다. 이 접근은, 느린 스캔의 프레임이 정밀한 등록이 이루어지도록 대상과 초음파 스캐너가 기계적으로 안정되는 것이 필요하다. 2개의 선택된 스캐닝 평면의 어느 하나에서 빔 조정을 허용하는 2중 세트의 전극을 갖는 단계적 어레이가 사용될 수 있다. 예를 들면, 1차원 초음파 어레이를 사용하는 시스템은, 동맥의 단명에 대해서 유속 프로파일을 특성화하기 위해 범위-제어된(range-gated) 펄스형 도플러에서 사용을 위해 평면에서 제어 가능한 정렬과 초점 깊이를 달성할 수 있다. 상기 장치는 EH 동맥을 따라 다른 축상 위치에서 도플러 속도를 비교함으로써 각도 관계를 정량화하기에 유용하며, 따라서 도플러 주파수 편이와 유속 사이의 관계는 정확하게 결정될 수 있다.

다수의 새로운 초음파 응용에서, 시각적 이미지 스캐닝은 작은 범위에서 분석적 측정을 준비하는데 있어서 구조를 식별하고 그 위치를 정의하는 지원하는 역할을 담당하며, 이는 협착 병변에 의해 야기된 흐름 장애를 검출하고 용적 측정 흐름을 특성화하기 위해 동맥의 차원에 대해 그리고 시간에 따른 유속 프로파일 측정과 관련된다. 고정된 정렬 탈초점 빔이나 2개의 축에 대해서 전기 기계적으로 정렬된 빔을 사용하면, 혈압과, 안압과 기계적 조직 특성을 결정하는 시스템에서, 바 이브레이션 트래킹과 직경 박동 추적의 목적으로, 정반사을 발생시키는 기관 표면의 시변 위치를 추적하는데 초음파가 사용될 수 있다. 하나의 바람직한 실시예는 비초점 2축 초음파 조향 장치를 포함하고, 짧은 마그넷 실린더에 적재된 초음파 트랜스듀서와 2축 짐벌 베어링에 장착된 트랜스듀서-마그넷 쌍을 포함하고, 핀을 포함하며, 상기 짐벌 부분과 고정된 하우징을 연결하는 플렉시블 와이어를 갖고 링 위의 베어링 컵과 마그넷을 맞물린다. 상기 짐벌 주위에는 코어의 90° 사분에 4개의 와인딩을 갖는 4개의 부분에 도넛형의 강자성체 코어가 있다. 마주하는 와인딩은 서로 연결되어 있으며, 상기 짐벌 트랜스듀서-마그넷 쌍을 교차하는 2개의 직교 자기장을 발생시키는 2개의 전기회로를 제공한다. 상기 짐벌 부분은 2개의 응용된 자장에 대응하여 기울어져, 초음파를 조향한다.

이 조향장치에서, 축방향으로 극을 가진(axially-poled) 중심 마그넷은 본질적으로 그 중심 정렬에서 불안정하며, 상기 토로이드를 통과하는 점에 끌린다. 정렬을 안정화시키기 위해, 연결 와이어의 토션 복구가 마그네틱 불안정성을 극복해야 한다. 정렬 방향은 서보-제어에 대한 직접적인 감지없이 기계적인 그리고 자기적인 힘의 균형에 의해 개방-루프로 결정된다. 비보상 개방-루프 제어 상황에서, 만일 순수 정렬 복구가 약하다면, 안정이 느리고, 만일 복구가 더 강하게 되면, 탈중심 정렬을 유지하기 위해 필요한 일정한 힘이 과도하게 된다. 그 동작이 특정 설계, 즉 관성, 각도 스프링 계수, 댐핑, 및 전자기 커플링 강도의 알려진 동적 속성을 고려하는 보상 개방-루프 제어기는 응답을 가속할 수 있다. “영극 보 상(pole-zero compensation)은 종종 이러한 종류의 제어기에 적용되는데, 이는 라플라스 영극 분석이 제어기 전달 함수를 설계하는데 흔히 사용되기 때문이다. 응답을 가속하기 위해서, 상기 제어기 전달함수는 극을 갖는 전기기계적인 저주파수 제로와 제로를 갖는 저주파수 극을 상쇄하고, 일반적으로 대역폭 제한 내에서 실용적인 한 원점의 좌측으로, 제거된 상기 극들을 새로운 극으로 대체한다.

기존 설계에서 아주 필요하고 이용할 수 없는 것은, 정렬에서 신속한 안정 변화를 위해 정렬 감시 및 오류 피드백과 함께 신속한 기계적인 정렬 능력이다. 에코 특성과 그들의 움직임 또는 속도의 정렬 트래킹과 분석의 영역에서, 특히 마취시키지 않은 환자에서 확장된 모니터링을 위해, 확대된 모니터링에 종속한 조직 구조에 동적으로 정렬을 유지하기위해 연속적인 소프트웨어 제어 하에서 2차원 빔 정렬을 미세 조정하고 이미지 프레젠테이션을 신속하게 스캔하는 결합된 능력에 대한 필요가 있다.

결합 스캐닝과 고정형 빔 정렬 모니터링의 영역에서, 이미지 평면 내 특정 정렬에서 B-모드 이미지 스캐닝과 도플러 트래킹 사이에 신속하게 전환하는 단계적 어레이 장치가 사용될 수 있다. 이와 같은 장치는, 단계적 어레이 스피드로, 시간-다중된 모드로 고정된 정렬로 수집하는 도플러 데이터의 간략한 주기와 스캐닝 스위프 사이에서 교대할 수 있으며, 이미지와 도플러 데이터 모두의 상대적인 연속성을 달성한다. 전자적 정렬 제어는 단일 축에 제한되지만, 수동 제어는 제 2 축을 위해 필요하다. 또 듀얼 빔 초음파 장치를 채용할 수 있는데, 한개의 빔은 고정된 환자로부터 데이터를 트래킹하는 용도이고, 다른 빔은 원하는 환자에 대해 정렬을 유지하는데 조작자를 지원하기 위해 지속적인 스캐닝을 위한 것이다. 다시, 다른 정렬 축이 수동으로 제어된다.

다수의 응용에서, 임상 설정에서 측정치를 얻는 것보다는 환자의 신체에 직접 고정되어 신체 움직임을 탈 수 있도록 충분히 작은 장치를 얻는 것이 바람직하다. 이들 및 다른 요구를 충족시키는 본 발명의 장점들은 다음 설명과 청구항에서 알 수 있을 것이다.

데이터 텔레메트리 (Data Telemetry)

본 발명은 환자를 위해 개선되고, 효율적이고 적시의 의료 관리를 제어하고, 관리하고, 전달하는데 있어서 의사를 돕기 위해 몇 개의 고유 기술들을 결합하는 통합된 시스템을 제공한다. 이 통합 시스템의 핵심 구성 요소는 탁상용 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 또는 다수사용자 서버 시스템을 포함하는 프로세서(1), 프로세서로부터 정보를 표시하는 모니터, 프린터, 액정 디스플레이, 기타 출력장치와 같은 출력장치(2); 그리고 선택적으로 환자의 임상 프로파일을 평가하는 분석기(3)를 포함한다. 이와 같은 분석기는 하나의 혈관 또는 다수의 혈관의 흐름 특성을 분석하는데 사용될 것이다.

모든 환자 데이터는 디지털 형태 또는 다른 컴퓨터 판독 가능하고 통신 수용 가능한 형태로 놓이며, 다른 장송에 전송될 것이다. 일 실시예에서, 컴퓨터-기반 데이터베이스는 건강관리 사업자의 사무실, 아마도 의사 진료실의 컴퓨터에 위치될 것이다. 다른 실시예에서, 상기 컴퓨터-기반 데이터베이스는 중앙집중식 병원 시설에, 응급실/서비스에, 임상화학실험실에, 또는 컴퓨터-기반 데이터베이스를 보관하고 유지하는 전용 시설에 배치될 것이다. 또 다른 실시예에서, 컴퓨터-기반 데이터베이스는 가정용 컴퓨터에 위치될 것이다. 또 다른 실시예에서, 상기 컴퓨터-기반 데이터베이스는 전쟁터나, 교외에서 그리고 현장에서 사용을 위해 이동 가능할 수 있다.

본 발명의 시스템의 또 다른 구성요소는 모뎀이나 당해 기술분야에서 잘 알려진 통신장치를 포함한다. 이와 같은 장치는 위성, 라디오, 전화, 케이블, 적외선 장치, 및 당해 기술분야에서 잘 알려진 정보를 전송하는 다른 메커니즘을 포함하며, 이에 한정되지 않는다. 상기 전송장치 모뎀은 정보를 중앙의 컴퓨터-기반 데이터베이스에 전송한다. 바람직한 실시예에서, 모뎀은 컴퓨터가 인터넷을 액세스하기 위해 사용된다. 이와 같은 통신수단은 사무실과 같은 건강관리 사업자의 관리지점으로부터, 상기 컴퓨터-기반 데이터베이스를 보관하는 다른 시설로 혈관 흐름 파아라터의 평가로부터의 환자 정보의 전송에 필수적이다. 상기 컴퓨터-기반 데이터베이스를 보관하는 시설은 같은 사무실, 같은 빌딩, 또는 타운을 횡단하여, 다른 도시, 주, 국가와 같은 원격지에, 또는 배, 항공기 위에 또는 위성에 위치할 수 있다.

상기 컴퓨터-기반 데이터베이스는 데이터통신기술과 분산 네트워크 기술의 장점들을 이용하도록 구성되며, 이것은 세계 어는 곳에나 효율적이고 적시에 데이터를 전송할 수 있도록 한다. 본 발명에 의한 이 시스템은 원격 소스로부터 중앙 서버로 하나 이상의 네트워크를 통해서 임사 혈관 흐름 데이터를 전달할 수 있다. 상기 중앙 서버는 컴퓨터-기반 데이터베이스와 관련 구성요소들을 관리한다. 따라서, 상기 중앙 서버는 진단, 예후, 의사결정, 임상 데이터 분석 및 해석에 관련된 정보를 생성하기 위해 전문가시스템을 사용하여 수신된 실험실 및 임상 혈관 데이터를 분석할 수 있다. 생성된 정보는 하나 이상의 네트워크를 통해서 중앙 서버로부터 하나 이상의 원격지 클라이언트 스테이션으로 전달된다. 원격지 소스로부터 중앙 서버로 데이터를 전달하고, 중앙 서버에서 데이터를 분석하여 정보를 생성하고, 상기 정보를 원격지 클라이언트 사이트로 전달하는 전체 프로세서는 온라인으로 실시간적으로 수행된다.

한 개인의 혈관 건강을 평가하는데 있어서 하나 이상의 혈관에서 혈류의 다양한 파라미터 값을 해석하는 자동화된 결정지원시스템에 있어서, 개별 혈관에 대해 수집된 데이터는 각 환자에 대해 개별적으로 분석되고 그 다음에 상기 환자에 대해 전체로서 분석된다. 다시 말해서, 모든 혈관과 그 각각의 파라미터, 각각의 건강 상태는 서로 비교되고 전체적인 시스템 분석이 이루어진다. 혈관의 건강 상태를 설명하는 n차원 상태의 데이터의 점들은 시작점과 속도를 결정하기 위해 시간에 대해 트래킹된다. 이 경우 속도는 n차원 공간에서 변화의 방향외에 변화의 속도이기도 하다. 더욱 편리한 용어로서, 만일 n차원 공간에서 차원의 하나로서 혈관에서 비유연성(noncpmpliance)가 검출되면, 치료 후에 상기 혈관이 혈관을 더욱 유연하게 하고자 하는 치료에 더욱 유연하게 되면서 비유연성을 나타내는 숫자 또는 비유연성의 정도가 특정 방향으로 예컨대 유연성을 향해서 이동하는 것을 알 수 있을 것이다. 상기 변화의 의미는 개인의 뇌혈관 전체에 걸친 차원 공간에서 건강 상태 이동의 속도를 관찰함으로써 평가될 것이다.

임의의 단일 혈관 지점의 베이스라인으로부터 이동은 통계적 의미를 평가하는 것이 어렵다. 그러나, 모든 혈관 지점들의 건강 상태의 이동을 동시에 분석하는데 적절한 통계적 도구가 존재한다. 그것의 예는 Wilcox Test이며, 이것은 변수들이 통계적으로 서로 상이한지를 확인하기 위해 비파라메트릭(non-parametric) 값의 그룹의 비교를 허용한다. 다른 시험이 주어진 데이터 세트에 적합할 수 있다. 그러나, 기본적으로 상기 프로세스는 한 개인의 각 혈관의 건강 상태를 n차원 공간에서 수량화하는 것이고 변화의 의미와 변화의 방향을 결정하는 것이며, 그리하여 만일 상기 변화의 정도와 방향이 함께 고려될 때 의미가 있다면, 상기 치료가 효과적이라고 결론을 내리는 것이다. 개인적인 경우에서 치료를 중지하고 관찰되는 효과가 사실 약물에 의한 것임을 동일한 것의 반대를 관찰함으로써 확인할 수 있다.

임상시험 치료 그룹을 대조 그룹과 비교할 때, 상기 프로세스는 상기 개인에 행해지고 있는 것과 유사할 수 있다. 차원 공간에서 차원들의 각각에 대해서 혈관 건강 상태의 특정 특성을 수량화하는 숫자가 중요한 것으로 해석될 수 있는지를 평가하는 문제이다. 여기서 사용된 통계적 분석의 논의는 Jerrold H. Zar, Biostatistical Analysis (뉴저지주 Prentice Hall, Inc. 출판)의 페이지 153-161에서 찾을 수 있으며, 참조에 의해 여기서 병합된다.

본 발명의 시스템이 훈련되는 한 가지 방법은 소프트웨어가 전문가에 의해 사용되는 원리를 수량화하는 것이다. 이와 같은 시스템에서, 이 프로세스 동안 전문가와 시스템은 서로 반영하게 된다. 상기 프로세스에서 상기 전문가는 데이터 분석에 관해서 아주 특징적이고, 구체적이고 및 양적이다. 차례가 되어, 상기 소프트웨어는 분석적 프로세스의 상세한 부기를 유지한다. 그리하여, 상기 소프트웨어 시스템과 전문가는 각각 이 지식의 개발에서 자신의 각각의 역할을 확대하기 시작한다. 상기 소프트웨어의 목적은 전문가의 분석을 캡처하는 것이다.

본 발명의 전문가 시스템에 의하면, 한 개인의 혈관 건강을 평가하는데 있어서 하나 이상의 혈관에서 혈류의 다양한 파라미터의 값을 해석하는 자동화된 결정지원 시스템을 위한 다양한 기능의 특성이 제공된다. 이들 특성은 다양한 기능 예컨대 좌측 전경동맥이나 기초 동맥 시험 포인트에서 경두개 도플러 판독, 다양한 동맥에 대한 흐름 파라미터, 환자 데이터의 요약, 환자에 대해 수행된 임상 시험의 요약, 환자에게 혈관확장신경 및/또는 혈관수축신경의 존재, 협착 패턴 또는 특정 시험 지점에서 동맥의 수축을 표시하는 패턴, 혈관확장 패턴 또는 혈관의 비대증을 표시하는 패턴, 비유연성 패턴 또는 동맥의 경화의 예에서와 같은 동맥에서 유연성 상실을 표시하는 패턴, 정상 패턴 또는 정상적인 반경을 갖는 혈관을 표시하는 패턴, 전체적인 혈관수축 또는 뇌에서 혈관의 가역적인 협착, 전체적인 혈관확장 또는 모든 뇌혈관의 확장, 동맥 시험 포인트에서 수축 또는 확장의 의사-정규화된 패턴, 동맥에서 유연성의 상실의 의사-정규화된 패턴, 막힘에 의한 혈관의 협착, 다른 곳에서 흐름의 상실에 대한 보상을 위해 동맥의 확장, 동맥의 영구적인 확장, 비유연성 또는 혈관의 벽이 유연성을 상실하는 상태, 동맥을 통해 또는 흐름의 반대로의 측방 흐름, 및/또는 임의의 형태의 발작에 대한 환자 위험 평가로부터 도출될 수 있다.

다양한 기능을 결정하는 파라미터는 도플러 판독을 하는 사람의 신분, 판독 일자, 환자 신분, 환자의 성별, 환자의 인종 그룹, 환자의 출생일, 특정 약물을 포함한 환자의 약물 사용, 도플러 값, 도츨러 시간, 가속도, 흐름 방향, 판독 깊이, 혈관에서 유속의 평균 및/또는 표준 편차, 혈관에서 수축기 가속도의 평균 및/또는 표준 편차, 혈관의 박동 지수를 포함하여 이에 한정되지 않는다. 이들 파라미터는 데이터 베이스에 입력되거나 유지된 정적 값이거나, 또는 계산된 값일 수 있다. 다른 계산된 파라미터들은 환자에게 혈관확장 또는 혈관수축이 존재하는지에 대한 믿음의 계산을 포함하며, 이것은 카페인 및/또는 메틸산틴(methylxanthine)과 같은 혈관 작용 물질의 존재에 기초할 수 있다. 다른 계산된 파라미터의 예는 특정 시험 포인트에서 동맥의 수축의 심각성의 믿음을 포함하는데, 이것은 전무, 치소, 중간 또는 심각함으로 간주된다. 본 발명의 또 다른 계산된 파라미터는 혈관의 확장의 믿음인데, 이것은 전무, 충혈, 정상 또는 병적인 것으로 간주된다. 본 발명의 또 다른 계산된 파라미터의 예는 동맥에서 유연성의 상실의 믿음을 포함하는데, 이것은 전무, 정상 또는 병적인 것으로 간주된다. 본 발명의 또 다른 계산된 파라미터의 예는 정상적인 반경을 갖는 혈관의 믿음을 포함하는데, 이것은 전무, 충혈, 정상 또는 병적인 것으로 간주된다. 본 발명의 또 다른 계산된 파라미터의 예는 높은 박동지수를 갖는 혈관의 믿음을 포함하는데, 여기서 한 혈관의 박동지수는 다 른 것보다 높으며, 참 또는 거짓으로 간주된다. 상기 예로부터 알 수 있는 바와 같이, 다양한 믿음들이 본 발명의 전문가 시스템에 따라서 연구된 기능을 기초로 계산될 수 있다.

본 발명에 의한 자동화 결정지원시스템은 한 개인의 혈관 건강를 평가하는데 있어서 하나 이상의 혈관에서 혈류의 다양한 파라미터의 값들을 해석하는 도메인 존재론(ontology)을 제공한다. 이들 파라미터는 경두개 도플러 속도 기술에 의해 결정될 수 있으며, 이것은 혈관에서 혈류를 측정하는 비침습적인 기술이다. 이 기술에 의하면, 트랜스듀서로부터의 초음파 빔이 도플러 초음파 검사를 사용하여 두개골에 있는 3개의 자연적 음향 윈도우 중 하나를 통해 조향되어 동맥에서 혈류의 파형을 생성한다. 혈류를 결정하기 위해 수집된 데이터는 펄스 사이클, 혈류 속도, 확장 말기 유속, 수축기 최고 유속, 평균 유속, 뇌혈류의 전체 용량, 흐름 가속도, 동맥에서 평균 혈압, 및 박동지수, 또는 혈관을 통한 흐름에 대한 저항을 포함한다. 이 데이터로부터, 협착, 혈관수축, 비가역적 협착, 혈관확장, 보상 혈관확장, 충혈 혈관확장, 혈관 고장, 유연성, 파열, 및 의사 정규화를 포함하는 조건을 포함한 동맥의 조건이 도출된다.

환자의 발작 위험을 최고로 분석하기 위해, 추가적인 환자 데이터가 본 발명에 따른 자동화된 결정지원 시스템에 의해 사용된다. 이 데이터는 출생일, 인종그룹, 성별, 신체활동 수준, 및 주소와 같은 개인적 데이터를 포함한다. 상기 데이터는 추가로 방문 ID, 체중, 방문일자, 나이, 혈압, 맥박, 호흡률 등과 같은 임상 데이터를 포함한다. 상기 데이터는 추가로, 항핵항체 패널, B-비타민 결핍, C-반 응 단백질 값, 칼슘 레벨, 콜레스테롤 레벨, 혈액투영(entidal) CO₂, 피브로모긴(fibromogin), 엽산의 양, 글루코오스 레벨, 헤마토크리트 백분율, H-파이롤리 항체, 헤모시스테인 레벨, 탄산과잉, 마그네슘 레벨, 메틸 말로릭 산(methyl maloric acid) 레벨, 혈소판 수, 포타슘 레벨, 세드레이트(sedrate)(ESR), 혈청 오스몰(serum osmolality), 나트륨 레벨, 아연 레벨 등과 같은 혈액 물질로부터 수집된 데이터를 포함한다. 상기 데이터는 추가로, 알콜 섭취, 자동면역 질병, 카페인 섭취, 탄수화물 섭취, 경동맥 질환, 관상동맥 질환(coronary disease), 당뇨병, 약물남용, 졸도, 녹내장, 두부손상, 고혈압, 루퍼스(lupus), 약제, 흡연, 발작, 발작의 가족 이력, 수술 이력 등을 포함하는 건강 이력 데이터를 포함한다.

본 발명에 따른 자동화된 결정지원시스템은, 위염, 두개내 압력 증가, 수면장애, 소혈관질환 및 맥관염 등을 포함하는 환자의 발작 위험를 분석하는데 있어서 관련 병리학을 추가로 고려한다. 바람직한 실시예에서, 본 발명은 약물 시도에 잠재적 참여자를 여과하는 결정지원 시스템 및 방법을 포함한다. 당해 기술분야의 전문가에게 잘 알려진 원리 및 용어들에 대해 상술하는 일반적인 참고문헌은 (1) Schank, R.C.과 Abelson, R., Scripts의 Plans Goals and Understanding (Lawrence Erlbaum Associates(1977), 미국 뉴저지 힐스데일); (2) Schank, R.C.와 Riesbeck, C.K., Inside Computer Understanding (Lawrence Erlbaum Associates(1981), 미국 뉴저지 힐스데일); (3) Sacerdoti, E.D., A Structure for Plans and Behaviors (Elsevier (1978), 뉴욕); (4) Rinnooy Kan, A.H.G., Machine Scheduling Problems (Martinus Nijhoff (1976), 헤이그); (5) Charniak, E., Riesbeck, C.K. 및 McDermott, D., Artificial Intelligence Programming ((Lawrence Erlbaum Associates(1980), 미국 뉴저지 힐스데일)을 포함한다.

본 명세서에 사용된 몇 개의 용어는 당해 기술분야에서 수용된 다음의 정의에 의해 일반적으로 기술된다.

개념 그래프(concept graph): 관찰 가능한 데이터 값과 상기 데이터에 관하여 만들어진 상위 레벨 연산과 단정 사이의 종속성의 지식 표현. 개념 그래프는 확장전이 네트워크(ATN: augmented transition network)의 특정한 형태인 개념 노드의 조향된 비순환 그래프로서 구현될 수 있다.

결정지원시스템(Decision Support System): 문제를 해결하는데 지원하기 위해 지식기반을 사용하는 컴퓨터 프로그램. 대부분의 전문가 시스템은 지식 기반을 사용하여 새로운 사실과 믿음을 도출하기 위해 추론 엔진을 사용한다.

추론엔진(Inference Engine); 지식 기반과 로지컬 연산 세트를 사용하여 알려진 사실과 믿음으로부터 새로운 사실을 추론하는 컴퓨터 프로그램.

지식 기반(Knowledge Base): 추론 엔지에 의해 사용될 수 있는 방식으로 표현된 지식의 집합(예컨대, 오브젝트, 개념, 관계, 사실, 규칙 등). 예를 들면, 지식 기반은 전통적인 전문가 시스템에서와 같이 규칙과 사실 또는 주장(assertions)을 포함할 수 있다.

본 발명의 결정지원시스템의 바람직한 일 실시예는 경두개 도플러 측정의 사 용을 통해서 환자의 뇌혈관의 혈력 상태를 평가하는 능력을 포함한다. 도 10을 참조하면 상기 실시예는 3개의 소프트웨어 모듈을 포함한다: 데이터 액세스(1010) 모듈, 추론(1020) 모듈, 및 그래픽 사용자 인터페이스(gui) 모듈(1030). 상기 추론모듈(1020)은 두개의 하위 모듈을 포함한다: 도메인 지식 기반(2362)를 포함하는 Applied System Intelligence, Inc.의 PreAct DSA(1022) 서브-모듈을 포함하는 상황 평가 모듈; 및 추론 인터페이스(1024) 서브 모듈. DSA 외에 인식 엔진이 사용될 수 있다. 상기 추론 인터페이스(1024) 서브 모듈은 다른 오브젝트로부터의 DSA(1022) 서브 모듈과 상호 작용하는 상세를 숨기는 기능을 한다. 이 실시예에서, 이들 모듈은 같은 프로세스의 일부로서 순차적으로 각 모듈의 한 인스턴스를 가지고 실행된다.

데이터 액세스(1010) 모듈은 TCD 측정/데이터, 임상데이터, 및 추론 모듈(1020)로부터의 추론을 위한 액세스와 저장소를 제공한다. 바람직한 랩탑 개인용 컴퓨터 구성에서 이 데이터 수집은 파일에 저장된다.

GUI(1030) 모듈은 데이터 액세스 모듈(1010)에 전송되는 사용자 입력을 처리하며, 추론 모듈(1020)을 위한 명령를 실행하고, 데이터 액세스(1010) 모듈을 위한 환자 데이터에 대해 검색하고, 및 추론 모듈(1020)에 대한 추론 결과에 관해 검색한다. GUI9(1030) 모듈은 추론 모듈(1020)로부터 수신된 개념 그래프 인스턴스에 관련된 개념 인스턴스와 데이터 액세스 모듈(1010)로부터 수신한 환자 데이터를 표시한다.

상기 PreAct DSA(1022) 서브 모듈은 환자 데이터를 표시하는 리프-레벨(leaf-level) 개념을 받아서 질병과 같은 추론된 개념을 위해 처리한다. 현재 개념 그래프는 특정 개념 패턴의 모든 인스턴스를 위해 또는 특정 인스턴스를 지원하는 증거를 위해 질의된다. 상기 현재 그래프는 장래 질의를 위해 저장될 것이며 저장된 개념 그래프는 질의를 위해 다시 로딩된다. 상기 DSA 서브 모듈(1022)은 또한 잠재적인 지식 베이스(2362)에 대한 액세스를 가진다. 추론 인터페이스 서브 모듈(1024)은 추론된 개념을 위한 환자 데이터 처리하는 명령과, 능동적인 개념 그래프에서 소정의 개념 인스턴스에 대한 특정 개념이나 증거를 위한 인스턴스를 검색하는 명령과, 현재 개념 그래프를 저장하거나 저장된 개념 그래프를 로딩하는 명령을 받는다. 상기 추론 인터페이스(1024) 서브 모듈은 이들 명령을 DSA 서브 모듈(1022)에 의해 이해되는 명령어로 변환한다.

이 바람직한 실시예는 표 1의 데이터 구조를 이용한다.

데이터 구조	정의
환자 ID	각 환자를 유일하게 식별함
그룹 ID	시스템에서 환자들의 각 그룹을 유일하게 식별함
환자 데이터 블록	환자에 대한 TCD 데이터와 임상 데이터를 포함. 이것은 다음을 포함한다: □ 각 혈관 시험 포인트에서 데이터와 측정 시간; □ 인구통계학적 데이터(출생일, 인종 그룹 등) □ 임상 데이터(생체신호, 시험결과 등)
파일명	개념 그래프 파일의 명칭
개념 패턴 ID	개념 패턴의 고유 식별자
개념 키 ID	개념 인스턴스의 고유 키
개념 인스턴스	개념 그래프로부터 개념 인스턴스. 도출된 개념은 신뢰 값을 포함한다.
개념 인스턴스의 리스트	개념 그래프로부터 개념 인스턴스의 리스트
개념 키의 리스트	특정 패턴의 개념 인스턴스에 대한 키의 리스트

환자 데이터는 TCD 측정과 임상 데이터로부터 도출된 데이터로 구성된다. 이 데이터는 상기 개념 그래프에서 리프-레벨 개념을 채우는데 사용된다. 환자 데이터는 고유 환자 ID에 의해 참조되는 각 환자에 대한 데이터의 단일 블록으로 액세스되고 저장된다.

TCD 측정과 데이터는 네트워크 또는 직접 연결을 통해 또는 파일로서 스트리밍 방식으로 입력된다. 임상 데이터는 파일로서 입력되거나 또는 수동으로 GUI(1030) 모듈을 통해서 입력된다. 데이터 입력을 완료한 후, 사용자는 나중 액세스 또는 데이터의 분석을 위해 상기 데이터 또는 파일을 저장하는 것을 선택한다. 어느 경우이든지, 추론 모듈(1020)은 데이터 액세스 모듈(1010)을 통해서 환자 데이터를 검색한다. 이 목적을 위해서, GUI(1030) 모듈은 데이터를 파일에 저장한다. 양 모듈은 환자 ID에 의해 환자 데이터를 검색한다. 추가로, 사용자가 환자 데이터를 보거나, 편집하거나, 분석하기 위해 선택할 수 있도록 하기 위해, 상기 인터페이스는 GUI 모듈(1030)이 파일에 저장된 모든 환자들의 리스트를 검색할 수 있도록 한다. 바람직한 실시예에서, 데이터 액세스 모듈(1010)에 전달된 파라미터 세트는 사용자 ID를 포함한다.

추론 데이터는 특정 환자에 대한 개념 그래프에서 개념 인스턴스를 포함한다. 상기 DSA(1022) 서브 모듈은 텍스트 파일롭터 개념 그래프를 로딩하고 개념 그래프를 텍스트 파일에 저장하는 자신의 액세서(accessor)를 제공한다. 상기 데이터 액세스 서브 모듈(1010)은 추론 모듈(1020)에 의해 생성된 파일을 저장하는 것을 담당한다. 표 2는 데이터 액세스 모듈(1010)에 의해 사용된 명령들을 식별한다.

상기 GUI 모듈(1030)은 사용자로부터 입력을 받고, 사용자 입력을 다른 모듈을 위한 데이터와 명령으로 변환하고, 반환된 값들을 스크린에 표시하거나 프린트 출력한다. 상기 GUI 모듈(1030)은 환자를 위한 임상 및 인구통계학적 데이터, 원시 TCD 데이터 및 측정치, 및 환자의 혈력 상태의 분석의 표시를 위해 제공한다.

명령어	사용자	파라미터	반환
모듈 초기화	시스템 계층	없음	성공/실패
환자 데이터 검색	GUI 제어, 추론	환자 ID, 사용자 ID	환자 데이터 블록
환자 데이터 저장	GUI 제어	환자 ID, 사용자 ID	성공/실패
환자 데이터 및 개념 그래프 삭제	GUI 제어	환자 ID, 사용자 ID	성공/실패
환자 리스트 검색	GUI 제어	사용자 ID	환자 ID 리스트
환자 개념 그래프 저장	추론	환자 ID, 사용자 ID 데이터 액세스 모듈에 의해 액세스 가능한 파일명	성공/실패
환자 개념 그래프 검색	추론, GUI	환자 ID, 사용자 ID	추론 모듈에 의해 액세스 가능한 파일명
데이터베이스 검색	GUI	SQL 쿼리	쿼리 결과

환자의 혈력 상태의 분석은 TCD 측정이 이용 가능한 각 동맥의 조건, 발견된 임의의 전체적인 조건, 및 발작에 대한 환자의 위험의 평가를 포함한다. GUI 모듈(1030)은 또한 상기 결론이 어떻게 도달되었는지를 결정하기 위해 발작에 대한 환자의 위험으로부터 사용자가 배울 수 있도록 허용한다.

추론 인터페이스 서브 모듈(1024)은 DSA 인터페이스(1022)의 모든 상세에 도출되지 않고 DSA 서브 모듈(1022)에 저장된 상기 개념을 다른 모듈들이 액세스 하도록 허용한다. 추론 인터페이스 서브 모듈(1024) 명령어는 표 3에 있는 것을 포함한다. DSA 서브 모듈(1022)은 초기화, 시작, 실행, 및 중지하는 명령을 포함하여, 서브 모듈에 명령을 하는 방법을 포함한다. 상기 DSA 서브 모듈(1022)은 또한 개념 속성 값을 설정하고 검색하는 서비스를 포함한다.

명령어	사용자	파라미터	반환
모듈 초기화	시스템 계층	없음	성공/실패
환자 데이터를 갖고 모듈 실행	GUI 제어	환자 ID, 사용자 ID	성공/실패
개념 인스턴스 획득	GUI 제어	개념 패턴 ID	개념의 리스트
개념 인스턴스 획득	GUI 제어	개념 패턴 ID 개념 키 ID	개념
개념 증거 획득	GUI 제어	개념 패턴 ID 개념 키 ID	개념의 리스트
환자의 개념 그래프를 로딩	GUI 제어	환자 ID, 사용자 ID	성공/실패
환자의 개념 그래프 저장	GUI 제어	환자 ID, 사용자 ID	성공/실패

DSA 서브 모듈(1022) 데이터에 대한 요청은 3개의 값들 중 하나로 반응된다: 1 - 데이터가 정확하게 발견됨; 0 - 데이터가 발견되지 않았지만 심각한 오류는 일어나지 않음; 그리고 -1 - 심각한 오류, 예외(exception) 로그 파일을 보라. 알려진 개념 인스턴스에서의 특정 속성의 값을 요청하는 것에 추가하여, 본 발명은 개념의 인덱스와 특정 개념 인스턴스의 짙은 복사 모두를 요청한다. 상기 시스템은 또 다음에 반응한다: 특정 개념 인스턴스의 모든 자식 개념 인스턴스의 리스트에 대한 사용자 요청; 개념 그래프로부터 모든 개념 인스턴스를 제거하라는 사용자 요청(패턴은 로드된 상태로 유지될 것임); 지정된 파일명(바람직한 실시예에서, 이 파일은 XML 파일로 저장될 것임)에 개념 그래프를 저장하라는 사용자 요청; 지정된 파일명으로부터 저장된 개념 그래프를 로드하라는 사용자 요청.

넓은 의미에서, 이 바람직한 실시예는 사용자가 GUI(1030)를 통해 새로운 환자 데이터를 입력하고 그 데이터를 저장하며; 데이터베이스로부터 기존 환자 데이터를 로드하고; 원시 데이터 예컨대 임상 데이터 및 TCD 데이터를 보고; 환자의 혈력 상태에 대해 추론하기 위해 환자 데이터를 분석하고; 분석의 결과를 보고; 그리고 특정 추론에 도달하는데 사용된 증거를 볼 수 있도록 허용한다.

초기화 시, 메인 프로그램은 다음과 같은 순서로 모듈들과 서브-모듈들을 예시하고 초기화한다: 데이터 액세스(1010), 추론 인터페이스(1024)(DSA(1022)를 초기화할 것임), 및 GUI(1030). 초기화가 완료된 이후, 제어는 GUI(1030)로 넘겨진다. 제어는 사용자가 서명할 때까지 GUI(1030)에 남게되며, 이 지점에서 상기 메인 프로그램은 초기화의 역순으로 상기 모듈을 중지한다. 상기 추론 인터페이스(1024) 모듈은 DSA(1022)를 중지시킨다.

GUI 모듈(1030)의 구체적인 동작은 하나 이상의 외부 명령어에 의해 초기화되는 것을 포함할 수 있다. GUI 모듈(1030)의 동작은 추가로 다음과 같은 사용자 명령을 받는 것을 포함한다 시스템에 들어감; 현재 처리되는 환자의 그룹을 변경함(새로운 그룹에 대한 데이터에 액세스하는 상기 사용자의 권한을 조건으로 함); 새로운 그룹의 생성; 시스템에서 빠져나감; 새로운 환자 레코드 생성; 추론을 위해 환자 데이터를 처리함; 새로운 또는 기존 환자에 대한 데이터를 편집; 환자의 데이터를 저장함; 지정된 그룹에 대상의 목록을 표시함(혈력 분석이 환자의 데이터에 대해 행해졌는지 여부를 포함함); 기존 환자에 대한 환자 데이터를 표시; 환자의 전체적인 발작 위험을 표시; 증거로서 사용된 개념과 추가적인 상세 표시를 위해 증거를 명확화하는 능력을 포함하여 환자의 발작 위험의 설명을 표시; 및 각 시험 포인트에서 흐름 특성과, 혈류의 전체적인 특성과, 혈류의 방향을 포함하여 데이터가 가용한 모든 환자/대상의 동맥에서 동맥류의 상태를 표시.

데이터 액세스 모듈(1010)의 구체적인 동작은 기존의 관계형 데이터 베이스 관리시스템에 대한 인터페이스로서 기능하고; 초기화, 중지, 새로운 환자 레코드의 생성, 특정 환자에 대한 환자 데이터 블록의 검색, 환자의 데이터의 갱신, 레코드의 삭제, 개념 그래프의 검색, 개념 그래프의 갱신, 개념 그래프의 삭제를 위한 명령어를 수신하고; 데이터 베이스 내의 모든 환자들의 리스트에 대한 쿼리를 수신하는 것을 포함한다.

추론 인터페이스(1024) 서브 모듈의 구체적인 동작은 하나 이상의 외부 명령어에 의한 초기화; 환자의 데이터의 처리; 현재 환자의 데이터의 분석의 저장, 저장된 분석의 로딩, 처리의 종료를 위한 명령어의 수신; 및 개념 그래프, 특정 개념 인스턴스, 및 개념 인스턴스의 추가적인 설명에서 특정 개념 패턴의 인스턴스에 대한 쿼리를 수신하는 것을 포함한다.

DSA 서브 모듈(1022)의 구체적인 동작은 하나 이상의 외부 명령어에 의한 초기화와; 및 추론의 기초로서 TCD 데이터와 임상 데이터를 가지고, 제공된 리프-레벨(leaf-level) 데이터로부터 개념을 추론하는데 사용된 지식 기반 알고리즘과 개념 패턴을 저장하기 위한 지식 기반의 사용을 포함할 수 있다. 상기 알고리즘은 몇 개의 중간 단계에서 개념을 추론하며, 각 단계는 개념 그래프에서 표시되며, 따라서 문제 영역의 당해 기술분야의 전문가라면 추론의 고리를 따라가기에 충분하다. 상기 개념 그래프에서 표시된 조건들은 혈관확장, 충혈 혈관확장, 병리학 혈관확장, 비유연성, 및 비가역적 협착을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 상기 개념 그래프는 결론으로부터 역으로 추론의 고리를 따라가는 경로를 제공한다. 상기 알고리즘은 복수의 추론 기법을 사용하는데, 예를 들면 관련 개념들에서 지지 데이터를 찾는 Bayesian 추론이있다. DSA 서브 모듈(1022)의 추가적인 동작은 지식 기반 로딩; 거래를 통해 처리될 환자 데이터의 수신; 사용자가 추론으로부터 얻어진 개념을 저장하고 저장된 개념을 로딩할 수 있도록 하고; 및 현재의 개념 그래프, 특정 개념 인스턴스, 및 개념 인스턴스의 추가적인 설명에서 특정 개념 패턴의 인스턴스를 쿼리하는 것을 포함한다. 이 쿼리는 제거 명령을 수신하고, 응답으로, 현재 그래프로부터 모든 개념 인스턴스를 제거하며; 개념 패턴이 로드 상태로 유지되고; 모든 할당된 메모리를 해제하는 킬 명령을 수신하고 종료하며; 및 로그 파일에 비치명적 오류를 기록하는 것을 포함한다.

또 다른 바람직한 실시예에서, 본 발명은 TCD 측정을 기초로 대상의 혈력 상태를 분석하는 네트워크 기반 시스템 및 방법이다. 이 실시예를 사용할 때, 사용자는 이전 실시예에서 설명된 것과 유사한 분석을 위해 중앙 시스템에 데이터를 제출한다.

도 23을 참조하면 바람직한 ASP(Application Service Provider)를 위한 모듈 사이의 관계와 환경을 설명하는 블럭도가 도시되어 있다. 상기 모듈들은 별도의 프로세스 공간에서 실행된다. 사용자 인터페이스(웹 브라우저(2310)의 하나 이상의 인스턴스)와 시스템 인터페이스(2320)가 네트워크 - 이 경우에는 인터넷 -를 통해 컴퓨팅 분야의 전문가에게 알려진 연결 프로토콜을 사용하여 연결된다. 어카운드 관리자(2340)는 각 사용자 계좌에 대한 인증과 계좌 데이터를 유지한다. 또한 추론 모듈(2360)의 하나 이상의 인스턴스와 연결을 유지한다. 추론 모듈(2360)은 상기한 실시예에 유사한 방식으로 DSA 구성요소를 인캡슐레이션한다. 상기 DSA 구성요소는 TCD 데이터를 분석하기 위해 본 발명의 지식 기반을 사용하며 결과에 대한 액세스를 제공한다. 추론 모듈(2360)은 DSA 구성요소에 의한 인터페이스 언어 사용에 대한 번역을 제공한다. 와치도그(2370)는 수용 가능한 파라미터 내에서 기능하는 발명 성능을 모니터한다.

본 발명은 표준 브라우저(2310)를 사용하여 웹사이트를 통해 인터넷을 경유하여 액세스 된다. 도 24 내지 27은 적절한 사용자 행위에 대응하여 브라우저에 표시된 전형적인 페이지를 통해서 가용한 데이터를 도시한다.

시스템에는 로그인 페이지를 통해서 들어가며, 그 예가 도 24에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 동일한 로그인 페이지가 사용자와 관리자 모두에 의해 사용된다. 계좌의 정체에 기초하여, 본 발명은 관리자 시작 페이지 또는 사용자 시작 페이지를 제공한다. 상기 관리자 시작 페이지는 관리자에게 이하에서 설명한 관리 기능에 대한 액세스를 제공한다. 도 25에 도시된 사용자 시작 페이지는 사용자와 관련된 환자들을 리스트한다. 이 때부터, 사용자는 새로운 환자 데이터를 추가하고, 기존 환자 데이터를 편집하거나 환자 데이터를 삭제한다.

도 26에 도시된 환자 데이터 페이지는 환자에 대한 임상 데이터를 표시하고 사용자가 이 데이터를 편집하도록 허용한다. 상기 환자 데이터 페이지는 또 상기 환자에 대한 TCD 데이터 탭에 대한 액세스를 제공한다. 환자에 대한 TCD 데이터 탭은 TCD 측정에 대한 액세스를 제공한다. 사용자는 새로운 TCD 측정을 추가하거나, 기존 측정을 보거나 측정을 삭제할 수 있다. 이 페이지는 환자에 대해서 도 27에 도시된 혈력 분석 탭에 대한 추가적인 액세스를 제공한다. 상기 혈력 분석 탭은 환자의 TCD데이터의 분석이 결과를 표시한다. 만일 TCD 판독치의 세트에 대한 분석이 수행되지 않았다면, 사용자는 이 페이지에서 그와 같은 분석이 수행되도록 요청할 수 있다.

지식 기반(2362)은 TCD 분석을 위해 지식을 유지한다. 본 발명의 분석적 기법은 이들 지식 기반(2362) 파일을 변경함으로써 수정될 수 있다. 환자 데이터베이스(2382)는 환자의 TCD 데이터의 분석에 관련된 환자에 관한 데이터를 저장한다. 각 환자는 시스템의 사용자에 의해 고유 ID가 할당된다. 환자 데이터베이스(2382)에 포함된 정보는 표 4에 도시된 것을 포함한다.

항 목	설 명
사용자 ID	시스템의 사용자를 위한 고유 식별자
환자 ID	이 사용자의 환자 내에서 이 환자를 위한 고유 식별자
출생일	환자의 출생일
성별	환자의 성별
인종	환자의 인종
이 환자에 대한 TCD 판독치의 각 세트에 대해
판독일	판독일자
TCD 판독치의 세트 내에서 각 판독에 대해
세그먼트 ID	판독이 얻어진 동맥 세그먼트
깊이	판독의 깊이(mm)
PSV	최고 수축기 속도
PSVTime	PSV 판독의 타임스탬프(sec)
EDV	말기 확장기 속도
EDVTime	EDV 판독의 타임스탬프(sec)

환자 분석 데이터베이스(2384)는 TCD 데이터의 세트의 추론 모듈(1020) 분석을 저장한다. 상기 분석은 추론 모듈(1020)에 판독될 수 있는 포맷으로 파일로서 예컨대 XML파일로 저장된다. 환자 분석 데이터베이스(2384)의 입력사항에 포함된 정보는 표 5의 정보를 포함한다.

항 목	설 명
사용자 ID	시스템의 사용자를 위한 고유 식별자
환자 ID	이 사용자의 환자 내에서 이 환자를 위한 고유 식별자
판독 ID	환자의 출생일
분석	환자의 개념 그래프로부터 파일을 출력함

인증 데이터베이스(2342)는 인증된 사용자와 관리자의 ID와 패스워드를 저장한다. 인증 데이터베이스(2342)의 입력사항에 포함된 정보는 표 6의 정보를 포함한다.

항 목	설 명
사용자 ID	시스템의 사용자를 위한 고유 식별자
패스워드	사용자에 대한 암호화된 패스워드
계좌유형	사용자 또는 관리자

항 목	설 명
로그인	사용자 ID
	타임스탬프
로그인 실패	사용자 ID
	패스워드 오류
	타임스탬프
로그아웃	사용자 ID
	타임스탬프
새로운 환자 추가	사용자 ID
	환자 ID
	타임스탬프
환자 데이터 편집	사용자 ID
	환자 ID
환자 삭제	사용자 ID
	환자 ID
	타임스탬프
환자 분석	사용자 ID
	환자 ID
	판독 ID
	타임스탬프
환자 리스트 표시	사용자 ID
	타임스탬프
환자 표시	사용자 ID
	환자 ID
	타임스탬프
새로운 계좌 생성	관리자 ID
	새로운 계좌 ID
	계좌유형(사용자 또는 관리자)
	타임스탬프
계좌 삭제	관리자 ID
	계좌 ID
	타임스탬프
트랜잭션 로그 다운로드	관리자 ID
	타임스탬프
인증 데이터베이스 다운로드	관리자 ID
	타임스탬프 타임스탬프

트랜잭션 로그(2344)는 시스템에서 사용자와 관리자의 활동을 기록하고, 트랜잭션 로그(2344)에 포함된 정보는 표 7의 유형을 포함한다.

시스템 데이터베이스(2390)은 애플리케이션의 프로세스를 제공하는데 사용된 데이터를 저장한다. 예들은 상기에서 지정된 데이터 파일의 위치와 IPC 연결에 대한 파라미터를 포함한다.

지식 구조는 본 발명의 수명 동안 정의되고 개발된다; 이 실시예에 대해 그리고 다른 바람직한 실시예에 대해. 상기 지식 구조는 본 발명의 행동을 계획하기 위해 광범위한 기능을 확인한다. 본 발명의 바람직한 실시예는 지식 표현을 위한 개념 그래프(CNG)를 사용한다.

상기 CNG(도 11 내지 22 참조)은 시스템에 대한 입력 데이터를 포함하고,추론된 상태는 입력 데이터를 구성한다. 개념 그래프에서 화살표는 추론의 방향을 표시한다. 상기 추론은 톱-레벨 발작 위험 개념에서 절정에 달한다.

상기 시스템은 인증된 사용자에게 다양한 기능을 제공하는데, 기존 계좌를 사용한 로그인, 새로운 환자 레코드의 설정, 기존 환자 레코드의 편집, 환자 TCD 판독치의 이전에 입력된 세트의 분석의 요청 및 획득, 사용자가 데이터를 입력한 모든 환자의 리스트의 요청 및 획득 - 분석의 존재가 표시됨 ; 이전에 입력된 데이터 및 가능하면 상기 데이터의 분석의 표시를 요청 및 획득; 사용자에 의해 입력된 환자 데이터의 삭제; TCD 판독 세트의 삭제; 및 로그 오프를 포함한다.

상기 시스템은 인증된 시스템 관리자에게 다양한 기능을 제공하는데, 로그인, 새로운 계좌의 생성; 모든 기존 계좌의 리스트; 기존 계좌의 삭제; 트랜잭션 데이터의 다운로드; 와치도그(2370)에 의해 통지가 송신되는 이메일 주소의 변경; 및 로그 오프를 포함한다.

초기화 시, 메인 프로그램은 다음 순서로 모듈들을 예시하고 초기화한다: 와치도그(2370), 시스템 인터페이스(2320), 계좌 관리자(2340), 데이터 관리자(2380), 추론 관리자(2350). 이들 모듈들은 메인 프로그램으로부터 분리된 프로세스 공간에서 실행된다. 종료 시, 메인 프로그램은 다음 순서로 모듈들을 종료한다: 추론 모둘(1020), 데이터 관리자(2380), 계좌 관리자(2340), 시스템 인터페이스(2320), 와치도그(2370).

시스템 인터페이스(2320)는 외부 명령어에 의해 개시된다. 그것은 HTML로 제출된 데이터를 다른 시스템 모듈을 위한 명령으로 변환하고, 반대로, 다른 시스템 모듈로부터의 데이터를 사용자게 표현하기 위해 출력 HTML 페이지로 재포맷한다. 시스템 인터페이스(2320) 모듈은 시스템에 현재 로그인 한 사용자들의 목록을 유지하고 일정한 시간의 비활동 이후에 자동으로 로그 오프한다. 시스템 인터페이스(2320)은 종료 명령을 수신하고 다른 모듈로부터 시스템 데이터에 대한 요청을 수신한다.

데이터 관리자(2380)는 외부 명령어에 의해 개시될 수 있으며, 지속적인 저장소에 데이터를 유지한다. 데이터 관리자(2380)는 다음과 같은 다양한 명령어를 수신하고 응답한다: 특정 사용자에 의해 입력된 환자들의 ID 검색; 새로운 환자 레코드 설정; 환자의 데이터 검색; 환자의 데이터 수정; 특정 TCDV 판독의 분석을 저장; 특정 TCDV 판독의 분석을 검색; 환자의 레코드를 삭제; 및 종료.

계좌 관리자(2340)는 외부 명령어에 의해 개시될 수 있으며, 트랜잭션 로그(2344)에 기록되는 트랜잭션을 수신할 수 있다. 계좌 관리자(2340)는 다음과 같은 명령어를 수신하고 그에 응답할 수 있다: 새로운 계좌 생성; 기존 계좌 삭제; 계좌 ID 및 패스워드 검증(만일 계좌 ID와 패스워드가 유효하면, 계좌 관리자(2340)는 응답으로 이 계좌가 일반적인 사용자인지 또는 관리자인지 식별할 수 있다); 트랜잭션 로그(2344) 다운로드; 인증 데이터베이스(2342) 다운로드; 및 종료.

추론 관리자(2350)는 외부 명령어에 의해 개시될 수 있다. 초기화 시, 추론 관리자(2350)는 추론 모듈(1020)의 한 인스턴스를 초기화한다. 추론 관리자(2350)는 추론 모듈(1020)의 모든 기존 인스턴스에 연결을 유지한다. 추론 모듈(1020)은 추론 관리자(2350)로부터 별도의 프로세스 공간에서 실행된다. 추론 관리자(2350)는 추론 모듈(1020)의 추가적인 인스턴스를 초기화하거나 시스템 로드를 최적화하는데 필요시 추론 모듈(1020)의 인스턴스를 삭제한다.

추론 관리자(2350)는 환자의 데이터 분석과 같은 다양한 명령어를 수신하고 그것에 응답할 수 있다. 상기 환자의 데이터는 데이터 관리자를 통해서 액세스 가능한 것으로 가정된다. 추론 관리자(2350)는 데이터 관리자로부터 데이터를 검색하여, 그것을 특정 추론 모듈(1020)로 로딩하고, 상기 데이터를 분석하기 위해 추론 모듈(1020)에 명령어를 발생시킨다. 추론 관리자(2350)는 추가로 특정 개념 인스턴스에 대한 환자의 분석을 쿼리하는 것과 같은 다른 다양한 명령어를 수신하고 그것에 응답할 수 있다. 이 인스턴스에서, 추론 관리자(2350)는 상기 분석을 추론 모듈(1020)에 로딩하며, 필요하다면, 추론 모듈(1020)에 쿼리를 보낸다. 상기 추론 관리자(2350)는 특정 개념 패턴의 모든 인스턴스에 대해 환자의 분석을 쿼리하는 것과 같은 다른 다양한 명령어를 수신하고 그것에 응답할 수 있다. 필요하다면, 추론 관리자(2350)는 상기 분석을 추론 모듈(1020)에 로딩하고, 추론모듈(1020)에 쿼리를 보낸다. 추론 관리자(2350)는 추가로 종료와 같은 다른 다양한 명령어를 수신하고 그것에 응답할 수 있다. 종료시, 추론 관리자(2350)는 바람직하게는 추론모듈(1020)의 모든 인스턴스를 종료한다.

추론 모듈(1020)은 외부 명령어에 의해 개시된다. 상기 모듈이 개시될 때까지 어떤 다른 명령도 처리되지 않는다. 추론모듈(1020) Applied System Intelligence, Inc의 PreAct DSA(1022) 모듈은 개념 그래프를 사용하여 데이터를 저장하고 분석한다. 추론 모듈(1020)은 개념 패턴과 필요한 알고리즘을 저장하기 위해 상기 PreAct 라이브러리와 독립적인 지식 베이스를 사용한다. 이들 지식 베이스(2362)는 상기 모듈이 개시된 이후 로딩된다. 상기 알고리즘은 다양한 추론 기법, 예컨대 Bayesian 추론을 사용하여 그래프를 통해 신뢰 값을 전달한다. 샘플 개념 그래프는 도 11 내지 22에서 발견될 수 있다. 추론 모듈(2360)은 개념 그래프에 환자 데이터를 입력하기 위해 액세서(accessor)를 제공한다.

추론 모듈(2360)은 다음과 같은 다양한 명령어를 수신하여 그것에 응답한다: 현재 개념 그래프를 제거; 환자의 데이터를 분석(바람직하게는, 모듈은 분석이 완료될 때 통지를 송신한다); 현재 환자의 데이터의 분석을 저장(바람직하게는, 모듈은 상기 저장이 완료될 때 통지를 보낸다); 저장된 환자 분석을 로딩; 및 종료.

추론 모듈(1020)은 개념 그래프에서 특정 개념 패턴이 모든 인스턴스에 대한 하나 이상의 쿼리; 특정 개념 인스턴스; 및 개념 인스턴스의 추가적인 설명을 수신하고 그것에 응답할 수 있다. 추론 모듈(1020)은 추가로 로그 파일에 치명적이지 않은 오류를 기록할 수 있다.

와치도그(2370)는 모든 필요한 파라미터를 설정하는 외부 명령어에 의해 개시되고; 가용한 디스크 공간이 소정의 레벨 아래로 떨어질 때 지정된 이메일 주소의 세트에 통지를 보내고; 시스템 로드가 소정의 레벨을 초과할 때 상기 지정된 이메일 주소 세트로 통지를 보내고; 및 통지가 송신되는 이메이 주소 세트를 변경시키기 위해 명령을 수신하고 그것에 응답하도록 선택된 규격품이 모듈을 포함한다.

본 발명에 의한 예시적인 시스템의 예시적인 네트워크 아키텍처가 이하에서 설명된다. 예시적인 시스템은 하나 이상의 클라이언트 스테이션, 중앙 서버 및 통신 링크를 포함한다. 상기 하나 이상의 클라이언트 스테이션은 중앙 서버에 대해 리모트 액세스 포인트로서 기능한다. 클라이언트 스테이션은 실험실, 의사 진료실 및/또는 임의의 다른 적절한 곳에 위치될 수 있다. 클라이언트 스테이션은 인터랙티브 모드 또는 배치 모드로 중앙 서버와 송신 및/또는 수신을 하도록 구성될 수 있다.

클라이언트 스테이션은 데이터를 송신 및/또는 수신할 수 있는 임의 형태의 컴퓨터형 장치를 포함한다. 예를 들면, 클라이언트 스테이션은 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 휴대형 장치 등을 포함한다. 클라이언트 스테이션은 또 원시 데이터(환자 혈관 데이터와 같은)를 수집하고, 상기 원시 데이터를 통신 링크를 통해 중앙 서버에 전송하는 기능을 갖는 실험실 장치를 포함할 수 있다. 클라이언트 스테이션은 또 흐름 분석 장치와 같은 실험실 장치로부터 원시 데이터를 수신하는 장치, 또는 흐름 분석 장치로부터 전송된 데이터를 유지하는 장치를 포함하며, 그 다음에 통신 링크를 통해 중앙 서버에 상기 데이터를 전달한다. 이들 및 다른 예의 클라이언트 스테이션 구성은 당해 기술분야의 전문가에게는 자명하다.

제 1 클라이언트 스테이션은 원시 데이터를 통신 링크를 통해 중앙 서버에 전송하도록 구성되고 제 2 클라이언트 스테이션은 처리된 데이터(결과)를 중앙 서버로부터 통신 링크를 통해 수신하도록 구성된다. 클라이언트 스테이션은 다양한 사용자 인터페이스, 프린팅 및/또는 다른 데이터 관리 임무를 수행하며 적어도 임시적으로 데이터를 저장하는 능력을 갖는다.

상기 통신 링크는 전용선 또는 모뎀 다이얼업 연결과 같은 전용 통신 링크를 포함한다. 또는, 상기 통신 링크는 컴퓨터 네트워크, 전기통신 네트워크, 케이블 네트워크, 위성 네트워크 등, 또는 그 조합과 같은 네트워크를 포함한다. 상기 통신 링크는 이와 같이 분산 네트워크 및/또는 하나 이상의 상호연결된 네트워크를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 상기 통신 링크는 인터넷을 포함한다. 당해 기술분야의 전문가에게 자명한 바와 같이, 통신 링크는 유선 기반 및/또는 무선일 수 있다. 클라이언트와 중앙 서버 사이의 통신 링크를 통한 통신은 전자메일, 팩스, FTP, HTTP, 및 임의의 다른 전송 프로토콜과 같은 잘 알려진 데이터 통신 방법을 사용하여 수행된다.

중앙 서버는 혈관 정보의 컴퓨터-기반 데이터베이스를 포함한다. 중앙 서버는 분석적 및 해석적 알고리즘을 수행한다. 그러나 통신 스테이션과 컴퓨팅 스테이션이 단일 컴퓨터에 구현될 수 있음을 당해 기술분야의 전문가는 알 것이다. 예시적인 중앙 서버의 구성이 이하에서 설명된다.

본 발명의 예시적인 실시예에 의한 시스템은 인터랙티브 모드 또는 배치 모드로 동작한다. 인터랙티브 모드에서, 데이터 샘플들은 인터랙티브하게 하나씩 처리된다. 예를 들면, 인터랙티브 처리 모드에서, 사용자는 클라이언트 스테이션을 통해 중앙 서버에 접속한다. 처리되는 데이터 샘플이 그 다음에 클라이언트 스테이션에서 중앙 서버로 송신된다. 상기 처리된 데이터(결과 파일)는 중앙 서버로부터 클라이언트 스테이션으로 반환되고, 여기서 프린트되고 및/또는 저장된다. 상기 결과 파일이 클라이언트 스테이션에서 수신된 이후, 후속적인 데이터 샘플은 그 다음에 클라이언트 스테이션에서 중앙 서버로 전송된다.

인터랙티브 처리 모드를 위해 구성된 예시적인 시스템이 이제 설명된다. 클라이언트 스테이션은 통신 브라우저 프로그램 모듈과 하나 이상의 인쇄 및/또는 저장 프로그램 모듈의 실행을 위해 구성된다. 당해 분야에서 알려진 바와 같이, 인터랙티브 동작을 용이하게 하는 편리하고 효과적인 통신 링크는 인터넷이다. 통신 브라우저는 WWW 브라우저 또는 인터넷 브라우저로서 알려져 있다.

중앙 서버의 구성요소는 2개의 스테이션, 즉 통신 스테이션과 컴퓨팅 스테이션 사이에 분배된다. 인터랙티브 처리 모드를 위해 구성되었기에, 통신 스테이션은 클라이언트 스테이션에서 실행된 통신 브라우저와 상호 작용하는 표준 http 서버와 같은 통신 서버를 포함한다. 통신 서버와 통신 브라우저 사이의 통신은 TCP/IP를 통해 전달된 컴퓨터 그래픽스 인터페이스(CGI)와 html 페이지를 사용하여 일어날 수 있다.

물질(Substances)

본 발명의 바람직한 실시예에서, 물질에 대한 혈관 반응이 평가된다. 물질은 한정되는 것은 아니지만 알콜, 니코틴, 음식물, 식물 추출물, 기능식품, 및 약물을 포함한다. 다수의 약물이 혈관계에 영향을 미치는 것을 알려져 있다. 혈관계에 영향을 미치는 것으로 알려진 약물과 무제한의 분류 목록의 약물은 다음을 포함한다: 베타 아드레날린 수용체 길항제; 칼슘 채널 길항제; 안지오텐신 I 전환효소 저해제; 알파 아드레날린 수용체 길항제; 콜레스테롤 길항제; 안지오텐신 II 1 길항제; HMGCoA 환원효소 저해제; 트롬빈 억제제; 아드레날린 수용체 길항제; 엔도텔린 A 수용체 길항제; NMDA 길항제; 혈소판 응집 길항제; NMDA 길항제; 혈소판 응집 길항제; 나트륨 채널 길항제; 5-히드록시트립타민 1a 효능제; AMPA 수용체 길항제; GPIIb IIIa 수용체 길항제; 리파제 청등화 인자 자극제(lipase clearing factor stimulant); 칼륨 채널 효능제; 칼륨 채널 길항제; 5-알파 환원효소 저해제; 아세틸콜린 효능제; 도파민 효능제; 엔도펩티다제 저해제; 에스트로겐 길항제; GABA 수용체 효능제; 글루타메이트 길항제; 퍼옥시좀 증식체-활성화 수용체 효능제; 플라스미노겐 활성자 자극제; 혈소판-유래 성장 인자 수용체 키나제 저해제; 프로스타사이클린 효능제; 나트륨/수소 교환 저해제; 바소프레신 1 길항제; 15-리폭시게나제 저해제; 아세틸 CoA 전달효소 저해제; 아데노신 A1 수용체 효능제; 알도스 환원효소 저해제; 알도스테론 길항제; 혈관 신생 저해제(angiogenesis stimulant); 아포토시스 길항제(apoptosis antagonist); 심방 펩티드 길항제; 베타 튜불린 길항제; 뼈 형성 자극제 캐스페이스 저해제; CC 케모카인 수용체 2 길항제; CD18 길항제; 콜레스테롤 에스테르 전달 단백질 길항제; 보체 인자 저해제; 시클로옥시게나제 저해제; 이뇨제; DNA 토포아이소머라제 ATP 가수분해 저해제; 엘라스타제 저해제; 내피성 성장 인자 효능제; 엔케팔리나제 저해제; 흥분성 아미노산 길항제; 인자 Xa 저해제; 피브리노겐 길항제; 자유 라디칼 제거제; 글리코실화 길항제; 성장 인자 효능제; 구아닐레이트 사이클라제 자극제; 이미다졸린 I1 수용체 효능제; 면역증강제; 면역억제제; 인터루킨 1-베타 전환 효소 저해제; 인터루킨 8 길항제; LDL 수용체 기능 자극제; MCP-1 길항제; 멜라노코르틴 MC-4 길항제; 미네랄로코르티코이드 길항제; 신경 성장 인자 효능제; 신경펩티드 Y 길항제; 산소 제거제; 포스포디에스테라제 저해제; 칼륨 보존성 이뇨제; 프롤린 히드록실라제 저해제; 프로스타글란딘 E1 효능제; 퓨린 수용체 P2T 길항제; 환원제; 트롬복산 A2 길항제; 갑상선 호르몬 기능 효능제; 전사 인자 저해제; 바소프레신 2 길항제; 및 비트로넥틴 길항제.

또한, 다른 제제도 혈관-활성을 갖는 것으로 사료된다. 상기 제제는 이에 한정되는 것은 아니지만, 다나파로이드 나트륨, 질산 제거제, 클로메티아졸, 레마세마이드, TPlO, 셀리바스타틴, 니모디핀, 니트렌디핀, BMS-204352, BIII-890, 디피리다몰 +ASA, 프라다피반, 이람파넬 히드로클로라이드, 레프라다피반, 아프티가넬, 시파트리긴, NRT, 크롬피반, 에프티피바티드, 네마토드 항응고제 단백질 NAPc2, UK-279276, 플로코르(Flocor), DMP-647, ASA, GPI-6150, 데르마탄 설페이트, NOS 저해제, 안크로드, PARP 저해제, 틴자파린 나트륨, NOX-100, LDP-Ol, 아르가트로반, 포스페니토인, 티릴라자드 메실레이트, 덱사나비놀, CPC-211, CPC-111, 보센탄, 클로피도그렐 수소 설페이트, 나드로파린, 티클로피딘, NS-1209, ADNF III, 빈코네이트, ONO-2506, 실로스타졸, SUN-N4057, SR-67029i, 니카르디핀, YM-337 및 YM-872를 포함한다.

본 발명은 혈관에 대한 효과를 평가하기 위해 수용할 수 있는 처방의 방법을 통해서 약물의 처방 이후에 이용될 수 있다. 본 발명은 한정되는 것은 아니지만 말단의 혈관에서, 관상 순환의 혈관에서, 그리고 두개외 와 두개내 뇌혈관을 포함하는 다른 혈관에 대해서 실시될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 두개외 및 두개내 뇌혈관은 본 발명에 의해 검사된다.

약물의 혈관 반응에 대한 효과를 판단하기 위해 약물의 처방 이후 지정된 시간에 상기 약물의 처방 이전에 측정이 이루어진다. 이와 같이, 각 개개의 대상(subject)과 각 개개의 혈관은 상기 약물의 상기 특정 혈관에 대한 효과를 평가하기 위해 스스로 통제한다.

모든 뇌혈관은 상기 약물이 다른 뇌혈관에 대해 다른 효과를 갖는지 판정하기 위해 분석될 수 있다. 다수의 개체에 대해 그와 같은 분석을 수행함으로써, 또, (a) 미지의 병리를 가진 개체, (b) 특정 나이 그룹의 미지의 병리를 가진 개체, (c) 특정 질병 그룹의 기지의 병리를 가진 개체, (d) 특정 연령 범위나 질병의 특정 진행 단계의 특정 질병 그룹의 기지의 병리를 가진 개체, 및 (e) 특정 치료 조정을 현재 받고 있는 특정 질병 그룹의 개체와 같은 상이한 그룹으로부터 개체를 선택함으로써, 가치있는 데이터가 특정 약물의 혈관 효과에 관해 얻어질 수 있다.

원하는 그룹으로부터 개체에 대한 본 발명의 응용을 통해서, 상이한 조건의, 상이한 나이의, 상이한 개체에 있어서 테스트 약물의 혈관 효과에 대한 상이한 질병 프로세스, 또는 다른 약물의 이전 또는 동시-처방의 효과에 관해, 가치있는 정보가 얻어질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 치료의 효능의 분석 시험을 허용하며 임상 시험에서 환자로서 기능하는 다수의 개체의 뇌혈관 건강 상태에 관한 데이터를 수집하고; 유사한 뇌혈관 건강 상태를 가진 환자들이 함께 그룹을 이루도록 적어도 2개의 환자 그룹으로 환자들을 분류하고; 상기 적어도 2개의 그룹의 환자에게 상기 치료법을 적용하고; 상기 적어도 2개의 환자 그룹의 각각에 대해 치료법의 결과를 모니터링하고; 및 상기 적어도 2개의 환자 그룹의 각각에 대해 상기 치료법의 결과를 기초로 상기 치료법의 효능을 판정하는 것을 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 뇌혈관 건강 상태에 관한 데이터는 개체의 적어도 3개의 뇌혈관에 대한 평균 혈류 속도 값과 상기 개체의 적어도 3개의 뇌혈관에 대한 수축기 가속도 값을 포함한다. 본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 뇌혈관 건강 상태에 관한 데이터는 추가로 박동지수를 계산하는 것을 포함한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는 치료법의 역효과를 여과하는 방법을 제공하며, 상기 치료법을 다수의 개체에 적용하고; 상기 치료법의 적용 후 그와 같은 개체의 뇌혈관 혈류를 모니터링하고; 상기 치료법의 적용 이후 일어나는 그와 같은 개체에서 뇌혈관의 혈류에 대한 역효과를 확인하는 것을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 다수의 개체에 관한 뇌혈관 혈류에관한 양적 데이터가 얻어진다. 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 뇌혈관 건강 상태에 관한 데이터는 개체들의 적어도 3개의 뇌혈관에 대한 평균 유속 값과 상기 개체의 적어도 3개의 뇌혈관에서 수축기 가속도 값을 포함한다. 더욱 바람직한 실시예에서, 뇌혈관 건강 상태에 관한 데이터는 추가로 박동지수를 계산하는 것을 포함한다.

본 발명은 다른 것들 중에서, 한 조의 혈관 문제 예컨대, 플라크와 일반적인 맥관염과 매칭된 그룹의 생성을 허용한다. 본 발명은 또 특정 순환 문제 예컨대 특정 혈관에서 협착, 뇌 후부의 다수의 부적절한 소혈관, 편두통, 및 무호흡 등과 매칭된 그룹의 생성을 제공한다.

임상 시험에 대한 종래의 접근하에서, 그와 같은 문제를 가진 참여자와 훨씬 적은 매칭 참여자를 식별할 수 없으며, 여기서 양 그룹은 근본적으로 검사되는 병리의 심각성과 발생률을 가진다. 이와 같이, 임상 시험에 대한 종래의 접근은 (1) 예컨대 검사되는 병리의 정밀한 심각성과 발생률보다 전체적인 발작 위험과 같은 훨씬 적은 특정 조건을 해결하고, (2) 질병/악화를 보이지 않는 개체를 포함하고, (3) 긴급한 비극적 고장을 경험할 가능성이 있는 개체를 포함한다. 발작 또는 급성 심장 사고의 이전 이력이 없는 주요 발작 방지에 관련된 임상 시험을 수행하기 위한 다수의 시도에도 불구하고, 이 문제는 지금까지 해결되지 않고 있다.

예 1: 혈관 반응도에 대한 프로프라놀롤의 효과

인데랄(Inderal)이라고도 알려진 프로프라놀롤은 발작의 주요 위험 인자 중 하나인 고혈압 환자에게 보통 처방된다. 혈관 반응도에 대한 프로프라놀롤의 효과를 평가하기 위해, 경두개 도플러 분석이 46세의 고혈압 남자의 뇌혈관에 수행되었다. 그 다음에 프로프라놀롤이 약 40 mg 복용량 투약되었다. 다른 경두개 도플러 분석이 상기 프로프라놀롤의 투약 약 2시간 이후에 행해졌다. 특정 혈관에서의 변화가 투약전 판독치와 비교되었다. 투약 전후 혈력을 분석함으로써, 베타 아드레날린 차단제, 프로프라놀롤의 특정 뇌혈관에서 흐름의 활력에 대한 효과의 표시가 얻어진다.

예 2: 뇌혈관에 대한 플라빅스(Plavix)의 효과

플라빅스는 혈액 용제나 항혈소판제로서 알려진 약물의 일종이다. 플라빅스는 종종 발작 이후 혈소판 응집과 엉김 형성을 최소화시키기 위해 처방된다. 그러나, 플라빅스의 주요 위험의 하나는 두개골 내 출혈이다. 그러므로, 경색으로 인한 발작의 가능성을 방지하거나 최소화하기 위해 플라빅스를 사용할 때, 출혈 발작의 가능성을 증가시킬 수 있다. 따라서, 플라빅스를 위한 적절한 환자를 적합하게 선택하는 것은 혈관 건강을 유지하는데 중요하다.

고혈압 이력이 있는 63세 남자는 좌측 중뇌동맥에서 첫 번째 발작을 경험하며 그 결과 오른쪽 손, 발의 장애와 운동 구어(motor speech)에서 약간의 장애를 갖는다. 이들은 신경학적 임상에서 증상의 징후이다. 모든 뇌혈관의 경두개 도플러 분석이 공통 경동맥과 내경동맥을 분석하는 것에 추가하여 수행된다. 상기 분석은 상기 공통 경동맥의 분기에서 떨어진 내경동맥에서 혈류의 변화를 표시한다. 협착 지역이 관찰된다. 또, 우측 운동 장애의 환자의 증상과 일치하는 와측 중뇌동맥에서 추가적인 흐름 이상이 발견된다. 경두개 도플러 분석은 반대쪽 반구로의 우수한 측부 혈류를 보여주고 좌측 전뇌동맥과 좌측 후뇌동맥에서 장애를 보이지 않는다.

의사는 칼슘 채널 차단제와 함께 플라빅스의 처방을 고려한다. 경두개 도플러 분석은 월간 단위로 수행되었다. 개인의 뇌혈관에서의 변화를 플라빅스 +/- 칼슘 채널 차단제 투약의 함수로서 분석함으로써, 의사는 뇌혈관에 대한 어떤 효과도 관찰하지 못한다. 의사는 이후에 더 많은 양을 투약한다. 다시, 경두개 도플러 분석이 모든 뇌혈관에 대해 수행된다. 의사는 박동지수가 감소하고 자동-조절 곡선이 정상을 향해 좌측 이동하면서 연구된 혈관의 혈력에서 눈에 띄는 변화를 관찰한다. 의사는 이들 결과를 기초로 상기 환자에 대해 혈관에 작용하는 약물의 적당한 투여량을 결정했다.

환자는 치료에 변경이 필요하는 혈관 변화가 일어나고 있는지 판정하기 위해 플라빅스의 초기 처방 이후 월 단위로 모니터링 된다.

예 3: 전장에서 뇌혈관 상태의 평가

21세의 낙하산병이 아래 전쟁터에 도달하기 위해 비행기에서 뛰어내린다. 표면에 도달할 때, 그의 낙하산이 큰 나무의 가지에 걸리게 된다. 상기 병사는 자신의 위치의 근처에서 총소리를 듣고, 탈출하기 위해, 낙하산을 연결하는 줄 가운데 하나를 절단한다. 그는 땅에 떨어지지만 강하 중 그의 머리가 큰 나무의 가지에 부딪힌다. 병사는 야전 의료관에 의해 무의식 상태로 발견된다. 경부 골절은 없는 것으로 판정한 후, 의료관은 병사를 야전 병원으로 이송한다. 경두개 도플러 검사가 그와 같은 기술에서 훈련된 의료관에 의해 수행된다. 데이터가 얻어지고 t상향 위성 통신에 의해 전쟁 지휘소 변원에 전송된다. 그 병사에 대한 이전 데이터는 군에 입대하면서 일상적인 신체검사 동안에 보관되어 있다. 새로운 경두개 도플러 데이터가 이전 데이터와 비교된다. 그 결과는 좌측 전뇌동맥의 자동-조절의 급격한 변화를 표시한다. 이것은 전두 두정골 봉합선에서 무딘 외상으로부터 지주막하출혈에 기인한 혈관경련에 의해 초래된다. 야전 의료관은 이 봉합선의 구역에서 분명한 타박상에 비추어 이 가능성을 의심한다. 뇌혈관의 비교 분석의 결과는 야전 의료관에게 전송되고 의료관은 그 다음에 좌측 전두 두정골 봉합선의 구역에 응급 개두술을 실행한다. 뇌의 압력의 경감과 환자의 안정 후에, 경두개 도플러 분석이 수술 후 즉시 그리고 그 후 12시간과 24시간 후 수행된다. 그 결과는 좌측 전뇌동맥 흐름 역학이 변하고 있으며 이 혈관의 특성이 유속 대비 수축기 가속도 그래프의 우측 하방 사분면에서 정상적인 자동-조절을 향해 이동하는 것을 표시한다.

또 다른 시나리오는 임상 악화된 24℃에서 경련의 발생 또는 외상 후 충혈이다. 경두개 도플러 분석이 야전 병원에서 수행되었다. 혈관 경련이 발견되었고 대응하여 치료가 변경되었다.

예 4: 응급실에서 경두개 도플러 분석의 적용

23세 환자가 과도한 흥분과 조병의 상태로 응급실에 들어 온다. 의료진이 혈액 정밀검사을 얻으려고 시도하고 분석 결과를 기다리는 동안, 환자가 갑자기 무의식 상태가 된다. 혈압이 가파르게 떨어지는 것이 관찰된다. 경두개 도플러 분석이 환자의 뇌혈관에 대해 수행된다. 그 결과는 좌측 중뇌동맥에 대해 정상 조절 곡선의 하부 좌측으로 이동을 표시한다. 심전도 분석은 심방 세동을 보여준다. 혈액 화학은 환자가 대량의 코카인을 암페타민과 함께 복용한 것으로 보여준다. 상기 경두개 도플러 분석의 결과는 관상 혈관의 극단적인 혈관 수축에 기인한 심장마비에 2차적인 뇌혈관 고장의 유도와 일치한다.

예 5: 불안정한 걸음걸이를 문의한 여성의 케이스 연구

62세의 여성이 걷는 도중 약간의 불안정감을 불편을 호소하면서 신경학 클리닉에 문의했다.

경두개 도플러 분석이 수행되었고 상이한 뇌혈관이 분석되었다. 평균 유속이 y축에 표시되고 수축기 가속도가 x축에 제공되는, 경두개 도플러 초음파 검사 데이터의 2차원 노모그램의 초기 노모그램 개략 표현이 도 9a에 제공되어 있다. 그 후 바로, 환자의 증상이 악화되었지만, 정확한 진단은 아직 이루어지지 않았다. 경두개 도플러 분석은 2차 수행되었고 경두개 도플러 초음파 검사 데이터가 도 9b에 도시된 제 2 노모그램에 나타나있다. 그 결과는 제 1 시험 데이터와 비교되었고 수축기 가속도 대비 유속의 그래프에서 우측으로의 명확한 이동을 보여 주었다.

그 다음에, 환자는 심각한 상황에서 입원되었고 여전히 진단은 이루어지지 않았다. 전문가가 또 다른 경두개 도플러 시험을 수행하였고 경두개 도플러 초음파 검사 데이터가 도 9c에 제공된 제 3 노모그램으로 표현되었다. 다수의 혈관 지점들의 우측으로 극적인 이동이 관찰되었다. 뇌실조영은 뇌수종을 보여주었으며, 따라서 문합(shunt)가 삽입되었다. 신경과 의사는 증가된 두개내 압력이 뇌혈관에 해로운 영향을 주어 정상 자동-조절 영역으로부터 그것들을 이동시켰다고 결론을 내렸다. 수술 후, 제 4차 경두개 도플러 분석이 수행되었고 경두개 도플러 초음파 검사 데이터가 도 9d에 제공된 제 4 노모그램에 표시되었다. 그 결과는 기준선을 향한 명백한 복귀를 보여주었으며, 즉 혈관에 대한 특성 데이터 포인트에서 좌측 이동은 제 2차 시험의 시기에 그것들의 이전 위치를 향해 분석했다.

이 예는 경두개 도플러 분석, 비침습적이고 아주 정확한 시험으로부터의 결과가 신경과 의사가 적절한 행위의 과정을 선택할 수 있도록 하여, 이에 의해 결국 폐색 발작과 어쩌면 죽을 수 있는 두개내 압력의 엄청난 증가를 아마도 방지하는 가치있는 정보를 제공했음을 보여준다. 이들 결과는 또한 시험 2과 시험 3 사이에 일어난 생명을 위협하는 변화의 징후의 표시를 제공했다.

예 6: 운동선수에게서 무딘 외상을 분석하기 위한 경두개 도플러의 사용

축구 경기 중에, 17세의 고등학생이 서로 점프하여 볼을 헤딩하던 중 심각한 충격을 머리에 받았다. 그 학생은 정신을 잃었지만 곧 깨어났다. 경기 후, 그는 시력의 변화를 호소한다. 그는 응급실에 갔고 경두개 도플러 분석이 실시된다. 상기 분석의 결과는 축구 시즌이 시작될 때 실시된 경두개 도플러 분석과 비교된다. 경두개 도플러 분석은 충혈을 나타내는 좌측 후뇌동맥의 흐름 역학에서 약간의 변화를 보여주거나 또는 뇌 타박상을 가진 환자에게서 종종 관찰되는 흐름의 증가를 보여준다. 24시간 후 환자의 정신 상태가 악화되고 CT 스캔은 단지 지주막 혈액을 보여준다. 반복적인 경두개 도플러 분석은 같은 동맥의 혈관 경련을 보여준다. 중재적인 신경방사선과 의사가 상기 경우에 초대되고 혈관형성술을 시행한다. 이 과정 후, 경두개 도플러 분석이 6주에 걸쳐 주기적으로 실시된다. 그 결과는 응급실에 들어올 때의 경두개 도플러 프로파일과 비교되고 또한 축구 시즌이 시작되면서 얻어진 정상적인 판독치에 비교된다. 그 결과는 좌측 후뇌동맥에 대해 정상 흐름 패턴으로의 점진적인 복귀를 보여준다.

예 7: 약물의 혈관 효과에서 무딘 외상을 분석하기 위한 경두개 도플러 사용

제약회사는 혈관의 부분적 확장을 유도하여 고혈압을 억제하는 작용을 하는 것으로 생각되는 새로운 물질을 개발했다. 제약회사는 정상 혈압을 가진 개체들의 환자 집단, 가벼운 고혈압을 가진 집단, 및 심각한 고혈압을 가진 집단을 선택한다. 하위 집단들이 나이(40, 50, 및 60대)와 성별을 기초로 구성된다.

모든 환자들의 뇌혈관은 본 발명에서 설명된 바와 같이 경두개 도플러 분석을 사용하여 2시간 전과 25 mg의 시험 물질의 복용하고 2시간 후에 분석된다. 혈압이 새로운 물질의 복용 후 2시간과 2시간 전에 30분 간격으로 모니터 된다. 그결과는 정상 혈압의 그룹과 가벼운 고혈압 그룹에 눈에 띄는 효과를 보이지 않으며 모든 연령의 시험 그룹의 심각한 고혈압 환자들에게서 혈압을 낮추는 큰 효과를 보여준다. 경두개 도플러에서 얻어진 데이터의 분석은 대동맥 순환의 혈관에서 감소된 유속을 보여주었다.

50대와 60대 여성 그룹으로부터의 데이터에서 커다란 변화가 검출된다. 추가적인 이들 개체들의 질의는 에스트로겐과 프로게스테론의 복합 투약을 통한 폐경기 항호르몬 대체 요법의 사용을 보여주었다. 이들 개체로부터 기여된 데이터의 제거는 이들 시험 그룹에서 변화를 크게 감소시킨다. 상기 제약 회사는 폐경전과 폐경후 그룹에서 정상혈압, 가벼운 고혈압, 심각한 고혈압 여성에 대해 에스트로겐, 프로게스테론, 또는 에스트로겐과 프로게스테론의 조합과 상기 시험 물질의 잠재적 상호작용을 검사하는 새로운 연구가를 시작하며, 상기 그룹은 호르몬 대체 요법이나 피임약 복용에의 노출 이력에 의해 추가로 나누어진다.

상기한 본 발명은 뇌수종을 평가하고 치료하는 방법 및 시스템 모두로서 적용 가능하다. 특히, 본 발명은 두개 내 압력증가(ICP)를 포함한 두개 내 공간에 영향을 주는 중요한 변수들을 식별하는 시스템 및 방법을 제공하며, 정상적인 집단에서 몇 가지 형태의 뇌수종 중 하나를 겪고 있는 환자들을 식별하는데 사용될 수 있다.

뇌수종은 두개 내 압력이 증가되어 두개 내 혈류를 감소시키는 것에 특성을 갖는 질병이다. 증가된 두개 내 압력은 혈관에 추가적인 외력을 작용하고, 종말 모세혈관 및/또는 맥관벽 혈관(vaso-vasorum)과 같은 소혈관을 압착하며, 이것은 동맥벽에 혈액을 공급한다.맥관벽 혈관에 대한 감소된 혈류는 동맥벽의 부드러운 근육이 이완하는 능력을 감소시키며, 이에 의해 전도 혈관의 유연성(compliance)의 감소시킨다. 감소된 유연성과 증가된 임피던스의 조합은 혈관 성능을 제한한다. 구체적으로, 이 흐름 제한은 뇌실 주위 공간에 있는 것들과 같은 깊이 침투하는 동맥들에 의해 공급된 더욱 깊은 뇌 구조물에 영향을 준다. 이러한 흐름의 감소는 결국 질상 획기적인 허혈성 사고라고 믿어지는 벤트리큘러 호온(ventricular horn)에서 부종이 형성된다.

뇌수종의 원인에 대해서는 대부분의 경우 거의 알려져 있지 않다. 예컨대 뇌수막염 또는 두개 내 출혈(지주막하출혈)을 포함하는 다양한 조건을 갖는 환자들에 영향을 주는 것으로 관찰되었고 그것은 특정 대상 장애나 일반적인 염증 상태에 의해 촉진될 수 있다는 것이다. 이전에 존재하는 조건을 갖지 않는 사람들 특히 연장자들엑 영향을 줄 수도 있다. 노인에게 종종 보이는 뇌수종 조건은 정상 혈압 뇌수종(NPH:Normal Pressure Hydrocephalus)으로 알려져 있다. NPH는 신경학적 질환이다. 그 정확한 원인은 알려지지 않았지만, 그 원인에 대해 경쟁적인 몇 가지 이론들이 있다. 인기있는 주요 이론은 축적된 뇌척수 체액의 부적합하거나 비효율적인 재흡수 또는 제거에 기인하여 뇌조직에 대한 증가된 두개 내 압력으로부터 NPH가 생긴다는 것이다. 두개골이 한정된 공간을 표현하다면, 그 공간을 출입하는 유체 사이에는 평형이 존재하여야 하며 그렇지 않으면 그 내부의 압력은 증가할 것이다. 오늘날의 연구는 척수액의 생성과 재흡수가 수동적인 것에 대해 능동적인 프로세스라는 것을 가리킨다. 이와 같이, 그것은 여분의 유체의 축적과 두개 내 압력의 결과적인 증가로 이어질 수 있는 다양한 원인으로부터 악화 및 붕괴되기 쉽다. 제 2 이론은 NPH와 관련된 두개내 압력의 증가는 피질 위측증으로 이어지는 뇌에서의 소혈관의 질환에 의해 야기된다고 주장한다(즉, 소혈관으로의 감소된 흐름이 공동의 상대적인 확대로 이어진다). NPH가 이들 이론의 조합 - 환자가 밤에 휴식을 취할 때 두개골 밖으로의 정맥의 흐름과 관련된 일과성 척수액 축적에 기인한 동시발생의 혈관 변화 - 으로부터 생긴다는 것도 가능하며, 결국 두개골 내 혈관 공간 내에 혈액 용량이 증강되며 압력이 상대적으로 증가한다. 본 발명으로부터 도출된 데이터는 결론적으로 NPH는 결과 유체 축적이며 차례로 혈관 질환을 유발시킨다는 사실을 알려준다. 본 발명은 추가로 NPH의 발병, 치료 및 후속 관리를 통해서 혈관 질환의 구체적인 특성화(즉 모니터링과 진단)를 가능하게 했다.

NPH의 2개의 근원을 식별하는 현대 약물에 있어서 상당한 혼란이 존재한다. 종래의 이미징 연구는 뇌척수액에 의해 점유된 공간에서의 증가 외에 어떤 것도 보여주지 않는다. 이들 연구는 그러나 상기 체액의 행동에 대해 직접적으로 언급하지 않는다. 즉 MRI나CAT 스캔은 뇌위측증에 관련된 동시 발생적 체액 확장을 보여줄 수 있을 뿐이다. 이들 단독으로 존재하는 "원인들"은 그러나 또 다른 병(즉 NPH)의 치료 가능한 원 대신 나이에 관련된 변화 이상의 아무것도 아닌 것으로 해흔히 해석된다.

NPH의 추가적인 복잡하고 정확한 진단은, 다른 징후들이 종종 존재하거나 더욱 유행하지만, "고전적인 3가지 징후" 즉, 실금, 치매 및 걸음걸이 불안정에 의해 특징지워진다는 것이다. 이들 징후는 종종 다른 원인에 기인한 것으로 잘못 이해될 수 있다. 그 결과, NPH는 치료하는 의사로서는 높은 의심 지수(index of suspicion)를 역사적으로 요구하기 때문에 자주 오진된다. 일단 의심되면, NPH는 명확하게 평가하고 정확하게 진단하는 것이 어렵다. 종래에, NPH의 진단을 확인하는 것은 뇌실 조영이라고 알려진 침습적인 절차를 수행하는 것을 포함하며, 이 절차는 경막하의 공간(즉, 뇌척수액 공간)에 방사성 트레이서 물질의 주입을 포함하고 상기 방사성 핵종 트레이서의 제거를 반-정량화하는 노력으로 초기 주입 이후 24시간, 48시간, 및 72시간 간격에서 핵 검출기를 사용하여 두개골 내의 특정 지점에서 상기 트레이서의 빨아올림을 모니터링한다. 뇌수종과 NPH를 wlseksd하는 다른 방법은 반복된 요추천자 시험을 포함하며, 이것은 환자가 임상적 개선을 얻고 있는지 확인하기 위해 20 내지 40cc의 척수액을 추출한다. 걸음걸이와 정신기능에서 가장 크게 개선된다. 척수액 압력의 연속적인 압력 모니터링은 유치 도뇨관을 통해서 수행될 수 있다. 그러나 이 방법은 이러한 임무에 전용된 특수한 전문 치료실을 구비한 기관에서만 수행된다. 추가로, 이 방법은 감염 위험이 높다(즉, 뇌막염).

뇌실 조영이나 다른 임상 연구가 NPH 병을 나타낼 수 있으나, 관찰된 증상의 다른 원인들을 충분히 배제하지 못하기 때문에 NPH를 가진 환자를 단독으로 명확하게 진단할 수 없는 것이 보통이다. 유일한 명확한 진단 절차는 주요 침습적이고 신경외과적인 절차를 포함한다. 상기 증상의 존재만으로 그러나 그와 같은 절차의 시행을 보장하지 못한다. 따라서, NPH를 정확하고 신속하게 평가하고 진단하는 것은 아주 어려웠다.

마지막으로, 치료하는 의사에게 의심을 사기에 충분한 환자에게서 고전적인 3가지 증상이 일어나기까지, 중앙 신경계에 대한 상당한 손상이 이미 일어났다. 중앙 신경계가 손상 복구를 위한 아주 적은 용량을 가진다면, 특히 노인에게서, 증상이 명화해지기 전에 환자들을 예방적으로 모니터링 하하고 일단 상기 증상이 표출된 경우 환자를 신속하고 정확하게 진단하는데 사용될 수 있는 시스템을 구비하는 것이 아주 바람직하다.

상기한 방법론 동적 혈관 분석(DVA)(동적 뇌혈관 분석(DCA: Dynamic Cerebrovascular Analysis)라고도 함)의 사용은 수술적 치료 전후에 NPH를 포함한 뇌수종의 진단과 평가에 고유하게 적용되어 왔다. 그것은 NPH의 발병의 자연적 이력과 진행을 추적하는데 사용되어 왔다. 또 자연적 이력 NPH 데이터, 바로 누운 데이터, 트렌델렌버그(Tredelenberg)(머리를 약 15도 아래로 기울임)와 같은 다양한 두개 내 압력 데이터를 포함하는 장래 진단을 위해 유용한 기준 데이터베이스를 생성하는데 사용되어 왔다. 마지막으로, 본 발명은 뇌수종과 특히 NPH를 진단하고 모니터링하는 신뢰할 수 있고, 비침습적이고, 이동 가능하며, 저렴한 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 대표적인 DVA/뇌수종 프로토콜은 도 1 내지 4에 도시된 것과 같은 고정된 TCD 프로브/장치에 의한 조사를 포함하며, 따라서 연구되는 동맥은 계속해서 모니터링 된다. 또는, 레이저 기술과 같은 다른 형태의 방사형 및 반사파 기술이 이용될 수 있다. 모니터링은 변하는 각도(~15°와 ~20° 사이에서 선택적으로)의 트레델렌버그 자세로 놓인 환자에게 이루어지며, 30, 60, 90, 120초 간격에서 데이터 수집이 이어진다. 트렌델렌버그 자세에서 분석 이후, 환자는 바로 누운 자세가 된다. 다시, 30, 60, 90, 120 초 간격에서 데이터가 수집된다. 표준적인 환자 상태에서, 조사되는 혈관의 유체 역학에서 통계적으로 의미있는 변화는 없을 것이다. 전체적인 두개내 변화를 경험하는(즉, 증가하는 두개내 압력을 경험하는) 환자들은 부분적으로 혈관의 경화에 의해 특징지워진 과동적 상태 사이에서 유체 역학의 변화와 이동을 극적으로 보여줄 것이며, 속도는 거의 변화 없으면서 가속도와 약간의 임피턴증가를 증가시킬 것이다.

트렌델렌버그 자세에 있는 동안 중뇌동맥과 시동맥 사이의 관계가 환자에 대해 관찰된다. 뇌수종과 관련된 두개내 압력의 증가를 경험하는 환자에게서 정상 기준선에 대한 임피던스 지수의 역전이 있을 것이다. 또한 트렌델렌버그 자세에서 대상의 평가를 하기 전에 증가된 두개내 압력을 유사하게 진단하는 것이 도움이 된다.

상기 프로토콜은 또한 환자가 두개내 문합(shunt) 절차를 행한 후에 적용 가능하다.

대부분의 진단 시스템의 한 가지 공통적인 단점은 임의의 수의 생리적 현상에 의해 설명되는 다양한 조건(즉, 두개내 압력 증가 및/또는 유속 변화)의 상이한 진단과 관련된 민감도와 전문성의 부족에 관련된다. 본 발명은 기울어진 테이블(트렌델렌버그) 시험 동안 특히 명백한 뇌수종을 겪고 있는 환자에게서 비정상적인 유속 특성의 관찰을 가능하게 해 왔다. 상기 시험의 기본적인 특징은 박동지스와 흐름 가속도 모두에서 균일한 전체적인 증가을 검출하고 관찰할 수 있는 능력이며, 그리하여 전체적인 두개내 이벤트로부터 균일한 효과 비균일한 효과 사이의 식별을 가능하게 한다. 예를 들면, 전체적인 이벤트는 TCD 데이터가 수집되거나(즉, 비균일 이벤트) 또는 임의의 특정 영역을 반드시 배제하지 않고 균일하게 모든 혈관에 영향을 미치는 신진대사 장애가 될 수 있을 때 전형적으로 고른 분포를 야기하는 전체적인 염증일 수 있다. 이들 대사 장애는 예컨대 파브리병(Fabry Disease 또는 당뇨병을 포함한다.

본 발명의 응용의 한 가지 예는 증가하는 두개 내 압력의 발병의 첫 번째로 문서화된 자연적 이력 연구를 나타내는 나이든 환자와 관련 있다. 다시 말해서, 그것은 NPH의 발병의 첫 번째 점진적인 연구를 나타냈다. 시간에 따른 NPH의 발명은 박동지수에서의 증가뿐만 아니라 뇌혈관에서 전체적인 혈류 가속도에 의해 특징 지워진다. 또한 중뇌동맥의 시동맥에 대한 임피던스 지수에서 역관계가 관찰되었다. 전형적으로 정상 상태에서, 상기 시동맥은 말단 동맥으로 간주되고 전도 동맥으로 간주되는 중뇌동맥보다 더 높은 임피던스 값(또는 박동지수)을 갖는다. 만일 임피던스 반전이 일어나면, 임피던스는 말단 동맥보다 전도 혈관에서 더 크다. 또한, 임피던스 반전이 일어나면, 그것은 두개골 내에서 양방향으로 존재한다. 상기 반전은 증가된 두개 내 압력의 결과일 것 같다. 도 29는 전통적인 혈류 시험이 경두개-기반 동적 혈관 평가를 사용하여 관찰할 수 있는 대상에서 일어나는 두개내 압력 변화를 검출하지 못할 수도 있음을 나타낸다.

상기 연구의 연장으로서, 표 8은 대상이 바로 누운 자세에서 머리를 아래로 기울인 자세로 이동될 때 TCD에 의해 얻어진 두개 내 압력 증가를 경험하는 2개의 대상들의 시리즈에 대한 평균 유속, 수축기 가속도 및 박동지수 데이터를 포함한다.

그룹	평균 유속	수축기 가속도	박동지수
	41	693	1.72
	59	1537	1.78
시리즈 1	64	1138	1.64
	61	1372	1.91
	55	1327	2.01
	59	1932	1.94
	52	437	0.76
	54	458	0.90
	52	473	0.81
	54	451	0.83
	58	656	0.84
시리즈 2	56	467	0.76
	55	390	0.70
	55	428	0.76
	46	539	0.95
	54	614	0.74
	47	478	0.75
	43	593	0.79

일단 계산되면, TCD 데이터는 상기한 바와 같이 DVA에 의해서 분석되었다. 각 대상에 대한 DVA는 (a) TCD 값의 동시적 고려(최고 수축기 속도(PSV), 말단 확장 속도(EDV), 최고 수축기 시간(PST), 말단 확장기 시간(EDT), 평균 유속(MFV), 수축기 가속도(SA), 박동지수(PI), 뇌혈관 내의 형성된 19개의 혈관 세그먼트의 각각에 대한 상기 SA의 자연로그(LnSA); (b) 평균 값으로부터 변화의 정도를 수량화하기 위한 기준 데이터베이스에 대한 TCD 값의 비교; 및 (c) 상기 19개의 혈관 세그먼트의 각각의 혈관 상태/성능/건강을 나타내는 TCD 값으로부터 도출된 일련의 지수(혈류 속도비)를 포함한다. 상기 도출된 지수들은 :

1. 가속도/평균 유속 지수(VAI)(평균 유속값에 의해 나누어진 수축기 가속도 값 및/또는 그 역수)

2. 속도/임피던스 지수(VPI)(박동지수 값에 의해 나누어진 평균 유속 값 및/또는 그 역수)

3. 가속도 임피던스 지수(API)(박동지수 값에 의해 나누어진 수축기 가속도 값 또는 그 역수)

상기 고려된 19개의 두개내 혈관 세그먼트는 도 33과 34에 도시되어 있다. 도 33과 34에 도시된 혈관 세그먼트는 좌우 척추동맥(VA), 두개기부 동맥(BA), 후뇌동맥/PCA t(근접함)(P1), 후뇌동맥0PCA a(멀어짐)(P2), 내경동맥(ICA t(멀어짐)(C1), 중뇌동맥(M1), 전뇌동맥(A1), 후교통동맥(ACOM), 목동맥 사이펀(carotid siphon)(근접함)(C4), 목동맥 사이펀(멀어짐)(C2), 및 시동맥(OA)을 나타낸다.

상기 데이터는 뇌수종을 앓고 있는 환자가 M1과 C1 세그먼트에 대해 정상보다 더 큰 PSV 값을 갖는다는 것을 보여주었다. 이들 환자들은 또한 M1, A1, 및 C4 세그먼트에서 SA의 증가는 물론 M1, A1, C1 및 C2에서 PI의 증가를 보였다. LnSA도 M1, A1, 및 C4 세그먼트에서 증가했다. 반대로, 가속도-임피던스 비율은 M1, A1, 및 C1 세그먼트에서 감소되었다. 상기 속도-임피던스 비율도 A1 세그먼트에서 감소되었다. 본 발명은 증가된 PI가 A1 및 C1 세그먼트에서 뇌수종을 예언한다는 것을 추가로 개시했다. 이 데이터를 기초로 , C1 세그먼트에서 혈류의 변화의 관찰은 뇌수종의 가장 효과적인 지시자 및 예보자를 제공한다는 결론을 얻었다. M1과 C1 세그먼트로부터 도출된 혈류 데이터도 뇌수종을 예보하고 모니터링 하는데 잘 맞는다.

본 발명은 뇌수종과 NPH를 평가하는데 사용을 위해 특별히 적응되었다. 그렇게 하는 방법론은 TCD에 의해 뇌혈관에서 하나 이상의 포인트를 측정하고 뇌수종과 NPH와 관련된 두개내 압력 증가를 경험하고 있거나 그럴 위험이 있는 것으로 생각되는 환자에게 바로 누운 자세와 트렌델렌버그 자세 어느 하나 또는 모두에서 DCA 분석을 수행하는 것을 포함한다.

본 발명은 뇌수종을 가진 환자의 직접 검출과 모니터링보다 더 많은 응용을 갖는다. 예를 들면, 현재 프로그램 가능한 문합시스템이 존재한다. 문합(shunt)은 뇌속의 유체 공간에 배치된 복강으로 배수하며 튜브이며 이것은 보통 압력 조절 밸브를 통과한다. 상기 밸브는 소정의 두개내 압력 레벨이 도달된 후 상기 문합이 배수하도록 기동시킨다. 연속적인 배수는 과배수의 위험을 생성할 수 있고 경막하 혈종을 초래할 위험이 있기 때문에 바람직하지 않다. 상기 프로그램 가능한 문합은 초기에 높은 개방 압력으로 설정되고 점진적으로 임상 효과에 따라 조정되도록 개발되었다. 이와 같은 프로세스의 어려움은 상기 문합 시스템의 압력 설정을 변경시키기 위해 적합한 임상 효과를 관찰하는데 2 내지 3주가 보통 걸린다는 것이다. 본 발명은 환자에게서 임상 변화가 있기 오래 전에 혈관 성능에서 어떤 동적인 변이의 관찰을 가능하게 한다. 사실, 본 발명은 혈관 성능에서 거의 순간적인 변화를 관찰할 수 있도록 한다. 그리하여 훨씬 빠르고 정확하게 이런 유형의 문합 시스템을 조정하는 것이 가능하다. 예를 들면, 모니터링 하는 의사는 환자를 경막하 혈종의 발병 위험에 빠뜨리지 않기 위해 낮게 하지 않으면서 밸브 개방 압력 레벨을 언제 감소시킬지의 지시자로서 본 발명을 이용할 수 있다. 또한 본 발명은 의사가 수 개월보다는 2 내지 3일 기간 동안 뇌관류의 정규화를 최적화하는 것을 가능하게 하는데, 이는 임상 효과를 관찰하기 위해 수 주일이 필요한 압력 레벨을 조정하는 전통적인 과정을 따라야 할 필요를 제거하기 때문이다.

상기 장치는 또한 문합과 관련 장치의 제조자와 판매자에게 실용적인 값이다. 본 발명은 그와 같은 장치의 제조자와 판매자에게 기회를 제공하는데 이는 더 우수한 제품의 개발과 마케팅 영업을 가능하게 하고 나아가 제품 시장의 확장을 용이하게 하기 때문이다. 예를 들면, 본 발명은 특정 제조업자 또는 판매업자로부터 문합을 독점적으로 구매하는 계약의 일부로서 보호 시설에 제공될 수 있다.

또한 본 발명은 병원, 요양원 및 다른 보호 시설에서 집단검진 장치로서 사용될 수 있을 것으로 생각된다. 구체적으로, 관리자나 치료 의사가 문합의 이식에 필요한 직원은 물론 다른 것들 중에서 두개내 문합에 대한 요구를 예측할 수 있도록 함으로써 자원관리를 용이하게 하는데 도움을 줄 것이다. 본 발명은 두개내 압력을 증가시키는 알려진 두개 내 병을 가진 환자를 더욱 효과적으로 모니터링하고 추적하는 것을 더욱 용이하게 한다. 이들 환자는 예컨대 출혈 발작을 경험하였거나 가능성이 있는 환자 또는 두개 내 압력 증가와 관련된 것으로 여겨지는 변화된 정신 상태를 가진 환자를 포함한다. 또한, 본 발명은 모니터로서 및/또는 원격으로 모두 동작되기 때문에, 의료 시설(예컨대, 간호소) 내의 센터로부터 동작될 수 있으며, 그리하여 한 사람이 다수의 환자를 모니터 하는 것을 가능하게 한다.

본 발명은 NPH의 약물, 치료법 및 테라피의 개발과 최적화에 아주 적합하다. 즉, 본 발명은 치료 전과 후 모두 환자를 모니터링 함으로써 다양한 뇌수종 치료 방법론의 효과를 평가하기 위해 쉽게 이용될 수 있다. 또한, 치료 데이터는 환자 치료 처방을 특별히 맞추기 위해 장기간의 환자 데이터와 추가로 결합될 수 있다.

끝으로, 당해 기술분야의 전문가에 의해 이해되는 바와 같이, 뇌수종을 진단하고 치료하는 방법론으로서 본 발명은 통신선을 통해 또는 간단한 로컬 임상 시험을 통해 로컬 또는 리모트로 자동화된 방식으로 적용될 수 있다. 임의의 진단 시험에서와 같이, 본 발명은 적어도 일 실시예에서 두개 내 압력 증가의 검출과 모니터링을 위한 완전-자동화되고 원격-제어되는 진단시스템을 목적으로 한다.

통제된 연구에서, 본 발명은 또 치매를 평가하고 치료하는 시스템과 방법 모두로서 적용할 수 있다. 구체적으로, 치매, 알츠하이머 형태, 및 39세에 맞춘 통제를 가진 56명의 환자에 대한 연구에서, 본 발명은 치매를 초래하는 두개 내 혈류에 영향을 미치는 중요한 변수를 확인할 수 있는 것으로 관찰되었다.

참가자들은 몇 가지 인자를 기초로 환자 그룹과 통제군 어느 하나로 분류되었다. 환자 그룹의 구성원들은 이미 치매를 진단받았고 간이치매진단법(MMSE)에 대해 평균 이하 성능을 보였다. 상기 통제군은 치매 진단의 부존재하고, 인지장애의 보고된 이력이 없고, MMSE에서 평균 이상의 점수를 받은 것을 기초로 치매 환자의 친구와 가족들 중에서 선정되었다.

연구 대상은, 레이저 기술과 같은 다른 형태의 방사성의 반사파 기술이 대신 이용될 수 있지만, TCD를 사용하여 평가되었다. TCD측정은 작은 10피트 x 10피트의 조명이 흐릿한 방에서 이루어졌으며 전통적인 TCD 방법론을 사용하는 기대는-스타일의 의자에 앉도록 요청했다. TCD 측정은 비침습적으로 이루어졌으며 뇌에 혈액을 공급하는 주요 동맥들의 혈류 속도 데이터를 제공했다. 파형이 몇 개의 두개 윈도우로부터 얻어졌다. 상기 경측두골 윈도우가 중뇌동맥, 전뇌동맥, 내경동맥, 및 후뇌동맥의 세그먼트를 보기 위해 양측에서 사용되었다. 상기 경측두골 윈도우는 내경동맥은 물론 시동맥의 세그먼트를 보기 위해 양측에서 사용되었다. 상기 경측두골은 여러 깊이의 두개기부 동맥은 물론 좌우 척추 동맥을 보기 위해 사용되었다. 참여자의 심박 속도에 기초하여 페이지 당 3-7개의 품질 파형을 만들기 위해 스크린 당 4초의 스위프 속도가 사용되었다. 몇 개의 연속하는 파들 중에 있는 한 파형에 대해 깨끗한 확장기 골(clear diastolic trough)과 수축기 피크가 측정될 수 있는 적어도 하나의 파형을 전문가가 식별할 수 있을 때 상기 디스플레이 스크린이 저장되었다. 상기 혈관은 19개의 혈관 세그먼트에 대응하는 잘-설정된 깊이에 인소네이트(insonated) 되었다.

TCD 데이터의 분석은 시간과 속도의 소프트웨어적 결정을 포함한다. 구체적으로, 상기 TCD 기술자는 컴퓨터 커서를 상향 경사의 바로 앞 말기 확장 골(end-diastolic trough)에 놓고 제 2 커서를 뒤이은 최고 수축기에 놓았다. 각 커서 위치에 대한 x축과 y축은 각각 시간과 속도를 생성한다. 이 데이터로부터, 최고 수축기 속도, 최고 수축기 시간, 말기 확장기 속도, 및 말기 확장기 시간 값들이 결정되었다. 전통적인 TCD 방식을 사용할 때, 이 데이터는 각 대상에 대한 평균 유속, 수축기 가속도, 및 박동지수 값을 계산하는데 사용되었다.

일단 계산되면, 상기 TCD 데이터는 상기한 바와 같이 DVA에 의해 분석되었다. 각 대상에 대한 DVA는 a) 뇌혈관 내의 확정된 19개의 혈관 세그먼트의 각각에 대해 단일 파형으로부터 TCD 값들(MFV, SA, 및 PI)의 동시적 고려; b) 평균값으로부터 변화 정도를 수량화하기 위해 기준 데이터베이스에 대한 단일 파형으로부터 수집된 TCD 값들의 비교; 및 c) 도 33과 34에 도시된 19개의 세그먼트 각각의 혈관 상태/성능/건강을 표시하는 TCD 값들로부터 도출된 일련의 지수들(혈류 속도 비율)을 포함한다.

상기 도출된 지수들은:

1. 가속도/평균 유속 지수(평균 유속값에 의해 나누어진 수축기 가속도 값 및/또는 그 역수)

2. 속도/임피던스 지수(박동지수 값에 의해 나누어진 평균 유속 값 및/또는 그 역수)

3. 가속도 임피던스 지수(박동지수 값에 의해 나누어진 수축기 가속도 값 또는 그 역수)

상기 데이터는 치매를 앓고 있는 환자들이 M1, A1, C1, C2, C4, VA, BA, P1 및 P2 혈관 세그먼트 내의 박동지수에서 대응하는 증가와 평균 유속에서 감소를 겪는 것을 보인다. 두개기부 동맥에서의 증가를 제외하고, 수축기 업스트로크 가속도는 통제군에 대한 환자군에서 변하지 않았음이 관찰되었다.

상기 혈류 속도 비율도 치매를 앓고 있는 환자의 평가에 중요한 것으로 판정되었다. 먼저, 운동 에너지의 전방으로의 혈류로의 전환이 지시자인 가속도/속도 비율이 M1, A1, C1, C2, C4, VA, BA, P1 및 P2 혈관 세그먼트에서 증가되었다. 반대로, 혈류의 전향력에 대한 다운스트림 임피던스 힘의 결과를 표시하는 가속도 임피던스 비율과, 전방향 평균 유속에 대한 다운스트림 임피던슨 힘의 효과와 상대적인 혈류에 대한 대리 표시자인 속도 임피던스 비율은 치매 환자의 M1, A1, C1, C2, C4, VA, BA, P1 및 P2 혈관 세그먼트에서 감소된다.

치매 대상(통제군에 대해)의 다수의 혈관 세그먼트에서 평균 뇌혈휴 속도의 홀로세팰릭 감소(holocephalic diminution)는 치매에서 감소된 뇌관류를 보여주는 이전의 뇌혈류 속도 연구와 일치한다(즉, 평균 뇌혈류 속도의 변화는 감소된 뇌혈류와 관련있었다). 치매를 앓고 있는 환자에서 수축기 업스토록 가속도가 변하지 않고 유지된다는 발견은 달리 이 조건에 관련된 전체적인 감소하는 혈류 속도에 관련될 때 의미가 있다. 만일 대뇌에 대한 혈류의 감소는 전체적인 낮은 혈류의 2차적 효과이라면, 뇌혈관은 자동 조절 고장의 포인트까지로의 흐름의 감소하는 힘을 보상하기 위해 확장해야 한다. 이 “전통적인” 시나리오하에서, 수축기 가속도는 연속적인 감소를 보여야 한다. 본 발명은 그러나 치매를 앓고 있는 환자에서 반대의 효과를 보여주었다(즉, 감소하는 평균 유속이 수축기 업스토록 가속도에서 변화에 대응하지 않았다). 다시 말해서, 본 발명은 치매에 의해 영향을 받은 환자에서 그것을 구체적으로 수량화하고 보여주기 위해 사용되어 왔으며, 혈류에 대한 정적인 전향력은 시간에 대해 상기 혈액의 전방향 이동에 직접적인 효과가 더 적다. 본 발명은 혈류에 대한 이 효과를 가속도-속도 비율로 표현하며 상기 비율은 전방향 혈액 이동을 위해 필요한 운동에너지의 양을 반영한다. 본 발명은 상기 가속도-속도 비율이 치매를 앓고 있는 환자에게서 시동맥을 제외하고 모든 혈관에서 증가된다는 것을 보여주었다. 이 발견은 M1, A1, C1, C2, C4, VA, BA, P1 및 P2 혈관 세그먼트에서 박동지수의 관찰된 증가에 의해 지지된다.

요약하면, 치매가 독성 물질 퇴적에 대한 2차적인 아포탑틱 프로세스(apoptotic process)라는 가정은 본 발명에 의해 개발된 데이터와 일치하지 않는다; 만일 치매가 쇠퇴의 결과이거나 뇌조직의 손실이라면, 혈액을 전방으로 이동시키는데 필요한 일의 양(즉, 운동에너지)은 감소되어야 한다. 본 발명은 그러므로 치매가 적어도 큰 부분에서 뇌의 퇴화의 결과에 반대인 혈류 역학의 직접적인 함수라는 것을 결론적으로 보여주었다. 따라서, 본 발명은 상기 병의 발병과 진행에 싸우도록 설계된 치료법과 처방을 모니터링하고 최적화 할 뿐만 아니라 치매를 앓고 있는 환자를 진단하고 평가하는 신뢰할 수 있고 효율적인 수단을 제공한다.

본 발명은 상기한 바와 같이 또한 다양한 혈관 상태의 치료에서 식별하고 지원하는 시스템 및 방법 모두에 적용 가능하며, 상기 상태는 협착 상태(이것은 맥관 구조가 정상의 생리적 성능을 시도하고 유지하기 위해 그와 같은 변화에 적응할 수 있는 더 느린 발병 시간에 의해 특징 지워진다)으로부터 예컨대 혈관 경련에 의한 혈관 협착(또는 다른 유사하고, 더 빠른-발병 구조적 혈관 변화)을 포함하며, 각각의 협착 상태는 결국 충혈될 수 있다(또는 다른 생리적 변화). 특히, 본 발명은 다양한 혈관 상태 및 조건 중에서 식별하는 방법론을 제공하고, 특히, 혈관 경련(즉, 구조적인 조건)과 충혈 상태(즉, 생리적 조건) 사이의 전이를 다른 것들 중에서 TCD 기술을 사용하여 특성화하는 것을 용이하게 한다. 그와 같은 혈관 상태(그렇지 않으면 혈관 이벤트 이후까지 구별할 수 없음)를 식별하는 능력은 예를 들면 파열된 동맥류로부터 지주막 출혈에 특별히 적용 가능하다.

혈관 질병 프로세스는 혈관의 톤에 영향을 주거나 또는 혈관을 따라 차단 포인트를 생성할 수 있다 (예컨대, 출혈과 관련된 주위 혈액으로부터의 염증에서부터, 혈관의 염증 또는 아테롬성 동맥경화증). 다양한 방법론은 오늘날 정적인 혈관 기능(내피의 기능으로 더 흔히 일컬어짐)을 위해 존재한다. 이들 시험은 호흡 정지 또는 과호흡증후군과 같은 생리적 자극에 대한 반응을 일반적으로 측정한다. 그러나 동맥 차단은 기능적으로 평균 유속(예컨대 경두개 도플러(“TCD") 초음파)의 유도된 변화로부터 또는 구조적으로 동맥 세그먼트의 혈관 촬영 평가에 의해(혈관 협착의 단면 실루엣만 보여줌) 보통 평가된다.

협착증은 동맥 세그먼트 내의 염증, 외부 압박, 또는 동맥 경화증에 의해 발생된 혈관 좁아짐으로 정의된다. 이와 관련하여, 구조적 혈관 변화(예를 들면, 혈관 경련, 염증, 경화 또는 출혈에 기인한 좁아짐)는 혈관 세그먼트와 관련된 충혈 또는 혈압/혈류 변화와 같은 생리적(또는 기능) 변화를 야기한다. 순차적인 구조적 변화에 의한 이러한 생리적 변화는 임상적 상태, 특징 또는 증상(예를 들면, 치매, 불규칙한 생활 리듬, 등)을 나타내게 한다. 이와 같이, 특정 혈관 세그먼트 내의 해부학상의 변화 간의 구조-기능 관계 및 그로부터 야기한 기능 혈류 특징이 존재한다. 이와 관련하여, 임의의 협착증(즉, 좁아짐)이 초생리학적 (극단) 충혈과 같은 기능적인 발현인 상대적인 충혈 및 혈관 경련을 일으킬 수 있다. 예를 들면, 혈관 경련은 초생리학적 협착증 출혈(즉, 세그먼트의 범위 이상의 처리 때문에 생리적 대상으로부터 기대되는 것 이상의 변화로 정의된 초생리학적 변화)에 의해 나타내진 협착증을 일으킬 수 있다.

이것은 주변 세그먼트의 세그먼트 범위 이상보다는 측정된 세그먼트 내에서 시작한 질병의 특징이다. 그것은 또한 임의의 특정 지점 또는 혈관 세그먼트의 염증 변화에 제 2 차 아테롬성 동맥 경화 협착증이 존재할 때, 다른 협착 세그먼트를 발생시키는 혈관계(즉, 그 지점에 대해 가까운 부분 및 말초 부분 모두)에 유사한 변화가 일반적으로 존재한다는 것을 유념해야 한다. 가장 흔한 협착증의 형태는 아테롬성 동맥 경화 좁아짐이다. 또한, 혈관계의 더욱 멀리 떨어진 세그먼트 및 인접한 세그먼트에 발생한 대상적 변화일 수 있을 것이다.

가장 흔한 협착증의 형태는 아테롬성 동맥 경화 좁아짐이다. 관상 동맥 및 다른 곳에서, 협착증은 다양한 방법에 의해 평가된다. 관상 동맥에서, 예를 들면, 협착증은 주로 혈관 촬영에 의해 측정된다. 상기한 것과 같이, 그러나, 혈관 촬영 분석은 동맥 내의 불균형한 좁아짐 때문에 (때때로) 부정확하게 될 여지가 크다(즉,투영 관찰이 변화되면, 좁아짐이 존재하지 않거나 생리적으로 측정된 것보다 훨씬 작게 나타날 수 있다).

그러한 필요 치료상의 개입을 포함하여, 구조적 변화(즉, 좁아짐) 때문에 중요 혈류 변경을 야기한 협착증 발생 및 그 상태는 혈관 세그먼트 내의 변화에 의해서뿐만 아니라(DVA 인덱스에 의해 측정된 것과 같이), 인접한 세그먼트의 생리적 상태의 대상 변화에 의해서 한정된다. 다시 말해서, DVA 인덱스 및 그 이상의 보강 정보에 의해 특징지어질 수 있는 생리적 상태를 나타내는 협착증(좁아짐)인 세그먼트는 인접한 세그먼트(동일한 혈관 내의)의 생리적 상태를 검사함으로써 수집될 수 있다. 좁아짐의 중요성을 함께 증명하는 세그먼트의 세트는 인접한 세그먼트와 함께 참작된 협착 세그먼트에 의해 한정될 수 있다: (1) 선(pre)-협착 세그먼트, (2) 협착 세그먼트, (3) 후(post)-협착 세그먼트. 치명적 협착을 다루는 경우, 이러한 3 가지 세그먼트의 생리적 상태는 각각 선-협착 영역의 말단 PIMM(Perfusion-Impedance Mismatch), 혈류의 크기 및 압력을 보존하기 위한 협착 장소의 충혈 돌파, 및 후-협착 영역의 인접 PIMM 일 수 있다.

PIMM 은 임피던스 벡터가 전방 힘 벡터보다 균형(balance)에 더 많이 기여하므로 힘 벡터의 불균형으로 한정된다. 이 상태의 최종 결과(net result)는 전방 혈류의 저하이다. PIMM 이 발생하는 2 가지 이유가 존재할 수 있다. 제 1 가능 이유는 중요 협착증의 결과로서 인접 관류압(perfusion pressure)의 강하에 의해 초래된 "인접" PIMM 이다. 제 2 가능 원인은 불균형을 유발하는 임피던스 벡터의 증가로부터 기인한 "말단" PIMM 이다. 말단 PIMM 은 중요한 작은 혈관 질병이 존재할 때 또한 발생한다. 두 종류의 PIMM 의 조합은 혈액의 전방 이동을 두드러지게 제지할 수 있고, 그것이 후 협착 영역에 존재할 때 그것은 다른 혈관으로부터 대상 혈류의 상태를 지시할 것이다.

전통적으로, 신경 응급 치료는 2 가지 종류의 별개 뇌혈관 이벤트를 한정한다. 제 1 이벤트는 허혈성 혈류 또는 저혈류이다. 제 2 이벤트는 혈관 파열(가장 일반적으로 과 팽창 혈관으로부터 기인한 동맥류)이다. 환자가 동맥류를 겪거나 동맥류로 인해 출혈하면, 그것은 대체로 지주막하 공간(즉, 지주막하 출혈)내에서 일어난다. 지주막하 출혈에 대한 최초 반응은 의식불명에 의해 수반된 신경 손상이다.

그러나, 최초 이벤트를 견뎌낸 환자는 또한 종종 출혈에 2 차적으로 반응한다. 특히, 회복의 초기 단계에서, 환자가 출혈 상태를 겪는다는 것이 잘 기록되어 있다. 출혈은 혈관에 의해 공급되는 조직의 물질 대사 요구를 초과하는 혈류량의 병리적인 증가로 정의된다.

최초 이벤트 후 5 ~ 10 일 후에 종종 발생하는 다른 2 차적인 반응은 혈관 경련의 전개이다. 혈관 경련은 2 차적인 허혈성 혈류 또는 저혈류 발작의 원인이 되는 중요 좁아짐을 유발하는 근육의 병리적인 수축으로 정의된다. 혈관 경련의 예방 및 치료(및 혈관 경련과 관련된 임상 또는 병적 상태의 더욱 중요한 예방)은 주로 고혈압 및 혈류과용량 치료를 포함한다. 따라서, 지주막하 출혈을 겪는 환자는 종종 혈액 희석, 고혈압, 및 과혈량증("HHH 치료")을 우선적으로 치료하기 위한 약제를 포함하는 약물 투약 계획이 주어진다. 이러한 치료는 주입액 및 약제로 환자의 혈압을 인위적으로 높임으로써 뇌혈관 용적을 증가시키도록 한다.

그러나, 환자의 혈압 높이기 및/또는 혈액 용량 증가의 과정에서, 뇌충혈 상태를 일으킬 수 있다. 이와 같이, 하나의 컨디션(혈관 경련)의 치료는 다른 것(충혈)을 의도하지 않게 일으킬 수 있다. 그렇기 때문에, HHH 치료로 기인한 생리적인 충혈 및/또는 진행성 혈관 경련과 혈관 좁아짐(즉, 구조적 컨디션)에 의한 혈류 감소로부터의 출혈(즉, 생리적 컨디션 또는 상태)에 따른 최소 혈관 경련을 구별할 수 있는 것이 중요하다.

상기된 것과 같이, 자연적으로 발생한 충혈, 치료-유발된 충혈, 및 상기 충혈이 실제로 혈관 경련이 되는 지를 구분할 수 있는 것은 매우 중요해 진다. 그러나, 실제로 이러한 상위를 만드는 것은 전통적인 방법론에 의해 이뤄지기는 어렵다. 예를 들면, 혈관 경련을 평가하기 위한 현재 치료 양상은 혈관 촬영조(angiography suite)에 환자를 수송하는 것 및 경련 장애에 혈관 형성을 수행하는 것을 포함한다. 유사하게, 외견상의 혈관 경련 컨디션의 조기 치료는(즉, HHH 치료에 의한) 최초 혈관 이벤트 또는 뇌부종으로부터 팽창하는 환자의 충혈 위험이 실제로 증가할 수 있다. 따라서, 환자가 충혈 상태로부터 혈관 경련의 초기 상태로 전이하는지 그리고 그때를 결정하는 것은 매우 중요하다. 반대로, 혈관 경련의 발병 후 HHH 치료를 너무 늦게 시행하는 것은 임상 성과에 어떤 차이도 제공하지 못하는 것으로써 그 가치가 적거나 없는 것이다. 이에 관해서, 혈관 경련의 발병 한참 후에 불필요하게 HHH 치료를 시작하는 것은 진행성 고혈압 및/또는 혈류과용량 치료 중인 특정 나이(즉, 중년이상)의 환자 중에서 유발된 울혈성 심부전의 잘 알려진 발병률을 고려해보면 환자의 건강에 해로울 수 있다.

이와 같이, 지주막하 출혈에 따른 고혈압 및/또는 혈류과용량 치료의 사용과 시기 조절(timing)은 환자가 충혈 상태로부터 혈관 경련 상태로 전이할 때를 더욱 잘 한정할 수 있는 가에 크게 좌우된다. 최근에, 이러한 결정을 짓는 것은 외두개골 경동맥과 두개내 혈관의 최고 수축기 유속비(다른 방법론 중에서 TCD 초음파로부터 유도된)의 비교를 사용한다. 상기 비교는 린더가드 비(Lindegaard ratio)와 같이 나타내진다. 그러나, 이 분석은 정확하지 않다; 일부 연구는 린더가드 비가 충혈로부터 혈관 경련으로의 전이를 확인하는 것에 대해 50% 이하의 전조가 된다는 것을 밝혔다.

다른 방법론은 검진되지만 혈관 상태 중에서 평가 및 구별을 위한 널리 보급된 사용에 찬성하지 않는다. 이러한 방법론은 코너(corner) 동맥의 좁아진 지점을 통해 당겨지는 카테터(catheter)로 혈압파(blood pressure wave)를 측정하는 것을 포함한다. 유사하게, 일부 성과는 IVUS(Intravascular Ultrasound)를 사용하여 혈관 평가를 수행하도록 지시된다. 그러나, 이러한 연구는 관상 동맥 혈류량 보존 또는 동맥 혈류량 보존으로 불리는 변칙 한정 비를 계산하기 위해 합성 초음파 이미지의 사용 및/또는 혈관 확장약(예를 들면, 아데노신)의 주입에 대한 생리적 반응을 평가하는 데 거의 대부분 초점을 맞춘다.

아래 기술된 것과 같이, DVA 는 충혈 상태로부터 혈관 경련으로 전이를 정량적으로 구분하도록 사용될 수 있다(신경 치료 유닛의 매일 또는 심지어는 순간에 기초하여 매우 다이내믹하고 극적인). 그러나, 여기서 기술된 생리적인 원리는 혈관 협착의 다른 형태들을 구별하기 위해 확장 및/또는 적용될 수 있다는 사실이 추가로 이해되어야 한다.

DVA 는 TCD(Transcranial Doppler Data)의 분석을 포함한다. 혈관 상태 및 컨디션 중에서 평가 및 구별이 사용되는 것과 같이, DVA 는 시간 및 속도의 함수로 (소프트웨어를 통해) 수집되고 평가된 TCD 및/또는 IVUS 데이터(집합 명사로 "초음파 데이터")를 포함할 수 있다.

혈관 상태에서 평가 및 구별할 때 측정되고 숙고될 수 있는 요소들 중에는 (a) 대뇌 맥관 구조 내의 성립된 19 개의 각각의 혈관 세그먼트에 대한 초음파 데이터 값(PSV(Peak Systolic Velocity), EDV(End Diastolic Velocity), PST(Peak Systiolic Time), EDT(End Diastolic Time), MFV(Mean Flow Velocity), SA(Systolic Acceleration), PI(Pulsatility Index), LnSA(Natural logarithm of the SA))의 동시 고려 사항; (b) 평균값으로부터의 변화도를 정량하기 위해 참조 데이터베이스와 대조한 초음파 데이터 값을 비교; (c) 각각의 19 개의 혈관 세그먼트의 혈관 스테이터스/성능/건강 상태를 나타내는 초음파 데이터 값으로부터 얻은 일련의 인덱스(혈류 속도 비)가 있다.

상기된 것과 같이, 숙고된 상기 19 개의 두개내 혈관 세그먼트는 도 33 및 34에 도시되었다. 도 33 및 34 에 도시된 혈관 세그먼트는 좌우 VA(Vertebral Artery), BA(Basilar Artery), PCA(Posterior Cerebral Artery)/PCA t(towards) (P1), PCA/PCA a(away)(P2), ICA(Interior Cerebral Artery)/ICA t(C1), 중대뇌동맥(M1), 전대뇌동맥(A1), 후교통동맥(ACOM: Anterior Communicating Artery), 경동맥 사이펀 t(C4), 경동맥 사이펀 a(C2), 및 OA(Ophthalmic Artery)를 나타낸다.

상기 얻은 인덱스는 다음을 포함한다:

1. DCI(Dynamic Compliance Index)(또한 DWI(Dynamic Work Index) 또는 가속/평균 혈류 속도 인덱스(VAI)로 나타냄) = (평균 혈류 속도 값 및/또는 그 역수로 나눠진 수축기 가속 값의 자연로그). 따라서, DCI 는 평균 혈류 속도의 혈류력과 관련있으며, 이동 혈액 포워드(forward)의 세그먼트의 운동 효율성을 기술한다.

2. DFI(Dynamic Flow Index)(DFI 또는 속도/임피던스 인덱스(VPI)) = (PI 값 및/또는 그 역수로 나눠진 평균 혈류 속도 값). 따라서, DFI 는 임피던스(PI)의 평균 혈류 속도와 관련있으며, 어떻게 전기 용량의 양이 혈관 컨덕턴스를 통해 혈류에 영향을 미치는지 기술한다.

3. DPI(Dynamic Pressure Index)(DPI 또는 가속/임피던스 인덱스(API)) = (PI 값 및/또는 그 역수로 나눠진 수축기 가속 값의 자연로그). 따라서, DPI 는 임피던스의 혈류력과 관련있으며, 혈류력 상의 전기 용량 혈관 용량의 효과를 기술한다.

병리적으로 위태로운 혈관(협착 또는 아테롬병)은 3 가지 생리적 세그먼트에 따라서 한정된다: 협착 지점에 인접한 선(pre)-협착 세그먼트, 협착 세그먼트 및 협착 지점에 인접한 후(post)-협착 세그먼트. 이러한 3 가지 세그먼트의 생리적 상태는 선-협착 세그먼트의 PIMM, 협착 부위에 충혈 발견(breakthrough) 및 후-협착 세그먼트의 인접한 PIMM 을 포함한다.

상기된 것과 같이, PIMM 은 힘 벡터의 불균형으로 정의되고, 임피던스 벡터는 전방 힘 벡터를 기증하여 제압하므로, 전방 혈류에 네트(net) 감소가 존재한다. 선-협착 세그먼트내에서, PIMM 은 협착의 다운스트림 효과로 인한 인접 관류압의 강하로부터 기인한다. 후-협착 세그먼트 내에서, PIMM 은 임피던스 벡터의 증가로부터 기인하며, 다른 혈관으로부터의 대상 혈류를 지시할 것이다. 협착 세그먼트는 관련한 충혈 발견의 세그먼트로 정의된다. 특히, 협착 세그먼트는 동맥의 탄력성이 감소하기 때문에 확장 불가능하며(또는 "신축성 없는") 좁아진 동맥에 의해 증가된 전방 혈류를 나타낸다. 따라서, 혈류 유지를 위해 세그먼트를 통한 극적인 속도 증가가 존재한다.

도 35는 협착 혈관 세그먼트에 인접한 부분을 포함한 혈류 효과를 도시한다. 도 35 의 선-협착 세그먼트("PIMM(말단)"으로 명명됨) 및 후-협착 세그먼트("PIMM(인접)"으로 명명됨)내에서, DCI(또한 DWI로 나타내짐)는 증가하는 반면 DFI 및 DPI 가 급강하하는 것이 관찰된다. 동시에, 협착 세그먼트 내에서, DFI 및 DPI 증가 하지만, DCI는 감소한다(또한 DWI로 나타내짐).

DVA 는 DCI(또한 DWI로 불림)가 주어진 혈관 세그먼트의 컴플라이언스를 측정한 탄력성의 표지인 것을 결정하는 데 사용된다. 특히, 충혈 상태(HHH 치료 또한 초기 좁아짐 때문일 수 있는)로부터 혈관 경련으로의 전이는 DVA 에 의해 측정된 것과 같이 DCI(또한 DWI로 불림)의 함수로 특징지어진다(즉, 충혈증으로부터 혈관 경련으로 전이한 혈관 지점을 한정하기 위한 정량화 가능 지점일 것이다). 도 36은 시간에 대한 DCI(또한 DWI로 불림)의 플롯을 도시한다. 도 36 에서, 충혈 상태로부터 혈관 경련으로 혈관 이벤트 전이를 경험한 환자에게서 경계 DCI(또한 DWI로 불림)값이 초과 시간에 존재한다는 것이 관찰된다(충혈증으로부터 혈관 경련으로의 전이를 지시하는 DCI(또한 DWI로 불림) 인덱스의 병리적인 변화는 컴플라이언스 언커플링(uncoupling) 또는 탄력 언커플링으로 정의될 수 있다). 이에 관하여, 환자가 충혈 상태로부터 혈관 경련으로의 전이가 시작하면(환자의 혈류 벡터의 분석에 기초하여), 시기 적절하며 진보된 인지(notice)는 관리팀에게 제공될 수 있어, 다양하고 적합한 정맥 주사 및 다른 치료를 시행한다. 이러한 치료는 혈관 생성 및/또는 다른 약물적 치료를 함께 수반한 임의의 혈관 내의 팽창한 병원체의 사용을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, DCI(또한 DWI로 불림)의 DVA-측정 변화는 신경 치료 유닛의 환자 중의 다양한 혈관 상태에서 평가 및 구별하는 데 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, DCI(또한 DWI로 불림)의 DVA-측정 변화는 약제 및 장치를 포함하는 개입의 시기 조절을 더 잘 한정하기 위한 것뿐만 아니라 충혈 컨디션, 혈관 경련 및 그러한 상태 사이의 전이 지점(들)을 한정하는 정량적인 계량 및 종단-지점을 더욱 발전시키기 위해 임상 실험에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 지주막하 출혈이 뇌의 기저 혈관에 발생하면, 본질적으로 임의의 아산화질소 및/또는 방혈량을 격감시키고, 따라서 상기 혈관의 심한 죄임(tightening) 또는 경련을 일으킨다. 이러한 상황하에서, 스텐트(stent)를 포함한 치료가 적절할 수 있다. 도 37 은 혈관 이벤트 및 충혈증과 혈관 경련 간의 전이에 따른 시간을 초과한 DFI에 대한 환자의 DCI(또한 DWI로 불림)의 플롯을 도시한다. 도 37 에서, 혈관 이벤트에 따른 첫날에, 감염된 혈관은 극도로 "경직" 또는 유연성 없는 혈관을 암시하는 매우 낮은 DCI(또한 DWI로 불림)를 가진다. 그 결과, 그에 상응하는 높은 전방 혈류 속도(정상에서 15 표준 편차에 속하는)가 된다. 이 상태는 혈관 경련에 상응한다. 며칠 후에, 상기 혈관은 "완화"되기 시작하고 혈류 속도는 감소된다. 따라서, 상기 혈관은 충혈 상태로 재전이하기 시작한다. 며칠 후에, 상기 혈관 세그먼트는 혈류 감소를 계속해서 경험한다. 상기 데이터는 DCI(또한 DWI로 불림)내의 변화가 특정 혈관의 탄력성의 정도를 반영하고 따라서 충혈증 및 혈관 경련 간의 전이를 나타낸다는 것을 암시한다. 특히, 그것은 DCI(또한 DWI로 불림) 값이 특정 값 아래로 급강하하면 혈관의 상기 세그먼트의 탄력성의 완전한 감소 및 상당한 경직을 나타내는 것으로 여겨진다.

본 발명의 다른 실시예에서, DCI(또한 DWI로 불림)의 DVA-측정 변화는 특정 치료상의 및/또는 안전한 진행과 쉽게 연관될 수 있는 임상 실험 참가자의 지속적인 계량을 모니터하는 데 사용될 수 있다. 유사하게, 지속적인 치료상의 계량의 직접적인 모니터링은 양분된 종점을 정렬하도록 대리 제작자와 관련하여 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, DVA 와 같은 지속적인 계량은 충분한 신뢰도의 양분된 결과를 예측할 수 있기 때문에 임상 실험이 빠르게 진행되어 효율성이 향상될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, DCI(또한 DWI로 불림)의 DVA-측정 변화는 스테이지드(staged)(또는 단계적 스텐트 확장을 가능하게 함으로써 스텐트 진행 후에 발생한 유도된 충혈증의 발생을 관리하는 데 사용될 수 있다. 병리적인 충혈증은 임의의 재관류술(즉, 스텐팅) 진행에 따른 혈류의 발견 증가를 나타낸다. 다운스트림 혈관은 혈류가 감소한 기간(수년 동안 거칠 수 있는) 동안 최소 성과 요구에 의해 약해지거나 쇠퇴해질 수 있기 때문에 이러한 효과에 특히 영향을 받기 쉽다.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 혈관 상태는 서버에 접속할 수 있고/있거나 인터넷과 같은 통신 네트워크를 통해 통신할 수 있는 컴퓨터에 내장된 알고리즘에 의해 나타내질 수 있다. 이러한 알고리즘은 또한 예를 들면, TCD 초음파 및/또는 다른 도플러 초음파 장치를 포함한 혈류 데이터를 생성 및/또는 수신하는 능력이 있는 검출 시스템에 연결된 컴퓨터화된 플랫폼에 구현될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 전통적인 프리핸드(freehand) 도플러 기술은 동맥의 세그먼트를 평가하는 본 발명과 함께 사용될 수 있다(예를 들면, 측정의 깊이를 확인하기 위해 반사된 소리의 통문의 수동(manual) 조절 및 또한 3 차원 공간에 위치함으로써).

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 로봇 또는 자가조작 TCD 장치가 사용될 수 있다. 특히, 로봇으로 조정되는 컴퓨터 유도 프로브를 사용하는 로봇 TCD 장치는 측정된 특정 타깃 위치에 잠금을 지속적으로 유지하는데 이용될 수 있다.

이러한 프로브의 일례는 환자의 머리에 스트랩 될 수 있고 혈관 경련의 진전을 신호하는 TCD 데이터의 지속적인 모니터링을 허용하는 신경 치료 유닛에서 사용하기 위한 기계적인 로봇 프로브를 포함한다.

또는, 일 동맥을 따라 다른 깊이를 샘플 하거나 분석 과정 중 몇몇 다른 동맥으로부터 데이터를 획득하기 위해 장소를 스캔하는 자가 조작 기능이 있기 때문에 로봇 프로브가 사용될 수 있다. 이후에, 수집된 데이터는 환자의 변화하는 혈관 상태를 고려하여 시각적 및 청각적 해독을 제공하도록 DVA를 사용하여 처리될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, DCI(또한 DWI로 불림)의 DVA-측정 변화는 얇은 와이어 IVUS(Intravascular Ultrasound) 진행을 사용하여 측정될 수 있다. 예를 들면, 얇은 와이어 IVUS 장치는 선-협착, 협착 및 후-협착 장소를 통과하는 스텐트된 혈관 영역을 통해 당겨질 수 있다. 도 38 에 도시된 것과 같이, 데이터가 상기 진행에 따라서 평가되면, 혈류 상의 네트 효과를 나타내는 3 가지 거리 벡터가 관찰될 수 있다. 이런 종류의 데이터는 또한 다른 것들 중에서, 전환 진행 및 연구의 부분으로 특히 중요하다. 전환 진행 및 연구는 차단된 혈관을 단락(예를 들면, 두개내 공간의 혈압을 안정시키기 위해 불면증 진행 또는 다른 유사한 진행에서의 튜브의 삽입)하는 것과 공통의 혈액 공급을 공유하는 제 2 보조 혈관을 모니터링하는 것과 차단된 혈관(예를 들면, 스텐트 피하 주입에 기인한) 내의 혈류의 증가가 차단되지 않은 혈관 내의 혈류에 강한 영향을 주는지 측정하는 것을 수반한다.

예시 8: 혈관 경련의 DVA 분석

DVA 는 혈관 경련과 더불어 지주막하 출혈 증상을 가진 14명의 환자로부터 데이터를 요구하는 데 사용되었다. 모든 환자는 그들의 최초 TCD 분석할 때에 불필요함에도, 다른 때에 HHH 치료 중이었다. 일부 환자는 그들이 TCD 연구할 때에 HHH 치료중이 아니었다. 그 외 환자들은 HHH 치료 중이었고 일부 환자들은 그들이 경련상태로 들어간 후에 그리고 경련이 치유된 후에 다중 TCD 연구를 받았다. 따라서, DVA 분석은 HHH 없이 초기 출혈, HHH를 포함한 출혈 발작, 혈관 경련을 포함한 출혈 발작, 그리고 이후의 혈관 경련의 치유(즉, 선-경련 선-충혈증, 선-경련 후-충혈증, 그리고 이후 경련 및 이후 후-경련)의 상기 질환 경로(즉, 치료 경로)를 따라서 복수의 응급 상태에 수행된다.

상기 환자들에 대한 DVA 분석의 결과는 다음과 같다:

1. 첫 번째로, 충혈증이 전개하고 있는 환자들이 DCI(또한 DWI로 불림)의 근소한 감소에 의해 동반된 그들의 DFI 및 DPI 의 향상을 경험하는 것이 관찰된다. 상기 데이터는 HHH 치료를 받지 않는 사람들로부터 이러한 환자들을 구별한다.

2. 두 번째로, HHH 치료만을 받는 사람들 및/또는 상기 치료를 받지 않는 사람들의 DFI 및 DPI 스코어, 특히 DFI 가 정상에 약 8 표준 편차 초과하여 도달하며, DCI(또한 DWI로 불림)가 정상에 약 2 표준 편차 미만이면, DVA 가 상기 사람들로부터 혈관 경련 상태인 상기 환자를 쉽게 구별할 수 있다는 것이 관찰된다. 높은 DFI 스코어 및 낮은 DCI(또한 DWI로 불림) 스코어의 상기 프로파일은 실질적인 혈관 좁아짐을 나타내는 제 2 의 초생리학적 혈류역학 변화를 나타낸다.

상기된 것과 같이, DVA 프로세스는 세그먼트 대 세그먼트 기초 상의 3 가지 파라미터 노모그램을 측정한다. 이러한 측정은 몸의 절대적으로 임의의 세그먼트, 신체의 임의의 동맥 또는 심지어 정맥 세그먼트, 또는 심장에서 수행될 수 있다. 혈관 경련에 있어서, 그것은 주요한 혈관 컨디션(측정된 혈관 내의 일 지점 컨디션을 의미하지만 그것은 업스트림 및/또는 다운스트림 혈류 효과를 가진다)이다. 주요한 혈관 컨디션에 따라서, 혈관 경련은 하나 또는 복수 혈관 세그먼트의 고유 질병 프로세스이지만, 그것은 세그먼트 질병이다. 혈관 경련의 경우에, 옆 가지의 보상되지 않는 출혈 변화(즉,주요 혈관내의 세그먼트 레벨군(level legion)에 대해서 전체 보상내의 세그먼트를 둘러싸거나 그렇지않은)를 생산하는 뇌의 동맥 시스템에 질병을 가지게 된다. 그러나, 둘러싼 세그먼트는 상기된 경계 기저가 만나게 되며 제공된 혈관 경련을 특징 짓기 위해 측정될 필요가 없다. 즉, 혈관 경련은 DVA 에 의해 특징지어지고 약 2 이하의 적절한 인덱스를 포함한 약 8 표준 편차 이상의 혈류 인덱스를 가진다.

혈관 경련에 대한 상황은 전신 혈류 효과를 가진 질병(예를 들면, 치매)을 포함한 제 2 혈관 컨디션과 대조를 이룰 수 있고, 따라서 이것은 특징지어지고 특정 혈관 및 세그먼트 간의 관계를 관찰함으로써 측정될 수 있으며 질병에 대한 전체 패터(patter) 특효약을 계발하기 위해 이러한 정보를 이후에 연관시킨다.

본 발명의 다양한 바람직한 실시예는 본 발명의 다양한 목적을 실현하도록 설명된다. 이러한 실시예는 본 발명의 원리의 실례가 될 뿐이다. 다수의 변형 및 그에 대한 적합은 본 발명의 정신과 범위에서 벗어남 없이 기술분야의 당업자에게 명백할 수 있을 것이다.

Claims (29)

1. 인간 또는 동물의 혈관 경련 상태를 평가하는 방법에 있어서,

   제 1 세트의 두개(intracranial) 혈류 데이터를 획득하는 단계;

   상기 제 1 세트의 두개 혈류 데이터로부터 2 개 이상의 혈류 요소값을 생성하는 단계;

   상기 2 개 이상의 혈류 요소값을 연관(correlating)시키는 단계;

   적어도 연관된 혈류 요소값에 기초하여 혈관 경련 상태를 평가하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 2 개 이상의 혈류 요소값은 하나 이상의 평균 혈류 속도 값, 수축기 가속도 값(systolic acceleration value), P.I.(Pulsatility Index)값, 수축기 가속도 값의 자연로그값, PSV(Peak Systolic Velocity) 값, EDV(End Diastolic Velocity) 값, PST(Peak Systiolic Time) 값, EDT(End Diastolic Time) 값, 가속도/평균 혈류 속도 인덱스 값, 속도/임피던스 인덱스 값, 가속도/인피던스 인덱스 값, 평균 혈류 속도 값으로 나눠진 수축기 가속도 값의 자연 로그값, 평균 혈류 속도 값으로 나눠진 수축기 가속도 값의 자연 로그의 역수, P.I. 값으로 나눠진 평균 혈류 속도 값, P.I. 값으로 나눠진 평균 혈류 속도 값의 역수, P.I. 값으로 나눠진 수축기 가속도 값의 자연로그 값, P.I. 값으로 나눠진 수축기 가속도 값의 자연로 그 값의 역수를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   3 개 이상의 혈류 요소값을 연관시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 두개 혈류 데이터를 획득하는 단계가 방사 및 반사파 기술의 사용을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 방사 및 반사파 기술이 초음파 기술을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 초음파 기술은 도플러 기술을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 방사 및 반사파 기술은 레이저 기술을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈 관 경련 상태 평가 방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   관련 혈류 요소값의 참조 데이터 세트를 생성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   추가적인 관련 혈류 요소 값 및 데이터와 함께 관련 혈류 요소 값의 참조 데이터 세트를 추가하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
10. 제 1 항에 있어서,

    관련 혈류 요소 값의 참조 데이터 세트와 상기 관련 혈류 요소 값을 비교하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
11. 제 1 항에 있어서,

    최소한 상기 두개 내압을 평가하는 단계에 기초하여 뇌압 상승에 의해 특징지어진 상태를 겪거나 겪고 있는 것으로 추측되는 환자를 진단하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 진단하는 단계는 하나 이상의 충혈 상태를 겪는 것과 같은 상기 환자를 진단하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 하나 이상의 충혈 상태는 지주막하 출혈(subarachnoid hemorrhage)인 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
14. 제 11 항에 있어서,

    상기 진단하는 단계는 하나 이상의 충혈 상태를 겪는 것과 같은 상기 환자를 진단하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
15. 제 1 항에 있어서,

    상기 방법은 뇌압 상승에 의해 특징지어진 상태를 겪거나 겪고 있는 것으로 추측되는 환자에 대한 일부 투약 치료를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 방법은 뇌압 상승에 의해 특징지어진 상태를 겪거나 겪고 있는 것으로 추측되는 환자의 투약 치료의 효능을 모니터링하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
17. 제 15 항에 있어서,

    상기 뇌압 상승에 의해 특징지어진 상태는 하나 이상의 충혈 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
18. 제 15 항에 있어서,

    상기 뇌압 상승에 의해 특징지어진 상태는 지주막하 출혈을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 투약 치료는 전부 또는 일부의 단락(shunt)의 사용을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 단락은 프로그램 가능한 단락인 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
21. 제 1 항에 있어서,

    상기 방법은 단락 기술의 개발 및 향상의 부분으로 사용되는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
22. 제 1 항에 있어서,

    적어도 상기 관련 혈류 요소 값에 기초하여 두개 내압을 평가하는 상기 단계에 기초하여 단락(shunt)을 프로그램 또는 재프로그램하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
23. 제 1 항에 있어서,

    상기 혈류 요소 값을 스키마(schema)에 삽입하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
24. 인간 또는 동물의 지주막하 출혈로부터 기인한 혈관 경련 상태를 평가하는 방법에 있어서,

    제 1 세트의 두개 혈류 데이터를 획득하는 단계;

    상기 제 1 세트의 두개 혈류 데이터로부터 2 개 이상의 혈류 요소값을 생성하는 단계;

    상기 2 개 이상의 혈류 요소값을 연관시키는 단계;

    적어도 연관된 혈류 요소값에 기초하여 지주막하 출혈로부터 기인한 혈관 경련 상태를 평가하는 단계;

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
25. 제 24 항에 있어서,

    상기 2 개 이상의 혈류 요소값은 하나 이상의 평균 혈류 속도 값, 수축기 가속도 값, P.I.값, 수축기 가속도 값의 자연로그값, PSV 값, EDV 값, PST 값, EDT 값, 가속도/평균 혈류 속도 인덱스 값, 속도/임피던스 인덱스 값, 가속도/인피던스 인덱스 값, 평균 혈류 속도 값으로 나눠진 수축기 가속도 값의 자연 로그값, 평균 혈류 속도 값으로 나눠진 수축기 가속도 값의 자연 로그의 역수, P.I. 값으로 나눠진 평균 혈류 속도 값, P.I. 값으로 나눠진 평균 혈류 속도 값의 역수, P.I. 값으로 나눠진 수축기 가속도 값의 자연로그 값, P.I. 값으로 나눠진 수축기 가속도 값의 자연로그 값의 역수를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
26. 제 1 항에 있어서,

    최소한 상기 관련 혈류 요소 값에 기초하여 혈관 경련 상태를 평가하는 상기 단계는 환자의 DFI 값이 정상 DFI 값의 약 8 표준 편차보다 크고 상기 환자의 DCI 값이 정상 DCI 값의 약 2 표준 편차보다 작은지 측정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
27. 제 24 항에 있어서,

    최소한 상기 관련 혈류 요소 값에 기초하여 지주막하 출혈로부터 기인한 혈관 경련 상태를 평가하는 상기 단계는 환자의 DFI 값이 정상 DFI 값의 약 8 표준 편차보다 크고 상기 환자의 DCI 값이 정상 DCI 값의 약 2 표준 편차보다 작은지 측정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
28. 제 1 항에 있어서,

    최소한 상기 관련 혈류 요소 값에 기초하여 혈관 경련 상태를 평가하는 상기 단계는 하나 이상의 환자의 DFI 값 및 DPI 값이 증가되고 상기 환자의 DCI 값이 감소하는지 측정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.
29. 제 24 항에 있어서,

    최소한 상기 관련 혈류 요소 값에 기초하여 지주막하 출혈로부터 기인한 혈관 경련 상태를 평가하는 상기 단계는 하나 이상의 환자의 DFI 값 및 DPI 값이 증가하고 상기 환자의 DCI 값이 감소하는지 측정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 경련 상태 평가 방법.

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