KR20120026058A - 모델-기반 주입부 모니터 - Google Patents

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Abstract

약물 전달 모니터링 장치가 개시된다. 그 장치는 입력 정보를 수신하도록 구성된 사용자 인터페이스, 및 환자의 주입부 영역으로 혈관 접근 장치(VAD)에 의해 약물이 전달되는 유체 전달 채널의 다수의 유체 상태 파라미터를 측정하도록 구성된 센서를 포함한다. 상기 장치는 또한 다수의 측정된 유체 상태 파라미터 및 입력 정보에 기초하여 주입부 영역의 상태를 결정하도록 구성된 프로세서, 및 주입부 영역의 상태와 관련된 커뮤니케이션을 제공하도록 구성된 출력장치를 포함한다. 또한, 약물 전달을 모니터링하기 위한 방법 및 컴퓨터-판독가능 매체가 개시된다.

Description

모델-기반 주입부 모니터{MODEL-BASED INFUSION SITE MONITOR}
본 발명은 통상 주입 약물의 관리에 관한 것으로, 특히 환자에 대한 주입 약물의 흐름의 이상을 검출하기 위한 시스템에 관한 것이다.
많은 개인들은 만성적인 건강 문제, 규칙적인 처리가 필요한 치료, 및 종종 확장된 정맥 내 약물 투여로부터 고통을 받고 있다. 당뇨, 천식, 간질, 암 및 심지어 알러지와 같은 질병에 대한 소정 치료 요법은 환자의 생존을 위한 정확한 양의 정맥 약물의 규칙적이면서 순차적인 주입을 필요로 한다. 약물의 정맥 주입은 환자, 치료 요법, 및 임상의 및 기관의 선택에 따라 많은 형태를 취할 수 있다. 많은 주입물들은 대정맥과 같은 심장에 가까운 큰 혈관으로 흘러 들어가거나, 또는 우심방을 통해 심장으로 직접 흘러 들어가는 "중심" 라인을 통해 제공된다. 주입물들은 통상 카테터(catheter), 바늘 또는 IV 캐뉼러(cannula)와 같은 혈관 접근 장치(VAD)를 통해 제공된다. 이들은 머리(예컨대, 두피), 발(예컨대, 발등 정맥), 손등, 허리, 및 전완부위로 알려진 관절에서의 혈관에 위치될 것이다. 약물이 VAD 구멍부 또는 VAD 출구를 둘러싸는 조직 내에 갑자기 주입될 경우 '침투' 또는 '유출'이 발생한다. 그럴 경우, 거기에는 조직에 대한 상당한 손상 뿐만 아니라 타겟 기관에 대한 약물 전달의 손실이 있을 수 있다. 염수(식염수) 및 포도당과 같은 주입에 사용된 통상의 IV 유체의 고삼투, 고장성(hypertonic) 특성은 신경 손상, 조직 괴사, 및 감염을 야기하는 국부적 손상을 야기할 것이다. 중심에 위치된 카테터의 경우, 가슴 내로, 특히 심장을 둘러싸는 심낭(pericardial sac) 내로 VAD 출구의 침투가 생명을 위태롭게 할 수 있다.
VAD 구멍부 또는 VAD 출구를 둘러싸는 조직 영역 내로 약물이 주입되고 있는지를 결정하기 위한 시스테 및/또는 방법이 필요하다. 따라서, 여기에 기술된 시스템 및 방법은 주입부 영역(ISR)의 추정된 상태를 결정하고, 그러한 주입부 영역의 추정된 상태 및 주입부 영역에 대한 유체 전달 채널의 다수의 실제 유체 상태 파라미터가 침투를 나타낼 경우 그러한 상태의 경고, 경보 및/또는 그래픽/수치 표시를 출력하는 효과적인 특징이 있다. 소정 실시예에서, 주입부 영역의 그러한 추정된 상태는 주입부 영역의 구획 모델 또는 주입부 영역의 연속체 모델을 이용하여 결정된다.
본 발명 개시의 소정 실시예에 따르면, 약물 전달 모니터링 장치가 제공된다. 상기 장치는 입력 정보를 수신하도록 구성된 사용자 인터페이스, 및 환자의 주입부 영역으로 혈관 접근 장치(VAD)에 의해 약물이 전달되는 유체 전달 채널의 다수의 유체 상태 파라미터를 측정하도록 구성된 센서를 포함한다. 상기 장치는 또한 다수의 측정된 유체 상태 파라미터 및 입력 정보에 기초하여 주입부 영역의 상태를 결정하도록 구성된 프로세서, 및 주입부 영역의 상태와 관련된 커뮤니케이션을 제공하도록 구성된 출력장치를 포함한다.
본 발명 개시의 소정 실시예에 따르면, 약물 전달 모니터링 방법이 제공된다. 입력 정보를 수신하는 단계 및 환자의 주입부 영역으로 혈관 접근 장치(VAD)에 의해 약물이 전달되는 유체 전달 채널의 다수의 유체 상태 파라미터를 측정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 다수의 측정된 유체 상태 파라미터 및 입력 정보에 기초하여 주입부 영역의 모델 상태를 결정하는 단계, 및 주입부 영역의 상태와 관련된 커뮤니케이션을 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명 개시의 소정 실시예에 따르면, 약물 전달 모니터링 방법을 프로세서가 실행하게 하기 위한 컴퓨터-판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터-판독가능 매체가 제공된다. 상기 방법은 입력 정보를 수신하는 단계 및 환자의 주입부 영역으로 혈관 접근 장치(VAD)에 의해 약물이 전달되는 유체 전달 채널의 다수의 유체 상태 파라미터를 측정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 다수의 측정된 유체 상태 파라미터 및 입력 정보에 기초하여 주입부 영역의 모델 상태를 결정하는 단계 및 주입부 영역의 상태와 관련된 커뮤니케이션을 제공하는 단계를 포함한다.
포함된 수반되는 도면들은 좀더 이해를 돕기 위해 제공되고 본 명세서에 통합되어 일부를 구성하며, 개시된 실시예의 원리를 설명하기 위한 설명과 함께 개시된 실시예를 기술한다.
본 발명에 따르면, 환자에 대한 주입 약물 흐름의 이상을 검출할 수 있다.
도 1은 소정 실시예에 따른 약물 전달 모니터링 시스템을 나타낸다.
도 2는 도 1의 약물 전달 모니터링 시스템의 상태도이다.
도 3a는 환자의 주입부 영역의 예시의 3개-구획 모델이다.
도 3b는 환자의 주입부 영역의 예시의 2개-구획 모델이다.
도 3c는 식 (2.8)로부터 식 (2.9)가 어떻게 유도되는지를 나타낸 도면이다.
도 3d는 도 3b의 2개-구획 모델에서의 침투 도면이다.
도 3e는 침투의 모델링이다.
도 3f는 환자의 주입부 영역의 예시의 3개-구획 모델이다.
도 3g는 도 3f의 3개-구획 모델에서의 침투의 도면이다.
도 3h는 IV 침투를 모델링하기 위한 모델 식 세트이다.
도 3i는 개시된 연속체 모델로 사용하기 위한 정상 성인에 대한 수집된 추정 파라미터이다.
도 3j는 주입부에 가까운 조직에서의 볼륨의 모델 예측을 나타낸다.
도 3k는 시간에 따른 주입부에 가까운 조직에서의 압력 측정을 나타낸다.
도 3l은 시간에 따른 다양한 크기의 인접한 IV부 영역에서의 압력 측정을 나타낸다.
도 4a~4c는 환자의 주입부 영역의 예시의 연속체 모델에 대한 혈관 접근 장치의 3개 위치를 나타낸다.
도 4d는 압력에 의한 연속체 모델 용액의 용해 및 변위를 나타낸다.
도 4e는 3개의 다른 주입 비율에 대한 주입부 영역에서의 예측된 압력을 나타낸다.
도 4f는 특정 주입 비율에 대한 주입부 영역에서의 예측된 압력을 나타낸다.
도 4g는 주입부 영역을 통과하는 라인을 따라 평가된 압력을 나타낸다.
도 4h는 2차원 평면의 축대칭 모델을 나타낸다.
도 4i는 도 4h의 2차원 평면에서 3차원 공간으로 맵된 축대칭 모델을 나타낸다.
도 5는 도 1의 약물 전달 모니터링 시스템을 이용하여 약물 전달을 모니터링하기 위한 예시의 프로세스이다.
도 6은 본 발명 개시의 하나의 구성에 따른 본 발명 개시의 소정 특징을 수행할 수 있는 예시의 컴퓨팅 시스템을 나타낸 블록도이다.
환자의 주입부 영역으로 유체 약물의 전달에 있어서, 간극의 조직 공간(ITS) 내로 주입되는 약물로부터 야기되는 손상의 문제가 있다. 그와 같은 주입의 안전성을 모니터링하는 이전의 시도는 환자, VAD, 유체 및 히스토리와 관련된 정보를 채용하는데 실패하여 부정확하거나 비효과적이였다. 이러한 그리고 다른 문제들이 약물 전달 모니터링 장치를 포함하는 본 발명 개시의 실시예에 의해 적어도 부분적으로 처리되어 해결되었다. 그러한 장치는 입력 정보를 수신하도록 구성된 사용자 인터페이스, 및 환자의 주입부 영역으로 혈관 접근 장치(VAD)에 의해 약물이 전달되는 유체 전달 채널의 다수의 유체 상태 파라미터를 측정하도록 구성된 센서를 포함한다. 상기 장치는 또한 다수의 측정된 유체 상태 파라미터 및 입력 정보에 기초하여 주입부 영역의 상태를 결정하도록 구성된 프로세서, 및 주입부 영역의 상태와 관련된 커뮤니케이션을 제공하도록 구성된 출력장치를 포함한다.
이하의 상세한 설명에 있어서, 많은 특정 상세 설명은 본 발명 개시의 완전한 이해를 제공하기 위한 것이다. 그러나, 본 발명 개시의 실시예는 몇몇 이들의 특정 상세 설명없이 실시될 수 있다는 것을 통상의 기술자라면 명확히 알 수 있을 것이다. 다른 예에 있어서, 공지의 구조 및 기술들은 개시를 불명확하게 하지 않기 위해 상세히 기술하지 않는다.
도 1은 소정 실시예에 따른 약물 전달 모니터링 시스템(100)을 나타낸다. 시스템(100)은 사용자 인터페이스(102), 출구 압력 센서(104), 및 프로세서(106)를 포함한다. 시스템(100)에는 예컨대 유체 전달 채널(110)을 통해 수액(IV)백(bag)으로부터 VAD를 통해 환자(116)의 주입부 영역(114)으로 약품(118)의 주입을 모니터하기 위해 주입 펌프(122; 예컨대 CareFusion's Alaris？ System modular infusion pump line) 또는 환자 간호 유닛(124)이 사용된다. 주입 펌프 모듈(122), 및 모듈에 연결된 환자 간호 유닛(124; 또는 "환자 콘트롤 유닛" 또는 "PCU" 또는 "콘트롤러") 모두는 그들 자체의 사용자 인터페이스, 출력부(예컨대, 디스플레이), 및 프로세서(예컨대, 압력신호를 수신하고 펌핑을 콘트롤하기 위한)를 포함할 수 있다. 소정 실시예에 있어서, 즉 여기에 기술한 바와 같은 시스템(100; 예컨대, 흐름을 조절하기 위해 저항을 측정하기 위한)에 있어서, 용어 "주입부 영역"과 "ISR"; "간극의 조직 공간"과 "ITS"; "IV부"와 "IV부 조직"이 상호 교환적으로 사용될 것이다. 예시의 VAD는 카테터, 임플란트 포트, 바늘, 및 정맥 캐뉼러를 포함한다. 소정 실시예에 있어서, 프로세서(106)는 선택된 정보 처리를 수행하기 위해 사용되며, 반면 주입 펌프 모듈(122)에 내장된 마이크로콘트롤러는 유동율을 조절하는 것과 같은 보다 낮은 레벨(예컨대, 고속, 실시간)의 처리를 위해 사용되고 유동 저항을 계산하기 위해 수신된 압력신호를 처리하는데 사용된다.
사용자 인터페이스(102)는 환자 정보, 약물 정보, 및/또는 VAD 정보와 같은 시스템(100)에 대한 입력 정보(또는 "제공된 정보")와, 출력장치(108)를 통한 출력 정보를 수신하도록 구성된다. 환자 정보는 환자의 체중, 환자의 키, 환자의 체표면적, 환자의 나이, 및/또는 환자의 성을 포함한다. 소정 실시예에 있어서, 환자 정보는 유전 인자에 크게 영향을 줄 수 있는 환자의 진단 및 치료법을 포함하며, 주입부 영역의 그와 같은 조직에는 부종이 있을 수 있다. 약물 정보는 약물의 화학적 성질, 약물의 농도, 주입 투약의 비율(예컨대, ug/kg/min) 및 약물의 유동율(예컨대, mL/h), 및 약물과 관련된 적어도 하나의 희석제 또는 첨가제의 특성을 포함한다. TAD 정보는 VAD의 타입, VAD의 치수, VAD의 체내에서의 위치, VAD의 컴플라이언스(compliance)치, VAD의 저항치, 및 주입 네트워크의 위상(예컨대, 채널이 동일한 VAD를 통해 주입하는)을 포함한다. 소정 실시예에 있어서, 그 값들은 PCU(124)에 저장 및/또는 PCU(124)와 무선 통신하는 서버와 같은 상기 PCU(124)에 연결된 네트워크 상에 저장된 사용자 인터페이스(102)를 통해 입력된 고정치인 측정치를 포함한다. 소정 실시예에 있어서, VAD 정보는 서버와 통신 중인 웹사이트(예컨대, VAD의 제조자에 대한 웹사이트)로부터 수신 및 이용가능하다. 키보드, 터치-스크린 디스플레이, 마우스, 마이크로폰, 자기 카드 리더, 생체 리더-센서, 근접 리더, 무선(RF) 인식 리더, 및 심볼 리더와 같은 유선 또는 무선 입력장치가 사용자 인터페이스(102)에 사용될 수 있으며, 그들로 한정하지 않는다. 소정 실시예에 있어서, 상기한 파라미터의 획득은 정보를 입력하는데 필요한 임상의를 감축하기 위해 환자 간호 유닛 또는 주입 펌프와 시스템(100)간 광학 바코드 또는 무선 인식(RFID) 링크를 이용하여 정보의 전자 통신을 통해 적어도 부분적으로 수행된다. 소정 실시예에 있어서, 시스템(100)에 연결된(예컨대, 무선 또는 유선에 의해) 서버는 승인, 해제, 및 전송(ADT) 시스템과 같은 현재의 소스, 임상 실험실, 의사 처방 입력실(POE), 및/또는 약국으로부터 이러한 정보를 획득할 수 있다.
출구 압력 센서(104)는 유체 전달 채널(110)의 다수의 유체 상태 파라미터를 측정하도록 구성된다. 유체 상태 파라미터는 예컨대 유체 전달 채널의 순간적인 그리고 변경의 압력 비율, 유체 전달 채널의 저항, 유체 전달 채널의 캐패시턴스, 및 유체 전달 채널의 유체 임피던스를 포함한다. 소정 실시예에 있어서, 압력은 약물이 유체 전달 채널(110)을 떠나는 주입부 영역(114)과 같은 유체 전달 채널(110)의 출구에서 측정되며, 약물(118)은 유체 전달 채널(110)을 통과한다.
소정 실시예에 있어서, 주입 튜빙 네트워크(110; 즉, 유체 전달 채널)에 대한 유체 투입 저항은 약물(118)의 평균 주입 비율로 프로세서(106)에 의해 행해진 소규모 변조에 기초하여 측정된다. 소정 실시예에 있어서, 유체 입구 저항을 측정하기 위해 2개의 기본 방식이 채용된다. 한 방식은 50mL/h 이상의 비율이 사용된다. 나머지 좀더 복잡한 방식은 50mL/h 또는 그 이하의 비율이 사용된다. 원칙적으로 좀더 높은 비율의 방식은 통상 표준 프로그램 값 근처의 구형파 패턴으로 유동율을 다이나믹하게 조절하고 이들 변조에 따른 압력을 측정한다. 낮은 비율의 최종 압력에서 높은 비율의 최종 압력을 빼고 이러한 차는 유동율의 차로 나누어진다. 그 결과는 유체 경로의 '다이나믹' 입력 저항이다. 그러한 결과의 저항은 보행으로 인한 노이즈를 없애기 위해 중간 및 평균 방법을 이용하여 필터된다. 낮은 유동 방법은 유사한 결과를 달성하지만, 압력신호의 변조 및 다음 처리는 어떤 약물에는 바람직하지 않은 유동 패턴의 과도한 변화를 피하는데 다소 좀 복잡하다. 유체 투입 저항을 측정하기 위한 방식과 관련된 추가의 정보는 그들 전체가 참조로 여기에 반영되는 미국특허 제5,803,917호 및 제6,416,291호에서 찾을 수 있을 것이다. 그러한 소규모 변조는 유체 전달 채널(110)에 대한 입력의 캐패시턴스 및 임피던스를 더 측정하기 위해 유체 전달 채널(110)에서의 결과의 압력 변화와 연관된다. 유체 임피던스가 측정되는 것을 포함하는 소정 실시예에 있어서, 출구 압력 센서(104)는 높은 해상도 및 높은 정확도를 갖도록 구성된다.
프로세서(106)는 다수의 측정된 유체 상태 파라미터 및 입력 정보에 기초하여 주입부 영역(114)의 상태를 결정하도록 구성된다. 소정 실시예에 있어서, 프로세서(106)는 순간적인 유체 상태 파라미터, 필터된 유체 상태 파라미터, 및 유체 상태 파라미터의 장기간 추세 중 적어도 하나를 기록하도록 구성된다. 프로세서(106)는 유체 전달 채널의 압력, 유체 전달 채널의 저항, 및 입력 정보(예컨대, 환자 정보, 약물 정보, 및/또는 VAD 정보)에 기초하여 주입부 영역(114)에서의 유체 및 단백질의 상태(예컨대, 단백질 양, 조직 다공성)를 모델하도록 더 구성된다. 소정 실시예에 있어서, 그 모델은 유체 전달 채널의 임피던스에 더 기초한다. 여기서 기술한 바와 같이, 소정 실시예에 있어서, 용어 '임피던스(impedance)'는 저항, 컴플라이언스(compliance) 및 이너턴스(inertance)의 3개의 직교 파라미터를 통합한다. 소정 실시예에 있어서, 모델은 유체 전달 채널(118)의 펌프 유동을 채용한다. 소정 실시예에 있어서, 모델은 주입된 약물(118)의 히스토리(예컨대, 시간에 따른 주입된 약물의 볼륨)와 같은 측정된 유체 상태 파라미터의 히스토리를 채용한다. 측정된 유체 상태 파라미터의 히스토리(예컨대, 시간에 따른 주입된 약물의 볼륨)는 메모리(120)에 저장되도록 구성된다.
소정 실시예에 있어서, 모델은 각 개별 구획 모델, 연속체 모델, 또는 그들 조합이 된다. 구획 모델은 유체 및 단백질(즉, 혈장 유체의 주요 용질)의 양 및 압력을 기술하고 이들로부터 주입부 영역(114)를 둘러싸는 조직에서의 예상된 볼륨, 변형 및 압력을 유도한다. 연속체 모델은 유사한 파라미터를 기술하지만 ITS의 탄성 및 다공성의 좀더 높은 해상도의 물리적 모델을 채용하는 컴퓨터를 사용하여 계산한다. 구획 모델은 신체 및 소수의 동종 영역 내 유체를 개념화하여 구분하며, 한편 연속체 또는 유한-요소 모델은 신체 및 시간에 따른 3개의 물리적 치수의 유체의 특성을 기술한다. 소정 실시예에 있어서, 연속체 모델은 구획 모델의 구조 및 파라미터를 구별하는 동안 채용되고, 적절한 처리 파워를 가지며, 실시간 시스템에서 직접 실행된다.
그러한 방식들은 구획 모델이 다수의 다른 영역들간 유동을 시뮬레이트하고 연속체 모델이 한 영역 내 유동을 시뮬레이트하기 때문에 서로 보완된다. 이들이 어떻게 생성되었는지 뿐만 아니라 이들 모델과 관련된 좀더 상세한 설명이 이하 상세히 기술된다. 비침투 및 침투 상태의 모델 추정의 비교에 기초하여, 출력장치(108)는 주입부 영역(114)이 침투되는지를 나타내기 위해 그 주입부 영역(114)의 상태와 관련된 커뮤니케이션을 제공하도록 구성된다. 예컨대, 그 모델은 "정상" 상태인 ITS에 IV 유체가 존재하지 않는지를 예측하도록 구성되고, 지속적으로 악화되고 있는 조건으로서 IVD의 소정 양의 값을 예측하도록 구성된다.
나이 및 IV VAD 위치와 같은 오퍼레이터가 입력한 환자 파라미터와 상관되는 파라미터들과 IV 유동, 측정된 압력 및 저항의 지식에 기초하여, 그 모델은 간극의 공간에 추가된 유체의 양, 전달된 단백질의 양 및 예상된 압력치를 포함하는 간극 조직의 상태를 예측한다. 센서(104)에 의해 측정된 유체 상태 파라미터가 대응하는 예상된 유체 상태 파라미터의 미리 결정된 범위 내에 없으면, 프로세서(106)는 출력장치(108)에 커뮤니케이션을 보낸다. 소정 실시예에 있어서, 출력 커뮤니케이션은 경고, 경보 및/또는 상태의 그래픽/수치 표시이다. 그러한 출력 커뮤니케이션은 소정 실시예에 있어서, 임계치 구동 이벤트이다. 소정 실시예에 있어서, 출력 커뮤니케이션은 경고/경보 이벤트의 생성으로 그리고 생성없이 연속 변수로서 간극 조직의 상태를 제공한다. 소정 실시예에 있어서, 커뮤니케이션은 한정하지 않고 (1) 유체 볼륨, 압력, 컴플라이언스, 및 저항 주입 경로, (2) 유체 볼륨, 압력, 단백질 양, 컴플라이언스, 및 간극 조직 매트릭스의 다공성, 및 (3) 유체 볼륨, 압력, 단백질 양, 컴플라이언스, 및 말초 혈관의 저항과 같은 환자와 관련된 다른 특성들에 기초하여 보내질 수 있다. 이들 값의 변경 비율은 소정 실시예에 있어서 상태의 독립된 파라미터가 될 것이다. 예컨대, 소정 실시예에 있어서, 혈관부를 둘러싸는 침투된 조직부 영역의 컴플라이언스 결정은 펌프된 볼륨에 대한 압력 변경 비율을 따름으로써 결정된다. 일반적으로 컴플라이언스가 높은 혈관과 비교하면, 주입된 유체의 주어진 볼륨에 따른 압력은 보통 변경되지 않으며, 침투된 조직부에서, 압력은 적어도 일부의 침투의 코스 동안 펌프 유동율 및 림프의 흡수 관계에 따라 시간에 걸쳐 증가할 수 있다. 예컨대, 20mL/h에서, 림프 흡수가 10kg 어린이에게는 과도하며, 따라서 캐뉼러에 의해 혈관 벽이 파괴되면, 시간 주기 동안 압력을 증가시켜야만 할 것으로 예상된다. 개시된 구획 모델은 압력 상승에 따라 긍극적으로 비교적 안정된 상태의 압력이 얻어지도록 유체를 좀더 멀리 빠르게 확산시킨다는 것을 예상케 한다.
디스플레이로서 도 1에 도시된 출력장치(108)가 일단 커뮤니케이션을 수신하면, 그 출력장치(108)는 수치, 경고, 또는 경보의 형태와 같은 커뮤니케이션을 디스플레이하도록 구성된다. 커뮤니케이션은 예컨대 가시의(visible) 커뮤니케이션(예컨대, 온스크린 메시지 또는 바 그래프나 추이도(trend plot)와 같은 그래픽 지표), 가청의(audible) 커뮤니케이션(예컨대, 발신 경보), 다른 타입의 지각 커뮤니케이션(예컨대, 진동), 또는 소정의 그들 조합이 될 수 있다. 소정 실시예에 있어서, 출력장치(108)는 시간에 따라 현재 그리고 예상된 유체 상태 파라미터 모두를 디스플레이하도록 구성되며, 그 예상된 유체 상태 파라미터가 침투를 나타내는지에 상관없이 약물(118)이 환자(116)에게 주입된다. 그와 같은 디스플레이는 오퍼레이터에게 환자(116)의 주입부 영역(114)의 지속적인 상태를 제공하는 장점이 있다. 소정 실시예에 있어서, 출력장치(108)는 예상된 유체 상태 파라미터로부터 현재의 유체 상태 파라미터의 편차를 표시하도록 구성된다. 예컨대, 만약 ITS에서의 예상된 IV 유체가 제로(zero)이면, 출력장치(108)는 ITS에 제공되는 IV 유체의 모델 추정을 디스플레이할 것이다. 소정 실시예에 있어서, 그러한 커뮤니케이션은 중요한 상태 변수의 개시된 모델, 예컨대 정상 조건 하에 제로가 되는 주입부 영역(114)에서의 추정된 정맥 유체에 의한 추정을 포함한다. 소정 실시예에 있어서, 상기 개시된 바와 같이, 추정된 중요한 상태 변수는 소정 작용이 적절한지를 임상의가 결정하게 하도록 출력장치에 의해 제공된다. 소정 실시예에 있어서, 그러한 추정된 중요한 상태 변수는 출력장치에 의해 경보 임계치로서 사용된다. 소정 실시예에 있어서, 그러한 임계치는 환자의 주입부 영역(114; 예컨대 성인, 어린이, 또는 신생아에 대한 주입부 영역(114))의 크기, 상당한 발포제 주입에 따른 약물의 가능한 독성에 좌우될 수 있으며, 그러한 임계치는 수화(hydration)를 위한 식염수보다 낮을 것이다.
출력장치(108)는 디스플레이로서 기술된다. 다른 타입의 출력장치(108)가 사용될 수 있는데, 프린터, 스피커와 같은 가청 표시기, 또는 음극선관(CRT) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 액정 디스플레이(LCD), 유기발광다이오드(OLED), 표면 전도형 전자방출소자 디스플레이(SED)를 포함하는 디스플레이 스크린과 같은 시각적 표시기를 포함하며, 이들로 한정하지는 않는다. 유사하게, 출력장치(108)에 제공된 커뮤니케이션은 예컨대 가시 커뮤니케이션(예컨대, 온스크린 메시지), 가청 커뮤니케이션(예컨대, 발신 경보), 다른 타입의 지각 커뮤니케이션(예컨대, 진동), 또는 소정 그들의 조합이 될 수 있다. 출력장치(108)는 측정된 유체 상태 파라미터가 예상된 유체 상태 파라미터의 미리 결정된 범위 내에 있는지를 나타내는 커뮤니케이션과 같이 프로세서(106)에 의해 제공된 다른 출력 정보를 디스플레이하도록 구성된다.
도 2는 도 1의 약물 전달 모니터링 시스템의 신호 흐름 및 처리의 상태도(200)이다. 프로세서(106)에 의해 생성된 모델(210)은 예컨대 환자 정보(212; 예컨대, 체중 및 다른 변하지 않는 특성), 시간에 따른 약물(118)의 유체 전달 채널 펌프 유동(222), 시간에 따른 유체 전달 채널(예컨대, IV 라인) 압력(218; 메모리(120)에 저장된 측정된 유체 전달 채널 압력의 기록된 값의 히스토리와 관련된), 시간에 따른 유체 전달 채널 저항(220), 및 VAD 정보(216)를 포함하는 다양한 입력에 기초한다. 소정 실시예에 있어서, 모델(210)은 또한 약물 정보(214)를 포함하는 입력에 기초한다. 시간에 따른 약물(118)의 유체 전달 채널 펌프 유동(222), 시간에 따른 유체 전달 채널 압력(218), 시간에 따른 유체 전달 채널 저항(220), 및 VAD 정보(216)는 또한 프로세서(106)에 의한 신호 처리(228)를 위해 제공된다. 환자(116)의 주입부 영역(114)의 추정된 상태 값(224)을 포함하는 모델(210)의 출력(예컨대, 주입된 유체가 주입부 영역(114)을 얼마나 많이 침투했는지, 또는 혈관, 림프와 ITS간 유체 전달에 있어서의 위험한 요소인 단백질이 주입부 영역(114)에 존재하는지)은 예컨대 현재 측정된 유체 전달 채널 압력(238), 현재 측정된 유체 전달 채널 저항(240), 및 현재 측정된 압력 대 주입된 볼륨(232)에 의해 처리하기 위한 결정 로직(230; 예컨대 프로세서(106)의)에 제공된다. 이러한 현재 측정된 값들(238, 240, 232)은 신호 처리(228)에 의해 제공되며, 출력장치(108)와 같은 정보 디스플레이(252) 상에 선택적으로 디스플레이되도록 가능한 크기 및 일정한 오프셋 범위를 포함하는 프리젠테이션 처리(250)에 더 제공된다. 예컨대, 유체 전달 채널(110)의 예상된 압력 및 저항(224)과 현재 측정된 유체 전달 채널 압력(238) 및 저항(240)은 환자(116)에 대한 약물(118)의 주입을 모니터링하기 위한 오퍼레이터에 디스플레이될 수 있다. 결정 로직(230)으로 되돌아 가서, 만약 환자 정보(212) 및 약물 정보(224)의 함수가 되는 제공된 상태 경보 및 경고 임계치(216)에 기초한 것과 같이 주입부 영역(114)이 침투된 것으로 현재 측정된 값들(238, 240, 232) 및 모델 추정 값(224)이 나타내면, 예컨대 출력장치(108)에 의해 경보 및/또는 경고(234)가 표시되거나, 또는 소정 실시예에 있어서 환자(116)에 대한 약물 주입의 콘트롤(234)이 약물 전달 모니터링 장치(100)와 관련된 펌프에 의해 조절된다.
도 3a는 환자(116)의 주입부 영역(114)의 예시의 구획 모델(300)이다. 도 3a에 나타낸 바와 같이, 일반화 및 크게 단순화시킨 예시의 구획 모델은 신체의 유체를 각 개별의 균일한 구획으로 분할되는데, 즉 혈장(302; 혈관 내), IV부 인접 조직(304; IV 유체가 잘못 지향된), 및 모든 다른 신체 조직(306; 즉, IV부의 인접 영역 외의 모든 영역)으로 분할된다. 그러한 모델은 IV부 및 환자 나이/체중을 설명하는 사용자 입력으로부터 추정된 조직의 특성 뿐만 아니라 측정된 압력 및 펌프로부터의 콘트롤된 유동에 기초하여 시뮬레이트된 침투의 코스에 걸친 각각의 이들 구획(302, 304, 306) 내의 유체 볼륨 및 단백질 양(구획들간 유체 전송에 대한 1차 영향)을 계산한다. 간극 공간 내의 유체 볼륨(예컨대, 혈장 및 IV 유체의 합)의 증가는 혈관 접근 장치의 오정렬로 인한 있을 수 있는 합병증 증가의 1차 지표이다.
유체 및 단백질 전달에 대한 표현은 이하 좀더 상세히 기술하는 바와 같이 6개의 통상의 각기 다른 식으로 나타낸다. 인접한 IV부 영역 조직 구획에서의 압력은 체중 및 IV부가 알려져 있기 때문에 환자 체중 및 IV부 설명으로부터 유도된 압력-볼륨(컴플라이언스) 커브로부터 산출된다. 이러한 타입의 모델은 통상의 각기 다른 식들(ODE)을 이용한 각 구획들간 유체 및 단백질 전달을 나타낸다. 이러한 유체 및 단백질의 전달은 미세혈관 교환 시스템에 의한다. 좀더 복잡한 모델은 침투 또는 고의의 피하 주사 동안 발생하는 림프 배출 및 외부에서 이루어진 시간에 따른 유체 투입(308)을 포함한다. 이러한 좀더 복잡한 모델은 각 구획에서의 유체의 평균 압력 및 총 볼륨이 계산될 수 있게 한다. 각각의 구획이 균일한 것으로 가정되기 때문에 이러한 모델은 구획 내부의 유체 움직임을 나타내지 않는다. 그러나, ODE에 의해 나타낸 구획 모델은 연속체 모델보다 좀더 단순하기 때문에, 좀더 쉽게 정의되고 좀더 빠르게 풀수 있다. 구획 모델은 약동학(pharmacokinetics)의 분야에서 크게 성공적으로 사용되고 있다.
본 출원을 위한 구획 모델이 어떻게 개발되었는지를 좀더 상세히 설명하기 위해, 2가지 예시의 단순화된 구획 모델의 실시예가 좀더 상세히 기술된다. 구획 모델(또는 군집 요소 모델)은 각기 다른 구획에서의 내용물의 변화 비율(예컨대, 전달) 및 양을 예측한다. 우선, 순환 시스템(혈장) 및 그 밖의 나머지 조직(간극의 조직 공간)을 고려한 도 3b의 2개의 구획 모델이 기술된다. 다음에 그러한 모델은 주입부에 가까운 유체를 나타내는 국부(local) 구획을 통합하여 3개-구획 시스템으로 확장된다.
단순화된 2개-구획 모델은 우선 신체의 유체를 도 3b에서 보는 바와 같이 2개의 균일한 구획, 즉 혈장(PL) 및 간극(신체)의 조직(B)으로 분할되는 것으로 간주된다. 이러한 모델은 양 구획에서의 유체의 볼륨(V), 및 단백질 양을 추정한다. 혈장 및 신체 조직의 유체 볼륨은 VPL 및 VB로 나타내고, 각 구획에서의 단백질 양은 MPL 및 MB로 나타낸다. 이하 기술된 이러한 모델의 좀더 완전한 모델에 있어서, 외부에서 이루어진 유체 및 단백질원이 통상 위치된 VAD를 시뮬레이트하는 혈장 구획에 추가되거나, 또는 침투 조건을 시뮬레이트하는 간극의 조직에 추가될 것이다.
도 3b에 나타낸 단순화된 모델에 있어서, 유체의 전달, 즉 간극의 조직 내 볼륨 및 단백질 변화의 시간 비율 dVB/dt 및 dMB/dt는 조직 내 모세관 막을 통한 전달 JC 및 QC와 조직에서 혈장으로 림프 전달 JL 및 QL 뿐만 아니라 순환 시스템으로부터의 땀을 통한 유체 손실간 차로 정의된다:
Figure pct00001
및
Figure pct00002
혈장으로 순 전달(즉, 유체 및 단백질의 시간 비율)은 음식물 섭취(Jin)와, 주입(Jiv)으로부터의 추가 유체 투입, 및 배뇨(Jur)와 함께 림프 유동(JL) 및 모세관 유동(JC)간 차에 의해 주어진다:
Figure pct00003
및
Figure pct00004
모세관 막을 통해(혈관(PL)에서 간극 조직(B)까지) 발생하는 유체 교환은 막 침투의 스탈링의 법칙(Starling's Law)에 따라 모델된다:
Figure pct00005
스탈링의 법칙에서, 유체 유동은 2개의 메카니즘에 의해 이루어진다. 첫번째, 다르시의 법칙(Darcy's Law)은 다공성 매질(여기서는 둘러싼 간극 조직으로부터 동맥 및 정맥 혈관을 분리한 모세관 막)을 통한 유동은 유체 정수압(fluid hydrostatic pressure)의 차(ΔP=PPL-PB)에 비례한다는 것을 나타내고 있다. 두번째, 유체 유동은 식 2.6 및 2.7로 나타낸 바와 같이 모세관 막을 통한 단백질 농도의 차에 의해 야기된 삼투압 구배(osmotic gradient; ΔIIPL-IIB)를 따른다.
단백질이 고려되는데 그 이유는 단백질은 순환 및 신체 조직간 유체 전달에 영향을 주는 가장 중요한 용질이기 때문이다. 이는 이온과 같은 보다 작은 용질과 비교하여 단백질의 낮은 확산성에 기인한다. 구획들간 단백질 농도의 차는 스탈링의 법칙(식 2.5 참조)에 따른 모세관 막을 통한 유체 유동에 영향을 주는 콜로이드 삼투압 구배를 야기한다. 각각의 구획에 있어서, 단백질 농도(C)와 콜로이드 삼투압(II)간 관계는 이하의 식으로 주어진다:
Figure pct00006
수치 1.522는 압력-농도 데이터에 대한 선형 회귀 적합도로부터 유도된다. 작은 용질의 삼투압 영향은 유체 유동에서의 그러한 영향이 일반적으로 상당히 적기 때문에 무시된다.
삼투압 구배로 인한 전달(예컨대, 유동)의 크기는 용질의 확산성의 측정인 용질의 반사 계수(σ)에 좌우한다. 막을 통해 쉽게 확산하는 용질은 유체 유동에 적은 영향(0에 근접한 보다 작은 σ값)을 주는 반면, 간신히 확산하는 용질은 모세관 막을 통한 유체 유동에 많은 영향(1에 근접한 보다 큰 σ값)을 준다. 일 실시예에 따르면, 개시된 모델에 있어서, 단백질은 높은 σ값(0.96~0.99)을 갖는 반면, 이온은 좀더 낮은 σ값(0.05 정도)을 가질 것이다. 이러한 이유 때문에, 이온의 삼투압 영향은 포함하지 않는다. 모세관 유체 침투 계수(k)는 단백질 및 유체 모두의 전달 비율에 영향을 주는 실험적으로 결정된 상수이다. 그 값 k=121.1mL/mmHg?hr이 사용된다.
막을 통한 단백질 전달은 이하의 공식에 따른 전달 및 확산 모두로 기술된다:
Figure pct00007
단백질은 농도 구배(
Figure pct00008
)에 비례하여 확산한다(일정한 볼륨으로 막 침투성(Pm)에 따라). 단백질은 모세관 유체 유동(JC) 및 혈장의 단백질의 농도(CPL) 모두에 비례하여 막을 통해 전달된다. 상술한 반사 계수(σ)는 단백질 확산성의 측정이고 작은 값이 쉽게 확산 용질에 부합한다. 따라서, (1-σ)은 용이한 확산 용질(이온)에 대해 1에 가까워지고 낮은 확산 용질(단백질)에 대해 0에 가까워질 것이다. 모세관 침투성 표면 영역 프러덕트(product) μ는 Pm/δ와 동일하고, 단위 면적당 막 침투성의 측정이다. 표면 영역 프러덕트(μ)는 단위 시간당 간극 유체에 대한 용질의 함유량(73mL/hr 정도)을 버린 혈장 볼륨의 양으로 고려될 수 있다. 식 2.8은 C(x)에 대한 1차 선형 미분 방정식이고, C(0)=CPL이고 C(δ)=CB이다. 적분 인수
Figure pct00009
를 이용한 x-축(x=0에서 x=δ까지의 막에 걸친, 도 3c 참조)에 따른 적분은 모세관을 통한 단백질 전달에 대한 이하의 식(QC)을 이끈다:
Figure pct00010
유체는 림프를 통해 간극 조직에서 혈장으로 다시 전달되며,
Figure pct00011
림프액 유동은 정상 간극 유체 압력으로부터의 편차(PB-PB0)에 비례하는 기간에 기본 림프 유동율(JL0)을 더한 것으로 식 2.10에 나타나 있다. 그러한 비례 상수는 43.1mL/mmHg?hr 정도인 압력의 변화에 대한 림프 민감도(λ)이다.
단백질은 간극으로부터 제거되고 림프 유동을 통해 혈장으로 다시 이동하고, 그것은 전달되는 것으로 고려되며 간극의 단백질 농도(CB)에 비례하고,
Figure pct00012
그 시스템으로부터 단백질이 손실되는 것으로 고려되지 않는다. 그러나, 그러한 모델은 유체 손실의 몇가지 원인을 포함는데, 즉 무감지 수분 손실(막, 주로 폐를 통해 발생하는), 땀, 및 배뇨를 포함한다. 무감지 손실은 반드시 필요한 호흡으로 인해 폐의 습윤 점막으로부터 수분이 떠나가기 때문에 일정한 유체 유출로서 모델된다. 침투의 국부적인 모델링의 완전 순환 시스템으로부터의 시스템적인 수분 손실의 예상된 영향은 작지만, 여전히 이러한 기간은 완전함을 위해 채용된다.
IV 침투를 모델하기 위해, IV 투입("주입")은 정맥(도 3b)에서 간극 조직 구획(도 3d)으로 "이동"한다. 도 3d는 정맥을 찔러 주변의 간극 조직으로 유체를 주입하는 IV 바늘을 모델하고 있다.
유체가 모세관(JC)에 의해 혈장으로부터 그리고 침투된 IV 바늘(Jin)로부터 빠르게 들어감에 따라 림프관 및 땀(JL 및 Jper)에 의해 신체 조직으로부터 유체가 제거되지 않고, 유체는 IV 유체 투입이 정맥에서 간극으로 이동될 때(도 3e) 간극에 쌓인다. 예시의 시뮬레이션이 도 3e에 나타나 있으며, 유체가 첫번째 5시간 동안 혈류로 100mL/hr의 비율로 주입된다. 시간 t=5hours에서, 유체 투입이 침투를 시뮬레이트하는 신체 조직 구획으로 이동한다. 시간 t=7hours까지 신체 침투 유체 볼륨은 혈류로의 정상 주입 동안 원래의 안정된 상태 이상의 24mL의 새로운 안정된 상태 볼륨에 도달한다.
상기 단순화된 2개-구획 모델은 하나의 구획으로서 전체 신체의 모든 간극 조직을 처리한다. 그러나, 주입부 근처의 유체 볼륨 변화는 신체의 나머지로부터 분리된 국부 간극 구획을 이용함으로써 좀더 정확하게 기술된다. 침투부로부터 멀리 이동된 유체는 대개 간극 조직 매트릭스를 통한 확산 및 림프관을 통한 유동에 의해 이루어진다.
실제 해부 조직과의 양호한 근사를 제공하기 위해, 원래의 간극 조직 구획은 2개의 구획, 즉 아암(A) 간극 조직 및 신체(B) 구획으로 교체된다. 도 3f에 있어서, 유체는 혈장을 포함하는 혈관의 제3구획으로 주입에 의해 시스템에 들어간다. 유체는 혈장으로부터 배뇨에 의해 그리고 피부를 통해 간극으로부터 땀에 의해 시스템을 떠나간다. 혈장은 모세관 및 림프관을 통해 조직 구획과 그 유체 성분을 교환한다. 이러한 복잡한 모델의 경우, 조직 구획들간 유체 이동은 혈관-조직 이동에 비해 하찮은 것으로 간주된다. 아암 조직/인접 IV부 영역 조직 구획의 유체 볼륨을 VA로 나타내고 아암 간극 구획의 단백질 양을 MA로 나타낸다. 신체 조직 구획의 유체 볼륨 및 단백질 양은 VB 및 MB가 된다. 신체 어딘가의 혈장과 아암의 혈관간 혈장 유체 유동율이 순간적으로 근사된 혈장과 조직간 유체 유동율보다 훨씬 빠르기 때문에 국부/아암/혈관/혈장 구획은 불필요하다.
2개-구획 모델을 3개-구획 모델로 확장하기 위해, 동일한 기본 식이 사용되고 각기 다른 크기의 2개 조직 구획을 반영하도록 수정된다. 새로운 파라미터 prop는 총 간극 볼륨에 대비되어 모델되는 IV부의 영역에서의 아암 간극 볼륨의 비율이 되도록 정의된다. 초기에, prop=1.5/70으로, 성인 팔뚝의 평균 무게가 약 1.5kg이고 그 환자 대상의 고려된 체중은 70kg이다.
prop 파라미터는 국부/아암 구획을 제공하는 모세관 및 림프관의 비율로 고려될 수 있다. 간단한 비율을 이용하면 아암이 신체의 1/40이므로, 신체의 모세관 및 림프관의 약 1/40이 혈장과 아암 간극 조직 구획간 유체를 이동하는데 이용될 수 있다. 또 다른 68.5/70의 모세관과 림프관은 혈장과 신체 간극 구획간 유체를 이동시킨다. 따라서, 주어진 압력차에 따른 유체 전달은 구획 크기로 스케일(scale)될 것이다.
모세관 침투성 표면 영역 프러덕트 μ는 아암 간극 구획 및 신체 간극 구획에 대한 prop로 스케일된다(μ가 막 두께에 의해 나누어진 침투성(μ=p/δ)인 것을 상기하자). 이는 각 구획의 수 및 표면 영역이 하향 스케일되기 때문에 직관적으로 감지한다.
3개-구획 모델에 있어서, 유체 및 단백질의 전달은 각 간극 조직 구획에 대한 2개의 분리된 림프 및 모세관 유동율에 좌우된다. 모세관을 통한 유체 전달을 기술하는 식 (2.5)는 이하와 같이 아암 구획으로 모세관을 통한 유체 유동에 대한 식이 되도록 prop로 스케일되고:
Figure pct00013
신체 구획으로 모세관을 통한 유체 유동은 이하의 식과 같이 된다:
Figure pct00014
간극에서 림프를 통한 혈장으로의 유체 전달에 대한 식(식 2.10)은 이하의 식과 같이 유사하게 아암 구획에 대한 prop로 스케일되고:
Figure pct00015
이하의 식과 같이 신체 구획에 대한 (1-prop)로 스케일된다:
Figure pct00016
비침투 조건 하에, 아암 및 신체 간극 구획 모두는 환자가 뒤로 누웠을 때 동일한 정상 정수압(즉, PB0=PAO)을 갖는 것으로 고려된다.
모세관 및 림프 단백질 전달 모두에 대한 식은 이미 스케일된 유체 유동에 대한 식(JCA 및 JCB)를 포함하기 때문에 prop로 명확하게 스케일될 필요는 없다. 따라서, 수정된 모세관 단백질 전달 식은 이하와 같다(식 2.9와 비교하여, 밑에 쓴 기호는 이동의 근원-목적지를 나타내는데, 예컨대 "CA"는 아암[간극 조직]에 대한 모세관을 의미하고, "CB"는 신체에 대한 모세관을 나타낸다는 것을 알아두자):
Figure pct00017
및
Figure pct00018
림프 단백질 전달 식은 이제 이하와 같다(식 2.11과 비교하여):
Figure pct00019
및
Figure pct00020
IV 침투를 모델하기 위해, IV 투입(Jiv)이 혈장에서 인접한 IV부 영역/아암 조직 구획(도 3g)으로 이동된다. 성인의 경우, 신체 유체를 교체하기 위해, 국부 주변의 정맥 압력을 비교적 일정하게 유지함으로써, 안쪽 유동의 합(Jin+Jiv)은 일정한 100mL/hr로 간주되며, 뒤로 누운 위치에서 0 내지 10mmHg의 통상의 주변의 정맥 압력을 야기하는 배뇨 기간에 의해 균형이 맞추어진다. 이는 갑자기 정맥을 찔러 둘러싼 간극 조직에는 유체를 주입하나, 주입부로부터 멀리 떨어진 간극 조직에는 주입하지 않는 IV 바늘을 모델한다.
도 3h는 완전한 세트의 모델 식을 요약한다. 정상의 누운 70kg 성인에 대한 파라미터 추정은 도 3i에서 알 수 있다. 도 3i에서, 간극 파라미터(I로 색인된)는 (1-prop)로 스케일된 신체 간극 버전 및 prop로 스케일된 아암 간극 버전으로 신체 간극 및 아암 간극 구획 모두에 제공된다.
100mL/hr까지 통상 주입 비율에 대한 성인의 아암(전주(antecubital)부)에서의 침투 행위(움직임)가 이제 고려된다. 15mL/hr 이하의 주입 비율의 경우, 삽관(cannulation)부를 둘러싸는 간극 조직의 유체의 볼륨은 침투 동안 10% 이하로 증가하는 것으로 추정된다. 도 3j는 주입부에 가까운 조직에서의 볼륨의 모델 예측을 나타낸다. 시간 t=5hours까지 다양한 비율로 혈장으로 주입된 유체가 나타나 있다. 다음에, "VAD"는 안정된 상태 레벨 쪽으로 증가하는 국부 주입부 영역 볼륨을 야기하는 조직을 "침투한다". 평형상태에 도달될 때까지 수반되는 증가된 압력이 림프 및 둘러싸는 조직을 통해 유체를 빠져나가게 하기 때문에 그러한 안정된 상태가 달성된다. 시간 t=34hours에, 침투가 제거되고 혈장으로의 주입이 재개되며, 주입부 영역의 초과 유체가 피크 볼륨에 비례하여 어느 정도의 정상적인 비율로 감소된다.
최대 비율에서, 압력은 주입부 영역의 볼륨과 압력간의 관계로 인해 비선형적으로 증가한다. 정상의 아암 조직 정수압은 뒤로 누운 성인에 있어 -0.7mmHg이다. 3개 구획 모델은 5mL/hr의 주입에 따른 약 -0.4mmHg에서 100mL/hr의 주입에 따른 약 17mmHg까지 범위의 아암 조직에서의 압력을 추정한다. 40mL/hr에서, 압력은 침투의 30hours 내에 3.2mmHg로 증가한다(도 3k). 도 3k는 침투부에 가까운 간극 조직에서의 압력을 나타낸다. 유체는 시간 t=5hours까지 정맥에 40mL/hr로 주입된다. 다음에, 바늘이 그 조직에 침입되고 간극 조직 압력이 증가한다. 그러한 증가는 조직 컴플라이언스가 비선형이기 때문에 비선형이다(조직은 볼륨의 작은 증가가 압력을 크게 증가시킨 후 최대로 팽창될 수 있다). 시간 t=34hours에서, 그 침투가 제거되고 정맥으로의 40mL/hr 주입이 재개된다. 볼륨과 같이, 압력은 생성보다 빠르게 소멸된다. 이들 볼륨 및 압력은 구획들에 있어 평균적이다. 도 3k는 비례로서 1.5/70을 이용하고 다양한 주입 비율의 주입에 따른 압력을 나타낸다.
도 3l은 각기 다른 크기의 아암 구획으로 플롯된 100mL/hr의 주입에 따른 압력의 모델 예측을 나타낸다. 정맥 유체는 시간 t=5hours까지 정맥에 100mL/hr로 주입된다. 다음에, VAD는 간극 조직 압력 증가를 야기하는 조직을 침투한다. 보다 작은 구획들은 주입부에 가까운 압력 변화를 보여주는 보다 큰 최대 압력을 나타낸다. 0.5kg의 전주 아암 구획의 경우(70kg 성인에 대한), 침투 동안의 압력은 70mmHg 이상이다. 하나의 이전 연구에서 100mL/hr 침투 동안 주입부의 평균 압력이 각각 mL/H에서 약 0.5mmHg 내지 약 2mmHg의 범위라는 것을 알아냈다.
구획 모델의 상세한 설명을 마치고, 도 4a~4c는 환자의 주입부 영역(114)의 예시의 연속체 모델(400)에 대한 혈관 접근 장치의 3개 위치를 기술한다. 특히, 도 4a는 혈관에서의 캐뉼러(402)의 침투/유출의 원인을 기술하고, 도 4b는 위치와 관련된 캐뉼러(402)의 침투/유출의 원인을 기술하며, 도 4c는 침투를 야기하여 간극 조직 내로 침투하는 캐뉼러(402)의 침투/유출의 원인을 기술한다. 도 4c에서 만약 캐뉼러에 의해 전달된 유체가 독성이 있으면, 그 조건은 유출로 정의될 것이다. 연속체 모델은 각 개별 구획 모델의 예측 가능성을 확증하고, 간극 공간의 중막으로 침투된 주입 유체의 움직임을 간파하기 위해 사용될 수 있다.
프로세서에 의해 작동된 현재의 실시간 배터리는 아직 직접 적용을 위한 이러한 레벨의 계산을 제공할 수 없는데, 증가하는 무선 연결 서버의 사용은 미래에 실현가능한 실시간에 가까운 다수의 펌프를 위한 그러한 계산을 수행해야 한다.
연속체 모델(400)은 주입부 및 둘러싸는 조직 영역의 간극으로부터 주입된 유체의 움직임을 고려하여 침투를 기술한다. 2개의 결합된 편미분 방정식은 다르시의 법칙 및 이하 좀더 상세히 기술하는 변형 방정식을 이용하여 다공성 탄성(poroelastic) 조직을 모델한다. 소정 실시예에 있어서, 이상적인 연속체 모델은 3차원으로 그 주입된 약물의 움직임을 정확하게 기술하는 좀더 적절한 타입의 모델이다. 소정 실시예에 있어서, 연속체 모델은 조직 특성의 한정된 지식 및 경계 조건으로 인해 현실적으로 단순화를 포함해야 한다. 또한, 연속체 모델은 편미분 방정식에 의해 수학적으로 표현되며, 이는 보통 폐형식으로 풀 수 없는데, 대신 컴퓨터-기반의 수치 해석기가 해를 찾는데 사용된다. 조직에서의 유체 유동의 단순화된 모델은 국부 유동율이 압력 구배에 비례하는 다공성 매질을 통한 유동의 다르시의 법칙에 의해 기술된다. 생체 조직에서의 유체 유동은 종종 유체가 고체 매질의 구멍을 통해 이동하도록 제한되는 다공성 매질 유동의 이론을 이용하여 모델된다. 다공성 탄성 모델은 다공성 매질이 탄성 특성을 갖는 좀더 복잡한 모델이다. 그러한 다공성은 물질의 위치 뿐만 아니라 유체 유동의 특성에도 좌우된다. 다공성 탄성 모델에 대한 하나의 자극은 추가된 유체의 존재 또는 부재에 따라 간극 조직의 특성이 크게 변경될 수 있다는 것이다. 한 연구에서는 침투 동안 수압 전도성이 250,000의 요인에 의해 변경될 수 있다는 것을 보고하고 있다. 연속체 모델은 다공성 탄성의 이론에 기초하며 2개의 결합된 편미분 방정식(PDE)에 의해 기술된다.
구획 모델과 반대의 연속체 모델은 주입된 유체 및 둘러싸는 조직 영역의 간극의 움직임을 기술한다. 연속체 모델은 그 영역의 모든 지점 및 모든 순간의 정보(압력 또는 속도)를 제공한다. 수학적으로, 연속체 모델은 PDE의 시스템을 이용하여 기술된다.
나비에-스토크스(Navier-Stokes) 방정식은 단일 유체, 예컨대 금속 파이프를 통해 유동되는 물의 유동을 기술하는 공통 연속체 모델이다. 생체 조직에서의 유체 유동의 경우에, 그러한 나비에-스토크스 모델은 조직을 통해 제공된 고체 구조(콜라겐 및 엘라스틴)의 기술을 실패했기 때문에 불충분하다. 좀더 적절한 모델은 토양을 통한 지하수와 같은 다공성 매질을 통한 저속도 유체 유동을 기술하는 실증적으로 유도된 다르시의 법칙에 기초한다. 다르시의 법칙은 조직의 컴플라이언스 또는 탄성을 단독으로 모델하지 못하므로, 부종(edema)에 의한 붓기(swelling)와 같은 현상을 예측할 수 없다. 조직의 변형을 기술하기 위해, 다르시의 법칙은 탄성 변형 모델과의 조합을 적용하고 있다. 소위 다공성 탄성이라 부르는 그러한 조합은 순수 유체가 유동되는 고체 탄성 매트릭스를 기술한다. 유체 유동 및 변형 모델은 유동이 변형을 포함하도록 결합되며, 반면 변형은 유체 유동에 영향을 준다. 다공성 탄성은 통상 생체 조직을 통한 유체 유동을 위한 모델로서 사용된다. 소정 실시예에 있어서, 혼합 이론이라 부르는 대안의 모델이 생체 조직에서의 유체 유동을 기술하기 위해 사용될 수 있다.
소정 실시예에 있어서, 그러한 다공성 탄성 모델은 연속의 물리적인 문제들을 수치적으로 해결하기 위해 디자인된 소프트웨어 패키지인 다중 물리 해석 프로그램(콤솔 멀티피직스; COMSOL Multiphysics)으로 실행된다. 비록 몇몇 변경이 그러한 문제에 대한 모델의 관련성을 향상시킬 수 있을 지라도, 다공성 탄성은 앞서 정의된 콤솔의 "멀티피직스" 모드로서 포함된다. 이하에서는 개시된 모델의 결과 뿐만 아니라 유체 유동 및 탄성 변형 모두를 모델하기 위해 사용된 지배적인 식, 파라미터 및 경계 조건을 기술한다.
다공성 탄성 모델은 2개의 결합된 편미분 방정식에 의해 기술된다. 첫번째 방정식은 조직을 통한 유체 유동을 지배하고 다르시의 법칙에 기초한다. 다르시의 법칙은 유체 유동이 압력 구배와 관련되는 실증적으로 유도된 설명이다. 이는 낮은 유동율을 추정하고 또 몇가지 단순화된 추정을 이용하여 나비에-스토크스로부터 유도된다. 다르시의 법칙은 이하의 식과 같이 나타내며,
Figure pct00021
여기서, q는 단위 면적당 유체의 방출(유출)이고, K는 수압 전도성이고, ρf는 유체 밀도이고, g는 중력 가속이며, p는 유체 압력이다.
식 (3.1)은 다공성 탄성 모델의 유체 유동 지배 방정식을 유도하기 위해 연속 방정식과 함께 이용된다. 연속 방정식은 영역에 들어가는 유체 양의 비율이 영역을 빠져 나가는 양의 비율과 동일한 것을 설명한다. 이는 이하의 식으로 표현되며,
Figure pct00022
여기서, θs는 유체 유동에 이용가능한 볼륨의 분율이고, Qsource는 영역 자체 내 유체 소스 또는 싱크(sink)의 강도(1/s)이다. 식 (3.1)로부터의 유출에 대한 식을 식 (3.2)로 치환하면 이하의 식이 산출된다:
Figure pct00023
비압축성 유체의 경우 ρf는 일정하며 발산 오퍼레이터 밖으로 이동할 수 있다. ρf로 나누면 이하의 식이 주어진다:
Figure pct00024
개시된 모델에 있어서, 확장 및 수축하기 위한 고체 구조의 능력은 압력 소스 또는 싱크와 유사하다. 만약 고체가 확장하면, 그러한 영역에서의 압력은 추가의 유체가 그 영역에 들어가지 않는다는 것을 가정하면 감소할 것이다. 유사하게, 만약 고체가 수축하면, 압력 소스가 작용하여 그 압력은 증가한다. 이는 이하의 식을 가져옴으로써 표현된다:
Figure pct00025
여기서, ∂e/∂t는 탄성 변형에 대한 식으로부터 용량분석 확장(s-1)의 변경의 시간 비율이고, αb는 비오트-윌리스(Biot-Willis) 계수라 부르는 실험적 상수이다. 결과의 지배 방정식은 이하의 식과 같다:
Figure pct00026
상기 식은 저류 계수(m-1)로서 이하의 식과 같이 정의하도록 연쇄법칙을 이용하여 단순화될 수 있다:
Figure pct00027
상기 저류 계수(storage coefficient)는 통상 실험적으로 알아내며, 이는 여기에 사용된 m-1 또는 Pa-1의 단위로 정의될 수 있다. 그러한 2개의 정의간 차는 ρfg의 인자이다. 연속체 모델로 실행된 식은 이하와 같다:
Figure pct00028
개시된 모델에 있어서, 실험적으로 유도된 값 αb=1이 비오트-윌리스 계수에 사용된다. 수압 전도성에 대한 값은 실험적으로 쥐의 피하 조직에서 알아낸 통상적인 값인 K=10-7m/s로 설정된다. 저류 계수 Ss는 10-8m-1로 설정된다. 그러한 유체는 대부분 물인 것으로 추정되며, 따라서 그 밀도는 ρf=1000kg/m3이다.
조직에 대한 스트레스 텐서(z; stress tensor)는 이하의 유도식과 같다:
Figure pct00029
ε은 스트레인 텐서(strain tensor)이고, e는 조직의 볼륨 확장이고, p는 국부 유체 압력이고, λ는 전단 탄성률과 함께 그 물질을 특정짓는 레임 상수(Lame constant)이다. 여기에서는 그 조직이 선형이고 등방성 탄성 물질인 것으로 간주된다. 변위 벡터(u)와 관련하여, 스트레인 텐서는 이하의 식으로 나타내며,
Figure pct00030
볼륨 확장은 이하의 식으로 나타낸다:
Figure pct00031
모멘텀(momentum) 및 외력을 무시하면, 동작 식은 이하와 같다:
Figure pct00032
z의 값을 치환하면, s 및 e는 이하의 식으로 주어진다:
Figure pct00033
탄성 파라미터(G, A)는 탄성률(E) 및 푸아송(Poisson) 비율(v)로 변환될 수 있고:
Figure pct00034
이하의 COMSOL에 의해 사용된 탄성 식을 이끈다:
Figure pct00035
COMSOL에서의 탄성 모델의 실행에 있어서, 모델의 2차원 단순화가 사용되고, 따라서 그 변위는 2개의 성분 u=(u,v)를 갖는다. "평면 스트레인 조건"은 스트레인이 x-y 평면에 존재하는 반면, 거기에는 z방향의 변위가 없다는 것을 가정(추정)한다. 이러한 가정은 한 지점에서 유체 주입이 적절하지 않지만, 좀더 단순한 디자인 및 분석을 허용한다. 일단 충분한 모델이 2차원으로 구성되면, 3차원 모델이 COMSOL의 "고체, 스트레스-스트레인" 적용 모드를 이용하여 실행될 수 있다.
E 및 v의 값이 부드러운 조직의 탄성 특성으로부터 취해진다. 각 파라미터에 대한 범위의 값이 주어지는데, 즉 60kPa＜E＜73kPa 및 0.3＜v＜0.5이다. 개시된 모델에 있어서, 중간 범위의 값이 E=65kPa 및 v=0.4가 사용된다.
도 4a~4d에 있어서, 연속체 모델은 영역의 상부 중심에 포인트 소스를 갖는 조직의 5×3cm 횡단면에서의 유체 움직임 및 변형을 추정하기 위해 사용된다. 침투를 시뮬레이트하기 위해, 유체가 시간 t=0sec 내지 t=10sec 동안 일정한 비율로 조직에 들어가도록 이루어진다. t=10sec에서, 그 유동이 정지하고 조직이 느슨해지기 시작한다. 모델이 2차원이므로, 유동률이 시간당 볼륨이 아닌 시간당 단위 면적으로 표현된다는 것을 염두해 두자. 유체는 피부 및 뼈에 각각 대응하는 상부 및 하부 경계를 따라 유동할 수 없다. 유체는 신체의 나머지에 대한 유동을 나타내기 위해 측면 경계를 따라 움직일 수 있다. 하부, 좌측, 우측 경계는 움직일 수 없는 반면, 피부를 나타내는 상부 경계는 압력이 증가함에 따라 바깥쪽으로 부풀어 오를 수 있다.
특정 경계 및 초기 조건은 유체 유동 및 탄성 변형 방정식 모두로 표현되어야 한다. 식 (3.3) 및 (3.4)를 위한 경계 조건이 이하의 표 1에 리스트되어 있다.
연속체 모델 경계 조건
경계 유체 유동 조건 탄성 변형 조건
좌측 n?K∇p=Rb(Pb-P) u=(0,0)
우측 n?K∇p=Rb(Pb-P) u=(0,0)
상부 n?K∇p=0 u 특정되지 않음
하부 n?K∇p=0 u=(0,0)
표 1에서, n은 경계에 수직인 바깥쪽을 나타내는 단위 벡터이고, Rb는 외부 컨덕턴스이며, Pb는 외부 압력이다. 이들 조건은 유동이 모델 영역 내 조직에서의 압력과 그러한 영역의 외측의 압력 차에 의해 이루어지는 좌측 및 우측 경계 상태를 통한 유동을 허용한다. 영역의 외측 조직이 모델 범위에 비해 크기 때문에, 외부 압력이 Pb=0Pa의 일정한 값을 유지하는 것으로 추정한다. 보다 높은 Rb의 값은 영역 밖으로 좀더 용이한 유동에 대응하는 반면, 보다 낮은 Rb의 값은 낮은 유동을 야기한다. Rb=1m2s/kg이다.
조건 u=(0,0)은 경계에 따른 변위가 0인 것을 나타내며, 따라서 경계의 위치가 고정된다. u가 특정되지 않는 조건은 무경계 조건이라 부른다. 초기 조건은 u0=(0,0) 및 p0=0으로 설정된다.
모델은 앞선 문장에서 기술한 파라미터 및 경계 조건을 이용하여 COMSOL에서 정의된다. 모델은 다수의 근접한 시간 간격차로 도메인(domain)에 걸쳐 압력 및 변위가 계산되는 반복 방법을 이용하여 수치적으로 풀어진다. 시간 t=0sec, t=5sec, t=10sec, t=20sec, t=40sec, 및 t=80sec에서의 모델에 대한 솔루션(solution)이 도 4d에 나타나 있다. 표면 색은 압력에 대응하고(적색은 고압력을 나타내고 녹색은 저압력을 나타냄), 상부 경계 위치 변경은 조직의 변형에 대응한다. 예상된 바와 같이, 압력은 주입부 근처에서 가장 높고 주입부로부터 먼거리에서 감소한다. 도 4d에서의 그러한 솔루션은 또한 유체가 조직에 주입되어 그 영역을 부풀게 하고, 이후 침투가 제거된 후 천천히 원래의 상태로 되돌아 가는 것을 보여준다. 이는 그 솔루션에서 상부 경계 조건의 변위로 나타나 있다.
그러한 연속체 모델 용해상태는 기계 시스템 내 직접 사용 뿐만 아니라 구획 모델의 미세 조정 동안의 물리적인 측정과 비교되는 다공성 ITS 내에서의 변위, 압력 및 물질 움직임과 관련된 공간의 양적인 정보를 제공한다.
주입부에서의 압력은 3개의 다른 일정한 주입 비율, 즉 10-7, 2?10-7, 및 4?10-7m2/s로 도 4e에 시간과 대비되어 플롯되어 있다. 그 주입은 t=0sec와 t=10sec 사이에서 이루어진다. 그 플롯은 침투 동안(t=0sec 내지 t=10sec) 압력이 단조롭게 증가한 다음 침투가 제거된 후(t=10sec) 급격하게 하락하는 것을 보여준다. 압력은 신체의 나머지에서 외부 압력의 값에 도달할 때까지 감소한다. 이러한 외부 압력은 측면 경계 조건으로 특정된다는 것을 상기하자. 압력은 침투 동안 시간에 따라 선형적으로 증가하지 않지만, 대신 시간이 경과함에 따라 좀더 천천히 증가한다는 것을 염두해 두자. 이는 조직 변형에 기인될 수 있다. 더 많은 유체가 그 영역에 주입됨에 따라 조직의 볼륨이 증가하기 때문에, 좀더 나중의 유체의 동일한 유입은 초기 만큼 압력을 증가시키지 못한다. 도 4f는 t=0sec 내지 t=10sec에서의 10-7m2/s의 주입 비율에 대한 주입부에서의 예측된 압력을 나타낸다. 시간은 t=10sec보다 빠른 시간 동안 거의 직선을 나타내도록 로그자(logarithmic scale)로 플롯된다. 일정한 비율의 주입에 있어서, 모델은 주입부에서의 압력이 시간의 로그 함수에 따라 증가하는 것을 예측한다. 도 4f는 압력이 시간의 로그 함수에 따라 거의 증가하는 것을 나타낸다.
도 4e는 주입부를 통과하는 라인(x=0.025m)을 따라 평가된 압력을 나타낸다. 그 플롯은 조직의 확장 및 수축을 나타내기 위한 t=5sec(침투 동안) 및 t=15sec(침투 이후)에서의 플롯이다. 도 4e는 침투 동안 그리고 그 이후의 압력의 공간 변화를 나타낸다. 그 압력은 일정한 주입 비율 10-7m2/s에 대한 주입부를 통과하는 라인(x=0.025m)을 따라 평가된다. 그 2개의 플롯은 t=5sec에서의 침투 동안 그리고 t=15sec에서의 침투 이후의 압력을 나타낸다. 침투 동안, 주입부에서 급격한 피크가 나타나지만, 주입 이후에는 유체가 조직의 영역에 걸쳐 흩어짐에 따라 그 피크가 빠르게 하락한다.
앞서 두 섹션에서 제공된 2차원 유체 유동 모델 외에, 3차원 축대칭 모델이 사용될 수 있다. 그러한 축대칭 모델은 원통형 극좌표(r, φ, z)로 다공성 탄성에 대한 3차원 방정식을 사용하지만 그러한 변수들이 각도 φ로 변경되지 않는 것으로 가정된다. 이후, 모델은 2차원 평면(r-z)으로 풀어지고 나중에 3차원으로 맵된다. 그러한 축대칭의 가정은 완전 3차원 모델에 비해 모델의 복잡성을 감소시켜 솔루션을 얻는 어려움 및 시간을 감소시킨다.
도 4h는 2차원(r-z) 평면의 축대칭 모델을 나타낸다. 그 솔루션은 t=0sec 내지 t=10sec의 고정 압력 100Pa의 주입에 대한 t=50sec에서의 솔루션을 나타낸다.
그러한 축대칭 모델에 대한 솔루션의 예가 도 4i에 나타나 있으며, 2차원(r-z) 평면에서 3차원으로 맵된 축대칭 모델을 나타낸다. 그 솔루션은 t=0sec 내지 t=10sec의 고정 압력 100Pa의 주입에 대한 t=50sec에서의 솔루션을 나타낸다. 그러한 축대칭 모델은 유동 소스 대신 100Pa의 압력 소스가 그 영역 중심에서 사용되는 것 외에, 앞선 섹션에서 나타낸 2차원 모델과 같은 동일한 파라미터 값 및 경계 조건을 이용한다.
유동 소스는 COMSOL이 축대칭 도메인의 유동 소스를 처리하는 방식이기 때문에 대칭 축 r=0에서 실행되지 않는다.
구획 모델을 연속체 모델과 비교하면, 3개의 구획 모델은 3개의 구획, 즉 정맥(혈장), 침투부에 가까운 간극 조직, 및 신체 조직의 나머지에서의 유체 볼륨 및 단백질 양을 트랙한다. 그러한 조직 구획들에서의 유체 볼륨은 볼륨이 조직의 반사 변형을 증가시키고 간극 공간으로의 침투의 1차 지표로 제공되기 때문에 중요하다. 단백질 양은 각기 다른 단백질 농도가 삼투압 구배로 추가되어 유체 유동을 일으키므로 3개의 구획들간 볼륨 변경의 비율에 영향을 준다. 반대로, 연속체 모델은 신체에 걸친 유체의 분배 및 각 구획의 전체 변형을 제공하지만, 각 구획 내 양 또는 유체의 분배를 제공하지 않는다.
반대로, 연속체 모델은 단일 구획에서의 압력 및 유체의 분배를 나타내지만, 구획들간 유동을 통합하지는 않는다. 비록 3차원 모델 공간에 걸쳐 분산된 어레이의 유동 '싱크'의 추가에 의해 달성될 수 있을 지라도, 제공된 형태의 연속체 모델에는 림프 또는 모세관 동작이 제공되지 않는다. 여기에서는, 압력 구배 또는 구획물 밖으로의 유출로 인한 유동이 나타나 있다.
그러한 방식들은 구획 모델이 각 개별 영역들간 유동을 시뮬레이트하고 연속체 모델이 영역 내 유동을 시뮬레이트하기 때문에 서로 보완된다. 그러한 2개 모델은 구획 모델의 볼륨으로부터 압력을 계산하기 위해 컴플라이언스 관계를 이용하여 비교될 수 있다. 이것은 이상적인 입력과 비교될 수 있는 양 모델에 대한 연속의 압력 출력을 제공한다. 추가로, 양 모델은 주어진 유체 입력에 대한 볼륨의 예상된 증가를 예측한다. 이런 식으로, 그들 모두는 침투가 환자에게 해로워질 수 있는 최대 유동 비율을 예측하는데 사용될 수 있다.
3개-구획은 신생아 및 노인 환자에 대한 좀더 사실적인 배뇨 모델링, 증진된 민감도 분석, 및 파라미터 추정을 반영하도록 변형될 수 있다. 만약 좀더 높은 해상도를 제공할 필요가 있다면 좀더 많은 수의 구획으로 더 확장될 수 있다.
소정 실시예에 있어서, 3개-구획 모델에서 신체로부터의 유체 손실(배뇨 및 땀) 및 신체에 투입(음식물 섭취, 주입, 및 침투)된 유체가 일정 기간 기술된다. 따라서, 시스템이 안정된 상태의 볼륨에 도달하기 위해, 유체 투입이 유체 손실과 동일하게 정의된다. 이것은 안정된 상태의 볼륨을 묘사하는데 사실적이지만, 신체가 정맥 혈장 볼륨에 기초하여 평형상태를 유지하기 위해 배뇨를 조절하기 때문에 침투 동안에는 비사실적일 수 있다. 유체가 직접 조직 내로 주입되면, 적은 유체가 혈장으로 들어가 정맥 혈장 볼륨을 저하시킨다. 따라서, 배뇨 비율 또한 감소할 것이다. 소정 실시예에 있어서, 배뇨 비율은 이하의 정상 혈장 볼륨으로부터의 차에 비례하는 기간을 더한 상수(a)로서 모델될 것이다:
Figure pct00036
소정 실시예에 있어서, 개시된 모델은 성인에 대한 각기 다른 유동율 및 기간의 침투에 대한 반응을 현재적으로 예측한다. 파라미터가 침투에 대한 신생아 및 노인 환자의 반응을 예측하기 위해 조절된다. 소정 실시예에 있어서, 건강한 성인, 신생아, 및 중년들간 차이가 크게 나면 어느 정도의 파라미터가 변경될 수 있다. 이는 신생아 및 노인 환자에게 일어나기 때문에 특히 적합하다.
소정 실시예에 있어서, 연속체 모델의 정확도가 조절될 수 있다. 소정 실시예에 있어서, 비록 현재 모델이 조직 변형으로 인한 볼륨의 증가를 고려할 지라도, 수압 전도성은 일정하게 유지된다. 조직이 확장함에 따라, 조직의 기공이 더 커져 더 쉽게 유동되게 하고, 따라서 소정 실시예에서 이러한 움직임은 더 큰 확장이 더 큰 수압 전도치를 이끄는 조직 확장의 함수로서 수압 전도성을 표현함으로써 모델될 수 있다. 소정 실시예에 있어서, 수압 전도성은 K=H exp(Re)로 표현되며, K는 수압 전도성이고, e는 조직 확장이며, H 및 R은 양의 상수이다.
소정 실시예에 있어서, 연속체 모델은 림프 유동을 직접적으로 설명하지 못한다. 대신, 조직 영역 밖으로의 유동은 신체의 나머지로의 유동의 결과인 것으로 추정한다. 소정 실시예에 있어서, 림프 유동을 나타내는 조직 밖으로의 유동율이 통합되어 구획 모델에 나타난 림프 유동 관계에 기초가 된다. 또한, 측면 경계 조건에 있어서, 고려된 영역의 외측 조직에서의 압력이 p=0Pa로 일정하게 유지되는 것으로 추정된다. 소정 실시예에 있어서, 이러한 압력은 신체의 나머지로 주입 영역 밖으로 유체가 유동됨에 따라 증가한다.
소정 실시예에 있어서, 연속체 모델은 조직의 비대칭 3차원 영역을 기술하기 위해 확장될 것이다. 현재의 3차원 모델은 축대칭으로 조직의 영역을 기술하고 있다. 소정 실시예에 있어서, 유동은 통합 솔루션 없이 완전 3차원 조직 모델로 모델된다. 소정 실시예에 있어서, 이러한 모델은 COMSOL의 각기 다른 솔버를 시스템적으로 테스팅하고 유한요소망을 변경하는 것을 수반할 것이다. 기본적인 큐브 또는 원통형 형태의 솔루션을 얻는 것에 초점이 맞추어져 있다. 아암에서의 침투를 모델하기 위해, 도 4a에 나타낸 영역(400)이 고려된다. 소정 실시예에 있어서, 이러한 종류의 모델은 각기 다른 영역에서의 파라미터 값을 변경함으로써 각기 다른 조직 타입을 포함하도록 확장된다.
도 5는 도 1의 약물 전달 모니터링 시스템(100)을 이용하여 약물 전달을 모니터링하기 위한 예시의 프로세스(500)이다. 소정 실시예에 있어서, 도 5의 프로세스(500)는 도 1에 도시 및 기술된 바와 같은 시스템(100) 또는 다른 기계에 로딩될 수 있는 메모리(120)에 저장되도록 구성된 컴퓨터-판독가능 명령(예컨대, 소프트와 같은)으로서 프로세서(106)에 내장된다.
프로세스(500)는 단계 502에서 시작하고, 환자 정보, VAD 정보, 및 약물 정보가 각각 시스템(100)에 제공되는 단계 504, 506, 및 508로 진행한다. 다음에, 단계 510에서, 약물이 환자(116)에게 주입된다. 프로세스(500)는 약물(118)이 환자에게 주입되는 한 반복되는 루프 단계 512 내지 528로 진행한다. 소정 실시예에 있어서, 시스템(100)은, 빈크리스틴(vincristine) 또는 아드리아마이신(adriamyacin)과 같은 소정 발포제 약물이 주입될 경우 반응 임계치를 조절하기 위한 잠재성을 제외하면, 주입되는 약물의 타입에 무관하게 기능한다. 단계 514~516에서, 시스템(100)은 유체 전달 채널(110)의 현재 압력, 컴플라이언스, 및 저항을 결정한다. 소정 실시예에 있어서, 또 다른 현재 값이 결정된다. 단계 518에서, 제공된 정보(예컨대, 환자 정보, VAD 정보, 및 약물 정보), 현재 압력, 및 현재 저항에 기초하여 모델이 생성되고, 단계 520에서 주입부 영역(114)의 예측된 모델 상태가 출력된다. 소정 실시예에 있어서, 주입부 영역(114)의 예상된 압력 및 예상된 저항과 같은 다른 정보가 출력된다. 단계 522에서, 현재 압력 및 현재 저항이 예측된 모델 상태로 처리된다. 만약 단계 524에서 현재 압력 및 현재 저항이 주입부(114)의 그 예측된 모델 상태와 비교한 바 침투가 일어난 것으로 나타나면, 커뮤니케이션이 단계 526에서 출력된다. 그렇지 않으면, 프로세스 500은 결정 단계 525로 진행하며, 거기서 모델 상태가 추정되고 그리고/또 물리적 측정치가 환자 및 VAD에 대한 경보-경고 임계치를 초과하는지가 결정되면, 적절한 커뮤니케이션이 단계 526에서 출력된다. 그렇지 않으면, 프로세스(500)는 종료 루프 단계 528로 진행한다. 만약 종료 루프 단계 528에서 약물 주입이 완료되지 않으면, 프로세스(500)는 시작 루프 단계 512로 리턴하고, 그렇지 않으면 프로세스(500)는 단계 530에서 종료된다.
도 1의 약물 전달 모니터링 시스템(100)을 이용하여 약물 전달을 모니터링하기 위한 프로세스(500)를 도 5에서 기술하였으며, 이하 그러한 도 5의 프로세스(500) 및 성인 환자를 이용한 예가 이제 제공된다.
프로세스(500)는 단계 502로부터 시작하고, 성인 환자 정보, VAD 정보, 및 약물 정보가 각각 시스템(100)에 제공되는 단계 504, 506, 및 508로 진행한다. 다음에, 단계 510에서, 약물이 성인 환자(116)에게 주입된다. 프로세스(500)는 약물(118)이 성인 환자에게 주입되는 한 반복되는 루프 단계 512 내지 528로 진행한다. 예로서 단계 514~516에서, 시스템(100)은 현재 압력(유동시 소정 정수압 오프셋을 더한 유체 전달 채널(110)의 저항과 같은), 현재 저항(관 조직과 혈관 저항을 연결하는 VAD의 합을 포함하는), 및 컴플라이언스를 측정한다. 단계 518에서, 구획 및/또는 연속체 모델이 전달 시스템의 추정된 상태를 생성하기 위해 채용된다. 단계 520에서, 이들 값의 일부 또는 전부가 사용자 인터페이스를 통해 표시를 위해 출력된다. 단계 522에서, 단계 524에서의 또 다른 결정 로직 동작을 위한 모델의 출력과 통합된 저항, 컴플라이언스, 및 압력을 포함하는 물리적 파라미터를 측정한다. 소정 실시예에 있어서, 또 다른 현재 값이 결정된다. 단계 518에서, 정보(예컨대, 성인 환자 정보, VAD 정보, 및 약물 정보와 유동 히스토리), 현재 압력, 및 현재 저항에 기초하여 모델이 생성되며, 단계 520에서 주입부 영역에 주입된 유체, 및 가능한 단백질이 있는지와 같은 주입부 영역(114)의 예측된 모델 상태가 출력된다. 소정 실시예에 있어서, 주입부 영역(114)의 예상된 압력 및 예상된 저항과 같은 다른 정보가 출력된다. 결정 단계 524에서, 현재 압력 및 현재 저항이 예측된 모델 상태로 처리된다. 단계 526에서, 성인 환자의 kg당 추정된 수μl로 임상의에 의해 정의된 침투에 대한 경보의 임계치가 생성됨으로써 커뮤니케이션이 출력된다. 약물 주입은 단계 528에서 완료로 나타내며, 그에 따라 프로세스(500)는 단계 530에서 종료한다.
이하 도 5의 프로세스(500) 및 신생아 환자를 이용한 또 다른 예가 이제 제공된다. 프로세스(500)는 단계 502로부터 시작하고, 신생아 환자 정보, VAD 정보, 및 약물 정보가 각각 시스템(100)에 제공되는 단계 504, 506, 및 508로 진행한다. 다음에, 단계 510에서, 약물이 신생아 환자(116)에게 주입된다. 프로세스(500)는 약물(118)이 신생아 환자에게 주입되는 한 반복되는 루프 단계 512 내지 528로 진행한다. 단계 514~516에서, 시스템(100)은 현재 압력, 카테터 저항을 더한 2mmHg/liter/h의 현재 저항, 및 유체 전달 채널(110)의 4μl/mmHg 이상의 높은 컴플라이언스 값의 컴플라이언스를 결정한다. 소정 실시예에 있어서, 다른 현재 값이 결정된다. 단계 518에서, 제공된 정보(예컨대, 신생아 환자 정보, VAD 정보, 및 약물 정보), 현재 압력, 및 현재 저항에 기초하여 모델이 생성되고, 단계 520에서 주입부 영역에 주입된 유체, 및 가능한 단백질이 있는지와 같은 주입부 영역(114)의 예측된 모델 상태가 출력된다. 소정 실시예에 있어서, 주입부 영역(114)의 예상된 압력 및 예상된 저항과 같은 다른 정보가 출력된다. 단계 522에서, 현재 압력 및 현재 저항이 예측된 모델 상태로 처리된다. 결정 단계 524에서, 현재 압력 및 현재 저항이 예측된 모델 상태로 처리되고 침투를 나타내지 않지만, 결정 단계 525에서 현재 모델 상태가 추정되고 그리고/또 물리적 측정치가 신생아 환자 및 VAD에 대한 경보-경고 임계치(신생아 환자의 kg당 추정된 수μl로 임상의에 의해 정의된)를 초과함에 따라, 커뮤니케이션이 단계 526에서 출력된다. 그렇지 않으면, 프로세스(500)는 종료 루프 단계 528로 진행한다. 단계 528에서 약물 주입이 완료된 것으로 나타남에 따라, 프로세스(500)는 단계 530에서 종료된다.
도 6은 본 발명 개시의 한 구성에 따른 본 발명 개시의 소정 특징을 수행할 수 있는 예시의 컴퓨팅 시스템(600)을 나타낸 블록도이다. 컴퓨팅 시스템(600)은 소정 하나 또는 그 이상의 시스템(100)에 대응할 것이다. 컴퓨팅 시스템(600)은 정보를 전달하기 위한 통신 모듈(605), 각기 다른 모듈간 정보를 전달하기 위한 버스(606), 및 정보를 처리하기 위해 통신 모듈(605)과 연결된 프로세서(615)를 포함한다. 프로세서(615)는 도 1의 프로세서(106)에 대응할 것이다. 시스템(600)은 펌프 메카니즘 아래(예컨대, 환자측)의 유체 전달 채널(110)의 유체 압력을 측정하기 위해 충분한 해상도, 정확도 및 대역폭의 유체 압력 센서 장치(630)에 연결되도록 구성된다. 또한, 시스템(600)은 유체 유동 저항의 측정을 지지하는 연속 및 변조의 유동 패턴 모두를 제공하기 위해 연합된 콘트롤링 전자 소프트웨어 및 하드웨어와 유체 펌핑 메가니즘 장치(635)에 연결되도록 구성된다.
또한, 컴퓨팅 시스템(600)은 장치 620 및 625에 연결된다. 하나 또는 그 이상의 장치(620)는 도 1의 출력장치(108)에 대응하고, 하나 또는 그 이상의 장치(625)는 도 1의 사용자 인터페이스(102)에 대응할 것이다. 더욱이, 컴퓨팅 시스템(600)은 프로세서(615)에 의해 실행되는 정보 및 명령들을 저장하기 위한 버스(606)에 연결된 RAM, ROM 또는 다른 메모리 장치와 같은 메모리(616)를 포함한다. 또한, 메모리(616)는 프로세서(615)에 의해 실행되는 명령의 실행 동안 일시적인 가변의 또는 다른 중개 정보를 저장하기 위해 사용될 수 있다. 더욱이, 컴퓨팅 시스템(600)은 정보 및 명령들을 저장하기 위한 버스(606)에 연결된 자기 디스크 또는 광학 디스크와 같은 데이터 저장장치(617)를 포함한다. 메모리(616), 데이터 저장장치(617), 또는 양쪽 모두는 도 1의 메모리(120)에 대응할 것이다.
본 발명 개시의 실시예들은 환자의 주입부 영역을 모니터링하고 VAD의 잘못된 위치맞춤으로 주입부가 침투될 위험성 및/또는 혈관 찌름부의 부식과 관련된 상태 추정 및 측정을 결정하기 위한 시스템을 제공한다. 더욱이, 시스템은 측정된 심한 위험에 기초한 경보 및 경고를 제공한다. 그러한 결정은 체중, 나이, IV부 위치 및 카테터와 같은 환자와 관련된 적어도 일부의 정보로부터 결정된 이러한 상태의 예상치에 의해 신체 내의 단백질 함유량 및/또는 유체의 하나 또는 그 이상의 모델 추정 상태의 적어도 일부의 비교에 기초하여 이루어진다. 추가로 그러한 결정은 앞서 언급한 모델 추정과 함께 블린 로직(Boolean logic)에 의해 결합된 주입부의 유동에 대한 압력 및 저항의 변경 비율과 현재 값의 측정에 기초한다. 다수의 예상된 유체 전달 상태 추정은 유한요소 계산방법을 통해 수행된 구획 또는 연속체 모델과 같은 주입부 영역의 모델을 이용하여 결정된다. 침투가 발생되는 위험률이 한정하진 않지만 나이 및/또는 체중을 포함하는 환자 정보 및/또는 VAD 위치 및/또는 약물에 기초한 적어도 일부의 계산을 통해 결정된 경고 또는 경보 임계치를 초과했다고 시스템이 결정하면, 시스템은 가시 또는 가청 경보와 같은 경고 또는 경보를 출력하고, 그에 따라 오퍼레이터는 침투에 따른 적절한 액션을 취할 수 있다. 또한, 시스템은 그래픽 또는 수치 형태로 IV 전달 시스템의 현재 상태(들) 및 측정(들)을 제공할 수 있는데, 예컨대 환자의 위험에 대한 자신의 판단을 위해 임상의에게 모델에 의해 계산된 혈장 외측에 위치된 IV 유체의 현재 추정이 제공될 것이다.
비록 용어 "프로세서"가 바람직한 실시예 설명의 여러 곳에서 사용될 지라도, 그와 같은 용어는 처리를 수행하는 하나 또는 그 이상의 장치에 적용되는 것을 의미하며 한 위치에 위치된 단일의 장치로 반드시 한정할 필요는 없다. 용어 "프로세서"는 서로 분리된 위치에 위치된 다수의 처리 장치를 포함할 것이다. 프로세서는 일반적인 목적의 마이크로프로세서, 마이크로콘트롤러, 디지털 신호 프로세서("DSP"), 특정용도 집적회로(주문형 집적회로; "ASIC"), 필드 프로그램가능 게이트 어레이("FPGA"), 프로그램가능 로직 장치("PLD"), 콘트롤러, 스테이트 머신, 게이트 로직, 개별 하드웨어 구성요소, 또는 정보의 계산 또는 조작을 수행할 수 있는 소정의 다른 적절한 장치가 될 것이다. 프로세서는 또한 소프트웨어를 저장하기 위한 하나 또는 그 이상의 기계-판독가능 매체를 포함할 것이다. 소프트웨어는 명령, 데이터, 또는 그들 조합을 폭넓게 의미하는 한편, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 기술 언어, 또는 그외의 것과 관련된다. 명령은 코드(예컨대, 소스 코드 포맷, 2진 코드 포맷, 실행가능 코드 포맷, 또는 소정의 다른 적절한 코드 포맷의)를 포함할 것이다.
기계-판독가능 매체는 ASIC의 경우와 같이 프로세서에 통합된 저장장치를 포함할 것이다. 기계-판독가능 매체는 또한 랜덤 액세스 메모리("RAM"), 플레쉬 메모리, 리드-온리 메모리("ROM"), 프로그램가능 리드-온리 메모리("PROM"), 삭제가능 PROM("EPROM"), 레지스터, 하드 디스크, 제거가능 디스크, CD-ROM, DVD, 또는 소정의 다른 적절한 저장장치와 같은 프로세서 외부의 저장장치를 포함할 것이다. 또한, 기계-판독가능 매체는 데이터 신호를 인코드하는 캐리어 웨이브 또는 전송 라인을 포함할 것이다. 통상의 기술자라면 기술된 프로세서에 대한 기능의 최선의 실행 방법을 알고 있을 것이다. 개시의 한 특징에 따르면, 기계-판독가능 매체는 명령이 저장된 또는 인코드된 컴퓨터-판독가능 매체이고 실현되는 명령의 기능을 허용하는 시스템의 명령들과 그 나머지들간 구조적인 그리고 기능적인 연관성을 정의하는 컴퓨팅 요소이다. 명령은 예컨대 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램이다. 기계-판독가능 매체는 하나 또는 그 이상의 매체를 포함할 것이다. 더욱이, "약물"은 제한하지 않으며, 환자에게 투여하는 소정의 유체를 포함하는 것을 의미한다.
상술한 바와 같은 동작들을 수행하기 위한 컴퓨터 코드는 예컨대 JAVATM, Smalltalk, 또는 C++과 같은 객체 지향 프로그래밍 언어로 쓰여질 수 있다. 그러나, 동작들을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드는 또한 "C" 프로그래밍 언어와 같은 기존의 절차 프로그래밍 언어, Perl와 같은 인터프리티드 스크립팅 언어, 또는 Lisp, SML, Forth 등과 같은 함수(또는 제4세대) 프로그래밍 언어로 쓰여질 수 있다. 그러한 소프트웨어는 또한 HLA-7 요건과 양립되도록 쓰여질 것이다.
비록 본 발명 개시가 실시예들로 기술되었을 지라도, 통상의 기술자라면 부가된 청구항에 인용된 바와 같은 본 발명 개시의 범위로부터 벗어나지 않고 그러한 개시의 추가 실시예들 뿐만 아니라 기술된 실시예들의 설명을 참조하여 다양한 변형이 가능하다는 것을 명확히 알 수 있을 것이다. 부가된 청구항들이 본 발명 개시의 범위 내에서 그와 같은 변형 또는 실시예들을 커버할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
100 : 시스템, 102 : 사용자 인터페이스,
104 : 출구 압력 센서, 106 : 프로세서,
110 : 유체 전달 채널, 120 : 메모리,
122 : 주입 펌프 모듈, 124 : 환자 간호 유닛.

Claims (28)

  1. 입력 정보를 수신하도록 구성된 사용자 인터페이스;
    환자의 주입부 영역으로 혈관 접근 장치(VAD)에 의해 약물이 전달되는 유체 전달 채널의 다수의 유체 상태 파라미터를 측정하도록 구성된 센서;
    다수의 측정된 유체 상태 파라미터 및 입력 정보에 기초하여 주입부 영역의 상태를 결정하도록 구성된 프로세서; 및
    주입부 영역의 상태와 관련된 커뮤니케이션을 제공하도록 구성된 출력장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    다수의 유체 상태 파라미터는 유체 전달 채널의 압력 및 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    다수의 유체 상태 파라미터는 유체 전달 채널의 캐패시턴스 및 임피던스를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    프로세서는 유체 전달 채널의 압력, 유체 전달 채널의 저항, 및 환자 정보, 약물 정보 및 VAD 정보 중 적어도 하나에 기초하여 주입부 영역의 상태를 모델하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    모델은 주입부 영역에서의 유체 및 단백질의 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    모델은 유체 전달 채널의 캐패시턴스 및 임피던스에 더 기초한 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    다수의 측정된 유체 상태 파라미터의 히스토리를 저장하도록 구성된 메모리를 더 포함하며, 모델은 측정된 유체 상태 파라미터의 히스토리에 더 기초한 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    입력 정보는 환자 정보, 약물 정보 및 VAD 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    환자 정보는 환자의 체중, 환자의 키, 환자의 체표면적, 환자의 나이, 및 환자의 성 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    약물 정보는 약물의 화학적 성질, 약물의 농도, 약물의 주입 비율, 및 약물과 관련된 적어도 하나의 희석제 또는 첨가제 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 장치.
  11. 청구항 8에 있어서,
    VAD 정보는 VAD의 타입, VAD의 치수, 및 VAD의 위치 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    프로세서는 순간적인 유체 상태 파라미터, 필터된 유체 상태 파라미터, 및 유체 상태 파라미터의 장기간 추세 중 적어도 하나를 기록하도록 구성된 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 장치.
  13. 청구항 2에 있어서,
    압력은 유체 전달 채널의 출구에서 측정된 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    저항은 약물의 평균 주입 비율로 프로세서에 의해 행해진 소규모 변조에 기초하여 측정된 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    소규모 변조는 유체 전달 채널에 대한 입력으로 캐패시턴스 및 임피던스를 더 측정하도록 유체 전달 채널에서의 결과의 압력 변화와 관련되는 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 장치.
  16. 청구항 1에 있어서,
    출력장치는 커뮤니케이션을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 장치.
  17. 청구항 1에 있어서,
    주입부 영역의 상태는 다수의 예상된 유체 상태 파라미터를 포함하며, 커뮤니케이션은 다수의 측정된 유체 상태 파라미터가 다수의 예상된 유체 상태 파라미터의 미리 결정된 범위 내에 없으면 경고를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 장치.
  18. 입력 정보를 수신하는 단계;
    환자의 주입부 영역으로 혈관 접근 장치(VAD)에 의해 약물이 전달되는 유체 전달 채널의 다수의 유체 상태 파라미터를 측정하는 단계;
    다수의 측정된 유체 상태 파라미터 및 입력 정보에 기초하여 주입부 영역의 모델 상태를 결정하는 단계; 및
    주입부 영역의 상태와 관련된 커뮤니케이션을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    다수의 유체 상태 파라미터는 유체 전달 채널의 압력 및 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    다수의 유체 상태 파라미터는 유체 전달 채널의 캐패시턴스 및 임피던스를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 방법.
  21. 청구항 18에 있어서,
    프로세서는 유체 전달 채널의 압력, 유체 전달 채널의 저항, 및 환자 정보, 약물 정보 및 VAD 정보 중 적어도 하나에 기초하여 주입부 영역의 상태를 모델하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    모델은 주입부 영역에서의 유체 및 환자의 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 방법.
  23. 청구항 21에 있어서,
    모델은 유체 전달 채널의 캐패시턴스 및 임피던스에 더 기초한 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 방법.
  24. 청구항 21에 있어서,
    다수의 측정된 유체 상태 파라미터의 히스토리를 저장하도록 구성된 메모리를 더 포함하며, 모델은 측정된 유체 상태 파라미터의 히스토리에 더 기초한 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 방법.
  25. 청구항 18에 있어서,
    입력 정보는 환자 정보, 약물 정보 및 VAD 정보 중 적어도 하나를 포함하고,
    환자 정보는 환자의 체중, 환자의 키, 환자의 체표면적, 환자의 나이, 및 환자의 성 중 적어도 하나를 포함하고,
    약물 정보는 약물의 화학적 성질, 약물의 농도, 약물의 주입 비율, 및 약물과 관련된 적어도 하나의 희석제 또는 첨가제 중 적어도 하나를 포함하며,
    VAD 정보는 VAD의 타입, VAD의 치수, 및 VAD의 위치 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 방법.
  26. 청구항 18에 있어서,
    저항은 약물의 평균 주입 비율로 프로세서에 의해 행해진 소규모 변조에 기초하여 측정된 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 방법.
  27. 청구항 18에 있어서,
    주입부 영역의 상태는 다수의 예상된 유체 상태 파라미터를 포함하며, 커뮤니케이션은 다수의 측정된 유체 상태 파라미터가 다수의 예상된 유체 상태 파라미터의 미리 결정된 범위 내에 없으면 경고를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 전달 모니터링 방법.
  28. 입력 정보를 수신하는 단계;
    환자의 주입부 영역으로 혈관 접근 장치(VAD)에 의해 약물이 전달되는 유체 전달 채널의 다수의 유체 상태 파라미터를 측정하는 단계;
    다수의 측정된 유체 상태 파라미터 및 입력 정보에 기초하여 주입부 영역의 모델 상태를 결정하는 단계; 및
    주입부 영역의 상태와 관련된 커뮤니케이션을 제공하는 단계를 포함하는 약물 전달 모니터링 방법을 프로세서가 실행하게 하기 위한 컴퓨터-판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터-판독가능 매체.
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