KR20140123100A

KR20140123100A - 순간 심혈관 성능 보존률 추정 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20140123100A
Application number: KR1020147025411A
Authority: KR
Inventors: 유리 가바이; 벤 지온 보브로브스키
Original assignee: 카르디오 스케일 리미티드
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2014-10-21
Also published as: HK1204439A1; EP2814385A4; EP2814385A1; JP6251194B2; CA2863501C; CA2863501A1; CN104135918A; KR101955687B1; WO2013121414A1; US9603534B2; JP2015509774A; AU2013219933A1; US20150005647A1; IN2014KN01526A; CN104135918B; BR112014019245A2; IL233789A0; IL233789B; AU2013219933B2; EP2814385B1

Abstract

본 발명은 각 개인 환자를 위한 심혈관 성능 보존률을 결정하는 방법으로서, a) 박출량(SV)과 전신성 심혈관 저항(SVR)의 곱이거나 상기 곱의 근사값인 파라미터 Z를 얻기 위해 환자로부터 입력 생리학적 데이터를 수신하는 단계; b) 상기 환자의 호흡률(RR)을 나타내는 값을 제공하는 단계로서, 상기 호흡률(RR) 값은 전용 장치(들)을 사용한 측정, 상기 입력 생리학적 데이터로부터의 계산 또는 최적 추정값의 수동 사용에 의해 제공되는 단계; c) 상기 개인 환자의 체표면적(BSA)을 계산하기 위해 상기 환자의 인체계측 데이터를 제공하는 단계로서, 상기 인체계측 데이터는 상기 환자의 (신장 및 체중과 같은) 적어도 신체 치수를 포함하는 단계; d) 공식 CVR = (Z/RR)에 따라 상기 Z 파라미터 및 상기 RR을 사용함으로써 심혈관 보존률(CVR)을 계산하는 단계; e) 공식 CVRI = CVR/(BSA*4)에 따라 (상기 BSA에 의해) 상기 CVR을 표준화하고 1의 스케일로 정규화함으로써 심혈관 보존 지수(CVRI)를 계산하는 단계; 및 f) 상기 심혈관 보존 지수를 출력하는 단계를 포함하는 심혈관 성능 보전률 판정 방법에 관한 것이다.

Description

순간 심혈관 성능 보존률 추정 방법 및 시스템{A METHOD AND SYSTEM FOR ESTIMATING MOMENTARY CARDIOVASCULAR PERFORMANCE RESERVE}

본 발명은 의료 진단 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 심혈관 성능 보존률(cardiovascular performance reserve)을 정량화하여 추정하고, (이러한 심혈관 성능 보존률 추정을 통해) 심혈관 상태를 전체적으로 표시하고 진단(예를 들어, 쇼크 또는 심부전)을 예측하고 그 과정을 평가하기 위해 침습 측정 또는 비침습 활력 징후(vital sign)를 사용하는 방법에 관한 것이다.

현재 2개의 주요 심혈관 관련 병적 심각도(morbidity), 즉, (모든 종류중에) (a) 심부전 및 (b) 쇼크는 측정가능한 표시자, 진단 테스트, 모니터링 및 팔로우업 기능이 부족하다(the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force, Task Force on Practice Guidelines by Hunt SA, Abraham WT, Chin MH 등의, "ACC/AHA 2005 Guideline Update for the Diagnosis and Management of Chronic Heart Failure in the Adult" 보고서, 및 Antonelli M, Levy M, Andrews PJD 등의, "Hemodynamic monitoring in shock and implications for management", International Concensus Conference, Paris, France, 27-28 April 2006, Intensive Care Medicine, 2006;4:575-590 발간물 참조).

여기에서,

- 심부전은 본문에서 심박출량(cardiact output)이 (상이한 레벨의 신체 활동을 수행하기에 불가능한 정도로서 나타나는) 신체의 필요를 충족하기에 불충분한 생리학적 상태(급성 또는 만성)에 대한 일반적인 용어를 가리킨다. 이는 보통, 심장 기능장애(낮은 심박출량 심부전)이 원인이지만 산소 및 영양소에 대한 신체의 필요가 증가하고 그 요구는 순환이 제공할 수 있는 것을 초과할 때 발생할 수 있다(예를 들어, 심각한 빈혈증, 그램 음성 패혈증, 각기병, 갑상선 중독증, 파제트 병, 동정맥루 등("높은 심박출량 심부전"으로 부른다));

- 쇼크(또한 순환성 쇼크로서 알려져 있다)는 본 문에서, 일반화된 세포 저산소증을 가져오는, 불충분하거나 부적절하게 분배된 조직 관류의 특징을 갖는 급성순환부전의 생명 위협 상태를 말한다. 근본적인 메커니즘(심장성, 저혈량성, 폐색성 및 분포성 등)에 의해 특징지어지는 몇가지 쇼크 타입이 있다. 그러나, 근본 원인에 관계없이, 모든 타입의 쇼크는 조직 레벨 관류 부전의 동일한 징후를 공유하고 있다. 치사율은 매우 높고 50%에 이른다. 모든 타입의 쇼크는 쇼크 및 인식된 진행중인 쇼크 또는 쇼크 전의 상태 및 쇼크에 이르는 과정들을 평가하는 만족할만한 단일 진단 테스트 또는 정량성 측정이 부족하다. 쇼크시, 심박출량(CO) 또는 전신성 심혈관 저항 SVR(또한 전체 말초 저항으로도 알려져 있다) 중 어느 하나 또는 양측이 심하게 감소된다(Serwin R, Audwin JG, Meena M. "Caring for critically ill patient in the emergency department", Emergency Medicine Reports, 2011; 32:193-207 참조).

기존의 진단 방법

초기 진단은 비가역적인 결과가 발생하기 전에 개입하기 위해 극히 중요하다. 진단은 임상적이고 가용한 구체적인 테스트는 없다(Serwin R, Audwin JG, Meena M. "Caring for Critically 111 Patient in the Emergency Department", Emergency Medicine Reports, 2011; 32:193-207 참조). 저혈압은 쇼크나 심박 급속증의 동의어가 아니다. 심박수(HR)에 의한 수축기 혈압(SBR)의 지수인 쇼크 지수(SI): SI=SBP/HR이 최초로 1967년에 (Allgower M, Burri C, "The "Shock Index"", Dtsch Med Wochenschr 1967; 92:1947-1950에 의해) 도입되었지만, 평가의 규격으로서 실시되지 않았고 여전히 논란이 많다(Olerud S. Allgower M., "Evaluation and management of the polytraumatized patient in various centers", World J. Surg. 1983; 7:143-148 참조).

침습 혈류역학 측정이 심혈관 성능의 진단 기초를 제공하기 위해 수행되었지만(예를 들어, Williams SG, Cooke GA, Wright DJ, Parsons WJ, Riley RL, Marshall P, Tan LB., "Peak exercise cardiac power output; a direct indicator of cardiac function strongly predictive of prognosis in chronic heart failure", Eur Heart J. 2001; 22: 1496-1503 참조) 비용과 리스크에 있어서 복잡하다.

또한, 침습 측정이 취해졌을 때도 심부전 또는 쇼크의 경우에 통찰력이 만족스럽거나 결정적이지 않았다(Hunt SA, Abraham WT, Chin MH 등, "ACC/AHA 2005 Guideline Update for the Diagnosis and Management of Chronic Heart Failure in the Adult: a report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force, Task Force on Practice Guidelines", 및 Antonelli M, Levy M, Andrews PJD 등, "Hemodynamic monitoring in shock and implications for management", International Concensus Conference, Paris, France, 27-28 April 2006, Intensive care Medicine, 2006; 4:575-590 참조). 가장 의미있는 심혈관 측정값이라고 생각되는 심박출량 조차도 쇼크 및 심부전을 정확하게 예측하지 못했다(Antonelli M, Levy M, Andrews PJD 등, "Hemodynamic monitoring in shock and implications for management", International Concensus Conference, Paris, France, 27-28 April 2006, Intensive care Medicine, 2006; 4:575-590).

한편으로 침습성 혈류역학 측정을 피하기 위해 그리고 다른 한편으로 혈류역학 정보를 제공하기 위해, 예를 들어, 미국 특허출원 번호 2011/0152651 및 2005/0090753A1, 미국 특허 번호 4,798,211, 미국 특허 번호 5,178,151, 및 미국 특허 번호 7,054,679에 개시된 것과 같은 다수의 간접적인 방법이 제안되어 있는데, 이러한 제안에는 ECG, 임피던스 심박동 기록, 이동 및 가속도 측정을 통한 심박변이의 측정 및 전용 기기를 통한 맥압 형상의 분석이 포함되어 있다. 그러나, 오늘날, 이러한 방법의 어떤 것도 의료 행위에 중요하지 않게 되었다. 예를 들어, 임피던스 심박동 기록방법은(Packer M, Abraham WT, Mehra MR 등, "Utility of impedance cardiography for the identification of short-term risk of clinical decompensation in stable patient with chronic heart failure", Journal of the American college of Cardiology, 2006; 47:2245-2252)에 대해서는 연구 아레나에 남아 있다. 예를 들어, 심박변이(HRV)는(Malik M 등, "Heart rate variability, standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use", Task Force of the European Society of Cardiology, The North American Society of Pacing Electrocardiography) 심근경색 예후를 예측하는데 이젠 거의 사용되지 않는다.

(집중 치료 또는 중간 치료와 같은) 심각하게 아픈 환자의 급성기 모니터링 시스템은 1. 단일 활력 징후의 범위 밖, 2. 단일 활력 징후의 추세 평가, 3. 파장 관련 분석(예를 들어, ECG, 혈압 또는 호흡), 및 4. 특정 또는 비특정 악화 또는 부정적인 결과를 예측하는 다수의 활력 징후 공식을 수반하는 복잡한 알고리즘의 4개의 메인 범주로 개략적으로 분류될 수 있는 알람을 유도하는 활력 징후에 기초한다(Tarassenko L, Hann A, Young D. "Integrated monitoring and analysis for early warning of patient deterioration", British Journal of Anaesthesia. 2006;97:64-8). 다수의 공개문헌에서 알람을 통해 알고리즘이 정확하게 악화를 예측할 수 있지만 지능성을 제공하는 데에는 부족하다는 불만을 제기하고 있다(Bloom J, Tremper KK, "Alarm in the intensive care unit: too much of a good thing is dangerous: is it time to add some intelligence to alarms?" Crit. Care Med., 2010; 38:702-703). 그래서, 알람은, 먼저, 악화 또는 부정적인 결과를 유효하게 예측하거나 검출하는 정확한 알람일 것, 둘째(그럼에도 불구하고 중요하다), 특정 장애쪽으로 가리키거나 직원을 적절한 응답으로 향하도록 하는 지능 또는 통찰력을 제공할 것의 2개의 특징을 포함해야 한다. 대부분의 포괄적인 알람은 악화의 예측에 정확하다는 것이 입증되었지만, 근본적인 장애를 가리키는 것이 부족하여 장애가 정확하게 어디에 위치되었는지를 직원이 모르는 상태로 남게 된다. 불행하게도, 이로 인해 때로, 불만인 직원에 의해 알람이 꺼지는 결과를 초래하게 된다(Bloom J, Tremper KK, "Alarm in the intensive care unit: too much of a good thing is dangerous: is it time to add some intelligence to alarms?" Crit. Care Med., 2010; 38:702-703, and Imhoff M, Kuhls S, "Alarm algorithms in critical care monitoring", Anesth. Analg. 2006; 102:1525-37).

따라서, 본 발명의 목적은 침습 측정 또는 비침습 활력 징후를 통해 (아래에 정의되는) 심혈관 성능 보존률을 추정할 수 있고, 그에 의해 환자의 심혈관 상태를 표시할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 심부전을 정량화하여 진단하고, 그 심각도를 정량화하고 단기적으로 심각도 역학을 감시하고 장기간의 변화를 추적하는 단일 진단 테스트를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 쇼크를 정량화하여 진단하고 그 심각도를 정량화하고 심각도 역학을 감시하는 단일 진단 테스트를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 침습 측정 또는 비침습 활력 징후를 통해 심혈관 성능 보존률을 추정할 수 있고, 그에 의해 환자의 심혈관 상태를 나타낼 수 있고, 이러한 상태에 의해 얻어지는 대로 심혈관 악화를 검출하거나, 표시하거나, 예측하면서 경보 신호를 낼 수 있는 알람 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 장점은 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명은 각 개인 환자에 대한 심혈관 성능 보존률을 판정하는 방법으로서,

a. 전신성 심혈관 저항(SVR)에 의한 박출량(SV)의 곱(product)이거나 상기 곱의 근사값인 파라미터 Z를 얻기 위해 환자로부터 입력 생리학적 데이터를 수신하는 단계;

b. 상기 환자의 호흡률(RR)을 나타내는 값을 제공하는 단계로서, 상기 호흡률(RR) 값은 전용 장치(들)을 사용한 측정, 상기 입력 생리학적 데이터로부터의 계산 또는 최적 추정값의 사용에 의해 수동으로 제공되는 단계;

c. 상기 개인 환자의 체표면적(BSA)을 계산하기 위해 상기 환자의 인체계측 데이터를 제공하는 단계로서, 상기 인체계측 데이터는 상기 환자의 (신장 및 체중과 같은) 적어도 신체 치수를 포함하는 단계;

d. 공식 CVR = (Z/RR)에 따라 상기 Z 파라미터 및 상기 RR을 사용함으로써 심혈관 보존률(CVR)을 계산하는 단계;

e. 공식 CVRI = CVR/(BSA*4)에 따라 (상기 BSA에 의해) 상기 CVR을 표준화하고 1의 스케일로 정규화함으로써 심혈관 보존 지수(CVRI: Cardiovascular Reserve Index)를 계산하는 단계; 및

f. 상기 심혈관 보존 지수를 출력하는 단계;를 포함하는 심혈관 성능 보전률 판정 방법에 관한 것이다.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 입력 생리학적 데이터는 상기 환자의 실제 SV 및 SVR를 산출하는(즉, Z=SV*SVR) 상기 환자의 측정가능한 혈류역학-관련 데이터이다.

본 발명의 실시예에 따라, Z는 공식 Z=80*(MABP-CVP)/HR에 의해 근사화되고, 상기 입력 생리학적 데이터는 비침습 활력 징후 측정으로부터 또는, 가용한 경우, 동맥 카테터를 통한 침습 측정으로부터 측정가능하고, 상기 측정가능한 데이터는 상기 환자의 평균 동맥 혈압(MABP), 심박수(HR), 및, 가용한 경우 중심 정맥압(CVP)을 얻는데 사용된다. 본 발명의 실시예에 따라, 상기 심혈관 보존 지수는 차이(MABP-CVP) 또는 CVP를 구할 수 없는 경우 차이 최적 추정값을 사용함으로써 계산된다.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 방법은 상기 출력된 지수 및 심혈관 상태에 대한 표시에 기초하여 상기 개인에 대한 의학적 의사 결정이 요구되는지를 판정하는 진단 목적을 위해 특정 시점에 상기 심혈관 상태에 대한 표시를 제공하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 (예를 들어, 의사결정을 위한) 상기 출력된 지수 및 심혈관 상태에 대한 표시에 기초하여 상기 개인에 대한 의학 치료가 요구되는지를 판정하는, 심혈관 역학 표시를 위해 시간에 따른 추세에 의한 상기 심혈관 상태에 대한 표시를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 양측 경우에 대해, 상기 방법은 또한, 의료 지원 또는 부상자 분류를 기다리는 다른 개인의 심혈관 보존 지수 및 표시와 비교한 심혈관 보존 지수와 표시에 기초하여 상기 개인에 대한 의료 지원에 우선순위를 부여하기 위해 더 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 심혈관 보존 지수를 출력하는 단계는 적어도 하나의 개인에 대한 지수를 표시하는 단계, 및 ("안정", "악화" 또는 "개선" 등과 같은) 시간에 따른 추세에 대한 표시와 함께 또는 상기 표시 없이 상기 개인에 대한 현 지수 및 복수의 과거 지수로 구성되는 그래프를 생성하는 단계를 포함한다.

다른 양태에 따라, 본 발명은 순간 심혈관 보존률을 추정하기 위한 시스템으로서,

a) 개인으로부터 생리학적 데이터를 얻고 각 개인과 관련된 인체계측 데이터를 얻기 위해 적어도 하나의 개인에 접속될 수 있는 적어도 하나의 데이터 소스; 및

b) 상기 순간 심혈관 보존 지수를 나타내는 지수를 결정하도록, 상기 데이터 소스로부터 수신된 데이터를 처리하기 위해 상기 데이터 소스와 통신하는 분석 유닛;을 포함하는 순간 심혈관 보존률 추정 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 데이터 소스는 활력 징후 모니터(또는 센서)를 포함하고, 상기 활력 징후 모니터는 상기 개인과 통신하고, 통신시 상기 활력 징후 모니터를 상기 개인의 조직에 고정시키거나, 부착하거나, 주입하거나, 결합하거나, 맞닿도록 하고, 상기 개인에 의해 착용된 기기 또는 옷에 상주하고 및/또는 상기 개인의 근방에 있도록 하는 것을 포함한다. 본 발명의 일부 실시예에 따라, 상기 데이터 소스는 생리학적 데이터 및 인체계측 데이터가 상기 분석 유닛으로 통신될 수 있도록 하여, 부상자분류, 이송, 치료 또는 원격의료 의사 결정과 같은 의료 이벤트 동안의 모니터링 또는 상기 개인의 원격 모니터링을 허용하는 송신기(및/또는 수신기)에 접속되어 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 분석 유닛은 유선 접속 및/또는 무선 접속을 통해 상기 데이터 소스와 통신한다. 선택적으로, 상기 분석 유닛은 상기 데이터 소스가 존재하거나 통신하는 개인에게 존재하지 않는 별개의 부품일 수 있다.

도 1은 신체 활동 강도 및 심부전 심각도에 의한 개념(가설) 심혈관 보존 의존도를 설명하는 도면이다.
도 2는 각 상태의 각 심박출량(CO) 평균값을 집어넣은 심부전 심각도 및 신체 활동 강도에 의한 CO 의존도를 설명하는 도면이다. 분명한 CO가 의존도를 비단조적으로 나타내기 때문에 CO는 심혈관 성능 보존률을 제공할 수 없다.
도 3은 각 상태의 각 박출률(EF) 평균값을 집어넣은 심부전 심각도 및 신체 활동 강도에 의한 EF 의존도를 설명하는 도면이다. 분명한 EF가 의존도를 비단조적으로 나타내기 때문에 EF는 심혈관 성능 보전률을 제공할 수 없다.
도 4는 SV(Y축) 및 SVR(X축)에 상이한 상태의 의존도를 설명하고, 다양한 쌍곡선 등량선을 도시한다(각 쌍곡선은 SVxSVR의 일정한 곱을 나타낸다).
도 5는 각 SV 및 SVR 평균값을 놓고 Z를 각 상태에 대해 계산하는, 신체 활동 강도 및 심부전 심각도에 의한 (SV와 SVR의 곱인) 중간 변수 Z를 설명한다. 분명한 Z가 단조적으로 의존도를 나타내기 때문에, Z는 심혈관 보존률을 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 공식 변수의 각각에 대해 각 상태의 각 평균값을 집어넣은 본 발명의 실시예에 따른, 신체 활동 강도 및 심부전 심각도에 의한 실제 심혈관 보존 지수(CVRI)를 설명한다.
도 7은 본 발명 공식 변수의 각각에 본 발명의 CVRI 공식에 각 평균값을 집어넣은, 신체 활동 강도 및 심부전 심각도에 의한 순간 심혈관 보존률 의존도를 설명한다.
도 8은 본 방법이 본 발명 공식 변수의 각각에 대해 각 평균값을 집어넣은 본 발명의 실시예에 따른, 상이한 레벨의 저혈량증에 의한 순간 심혈관 보존률 의존도를 추정하는 결과를 나타내고 있다는 것을 설명한다.
도 9는 CVRI 및 SI에 의한 쇼크 예측을 위한 ROC 곡선이다.
도 10은 CVRI에 의한 심부전 예측을 위한 ROC 곡선이다.
도 11은 본 발명의 일부 실시예에 따른, 순간 심혈관 보존률을 추정하기 위한 시스템의 개념 설계를 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 수동 데이터 입력 인터페이스를 갖는 신장된 자동 비침습 혈압 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 13은 호흡률 검출 유닛이 제공된 도 12의 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14는 (PDA, 노트패드 등과 같은) 중앙 처리 장치를 포함하는 도 13의 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 15는 수동 데이터 입력 인터페이스 및 호흡 검출 장치를 갖는 "펄스 시계"와 같은 신장된 스포츠 맥박수(pulse rate) 장치로서 본 발명의 시스템을 구현하기 위한 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명은 환자의 심혈관 성능 보존률을 양적으로 추정하기 위한 방법 및 시스템, 심혈관 성능 보존률을 측정하는 방법에 관한 것이고, 이에 따라 심혈관 성능 상태를 나타낼 수 있고 심혈관 성능과 관련된 진단을 예측할 수 있다.

본 발명은 적어도 하나의 실시예에서 휴식시에 또는 강화된 신체 활동시에 또는 임의의 도발적인 간섭시에 또는 병중에 또는 다른 의학적 상태에서, 측정의 정확한 순간 및 상태에서 개인에게 얼마나 많은 심혈관 성능 보존률이 남아 있는지를 양적으로 나타내는 심혈관 보존 지수(CVRI)를 실시간으로 계산할 수 있는 장치 및 방법을 포함하고 있다. 이로 인해, 환자의 심혈관 성능 보존률 상태를 나타내는 보다 시기적절한 정보를 얻을 수 있다. CVRI는 또한 개인이 개선되었는지, 악화되었는지 또는 심지어 심혈관 붕괴(쇼크)에 접근했는지의 추세 표시를 제공할 수 있다.

본 발명은 도로 사고, 재난지역, 전쟁터, 간병원, 스포츠 의료 또는 병원과 같은 임의의 세팅에서 의료 응급 환자 또는 의사에 의해 사용되도록 채택될 수 있다.

본 발명의 시스템 및 방법에 의해 상술된 세팅 중 임의의 것의 보다 양호한, 보다 단순한, 즉각적이고 보다 정확한 평가 및 진단이 가능하다.

본 발명의 시스템 및 방법은 또한 부상자분류, 즉, 어느 환자를 다른 환자보다 우선 치료하거나 후송하는지에 대한 대량전사상자 상황에 직면한 건강관리 제공자에 의한 지원을 하는 결정을 가능하게 한다.

본 발명에 의해 제공된 추가 이점은 하나의 환자 또는 복수의 환자의 CVRI를 실시간 표시하고 기록하는 것이다. 이것은 의료직원이 어느 환자를 우선 처리해야 하는지를 결정하는 것을 어렵게 하는, 복수의 부상 환자가 있는 많은 경우에 중요하다.

도면 및 다음의 설명은 단지 예시로 제시된 본 발명의 실시예에 관한 것이다. 다음의 설명으로부터 본 명세서에 개시된 구조 및 방법의 대안의 실시예가 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않고 채용될 수 있는 실행가능한 대안으로서 용이하게 이해될 것이라는 것에 유의해야 한다.

심혈관 보존률은 자주 사용되는 용어이지만 그 의미는 결론에 이른 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 건강한 피험자, 다양한 심각도의 심부전 환자 및 상이한 타입의 쇼크가 심혈관 성능 보존률 등급에 따라 상이한 등위를 나타내는 새로운 심혈관 파라다임을 제공한다.

본 발명의 방법은 심혈관 성능과 관련된 치사률에 대한 본 개념 통착력에 기초하고 있다. 기본적으로 건강한 피험자의 휴식시의 심혈관 보존률이 최대라고 가정한다. 심부전 환자는 (심부전 심각도에 비례하여) 휴식시에 감소된 심혈관 보존률을 가질 수 있다. 휴식시의 각 피험자는 신체적 활동을 할 수 있고 심혈관 소진(exhaustion)에 이를 때까지 증가시킬 수 있다. 소진은, 본 패러다임에 따라, 장애인이 현 신체 활동 레벨을 더 증가시키거나 유지하는 가역적인 쇠약 상태이다.

건강한 피험자는 집중적인 신체 활동 후에만 소진 레벨에 이르는 반면, 심부전 환자는 조숙 심혈관 소진으로서 부를 수 있는 보다 약한 노력으로 소진 레벨에 도달할 것이다. 최상의 차례를 결정하기 위해, 의사는 자주 the New York Heart Association (NYHA) functional classification system (The criteria committee of the New York Heart Association, "Nomenclature and criteria for diagnosis of disease of the heart and great vessels", 9th edition, Boston, Mass: Little, Brown & Co; 1994:253-256)에 따라 심부전의 단계를 평가한다. 이러한 분류는 일상 활동을 행하는 환자 능력에 대한 증상에 관한 것이다(즉, 환자 병력에 기초하고 있다). 심부전 환자 NYHA 클래스 I은 건강한 피험자에 매우 가까운 상당한 노력을 한 후에 소진에 이를 수 있고, 반면 NYHA 클래스 IV 환자는 단지 가벼운 운동만으로 소진에 이를 수 있다고 예측된다. 일반적으로, "심부전"을 조기에 소진에 도달하는 심부전의 심각도(조숙 소진)에 비례한 "감소된 심혈관 성능 보존률"이라고 부른다.

동일한 개념적 가정하에, 심혈관 성능 보존률에 대한 용어 "쇼크"는 심혈관 부전에 이른 심혈관 보존률 등급에 대한 추가적인 악화이다. 쇼크는 자연적으로 회귀될 수 없는, 지속불가능한 상태이다. 즉, 교정하기 위해 개입하지 않으면 치명적인 일련의 이벤트 후에 죽음에 이르게 된다.

이러한 상태의 각각은 심혈관 성능 보존률 등급에서 순서대로 등위매겨질 수 있다고 가정하였다. 도 1은 본 개념 가설에 따라 심부전 심각도 및 운동 강도에 대한 예측된 심혈관 성능 보존율의 의존도를 그래프로 도시하고 있다. 심혈관 성능 보존률의 개념적 가설의 그래픽 표현은 신체 활동 및 병적 심각도(심부전)에 대한 저주파수 심박변이(LF-HRV)의 거듭제곱 감소(power decrease)와 닮아 있다[Malpas SC, Neural influences on cardiovascular variability: possibilities and pitfalls in Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2002;282:H6-H20]. 전체 원리는 병적 심각도가 심각할 수록 심혈관 보존률이 보다 낮아지고 신체 활동이 강화될 수록 심혈관 보존률이 보다 낮게 된다고 요약할 수 있다.

이러한 개념적 가설이 참이라고 가정하면, 이러한 개념적 가설이 예측한 대로 심혈관 성능 보존률 등급에 각각의 값이 이러한 상태를 배치하는 근본적인 측정가능한 혈류역학 특성 또는 파라미터가 존재해야 한다고 추정된다.

이러한 연구에 대해 더 기술하기 전에, 일부 관련된 혈류역학 변수를 상기해야 하는데, 이들의 정의 및 관계는 이미 공지되어 있다.

CO[cm³/min] - 심박출량

SV[cm³] - 박출량

HR[beat/min] - 심박수

RR[respirations/min] - 호흡률

SVR[dynes*sec^-1*cm^-5] - 전신성 심혈관 저항(또한 총 말초 저항(TPR: Total Peripheral Resistance)으로 알려져 있다)

SBP[mmHg] - 수축기 혈압

DBP[mmHg] - 팽창기 혈압

RAP[mmHg] - 우심방압

CVP[mmHg] - 중심정맥압(이것은 RAP의 근사값으로 간주된다)

MABP[mmHg] - 평균 동맥 혈압

MABP는 다음에 의해 계산되어야 한다.

여기에서, p(t)는 침습 혈압 측정시 측정된 순간 실제 동맥 혈압이고, 동적 범위는 SBP와 DBP 사이에 있고, T는 기간이다.

MABP의 더 단순한 추정값이 비침습 혈압 측정값에 관해 사용될 수 있다. MABP는 다음의 공식에 의해 근사화되는 것이 일반적이다.

(1) MABP ≒ DBP + (SBP - DBP)/3 (Cardiovascular Physiology Concept. Editor Klabunde RE, Second Edition, Lippincott Williams & Wilkins, 2011 참조)

MABP 근사치는 맥압 곡선 형상 및 심박수에 의존하므로(Murray WB, Gorven AM, "Invasive v. non-invasive blood pressure measurements - the influence of the pressure contour", S. Afr. Med. J. 1991; 79: 134-9 참조) 공식 (1)의 MABP의 근사값은 편차가 있을 수 있다는 것에 주의해야 한다.

혈류역학 파라미터 사이의 일부 관계는 이미 물리학적 원리에 기초하여 알려져 있다. Darcy's Law(Darcy H. Les "Fontaine publiques de la ville de Dijon", Dalmont, Paris. 1856)를 단순화함으로써 다음과 같은 등식을 얻는다.

유량 = 압력차/저항

순환계에 적용하면 다음과 같다.

(2) CO = 80 x (MABP - RAP)/SVR

CO는 역시 다음과 같이 주어질 수 있다.

CO = SV*HR

=>

(3) SV= CO/HR

BSA[m²] - 체표면적

BSA의 다수의 근사 표현이 있는데, 예를 들어, 다음과 같은 모스텔러 공식(Mosteller RD, "Simplified calculation of body surface area", N. Engl. J. Med. 1987; 317:1098)이 있다.

(4) BSA = (체중(kg)*신장(cm)/3600)^0.5

BSA에 의해 혈류역학 파라미터의 일부를 정규화하는 것이 일반적이다.

본개념 가설에 따라 상술된 기본적인 파라미터를 식별하기 위해, (상이한 타입의 쇼크는 물론, 휴식시의 건강한 피험자, 상이한 심각도 레벨의 심부전 환자, 상이한 레벨의 운동의 건강한 피험자 및 심부전 환자와 같은) 다양한 상태에 대해 특정 혈류역학 파라미터 대표/평균 값을 할당하였다.

휴식시에 건강한 피험자를 일단에 배치하고 쇼크를 타단에 배치하는(쇼크 환자는 운동할 수 없는 것으로 생각할 수 있다) (예측되는 대로 병적 심각도 및 신체 활동 강도에 의한) 순서로 상태를 식별하고 정리하기 위해 혈류역학 파라미터의 기능의 각각을 평가하였다. 운동에 있어서, 건강한 피험자가 일단에 배치되고 보다 심각한 심부전 환자가 타단에 배치되었다. 또한, 운동 강도에 의해 순위 하락이 예상된다.

각 혈류역학 파라미터가 상술된 상태를 본 개념 가설에 따라 혈관 보존률 등급에 단독으로 배치할 수 있는지를 알기 위해 각 혈류역학 파라미터를 평가하였다. 이러한 혈류역학 파라미터의 일부는 예를 들어, 심혈관 성능에 대해 예측성이 있는 것으로 자주 생각되는 CO 및 EF이다.

심박출량(CO):

도 2는 신체 활동 강도 및 심부전 심각도에 의한 심박출량 의존도를 나타낸다. 분명히 알 수 있는 바와 같이, CO는, 개념 가설에 의해 예측되는 순서로 상이한 상태를 식별하고 배치하는데 실패하였기 때문에, 심혈관 성능 보존률 측정의 기능을 하지 못하였다.

박출률(EF):

도 3은 신체 활동 강도 및 심부전 심각도에 의한 박출률(EF) 의존도를 나타낸다. 분명히 알 수 있는 바와 같이, EF는, 상이한 상태를 식별하고 순서대로 배치하지 못하였기 때문에, 심혈관 보존률 측정의 기능을 하지 못하였다.

개별적인 혈류역학 파라미터의 어느 것도 본 심혈관 보존률 가설과 일치하지 않기 때문에, 혈류역학 파라미터의 조합을 분석하였다.

이제 본 발명의 다수의 실시예에 대해 설명할텐데, 그 예가 첨부된 도면에 도시되어 있다. 유사하거나 동일한 부재 번호가 도면에 사용되고 유사하거나 동일한 기능을 가리킬 수 있다. 이러한 도면은 본 발명의 실시예를 도시하거나 단지 설명을 위해 관련 그래프를 도시하고 있다. 당업자는 본 명세서에 설명된 구조 및 방법의 대안의 실시예가 본 명세서에 기술된 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않고 채용될 수 있다는 것을 다음의 설명으로부터 용이하게 이해할 것이다.

상이한 상태를 Y축상의 자신의 대표적 SV 값과 X축상의 자신의 대표적 SVR 값에 따라 플로팅할 때, 상이한 타입의 쇼크가 랜덤하지 않게 상이하게 위치되었고, 오히려 (도 4에 도시된 바와 같이) 쌍곡선 형상의 곡선을 그린다는 것을 알았다. 또한, 이러한 쌍곡선을 통해 곱, SV*SVR이 다양한 쌍곡선 등량선 (즉, SV*SVR) 곡선을 형성하였다는 것을 알았다. 휴식시에 건강한 피험자는 최고의 등량선 곡선 상에 있고 모든 타입의 쇼크는 최저의 상이한 위치에 있다. 운동할 때 건강한 피험자는 우측으로부터 좌측으로 이동하고 이에 따라 보다 높은 등량선 곡선으로부터 보다 낮은 등량선 곡선으로 이동한다. 심부전 환자는 휴식시에 이미 (건강한 피험자 보다 낮은) 보다 낮은 등량선 곡선 상에 있고 운동할 때 보다 낮은 등량선 곡선으로 더 이동한다. 운동이 강해질수록 소진의 곡선에 도달할 때까지 SV*SVR 등량선 곡선의 등위는 보다 낮아진다. 휴식시에 보다 낮은 등량선 곡선에 아무렇게나 있는 심부전 환자는 (그의 심부전 심각도에 호혜적인) 보다 가벼운 신체 활동 강도에 이어 보다 일찍 소진 곡선에 도달한다(조숙 소진). 그러나, 이러한 소진 곡선은 모든 상태에 동일하다.

그래서, 심혈관 보존률 측정값이 SVxSVR의 곱에 비례할 수 있다는 결론에 도달하였다. 흥미롭게도, 이러한 곱(SVxSVR)은 압각 기관 제어 루프 모델의 "개방 루프 이득"에 비례한다(Dvir H, Bobrovsky BZ, Gabbay U. "A novel heart rate control model provides insights linking LF-HRV behavior to the open loop gain components". Accepted for publication by IJC). 저주파 심박변이(LF-HRV)의 동작 및 메커니즘의 "개방 루프 이득"의 결정적인 기능 역시 거기에 집중되어 있고, 높은 개방 루프 이득이 높은 LF-HRV 거듭제곱을 가져온다는 것을 보여준다. LF-HRV 거듭제곱은 우호적인(favored) 예후와 연관되어 있고 그 반대도 연관되어 있다고 생각되기 때문에, 휴식시의 LF-HRV의 결핍에 의해 나쁜 예후를 예측한다(Kleiger RE, Miller JP, Bigger JT, Moss AJ, "Decreased heart rate variability and its association with increased mortality after acute myocardial infarction" Am. J. Cardiol. 1987; 59:256-62). 심혈관 성능에서 개방 루프 이득의 중요성은 (Gabbay U, Bobrovsky BZ, "Hypothesis: Low frequency heart rate variability (LF-HRV) is an input for undisclosed yet biological adaptive control, governing the cardiovascular regulations to assure optimal functioning", Medical Hypotheses. 2012;78:211-12)에서 더 설명되어 있다.

SV와 SVR의 곱인 중간 파라미터 Z(Z=SV*SVR)는 신체적 활동 강도 및 심부전 심각도에 의한 Z 의존도를 나타낸 도 5에 제시되어 있다. Z는 도 1의 개념 가설에 의해 예측된 순서로 상이한 상태를 식별하고 배치하기 때문에 심혈관 성능 보존률 측정의 기능을 할 수 있다. 휴식시에 정상 피험자는 일단에 있고 쇼크는 타단에 있다. 무슨 강도의 운동을 하든, 건강한 피험자는 일단에 있고 심부전 환자는 타단에 있다. 또한, 운동 강도에 대한 변화는 예측한 대로다.

경험적 및 통계적 실험에 이어, 심혈관 성능 보존률은 Z(SV와 SVR의 곱)가 호흡률(RR)에 의해 나누어질 때 가장 잘 식별된다는 것을 발견하였다. 심혈관 보존률(표준화되지 않았다)(CVR)은 다음과 같이 주어진다:

(5) CVR = Z/RR = (SV*SVR)/RR

이질적 개체군을 평가할 때, CVR을 BSA로 나누고 1의 스케일로 측정값을 정규화하기 위해 4(경험적)로 더 나누어 CVRI(cardiovascular reserve index)를 얻음으로써 규격화된 CVR에 의해 훨씬 더 양호한 식별이 가능하다. CVRI은 다음과 같다:

(6) CVRI = CVR/(BSA*4) = Z/(RR*BSA*4) = SV*SVR/(RR*BSA*4)

SV 및 SVR의 측정값이 공지되어 있다면, 공식(6)은 최종 공식일 수 있다.

대부분의 경우에, SV 및 SVR 측정은 모두 실행가능하지 않다. 그러나, 파라미터(SV 및 SVR)의 각각은 측정하기 매우 어렵지만, 곱(SV*SVR)가 대안의 파라미터를 사용하여 계산될 수 있어서 곱, SV*SVR (즉, 중간 파라미터 Z)이 얻어질 수 있고, 아래에 더 설명되는 바와 같이, 공식 [Z=80*(MABP-CVP)/HR]에 의해 대체될 수 있다는 것을 발견하였다.

이러한 모든 것은 다음의 예시된 비제한적인 설명 및 예들을 통해 보다 더 잘 이해될 것이다. 그러나, 간결히 하기 위해, 최상의 결과를 산출하는 것으로 발견된 CVRI 계산 및 예가 하기에 설명될 것이다.

다음은 본 발명의 실시예에 따른 환자에 대한 지수를 판정하기 위한 방법 예이다. 본 방법은 평균 동맥 혈압(MABP), HR, RR 및 BSA의 파라미터를 얻도록 요구된 개인으로부터 데이터를 받음으로써(또는 이행에 의존한 기록에 의해) 시작된다. 이러한 개인으로부터의 데이터는 상이한 타입의 기존의 건강관리 의료 장치에 의해 또는 이러한 데이터를 측정하고 이에 따라 이후에 더 상세하게 설명되는 바와 같이 CRVI를 계산하도록 구성된 전용 장치에 의해 측정하거나 얻을 수 있다.

공식 (5)의 SV를 공식 (3)을 사용하여 치환하고 공식 (5)의 SVR를 공식 (6)을 사용하여 치환하면 다음과 같다:

(7) CVRI = 80*(MABP-CVP)/(RR*HR*BSA*4)

= 20*(MABP-CVP)/(RR*HR*BSA)

동맥압 및 중심정맥압을 각각 직접 측정하는 동맥 라인 및 CVP 라인을 갖는 임의의 환자 또는 집중 치료 환자의 경우에, (7)은 최종 공식일 수 있다.

CVRI 계산은 최상의 결과를 산출한 CVP 측정을 채용하고, 따라서, 이것은 물론 보다 덜 정밀한 결과가 대안의 계산을 사용하여 얻어질 수 있지만, 본 발명을 수행하는 하나의 바람직한 방법이고, 이러한 모두는 본 발명에 포함되어 있다. 그러나, CVP가 일상적으로 측정되지 않고 그 값이 MABP와 비교하여 일반적으로 작다면, 차이(MABP-CVP)는 다음의 공식에 의해 표시된 바와 같이 CVRI 추정값을 산출하는 분수(예를 들어, 0.95xMABP)와 같은 다수의 방법으로 추정될 수 있다.

(8) CVRI ≒ (20*MABP*0.95)/(HR * RR * BSA).

CVP는 완전히 무시되어 다음과 같이 CVRI 추정값을 산출할 수 있다.

(9) CVRI ≒ (20*MABP)/(HR * RR * BSA).

또는, CVP는 상수(예를 들어, 4mmHg)로서 추정될 수 있어서, 다음과 같이 CVRI를 산출할 수 있다.

(10) CVRI ≒ (20*(MABP-4))/(HR * RR * BSA)

호흡률이 없어도 이러한 지수를 추정하기 위해 RR은 HR를 통해 추정될 수 있어서(예를 들어, 휴식시에 RR=HR/5), CVRI 추정값은 다음과 같다.

(11) CVRI ≒ (20*(MABP-CVP))/(HR * (HR/5) * BSA)

= (100*(MABP-CVP))/(HR²*BSA)

개인에 대한 심혈관 지수는 진단 및 심각도 추정 기능을 수반하는 심혈관 성능 보존률을 나타내는 수를 얻기 위해 상기 공식(6 또는 7 또는 8 또는 9 또는 10 또는 11)중 하나에 따라 계산된다. 이러한 심혈관 지수는 휴식시에 또는 강화된 신체 활동시에 또는 임의의 도발적인 간섭시에 또는 병중에 또는 다른 의학적 상태에서, 측정의 정확한 순간에 얼마나 많은 심혈관 성능 보존률이 보존되어 있는지에 대한 표시이다.

이러한 양적 지수는 온전히 보존되거나(건강한 피험자) 감소된 심혈관 성능을 나타내거나(심부전 및 그 심각도) 또는 때로 순환성 부전, 심혈관 붕괴 또는 순환성 붕괴로 부르는 심혈관 부전(쇼크)중 어느 하나의 (휴식시 및 상이한 신체 활동 강도와 같은 상이한 상태에서) 순간 진단 예측을 제공한다.

이러한 양적 지수에 의해, 심각도 역학 평가가 필수적인, 심각하게 아픈 패혈증 환자, 심근경색증 또는 급성 심부전 환자와 같은 심혈관 역학을 단기간에 모니터링할 수 있다. 이러한 환자에서 단조 감소는, 이러한 악화가 현저해지기 전일지라도, 다가오는 쇼크의 시작일 수 있는 악화를 나타낼 수 있다. 그러나, 그것은 쇼크 환자, 안정 상태 또는 악화중의 순환성 향상을 나타낼 수도 있다.

이러한 양적 지수에 의해, 예를 들어, 만성 심부전 환자와 같은 시간에 따라 개선, 악화, 안정 상태 또는 불안정을 나타내는 장기 심혈관 성능 팔로우업이 가능하다. 이러한 환자에서, 전체 추세의 식별에 의해 맞춤화된 약물요법쪽으로 나아가는 단계로서 생각될 수 있는 기존의 약물요법 대체 또는 투여량 조절과 같은 개입이 가능할 수 있다.

달리 표시하지 않으면, 본 명세서에 기술된 CVRI 계산은 컴퓨터 판독가능 매체에 저장되고 이후에 보다 상세하게 설명되는 하나 이상의 프로세서 기반 시스템에서 실행되는 실행가능한 코드 및 명령어에 의해 실행될 수 있다. 그러나, 상태 기계 및/또는 하드웨어 전자 회로 역시 사용될 수 있다.

마찬가지로, 특정 예가 건강관리 감시 시스템 또는 데이터 건강관리 장치를 언급하지만, 제한없이, (예를 들어, 운영체제를 갖고 사용자가 애플리케이션을 설치할 수 있는) 네트워크 이네이블드 퍼스널 디지털 어시스턴트(PDA), 스마트폰 등과 같은, 다른 컴퓨터 또는 전자 시스템은 물론 전자 의료 레코드가 사용될 수 있다.

예 1 - SV 및 SVR 측정값이 사용가능한 경우

다음은 본 발명의 실시예에 따른 공식 (6)에서와 같은 SV, SVR, RR 및 BSA에 기초한 환자를 위한 지수를 결정하기 위한 방법예이다. 이러한 방법은 SV, SVR, RR 및 BSA의 파라미터를 얻도록 요구된 개인으로부터 데이터를 받음으로써(또는 이행에 의존한 기록에 의해) 시작된다. 이러한 개인으로부터의 데이터는 상이한 타입의 기존의 건강관리 의료 장치에 의해, 또는 이러한 데이터를 직접 측정하거나 간접 추정하고 이에 따라 CVRI를 계산하도록 구성된 전용 장치에 의해 측정되거나 취득될 수 있다. 개인에 대한 지수는 심혈관 성능 진단 및 심각도 추정 기능을 나타내는 수, CVRI를 취득하기 위해 프로덕트 SV*SVR를 RR, BSA 및 4로 나눔으로써 계산된다.

예 2 - SV 및 SVR을 얻을 수 없지만 활력 징후가 사용가능한 경우

다음은 본 발명의 실시예에 따라 공식 7,8,9,10,11와 같은 MABP, CVP, HR, RR 및 BSA에 기초한 환자에 대한 지수를 판정하기 위한 방법예이다. 이러한 방법은 동맥 혈압, HR, RR, 및 BSA의 파라미터를 얻도록 요구된 개인으로부터 데이터를 받음으로써(또는 이행에 의존한 기록에 의해) 시작된다. 이러한 개인으로부터의 데이터는 상이한 타입의 기존의 건강관리 의료 장치에 의해, 또는 이러한 데이터를 측정하여 이에 따라 CVRI를 계산하도록 구성된 전용 장치에 의해 측정되거나 취득될 수 있다. 개인에 대한 지수는 진단 및 심각도 추정 기능을 수행하는 심혈관 성능 보존률을 나타내는 수, CVRI를 취득하기 위해 공식 7,8,9,10,11에서와 같은 차이(MABP-CVP) 또는 그 추정값에 20을 곱하고, HR, RR 및 BSA에 의해 나눔으로써 계산된다.

상기 예에 의해 설명된 바와 같은 본 발명의 방법에 의해 제안된 심혈관 보존 지수는 보편적으로, (개인 나이, 신체 구성, 건강 상태 또는 성에 관계없이) 정규준되고, 정량적이고, 이러한 평가가 필요한 임의의 세팅(진료소, 집중치료 시설, 병원, 스포츠 경기장, 거리 또는 전장 부상자분류 또는 자기 평가)에서 가용한 의료 측정값을 측정하기위한 용이한 근거에 따라 계산될 수 있다.

이격된 CVRI 측정값은 진단 및 심각도 예측을 수반하는 심혈관 성능 보존률을 드러낸다. 시간에 따라 반복된 CVRI 측정값은 (심혈관 성능 보존률의 안정, 악화 또는 개선을 나타내는) 심혈관 성능 역학을 드러낸다. CVRI는 쇼크 환자, 심각하게 아픈 환자, 또는 악화 위험이 있는 환자(예를 들어, 집중치료실의 급성 심부전 환자)에 대한 연속 감시에서 구현될 수 있다. CVRI는 심장학 팔로우업에서 만성 심장 환자에 대한 장기 심혈관 성능 평가를 제공한다. CVRI는 원격 치료중인 심부전 환자, 자기 평가 등을 위한 (심각도에 따라 간격을 샘플링하는) 홈 모니터링 솔루션을 제공한다.

도 6 및 도 7(막대 그림표)은 본 발명의 공식의 변수 각각에 대한 각 상태의 각 평균값을 집어넣는 본 발명의 실시예에 따른, 신체 활동 강도 및 심부전 심각도에 의한 실제 심혈관 보존 지수(CVRI) 의존도를 설명한다.

도 8은 본 발명의 공식의 변수 각각에 대해 각 평균값을 집어넣는 본 발명의 실시예에 따른, 상이한 레벨의 저혈량증에 의한 CVRI 의존도를 설명한다.

수신자 작용 특성 곡선 ROC는 진단 예측을 평가하기 위한 수용가능한 방법이다("Receiver Operating Characteristics curves and related decision measures: a tutorial", Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 2006; 80:24-38). (문헌에 공개된 레포트 경우에 기초한) 우리의 케이스 연구에서 알 수 있는 바와 같이, CVRI는 SI보다 우월한 쇼크 예측을 위한 탁월한 ROC 곡선을 드러냈다(도 9). 본 연구에서 CVRI가 심부전 예측을 위한 탁월한 ROC 곡선을 드러냈다는 것을 발견하였다(도 10).

본 발명의 개념 실시예

이러한 설명을 통해, 용어 "의료 시스템"은 생리 측정 데이터를 분석하도록 구성된 본질적으로 의학적인 데이터 장치/시스템을 가리키도록 사용된다. 이러한 용어는 임의의 특정 의료 분야, 구성 재료 또는 기하학 구조를 뜻하지 않고, 본 발명은 집중치료실, 진료소, 스포츠 의료, 수술실 및 중재시설, 대량사상자 지역, 의료구조팀, 원격 평가, 자기 평가 훈련간 평가, 검사된 평가 또는 원격 검사 등과 같은 임의의 분야의 모든 적절한 의료 시스템에 적용가능하다. 당업자가 이해하는 바와 같이 의료 시스템은 전용 독립형 장치로서 구현될 수 있거나 보행형 심전도 장치와 같은 일반적인 장치에 내장될 수 있다.

하술된 장치는 CVRI를 측정하도록 구성될 수 있는 기존 장치의 예이다. 이러한 장치는 CVRI 공식에 사용되는 생리학적 파라미터 및 활력 징후 모두 또는 일부를 측정, 수집, 보관 또는 표시한다. CVRI를 계산하는데 필수적이지만 빠진 파라미터를 달성하면서 기존 데이터를 사용하면 CVRI를 실제 계산할 수 있다. 이러한 빠진 파라미터는 측정 유닛(예를 들어, 자동 혈압 장치로의 호흡률을 측정하는 호흡계)를 더하거나, 빠진 측정값(예를 들어, BSA를 계산하기 위한 체중 및 신장)을 입력하는 키패드 인터페이스를 더하거나, 빠진 파라미터를 드러내기 위해 기존 데이터를 분석함으로써(예를 들어, 호흡률을 드러내기 위해 기존의 ECG 데이터를 분석함으로써) 다양한 방법에 의해 달성될 수 있다.

홀터

2개의 홀터 타입, 즉, 기존의 ECG 홀터 및 기존의 혈압 홀터의 조합이 HR 및 BP를 산출하지만, RR, 체중 및 신장은 없다. RR은 외부 호흡 검출기에 의해 또는 ECG로부터 호흡을 검출하기위한 ECG 분석 알고리즘을 통해 유도될 수 있다. 신장 및 체중은 처리 장치에 입력 인터페이스를 통해 입력될 수 있다.

심폐 스트레스 테스트

이러한 기존의 테스트 시스템은 함께 HR, RR를 산출하지만 BP, 체중 및 신장은 없는 기존의 폐기능 테스트와 ECG 스트레스 테스트(측력계)의 조합이다. BP는 처리 장치에 측정값을 전하는 외부 자동 혈압 장치에 의해 유도될 수 있다. 신장 및 체중은 처리 장치에 입력 인터페이스를 통해 입력될 수 있다.

측력계

이러한 기존의 ECG 스트레스 테스트(측력계)는 HR를 산출하지만, RR, BP, 체중 및 신장은 빠져 있다. RR은 외부 호흡 검출기에 의해 또는 ECG로부터 호흡을 검출하는 ECG 분석 알고리즘을 통해 유도될 수 있다. BP는 처리 장치에 측정값을 전하는 외부 자동 혈압 장치에 의해 유도될 수 있다. 신장 및 체중은 처리 장치에 입력 인터페이스를 통해 입력될 수 있다.

자동 혈압 장치

이러한 기존의 자동 BP 장치는 HR, SBP 및 DBP를 산출하지만 MABP, RR, 체중 및 신장은 빠져 있다. RR은 외부 호흡 검출기를 통해 유도될 수 있거나 HR를 통해(예를 들어, 휴식시에 RR≒HR/5) 가장 잘 추정될 수 있다. MABP는 SBP 및 DBP에 의해 계산될 수 있다. 신장 및 체중은 처리 장치에 입력 인터페이스를 통해 입력될 수 있다.

모니터(침습 측정)

이러한 기존의 모니터링 장치는 ((i) 임피던스, (ii) 들숨/날숨 검출 또는 측정, 예를 들어, 코, 온도차 등을 통한 CO₂ 측정과 같은 상이한 방법에 의해) HR, RR을 검출하고, (예를 들어, 동맥 라인을 통해)MABP를 측정하고, (예를 들어, 중심 정맥 라인을 통해) CVP를 검출한다. 이것은 모니터 처리 장치에 입력 인터페이스를 통해 입력될 수 있는 체중 및 신장과 같은 인체계측 데이터가 부족할 수 있다.

모니터(비침습 측정)

이러한 기존 모니터링 장치는 SBP 및 DBP를 통해 MABP를 계산하는 HR, RR, NIBP(비침습 혈압)를 검출한다. 이것은 모니터 처리 장치에 입력 인터페이스를 통해 입력될 수 있는 체중 및 신장과 같은 인체계측 데이터가 부족할 수 있다.

멀티파라미터 테스트

수면다원검사(PSG)와 같은 멀티파라미터 테스트 역시, 필요하다면, 예를 들어, RR과 같은 보완 측정값을 더함으로써 CVRI를 계산하도록 구성될 수 있다.

도 11은 상술된 방법을 실행하기 위해 본 발명과 결합되어 사용될 수 있는 의료 시스템(10)의 개념적 설계를 개략적으로 도시하고 있다. 이러한 도시된 의료 시스템(10)은 활력 징후 소스(11) 및 이러한 활력 징후 소스(11)와 통신하는 분석 유닛(12)을 포함하고 있다. 이러한 시스템(10)은 하나의 활력 징후 소스(11)가 도시되어 있지만, 하나의 개인 및/또는 다수의 개인에게 접속된 복수의 활력 징후 소스를 포함하도록 확장될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 개인은 시스템(10)을 위한 상이한 활력 징후를 감시하도록 다중 활력 징후 소스와 접속한다. 본 발명의 일부 실시예에 따라, 이러한 시스템은 다수의 개인의 감시를 다루도록 설계되거나 구성될 수 있다.

본 발명의 방법은 측정값이 집중치료 시설에서 일상적으로 시행되는 침습 측정 또는 일상적인 비침습 활력 징후를 통해 용이하게 계산될 수 있기 때문에 고유한 단순한 양적 심혈관 측정값을 제공한다. 이러한 측정값은 심혈관 성능 상태를 지시할 수 있고 예를 들어, 쇼크 예측 및 심부전 예측과 같은 CVRI 유도 예측성 테스트에 사용될 수 있다.

당업자가 이해하는 바와 같이, 도 11에 도시된 배열에 의해 강화된 의료 장치를 얻을 수 있어서, 상기 계산의 적어도 일부의 구현에 의해 환자 상태를 효과적으로 분석하거나 그 심혈관 상태를 표시하는 것이 가능하다. (도 11의 활력 징후 소스(11)와 같은) 활력 징후 소스의 예는 하술되는 바와 같이 활력 징후 모니터(또는 센서) 또는 유사한 장치를 포함할 수 있다:

("쇼크" 또는 "심부전" 또는 "정상"의 문자와 같은) 분명한 진단 예측 및 시간에 대한 CVRI의 그래픽 표현을 갖거나 갖지 않는 추세, (시간에 따른 "악화" 또는 "개선"과 같은) 분명한 문자 통지와 함께, (생리학적으로 의미가 있는) CVRI를 수치적으로 표시하는 모니터에서의 구현. 심혈관 성능 정량화 및 진단 예측은 고유하고 다른 아무런 방법도 이제까지 성공하지 못했다.

도 12 내지 도 15는 (예를 들어, 진료소 또는 가정에서의 자기 평가용으로) 본 발명과 함께 사용될 수 있는 보행형 장치의 변형을 보여주고 있다. 이러한 도면에 도시된 장치는 이것이 구조의 주요(또는 임의의) 개조의 필요없이 CVRI를 제공하도록 구성되거나 수정될 수 있기 때문에 특히 편리하다. 도 12 내지 도 13의 숫자 14에 의해 전체적으로 지시된 장치는, 본 발명의 실시예를 통해 CVRI를 출력하고 심혈관 상태를 표시하는, 일반적인 혈압 커프(18)(도 12)와, 혈류역학 및 (신장, 체중과 같은) 인체계측 관련된 데이터 및 호흡률(RR)을 입력하는 데이터 입력 인터페이스(예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같은, 키패드(15), 또는 터치스크린(17)등)를 포함하는 전통적인 자동 비침습 혈압/펄스 측정 장치일 수 있다. 이러한 장치(14)는 표시부(17), 제어 패널(16)(대안으로 터치감지 소자(17)에 포함될 수 있다) 또는 도 12에 도시된 바와 같은 다른 동작 수단을 더 포함할 수 있다.

도 13에서, 상기 장치(14)는 장치(14)에 호흡률을 자동으로 공급하도록 유선(도 13a) 또는 무선(도 13b) 통신 링크를 통해 호흡률 검출 유닛 카운터(예를 들어, 호흡계(19))와 통신하도록 구성되어 있다. 또한, 도 13a에서와 같은 유선 접속에 의해 호흡계(19)에 전력을 공급할 수 있다.

도 14에, 휴대형 컴퓨팅 장치(21)(예를 들어, PDA, 스마트폰 등)로 인터페이스되는 전통 자동 비침습 혈압/펄스 측정 장치(20)가 도시되어 있다. 이러한 휴대형 컴퓨팅 장치(21)에 의해, (예를 들어, I/O 데이터 포트(22)를 통한) 수동 인체계측 변수의 데이터 입력, 환자 및 세팅 식별, 의료 이력 등, 또는 관련 데이터와 같은(그러나, 이에 한정되지 않음) 추가적인 데이터 입력이 가능하다. 제어 기능은 PDA(21)에 의해 직접 또는 20을 통해 또는 양측으로 도 12의 소자(16)와 유사할 수 있다. 이러한 도면에서, 휴대형 컴퓨팅 장치(21)는 호흡계(19)와 통신한다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른, 스포츠 동안의 자기 평가를 위한 CVRI의 실시예를 개략적으로 설명한다. 이러한 실시예에서, 신장된 맥박수 스포츠 장치(23)에 의해 신장 및 체중의 입력(예를 들어, 수동)이 가능하고, 여기서 전용 분석을 통한 기존 ECG 유닛(24)를 통해 또는 기존의 흉부 스트랩(26)의 탄성 밴드에 내장된 전용 호흡 센서(25)(예를 들어, 스트레인 게이지)를 통해 호흡률 RR이 주어질 수 있다.

상기의 각각은 메모리, 제어 센터, 직접 또는 네트워크를 통한 외부 컴퓨터, 보관 또는 프린터로의 출력 전송부를 포함할 수 있다. 플래시 메모리에 의해 수동 전송이 가능하고 자가 동작 뷰어를 통해 직접 볼 수 있다.

활력 징후 모니터는 개인과 통신할 것이고, 통신에서 모니터는 개인의 조직에 고정되거나, 부착되거나, 내장되거나, 결합되거나, 맞닿아있고, 개인에 착용된 장비 또는 옷에 상주하고, 개인의 근방에 있다.

분석 유닛(12)은 환경에 의해 허용되는대로 또는 필요한대로 접속이 연속, 간헐적일 수 있는(또는 사전결정된 스케줄대로 접속되는) 적외선, 무선, 블루투스, Wi-Fi등과 같은 유선 접속 또는 무선 접속을 통해 활력 징후 소스(11)와 통신한다. 분석 유닛(12)은 활력 징후 소스(11)가 존재하는 개인에 존재하지 않는 별개의 부품이거나, 예를 들어, 부상자분류, 이송 또는 치료와 같은 의학적 이벤트 동안 모니터링 또는 개인의 원격 모니터링을 허용하도록 통신할 수 있다. 이러한 실시예에서, 활력 징후 소스(11)는 도면에 도시된 바와 같이 활력 징후 데이터가 분석 유닛(12)에 접속될 수 있도록 하는 전송기(및/또는 수신기)(13)에 접속되어 있다.

대안으로, 분석 유닛(12)은 활력 징후 소스(11)가 통신하는 개인 위에(또는 근방에) 위치될 수 있고, 이러한 실시예에서, 분석 유닛(12)을 위한 시스템예는 멀리 있는 사용자와 통신할 수 있는 주어진 모니터링 시스템의 일부로서 구성되어 있다. 분석 유닛(12)이 개인 위에 위치되어 있다면, 적어도 하나의 실시예에서 분석 유닛(12)은 상응하는 전송기(및/또는 수신기)에 접속되어 있다.

분석 유닛(12)은 활력 징후 소스(11)로부터 수신된 활력 징후 데이터를 처리하고 직접 또는 중간 부품을 통해 인체계측 데이터 입력을 가능하게 한다. 이로 인해 환자 및 세팅의 식별이 가능할 수 있거나 가능하지 않을 수도 있다. 이러한 실시예에 의존하여, 활력 징후 데이터의 세트는 CVRI를 결정할 수 있는 심박수, 호흡률 및 혈압을 포함하고 있다.

용어, 혈압은 침습적으로 MABP를 직접 계산하거나 비침습적으로 SBP 및 DBP를 통해 MABP를 추정하여 MABP를 출력할 수 있는 임의의 측정 방법의 혈압을 가리킨다.

분석 유닛(12)은 컴퓨터 및 PDA를 포함하는 다양한 하드웨어 컴퓨팅 장치의 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 이러한 소프트웨어는 출력으로서 심혈관 상태에 관한 희망의 표시자를 제공하고 특정 예측 테스트 목표를 위해 컷포인트 레벨을 조정하도록, 수신된 활력 징후 신호를 처리하는 기능을 포함하고 있다. 이러한 소프트웨어는, 본 발명의 방법을 구현하는데 사용될 때, 사전결정된 상태가 일어나거나 사전결정된 임계값이 활력 징후 또는 아래의 지시자에 의해 초과되는 경우에, 오디오 통지, 진동과 같은 기계적 통지, 광(들)의 구동을 포함하는 또는 디스플레이를 통한 시각 통지, 신호, 수 또는 문자(정상, 심부전(그 심각도를 나타낼 수 있거나 나타내지 않을 수도 있다) 및 쇼크), 다른 엔티티 또는 장치로의 신호, 또는 이러한 것들의 임의의 조합으로 운전자/사용자에게 통지하도록 하는 통지/알람 유닛을 포함할 수 있다. 분석 유닛(12)은 적어도 하나의 실시예에서, 그 동작과 연관된 데이터를 저장하기 위해 저장 유닛(예를 들어, 버퍼, 램 및 디스크 저장부 등)에 접속되어 있다. 또한 이것은 원격 의료, 중앙 모니터링 제어 또는 원격 보관을 위해 원격 위치로부터 또는 원격 위치로 유무선 통신을 통해 전송될 수 있다.

본 발명은 전체가 하드웨어인 실시예, 전체가 소프트웨어인 실시예 또는 하드웨어 및 소프트웨어 요소를 모두 포함하는 실시예의 형태를 취할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 본 발명은 펌웨어, 레지던트 소프트웨어, 마이크로 코드등을 포함하는 소프트웨어로 구현되지만, 이러한 것들에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명은 컴퓨터 또는 임의의 명령어 실행 시스템에 의해 또는 연결되어 사용되기 위한 프로그램 코드를 제공하는 컴퓨터 사용가능하거나 컴퓨터 판독가능 매체로부터 접근가능한 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다. 이러한 설명의 목적을 위해, 컴퓨터 사용가능하거나 컴퓨터 판독가능한 매체는 명령어 실행 시스템, 장치 또는 장치에 의해 또는 연결되어 사용하기 위한 프로그램을 포함하거나, 저장하거나, 통신하거나, 전파하거나, 전달할 수 있는 임의의 장치일 수 있다.

본 발명은 생리학적 통찰력을 전하는 포괄적인 알람 시스템을 제공하여서 "정확함" 및 "정보 전달"의 집중 치료 유닛의 필요를 충족한다. 이러한 필요는 "Alarms in the intensive care unit: too much of a good thing is dangerous: is it time to add some intelligence to alarms?" by Blum JM et. al., Crit Care Med. 2010 Feb; 38(2):451-6에 잘 설명되어 있다. 상술된 실시예에 따라, 본 발명의 시스템은 정량화된 심혈관 성능 보존률 측정값 및 이것을 측정하는 방법을 제공한다. 또한, 본 발명의 시스템은 (정상, 심부전 및 그 심각도 및 쇼크와 같은) 진단 예측의 기능을 수행한다. 심혈관 성능 정량화 및 진단 예측은 유일하고 이제까지 다른 어떤 방법도 성공하지 못했다.

여기에 사용된 용어 "예를 들어", "선택적으로"는 비제한적인 예를 소개하는데 사용되는 것을 의도한다. 특정 시스템 예의 부품 또는 서비스의 예에 대해 특별히 설명하였지만, 다른 부품 및 서비스가 역시 사용될 수 있고 및/또는 이러한 부품 예는 보다 적은 수의 부품으로 조합될 수 있고 및/또는 보다 많은 부품으로 분리될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명된 용어는 단지 예일 뿐이고 어떤 식으로건 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

본 발명의 일부 실시예가 예시를 통해 설명되었지만, 본 발명은 본 발명의 범위 및 취지를 벗어나지 않고 다수의 등가물 또는 대안의 솔루션과 함께 당업자에게 많은 수정, 변형 및 적용이 가능하다는 것을 이해할 것이다.

Claims

환자에 대한 심혈관 성능 보존률을 판정하는 방법으로서,
a. 박출량(SV)과 전신성 심혈관 저항(SVR)의 곱이거나 상기 곱의 근사값인 파라미터 Z를 얻기 위해 환자로부터 입력 생리학적 데이터를 수신하는 단계;
b. 상기 환자의 호흡률(RR)을 나타내는 값을 제공하는 단계;
c. 상기 환자의 체표면적(BSA)을 계산하기 위해 상기 환자의 인체계측 데이터를 제공하는 단계;
d. 공식 CVRI = ((Z/RR)/(BSA*4))에 따라 상기 파라미터 Z, 상기 RR 및 상기 BSA를 사용함으로써 정규화된 심혈관 보존 지수(CVRI)를 계산하는 단계; 및
e. 상기 CVRI를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 심혈관 성능 보전률 판정 방법.
제1 항에 있어서, 상기 입력 생리학적 데이터는 상기 환자의 실제 SV 및 SVR를 산출하는 상기 환자의 측정가능한 혈류역학-관련 데이터인 것을 특징으로 하는 심혈관 성능 보전률 판정 방법.
제1 항에 있어서, Z는 공식 Z=80*(MABP-CVP)/HR에 의해 근사화되고, 상기 입력 생리학적 데이터는 비침습 활력 징후 측정으로부터 또는, 가용한 경우, 동맥 카테터를 통한 침습 측정으로부터 측정가능하고, 상기 측정가능한 데이터는 상기 환자의 평균 동맥 혈압(MABP), 심박수(HR), 및, 가용한 경우, 중심 정맥압(CVP)을 얻는데 사용되는 것을 특징으로 하는 심혈관 성능 보전률 판정 방법.
제3 항에 있어서, 상기 심혈관 보존 지수는 차이(MABP-CVP), 또는 CVP를 구할 수 없다면, 차이 최적 추정값을 사용함으로써 계산되는 것을 특징으로 하는 심혈관 성능 보전률 판정 방법.
제1 항에 있어서, 상기 호흡률(RR) 값은 전용 장치(들)을 사용한 측정, 상기 입력 생리학적 데이터로부터의 계산 또는 최적 추정값의 수동 사용에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 심혈관 성능 보전률 판정 방법.
제1 항에 있어서, 상기 출력된 지수 및 심혈관 상태에 대한 표시에 기초하여 상기 개인에 대해 의학적 의사 결정이 필요한지를 판정하는 진단 목적을 위해 특정 시점에 상기 심혈관 상태에 대한 표시를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심혈관 성능 보전률 판정 방법.
제1 항에 있어서, 상기 출력된 지수 및 심혈관 상태에 대한 표시에 기초하여 상기 개인에 대한 의학 치료가 필요한지를 결정하는, 심혈관 역학 표시를 위해 시간에 따른 추세에 의해 상기 심혈관 상태에 대한 표시를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심혈관 성능 보전률 판정 방법.
제6 항 또는 제7 항에 있어서, 의료 지원 또는 부상자 분류를 기다리는 다른 개인의 지수 및 표시와 비교한 지수와 표시와 비교하여 상기 개인에 대한 의료 지원에 우선순위를 부여하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심혈관 성능 보전률 판정 방법.
제1항에 있어서, 상기 지수를 출력하는 단계는 적어도 하나의 개인에 대한 지수를 표시하는 단계, 및 ("안정", "악화" 또는 "개선" 등과 같은) 시간에 따른 추세에 대한 표시와 함께 또는 상기 표시 없이 상기 개인에 대한 현 지수 및 복수의 과거 지수로 구성되는 그래프를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 심혈관 성능 보전률 판정 방법.
순간 심혈관 보존률을 추정하기 위한 시스템으로서,
a) 개인으로부터 생리학적 데이터를 얻고 각 개인과 관련된 인체계측 데이터를 얻기 위해 적어도 하나의 개인에 접속될 수 있는 적어도 하나의 데이터 소스; 및
b) 상기 순간 심혈관 보존 지수를 나타내는 지수를 판정하기 위해, 상기 데이터 소스로부터 수신된 데이터를 처리하도록 상기 데이터 소스와 통신하는 분석 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 순간 심혈관 보존률 추정 시스템.
제10 항에 있어서, 상기 데이터 소스는 활력 징후 모니터(또는 센서(들))를 포함하고, 상기 활력 징후 모니터는 상기 개인과 통신하고, 통신시 상기 활력 징후 모니터를 상기 개인의 조직에 고정시키거나, 부착하거나, 주입하거나, 결합하거나, 맞닿아 있고, 상기 개인에 의해 착용된 기기 또는 옷에 상주하고 및/또는 상기 개인의 근방에 있도록 하는 것을 특징으로 하는 순간 심혈관 보존률 추정 시스템.
제10 항에 있어서, 상기 분석 유닛은 유선 접속 및/또는 무선 접속을 통해 상기 데이터 소스와 통신하는 것을 특징으로 하는 순간 심혈관 보존률 추정 시스템.
제10 항에 있어서, 상기 분석 유닛은 상기 데이터 소스가 존재하거나 통신하는 개인에게 존재하지 않는 별개의 부품인 것을 특징으로 하는 순간 심혈관 보존률 추정 시스템.
제10 항에 있어서, 상기 데이터 소스는 생리학적 데이터 및 인체계측 데이터가 상기 분석 유닛으로 통신될 수 있도록 하여, 부상자분류, 이송, 치료 또는 원격의료 의사 결정과 같은 의료 이벤트 동안의 모니터링 또는 상기 개인의 원격 모니터링을 허용하는 전송기(및/또는 수신기)에 접속된 것을 특징으로 하는 순간 심혈관 보존률 추정 시스템.