KR20160123321A - 동맥에서의 맥파 속도를 결정하는 방법 - Google Patents
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Abstract
대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하기 위한 방법들, 디바이스들, 및 시스템들. 실시형태 방법은 일련의 카운터 압력들을 인가하고, 맥파 속도에 관련된 제 1 파라미터를 측정하고, 모델에서 제 2 파라미터를 추정하며, 그리고 추정된 맥파 속도를 결정하는 단계들을 포함할 수도 있다. 카운터 압력은 압력 디바이스를 이용해 동맥 위의 대상자의 설정 위치에 인가될 수도 있다. 일련의 카운터 압력들의 각각은 서로 상이할 수 있고, 설정 위치에서 대상자의 확장기 혈압과 제로 사이에서 인가될 수 있다. 제 1 파라미터는, 일련의 카운터 압력들의 각각이 인가되는 경우 측정될 수 있다. 모델은 일련의 카운터 압력들의 각각에 대한 측정된 제 1 파라미터의 관계를 확립할 수도 있다. 추정된 맥파 속도는 모델에서 추정된 제 2 파라미터에 기초하여 결정될 수 있다.
Description
본 출원은 2014 년 2 월 24 일에 출원되고 발명의 명칭이 "Method for Determining Pulse Wave Velocity in an Artery"인 미국인가되출원 제 61/943,777 호의 혜택을 주장하며, 그 전체 내용이 모든 목적을 위해 참조로써 본원에 의해 통합된다.
맥파 속도 (PWV; Pulse Wave Velocity) 는 개인의 동맥계의 상태의 관련 지표이다. PWV는 심장의 좌심실의 수축에 의해 개시된 동맥을 따라 혈액의 속도 펄스 또는 압력 펄스의 전파 속도이다. 속도 펄스의 전파 속도는 압력 펄스의 전파 속도와 대체로 유사하지만, 형상 및 위상이 약간 다르다. PWV를 측정하기 위하여, 동맥내 펄스의 운동은 일반적으로 센서 배열체의 일부 형태를 통해 관찰된다. 상이한 센서 배열체는 압력 펄스 대 속도 펄스를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 지배적인 압력 모드는 벽의 방향에 직교하는 동맥 벽의 변형에 관련되기 때문에, 동맥 벽의 변형을 관찰하여 펄스의 운동의 표시를 제공할 수도 있다. 벽과 유체 자체 양자에서의 길이 방향 압력 변동과 같이 다른 압력 모드가 또한 존재하는 한, 벽 방향에 직교하는 동맥 벽의 변형의 관찰은 대부분의 경우 펄스 운동의 양호한 식별을 제공할 것이다.
맥파 속도는 알려진 이격 (l) 으로 동맥을 따라 2개의 센서를 배치하고, 양 센서들의 위치에서의 펄스를 기록하고, 그리고 다른 펄스값에 대한 하나의 펄스값의 시간적 변위를 추정함으로써 추정될 수 있다. 이 추정은 트랜지트 시간 (tt) 을 산출한다. l/tt의 비율은 맥파 속도의 추정을 제공한다. 이러한 방법은 긴 길이에 걸쳐 사용될 수 있지마, 예컨대 심장 가까이에서 외부 선단까지 또는 경동맥에서 대퇴 동맥까지에 걸쳐 사용될 수 있지만, 많은 경우에, 팔뚝과 같은 특정 위치에서 PWV를 아는 것이 바람직하다. (예를 들어, 팔뚝의 일 부분에 걸쳐) 센서 사이의 비교적 짧은 스팬을 사용하여 취해진 PWV 측정은 본원에서 "로컬 PWV"로 지칭된다.
PWV, 특히 로컬 PWV를 결정하기 위한 기존의 다이렉트 측정은 종종 반복되지 않거나 또는 적어도 허용불가능한 레벨의 불확실성과 연관된다 (즉, 표준 편차가 평균을 만족하거나 또는 초과한다). 이 사실은 특히 대상자의 최소한의 간섭을 부과하는 디바이스 (예를 들어, 동맥 벽을 변형시키는 상당한 압력을 인가하지 않는 디바이스) 에 의해 확연해진다. 대상자에 대한 교란은 스스로 PWV 변화를 부과할 수 있기 때문에 대상자의 간섭을 최소화하는 것이 중요하지만, 종래의 비간섭 PWV 측정 기술들은 일반적으로 신뢰성이 없다.
다양한 실시형태는 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 방법을 포함한다. 실시형태 방법은 일련의 카운터 압력들을 인가하고, 맥파 속도에 관련된 제 1 파라미터를 측정하고, 모델에서 제 2 파라미터를 추정하며, 그리고 추정된 맥파 속도를 결정하는 단계들을 포함할 수도 있다. 일련의 카운터 압력들은 압력 디바이스를 이용해 동맥 위의 대상자의 설정 위치에 인가될 수도 있다. 일련의 카운터 압력들의 각각은 서로 상이할 수 있고, 설정 위치에서 대상자의 확장기 혈압과 제로 사이에서 인가될 수 있다. 제 1 파라미터는, 일련의 카운터 압력들의 각각이 인가되는 경우 측정될 수 있다. 제 2 파라미터를 추정하는 모델은 일련의 카운터 압력들의 각각에 대한 측정된 제 1 파라미터의 관계를 확립할 수도 있다. 추정된 맥파 속도는 모델에서 추정된 제 2 파라미터에 기초하여 결정될 수 있다.
일부 실시형태들에 있어서, 일련의 카운터 압력들은 각각 동맥을 포함하는 사지의 길이 방향에 수직하여 압력을 인가할 수도 있다. 제 1 파라미터는 조임 밴드와 대상자의 피부의 일 부분 사이에 배치된 2개의 센서를 이용하여 측정될 수 있다. 2개의 센서는 대상자의 피부의 일 부분 및 조임 밴드의 반대 단부들 외측에 배치될 수 있다. 초음파 센서는 조임 밴드 내부에 내장될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 2개의 센서는 2개의 센서 사이의 펄스의 트랜지트 시간을 측정하기 위해 동맥을 따라 스팬 만큼 분리될 수 있다. 제 1 파라미터는 또한 설정 위치에서 20cm 미만의 스팬에 걸쳐 측정함으로써 측정될 수 있고, 여기서 일련의 카운터 압력들은 각각 스팬에 따라 인가된다. 제 1 파라미터를 측정하는 것은 시간에 걸친 동맥의 팽창을 검출하고 그리고/또는 파라미터들의 제 1 세트를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 제 1 파라미터는 안압계, 초음파, 핵 자기 공명, 전자기파의 전파 특성, 광학 측정, 및 생체 전기 임피던스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 기술을 이용하여 측정될 수 있다. 모델에서 추정된 제 2 파라미터는 파라미터들의 제 2 세트를 포함할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 상기 방법은 일련의 카운터 압력들의 각각에서 측정된 제 1 파라미터에 대한 모델의 최상의 피트 (fit) 에 기초하여 소정 세트의 모델들로부터 모델을 선택하는 것을 더 포함할 수도 있다. 모델은 동맥의 소정의 응력 변형 관계, Bramwell-Hill 방정식, 지수 모델 및 이중 선형 모델로부터 선택될 수도 있다. 일련의 카운터 압력들 중에서, 제 2 파라미터를 계산하는 경우 보다 큰 카운터 압력이 보다 낮은 카운터 압력들보다 더 크게 가중화될 수도 있다.
또 다른 실시형태는 상술한 방법에 대응하는 각종 동작을 수행하는 프로세서 실행가능 명령으로 구성된 프로세서를 갖는 컴퓨팅 디바이스를 포함할 수도 있다.
또 다른 실시형태는 상술된 동작 방법에 대응하는 기능을 수행하기 위한 다양한 수단을 갖는 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스들을 포함할 수도 있다.
또 다른 실시형태들은, 프로세서로 하여금 상기 논의된 방법 동작들에 대응하는 다양한 동작들을 수행하게 하도록 구성된 프로세서 실행가능 명령들을 저장한 비일시적인 프로세서 판독가능 저장 매체를 포함할 수도 있다.
본원에 통합되고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부된 도면들은, 본 발명의 예시적인 실시형태들을 예시하며, 위에서 주어진 일반적인 설명 및 아래에서 주어지는 상세한 설명과 함께, 본 발명의 피쳐들을 설명하도록 기능한다.
도 1은 2개의 센서들 및 각종 실시형태에 따른 조임 밴드를 포함하는 추정된 맥파 속도를 결정하기 위한 디바이스의 개략도이다.
도 2는 다양한 실시형태들에 따른 추가 센서를 포함하는 추정된 맥파 속도를 결정하기 위한 디바이스의 개략도이다
도 3은 다양한 실시형태들에 따른 센서 배열체의 개략도이다.
도 4는 다양한 실시 형태들에 따른 초음파 센서와 무선 접속들을 포함하는 추정된 맥파 속도를 결정하기 위한 디바이스의 개략도이다.
도 5는 다양한 실시형태들에 따른 대안의 센서와 압력 스트랩들을 포함하는 추정된 맥파 속도를 결정하기 위한 디바이스의 개략도이다.
도 6은 다양한 실시형태들에 따른 대상자의 다리를 측정하는 핵 자기 공명을 이용하여 추정된 맥파 속도를 결정하기 위한 디바이스의 사시도이다.
도 7은 다양한 실시형태들에 따른 일련의 카운터 압력들에서 측정된 트랜지트 시간의 그래프이다.
도 8은 다양한 실시형태들에서 사용하기에 적합한 프로세스 흐름도이다.
도 9는 펄스를 나타내는 시간이 지남에 따른 동맥의 단면의 그래프이다.
도 1은 2개의 센서들 및 각종 실시형태에 따른 조임 밴드를 포함하는 추정된 맥파 속도를 결정하기 위한 디바이스의 개략도이다.
도 2는 다양한 실시형태들에 따른 추가 센서를 포함하는 추정된 맥파 속도를 결정하기 위한 디바이스의 개략도이다
도 3은 다양한 실시형태들에 따른 센서 배열체의 개략도이다.
도 4는 다양한 실시 형태들에 따른 초음파 센서와 무선 접속들을 포함하는 추정된 맥파 속도를 결정하기 위한 디바이스의 개략도이다.
도 5는 다양한 실시형태들에 따른 대안의 센서와 압력 스트랩들을 포함하는 추정된 맥파 속도를 결정하기 위한 디바이스의 개략도이다.
도 6은 다양한 실시형태들에 따른 대상자의 다리를 측정하는 핵 자기 공명을 이용하여 추정된 맥파 속도를 결정하기 위한 디바이스의 사시도이다.
도 7은 다양한 실시형태들에 따른 일련의 카운터 압력들에서 측정된 트랜지트 시간의 그래프이다.
도 8은 다양한 실시형태들에서 사용하기에 적합한 프로세스 흐름도이다.
도 9는 펄스를 나타내는 시간이 지남에 따른 동맥의 단면의 그래프이다.
첨부된 도면들을 참조하여 다양한 실시형태들을 상세히 설명할 것이다. 가능하면, 도면들 전체에 걸쳐 동일한 또는 유사한 부분들을 언급하기 위해, 동일한 도면 부호들을 사용할 것이다. 예시적인 목적들을 위해 특정 예들 및 구현예들을 참조하지만 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하기 위한 의도는 아니다.
다양한 실시형태들은 로컬 PWV를 결정하는데 이용되는 종래의 방법보다 더 적은 불확실성을 가지고 PWV를 추정하는 방법을 포함한다. 다양한 실시형태에 따르면, 다단계 공정은 동맥의 비교적 짧거나 긴 부분에 대한 PWV의 더 정확한 추정을 유도하는데 이용될 수도 있다. 다양한 실시형태에 따른 추정된 PWV는 동맥계의 상태의 표시를 제공하는데 사용될 수도 있다.
다양한 실시형태들은 대상자의 동맥에 어떠한 카운터 압력도 인가하지 않고 추정된 PWV를 결정하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 대상자의 동맥을 통해 일련의 카운터 압력들을 인가하는 단계를 포함할 수도 있다. 맥파 속도와 관련된 파라미터는 일련의 카운터 압력들 각각이 인가되는 경우 측정될 수도 있다. 또한, 방법은 모델 선택에서 미지의 파라미터를 산출하고, 결정된 미지의 파라미터에 기초하여 추정된 PWV를 결정하는 것을 포함할 수도 있다. 일련의 카운터 압력들의 각각은 동일한 위치에서 동일한 압력 디바이스에 의해 인가될 수 있지만, 일련의 카운터 압력들 내의 개별 카운터 압력은 상이한 크기를 가질 수도 있다. 또한, 일련의 카운터 압력들의 각각은 동일한 세트 위치에 인가될 수도 있다. 또한, 카운터 압력은 제로와 대상자의 확장기 혈압 사이에 있을 수도 있다. 미지의 파라미터는, 카운터 압력에 대한 파라미터의 관계를 설정하는, 모델 선택에서 계산될 수도 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "카운터 압력"은, 인가된 가압력 또는 인가된 가압력의 효과가 측정 및/또는 평가될 수 있는 방식으로, 어떤 것이 동맥의 외부 벽에 대해 가압하거나 푸시할 때 인가된 압력을 지칭한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "가압력"은, 일반적인 방향을 가질 수 있는 소정의 압력과 연관된 힘을 말한다. 카운터 압력은 외부의 가압력으로부터 유도될 수 있으며, 동맥을 아래에서 가압하여, 대상자의 피부의 부분에 인가될 수도 있다. 상대 압력의 가압력은 보통 동맥의 길이 방향 범위에 수직할 수도 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "모델"은 적어도 하나의 미지의 파라미터를 계산하기 위해 사용될 수도 있는 시스템 또는 프로세스의 상태의 수학식을 지칭한다. 다수의 상이한 모델들이 비교를 위해 이용가능하며, 그래서 적절한 모델 또는 최상의 피트 모델이 선택될 수 있다.
PWV는 종종 (대퇴 동맥에서 경동맥까지) 동맥의 보다 큰 스트래치를 통해 측정된다. 펄스에 대한 긴 전파 경로를 사용하여 펄스의 시간적인 위치의 불확실성의 영향을 감소시킬 수도 있다. 그러나, 펄스 형상은, 긴 전파 경로에 대해 측정된 PWV 경우 통상적인 방법을 이용하여 추정된 로컬 PWV의 불확실성을 증가시키는, 긴 전파 경로를 통해 변화하는 경향이 있다.
대상자의 측정된 펄스의 수축기 부분은 약 0.1초의 시간을 일반적으로 가질 수도 있다. 주변 시스템의 전파 속도가 예를 들어 10m/s 일 수 있지만 대동맥의 전파 속도는 예를 들어 5 m/s 일 수 있다. 이와 같이, (펄스의 수축기 부분에 대한) 펄스의 공간 길이는 통상 대동맥 근처의 약 0.5m 이며 주변 시스템에서 약 1m이다. 연속적인 펄스들 사이의 시간은 통상적으로 약간 1초 미만이고, 따라서 하나의 펄스의 시작과 다음 펄스의 시작 사이의 주변 시스템을 통한 거리는 일반적으로 약 10m이다. 이는, 단일 펄스가 비교 긴 스트레치를 통해 일반적으로 활성화되어 있음을 의미한다. 주변 시스템이 일정한 직경, 얇은 벽, 및 고정 탄성률을 갖는 가상적으로 무한히 긴 용기로서 모델링되는 경우, 펄스의 전파는 비교적 단순한 물리적 현상으로서 모델링될 수도 있다. 이러한 모델에서, 시스템을 통해 이동하는 두 개의 펄스들 사이의 거리를 측정하는 것은 비교적 간단할 것이다.
하지만, 동맥계들이 일반적으로 매우 복잡하고 매우 비선형이기 때문에, 단순한 선형 모델은 부적절하다. 예를 들면, 동맥은 일반적으로 테이퍼되고, 그 벽 두께는 직경에 비해 작지 않으며, 개별 펄스의 공간적인 길이는 사지 동맥의 특성 길이와 비교할 만하다. 또한, 다수의 불연속성은 통상적으로 동맥계 내의 분기점에서 발생될 수도 있다. 동맥계에서의 불연속성은, 펄스의 공간 길이보다 짧거나 또는 펄스의 임의의 관련 스펙트럼 컴포넌트의 파장보다 짧은 길이 규모의 동맥 특성의 변화를 포함한다. 이로써, 통상적인 펄스의 결과적인 형상은, 동맥 시스템을 통해 전파됨에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 전파 속도는 용기 치수뿐만 아니라 혈관의 탄성 계수에 의존하기 때문에, 펄스 형상은 변할 수도 있다. 동맥의 직경은 심장으로부터의 거리가 보다 작아지는 경향이 있고, 용기의 탄성률은 용기 팽창에 따라 달라진다. 또한, 펄스 형상은, 맥파가 용기 형상의 불연속성을 발견할 때 발생하는 반사의 영향으로부터 변경될 수 있다.
도 9는 통상적인 펄스 형상의 그래프를 도시하며, 수직축은 임의의 단위를 사용하여 대동맥 단면적을 나타내고, 수평축은 하나 이상의 초 단위로 측정될 수 있는 시간을 나타낸다. 펄스 방향이 수행되는 동맥 시스템 내의 위치는 측정되는 펄스의 형상을 결정할 수도 있다. 또한, 펄스 형상은 측정을 제공하는 대상자의 상태에 의존할 수도 있다. 이러한 변수는 시간 펄스 위치의 추정의 불확실성에 기여할 수 있다. 따라서, 일관성을 촉진하기 위해, 확장 기간의 종료 직후의 펄스의 개시가 "트리커 마커"로 사용될 수도 있다. (도 9에서 "2"로 나타낸) 펄스의 피크는 수축기 압력을 반영한다. 이후, (도 9에서 "3"으로 나타낸) 펄스의 종료시, 압력이 확장기 압력으로 다시 떨어진다. 보다 낮은 압력의 기간 후 압력의 빠른 상승 (즉, 확장 기간과 수축 기간 사이의 전환) 은 펄스의 특징 부분이다. 이로써, 트리거 마커는 펄스를 측정하는 경우 보다 지속적으로 식별될 수도 있다. 이러한 트리거 마커는 펄스들 간의 시간적 분리를 측정하기 위해 사용될 수도 있다.
종래 기술을 이용하여 제조된 PWV의 측정들은 통상적으로 상당한 불확실성을 갖는다. 특히, 펄스의 수축기 부분의 특징적 공간 길이보다 짧은 스팬에 걸쳐 주변 시스템에서 측정되는 경우 상당한 불확실성을 갖는다. 또, 펄스의 낮은 주파수 부분들은 일반적으로 고주파수 부분들과 다른 속도로 전파한다. 또한, 고주파수 부분들의 전파 속도는 특히 혈관 생리학과 관련될 수도 있다. 이로써, 낮은 주파수 부분들을 필터링하고 고주파수 부분들을 유지하는 펄스를 식별하기 위해 사용된 측정들에 고역 통과 필터를 적용하는 것이 유리할 수도 있다. 예를 들어, 압력 펄스의 초기 빠른 상승은 고주파수 부분이고, 이것은 필터링 이후 보유 및 감쇠될 수도 있다. 또, 시간 구배가 가장 큰 경우, 신호의 그 부분에서의 인스턴스를 결정하는 것이 유리할 수도 있다.
도 1은 다양한 실시형태에 따른 대상자 (5) 의 동맥에서 추정된 PWV를 결정하도록 구성된 장치 (10) 를 나타낸다. 장치 (10) 는 카운터 압력들을 인가하기 위한 압력 디바이스 (100), 제 1 파라미터를 측정하기 위한 센서 (110), 및 데이터를 프로세싱하기 위한 센서 및 압력 디바이스에 커플링된 제어부 (120) 를 포함할 수도 있다.
다양한 실시형태들에서, 압력 디바이스 (100) 는 측정되는 대상자 (5) 상의 정해진 위치 (즉, 대상자의 몸의 선택 부분) 를 커버할 수도 있다. 예를 들어, 압력 디바이스 (100) 는 사지의 일부를 커버하고 사지의 그 일부에 압력을 인가할 수 있는, 팽창가능한 커프와 같은 조임 밴드일 수도 있다. 압력 디바이스 (100) 는 대상자 (5) 의 사지 둘레에 완전히 감싸있다. 도 1에서, 압력 디바이스 (100) 는 단면으로 도시되어, 부분들이 대상자 (5) 의 사지의 반대 측면에 예시된다. 추가 유형의 압력 디바이스들이 다양한 실시형태에 따라 사용될 수 있다.
압력 디바이스 (100) 에 의해 인가된 압력 레벨들 및 센서 (110) 로부터의 측정들을 등록하는 제어부 (120) 가 포함될 수도 있다. 압력 및 센서 측정들로부터의 값은 메모리 (122) 에 저장될 수도 있다. 추가로, 제어부 (120) 는 압력 디바이스 (100) 에 의해 인가된 타이밍 및/또는 압력 레벨들을 조절 및/또는 제어할 수도 있다. 또한, 제어부는 PWV 추정치에 관한 중간의 및/또는 최종의 계산 및 결정을 하기 위해 구성된 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수도 있다. 제어부 (120) 가 단일 유닛으로 도시되어 있지만, 다수의 제어부가 제공될 수도 있다. 또한, 접속부 (105, 115) 가 유선 접속들로 예시되어 있지만, 제어부 (120) 는 하나 이상의 무선 송수신기 및 안테나를 사용하는 등의 무선 접속들을 포함할 수도 있다.
센서 (110) 는 제 1 위치 (11) 에 위치한 하나의 센서 (110), 및 제 2 위치 (12) 에 위치한 다른 센서 (112) 와 같은 하나 초과의 센서를 포함할 수도 있다. 제 1 및 제 2 위치들 (11, 12) 은 대상자 (5) 의 동맥 (25) 의 경로를 따라 러프하게 배치되도록 선택될 수 있다. 2개의 센서들 (110, 112) 은 2개의 위치들 (11, 12) 에 배치될 수도 있고, 펄스 압력들 또는 속도 펄스들에 비례한 신호들을 제공하도록 구성될 수도 있다. 압력 디바이스 (100) 로서 조임 밴드를 사용함으로써, 2개의 센서들 (110, 112) 이 압력 디바이스 (100) 와 대상자 (5) 의 피수 사이에 배치될 수 있다. 이러한 구성은, 펄스의 트랜지트 시간이 측정되는 이격이 일반적으로 균일한 카운터 압력을 가질 것이기 때문에 바람직할 수도 있다. 대안으로, 센서들 (110, 112) 은 외부에 배치되고 조임 밴드의 반대 단부들에 (즉, 조임 밴드 직전 및 직후, 조임 밴드 외부의 피부에) 배치될 수도 있다. 이러한 대안은 사용되는 센서의 종류에 따라 특정 구성에 유용할 수 있으며, 압력 디바이스 (100) 의 바로 아래에 센서를 배치하는 것이 가능하지 않을 수도 있다.
다양한 실시형태들은 생체 전기 임피던스 변화를 이용하는 센서를 포함한다. 생체 전기 임피던스의 변화를 이용하는 센서 사용의 이점은 센서 자체가 비교적 "평탄"하고 유연할 수 있다는 것이다. 이러한 방식으로, 이러한 센서들은 조임 밴드 아래에서, 대상자의 피부에, 그 영역에 인가되는 카운터 압력을 크게 변화시키지 않고도, 용이하게 배치될 수 있다. 또한, 조임 밴드가 팽창 커프하고 완전히 팽창된 경우에도, 대상자는 이러한 센서들로 인해 거의 또는 전혀 불편함을 경험하지 않을 수도 있다.
장치 (10) 는 일련의 카운터 압력들을 대상자 (5) 에 인가할 수도 있다. 압력 디바이스 (100) 는 인가되는 카운터 압력을 제어하고 적절하게 변화시킬 수도 있다. 조임 밴드 외에, 압력 디바이스 (100) 는 압력계, 인장 디바이스, 및/또는 펌핑 디바이스를 포함할 수도 있다. 대안으로, 압력계, 인장 디바이스, 및/또는 펌핑 디바이스는 제어부 (120) 의 부분일 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 카운터 압력은, 제로로부터 측정이 수행되는 대상자의 확장기 압력까지의 범위에서 변할 수 있다. 제 1 접속부 (105) 는 압력 디바이스 (100) 또는 그 부품들을, 특정 시간에 대상자 (5) 에 인가되는 압력의 레벨을 기록하기 위한 제어부 (120) 에 커플링될 수도 있다. 제 1 접속부 (105) 는 대상자 (5) 에 인가되고 있는 압력(들)의 적합한 표시를 제어부 (120) 에 제공하도록 구성된 와이어 및/또는 튜브일 수도 있다. 또, 제어부 (120) 는, 펌핑 디바이스를 제어하고 그리고 측정을 하는 경우 인가된 압력량을 제어하기 위한 프로세서를 포함할 수도 있다.
장치 (10) 는 2개의 센서들 (110, 112) 사이에서 이동할 때 펄스의 트랜지트 시간을 측정할 수 있고, 이것은 맥파 속도와 관련된 파라미터이다. 펄스가 2개의 센서들 (110, 112) 사이를 통과하는데 걸리는 시간은 펄스의 트랜지트 시간의 측정일 수 있으며, 이것은 심장의 좌심실의 수축과 연관되어 있다. 제 1 위치 (11) 와 제 2 위치 (12) 사이의 거리는, 일련의 카운터 압력들이 다양한 실시형태들에 따라 인가되는 공지된 길이일 수도 있다. 제 2 접속 (115) 은 2개의 센서들 (110, 112) 을 제어부 (120) 에 커플링할 수도 있다. 이 방식으로, 2개의 센서들 (110, 112) 사이의 측정된 트랜지트 시간이 측정되고 제어부 (120) 에 의해 기록될 수 있다. 이러한 트랜지트 시간 측정들은 상이한 일련의 카운터 압력들에 걸쳐 기록될 수도 있다. 일련의 카운터 압력들은 고정량 (예를 들어, 10-20 mmHg) 또는 다른 증가분만큼 변할 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 카운터 압력들은 제로에서 대상자의 확장기 압력까지의 범위일 수도 있다. 대상자의 확장기 혈액보다 더 높은 카운터 압력은, 압력이 제로 아래로 떨어질 수도 있고, 이것은 펄스의 일부에 대한 동맥 붕괴의 우려가 있을 수도 있기 때문에 바람직하지 않을 수도 있다. 붕괴하거나 또는 불안정한 동맥은 동맥 모델링에 사용되는 가정을 결정하고, 이로써 PWV에 관한 임의의 결정을 덜 신뢰할 수 있게 한다. 하지만, 확장기 혈압을 약간 초과하는 카운터 압력 값은 신뢰성있는 측정을 초래할 수도 있다.
도 2는 다양한 실시형태에 따른 대상자 (5) 의 동맥에서 추정된 PWV를 결정하도록 구성된 장치 (20) 를 나타낸다. 장치 (20) 는 카운터 압력들을 인가하기 위한 압력 디바이스 (200), 생체 전기 임피던스를 이용하여 하나 이상의 파라미터들을 측정하기 위한 제 1 센서 (211) 및 제 2 센서 (212), 및 데이터를 프로세싱하기 위한 센서들 및 압력 디바이스에 커플링된 제어부 (220) 를 포함할 수도 있다. 제 1 센서 (211) 는 제 1 외측 검출 전극 (211a) 및 제 1 내부 검출 전극 (211b) 을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제 2 센서 (212) 는 제 2 외측 검출 전극 (212a) 및 제 2 내부 검출 전극 (212b) 을 포함할 수 있다. 검출 전극 (211a, 211b, 212a, 212b) 은, 압력 디바이스 (200) 아래 및 바로 외측에, 아암 (23) 의 피부의 일부에 배치될 수도 있다. 이 방식으로, 외부 2개의 검출 전극들 (211a, 212a) 은 압력 디바이스 (200) 의 반대 단부 바로 외측에 배치될 수 있는 한편, 내부 2개의 검출 전극들 (211b, 212b) 은 압력 디바이스 (200) 아래에 배치될 수도 있다. 또한, 2개의 여기 전극들 (215, 216) 은 또한 외부 2개의 검출 전극들 (211a, 212a) 보다 압력 디바이스 (200) 에서 훨씬 더 외부에 있는 아암 (23) 의 피부에 적용될 수 있다. 특히, 여기 전극들 (215, 216) 은, 동맥 (25) 이 아암 (23) 안에 삽입되어 있는 깊이보다 상당히 더 큰 이격 거리 (d) 만큼 이격될 수 있다. 이격 거리 (d) 는 팔뚝을 넘어, 예를 들면, 손목에서 팔꿈치까지 (예를 들어, 대략 10cm) 연장될 수 있다. 대안으로, 이격 거리 (d) 는, 사지의 대부분의 길이와 같이 더욱 연장될 수 있다.
도 3은 도 2의 장치의 센서 배열체의 작업의 개략도를 나타낸다. 일부 실시형태들에 있어서, 전류 생성부 (225) 는 특정 주파수에서 발진하는 전류를 생성할 수도 있다. 전류 생성부 (225) 는 (미도시된) 대상자 근처 또는 제어부 (예를 들면, 도 2의 220) 내부에 위치될 수 있다. 전류 생성부 (225) 로부터의 전류는 여기 전극들 (215, 216) 을 통해 대상자로 (예를 들어, 아암 (23) 으로) 지향될 수 있다. 전류 생성부 (225) 로부터의 전류는 10 kHz ~ 10 MHz 범위, 또는 그 이상의 주파수일 수도 있다. 전류의 크기는 예를 들어 0.005 mA ~ 10 mA 범위일 수도 있다. 여기 전극들 (215, 216) 은 직사각형, 타원형, 또는 환형을 포함하여 거의 모든 형상일 수 있다. 또한, 여기 전극들 (215, 216) 은, 이들은 적용될 수 있는 본체부에 맞게 적절히 크기가 정해질 수도 있다. 예를 들어, 여기 전극들 (215, 216) 은 전체 직경이 대략 5mm ~ 20mm일 수 있다. 다양한 실시형태에서, 동맥의 정확한 경로가 미공지 (예를 들어, 일측 또는 다른 측으로 변위) 될 수 있기 때문에, 여기 전극들 (215, 216) 은 동맥의 길이 방향의 길이보다 큰, 하부의 동맥에 수직하는 폭을 가질 수 있다. 전류 생성부 (225) 로부터의 진동 전류는, 피부 표면에 실질적으로 수직하여 연장되는 여기 필드 라인들 (219) 을 생성할 수도 있다. 피부 및 피하 지방이 낮은 전도성을 가지고 있어서 여기 필드 라인들 (219) 이 피부로부터 멀리 확장함에 따라, 여기 필드 라인들 (219) 은 혈액이 보다 높은 전도성을 갖기 때문에 동맥 (25) 의 길이 방향으로 보다 정렬되어진다. 따라서, 동맥 (25) 가까이 및 그 내부에서 여기 필드 라인들 (219) 이 동맥 (25) 내측의 혈액 방향으로 정렬되게 된다.
외부 검출 전극 (211a, 212a) 은 동맥 (25) 의 예상 참호 깊이와 비슷한 거리만큼 (즉, 동맥이 피부 아래로 얼마나 깊은지 예상되는 것과 대략 동일한 거리만큼) 이들 대응하는 한 쌍의 내부 검출 전극 (211b, 212b) 으로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 제 1 외부 검출 전극 (211a) 및 제 1 내부 검출 전극 (211b) 사이의 이격은, 대상자의 위치 및 특정 환자의 특정 해부학적 구조에 따라 수 밀리미터에서 5 센티미터까지일 수 있다. 유사한 이격은 제 2 외부 검출 전극 (212a) 및 제 2 내부 검출 전극 (212b) 사이에서 확립될 수도 있다. 검출 전극들 (211a, 211b, 212a, 212b) 은 직사각형, 타원형, 또는 환형을 포함한 거의 모든 형상일 수 있고, 이들은 적용될 본체부에 적절하게 맞게 크기가 정해질 수 있으며, 이것은 여기 전극들 (215, 216) 에 대해 상기에서 언급한 형상 및 크기와 유사하다. 예를 들어, 검출 전극들 (211a, 211b, 212a, 212b) 은 대략 1 mm 내지 20 mm의 전체 직경을 가질 수도 있다. 센서들 (211, 212) 은 또한 여기 필드 라인들 (219) 을 중첩할 수 있는 가상 필드 라인들 (213, 214) 을 생성할 수도 있다. 가상의 필드 라인들 (213, 214) 및 여기 필드 라인들 (219) 에서의 중첩은 유효 검출 영역들을 정의할 수도 있으며, 이 영역들로부터 변화들이 센서들 (211, 212) 에 의해 측정될 수 있다. 센서들 (211, 212) 로부터의 신호들은, 제어부 (예를 들어, 220) 에 포함된 것과 같은, 프로세서 (30) 에 의해 기록 및 분석될 수 있다. 장치 (20) 에 있어서, 검출에 사용되는 센서들 (211, 212) 만이 압력 디바이스 (예를 들어, 200) 에 의해 카운터 압력이 적용되는 영역에 배치된다.
센서들 (211, 212) 로부터의 신호들의 복조는 직교 검파 (quadrature detection) 에 의해 수행될 수도 있다. 직교 검파에서, 검출된 신호들은 대상자 (5) 의 아암 (23) 에 여기 신호를 제공하는 동일한 발진기로부터 유래된 기준 신호의 직교 성분들과 혼합될 수 있다. 일반적으로, 복조된 신호의 일반적인 위상내 부분은 통상적으로, 검출된 임피던스의 실수 부분이 지배적이라는 사실을 반영하는 지배 부분일 수도 있다. 그러나, 직교 성분이 또한 검출될 수 있고 위상내 및 직교 성분들의 가중화된 사분면 합계는 각각 임피던스의 허수 부분이 중요한 것으로 간주되는 경우에 검출 효율을 향상시키기 위해 적용될 수 있다. 허수 부분은, 통상 피부, 지방, 근육 및 혈액으로 구성되는, 관련 조직의 유전 상수의 실수 부분들과 연관될 수 있다. 신호들은, 노이즈의 영향을 최소화하기 위해서 뿐만 아니라 타이밍에 가장 중요한 신호의 부분들, 즉 시간 구배가 큰 부분들을 향상시키기 위해서 필터링될 수 있어 이롭다. 센서들 (211, 212) 에 대한 필터는, 트랜지트 시간의 추정에서의 임의의 바이어스를 회피하기 위해서 동일한 위상 특성을 가질 수도 있다. 위상 특성을 자신의 샘플링 주파수 (예를 들어, 5 kHz) 로 정확하게 제어할 수 있기 때문에, 디지털 유한 임펄스 응답 필터를 사용할 수도 있다.
센서들 (211, 212) 로부터의 신호들의 출력은 2개의 센서 위치들에서의 동맥의 팽창을 반영할 수 있고, 일반적으로 임의의 필터링의 효과들을 포함하여 시간이 지남에 따른 펄스 형상을 나타낼 것이다. 2회 이상 (즉, 상이한 타임 스탬프들) 에서의 측정은 펄스 형상을 반영할 수도 있다. 상세한 교정이 센서 출력에 대해 수행되지 않는다고 가정할 때, 센서의 출력은 팽창과 직접적으로 동일할 수도 있지만, 팽창에 비례할 수도 있다. 팽창의 직접적인 판독들은 관심있는 펄스의 타이밍이기 때문에 필요하지 않을 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 교정이 센서 출력에서 직접 팽창을 측정하기 위해 수행될 수도 있다.
일 실시형태에서, 펄스 형태가 센서 (211, 212) 에 의해 측정된 신호를 복조하여 얻어지면, 트랜지트 시간은 하나의 펄스의 타이밍에 기초하여 결정될 수 있다. 일 실시형태에서, 펄스의 시작 시간은 고역 통과 필터링된 신호가 제로 레벨을 통과하는 시간으로 정의될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 펄스의 시작 시간은 팽창의 최대 경사가 검출되는 시간으로 정의될 수도 있다. 제 3 실시형태에서, 펄스의 시작 시간은 최소 팽창이 발생하는 시간과 최대 팽창점 (최대 / 최소) 의 시간의 절반을 더한 것으로서 정의된다. 모든 3가지 실시형태들이 유사한 결과들을 나타낸다. 하지만, 최대/최소 방법은 광대역 잡음에 덜 민감하게 나타나는 반면, 제로 교차 방법은 수축 페이즈의 최종 부분에 영향을 주고 그리고/또는 팽창 페이즈에 영향을 주는 반영들에 의해 덜 영향받는다. 제로 교차 방법은 최대 구배 방법보다 구현하기가 더 간단하다. 하지만, 광대역 잡음이 무시할 수 있는 경우, 최대 구배 방법은 펄스 위치의 약간 더 나은 추정을 산출한다.
다른 실시형태에서, 트랜지트 시간은 필터링된 신호들의 단기간 교차 상관으로부터 추정될 수 있다. 이 방법은 강인하고, 신호의 효율적인 검증에 도움을 준다. 그러나, 개개의 검증된 펄스들에서 수행된 타이밍은 동맥 시스템에서의 펄스 반사들의 영향을 극복하거나 또는 최소화하기 위해, 그리고 심장 박동과 관련이 없는 대상자의 움직임에 의한 잘못된 펄스 측정을 거부하기 위해 바람직할 수도 있다. 반사 및 움직임은 종종 아주 상당히 펄스 형상에 영향을 미친다. 또한, 펄스의 바로 제 1 부분에 대한 반사들의 영향 - 수축기 업스트로크 - 은 일반적으로 작은 것으로 가정되는 한편, 반사들의 효과가 이전에 생각했던 것보다 더 큰 영향을 미칠 수도 있음을 나타내기 위해 다양한 실시형태들이 사용될 수도 있다.
압력이 대상자에 인가되는 한편 맥파 속도와 관련된 파라미터를 측정하기 위해 다양한 타입들의 디바이스들이 사용될 수도 있다. 일부 예들은, 안압계, 초음파, 핵 자기 공명, 전파되는 전자기파, 광 감지, 및/또는 생체 전기 임피던스와 같은 기술을 채용하는 디바이스들을 포함한다. 안압계는 국소 혈관 압력과 같은 유체 압력을 측정한다. 초음파는 동맥 벽 또는 유속 (즉, 도플러 속도계) 의 팽창을 측정하기 위해 사용될 수도 있다. 핵 자기 공명은 또한 팽창을 측정하기 위해 사용될 수도 있다. 다른 기술은 전자기파의 전파 특성을 검출할 수 있는 다양한 디바이스들을 포함한다. 또한, 광학 기기를 사용하여 팽창 (예를 들면, 광 혈류 분석) 또는 흐름 속도를 측정하는데 사용될 수도 있다. 도 2 및 3과 관련하여 상술된 바와 같이, 특히 팽창 또는 흐름 속도가 생체 전기 임피던스로부터 검출될 수 있는 애플리케이션들에서, 생체 전기 임피던스가 측정될 수도 있다. 맥파 속도와 관련된 하나 이상의 파라미터를 측정하기에 적합한 추가의 디바이스들이 다양한 실시형태에 따라 사용될 수 있다.
도 4는 다양한 실시형태에 따른 대상자 (5) 의 동맥 (25) 에서 추정된 PWV를 결정하도록 구성된 장치 (40) 를 나타낸다. 장치 (40) 는 카운터 압력들을 인가하기 위한 압력 디바이스 (400), 제 1 파라미터(들)를 측정하기 위한 센서 (410), 및 데이터를 프로세싱하기 위한 센서 (410) 및 압력 디바이스 (400) 에 무선으로 커플링된 제어부 (420) 를 포함할 수도 있다. 장치 (40) 는 압력 디바이스 (400) 에 센서 (410) 를 통합한다.
센서 (410) 는 초음파, 안압계, 광 센서, 생체 전기 임피던스, 또는 다른 감지 원리를 사용할 수도 있다. 압력 디바이스 (400) 는 커프의 블래더 내부에 배치된 센서 (410) 와 팽창가능한 커프일 수도 있다. 이러한 방식으로, 압력 디바이스 (400) 는 압력 디바이스 (400) 가 장착되는 아암 (23) 의 커프의 내측과 피부 사이에 센서 (410) 를 개재하지 않고 팽창될 수 있다. 센서 (410) 는, 피부에 대해 가압되는 압력 디바이스 (400) 의 내측 외부면에 통합될 수 있으며 (즉, 착용시 대상자의 피부에 대면하도록 구성될 수 있으며), 이것이 피부에 대해 가압한다. 이러한 방식으로, 피부와 센서 사이의 단단하고 평탄한 계합이 유지될 수 있다. 또한, 센서 (410) 는 대상자에게 불편함을 초래하지 않고 부피가 큰 센서일 수도 있다.
도 5는 다양한 실시형태에 따른 대상자 (5) 의 동맥에서 추정된 PWV를 결정하도록 구성된 장치 (50) 를 나타낸다. 장치 (50) 는 카운터 압력들을 인가하기 위한 압력 디바이스 (500), 파라미터(들)를 측정하기 위한 수동으로 동작되는 센서 (510), 및 데이터를 프로세싱하기 위한 센서 및 압력 디바이스에 커플링된 제어부 (520) 를 포함할 수도 있다.
센서 (510) 는 초음파, 안압계, 광 감지, 또는 다른 감지 원리를 사용할 수도 있다. 센서 (510) 는 수동으로 동작된 (즉, 휴대용) 디바이스일 수도 있으며, 이것은 아암 (23) 상의 하나의 세트 위치로부터 다른 위치로 쉽게 이동될 수도 있다. 센서 (510) 는 센서 (510) 의 기능을 지원하는 프로세서, 메모리, 및 추가 컴포넌트들을 갖는 테더링된 콘솔 (512) 을 포함할 수도 있다. 테더링된 콘솔 (512) 을 통한, 센서 (510) 는 센서 측정들에 관한 데이터를 통신하기 위한 제어부 (520) 에 직접 커플링될 수도 있다.
압력 디바이스 (500) 는, 다양한 레벨의 기밀함으로 조여질 수 있는, 대상자 (5) 의 아암 (23) 둘레에 적용되는 하나 이상의 직물 슬리브 형태의 조임 밴드를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태에서, 다수의 슬리브는 압력 디바이스 (500) 의 전부 또는 일부를 형성하도록 서로 위에 적층될 수도 있다. 압력 디바이스 (500) 는 압력 측정 소자 (예를 들면, 변형 게이지) 및 디스플레이로 구성될 수도 있으며, 이는 대상자 (5) 에 인가되는 압력에 대한 값을 나타낸다. 그러한 지시된 압력 값들은 센서 (510) 에 의해 취해진 임의의 측정들에 대한 상관을 위해 제어부 (520) 에 수동으로 입력될 수 있다. 대안으로, 유선 또는 무선 연결 (미도시) 은 압력 디바이스 (500) 와 제어부 (520) 사이의 압력 값들을 통신하기 위해 제공될 수도 있다. 조임 밴드에서의 압력 측정 소자는 내부의 장력을 측정할 수 있고, 이 장력은 동맥 (25) 을 향해 및/또는 동맥 (25) 에 반대하여 인가되는 가압력인 카운터 압력과 상이하다. 그럼에도 불구하고, 조임 밴드에서의 장력은 단조 함수 또는 비례 함수를 통해 카운터 압력과 관련될 수도 있다. 예를 들어, 카운터 압력 (Pc) 은 상수 K1 (즉, Pc = K1 x T) 에 의해 곱해진 하나 또는 2개의 슬리브들에 의해 적용된 장력 T와 동일할 수도 있다. 상수 K1은 압력 디바이스 (500) 의 특성 및 대상자 (5) 에 계합하는 방법에 의존할 수 있다. 이러한 상수 K1은 선험적으로 결정되거나 또는 추정되고 순간 장력 T 판독을 카운터 압력 (Pc) 판독으로 변화시키기 위해 에 바로 장력 T 수치 변환하는데 사용될 수도 있다. 카운터 압력을 인가하기 위한 다른 디바이스들은 다양한 실시형태들에 따라 사용될 수 있다.
대안으로, 압력 디바이스 (500) 의 조임 밴드에 의해 인가되는 카운터 압력은 즉시로 알려지지 않을 수도 있다 (즉, 압력 디바이스 (500) 또는 제어부 (520) 에 의해 바로 측정되지 않을 수도 있다). 이로써 이것은 하나 초과의 미지의 파라미터 (즉, 미지의 파라미터들의 세트) 를 추정된 PWV의 결정에 사용된 미지의 파라미터(들)을 계산하기 위해 선택된 모델에서 존재할 수도 있다. 다른 대안으로서, 선택된 모델이 경험칙 모델이라면, 변형 게이지 판독이 카운터 압력 대신에 직접 사용될 수도 있다. 다른 대안으로서, 선택된 모델이 물리적 원리들에 기초한다면, 변형 게이지 판독은 다른 추정 기술을 통해 카운터 압력으로 변환될 수도 있다.
도 6은 다양한 실시형태에 따른 대상자 (5) 의 동맥에서 추정된 PWV를 결정하도록 구성된 장치 (60) 를 나타낸다. 장치 (60) 는 카운터 압력들을 인가하기 위한 압력 디바이스 (600), 하나 이상의 파라미터들을 측정하기 위한 핵 자기 공명 장치 (602) 형태의 센서 (610) 를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 핵 자기 공명 장치 (602) 는 동맥 내의 팽창 및/또는 유동 펄스를 측정할 수도 있다. 제어부 (미도시) 는 핵 자기 공명 장치 (602) 의 일부로 또는 부분으로 통합되거나 또는 별도의 디바이스일 수 있다.
압력 디바이스 (600) 는 대상자 (5) 의 레그 상에 스트랩되어 도시된다. 이러한 방식으로, 레그 및 압력 디바이스 (600) 모두가 장치의 동작 동안 핵 자기 공명 장치 (602) 내부에 있다. 압력 디바이스 (600) 는 직접적으로 핵 자기 공명 장치의 내측에 접속될 수도 있다. 또한, 압력 디바이스 (600) 는 핵 자기 공명 장치 (602) 내에서 사용되기 위해 특수 호환성 요구 사항을 만족하도록 구성될 수도 있다.
다양한 실시형태들에서, 하나 이상의 압력 디바이스 (예를 들어, 100, 200, 400, 500, 600), 센서(들) (예를 들어, 110, 211, 213, 410, 510), 및 제어부 (예를 들어, 120, 220, 420, 520) 는 단일 디바이스로 통합되거나 다수의 디바이스들로 분리될 수 있다. 예를 들어, 팽창가능한 커프는 검출 전극들 또는 내측 계합면에 고정된 다른 센서들이 제공되어, 별도로 센서를 장착할 필요를 피할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 압력 디바이스(들), 센서(들) 및/또는 제어부(들)는 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수도 있다. 이러한 프로세서들은 상술된 다양한 실시형태들의 기능들을 포함하는 다양한 기능들을 수행하도록 소프트웨어 명령들 (애플리케이션들) 에 의해 구성될 수 있는 임의의 프로그래밍가능 마이크로프로세서, 마이크로컴퓨터 또는 다중 프로세서 칩 또는 칩들일 수도 있다. 일부 디바이스들에서, 센서 또는 압력 판독, 계산, 또는 통신 기능들에 전용된 하나의 프로세서와 다른 애플리케이션들을 실행시키는 것으로 전용된 하나의 프로세서와 같은 다수의 프로세서들이 제공될 수도 있다. 통상적으로, 소프트웨어 어플리케이션들은, 이들이 액세스되어 프로세서(들)로 로딩되기 이전에, 내부 메모리 (예를 들어, 도 1의 122) 에 저장될 수도 있다. 프로세서(들)는 애플리케이션 소프트웨어 명령들을 저장하기에 충분한 내부 메모리를 포함할 수도 있다. 많은 디바이스들에서, 메모리는 휘발성 또는 비휘발성 메모리, 예컨대 플래시 메모리, 또는 이들 양쪽 모두의 혼합일 수도 있다. 본 설명의 목적들을 위해, 메모리에 대한 일반적인 언급은, 내부 메모리 또는 제어부에 플러그된 착탈가능 메모리 및 프로세서(들) 자체 내의 메모리를 포함한, 프로세서(들)에 의해 액세스가능한 메모리를 지칭한다.
도 7은 대상자에 인가된 일련의 카운터 압력들의 값에 대응하는 데이터 대비 이들 카운터 압력들의 각각에서 측정된 트랜지트 시간 (즉, 측정된 파라미터) 을 나타낸 그래프이다. (그래프에서 원으로 표시된) 생성된 데이터 포인트들은 또한 트랜지트 시간의 대응하는 값들 및 카운터 압력을 데이터 세트, 예컨대 {tt, Pc}로 표현될 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 모델은 측정된 파라미터(들) 및 대응하는 카운터 압력들의 데이터 세트에 매칭되는 것이 선택될 수도 있다.
다양한 실시형태에서, 선택된 모델은 일반적으로 다음과 같은 Bramwell-Hill 방정식에 기초하는 모델과 같이, 로컬 PWV 값들을 계산하는 것과 관련될 수도 있다:
식중 v는 동맥에서의 로컬 PWV이고, A는 동맥의 단면적이고, ρ는 혈중 농도이고, P는 전층 (transmural) 압력이며, dP/dA는 지역 관련된 전층 압력의 유도체이다.
동맥 벽의 탄성 특성은 매우 비선형일 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 생물체의 일반적인 압력 범위 내에서 유효한 일반적인 응력 변형 관계는 전층 압력 및 동맥 단면적 관련된 다음의 비선형 방정식으로 표현될 수도 있다:
식중 P는 전층 압력이고, Po 및 Ao는 측정되는 대상자에 의존하는 파라미터들이며, A는 측정되는 동맥의 단면적이고, 그리고 Po 및 Ao는 각각 무부하 상태에서의 동맥의 압력 및 단면적이다. 파라미터들 Po 및 Ao는, 동맥의 탄성 특성이 시간에 따라 변화할 수 있기 때문에, 특정 시점에서 검사되는 동맥의 특정 탄성 특성에 의해 주어질 수도 있다. 전층 압력 P는 동맥의 내부 및 외부 벽 사이의 압력 차로부터 결정될 수도 있다.
단면적 A와 관련하여 식 2를 미분하면, 다음 식을 제공할 수 있다.
단면적 A에 대해 식 2를 풀면, 또한 다음 식을 제공할 수 있다:
식 3 및 식 4를 식 1에 대입하여 로컬 PWV v에 대한 표현식을 제공할 수 있으며, 이것은 파라미터 Po 및 전층 압력 P에 기초할 수 있다. 관계식 v = l/tt 를 이용하여 (식중, l은 센서들 사이의 이격이고 tt는 트랜지트 시간), 전층 압력 P와 트랜지트 시간 tt 간의 다음 관계식을 도출할 수 있다:
식 5로 표현되는 바와 같이, 전층 압력 P와 트랜지트 시간 tt 간의 관계식은 단면적 A 또는 동맥의 면적과 관련된 파라미터 Ao를 포함하지 않는다.
또한, 전층 압력 P는 하기 식에 따라 카운터 압력 Pc와 관련될 수도 있다:
식 6에서, MAP는 어떠한 인가된 카운터 압력도 없는 동맥 압력을 나타낸다. MAP는 업계에 알려져 있는 다양한 비침습적 디바이스들에 의해 결정될 수 있거나 또는 추가 미지의 파라미터로 간주될 수도 있다.
식 6을 식 5에 삽입하여 다음 식을 산출할 수도 있다:
식 7은 인가된 카운터 압력 Pc (즉, 공지된 입력) 에 트랜지트 시간 tt (즉, 측정된 파라미터) 의 관계식을 설정한 모델로서 선택될 수 있다. 이격 l 과 MAP 가 식 7에서 가변될 수 있지만, 이격 l은 측정하는 장치의 설정으로부터 선험적으로 알려질 수도 있다 (예를 들어, 2개의 센서들 사이의 이격). 또한, MAP는 다른 기술로부터 도출될 수도 있다. 또, 밀도 ρ와 같은 변수들도 또한 미리 알려질 수 있다 (예를 들어, 대략 1060 kg/m3의 값이 평균 밀도로서 사용될 수 있다). 이러한 방식으로, 트랜지트 시간 tt와 대응하는 카운터 압력들 Pc를 제공하는 데이터 세트가 하나의 미지의 파라미터 Po 가 결정되도록 남겨질 수 있다. 식 7이 피팅 절차 이후 이용될 모델로서 선택된다면, 미지의 파라미터 Po 는 다양한 실시형태들에 따라 추정된 PWV를 결정하도록 추정 및 사용될 수 있다.
식 7에 예시된 모델은 동맥의 생리학적 역학의 물리적 이해를 반영하며, 이로써 다양한 데이터 세트들에 잘 피팅될 수도 있다. 식 7에 예시된 모델은 지수로 나타낸 동맥에서의 소정의 응력-변형 관계에 기초한다 (예를 들어, 식 2). 대안으로, 이중 선형 응력-변형 관계가 인가된 카운터 압력에 대한 측정된 파라미터의 관계를 확립하는 약간 다른 모델을 유도하기 위해 사용될 수도 있다. 식 (7) 의 이러한 대안적인 버전, 상기에 제시된 식 (7) 의 버전, 및 다른 모델들은 다양한 실시형태에 따른 추정된 PWV를 결정하고 적어도 하나의 파라미터를 추정하기 위해 사용될 수 있는 모델의 소정의 세트의 일부일 수도 있다.
다양한 실시형태들에서, 경험칙 모델은 모델의 소정 세트의 일부로서 사용될 수도 있다. 경험칙 모델이 동맥에서 발생하는 생리학적 프로세스들에 기초할 때 근접한 것으로 볼 수 없지만, 소정의 실시형태들에서 경험칙 모델은 수집 및 사용된 데이터 세트에 기초할 때 최상의 피트일 수 있거나 또는 그렇지 않은 경우 바람직한 모델일 수 있다. 다른 모델은 주로 또는 전적으로 대상자의 측정들로부터 유도된 데이터 포인트들에 기초할 수 있다. 예를 들어, 데이터 포인트의 그래픽 매핑은 식으로 변환될 수 있고, 이것은 미지의 파라미터를 결정하기 위한 모델로서 적합할 수 있다.
아래의 도 8 및 9는 측정으로부터 수집된 데이터의 패턴을 설명하기에 적합하고, 이로써 미지의 파라미터들을 추정하기에 적합한 다른 모델들의 예들이다.
식 8 및 식 9에서, 트랜지트 시간 tt와 카운터 압력 Pc가 친숙한 변수들이지만, 변수들 K1, K2, a, b, 및 c는 결정될 수 있는 다른 미지의 파라미터들이다. 본원의 다양한 실시형태들에 따라 추가 식들이 적합한 모델들로서 전개 및 사용될 수 있다.
다양한 실시형태들은 선택 모델에서 하나 이상의 미지의 파라미터들을 추정하지만, 그 모델은 데이터 피팅 절차에 기초하여 선택될 수 있다. 데이터 피팅 절차는, 특정 모델이 이용가능한 데이터 세트에 얼마나 잘 피트되는지를 결정하기 위한 기술들을 사용할 수 있다. 이러한 방식으로, 데이터 피팅 절차는 데이터 세트에서의 값들을 최상으로 예측하는 모델로서 최상의 피팅 모델을 결정할 수도 있다. 도 7을 다시 참조하면, 데이터 세트 {tt, Pc}는 트랜지트 시간 tt 및 상응하는 카운터 압력 Pc 에 대한 값들을 제공한다. 이러한 값들을 이용하여, 상기에 논의된 예시적인 모델들과 같은 모델들의 소정 세트가 최상의 피트를 제공하는 모델을 결정하도록 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 데이터 세트에 대한 최상의 피트를 제공하는 모델이 미지의 파라미터(들)를 추정하기 위해 선택될 수 있다.
피팅 절차는 하나 이상의 피팅 기술들, 예컨대 최소 자승법, 가중화된 최소 자승법 (예를 들어, 가중화는 카운터 압력에 비례하는 피팅), 반복적 비례 피팅, 매트릭스 순위, 회귀 분석, 또는 미분 또는 편미분 방정식의 솔루션을 이용할 수 있다. 또한, 모델의 소정 세트는 데이터 세트를 완벽하게 피팅하지 않을 수도 있다. 따라서, 최상의 피트 모델이 사용될 수 있지만, 추가로 최상의 피트 모델이 가중화 등에 의해 더욱 개선될 수 있다. 예를 들어, 균일하고 보다 낮은 피팅 모델을 구하기 위해서, 일련의 카운터 압력들 중에서, 보다 높은 카운터 압력이 보다 낮은 압력보다 더 크게 가중화될 수도 있다.
대안의 데이터 피팅 절차는 미지의 파라미터들의 세트를 고려할 수 있다. 예를 들어, 식 7에 따른 모델에서, 이격 l 또는 MAP와 같은 변수들은 선험적으로 공지된 파라미터들이 아닐 수도 있다 (즉, 알려지지 않거나 또는 측정 시간에서 정확하게 추정되지 않을 수도 있다). 이로써 다른 실시형태들에 따라, 이러한 추가 미지의 파라미터들이 데이터 피팅 기술들을 통해 선택된 모델을 이용하여 추정될 수도 있다. 데이터 세트에서의 데이터 포인트들의 수가 피팅 파라미터들의 수를 초과하는 경우, 데이터 모델들은 보다 정확하게 피트될 수도 있다.
피팅 절차로부터, 선택 모델에서의 미지의 파라미터(들)가 선택될 수 있다. 예를 들어, 식 7이 최상의 피트에 기초한 소정 세트의 모델들로부터의 모델로서 선택되는 시나리오를 고려하자. 또한, 미지의 파라미터 Po 와 반대로, 모든 공지된 변수들에 대한 값들을 선험적으로 알면, 데이터 세트 {tt, Pc} 로부터의 값들은 미지의 파라미터 Po 에 대한 값을 추정하기 위해 사용될 수도 있다.
미지의 파라미터 Po 에 대해 값이 축정되었다면, 선택 모델은 다시 한번 사용될 수도 있다. 하지만, 이번에 추정된 미지의 파라미터 Po 및 카운터 압력 Pc의 값에 대한 제로값이 사용될 수도 있다. 카운터 압력 Pc에 대해 제로값을 사용하여, 대상자의 동맥에 어떠한 카운터 압력이 인가되지 않는 경우의 상태를 반영할 수도있다. 이러한 방식으로, 식 7은 다음과 같이 카운터 압력 Pc에 대해 제로값을 반영하도록 재작업될 수도 있다.
이전에 알려지지 않은 변수 Po 의 값을 결정하였고, 어떠한 외부 카운터 압력도 대상자에게 인가되지 않은 것과 연관된 추정된 트랜지트 시간 tt를 결정하기 위해 식 10이 사용될 수 있다. 또한, 이격 l 을 알고 그 이격 l을 추정된 트랜지트 시간으로 나누어, 어떠한 외부 카운터 압력도 대상자에게 인가되지 않은 것과 연관된 추정된 PWV를 제공할 수 있다. 제로 카운터에 대한 이러한 추정된 PWV는 제로 카운터 압력에서 직접 측정된 PWV와 다를 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 종래 방법을 직접 이용하여 로컬 PWV 측정보다 작은 불확실성과 연관된, 로컬 PWV의 보다 신뢰할만한 결정을 다양한 실시형태에 따른 추정된 PWV가 제공할 수도 있다.
도 8은 다양한 실시형태에 따른 대상자의 동맥에서 추정된 PWV를 결정하기 위한 방법 (800) 을 나타낸다. 방법 (800) 의 동작들은 압력 디바이스 (예를 들어, 100, 200, 400, 500, 600), 하나 이상의 센서(들) (예를 들어, 110, 112, 211, 213, 410, 510), 및 제어부 (예를 들어, 120, 220, 420, 520) 또는 다른 컴퓨팅 디바이스에 의해 수행될 수 있다.
도 1-8을 참조하면, 블록 810에서, 압력 디바이스 (예를 들어, 100, 200, 400, 500, 600) 는 대상자의 설정 위치에서 카운터 압력을 인가할 수도 있다. 팽창가능한 커프와 같은 조임 밴드로 사용되는 특정 압력 디바이스는, 대상자에 설정 위치가 있을 수 있는 곳을 제한할 수도 있다. 그렇지 않은 경우, 설정 위치는 다수의 상이한 카운터 압력 적용을 위해 대상자의 한 곳에 그대로 있을 수도 있다. 압력 디바이스에 의해 인가된 카운터 압력의 값(들)은 메모리 (예를 들어, 메모리 (122)) 에 저장될 수도 있다.
블록 820에서, 센서 (예를 들어, 110, 112, 211, 213, 410, 510) 는 PWV와 관련된 하나 이상의 측정가능한 파라미터들 (즉, 제 1 파라미터) 를 측정할 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 측정된 파라미터는 펄스 트랜지트 시간이다. 하지만, 다른 파라미터들은 대안으로 또는 부가하여 다양한 실시형태들에 따라 측정될 수도 있다. 측정된 파라미터(들)는 동맥에 따라 거리 l 만큼 분리된 2개의 위치들에서 확장 펄스 (동맥 팽창) 와 흐름 펄스 (혈류 속도 변화) 와 관련된 기록 양에 기초할 수도 있다. 하나의 발생으로부터 다음까지의 시간은 트랜지트 시간 tt를 정의할 수도 있다. 디바이스들은 생체 전기 임피던스 (예를 들어, 저항혈류검사 (impedanceplethysmography)), 광학 측정 (예를 들어, 광학 흡수 또는 스캐터링, 예컨대 광혈류검사 (photoplethysmography)), 초음파, 및 핵 자기 공명과 같은 하나 이상의 다양한 원리들을 사용하여 팽창을 측정할 수도 있다. 유사하게, 초음파, 생체 전기 임피던스 (예를 들어, 검출 기술이 흐름에 민감하게 만들어짐), 및/또는 광학 측정 (예를 들어, 광학 차분 도플러 또는 트랜지트 타임) 과 같은 다양한 원리들 중 하나 이상을 사용하는 디바이스들로 측정될 수도 있다. 또한, 도플러 효과를 이용하는 전자기 방사선 (예를 들어, 마이크로파) 을 전파하는 것에 기초한 다른 방법들이 적용될 수 있거나 또는 핵 자기 공명의 유도체들이 또한 흐름을 측정할 수도 있다. 센서에 의해 측정된 값(들)은 메모리 (예컨대, 메모리 (122)) 에 저장될 수도 있다.
결정 블록 (830) 에서, 제어부 (예를 들어, 120, 220, 420, 520) 는, 추정된 PWV를 결정하기 위해 파라미터(들)의 부가적인 측정이 요구되는지 여부를 결정할 수도 있다. 각각의 측정은 미지의 파라미터들을 추정하고, 결국 추정된 PWV를 결정하는데 이용될 수 있는 데이터 포인트를 수집한다. 수집된 데이터 포인트가 많을수록, PWV의 정확한 추정치가 보다 가능성 있게 결정될 수 있다. 하지만, 측정되는 대상자는, 카운터 압력의 각각의 인가 및 대응하는 측정이 너무 오래 걸리는 경우, 다수의 측정에 대한 무제한 인내심을 가지지 않을 수도 있다. 따라서, 사용되는 측정의 수는 한정되어 소정의 최소값으로 설정될 수 있다. 이러한 방식으로, 프로세서는, 데이터 포인트의 충분한 수가 수집되었는지 여부를 결정하기 위해 압력 값 및 센서 측정이 저장되어 있는 메모리에 액세스할 수 있다. 파라미터(들)의 부가적인 측정이 필요하다고 결정하는 것에 응답하여 (즉, 결정 블록 (830) = "예"), 제어부는 블록 835에서 카운터 압력 변화를 트리거할 수 있고, 이후 블록 810에서 변화된 카운터 압력을 인가할 수 있다. 파라미터(들)의 부가적인 측정이 필요하지 않다고 결정하는 것에 응답하여 (즉, 결정 블록 (830) = "아니오"), 블록 (850) 에서 미지의 파라미터(들)를 추정하는데 사용될 수도 있는 모델 (예를 들어, 식 7) 을 블록 840에서 제어부가 선택할 수도 있다.
블록 840에서, 제어부는 모델들의 세트로부터 모델을 선택할 수도 있다. 모델의 선택은 최상의 피트에 또는 다른 고려사항들에 기초할 수도 있다. 예를 들어, 피팅 절차들은 모델의 선택에 사용될 수도 있고, 그것은 상응하는 외부 인가 카운터 압력에 비례하는 값들에 가중치들을 포함한 피팅 또는 단순 최소 자승 피팅을 포함할 수도 있다. 또한, 최소 자승법, 가중화된 최소 자승법 (예를 들어, 가중화는 카운터 압력에 비례하는 피팅), 반복적 비례 피팅, 매트릭스 순위, 회귀 분석, 또는 미분 또는 편미분 방정식의 솔루션과 같은 피팅을 위한 다른 기술이 이용될 수도 있다. 모델은 동맥의 소정의 응력 변형 관계, Bramwell-Hill 방정식, 지수 모델, 이중 선형 모델 및/또는 다른 것으로부터 선택될 수도 있다.
블록 (850) 에서, 제어부는 선택된 모델에서 하나 이상의 미지의 파라미터들을 추정할 수 있으며, 이것은 카운터 압력들에 대한 파라미터들의 관계를 확립한다. 블록 840에서 선택된 모델을 이용하면, 측정된 파라미터들 및 상응하는 카운터 압력들은 모델에서 사용되어 미지의 파라미터들에 대한 값을 결정할 수도 있다. 각각의 데이터 포인트는 상이한 미지의 파라미터 값에 대응할 수 있지만, 평균, 중앙값 또는 모드 값은 미지의 파라미터에 대한 추정치로서 사용될 수도 있다.
블록 (860) 에서, 제어부는 추정된 미지의 파라미터(들)에 기초하여 추정된 PWV를 결정할 수도 있다. 추정된 PWV가 결정되면, 출력은 알려진 변환 기술, 테스트, 지단, 또는 다른 용도를 사용하여 압력 판독을 제공하기 위한 것과 같은 제어부에 의해 제공될 수도 있다. 출력은 추정된 PWV를 나타낼 수 있으며, 추정된 PWV를 결정하기 위해 사용되는 모델에 외부 인가 카운터 압력을 사용하지 않고 결정될 수도 있다. 출력은 대상자, 의료 전문의, 기술자, 또는 다른 엔티티에 제공되거나 또는 의료 기록에 기록될 수도 있다. 제어부는, 블록 (860) 에서 추정된 PWV를 결정한 이후, 블록 (810) 에서 카운터 압력을 다시 한번 인가하기 위해 압력 디바이스를 개시하는 방법 (800) 의 동작들을 반복한다. 선택적으로, 블록 (810) 에서 인가하기 이전에 카운터 압력은 변화될 수도 있다.
앞선 방법 설명들 및 프로세스 흐름도들은 단지 예증적인 예들로서 제공된 것이며, 여러 양태들의 단계들이 제시된 순서로 수행되어야 함을 필요로 하거나 의미하도록 의도된 것은 아니다. 종래 기술의 당업자라면, 앞선 양태들에서의 단계들의 순서는 하나 초과의 순서로 수행될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. "그 후", "그 다음", "다음으로" 등과 같은 단어들은 단계들의 순서를 제한하도록 의도된 것이 아니며; 이들 단어들은 단순히 독자가 방법들의 설명을 이해하는 것을 가이드하기 위해 사용된다. 또한, 특허청구범위 요소들에 대한 단수 형태의 임의의 참조, 예를 들면, "a", "an" 또는 "the"와 같은 관사들은 그 요소를 단수로 제한하는 것으로 이해되어선 안된다.
예를 들어 맥파 속도 또는 다른 엘리먼트들과 관련된 파라미터들을 설명하기 위해 용어들 "제 1" 및 "제 2" 가 본원에서 사용되지만, 이러한 식별자들은 단지 편의를 위한 것이며 캐리어 또는 네트워크의 특정 순서, 시퀀스, 타입으로 다양한 실시형태들을 제한하도록 의도된 것은 아니다.
당업자라면, 본원에서 개시된 실시형태들과 연계하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들 양자 모두의 조합들로서 구현될 수도 있다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 교환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들, 및 단계들을 그들의 기능적 관점에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되는지 여부는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들에 따라 달라진다. 당업자들은 각각의 특정 애플리케이션을 위해 다양한 방식들로 설명된 기능성을 구현할 수도 있으나, 그러한 구현 결정들이 본 발명의 범위로부터 벗어나게 하는 것으로 해석되어서는 안된다.
본원에서 개시된 양태들과 연계하여 설명된 다양한 예시적인 논리들, 논리 블록들, 모듈들, 및 회로들을 구현하기 위해 사용된 하드웨어는, 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(digital signal processor; DSP), 주문형 반도체(application specific integrated circuit; ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA) 또는 다른 프로그래머블 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 본원에서 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합에 의해 구현되거나 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 대안에서, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수도 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들면, DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 연계한 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 그러한 구성으로 구현될 수도 있다. 대안으로, 몇몇 단계들 또는 방법들은 소정의 기능에 고유한 회로부에 의해 수행될 수도 있다.
하나 이상의 실시형태들에서, 기재된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어로 구현되면, 기능들은 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체 또는 비일시적 프로세서 판독가능 매체 상에 저장될 수도 있다. 본원에서 개시된 방법 또는 알고리즘의 단계들은, 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체 또는 프로세서 판독가능 저장 매체 상에 상주할 수도 있는 프로세서 실행가능 소프트웨어 모듈에서 구현될 수도 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 또는 프로세서 판독가능 저장 매체들은 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 저장 매체일 수도 있다. 비제한적인 예로서, 이러한 비일시적 컴퓨터 판독 가능 또는 프로세서 판독가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지 또는 다른 자기 스토리지 디바이스들, 또는 요구되는 프로그램 코드를 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 저장하기 위해 사용될 수 있으며 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 디스크 (disk) 와 디스크 (disc) 는, 컴팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광학 디스크, 디지털 다기능 디스크 (DVD), 플로피디스크 및 블루레이 디스크를 포함하며, 여기서 디스크 (disk) 는 통상 자기적으로 데이터를 재생하고, 디스크 (disc) 는 레이저를 이용하여 광학적으로 데이터를 재생한다. 위의 조합들도 또한 비일시적 컴퓨터 판독가능 및 프로세서 판독가능 매체들의 범위 내에 또한 포함된다. 부가하여, 방법 또는 알고리즘의 동작들은 코드들 및/또는 명령들의 하나 또는 임의의 조합 또는 세트로서 비일시적 프로세서 판독가능 매체 및/또는 컴퓨터 판독가능 매체 상에 상주할 수도 있고, 이들은 컴퓨터 프로그램 제품에 통합될 수도 있다.
개시된 실시형태들의 상기 설명들은 임의의 당업자가 본 발명을 실시하거나 이용하는 것을 가능하게 하도록 하기 위해 제공된다. 이러한 실시형태들에 대한 다양한 수정예들이 당업자에게는 자명할 것이고, 본원에서 정의된 일반적인 원칙들은 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시형태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 본원에서 보여진 실시형태들로 제한되도록 의도된 것은 아니며 본원에 개시된 원칙들과 신규의 특징들 및 하기의 특허청구범위와 일치하는 광의의 범위가 제공되어야 한다.
Claims (60)
- 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 방법으로서,
압력 디바이스를 이용하여 상기 동맥 위의 상기 대상자의 설정 위치에서의 일련의 카운터 압력들을 인가하는 단계로서, 상기 일련의 카운터 압력들의 각각은 서로 상이하고, 상기 설정 위치에서 상기 대상자의 확장기 압력과 제로 사이에서 인가되는, 상기 일련의 카운터 압력들을 인가하는 단계;
상기 일련의 카운터 압력들의 각각이 인가되는 때의 맥파 속도와 관련된 제 1 파라미터를 측정하는 단계;
상기 일련의 카운터 압력들의 각각에 대한 측정된 상기 제 1 파라미터의 관계를 확립하는 모델에서 제 2 파라미터를 추정하는 단계; 및
상기 모델에서 추정된 상기 제 2 파라미터에 기초하여 상기 추정된 맥파 속도를 결정하는 단계를 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 일련의 카운터 압력들은 각각, 가압력이 동맥을 포함하는 사지의 길이 방향에 수직하여 인가되는 방식으로 상기 가압력을 인가하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 일련의 카운터 압력들은 각각 상기 설정 위치에서 상기 대상자가 착용한 조임 밴드에 의해 인가되는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 파라미터를 측정하는 단계는, 상기 조임 밴드와 상기 대상자의 피부의 일 부분 사이에 배치된 2개의 센서들을 이용하는 것을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 파라미터를 측정하는 단계는, 상기 대상자의 피부의 일 부분에 그리고 상기 조임 밴드의 반대 단부들 외측에 배치된 2개의 센서들을 이용하는 것을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 파라미터를 측정하는 단계는, 상기 조임 밴드 내측에 내장된 초음파 센서를 이용하는 것을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 파라미터를 측정하는 단계는, 상기 설정 위치에서 20 cm 미만의 스팬을 가로질러 측정하는 것을 포함하고, 상기 일련의 카운터 압력들은 각각 상기 스팬에 따라 인가되는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 파라미터를 측정하는 단계는, 상기 동맥을 따라 스팬 만큼 분리된 2개의 센서들을 이용하여 상기 2개의 센서들 사이에서 펄스의 트랜지트 시간을 측정하는 것을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 파라미터를 측정하는 단계는, 경시적으로 상기 동맥의 팽창을 검출하는 것을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 파라미터를 측정하는 단계는, 파라미터들의 제 1 세트를 측정하는 것을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 파라미터는 안압계, 초음파, 핵 자기 공명, 전자기파의 전파 특성, 광학 측정, 및 생체 전기 임피던스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 기술을 이용하여 측정되는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 모델에서 추정된 상기 제 2 파라미터는 파라미터들의 제 2 세트를 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 일련의 카운터 압력들의 각각에서 측정된 상기 제 1 파라미터에 대한 상기 모델의 최상의 피트에 기초하여 모델들의 소정 세트로부터 상기 모델을 선택하는 단계를 더 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 모델은 상기 동맥의 소정의 응력 변형 관계, Bramwell-Hill 방정식, 지수 모델 및 이중 선형 모델로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 일련의 카운터 압력들 중에서, 상기 제 2 파라미터를 추정하는 경우 보다 큰 카운터 압력이 보다 낮은 카운터 압력들보다 더 크게 가중화되는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 방법. - 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스로서,
상기 동맥 위의 상기 대상자의 설정 위치에서 일련의 카운터 압력들을 인가하도록 구성된 압력 디바이스로서, 상기 일련의 카운터 압력들의 각각은 서로 상이하고, 상기 설정 위치에서 상기 대상자의 확장기 압력과 제로 사이에서 인가되는, 상기 압력 디바이스;
상기 일련의 카운터 압력들의 각각이 인가되는 때의 맥파 속도와 관련된 제 1 파라미터를 측정하도록 구성된 센서;
상기 압력 디바이스 및 상기 센서에 커플링된 프로세서로서, 프로세서 실행가능 명령에 의해 동작들을 수행하도록 구성된, 상기 프로세서를 포함하고,
상기 동작들은:
상기 일련의 카운터 압력들의 각각에 대한 측정된 상기 제 1 파라미터의 관계를 확립하는 모델에서 제 2 파라미터를 추정하는 것; 및
상기 모델에서 추정된 상기 제 2 파라미터에 기초하여 상기 추정된 맥파 속도를 결정하는 것을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 16 항에 있어서,
상기 일련의 카운터 압력들은 각각 상기 동맥을 포함하는 사지의 길이 방향에 수직하여 가압력을 인가하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 16 항에 있어서,
상기 압력 디바이스는 상기 설정 위치에서 상기 대상자가 착용한 조임 밴드를 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 18 항에 있어서,
상기 센서는 상기 조임 밴드와 상기 대상자의 피부의 일 부분 사이에 배치된 2개의 센서들을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 18 항에 있어서,
상기 센서는 상기 대상자의 피부의 일 부분에 그리고 상기 조임 밴드의 반대 단부들 외측에 배치된 2개의 센서들을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 18 항에 있어서,
상기 센서는 상기 조임 밴드 내측에 내장된 초음파 센서를 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 16 항에 있어서,
상기 센서는 상기 설정 위치에서 20 cm 미만의 스팬을 가로질러 상기 제 1 파라미터를 측정하도록 구성되고, 상기 일련의 카운터 압력들은 각각 상기 스팬에 따라 인가되는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 16 항에 있어서,
상기 센서는 상기 동맥을 따라 스팬 만큼 분리된 2개의 센서들을 포함하여, 상기 2개의 센서들 사이에서 펄스의 트랜지트 시간을 측정하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 16 항에 있어서,
상기 센서는 경시적으로 상기 동맥의 팽창을 검출하도록 구성되는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 16 항에 있어서,
상기 센서는 파라미터들의 제 1 세트를 측정하도록 구성되는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 16 항에 있어서,
상기 센서는 안압계, 초음파, 핵 자기 공명, 전자기파의 전파 특성, 광학 측정, 및 생체 전기 임피던스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 기술을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 16 항에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 제 2 파라미터가 파라미터들의 제 2 세트를 포함하도록 구성되는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 16 항에 있어서,
상기 프로세서는, 프로세서 실행가능 명령들에 의해,
상기 일련의 카운터 압력들의 각각에서 측정된 상기 제 1 파라미터에 대한 상기 모델의 최상의 피트에 기초하여 모델들의 소정 세트로부터 상기 모델을 선택하는 것을 더 포함하는 동작들을 수행하도록 구성되는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 16 항에 있어서,
상기 프로세서는, 프로세서 실행가능 명령들에 의해, 상기 모델이 상기 동맥의 소정의 응력 변형 관계, Bramwell-Hill 방정식, 지수 모델 및 이중 선형 모델로 이루어진 그룹으로부터 선택되도록 하는, 동작들을 수행하도록 구성되는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 16 항에 있어서,
상기 프로세서는, 프로세서 실행가능 명령들에 의해, 상기 일련의 카운터 압력들 중에서, 상기 제 2 파라미터를 추정하는 경우 보다 큰 카운터 압력이 보다 낮은 카운터 압력들보다 더 크게 가중화되도록 하는, 동작들을 수행하도록 구성되는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스로서,
압력 디바이스를 이용하여 상기 동맥 위의 상기 대상자의 설정 위치에서의 일련의 카운터 압력들을 인가하는 수단으로서, 상기 일련의 카운터 압력들의 각각은 서로 상이하고, 상기 설정 위치에서 상기 대상자의 확장기 압력과 제로 사이에서 인가되는, 상기 일련의 카운터 압력들을 인가하는 수단;
상기 일련의 카운터 압력들의 각각이 인가되는 때의 맥파 속도와 관련된 제 1 파라미터를 측정하는 수단;
상기 일련의 카운터 압력들의 각각에 대한 측정된 상기 제 1 파라미터의 관계를 확립하는 모델에서 제 2 파라미터를 추정하는 수단; 및
상기 모델에서 추정된 상기 제 2 파라미터에 기초하여 상기 추정된 맥파 속도를 결정하는 수단을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 31 항에 있어서,
상기 일련의 카운터 압력들을 인가하는 수단은, 상기 동맥을 포함하는 사지의 길이 방향에 수직하여 가압력을 인가하도록 각각의 카운터 압력을 인가하는 수단을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 31 항에 있어서,
상기 일련의 카운터 압력들을 인가하는 수단은, 상기 설정 위치에서 상기 대상자가 착용한 조임 밴드를 조여주는 수단을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 33 항에 있어서,
상기 제 1 파라미터를 측정하는 수단은, 상기 조임 밴드와 상기 대상자의 피부의 일 부분 사이에 배치된, 상기 제 1 파라미터의 엘리먼트들을 측정하는 수단을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 33 항에 있어서,
상기 제 1 파라미터를 측정하는 수단은, 상기 대상자의 피부의 일 부분 및 상기 조임 밴드의 반대 단부들 외측에 배치된, 상기 제 1 파라미터의 엘리먼트들을 측정하는 수단을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 33 항에 있어서,
상기 제 1 파라미터를 측정하는 수단은, 상기 조임 밴드 내측에 내장된 초음파를 측정하는 수단을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 31 항에 있어서,
상기 제 1 파라미터를 측정하는 수단은, 상기 설정 위치에서 20 cm 미만의 스팬을 가로질러 상기 제 1 파라미터를 측정하는 수단을 포함하고, 상기 일련의 카운터 압력들의 각각은 상기 스팬에 따라 인가되는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 31 항에 있어서,
상기 제 1 파라미터를 측정하는 수단은, 상기 동맥을 따라 스팬 만큼 분리된 상기 제 1 파라미터의 엘리먼트들을 측정하는 수단을 포함하여 상기 스팬을 통해 펄스의 트랜지트 시간을 측정하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 31 항에 있어서,
상기 제 1 파라미터를 측정하는 수단은, 경시적으로 상기 동맥의 팽창을 검출하는 수단을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 31 항에 있어서,
상기 제 1 파라미터를 측정하는 수단은, 파라미터들의 제 1 세트를 측정하는 수단을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 31 항에 있어서,
상기 제 1 파라미터를 측정하는 수단은 안압계, 초음파, 핵 자기 공명, 전자기파의 전파 특성, 광학 측정, 및 생체 전기 임피던스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 기술을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 31 항에 있어서,
상기 제 2 파라미터를 추정하는 수단은, 파라미터들의 제 2 세트를 추정하는 수단을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 31 항에 있어서,
상기 일련의 카운터 압력들의 각각에서 측정된 상기 제 1 파라미터에 대한 상기 모델의 최상의 피트에 기초하여 모델들의 소정 세트로부터 상기 모델을 선택하는 수단을 더 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 31 항에 있어서,
상기 모델은 상기 동맥의 소정의 응력 변형 관계, Bramwell-Hill 방정식, 지수 모델 및 이중 선형 모델로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 제 31 항에 있어서,
상기 일련의 카운터 압력들의 각각에 대한 측정된 상기 제 1 파라미터의 관계를 확립하는 상기 모델에서 상기 제 2 파라미터를 추정하는 수단은, 상기 일련의 카운터 압력들 중에서 보다 낮은 카운터 압력보다 더 큰 카운터 압력을 더 크게 가중화하는 수단을 포함하는, 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 디바이스. - 프로세서로 하여금 대상자의 동맥의 추정된 맥파 속도를 결정하는 동작들을 수행하게 하도록 구성된 프로세서 실행가능 명령들이 저장된 비일시적 프로세서 판독가능 저장 매체로서,
상기 동작들은:
압력 디바이스를 이용하여 상기 동맥 위의 상기 대상자의 설정 위치에서의 일련의 카운터 압력들을 인가하는 것으로서, 상기 일련의 카운터 압력들의 각각은 서로 상이하고, 상기 설정 위치에서 상기 대상자의 확장기 압력과 제로 사이에서 인가되는, 상기 일련의 카운터 압력들을 인가하는 것;
상기 일련의 카운터 압력들의 각각이 인가되는 때의 맥파 속도와 관련된 제 1 파라미터를 측정하는 것;
상기 일련의 카운터 압력들의 각각에 대한 측정된 상기 제 1 파라미터의 관계를 확립하는 모델에서 제 2 파라미터를 추정하는 것; 및
상기 모델에서 추정된 상기 제 2 파라미터에 기초하여 상기 추정된 맥파 속도를 결정하는 것을 포함하는, 비일시적 프로세서 판독가능 저장 매체. - 제 46 항에 있어서,
상기 저장된 프로세서 실행가능 명령들은 상기 프로세서로 하여금, 상기 일련의 카운터 압력들 각각이 상기 동맥을 포함하는 사지의 길이 방향에 수직하여 가압력을 인가하도록 하는, 동작들을 수행하게 하도록 구성되는, 비일시적 프로세서 판독가능 저장 매체. - 제 46 항에 있어서,
상기 일련의 카운터 압력들은 각각 상기 설정 위치에서 상기 대상자가 착용한 조임 밴드에 의해 인가되는, 비일시적 프로세서 판독가능 저장 매체. - 제 48 항에 있어서,
상기 저장된 프로세서 실행가능 명령들은 상기 프로세서로 하여금, 상기 제 1 파라미터를 측정하는 것이 상기 대상자의 피부의 일 부분과 상기 조임 밴드 사이에 배치된 2개의 센서들을 이용하는 것을 포함하도록 하는, 동작들을 수행하게 하도록 구성되는, 비일시적 프로세서 판독가능 저장 매체. - 제 48 항에 있어서,
상기 저장된 프로세서 실행가능 명령들은 상기 프로세서로 하여금, 상기 제 1 파라미터를 측정하는 것이 상기 대상자의 피부의 일 부분에 그리고 상기 조임 밴드의 반대 단부들 외측에 배치되는 2개의 센서들을 이용하는 것을 포함하도록 하는, 동작들을 수행하게 하도록 구성되는, 비일시적 프로세서 판독가능 저장 매체. - 제 48 항에 있어서,
상기 저장된 프로세서 실행가능 명령들은 상기 프로세서로 하여금, 상기 제 1 파라미터를 측정하는 것이 상기 조임 밴드 내측에 내장된 초음파 센서를 이용하는 것을 포함하도록 하는, 동작들을 수행하게 하도록 구성되는, 비일시적 프로세서 판독가능 저장 매체. - 제 46 항에 있어서,
상기 저장된 프로세서 실행가능 명령들은 상기 프로세서로 하여금, 상기 제 1 파라미터를 측정하는 것이 상기 설정 위치에서 20 cm 미만의 스팬을 가로질러 측정하는 것을 포함하도록 하는, 동작들을 수행하게 하도록 구성되고, 상기 일련의 카운터 압력들은 각각 상기 스팬을 따로 인가되는, 비일시적 프로세서 판독가능 저장 매체. - 제 46 항에 있어서,
상기 저장된 프로세서 실행가능 명령들은 상기 프로세서로 하여금, 상기 제 1 파라미터를 측정하는 것이 상기 동맥을 따라 스팬 만큼 분리된 2개의 센서들을 사용하여 상기 2개의 센서들 사이에서 펄스의 트랜지트 시간을 측정하는 것을 포함하도록 하는, 동작들을 수행하게 하도록 구성되는, 비일시적 프로세서 판독가능 저장 매체. - 제 46 항에 있어서,
상기 저장된 프로세서 실행가능 명령들은 상기 프로세서로 하여금, 상기 제 1 파라미터를 측정하는 것이 경시적으로 상기 동맥의 팽창을 검출하는 것을 포함하도록 하는, 동작들을 수행하게 하도록 구성되는, 비일시적 프로세서 판독가능 저장 매체. - 제 46 항에 있어서,
상기 저장된 프로세서 실행가능 명령들은 상기 프로세서로 하여금, 상기 제 1 파라미터를 측정하는 것이 파라미터들의 제 1 세트를 측정하는 것을 포함하도록 하는, 동작들을 수행하게 하도록 구성되는, 비일시적 프로세서 판독가능 저장 매체. - 제 46 항에 있어서,
상기 저장된 프로세서 실행가능 명령들은 상기 프로세서로 하여금, 상기 제 1 파라미터가 안압계, 초음파, 핵 자기 공명, 전자기파의 전파 특성, 광학 측정, 및 생체 전기 임피던스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 기술을 이용하여 측정되도록 하는, 동작들을 수행하게 하도록 구성되는, 비일시적 프로세서 판독가능 저장 매체. - 제 46 항에 있어서,
상기 저장된 프로세서 실행가능 명령들은 상기 프로세서로 하여금, 상기 모델에서 추정된 상기 제 2 파라미터가 파라미터들의 제 2 세트를 포함하도록 하는, 동작들을 수행하게 하도록 구성되는, 비일시적 프로세서 판독가능 저장 매체. - 제 46 항에 있어서,
상기 저장된 프로세서 실행가능 명령들은, 상기 프로세서로 하여금,
상기 일련의 카운터 압력들의 각각에서 측정된 상기 제 1 파라미터에 대한 상기 모델의 최상의 피트에 기초하여 모델들의 소정 세트로부터 상기 모델을 선택하는 것을 더 포함하는 동작들을 수행하게 하도록 구성되는, 비일시적 프로세서 판독가능 저장 매체. - 제 46 항에 있어서,
상기 저장된 프로세서 실행가능 명령들은 상기 프로세서로 하여금, 상기 모델이 상기 동맥의 소정의 응력 변형 관계, Bramwell-Hill 방정식, 지수 모델 및 이중 선형 모델로 이루어진 그룹으로부터 선택되도록 하는, 동작들을 수행하게 하도록 구성되는, 비일시적 프로세서 판독가능 저장 매체. - 제 46 항에 있어서,
상기 저장된 프로세서 실행가능 명령들은 상기 프로세서로 하여금, 상기 일련의 카운터 압력들 중에서, 상기 제 2 파라미터를 추정하는 경우 보다 큰 카운터 압력이 보다 낮은 카운터 압력들보다 더 크게 가중화되도록 하는, 동작들을 수행하게 하도록 구성되는, 비일시적 프로세서 판독가능 저장 매체.
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