KR20190071808A - 호흡 조기 경고 점수 계산 시스템 및 방법 - Google Patents
호흡 조기 경고 점수 계산 시스템 및 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20190071808A KR20190071808A KR1020197015785A KR20197015785A KR20190071808A KR 20190071808 A KR20190071808 A KR 20190071808A KR 1020197015785 A KR1020197015785 A KR 1020197015785A KR 20197015785 A KR20197015785 A KR 20197015785A KR 20190071808 A KR20190071808 A KR 20190071808A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- patient
- impedance
- respiratory
- data
- electrode
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 93
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 title claims description 199
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 51
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 94
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 94
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 93
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 71
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 61
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 claims description 49
- 201000010099 disease Diseases 0.000 claims description 45
- 210000002216 heart Anatomy 0.000 claims description 44
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 40
- 206010019280 Heart failures Diseases 0.000 claims description 36
- 206010007559 Cardiac failure congestive Diseases 0.000 claims description 26
- 230000036541 health Effects 0.000 claims description 24
- 208000004756 Respiratory Insufficiency Diseases 0.000 claims description 20
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims description 20
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims description 20
- 208000002193 Pain Diseases 0.000 claims description 19
- 230000036407 pain Effects 0.000 claims description 19
- 206010040047 Sepsis Diseases 0.000 claims description 17
- 230000036387 respiratory rate Effects 0.000 claims description 16
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 claims description 15
- 201000004193 respiratory failure Diseases 0.000 claims description 15
- 238000012549 training Methods 0.000 claims description 15
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 claims description 13
- 206010037423 Pulmonary oedema Diseases 0.000 claims description 11
- 208000005333 pulmonary edema Diseases 0.000 claims description 11
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 10
- 206010016803 Fluid overload Diseases 0.000 claims description 8
- 206010020772 Hypertension Diseases 0.000 claims description 8
- 208000001647 Renal Insufficiency Diseases 0.000 claims description 8
- 208000030886 Traumatic Brain injury Diseases 0.000 claims description 8
- 230000007177 brain activity Effects 0.000 claims description 8
- 201000006370 kidney failure Diseases 0.000 claims description 8
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 claims description 8
- 230000009529 traumatic brain injury Effects 0.000 claims description 8
- 238000011903 nutritional therapy Methods 0.000 claims description 6
- 230000003519 ventilatory effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 3
- 208000013223 septicemia Diseases 0.000 claims description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 abstract description 24
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 138
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 126
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 89
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 82
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 description 68
- 230000008859 change Effects 0.000 description 63
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 54
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 47
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 43
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 40
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 39
- 238000002847 impedance measurement Methods 0.000 description 38
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 35
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 33
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 description 30
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 21
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 21
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 21
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 17
- 238000013125 spirometry Methods 0.000 description 17
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 17
- 210000000115 thoracic cavity Anatomy 0.000 description 16
- 208000006545 Chronic Obstructive Pulmonary Disease Diseases 0.000 description 15
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 15
- 206010011224 Cough Diseases 0.000 description 14
- 230000006870 function Effects 0.000 description 14
- 238000005399 mechanical ventilation Methods 0.000 description 14
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 14
- 238000002565 electrocardiography Methods 0.000 description 13
- 208000019693 Lung disease Diseases 0.000 description 12
- 210000001015 abdomen Anatomy 0.000 description 11
- 208000006673 asthma Diseases 0.000 description 11
- 230000003434 inspiratory effect Effects 0.000 description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- 230000004044 response Effects 0.000 description 11
- 241000144958 Piaractus mesopotamicus Species 0.000 description 10
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 10
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 10
- 238000002640 oxygen therapy Methods 0.000 description 10
- 230000002980 postoperative effect Effects 0.000 description 10
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 10
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 9
- 230000009471 action Effects 0.000 description 8
- 210000003109 clavicle Anatomy 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 208000017169 kidney disease Diseases 0.000 description 8
- 238000002106 pulse oximetry Methods 0.000 description 8
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 8
- 206010038678 Respiratory depression Diseases 0.000 description 7
- 206010057190 Respiratory tract infections Diseases 0.000 description 7
- 230000003444 anaesthetic effect Effects 0.000 description 7
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 7
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 7
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 7
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 7
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 7
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 7
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 7
- 230000004962 physiological condition Effects 0.000 description 7
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 7
- 238000002627 tracheal intubation Methods 0.000 description 7
- 206010014561 Emphysema Diseases 0.000 description 6
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 6
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 6
- 230000005713 exacerbation Effects 0.000 description 6
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 6
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 6
- 238000002664 inhalation therapy Methods 0.000 description 6
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 6
- 238000009531 respiratory rate measurement Methods 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 206010002091 Anaesthesia Diseases 0.000 description 5
- 201000003883 Cystic fibrosis Diseases 0.000 description 5
- 206010035664 Pneumonia Diseases 0.000 description 5
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 5
- 230000003187 abdominal effect Effects 0.000 description 5
- 230000037005 anaesthesia Effects 0.000 description 5
- 238000009534 blood test Methods 0.000 description 5
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 5
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 5
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 5
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 5
- 229940124583 pain medication Drugs 0.000 description 5
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 5
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 5
- 230000028327 secretion Effects 0.000 description 5
- 230000035488 systolic blood pressure Effects 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 208000032843 Hemorrhage Diseases 0.000 description 4
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 4
- 210000004513 dentition Anatomy 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 230000035487 diastolic blood pressure Effects 0.000 description 4
- 208000035475 disorder Diseases 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 4
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 4
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 4
- 238000013123 lung function test Methods 0.000 description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 4
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 4
- 230000002685 pulmonary effect Effects 0.000 description 4
- 238000009613 pulmonary function test Methods 0.000 description 4
- 210000002345 respiratory system Anatomy 0.000 description 4
- 239000000932 sedative agent Substances 0.000 description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 4
- 230000036346 tooth eruption Effects 0.000 description 4
- 230000002861 ventricular Effects 0.000 description 4
- 206010012335 Dependence Diseases 0.000 description 3
- 206010013975 Dyspnoeas Diseases 0.000 description 3
- 206010019027 Haemothorax Diseases 0.000 description 3
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 3
- 208000027790 Rib fracture Diseases 0.000 description 3
- 206010047924 Wheezing Diseases 0.000 description 3
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 3
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 3
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 3
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 3
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 3
- 230000037237 body shape Effects 0.000 description 3
- 230000002612 cardiopulmonary effect Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 238000013211 curve analysis Methods 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002526 effect on cardiovascular system Effects 0.000 description 3
- 238000001839 endoscopy Methods 0.000 description 3
- 210000000416 exudates and transudate Anatomy 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 3
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 3
- 230000004199 lung function Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000002483 medication Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 3
- 210000003097 mucus Anatomy 0.000 description 3
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000036581 peripheral resistance Effects 0.000 description 3
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 3
- 201000003144 pneumothorax Diseases 0.000 description 3
- 230000035935 pregnancy Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 208000005069 pulmonary fibrosis Diseases 0.000 description 3
- 238000000275 quality assurance Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000000391 smoking effect Effects 0.000 description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 3
- 238000009662 stress testing Methods 0.000 description 3
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 3
- 210000000779 thoracic wall Anatomy 0.000 description 3
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 3
- 206010006458 Bronchitis chronic Diseases 0.000 description 2
- 206010006895 Cachexia Diseases 0.000 description 2
- 235000007575 Calluna vulgaris Nutrition 0.000 description 2
- 208000031229 Cardiomyopathies Diseases 0.000 description 2
- 206010051228 Chylothorax Diseases 0.000 description 2
- 208000032862 Clinical Deterioration Diseases 0.000 description 2
- 208000034656 Contusions Diseases 0.000 description 2
- 206010010904 Convulsion Diseases 0.000 description 2
- 206010011906 Death Diseases 0.000 description 2
- 206010018762 Grunting Diseases 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000008589 Obesity Diseases 0.000 description 2
- 206010038669 Respiratory arrest Diseases 0.000 description 2
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 206010041349 Somnolence Diseases 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 210000000577 adipose tissue Anatomy 0.000 description 2
- 230000007815 allergy Effects 0.000 description 2
- 229940035676 analgesics Drugs 0.000 description 2
- 239000000730 antalgic agent Substances 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000004872 arterial blood pressure Effects 0.000 description 2
- 210000001099 axilla Anatomy 0.000 description 2
- 230000003542 behavioural effect Effects 0.000 description 2
- 229940049706 benzodiazepine Drugs 0.000 description 2
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 2
- 238000011871 bio-impedance analysis Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000011237 bivariate analysis Methods 0.000 description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 2
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 description 2
- 206010006451 bronchitis Diseases 0.000 description 2
- 229940124630 bronchodilator Drugs 0.000 description 2
- 208000007451 chronic bronchitis Diseases 0.000 description 2
- 230000001684 chronic effect Effects 0.000 description 2
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 2
- VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N dopamine Chemical compound NCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001647 drug administration Methods 0.000 description 2
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000001595 flow curve Methods 0.000 description 2
- 210000001061 forehead Anatomy 0.000 description 2
- 239000003193 general anesthetic agent Substances 0.000 description 2
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 2
- 239000000416 hydrocolloid Substances 0.000 description 2
- 208000000122 hyperventilation Diseases 0.000 description 2
- 230000000870 hyperventilation Effects 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000002458 infectious effect Effects 0.000 description 2
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 2
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000003387 muscular Effects 0.000 description 2
- 208000031225 myocardial ischemia Diseases 0.000 description 2
- 235000020824 obesity Nutrition 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000000144 pharmacologic effect Effects 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 2
- 230000006461 physiological response Effects 0.000 description 2
- 230000001144 postural effect Effects 0.000 description 2
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 2
- OLBCVFGFOZPWHH-UHFFFAOYSA-N propofol Chemical compound CC(C)C1=CC=CC(C(C)C)=C1O OLBCVFGFOZPWHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960004134 propofol Drugs 0.000 description 2
- 208000002815 pulmonary hypertension Diseases 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000002271 resection Methods 0.000 description 2
- 208000023504 respiratory system disease Diseases 0.000 description 2
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 2
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 description 2
- 229940125723 sedative agent Drugs 0.000 description 2
- 230000001624 sedative effect Effects 0.000 description 2
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 201000009890 sinusitis Diseases 0.000 description 2
- 230000000392 somatic effect Effects 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 230000005740 tumor formation Effects 0.000 description 2
- SVUOLADPCWQTTE-UHFFFAOYSA-N 1h-1,2-benzodiazepine Chemical compound N1N=CC=CC2=CC=CC=C12 SVUOLADPCWQTTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011265 2D-echocardiography Methods 0.000 description 1
- 206010001052 Acute respiratory distress syndrome Diseases 0.000 description 1
- 208000000884 Airway Obstruction Diseases 0.000 description 1
- 206010003598 Atelectasis Diseases 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010049993 Cardiac death Diseases 0.000 description 1
- 235000014653 Carica parviflora Nutrition 0.000 description 1
- 208000002177 Cataract Diseases 0.000 description 1
- 208000014085 Chronic respiratory disease Diseases 0.000 description 1
- 206010009691 Clubbing Diseases 0.000 description 1
- 241000243321 Cnidaria Species 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 201000006306 Cor pulmonale Diseases 0.000 description 1
- 208000000059 Dyspnea Diseases 0.000 description 1
- 206010016654 Fibrosis Diseases 0.000 description 1
- 206010018852 Haematoma Diseases 0.000 description 1
- 208000010496 Heart Arrest Diseases 0.000 description 1
- 206010020751 Hypersensitivity Diseases 0.000 description 1
- 206010021079 Hypopnoea Diseases 0.000 description 1
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 1
- 206010021929 Infertility male Diseases 0.000 description 1
- 208000029523 Interstitial Lung disease Diseases 0.000 description 1
- 206010048858 Ischaemic cardiomyopathy Diseases 0.000 description 1
- 208000032376 Lung infection Diseases 0.000 description 1
- 208000007466 Male Infertility Diseases 0.000 description 1
- 206010027406 Mesothelioma Diseases 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 208000021642 Muscular disease Diseases 0.000 description 1
- 208000009525 Myocarditis Diseases 0.000 description 1
- 201000009623 Myopathy Diseases 0.000 description 1
- 208000011623 Obstructive Lung disease Diseases 0.000 description 1
- 206010053159 Organ failure Diseases 0.000 description 1
- 208000002151 Pleural effusion Diseases 0.000 description 1
- 208000004550 Postoperative Pain Diseases 0.000 description 1
- 206010036790 Productive cough Diseases 0.000 description 1
- 208000007123 Pulmonary Atelectasis Diseases 0.000 description 1
- 208000010378 Pulmonary Embolism Diseases 0.000 description 1
- 206010037370 Pulmonary contusion Diseases 0.000 description 1
- 208000019155 Radiation injury Diseases 0.000 description 1
- 206010038687 Respiratory distress Diseases 0.000 description 1
- 206010070774 Respiratory tract oedema Diseases 0.000 description 1
- 206010038748 Restrictive cardiomyopathy Diseases 0.000 description 1
- 206010039897 Sedation Diseases 0.000 description 1
- 208000032140 Sleepiness Diseases 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- 206010000210 abortion Diseases 0.000 description 1
- 231100000176 abortion Toxicity 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 206010001053 acute respiratory failure Diseases 0.000 description 1
- 239000000695 adrenergic alpha-agonist Substances 0.000 description 1
- 239000000808 adrenergic beta-agonist Substances 0.000 description 1
- 201000000028 adult respiratory distress syndrome Diseases 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 208000026935 allergic disease Diseases 0.000 description 1
- 208000028004 allergic respiratory disease Diseases 0.000 description 1
- 239000002160 alpha blocker Substances 0.000 description 1
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 1
- 229940035674 anesthetics Drugs 0.000 description 1
- 206010003119 arrhythmia Diseases 0.000 description 1
- 230000006793 arrhythmia Effects 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- 150000001557 benzodiazepines Chemical class 0.000 description 1
- 239000002876 beta blocker Substances 0.000 description 1
- 229940097320 beta blocking agent Drugs 0.000 description 1
- 230000008827 biological function Effects 0.000 description 1
- 208000034158 bleeding Diseases 0.000 description 1
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 1
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 230000035565 breathing frequency Effects 0.000 description 1
- 206010006475 bronchopulmonary dysplasia Diseases 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 206010061592 cardiac fibrillation Diseases 0.000 description 1
- 210000004903 cardiac system Anatomy 0.000 description 1
- 239000002327 cardiovascular agent Substances 0.000 description 1
- 229940125692 cardiovascular agent Drugs 0.000 description 1
- 230000009084 cardiovascular function Effects 0.000 description 1
- 210000000748 cardiovascular system Anatomy 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000002016 colloidosmotic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000011437 continuous method Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000034994 death Effects 0.000 description 1
- 238000003066 decision tree Methods 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 1
- 229960003638 dopamine Drugs 0.000 description 1
- 238000009509 drug development Methods 0.000 description 1
- 238000013399 early diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000002001 electrophysiology Methods 0.000 description 1
- 230000007831 electrophysiology Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 206010015037 epilepsy Diseases 0.000 description 1
- 230000029142 excretion Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 1
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 1
- 238000000556 factor analysis Methods 0.000 description 1
- 230000008713 feedback mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000002600 fibrillogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004761 fibrosis Effects 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 238000002695 general anesthesia Methods 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 230000007407 health benefit Effects 0.000 description 1
- 230000010247 heart contraction Effects 0.000 description 1
- 208000019622 heart disease Diseases 0.000 description 1
- 201000011066 hemangioma Diseases 0.000 description 1
- 208000014617 hemorrhoid Diseases 0.000 description 1
- 201000005991 hyperphosphatemia Diseases 0.000 description 1
- 206010020871 hypertrophic cardiomyopathy Diseases 0.000 description 1
- 230000007954 hypoxia Effects 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000003601 intercostal effect Effects 0.000 description 1
- 201000000260 interstitial emphysema Diseases 0.000 description 1
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 description 1
- 208000028867 ischemia Diseases 0.000 description 1
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 description 1
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 1
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003589 local anesthetic agent Substances 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 210000003750 lower gastrointestinal tract Anatomy 0.000 description 1
- 206010025482 malaise Diseases 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000028161 membrane depolarization Effects 0.000 description 1
- 230000005055 memory storage Effects 0.000 description 1
- 238000000491 multivariate analysis Methods 0.000 description 1
- 239000003158 myorelaxant agent Substances 0.000 description 1
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 230000000926 neurological effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005312 nonlinear dynamic Methods 0.000 description 1
- 230000000474 nursing effect Effects 0.000 description 1
- 208000001797 obstructive sleep apnea Diseases 0.000 description 1
- 229940127240 opiate Drugs 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 210000000496 pancreas Anatomy 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 description 1
- 238000000554 physical therapy Methods 0.000 description 1
- 208000008423 pleurisy Diseases 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009325 pulmonary function Effects 0.000 description 1
- 208000008128 pulmonary tuberculosis Diseases 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000001959 radiotherapy Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 102000037983 regulatory factors Human genes 0.000 description 1
- 108091008025 regulatory factors Proteins 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 201000004335 respiratory allergy Diseases 0.000 description 1
- 230000004202 respiratory function Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 210000001991 scapula Anatomy 0.000 description 1
- 238000013077 scoring method Methods 0.000 description 1
- 230000036280 sedation Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 230000037067 skin hydration Effects 0.000 description 1
- 230000037321 sleepiness Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 210000000278 spinal cord Anatomy 0.000 description 1
- 208000024794 sputum Diseases 0.000 description 1
- 210000003802 sputum Anatomy 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 239000000021 stimulant Substances 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 230000000153 supplemental effect Effects 0.000 description 1
- 208000011580 syndromic disease Diseases 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 210000003371 toe Anatomy 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 210000002438 upper gastrointestinal tract Anatomy 0.000 description 1
- 230000002485 urinary effect Effects 0.000 description 1
- 230000036325 urinary excretion Effects 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- 210000001835 viscera Anatomy 0.000 description 1
- 230000001755 vocal effect Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
- A61B5/0015—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system
- A61B5/0022—Monitoring a patient using a global network, e.g. telephone networks, internet
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
- A61B5/0015—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system
- A61B5/0024—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system for multiple sensor units attached to the patient, e.g. using a body or personal area network
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/01—Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/48—Other medical applications
- A61B5/4836—Diagnosis combined with treatment in closed-loop systems or methods
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
- A61B5/7275—Determining trends in physiological measurement data; Predicting development of a medical condition based on physiological measurements, e.g. determining a risk factor
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H10/00—ICT specially adapted for the handling or processing of patient-related medical or healthcare data
- G16H10/60—ICT specially adapted for the handling or processing of patient-related medical or healthcare data for patient-specific data, e.g. for electronic patient records
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H20/00—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance
- G16H20/40—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance relating to mechanical, radiation or invasive therapies, e.g. surgery, laser therapy, dialysis or acupuncture
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
- G16H50/30—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for calculating health indices; for individual health risk assessment
Abstract
조기 경고 점수 계산 시스템 및 방법이 개시된다. 본 시스템은, 컴퓨팅 장치; 환자로부터 생리적 신호를 획득하기 위한 것이고 컴퓨팅 장치에 기능적으로 연결되는 복수의 센서, 및 조기 경고 점수(EWS)가 미리 정해진 레벨을 초과하면 알림을 출력하도록 되어 있는 적어도 하나의 경보기를 포함한다. 컴퓨팅 장치는, 센서로부터 생리적 신호를 수신하고, 생리적 신호를 분석하며, 또한 분석된 신호에 근거하여 조기 경고 점수를 계산하며, 그리고 조기 경고 점수를 미리 정해진 한계와 비교하며, 점수가 한계 밖에 있으면, 경보기를 울리거나 치료 또는 의료적 개입을 작동시키거나 변경하게 된다
Description
본 발명은 "호흡 조기 경고 점수 계산 시스템 및 방법"이라는 명칭으로 2016년 11월 2일에 출원된 미국 가 출원 62/416,416에 대해 우선권을 주장하고, 그 가 출원은 전체적으로 원용된다.
본 발명은 비침습적인 환기 치료를 개선하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은, 환자의 임피던스 측정치에 근거하여 비침습적인 환기 치료를 조절하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
생리적 모니터링 - 역사 및 발전
환자 모니터링은 환자의 악화에 대한 경고를 제공하고 또한 조기 개입의 기회를 주어 환자의 결과를 크게 개선할 수 있기 때문에 중요하다. 예컨대, 현대의 모니터링 장치는 비정상적인 심장, 리듬, 혈중 산소 포화도, 및 체온을 검출할 수 있고, 이는 그렇지 않으면 발견되지 않을 악화를 임상의에게 알려줄 수 있다.
환자 모니터링에 대한 가장 초기의 기록에 의하면, 고대 이집트인은 BC 1550 년 때부터 빨리 주변 맥박과 심장 박동 사이의 상관 관계를 알고 있었다. 모니터링에 있어서 다음의 상당한 발전은 3천년이 지나서야 있었고, 갈릴레오는 진자를 사용하여 맥박수를 측정하였다. 1887년에, Waller는 전극을 사용하여 가슴에서 전기적 활성도를 수동적으로 기록하고 신호를 심장의 활성도에 연관시킬 수 있음을 알아냈다. Waller의 발견은, 생리적 신호를 측정하는 방법으로서 전기 신호를 사용하는 것에 대한 길을 열었다. 그러나, 과학자들이 임상적 환경에서 생리적 신호를 모니터링하는 것에 대한 이점을 인식하기 전에 여전히 시간이 걸릴 것이다.
1925년에, MacKenzie는, 맥박수 및 혈압과 같은 생리적 신호을 연속적으로 기록하고 모니터링하는 것의 중요성을 강조하였다. 그는 이들 신호의 그래픽 표시가 환자 상태의 평가에 중요함을 특히 강조하였다. 1960년대에, 컴퓨터의 도래로, 환자 모니터가 개선되었고, 추가적으로, 동시에 기록되는 복수의 활력 징후들이 실시간으로 그래픽적으로 표시되었다. 경보기가 또한 모니터에 포함되었고, 맥박수 또는 혈압과 같은 신호가 어떤 임계값에 도달하면 작동 개시되었다.
최초의 환자 모니터는 수술 중에 환자에 사용되었다. 환자의 결과가 개선되는 것으로 나타남에 따라, 활력 징후의 모니터링은 중환자실 및 응급실과 같은 병원의 다른 구역으로 확산되었다. 예컨대, 맥박 산소 측정은, 환자에 대한 산소 공급을 비침습적으로 연속적으로 측정하는 방법으로서 처음에 수술실에서 널리 사용되었다. 맥박 산소 측정은 빨리 일반적인 마취제의 투여에 대한 관리의 표준이 되었고 이어서 회복실 및 중환자실을 포함하여 병원의 다른 부분으로 확산되었다.
개선된 환자 모니터링에 대한 증대되는 필요성
응급실에 들어가는 위독한 환자의 수는 큰 속도로 증가하고 있고, 이들 환자는 면밀한 모니터링을 필요로 한다. 음급실에 있는 환자 중의 1 ∼ 8%가 심혈관 조치 또는 흉부 및 호흡 조치(기계적 환기, 카테터 삽입, 동맥관삽입)와 같은 중환자 조치의 수행을 필요로 하는 것으로 추정되었다.
사망 예측 모델(MPM), 급성 생리 및 만성 건강 교육(APACHE), 단순화된 급성 생리적 점수(SAPS) 및 치료 개입 점수 계산 시스템(TISS)과 같은 생리적 점수가 환자 의 결과에서 상당한 개선을 보였다. 환자의 조기 질병 단계에서, 심지어는 기관 부전(organ failure) 또는 충격 전에 생리적 점수 및 활력 징후를 사용하여 아픈 환자를 모니터링하면 결과가 개선된다. 환자에 대한 면밀한 모니터링으로, 환자 악화 및 적절한 치료법의 사용을 알 수 있다.
그러나, 현재의 점수 계산 방법은 ICU 환자의 대략 15%에에서 환자의 결과를 정확하게 예측하지 못하고, 호흡 중환자실에 있는 환자에 대해서는 더 나쁘게 될 수 있고, 호흡 중환자실은 급성 호흡 부전을 앓고 있는 다수의 환자가 있는 병원에서 관리를 제공한다. 또한, 혈액 산소 공급과 같은 현재 모니터링되는 활력 징후의 차가 나중에 호흡 곤란 또는 혈액 순환 곤란의 진행시에 나타난다. 종종 환자 악확의 가장 빠른 징후는 환자의 호흡 노력 또는 호흡 패턴의 변화이다.
호흡 속도는 환자 건강의 활력 지시 인자로서 인식되며 환자 상태를 평가하기 위해 사용되고 있다. 그러나, 호흡 속도만으로는 호흡량의 변화와 같은 중요한 생리적 변화를 나타내지 못한다. 연속적인 양(volume) 측정치로부터 구해진 계량(metric)이 넓은 범위의 임상적 용례에서 환자 상태를 결정하기 위한 큰 잠재성을 갖는 것으로 나타났다. 그러나, 호흡량을 정확하게 또한 편리하게 결정할 수 있는 적절한 시스템은 현재 없고, 그래서, 호흡량의 변화를 추적할 수 있는 비침습적인 호흡 모니터에 대한 필요성이 생기게 된다.
현재 방법의 단점
현재, 환자의 호흡 상태는 폐활량계 및 호기말 CO2 측정과 같은 방법으로 모니터링된다. 이들 방법은 종종 사용하기가 불편하고 또한 부정확하다. 호기말 CO2 모니터링은 마취 중에 또한 다양한 환경에서 삽관된 환자의 평가시에 유용하지만, 산소 공급을 받지 않는 환자에 대해서는 부정확하다. 폐활량계 및 호기류계(pneumotachometer)는, 그의 측정은 환자의 노력 및 임상의에 의한 적절한 지도에 크게 의존한다는 점에서 제한된다. 효과적인 훈련 및 질 보장이 성공적인 폐활량 측정에 필요하다. 그러나, 이들 두 필요 조건은 연구실 및 폐 기능 실험실에서 처럼 임상 실습에서 반드시 이행되는 것은 아니다. 그러므로, 질 보장은 오해의 소지가 있는 결과를 방지하기 위해 필수적이다.
폐활량 측정은 가장 일반적으로 수행되는 폐 기능 시험이다. 폐활량계 및 호기류계는 호흡량의 직접적인 측정치를 줄 수 있다. 이는 공기가 환자의 몸에 출입할 때 그 공기의 양 또는 유량을 측정하여 환자의 호흡 패턴을 평가하는 것을 포함한다. 폐활량 측정 절차 및 조작은 미국 흉부 학회(ATS) 및 유렵 호흡기 학회(ERS)에 의해 표준화되어 있다. 폐활량 측정은, 호흡 건강을 평가하고 호흡 병상을 진단하기 위한 중요한 계량을 제공할 수 있다. 주류 폐활량계의 주요 단점은, 환자 호흡의 양 및/또는 유량이 측정될 수 있도록 환자가 관을 통해 호흡할 것을 필요로 한다는 것이다. 장치를 통한 호흡은 호흡 유동에 저항을 주고 또한 환자의 호흡 패턴을 변화시킨다. 따라서, 이들 장치를 사용하여 환자의 정상적인 호흡을 정확하게 측정하는 것은 불가능하다. 장치를 통한 호흡은 의식이 있는 순응적인 환자를 필요로 한다. 또한, ATA 및 ERS에 의해 제안된 계량을 기록하기 위해, 환자는 힘든 호흡 기동을 해야 하눈데, 이러한 호흡 기동 때문에, 나이가 많은 환자, 신생아 환자 및 COPD 환자는 그러한 검사를 받을 수 없게 된다. 절차의 결과는 또한 환자의 노력 및 지도와 조작자의 기술 및 경험에 따라 매우 가변적이다. ATS는 또한 폐활량 측정을 실행하는 건강관리 전문가를 위한 광범위한 훈련을 권고한다. 또한, 많은 의사는 폐 기능 시험으로부터 얻어진 데이터를 정확하게 해석하기 위해 필요한 기술을 가지고 있지 않다. 미국 흉부 학회에 따르면, 대상자내 가변성의 가장 큰 원인은 시험의 부절적한 수행이다. 그러므로, 폐 기능 시험에서 많은 환자내 및 환자간 가변성이 인간의 에러로 발생된다. 현재의 폐활량 측정은 환자의 협력 및 관을 통한 호흡을 필요로 하여 연속적인 측정치를 제공할 수 없기 때문에, 임피던스 기반 호흡 모니터링은 중요한 공백을 메우게 된다. 그러므로, 유발 시험 또는 치료 개입과 관련된 호흡의 변화를 보일 수 있는 삽관되지 않은 환자에서 오랜 시간에 걸쳐 정보를 거의 실시간으로 제공하는 장치(일분 이하로 지속하는 폐활량 측정 시험과 비교되는)가 필요하다.
ATS 표준으로 규정되어 있는 바와 같은 허용 폐활량 측정치를 획득하기 위해, 건강관리 전문가는 광범위한 훈련을 받아야 하고 또한 단기 재교육을 받아야 한다. 어떤 그룹은, 허용 폐활량 측정치의 양은 훈련 워크숍을 거친 사람들의 경우에 상당히 더 컸음을 보였다(41% 대 17%). 허용 폐활량 측정치의 경우에도, 일차 의사에 의한 데이터 해석은 호흡기 내과 전문의에 의해 시간의 50% 부정확한 것으로 생각되었다. 그러나, 적정한 폐활량 측정치가 모인 경우에 컴퓨터 알고리즘의 도움을 받으면 호흡 곡선의 해석이 개선되는 것으로 나타났음을 주목하였다.
허용 가능한 폐활량 측정치를 획득하고 또한 정확한 해석을 하기 위해서는 철저한 훈련이 일차 관리 임상의에 필요하다. 그러나, 많은 사람을 훈련시키고 만족스런 질 보장을 가능하게 하는 자원은 합리적이지 않고 또한 비효율적이다. 전용의 연구 세팅에서도, 기술자의 기량은 시간이 지남에 따라 떨어지게 된다.
환자 및 건강 관리 제공자로 인한 인간 에러 외에도, 폐활량 측정은 호흡 가변성 측정치를 나쁘게 하는 계통적 에러를 포함한다. 호흡 패턴 및 가변성에 의한 호흡의 유용한 측정치는 얼굴 마스크 또는 마우스피스와 같은 기도 부착물에 의해 악화되는 것으로 나타났다. 또한, 이들 장치로 측정하는 동안에 나타나 있는 불쾌감 및 불편함으로 인해, 그 장치들은 통상적인 측정에 또는 장기간 모니터로서 사용되지 않고 있다. 서미스터 또는 스트레인 게이지와 같은 덜 거슬리는 다른 기술을 사용하여 용적의 변화를 예측하지만, 이들 방법은 호흡량에 대한 불량한 정보를 제공한다. 호흡 벨트가 또한 호흡량 측정에 있어 가망성을 보여주었지만, 그룹에 의하면, 그 호흡 벨트는 덜 정확하고 또한 임피던스 호흡량 기록으로 얻어진 측정치 보다 더 큰 가변성을 갖는 것으로 나타났다. 그러므로, 최소한의 환자 및 임상의 상호 작용으로 오랜 시간 동안 양을 측정할 수 있는 시스템이 필요하다.
폐기능 시험 및 수술전, 수술후 관리
수술전 관리는, 수술 동안에 어떤 환자 특성이 환자를 위험에 처하게 할 수 있는지 식별하고 또한 그들 위험을 최소화하는 것에 집중된다. 의료 이력, 흡연 이력, 나이, 및 다른 파라미터에 의해, 수술전 관리에 취해지는 단계가 결정된다. 구체적으로, 나이 많은 환자 및 폐질환을 앓는 환자는, 수술을 위해 산소 호흡기를 착용하고 있을 때 호흡 합병증의 위험에 처할 수 있다. 수술을 위해 이들 환자를 클리어하기 위해, 폐활량 측정과 같은 폐 기능 시험이 수행되는데, 이 시험은 환자가 산소 호흡기를 이용할 수 있는지를 결정하기 위한 더 많은 정보를 준다. 흉부 X-레이를 또한 찍을 수 있다. 그러나, 이들 시험은 수술 중간에 또는 마취된 환자 또는 협력할 수 없거나 협력하지 않을 환자에게서는 수행될 수 없다. 시험은 수술후 세팅에서 불편할 수 있고 환자 회복을 방해할 수 있다.
호기말 CO2 및 환자 모니터링
호기말 CO2는 환자의 폐 상태를 결정하기 위한 다른 유용한 계량이다. 그 값은 백분율 또는 분압으로 주어지고, 호기말 이산화탄소 분압 측정 모니터를 사용하여 연속적으로 측정되고, 이 모니터는 다른 환자 모니터링 장치와 연결될 수 있다. 이들 기구는 호기말 이산화탄소 분압 측정도를 생성하는데, 이 측정도는 CO2 농도의 파형을 나타낸다. 호기말 이산화탄소 분압 측정은 내쉰 공기와 동맥 혈액 내의 이산화탄소 농도를 비교한다. 그런 다음 호기말 이산화탄소 분압 측정도를 분석하여, 과호흡 및 저호흡과 같은 호흡 관련 문제를 진단한다. 호기말 CO2의 경향은 산소 호흡기 성능을 평가하고 약물 활성도, 삽관시의 기술적 문제 및 기도 방해를 확인하는데 특히 유용하다. 미국 마취 학회(ASA)는, 기관내 관 또는 후두 마스크가 사용되고 또한 일반적인 마취를 포함한 치료에 대해 크게 장려될 때 언제 든지 호기말 CO2를 모니터링할 것을 요구한다. 호기말 이산화탄소 분압 측정은 또한 환자 환기를 모니터링하는데 있어 맥박 산소 측정 보다 유용한 것으로 입증되었다. 불행하게도, 이는 일반적으로 부정확하고 산소 공급을 받지 않는 환자에서는 실행하기가 어렵고, 또한 다른 보충적인 호흡 모니터링 방법이 크게 유용할 것이다.
심장 초음파도
Fenichel 등은, 호흡 운동은 제어되지 않으면 심장 초음파도와 간섭을 일으킬 수 있음을 알았다. 호흡 운동은 폐 확장을 통한 전방 반향(echo)을 차단할 수 있고 심장에 대한 트랜스듀서 광선의 입사각을 변화시킨다. 심장 초음파 검사 신호의 이들 영향은 심장 초음파도로부터 기록되거나 추론되는 측정치의 정확도를 감소킬 수 있다. 심장 초음파 검사와 호흡 사이클의 정확한 측정치를 조합하면, 촬영 장치가 호흡 운동을 보상할 수 있다.
임피던스 호흡 곡선 기록
임피던스 호흡 곡선 기록은 공기 유동을 방해함이 없이 호흡량을 추적할 수 있고 공기 흐름과의 접촉을 필요로 하지 않으며 또한 신체 움직임을 제한하지 않는 간단한 방법이다. 또한, 임피던스 호흡 곡선 기록은 폐의 기능적 잔류 용량을 나타내는 측정치를 획득할 수 있다.
심장 활성도를 측정하기 위한 노력을 하던 중에 Atzler 및 Lehmann는 흉부 경유 전기 임피던스가 호흡에 따라 변하는 것을 주목하였다. 그들은 호흡 임피던스 변화를 인공물로서 간주했고 환자에게 측정중에는 호흡을 멈추라고 요청했다. 1940 년에, 심장 임피던스를 연구하던 중에, Nyboer은 그의 측정에서 동일한 호흡 임피던스 인공물을 발견했다. 그는 흉부 경유 임피던스와 양을 동시에 기록하여 폐활량계를 사용하여 흉부 경유 임피던스의 변화를 양의 변화에 관련시킨 최초의 사람이 되어 인공물의 근원을 확인하였다. Goldensohn 및 Zablow는, 호흡량과 흉부 경유 임피던스를 정량적으로 관련시킨 최초의 연구자가 됨으로써 임피던스 호흡 곡선 기록을 진일보시켰다. 그들은 심장 신호 인공물을 분리함에 있어서의 어려움을 보고했고 또한 신체 움직임 동안의 인공물을 주목했다. 그러나, 그들은, 최소 평방 회귀(least squares regression)로 임피던스 변화와 호흡량 변화를 비교한 후에, 중요하게도 그 둘은 선형적인 관계가 있음을 알았다. 다른 그룹은, 흉부 경유 임피던스 변화와 호흡량 사이에 선형적인 관계를 확인했고 또한 폐활량 측정 신호의 대략 90%가 흉부 임피던스 신호로 설명될 수 있음을 발견하였다. 관계는 선형적인 것으로 나타났지만, 많은 그룹은, 환자내 및 환자간의 보정 상수는 시행 간에 크게 변할 수 있음을 발견하였다. 보정 상수의 이러한 차는 다양한 생리적 특성 및 전극 특성으로 인해 생길 수 있으며, 이들 특성이 고려되어야 한다.
흉부 경유 임피던스 이론
전기 임피던스는 저항(R)(실수 성분)과 리액턴스(X)(허수 성분)의 합으로 정의되는 복소수량이다(Z=R+jX=|Z|ejΘ). 이는 교류에 반대되는 측정치로서 사용된다. 수학적으로, 임피던스는 다음과 같은 식으로 측정되고, 이는 옴(Ohm)의 법칙과 유사하다:
Z=V/I
(1)
여기서 전압 = V, 전류 = I 및 임피던스 = Z 이다. 미지의 임피던스로 전기를 전도하는 물체는 간단한 회로로부터 결정될 수 있다. 기지의 교류를 그 물체에 가하고 동시에 그를 가로질러 전압을 측정하고, 또한 식 (1)을 사용하여 임피던스를 구한다. 흉곽은 용적 전도체를 나타내고, 그 때문에, 이온 전도체를 지배하는 법칙이 적용될 수 있다. 추가로, 호흡 중의 기관의 움직임 및 흉곽의 확대는 전도율의 변화를 일으키고, 이 변화는 측정될 수 있다. 흉곽을 가로지르는 임피던스는, 기지의 전류를 도입하고 또한 흉곽을 가로지르는 전압의 변화를 전극으로 측정하여 측정된다.
흉부 경유 임피던스 신호의 근원
흉곽 및 복부를 구성하는 조직 층 모두는 흉부 경유 임피던스의 측정에 영향을 준다. 각 조직은 전극들 사이에서의 전류 흐름의 방향에 영향을 주는 다른 전도율을 갖는다. 최외측 조직으로 시작하면, 신체 표면은 피부로 덮여 있고, 이 피부는 높은 저항율을 갖지만 단지 약 1 mm 두께이다. 피부 아래에는 지방 층이 있고, 이 지방 층도 높은 저항율을 갖는다. 그러나, 이 지방 층의 두께는 매우 가변적이고 신체 위치와 대상자의 체형에 달려 있다. 후방에서 전방으로 가면서 피부 층과 지방 층 사이에는 자세 근육이 있는데, 이는 이방적이다. 자세 근육은 길이 방향으로 낮은 저항율을 갖지만, 모든 다른 방향으로는 높은 저항율을 가지며, 이 때문에, 전류는 피부에 평행한 방향으로 흐르는 경향이 있다. 근육 아래에는 늑골이 있는데, 이 녹골은 뼈로서 높은 절연성을 갖는다. 그러므로, 흉부를 통과하는 전류는 뼈 사이에서만 흐를 수 있다. 전류가 폐에 도달하면, 전류는 혈액을 통과하는 것으로 가정하고, 혈액은 신체 조직 중에서 가장 낮은 저항을 갖는 조직이다. 폐가 환기되면, 그 폐의 크기 및 전류 흐름의 경로가 변하게 되고 측정될 수 있는 저항 또는 임피던스의 변화가 나타나게 된다.
조직의 이방성 때문에, 가슴을 통과하는 반경 방향 전류 흐름은 예상 보다 훨씬 적다. 전류의 대부분은 가슴을 통과하지 않고 가슴 주위로 흐르게 된다. 결과적으로, 임피던스 변화는 흉부 둘레의 변화의 변화, 폐 크기의 변화 및 가로막-간 질량체의 움직임으로 인해 생긴다. 낮은 흉부 높이에서의 측정은 가로막과 간의 움직임 때문이고, 더 높은 흉부 높이에서의 측정은 폐의 환기 및 확장 때문이다. 그러므로, 임피던스 신호는 폐의 확장 및 환기와 가로막-간 질량체의 움직임으로 인한 변화의 합이다. 정상적인 호흡 신호를 관찰하기 위해서는 복부 및 흉부 요소 모두가 필요하다 추가로, 상측 및 하측 흉곽의 임피던스 변화의 다른 원인은, 왜 더 큰 선형성이 더 높은 흉부 높이에서 나타나는지를 설명할 수 있다.
전극 배치의 영향
흉부 경유 임피던스는 환자의 피부에 부착되는 전극으로 측정된다. Geddes 등은, 전극 자극 주파수는 생리적 조직 고려 때문에 20 kHz 이상이어야 함을 알았다. 이는 안전 및 생체 전기적인 이벤트로부터 간섭을 제거하기 위한 것이다. 추가로, 대상자의 임피던스 측정치는, 앉아 있기, 반듯이 누워 있기 및 서 있기를 포함하여 대상자의 위치에 따라 달라지는 것으로 나타났다. 주어진 양의 변화에 대해, 반듯이 누워 있을 때 호흡 중에 최대의 신호 진폭 및 최저의 신호 대 잡음이 생기는 것으로 나타났다.
다른 잠재적인 신호 인공물은 대상자의 움직임으로 인해 생기는데, 이러한 움직임은 전극을 이동시킬 수 있고 보정을 방해한다. 또한, 전극의 이동은 비반 환자 및 나이가 많은 환자에게서 더 많이 나타날 수 있으며, 그래서, 장기간의 모니터링 동안에 반복적인 리드 재보정이 필요할 수 있다. 시행 간의 보정 가변성 때문에, 몇몇 사람은 주어진 대상자 자세 및 전극 배치에 대해 보정이 각 개인에 대해 수행되어야 함을 제안하였다. 그러나, 어떤 그룹은 주의 깊은 환자내 전극 배치는 측정간의 임피던스 차를 약 1%로 줄일 수 있음을 보일 수 있었다.
전극 배치가 동일함에도 불구하고, 서로 다른 크기의 개인에 대한 보정 상수 및 신호 진폭은 가변성을 보였다. 주어진 양의 변화에 대한 임피던스 변화는 가장 얇은 가슴을 갖는 사람에게서 가장 컸고 더 충분한 크기의 사람에게서는 더 작다라는 것을 알았다. 이들 관찰된 차는 전극과 더 큰 대상자의 폐 사이에 지방질 조직 및 근육과 같은 저항성 조직이 더 많이 있기 때문일 수 있고, 그래서 더 큰 대상자의 경우에 주어진 양의 변화에 대해 전체적으로 더 작은 임피던스 변화율이 나타난다. 한편, 어린이에게서 임피던스 트레이스(trace)의 심장 성분은 성인에서 보다 큰 것을 알 수 있다. 이는 어린이 보다 성인의 심장 주위에 더 많은 지방이 축적되어 있기 때문일 수 있고, 그 지방 축적은 심장이 임피던스 측정에 포함되는 것을 막는 역할을 한다.
6번째 늑골의 높이에서 겨드랑 중간선에 부착되는 전극은 호흡 중에 최대의 임피던스 변화를 보였다. 그러나 두 변수 사이의 최대 선형성은 전극을 흉곽에서 더 높은 곳에 배치하여 획득되었다. 보고된 높은 정도의 선형성에도 불구하고, 호흡 중에 임피던스 변화의 큰 표준 편차가 보고되었다. 그러나, 임피던스 측정치에서 관찰되는 가변성은 혈압과 같은 다른 활력 징후의 측정치에서 나타나는 것과 비슷하다. 그룹에 의하면, 임피던스 호흡 곡선 기록법은 임상 목적으로 충분히 정확한 것으로 나타났다. 또한, 이들 연구 이후 40년 내에, 전극 재료 및 임피던스 측정치의 신호 처리가 크게 개선되어, 더욱더 신뢰적인 측정치가 획득되었다. 디지털 신호 처리에 의해, 임피던스 측정치는 실시간으로 거의 동시적인 필터링 및 평탄화가 가능하고, 그리하여 인공물과 잡음이 최소화될 수 있다. 더 최근에는, 호흡 임피던스는 장기간 환자 모니터링에 성공적으로 사용되고 있다. 전극이 상대적으로 움직이지 않고 유지되는 한, 양의 변화에 대한 임피던스 변화의 관계는 오랜 시간 동안 안정적이다.
능동형 음향 시스템
폐와 관련하여 음향학의 가장 일반적인 사용은, 폐에 생기는 소리를 평가하는 것이고, 그 소리는 청진기의 사용으로 획득된다. 폐 조직의 빈번히 간과되는 한 특성은, 폐 조직이 음향 필터로서 작용할 수 있다는 것이다. 이 음향 필터는 폐 조직을 통과하는 소리의 다양한 진동수를 다른 정도로 약화시킨다. 약화 정도와 폐내 공기량 사이에는 어떤 관계가 있다. 가슴 벽이 움직이면, 흉곽을 통과하는 음향 신호의 주파수 변이가 또한 일어난다.
이상(abnormality)의 검출 가능성
강제 폐활량(FVC) 및 1초간 강제 날숨량(FEV1)과 같은 많은 유용한 지시 인자가 임피던스 호흡 곡선 기록으로 환자 호흡의 양 트레이스에 대한 모니터링으로부터 얻어질 수 있다. FVC 및 FEV1는 일반적으로 폐활량계로 측정되는 2개의 기준 지시 인자이고, COPD, 천식 및 폐기종과 같은 질병을 진단하고 모니터링하기 위해 사용된다. 호흡을 모니터링하는 것 외에도, 임피던스 호흡 곡선 기록은 동시에 동일 전극으로부터 심장 초음파도를 기록할 수 있다.
호흡간 가변성
호흡간 가변성, 분산 계수, 표준 편차 및 일회 호흡량 히스토그램의 대칭성과 같은 계산은 나이 및 호흡 건강에 의존하는 것으로 나타났다. 정상적인 대상자와 비교하여, 이들 파라미터 중의 일부, 특히, 분산 계수는 폐결핵, 간질성 폐렴, 폐기종 및 천식을 앓고 있는 환자에게서 상당히 다른 것으로 나타났다. 또한, 전극이 환자에서 움직이지 않는 한 임피던스 측정치는 만족스러운 것으로 문헌에 나타나 있다. 일반적으로, 건강한 대상자는 폐 질환 상태에 있는 대상자 보다 호흡 패턴에 있어서 더 큰 가변성을 보인다는 것이 많은 그룹에 의해 알려졌다.
호흡 파형의 비선형적인 분석이 다양한 용례에서 사용되었다. 비선형적인 생리적 데이터의 규칙성에 대한 조사에서, 연구에 의하면, 폐질환 상태에서 환자는 호흡간 복잡성의 감소를 보이는 것으로 나타났다. 이 복잡성의 감소는 만성 폐쇄성 폐질환, 억제성 폐질환 및 기계적인 환기로부터의 발관(extubation)을 못하는 환자에게서 나타났다. 감소된 가변성은 또한 진정제 투여 및 통각 상실의 결과인 것으로 나타났다. 일반적으로, 정상적인 환자는 어떤 형태의 폐질환 또는 악화를 겪고 있는 환자 보다 더 큰 호흡간 가변성을 갖는다.
호흡 패턴은, 신체 내의 복수의 규제적인 요인의 영향을 받음에 따라, 임의의 생리적 데이터 처럼 비선형적이다. 호흡간 가변성의 분석에서, 다양한 엔트로피 계량을 사용하여 신호 내의 불규칙성 및 재현성의 양을 측정한다. 이들 계량은 호흡간 변화 뿐만 아니라 호흡내 가변성 및 곡선의 크기, 주기성 및 공간적 위치를 평가할 때 RVM 일회 호흡량 트레이싱의 분석에 사용될 수 있다.
표준화된 환자 특성 데이터(Crapo)에 근거하는 시스템의 보편적 보정에 의해, 복잡성 지수가 생성되고 또한 통상적인 복잡성 수준인 것으로 규정되는 것에 대한 단일 환자의 비교가 이루어질 수 있다. 이 지수는, 적절한 발관 시간을 결정하고 심장폐 질환의 심각성을 결정할 때 또한 치료의 평가시에 임상의에게 도움을 주기 위해 사용될 것이다. 이 지수는 또한 데이터가 임피던스 기반 장치를 통하던 가속도계를 통하던, 산소 호흡기를 통하던 또는 촬영 장치를 통하던 수집되는 방법에는 무관하다. 시스템은 또한 특정한 환자에 맞게 보정될 수 있고, 임의의 호흡 파라미터에서 신속한 변화를 검출하면서 대상자내 가변성에 촛점을 둘 수 있다.
호흡 간격의 비선형적인 분석
가변성 계량에 추가로, 어떤 그룹은, 순간적인 호흡 간격의 비선형적인 분석은 기계적 산소 호흡기를 버리는 성공과 깊은 상호 관련이 있는 것을 알았다. 이들 계량은 폐 건강의 유용한 지시 인자이고 임상의의 결정에 도움을 줄 수 있다. 환자의 대략 20%가 기계적인 산소 호흡기로부터 분리될 수 없고, 성공적인 분리를 예측하는 현재의 방법은 불량하고 의사의 결정에 거의 도움을 주지 못한다. 24 시간 이상 동안 기계적인 산소 호흡기를 착용하는 33명의 대상자에 대한 연구에서, 24명의 대상자가 환기에서 성공적으로 벗어났고 반면 8명의 대상자는 실패한 것으로 나타났다(한 대상자의 데이터는 제거되었음). 실패의 원인은, 5명의 대상자에 있는 저산소증, 나머지 3명에 있는 빈호흡, 과탄산혈증, 및 상부 기도 부종 때문인 것으로 나타났고, 이들 모두는 임피던스 호흡 곡선 기록 시스템으로 확인될 수 있는 질병이다. 이 연구에서의 주요 발견 사항은, 기계적인 산소 호흡기로부터 분리되지 못한 사람에 대한 순간적인 호흡 간격의 비선형적인 분석은 성공적으로 분리된 사람 보다 상당히 더 규칙적이다라는 것이다. 또한, 호흡 속도는 두 그룹 간에 다르지 않은 것으로 나타났다. 임피던스 호흡 곡선 기록 측정치의 비선형적인 분석으로부터 획득된 계량은 환자 결과를 성공적으로 예측할 수 있다. 추가로, 이들 계랑은 확고한 것으로 나타났고 또한 기침과 같은 인공물이 도입될 때 크게 변하지 않았다.
감소된 환기 상태의 검출
임피던스 호흡 곡선 기록으로 생성된 호흡 트레이스 및 대상자의 평균 임피던스는 감소된 환기 또는 흉곽 내 유체량의 변화의 상태를 나타낼 수 있다. 이러한 종류의 모니터링은 마취된 환자의 관리에 유용할 것이다. 마취된 환자 또는 움직이지 못하는 환자에서 임피던스 호흡 곡선 기록으로 하는 호흡 모니터링은 장기간 동안, 특히 수술후 회복실에서의 위독한 기간 동안에 정확하고 신뢰적인 것으로 나타났다. 조사자들은 흉곽 또는 폐에 있는 유체는 임피던스의 측정 가능한 변화를 일으킨다는 것을 알았고, 그 변화를 사용하여, 회복실에 있는 환자에 대한 일반적인 문제(예컨대, 폐부종 또는 폐렴)를 결정할 수 있다.
흉곽에 있는 유체량의 변화를 측정하는 것에 추가로, 일회 호흡량의 변화 및 상부 기도 저항이 임피던스 측정치에서 즉시 명백하게 나타난다. 조사자들은, 마취된 환자의 기관내 클램핑이 환자의 호흡 노력에도 불구하고 감소된 임피던스 신호를 여전히 생성하였고 그래서 환기에 대한 정확한 지시를 주었음을 알았다. 또한, 임피던스 측정치는 각 폐의 환기에 대한 정량적인 평가를 제공하는 것으로 나타났다. 임피던스 측정치의 차는 일방의 폐 병변을 갖는 환자에게서 관찰되었고, 흉곽의 손상된 측에 있는 한쌍의 전극은 정상적인 측 보다 덜 뚜렷한 신호를 생성한다.
호흡 모니터
어떤 접촉 프로브는 호흡 속도를 기록하지만, 호흡 패턴 또는 가변성을 기록하거나 분석하고, 호흡 패턴 또는 가변성을 생리적 조건 또는 생존 능력과 상호 관련시키거나 또는 호흡 패턴 또는 가변성을 사용하여 임박한 쇠약을 예측하는 장치나 방법은 지금까지 구체적으로 고안되지 않았다. 심박수 가변성 알고리즘은 심장 박동 대 심장 박동 심박수의 변화만 보고한다. 호흡 세기, 속도, 및 호흡 운동의 위치의 가변성을 포함하기 위해 호흡 속도 가변성 알고리즘을 사용하는 것이 바람직하다. 세기, 속도 및 호흡 노력의 위치의 변화, 또는 이들 파라미터의 가변성의 변화로 나타나는 바와 같은 호흡의 현저한 이상은, 호흡 또는 심혈관 부전의 조기 경고를 제공하고 또한 조기 개입의 기회를 줄 수 있다. 이들 변화를 기록하는 장치의 개발 및 이들 호흡 변화를 질병 또는 부상의 심각도와 상호 관련시키는 알고리즘의 생성은, 유용한 현장 도구를 제공할 뿐만 아니라, 위독한 환자를 평가하고 치료하는데 도움을 주는 병원 중환자 치료 세팅에서의 한 중요성을 제공할 것이다. 병원 또는 가정 세팅에서의 사용은 덜 위독한 환자에게 유용하고, 그럼에도 불구하고 그 환자는 그러한 모니터링의 이득을 받을 것이다. 예컨대, 환자가 과도한 마취 상태로 있으면 호흡 속도가 떨어지고 호흡은 "얕아"지게 된다. 폐부종 또는 폐 순응성 상실의 다른 이유 때문에 폐가 경직되고 공기 교환이 불량하게 되면 호흡 속도 및 노흡 노력이 올라 가게 된다. 그러나, 객관적으로 모니터링되는 유일한 파라미터인 속도의 내포는, 환자를 최선으로 치료하기에 충분히 빨리 빈번히 확인되는 것은 아니다. 호흡 일량을 실시간으로 정량적으로 평가할 수 있고 또한 호흡 속도, 세기, 국한 또는 이들 파라미터 중의 어느 하나 또는 모두의 가변성의 경향을 분석할 수 있는 시스템이 조기 진단과 개입 및 치료 모니터링을 위해 필요하다. 이러한 시스템은 마취의 깊이, 또는 마취제 또는 다른 통증 경감 약물의 적정성 또는 과잉 투여를 판단하는데 필요하다.
PCA 및 피드백 제어
환자 제어 통각 상실(PCA)은 환자 피드백을 포함하는 수술후 통증 제어 방법이다. 아편제의 투여는 호흡, 심박수 및 혈압을 억제할 수 있고, 그래서 주의 깊고 면밀한 모니터링이 필요하다. 시스템은 환자의 IV 라인 안으로 펌핑될 수 있는 통증 약물을 담는 컴퓨터 구비 펌프를 포함한다. 일반적으로, 통증 약물의 일정한 투여에 추가로, 환자는 추가적인 약물 형태의 관리를 받기 위해 버튼을 누른다. 그러나, 환자는 너무 많이 졸리면 버튼을 누르지 않아야 되는데, 지나친 졸림은 더 빠른 회복을 위한 치료를 방해할 수 있기 때문이다. 또한, 과잉 투여를 막기 위해 주어진 양의 시간 내에 환자에 주어지는 약물의 양을 제한하는 안전 보호 조치가 준비되어 있다. 맥박 산소 측정기, 호흡 속도 및 호기말 이산화탄소 분압 측정 모니터를 사용하여 통증 약물로 인한 호흡 저하를 경고하고 PCA 투여를 중단할 수 있지만, 각각은 적어도 정확성, 유효성 및 실행에 관한 심한 제한을 가지고 있다.
호흡 보조 장치
만성 폐쇄성 폐질환("COPD"), 폐기종 및 그리 심각하지 않은 다른 질병은, 환자가 효율적인 공기 교환을 제공하고 또한 적정한 호흡을 제공할 수 있는 능력을 저하시키는 효과를 가지고 있다. COPD는 호흡하는 것을 힘들게 하는 폐 질환이다. 이는, 일반적으로 수년 동안 흡연을 해서 생기는 폐의 손상으로 인한 것이다. COPD는 종종 2가지 질환, 즉 만성 기관지염과 폐기종의 혼합이다. 만성 기관지염의 경우에, 공기를 폐에 전달하는 기도에 염증이 생기고 많은 점액이 생기게 된다. 이는 기도를 좁게 하거나 차단시켜, 호흡하는 것을 힘들게 할 수 있다. 건강한 사람에서는, 폐의 작은 폐포는 풍선 같다. 사람이 호흡함에 따라, 폐포는 더 크게 되고 또한 더 작게 되어 공기가 폐를 통과하게 된다. 그러나, 폐기종의 경우에는, 이들 폐포는 손상되고 신장성을 잃게 된다, 더 적은 공기가 폐에 출입하고, 이 때문에 호흡이 짧게 된다. COPD 환자는 종종 충분한 산소 공급을 얻는 것이 어렵고/어렵거나 CO2 제거 및 그의 호흡은 어렵고 힘들 수 있다.
낭포성 섬유증("CF")(점액점착증이라고도 함)은 대개 폐뿐만 아니라 췌장, 간, 신장 및 창자에 영향을 주는 일반적인 병이다. 장기적인 문제는, 빈번한 폐 감염으로 인한 어려운 호흡 및 가래 내뱉기를 포함한다. 다른 증상은 특히 부비강 감염, 불량한 성장, 지방변, 손가락과 발가락의 곤봉지(clubbing), 및 남성 불임을 포함한다.
COPD, CF, 폐기종 및 다른 호흡 문제의 증상을 경감시키는데 도움을 주기 위해 사용되는 많은 치료법이 있다. 예컨대, 환자는 고진동수 흉벽 진동("HFCWO") 조끼 또는 진동기를 착용할 수 있다. HFCWO 조끼는, 이 조끼를 고진동수로 진동시키는 기계에 부착되는 팽창 가능한 조끼이다. 조끼는 가슴을 진동시켜 점액을 느슨하게 하고 얇게 만든다. 대안적으로, 환자는 연속적인 양 기도 압력("CPAP") 또는 바이레벨 양 기도 압력("BiPAP") 장치를 사용하여 가벼운 공기 압력을 연속적으로 제공하여, 스스로 자발적으로 호흡할 수 있는 환자에서 기도를 연속적으로 개방된 상태로 유지시킨다. 다른 기계적인 환기 치료는, 기침 보조 시스템, 산소 치료, 흡입 치료, CHFO("Continuous High Frequency Oscillation"), 산소 호흡기, 약제가 든 에어로졸 전달 시스템, 및 다른 비침습적인 환기 방법을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
이들 치료법 각각은 공통적인 단점을 가지며, 얼마나 많은 공기가 실제로 폐에 들어가는지를 아는 방법은 없다. 일부 치료는 시간 효과적인 산소 치료에 대해 공기 압력 피드백을 사용한다. 이는 부정확할 수 있고 산소 환기의 직접적인 측정치가 아니다. 또한, 마스크를 사용하는 치료는 누출 및 마스크 배치와 관련된 제로 인해 부정확할 수 있다. 추가로, 공압 기도 회로에서의 꼬임 및 고장은 폐에 들어가는 공기량의 부정확한 척도를 제공할 수 있다.
본 발명은 현재의 전략 및 설계와 관련된 문제와 단점을 극복하고 새로운 환자 모니터링 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 한 실시 형태는, 조기 경고 점수 계산 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은, 컴퓨팅 장치, 환자로부터 생리적 신호를 획득하기 위한 것이고 상기 컴퓨팅 장치에 기능적으로 연결되는 복수의 센서, 및 조기 경고 점수(early waring score, EWS)가 미리 정해진 레벨을 초과하면 알림을 출력하도록 되어 있는 적어도 하나의 경보기를 포함한다. 컴퓨팅 장치는, 상기 센서로부터 생리적 신호를 수신하고, 상기 생리적 신호를 분석하며, 또한 분석된 신호에 근거하여 상기 조기 경고 점수를 계산하며, 그리고 상기 조기 경고 점수를 미리 정해진 한계와 비교하며, 상기 점수가 상기 한계 밖에 있으면, 경보기를 울리거나 치료 또는 의료적 개입을 작동시키거나 변경한다.
바람직하게는, 적어도 하나의 센서는 생체 전기적인 임피던스(impedance) 센서이고 상기 컴퓨팅 장치는 상기 생체 전기적인 임피던스 신호에 근거하여 환자의 분당 환기량, 일회 호흡량 및/또는 호흡 속도에 대한 평가를 제공한다. 바람직하게는, EWS 계산은 환자의 분당 환기량, 일회 호흡량 및/또는 호흡 속도 중의 적어도 하나를 포함한다. 바람직한 실시 형태에서는, EWS 계산은 분당 환기량을 포함하고 호흡 속도를 포함하지 않는다. 바람직하게는, EWS는 호흡 부전, 패혈증, 심부전, 울혈성 심부전, 신부전, 과다수분공급, 폐부종, 대사항진 상태, 과로, 외상성 뇌 손상, 폐색전, 오피오이드 유도 호흡 기능 저하, 과잉 진정 중의 적어도 하나를 나타낸다.
센서는 바람직하게는 분당 환기량, 일회 호흡량, 호흡 속도, 산소 포화도, 온도, 혈압, 맥박수 또는 심박수, 혈중 산소 레벨, 및 뇌 활성도 중의 적어도 하나에 관련된 환자 데이터를 얻는다. 바람직하게는, 적어도 하나의 경보기는 청각적인 것 또는 시각적인 것 중의 적어도 하나이다. 바람직한 실시 형태에서, 적어도 2개의 센서가 상기 환자의 몸통에 배치되고, 생리적 생체 전기적인 임피던스 신호가 흉부를 경유하여 측정된다. 바람직하게는, 컴퓨팅 장치는, 환자의 조심성, 음성, 통증, 및 무반응성(AVPU)을 포함하는 환자 데이터를 더 얻고, EWS 계산은 환자의 AVPU 데이터를 포함한다. 바람직하게는, 시스템은 비침습적이다.
바람직하게는, EWS 계산은 환자의 질병 상태 및/또는 상황을 포함한다. 바람직한 실시 형태에서, EWS 계산은 환자의 나이, 인구 통계학, 상태 및/또는 환자의 전자적 건강 기록부로부터의 데이터를 포함한다. 바람직하게는, 본 시스템은 중증도 분류 시스템(triage system), 동원 프로토콜(mobilization protocol) 시스템, 훈련 프로토콜 시스템 또는 활성도 및/또는 영양 요법 시스템이다.
본 발명의 다른 실시 형태는 조기 경고 점수(EWS)를 계산하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은, 생리적 신호를 획득하기 위한 복수의 센서를 환자에 연결하는 단계, 상기 센서로부터 생리적 신호를 수신하는 단계, 생리적 신호를 분석하는 단계, 분석된 신호에 근거하여 상기 EWS를 계산하는 단계, 및 상기 조기 경고 점수를 미리 정해진 한계와 비교하고, 상기 점수가 상기 한계 밖에 있으면, 경보기를 울리거나 치료 또는 의료적 개입을 작동시키거나 변경하는 단계를 포함한다.
바람직한 실시 형태에서, 적어도 하나의 센서는 생체 전기적인 임피던스 센서이고, 본 방법은 상기 생체 전기적인 임피던스 신호에 근거하여 환자의 분당 환기량, 일회 호흡량 및/또는 호흡 속도에 대한 평가를 더 제공한다. 바람직하게는, EWS 계산은 환자의 분당 환기량, 일회 호흡량 및/또는 호흡 속도 중의 적어도 하나를 포함한다. 바람직하게는, EWS 계산은 분당 환기량을 포함하고 호흡 속도를 포함하지 않는다. 바람직한 실시 형태에서, EWS는 호흡 부전, 패혈증, 심부전, 울혈성 심부전, 신부전, 과다수분공급, 폐부종, 대사항진 상태, 과로, 외상성 뇌 손상, 폐색전, 오피오이드 유도 호흡 기능 저하, 과잉 진정 중의 적어도 하나를 나타낸다.
바람직하게는, 센서는 분당 환기량, 일회 호흡량, 호흡 속도, 산소 포화도, 온도, 혈압, 맥박수 또는 심박수, 혈중 산소 레벨, 및 뇌 활성도 중의 적어도 하나에 관련된 환자 데이터를 얻는다. 바람직하게는, 알림은 청각적인 것 또는 시각적인 것 중의 적어도 하나이다. 바람직하게는, 적어도 2개의 센서가 상기 환자의 몸통에 배치되고, 생리적 생체 전기적인 임피던스 신호가 흉부를 경유하여 측정된다.
본 방법은 바람직하게는, 환자의 조심성, 음성, 통증, 및 무반응성(AVPU)을 포함하는 환자 데이터를 획득하는 단계를 더 포함하고, EWS 계산은 환자의 AVPU 데이터를 포함한다. 바람직하게는, 본 방법은 비침습적이다. 바람직하게는, EWS 계산은 환자의 질병 상태 및/또는 상황을 포함한다. 바람직한 실시 형태에서, EWS 계산은 환자의 나이, 인구 통계학, 상태 및/또는 환자의 건강 기록부로부터의 데이터를 포함한다. 바람직하게는, 본 방법은 중증도 분류 방법 , 동원 프로토콜 방법, 훈련 프로토콜 방법 또는 활성도 및/또는 영양 요법 방법이다.
본 발명의 다른 실시 형태 및 이점은 부분적으로 이하의 설명 부분에 나타나 있고, 또한 부분적으로 이 설명 부분으로부터 명백하게 될 것이고 또는 본 발명의 실시로부터 배울 수 있다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명을 단지 예시적으로 더 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 4-리드 실시 형태의 사시도이다.
도 2는 후방 좌측-우측 전극 구성을 나타낸다.
도 3은 후방 우측 수직 전극 구성을 나타낸다.
도 4는 전방-후방 전극 구성을 나타낸다.
도 5는 전방 좌측 수직 전극 구성을 나타낸다.
도 6은 멀티플렉서에 의해 서로 연결된 2개의 4-리드 구성의 사시도이다.
도 7은 ICG 전극 구성을 나타낸다.
도 8은 폐활량계에 연결되어 있는 본 발명의 4-리드 실시 형태의 사시도이다.
도 9는 산소 호흡기에 연결되어 있는 본 발명의 4-리드 실시 형태의 사시도이다.
도 10은 느린, 정상적인, 그리고 불규칙한 호흡 기동에 대한 RVM 측정치(임피던스) 대 양(volume) 그래프이다.
도 11은 정상적인 호흡의 경우에 시간에 대한 일 세트의 RVM 및 양 그래프이다.
도 12는 느린 호흡의 경우에 시간에 대한 일 세트의 RVM 및 양 그래프이다
도 13은 불규칙한 호흡의 경우에 시간에 대한 일 세트의 RVM 및 양 그래프이다.
도 14는 4개의 서로 다른 전극 구성의 경우에 EMI에 대한 보정 계수의 그래프이다.
도 15는 양 드리프트(drift)를 나타내는 폐활량 측정 그래프이다.
도 16은 양 드리프트의 영향을 받는 양 대 임피던스 그래프이다.
도 17은 양 드리프트에 대해 보정된 폐활량 측정 그래프이다.
도 18은 양 드리프트에 대해 보정되지 않은 데이터와 보정된 데이터를 비교하는, 양 대 임피던스의 그래프이다.
도 19는 본 발명을 위한 데이터 분석을 설명하는 흐름도이다.
도 20은 스피커와 마이크로폰을 이용하는 본 발명의 바람직한 실시 형태이다.
도 21은 스피커와 마이크로폰의 어레이를 이용하는 본 발명의 바람직한 실시 형태이다.
도 22는 스피커의 어레이와 마이크로폰을 이용하는 본 발명의 바람직한 실시 형태이다.
도 23은 센서를 위한 조끼를 이용하는 본 발명의 바람직한 실시 형태이다.
도 24는 센서를 위한 천에 내장되어 있는 어레이를 이용하는 본 발명의 바람직한 실시 형태이다.
도 25는 센서의 네트를 이용하는 본 발명의 바람직한 실시 형태이다.
도 26은 무선 송신기와 수신기를 이용하는 본 발명의 바람직한 실시 형태이다.
도 27은 동시에 기록되는 데이터에 대한 임피던스 대 시간 및 양 대 시간의 그래프를 나타낸다.
도 28은 본 발명의 시스템의 실시 형태를 도시한다.
도 29는 본 발명의 장치의 실시 형태를 도시한다.
도 30 ∼ 32는 본 발명의 장치의 바람직한 실시 형태를 도시한다.
도 33 ∼ 38는 리드 배치의 서로 다른 실시 형태를 도시한다.
도 39는 기생 캐패시턴스를 보상하기 위한 변형된 Howland 회로의 실시 형태를 나타낸다.
도 40은 임피던스 측정 장치가 HFCWO 조끼와 데이터 통신하는 본 발명의 실시 형태를 나타낸다.
도 41은 임피던스 측정 장치가 기계적인 환기 치료 장치와 데이터 통신하는 본 발명의 실시 형태를 나타낸다.
도 42는 임피던스 측정 장치가 산소 공급 치료 장치와 데이터 통신하는 본 발명의 실시 형태를 나타낸다.
도 43은 임피던스 측정 장치가 흡입 치료 장치와 데이터 통신하는 본 발명의 실시 형태를 나타낸다.
도 44는 임피던스 측정 장치가 기침 보조 장치와 데이터 통신하는 본 발명의 실시 형태를 나타낸다.
도 2는 후방 좌측-우측 전극 구성을 나타낸다.
도 3은 후방 우측 수직 전극 구성을 나타낸다.
도 4는 전방-후방 전극 구성을 나타낸다.
도 5는 전방 좌측 수직 전극 구성을 나타낸다.
도 6은 멀티플렉서에 의해 서로 연결된 2개의 4-리드 구성의 사시도이다.
도 7은 ICG 전극 구성을 나타낸다.
도 8은 폐활량계에 연결되어 있는 본 발명의 4-리드 실시 형태의 사시도이다.
도 9는 산소 호흡기에 연결되어 있는 본 발명의 4-리드 실시 형태의 사시도이다.
도 10은 느린, 정상적인, 그리고 불규칙한 호흡 기동에 대한 RVM 측정치(임피던스) 대 양(volume) 그래프이다.
도 11은 정상적인 호흡의 경우에 시간에 대한 일 세트의 RVM 및 양 그래프이다.
도 12는 느린 호흡의 경우에 시간에 대한 일 세트의 RVM 및 양 그래프이다
도 13은 불규칙한 호흡의 경우에 시간에 대한 일 세트의 RVM 및 양 그래프이다.
도 14는 4개의 서로 다른 전극 구성의 경우에 EMI에 대한 보정 계수의 그래프이다.
도 15는 양 드리프트(drift)를 나타내는 폐활량 측정 그래프이다.
도 16은 양 드리프트의 영향을 받는 양 대 임피던스 그래프이다.
도 17은 양 드리프트에 대해 보정된 폐활량 측정 그래프이다.
도 18은 양 드리프트에 대해 보정되지 않은 데이터와 보정된 데이터를 비교하는, 양 대 임피던스의 그래프이다.
도 19는 본 발명을 위한 데이터 분석을 설명하는 흐름도이다.
도 20은 스피커와 마이크로폰을 이용하는 본 발명의 바람직한 실시 형태이다.
도 21은 스피커와 마이크로폰의 어레이를 이용하는 본 발명의 바람직한 실시 형태이다.
도 22는 스피커의 어레이와 마이크로폰을 이용하는 본 발명의 바람직한 실시 형태이다.
도 23은 센서를 위한 조끼를 이용하는 본 발명의 바람직한 실시 형태이다.
도 24는 센서를 위한 천에 내장되어 있는 어레이를 이용하는 본 발명의 바람직한 실시 형태이다.
도 25는 센서의 네트를 이용하는 본 발명의 바람직한 실시 형태이다.
도 26은 무선 송신기와 수신기를 이용하는 본 발명의 바람직한 실시 형태이다.
도 27은 동시에 기록되는 데이터에 대한 임피던스 대 시간 및 양 대 시간의 그래프를 나타낸다.
도 28은 본 발명의 시스템의 실시 형태를 도시한다.
도 29는 본 발명의 장치의 실시 형태를 도시한다.
도 30 ∼ 32는 본 발명의 장치의 바람직한 실시 형태를 도시한다.
도 33 ∼ 38는 리드 배치의 서로 다른 실시 형태를 도시한다.
도 39는 기생 캐패시턴스를 보상하기 위한 변형된 Howland 회로의 실시 형태를 나타낸다.
도 40은 임피던스 측정 장치가 HFCWO 조끼와 데이터 통신하는 본 발명의 실시 형태를 나타낸다.
도 41은 임피던스 측정 장치가 기계적인 환기 치료 장치와 데이터 통신하는 본 발명의 실시 형태를 나타낸다.
도 42는 임피던스 측정 장치가 산소 공급 치료 장치와 데이터 통신하는 본 발명의 실시 형태를 나타낸다.
도 43은 임피던스 측정 장치가 흡입 치료 장치와 데이터 통신하는 본 발명의 실시 형태를 나타낸다.
도 44는 임피던스 측정 장치가 기침 보조 장치와 데이터 통신하는 본 발명의 실시 형태를 나타낸다.
여기서 구현되고 또한 넓게 설명되는 바와 같이, 여기서의 개시는 본 발명의 상세한 실시 형태를 제공한다. 그러나, 개시된 실시 형태는, 다양하고 대안적인 형태로 구현될 수 있는 본 발명을 단지 예시하는 것이다. 그러므로, 특정한 구조적 및 기능적 상세는 제한적인 것이 아니며, 오히려, 그 상세는 청구 범위에 대한 기초 및 본 발명을 다양하게 사용하도록 당업자에게 가르쳐 주기 위한 대표적인 기초를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 한 실시 형태는, 복수의 전극 리드(lead) 및/또는 스피커와 마이크로폰을 신체에 배치하여 임피던스 측정치를 모으는, 환자, 개인 또는 동물을 평가하기 위한 장치에 관한 것이다. 바람직하게는, 적어도 하나의 임피던스 측정 장치 및 마이크로폰/스피커가 프로그램 가능한 요소에 기능적으로 연결되고, 그 요소는 대상자의 적어도 하나의 호흡 파라미터의 평가를 제공하도록 프로그램되어 있다.
바람직하게는, 임피던스 측정은 복수의 원격 프로브 데이터 세트에 근거하고, 프로그램 가능한 요소는 복수의 원격 프로브 데이터 세트 중의 적어도 하나를 향상시키거나 복수의 원격 프로브 데이터 세트 중의 적어도 하나를 안정화시키거나 또는 동적 범위와 신호 대 잡음 비(SNR) 값을 얻기 위해 복수의 원격 프로브 데이터 세트 각각을 분석하도록 더 프로그램되어 있다. 바람직하게는, 장치 프로브는 여러 리드 구성으로 유지된다. 한 실시 형태에서, 리드 구성의 변화로, 대상자 및 수행되는 시험에 따른 유연성이 얻어질 수 있다. 다른 실시 형태에서, 리드 구성의 변화로, 환자의 해부학적 구조에 있어서 가변성이 허용된다. 바람직하게는, 장치는 유효한 리드 구성을 확인하기 위해 세팅을 유지한다. 바람직하게는, 장치는 유효한 리드 부착을 확인하기 위해 세팅을 유지한다.
바람직하게는, 기계에 내장되는 프로토콜로 설명되는 장치 또는 방법은 리드 배치에 관해 가르쳐 준다. 바람직하게는, 적절한 리드 접촉은 장치로 확인된다. 바람직하게는, 장치는 부적정한 또는 부적절한 리드 배치에 대해 조작자에에 알려준다.
바람직하게는, 장치는 연속적으로 또는 간헐적으로 모니터링하고 또한 호흡 파라미터가 환기 또는 다른 활력 기능의 상실을 나타내면 이를 알려주는 경보를 유지한다. 경보는 호흡 충분 지수, 분당 환기량, 호흡 속도, 일회 호흡량, 들숨량 또는 유동 파라미터, 날숨량 또는 유동 파라미터, 호흡 속도의 가변성, 양, 유동 또는 발생된 다른 파라미터에 근거하여 설정된다. 예컨대, 모니터가 저호흡과 관련된 호흡 빈도 또는 깊이 또는 분당 환기량의 감소를 검출하거나 또는 과호흡을 암시하는 이들 파라미터 중 어느 하나 또는 모두의 증가를 검출하면 경보기가 울리게 된다. 경보는 산소 호흡기 또는 폐활량계에 대한 특정한 개별 보정에 근거하여 환자의 현재 호흡 상태를 기준 레벨과 비교할 때 병상에서 사용된다. 바람직하게는, 경보는 주어진 개인에 대해 산소 호흡기 또는 폐활량계로부터 취해진 파라미터에 근거하여 설정된다. 더 바람직하게는, 기준 레벨은 인구 통계학적 파라미터, 생리적 파라미터 및 체형 파라미터 중의 하나 이상에 근거한다. 환자에 유해하다고 결정된 때에 경보기가 사용되어 마취제 유도 호흡 저하를 알려 준다. 바람직하게는, 경보를 촉발시키는 값의 범위는, 호흡 속도, 일회 호흡량, 분당 환기량, 호흡 충분 지수, 호흡 곡선의 형상, 엔트로피, 호흡 가변성 또는 복잡성과 관련된 프랙탈 또는 다른 분석 파라미터 중의 하나 이상에 대해 의사 또는 돌보는 사람에 의해 선택된다.
다른 실시 형태에서, 임의의 주어진 시점에서 취해진 RVM 측정치는 기준으로서 기록된다. 이들 기록된 값은 의사 또는 환자 상태의 다른 건강 관리 작업자의 주관적인 인상과 상호 관련된다. 이어서, RVM은 모니터링되고, 경보기는, 호흡량, 분당 환기량 곡선 특징 또는 가변성의 10%, 20% 변화 또는 다른 선택된 비율 변화가 나타나면 건강 관리 직원에게 알려주도록 설정되어 있다. 이하, 본 발명의 실시 형태를 설명하지만, 이는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 보아서는 안된다.
임피던스 체적 변동 기록기
여기서 구현되고 또한 넓게 설명되는 바와 같이, 본 발명의 상세한 실시 형태가 제공된다. 이 실시 형태는, 다양하고 대안적인 형태로 구현될 수 있는 본 발명을 단지 예시하는 것이다. 그러므로, 특정한 구조적 및 기능적 상세는 제한적인 것이 아니며, 오히려, 그 상세는 청구 범위에 대한 기초 및 본 발명을 다양하게 사용하도록 당업자에게 가르쳐 주기 위한 대표적인 기초를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 바람직하게는 임피던스 체적 변동 기록기를 포함하고, 이 임피던스 체적 변동 기록기는, 측정된 임피던스 값을 용적으로 변환시키고 데이터의 수치적 또는 그래픽적 표현을 사용하는 전자 인터페이스 또는 인쇄된 보고서를 통해 그 양을 최종 사용자에게 나타내 주는 통합형 전자 장치를 갖는다. 임피던스 측정장치는 회로, 적어도 하나의 마이크로프로세서 및 바람직하게는 적어도 4개의 리드를 포함한다. 바람직하게, 전류를 대상자의 몸 안으로 주입하기 위해 적어도 2개의 리드가 사용되고 또한 환자 몸의 전압 반응을 판독하기 위해 적어도 2개의 리드가 사용된다.
한 실시 형태에서, 상기 장치는, 바람직하게 환자를 시뮬레이션하고 또한 자동화된 시스템 시험과 실증을 가능하게 하는 통합형 모듈을 포함한다. 자동화된 시스템 시험은 장치의 성능을 개선하고, 또한 그 장치가 사용 전에 정확하게 기능하는 것을 보장한다.
바람직한 실시 형태에서, 상기 장치는, 주입된 전류의 약간의 편차를 보상하고 획득된 데이터의 정확도를 증가시키기 위해 아날로그 제산기(divider)를 이용한다. 바람직한 실시 형태에서 그 아날로그 제산기는 복조기 뒤에 그리고 정류기 앞에 배치될 것이다. 다른 실시 형태에서, 아날로그 제산기는, 정밀 정류기 뒤에 또는 복조기 앞에를 포함하되 이에 한정되지 않는 회로 내의 다른 위치에 배치될 수 있다.
바람직한 실시 형태에서, 상기 장치는 마이크로프로세서로 구동되는 적응성 전자 장치를 이용하여, 회로 내의 다른 장폭기에서 적절한 이득(gain)을 유지하여 신호가 범위에서 벗어나는 것을 방지한다. 마이크로프로세서는 각 하드웨어 증폭기에서 설정된 이득을 추적하고 그의 계산 동안에 적절히 보상하며, 그래서 마이크로프로세서는 항상 적절한 값을 출력하게 된다.
임피던스 측정 장치는 바람직하게 디지털 인터페이스(예컨대, USB, 직렬 또는 병렬 파이어 와이어, 다른 종류의 디지털 인터페이스)를 통해 컴퓨터에 연결된다. 디지털 인터페이스는 데이터가 전송 중에 불순화되는 것을 방지하기 위해 사용된다. 데이터의 온전성을 더 보장하고 또한 위조 모듈(측정 장치 또는 컴퓨터)의 사용으로부터 본 발명을 보호하기 위해 이러한 인터페이스를 통한 통신은 바람직하게 암호화된다.
이제 본 발명의 바람직한 실시 형태를 더 상세히 참조하면, 도 1에는 임피던스 체적 변동 기록기가 나타나 있는데, 이 기록기는 무선 주파수 임피던스계(1), 이 임피던스계에 연결되는 PC에 포함되어 있는 프로그램 가능한 요소(2)를 포함하고, 임피던스계는 4개의 리드, 즉 제1 리드(3), 제2 리드(4), 제3 레드(5) 및 제4 리드(6)에 의해 환자에 연결된다. 각 리드는 바람직하게는 표면 전극, 즉 제1 표면 전극, 제2 표면 전극, 제3 표면 전극, 및 제4 표면 전극에 연결된다.
더 상세히 설명하면, 계속 도 1의 실시 형태를 참조하면, 전극은 AgCl와 같은 전도성 재료로 만들어질 수 있고, 하이드로겔 또는 하이드로콜로이드와 같은 접착 전도성 재료로 코팅된다. 리드는 구리 와이어와 같은 어떤 전도성 재료로도 만들어질 수 있고, 바람직하게는 고무와 같은 절연 재료로 코팅된다. 바람직한 실시 형태에서, 무선 전극을 이용하여 전류를 제공하고 또한 데이터를 수집하고 전송한다. 바람직하게는, 이 리드 구성은 블루투스 기술 및 수신기와 결합된다.
리드(1, 4)는 바람직하게는 20 KHz 보다 큰 일정한 주파수를 갖는 전류원에 연결되고, 이 주파수는 생물학적 신호 알림을 방해하는 것을 피하기에 충분히 크다. 전류원의 진폭은 바람직하게는 50 mA 보다 작고, 또한 선택된 주파수에서 세동(fibrillation)이 유발되는 레벨보다 낮다. 리드(2, 3) 사이의 전압차를 사용하여, 옴의 법칙에 따라 임피던스를 계산한다. 임피던스계에 의해 취해진 전압 측정치를 샘플링하여, 프로그램 가능한 요소(예컨대 PC)는, 심장 박동 및 호흡과 같은 생물학적 기능에 대응하는 흉부 임피던스의 변화를 추적하고 그래프를 그린다. 그런 다음 임피던스 변화를 사용하여 폐 기능을 모니터링한다. 바람직하게, 상기 장치는 폐 용량을 계산하여 조작자에게 나타내 주기 위해 여기서 설명하는 방법으로 보정된다.
도 28을 참조하면, 예시적이고 바람직한 시스템은 적어도 하나의 범용 컴퓨팅 장치(100)를 포함하고, 이 장치는 처리 유닛(CPU)(120), 시스템 버스(110)를 포함하고, 이 시스템 버스는, 읽기 전용 메모리(ROM)(140) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)(150)와 같은 시스템 메모리를 포함하는 다양한 시스템 요소를 처리 유닛(120)에 연결한다. 다른 시스템 메모리(130)도 사용 가능하다. 본 발명은 바람직하게는, 더 큰 처리 능력을 제공하기 위해, 하나 이상의 CPU(120)를 갖는 컴퓨팅 장치 또는 함께 네트워크화된 컴퓨팅 장치의 그룹 또는 클러스터에서 작동한다. 시스템 버스(110)는 다양한 버스 아키덱쳐 중의 임의의 것을 사용하는 메모리 버스 또는 메모리 제어기, 주변 버스, 및 로컬 버스를 포함하는 여러 종류의 버스 구조 중의 어떤 것이라도 될 수 있다. ROM(140) 등에 저장되는 기본적인 입력/출력(BIOS)은 바람직하게, 예컨대 시동 중에 컴퓨팅 장치(100) 내의 요소들 사이의 정보 전달을 도와주는 기본적인 루틴을 제공한다. 컴퓨팅 장치(100)는 바람직하게 하드 디스크 드라이브(160), 자기 디스크 드라이브, 광학 디스크 드라이브, 테이프 드라이브 등과 같은 저장 장치를 더 포함한다. 저장 장치(160)는 드라이드 인터페이스에 의해 시스템 버스(110)에 연결된다. 드라이브 및 관련된 컴퓨터 판독 가능한 매체는 컴퓨터 판독 가능한 지시, 데이터 구조, 프로그램 모듈 및 컴퓨팅 장치(100)를 위한 다른 데이터의 비휘발성 저장을 제공한다. 기본적인 요소는 당업자에게 알려져 있고 장치의 종류에 따라, 예컨대, 장치가 작은지, 휴대용 컴퓨팅 장치인지, 데스크탑 컴퓨터인지, 랩탑 컴퓨터인지, 컴퓨터 서버인지, 무선 장치인지, 인터넷에서 이용 가능한 장치 인지 또는 무선 전화기인지에 따라 적절한 변화가 고려된다.
어떤 실시 형태에서, 시스템은 바람직하게는 단일의 CPU에 의해 제어되지만, 다른 실시 형태에서는, 시스템의 하나 이상의 요소는 하나 이상의 마이크로프로세서(MP)에 의해 제어된다. 추가적으로, CPU와 MP의 조합이 사용될 수 있다. 바람직하게, MP는 내장형 마이크로제어기이지만, 명령을 처리할 수 있는 다른 장치도 사용될 수 있다.
여기서 설명되는 예시적인 실시 형태는 하드 디스크를 사용하지만, 컴퓨가 접근 가능한 데이터를 저장할 수 있는 다른 종류의 컴퓨터 판독 가능한 매체, 예컨대, 자기 카세트, 플래시 메모리 카드, 다용도 디지털 디스크, 카트리지, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 읽기 전용 메모리(ROM), 비트(bit) 스트림 등을 포함하는 케이블 또는 무선 신호가 예시적인 작동 환경에서 사용될 수 있음을 당업자는 알 것이다. 컴퓨팅 장치(100)와의 사용자 상호 작용을 가능하게 하기 위해, 입력 장치(190)는 임의의 수의 입력 기구, 예컨대, 말하기용 마이크로폰, 제스쳐 또는 그래픽 입력을 위한 터치 민감성 스크린, 전기 신호 센서, 키보드, 마우스, 동작 입력, 말하기 등을 가지고 있다. 장치 출력부(170)는 당업자에게 알려져 있는 다수의 출력 기구, 예컨대, 프린터, 모니터, 영사기, 스피커 및 플로터(plotter) 중의 하나 이상이 될 수 있다. 어떤 실시 형태에서, 출력은 네트워크 인터페이스를 통해 이루어질 수 있는데, 예컨대, 웹사이트에 업로딩되거나, 이메일을 보내거나 다른 전자 파일에 첨부하거나 그 내부에 배치하거나, SMS 또는 MMS 메시지를 보낼 수 있다. 어떤 경우에, 다중 모드 시스템은 사용자가 복수 종류의 입력을 제공하여 컴퓨팅 장치(100)와 통신할 수 있게 해준다. 통신 인터페이스(180)는 일반적으로 사용자 입력 및 시스템 출력을 통제하고 관리한다. 본 발명은 어떤 특정한 하드웨어 장치에서 작동하는 것에 한정되지 않으며, 그래서 여기서 기본적인 특징적 사항은, 개선된 하드웨어 또는 펌웨어 장치가 발전됨에 따라 이들 장치 대용으로 사용된다.
본 발명의 범위 내의 실시 형태는, 저장되는 컴퓨터 실행가능한 지시 또는 데이터 구조를 지니거나 가지고 있는 컴퓨터 판독 가능한 매체를 또한 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터 판독 가능한 매체는, 범용 또는 특수 목적 컴퓨터가 접근할 수있는 어떤 가용 매체라도 될 수 있다. 예컨대 그리고 비한정적으로, 그러한 컴퓨터 판독 가능한 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장부, 자기 디스크 저장부 또는 다른 자기 저장 장치, 또는 컴퓨터 실행 가능한 지시 또는 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램 코드 수단을 지니거나 저장하기 위해 사용될 수 있는 다른 매체를 포함할 수 있다. 정보가 네트워크 또는 다른 통신 연결(하드웨어에 내장된, 무선 또는 이것들의 조합)을 통해 컴퓨터에 전달되거나 제공되면, 그 컴퓨터는 연결을 컴퓨터 판독 가능한 매체인 것으로 적절히 보게 된다. 따라서, 그러한 어떤 연결도 컴퓨터 판독 가능한 매체라고 적절히 말할 수 있다. 위에서 언급한 것의 조합도 컴퓨터 판독 가능한 매체의 범위 내에 포함된다.
컴퓨터 실행 가능한 지시는 예컨대 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터, 또는 특수 목적 처리 장치가 어떤 기능 또는 일 군의 기능을 수행하게 해주는 지시 및 데이터를 포함한다. 컴퓨터 실행 가능한 지시는 또한 독립적인 환경 또는 네트워크 환경에서 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈도 포함한다. 일반적으로, 프로그램 모듈은, 특정한 임무를 수행하거나 특정한 추상 데이터 유형을 실행하는 루틴, 프로그램, 항목, 요소 및 데이터 구조 등을 포함한다. 컴퓨터 실행 가능한 지시, 관련된 데이터 구조, 및 프로그램 모듈은 여기서 개시되는 방법의 단계를 실행하기 위한 프로그램 코드 수단의 예를 나타낸다. 이러한 실행 가능한 지시 또는 관련된 데이터 구조의 특정한 시퀀스는 그러한 단계에서 설명되는 기능을 실행하기 위한 대응 행위의 예를 나타낸다.
당업자는 아는 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 형태는, 개인 컴퓨터, 휴대용 장치, 멀티 프로세서 시스템, 마이크로프로세서 기반 또는 프로그램 가능한 소비자 전자 기기, 네트워크 PC, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 등을 포함한 많은 종류의 컴퓨터 시스템 구성을 갖는 네트워크 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있다. 네트워크는 인터넷, 하나 이상의 근거리 통신망("LAN"), 하나 이상의 도시지역 통신망("MAN"), 하나 이상의 광역 통신망("WAN"), 하나 이상의 인트라넷 등을 포함할 수 있다. 실시 형태는 또한 분산 컴퓨팅 환경에서도 실시될 수 있는데, 이러한 환경에서는, 임무는 통신 네트워크를 통해 연결되는(하드웨어에 내장된 링크, 무선 링크, 또는 이것들의 조합에 의해) 근거리 또는 원거리 처리 장치에 의해 수행된다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈은 근거리 및 원거리 메모리 저장 장치 모두에 위치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 시스템(200)의 일 실시 형태를 개략적으로 나타낸다. 전원은 신호원(205)에서 생긴다. 바람직하게, 조절 가능한 함수 발생기(210)(예컨대, XR2206 칩)를 사용하여, 전원을 발생시킨다. 함수 발생기(210)는 바람직하게 마이크로프로세서(MP)(275)를 통해 또는 수동으로 조절 가능하다. 어떤 실시 형태에서, 함수 발생기는 신호를 개선하기 위해 조정될 수 있다. 조정은 일회 또는 복수회 일어날 수 있다. 생체 임피던스 분광을 사용하여, 다른 주파수에서의 수화(hydration) 레벨을 검출할 수 있고, 이 수화 레벨을 사용하여 함수 발생기(210)를 보정할 수 있다. 유사하게, 체지방 비율을 계산할 수 있다. 신호원(205)은 또한 전류 발생기(215)(예컨대, Howland 회로)를 포함한다. 전류 발생기(215)는 바람직하게는 패드 접촉의 변화에도 불구하고 근원 전류를 일정하게 유지시킨다(접촉이 완전히 단절된 것은 아니라면). 바람직한 실시 형태에서, 전류 발생기(215)를 조정하여 성능을 개선시킬 수 있고, 이는 수동으로 또는 MP(275)에 의해 자동적으로 행해질 수 있다. 임피던스 측정 서브시스템은 하나 이상의 주파수에서 전류 발생 요소를 이용할 수 있고, 이 요소들은 동시에 또는 순차적으로 작용할 수 있다. 전압 측정 요소가 하나 이상의 전극에 기능적으로 연결될 수 있다. 임피던스 측정 서브시스템은 좁은 전류 펄스와 같은 비사인파형 전류를 이용할 수 있다. 시스템은 가속도계, 습기 및 음향 센서, 호기말 이산화탄소 분압 측정 또는 산소 측정 센서와 같은 추가적인 센서들을 통합할 수 있다.
바람직한 실시 형태에서, 패드 접촉 질이 모니터링되고 패드 접촉이 단절되거나 전자 기기가 보상하기에는 질이 너무 불량하면, 경고가 발생된다. 신호원(205)은 임피던스를 계산하기 위해 전류 모니터(220)를 또한 포함할 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 신호원(205)은 환자 시뮬레이터(225)를 또한 포함한다. 이 환자 시뮬레이터(225)는 실제 환자와 유사한 파라미터로 임피던스의 변화를 시뮬레이션할 수 있다. 환자 시뮬레이터(225)는 시험 시스템(200) 및 회로 보정에도 사용될 수 있다.
신호원(205)에서 나온 신호는 환자(230)를 통과하여 센서(235)에 수신된다. 바람직하게는, 센서(230)는 입력 증폭기(240)를 포함한다. 입력 증폭기(240)는 측정에 대한 불량한 또는 가변적인 패드 접촉의 영향을 억제한다. 입력 증폭기(240)의 이득은 바람직하게는 MP(275)에 의해 제어되어 다른 모듈에 향상된 신호를 제공한다. 센서(230)는 바람직하게는 전력망(power grid) 등으로부터의 간섭을 제거하기 위해 신호 필터(245)를 또한 포함한다. 이 신호 필터(245)는 표준적인 하이패스 필터(도 30에 나타나 있는 것과 같은), 복조기(도 31에 나타나 있는 것과 같은) 또는 다른 신호 필터일 수 있다. 생체 임피던스 변화를 검출하고 신호의 동작 음영(motion artifact)을 제거하기 위해 동기 복조기가 종종 사용된다.
바람직한 실시 형태에서, 신호는 2개의 경로로 분할된다(도 32에 나타나 있는 바와 같이). 제1 경로는 캐리어로서 발생기 신호를 사용하여 측정 신호를 복조한다. 제2 경로는 복조전에 90도 위상 회전 회로를 사용한다. 두 복조 신호는 전압-RMS 변환기를 사용하여 RMS 값으로 변환될 수 있다. 개별적으로 측정되는 신호는 합해지고 그런 다음에 평방근이 계산된다. 이는 대상자에서의 위상 변이를 보상할 수 있고 또한 저항과 리액턴스를 개별적으로 측정할 수 있게 해주며, 이는 동작 음영 보상 및 수화 레벨, 지방 비율 및 보정 계수 계산을 위한 가치 있는 정보를 제공한다.
추가적으로, 센서(230)는 아날로그 제산기(divider)(250)를 포함할 수 있는데, 이 제산기는 측정 전압 신호를 전류 모니터링 회로의 신호로 나누어 임피던스를 계산한다. 센서(230)는 바람직하게 캐리어 주파수를 제거하기 위해 로패스 필터를 갖는 정밀 정류기 또는 평균 평방근-직류(RMS-DC) 칩(255)을 또한 포함한다. 센서(230)의 출력은 바람직하게는 환자의 임피던스에 비례하는 DC 신호이다. 센서(230)는, 호흡에 대응하지 않는 신호의 일부분을 걸러내어 호흡 속도만 선택하기 위해 밴드 패스 필터(260)를 또한 포함할 수 있다. 밴드 패스 필터(260)는 수동적으로 또는 MP(275)에 의해 자동적으로 보정될 수 있다. 바람직하게는, 센서(230)는 복수의 프로브 쌍을 수용하기 위해 MP(275)에 의해 제어되는 멀티플렉서(265)를 포함한다. 바람직하게는, 2개의 프로브 쌍이 있는데, 하지만, 더 많거나 더 적은 프로브 쌍도 가능하다. 센서(230)는 또한 출력 증폭기(270)를 포함할 수 있다. 이 출력 증폭기(270)는 바람직하게는 MP(275)에 의해 제어되고 고정밀 디지털화를 위해 아날로그-디지털 변환기(ADC)(280)에 신호를 제공한다. 다른 원인(예컨대, 열적, 전자적, 생물학적 또는 EM 간섭)으로 생길 수 있는 측정 잡음을 줄이기 위해 과도 샘플링이 사용된다. MP(275)는 가능한 한 높은 리듬(cadence)으로 측정치를 취하라고 ADC에게 명령하고, 얻은 데이터를 샘플링 빈도에 대응하는 시간 간격에 대해 평균낸다. 샘플링 빈도는 임피던스가 임피던스 측정 장치에 의해 컴퓨터에 주어지질 때 임피던스 샘플링의 빈도이다. 이 빈도는 바람직하게는 호흡의 모든 미세한 부분까지 모니터링하기에 충분히 높게 설정된다.
제어 가능한 이득 및 과도 샘플링을 사용하면, 바람직하게, 시스템은 극히 높은 유효 정밀도(전류 실행에 대해 28-비트 또는 십억당 4부(part)로 추정됨)로 임피던스를 측정할 수 있다.
신호원(205) 및 센서(230) 둘다는 MP(275)에 의해 제어된다. MP(275)는 바람직하게는 신호 처리를 모니터링하는 적어도 하나의 ADC(280), 및 디지털 전위차계, 멀티플렉서 또는 연산 증폭기, 신호 발생기, 및 다른 장치를 제어하기 위한 적어도 하나의 디지털 출력부(285)를 포함한다. 바람직하게는, MP(275) 및 컴퓨터 인터페이스(예컨대, USB 인터페이스, 직렬 인터페이스 또는 무선 인터페이스).
바람직하게는, MP는 호흡 속도(RR), 일회 호흡량(TV), 분당 환기량(MV)에 대한 값을 계산하고, 계산된 RR, TV, 또는 MV 값의 경향을 추적하고 그 경향에 대한 통계학적 분석, 요인 분석, 또는 프랙탈 분석을 실시간으로 수행하게 된다. MP는 RR, TV, 또는 MV에 대한 적절한 예상 값으로부터의 순간 및 누적 편차를 추적할 수 있고 호흡 충분 지수(RSI)를 계산한다.
바람직한 실시 형태에서, 장치는 심박출량, 호기말 CO2, 산소 관류, ECG 및 심장의 다른 전기 생리적 측정치를 포함하되 이에 한정되지 않는 다른 파라미터를 측정하고 기록할 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 임피던스 측정 장치는 임피던스 심박동 기록 및 임피던스 호흡량 기록을 동시에 측정한다. 바람직하게는, 추가적인 파라미터가 스크린에 표시된다. 바람직하게는, 호흡 임피던스 데이터는 의미 있는 방식으로 추가 파라미터와 조합되어 진단에 대한 보조로서 작용한다. 바람직하게는, 임피던스 데이터 단독, 또는 하나 이상의 추가 파라미터와 조합되는 임피던스 데이터를 사용하여 질병 상태에 대한 진단을 제공한다.
한 실시 형태에서, 측정치는 가슴의 각 측면에서 독립적으로 취해지고, 일반적인 폐 상태와 우측과 좌측 폐 환기 또는 가슴 팽창 사이의 차 모두를 평가하기 위해 사용된다. 이의 일 예는 늑골 골절의 경우인데, 이 경우, 폐 타박상을 포함한 손상으로 인한 변화, 부목 고정 또는 기흉으로 인한 움직임의 감소가 있을 수 있고, 가슴의 양 측면을 독립적으로 모니터링하여, 측면 특정적 데이터를 제공한다. 폐렴, 흉수, 유미흉, 혈흉, 혈기흉, 무기폐, 종양 및 방사선 부상을 포함한 국부적인 폐 병상의 다른 원인이 평가될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 장치로부터 얻은 정보는 심초음파도, 방사성 핵종 연구 또는 다른 심장 촬영 방법으로 얻어진 정보와 함께 사용된다. 바람직한 실시 형태에서, 장치는 심전도, 발전된 전기 생리학적 연구, 심장 도관 삽입, 초음파 심장 진단도, 스트레스 시험, 방사성 핵종 시험, CT, MRI, 임피던스 측정에 의한 심박출량 모니터링 중의 하나를 이용하여 심근허혈을 진단하는데 도움을 준다. 한 실시 형태에서, 본 장치는 호흡 소리와 같은 호흡, 심장 정보, 방사선 검출 장치, 방사선 치료 장치, 절제 장치로 변하는 다른 신호를 수집하는데 도움을 주는 정보를 제공한다. 바람직한 실시 형태에서, 장치는 수집된 데이터를 보정하기 위해 다른 방식으로 그리고/또는 호흡 곡선의 특성을 사용하여 타이밍 또는 데이터 수집을 도와줄 수 있다.
한 실시 형태에서, 본 장치는, 그렇지 않으면 이용 불가능한 심장계, 폐기관계 또는 전체적인 신진 대사 상태 또는 신경 상태에 관한 정보를 제공하기 위해 심장 박동간 가변성 또는 복잡성와 함께 사용되는 호흡간 가변성 또는 복잡성에 관한 정보를 제공한다.
리드 구성
제안된 호흡 파라미터 평가 기술은, 파라미터와 측정 임피던스 사이의 고선형성 관계에 의존한다. 이는 모든 전극 배치에 대해 그러한 것은 아니다. 광범위한 연구를 수행하여, 바람직하게는 다음과 같은 조건을 만족하는 최선의 전극 배치를 선택했다:
1) 호흡량과 측정 임피던스 변화 사이의 고선형성 관계(즉, 96% 이상의 상관 값).
2) 환자의 움직임으로 인한 낮은 인공물 레벨.
3) 반복적인 전극 이용 사이의 낮은 변화
4) 통상적인 임상적 상황에서의 쉬운 적용.
"보편적 보정"으로 사용될 수 있는 가능성, 이는 산소 호흡기/폐활량계를 사용한 예비 보정 없이 측정 가능한 환자 신체 파라미터에 의존하는 스케일링 인자를 신뢰적으로 결정한다.
바람직하게는, 전극은 6번째 늑골의 높이에서 겨드랑 중간선에 수평으로 부착된다. 바람직하게는, 한 전극은 안정적인 위해, 예컨대 늑골 바로 아래에 또는 흉골 절흔에 배치되고, 다른 전극은 겨드랑 중간선에서 흉곽의 바닥 또는 검상 돌기의 높이에 배치된다. 그러나, 전극은 흉곽에서 더 높게 또는 더 낮게 배치될 수 있다. 또한, 전극은 시험 대상자, 수행될 시험, 및 다른 생리학적 관심 사항(예컨대, 환자가 맥박 조정기 또는 다른 인공 장치를 가지고 있다면)에 따라 다른 위치에 또한 다른 구성으로 배치될 수 있다(예컨대, 흉곽을 따라 수직 방향으로 배치되거나, 흉곽을 가로질러 각도를 이루어 배치되거나 또는 환자 전방부의 위치로부터 환자 등부분의 위치까지 배치될 수 있음).
바람직하게는, 적어도 하나의 임피던스 측정 요소가 하나 이상의 전극 리드에 존재한다. 바람직하게는, 2개 이상의 전극이 선형적인 어레이, 그리드형 패턴 또는 해부학적으로 영향을 받는 구성으로 배치된다. 바람직하게는, 4개의 원격 프로브가 선형적인 어레이로 배치된다. 다른 실시 형태에서, 복수의 전극 리드가 네트, 조끼형, 또는 어레이로 배치된다. 바람직하게는, 하나 이상의 프로브, 전극 리드 또는 센서가 대상자의 흉곽 또는 복부에 배치된다. 바람직하게는, 장치는 일회용 전극을 사용한다. 다른 실시 형태에서, 전극은 하이드로겔, 하이드로콜로이드 또는 고체 겔이다. 바람직하게는, 전극은 AgCl, 니켈, 또는 탄소 센서를 이용한다. 바람직하게는, 전극에는 부드러은 천, 발포체(foam), 미세다공성 테이프, 투명 테이프 뒷받침재 또는 다른 접착제가 딸려 있다. 바람직하게는, 성인과 신생아를 위한 상이한 크기의 적절한 전극이 존재하는데, 성인용 전극은 신생아용 전극 보다 크고, 이는 바람직하게는 1" x 3/8" 이하이다(2.54 cm x 0.95 cm 이하). 다른 실시 형태에서, 센서 전극은 신체에 전기적 임펄스를 전달하는 프로브와 동일하거나, 전달 전극과 다르거나, 또는 무선이고 데이터를 원격 센서에 전송한다. 다른 실시 형태에서, 전달 프로브 자체는 센서이다. 한 실시 형태에서, 자극 부여 전극은 배터리로 동력 공급을 받는다. 바람직하게는, 적어도 하나의 호흡 파라미터가 최대 적어도 3, 5, 10, 20 또는 50 회의 대상자 호흡, 최대 적어도 100 회의 대상자 호흡, 최대 적어도 1000 회의 대상자 호흡, 또는 다른 기간에 대해 30초의 기간 동안, 연속적으로 또는 간헐적으로 기록된다. 바람직하게는, 대상자의 임피던스 심박동 곡선이 동시에 기록된다.
바람직하게는, 적어도 하나의 임피던스 측정 요소는 하나 이상의 원격 프로브 또는 전극 리드, 또는 표준적인 EKG 리드와 유사한 또는 심장 임피던스의 측정에 사용되는 리드와 유사한 리드를 포함하고, 프로그램 가능한 요소는, 하나 이상의 원격 프로브 또는 전극 리드로부터 수집된 하나 이상의 원격 프로브 또는 전극 리드 데이터 세트를 분석하기 위해 더 프로그램되어 있다.
본 발명의 한 실시 형태에서, 임피던스 측정 서브시스템은 복수의 채널로부터의 임피던스를 판독한다. 바람직한 실시 형태에서, 보조 전압 감지 채널이 주 전압 감지 채널에 대해 각도를 이루어 배치된다. 한 실시 형태에서, 2개의 채널이 전류 발생 전극을 공유한다. 한 실시 형태에서, 2개의 채널이 또한 전압 감지 전극 중의 하나를 공유한다. 2개 이상의 채널로부터 얻어진 데이터를 적응성 알고리즘에서 사용하여 동작으로부터 잡음을 결정하고 억제할 수 있다.
리드 구성은 임의의 실시 형태의 장치의 성능에 중요하다. 바람직하게는, 하나 이상의 리드가 흉곽에 배치된다. 한 실시 형태에서, 리드는 흉곽 및 복부에 배치되어, 흉곽 또는 복부와 같은 신체의 다른 부위로부터 호흡을 측정할 수 있다. 호흡과 관련된 신체 움직임의 위치 차는, 병리적 상태의 진단 및 질병 모니터링에 임상적으로 유용한 정보를 생성하고 계산시에 보상될 수 있다. 리드는 흉곽, 목 및 머리에 교번적인 구성으로 배치된다. 한 실시 형태에서, 리드는 해부학적 위치에 근거하여 다른 구성으로 배치되고 또한 특정한 측정 거리 또는 해부학적 표지물 또는 그 둘의 조합에 따라 서로 이격된다. 한 실시 형태에서, 신체 크기에 대해 간격을 변경할 수 있다. 바람직하게는, 이들 변경은 해부학적 표지물에 관련된다. 바람직한 실시 형태에서, 간격은 신생아에서부터 250g 내지 400kg의 비만 환자에 이르기까지 모든 크기의 환자에 대해 비교적 동일하게 유지된다. 다른 실시 형태에서, 간격은 신체 크기와 체질을 반영하는 알고리즘에 근거하여 변한다. 다른 구성은, 한 반측 흉곽의 움직임 차를 결정할 수 있는 이점을 가지고 있고, 반면, 다른 반측 흉곽은, 기흉, 혈흉, 축농증, 암과 같은 일방적인 또는 비대칭적인 병상을 진단하거나 모니터링하는데 유용하다.
이제 도 2를 참조하면, 후방 좌측-우측(PLR)이라고 하는 특정한 전극 구성을 갖는 한 실시 형태가 나타나 있는데, 여기서 제1 전극(7)은 검상 돌기의 높이 에서 척추의 6인치 좌측에 배치되어 있고 제2 전극(8)은 검상 돌기의 높이에서 척추의 2인치 좌측에 배치되어 있으며, 제3 전극(9)은 검상 돌기의 높이에서 척추의 2인치 우측에 배치되어 있고 제4 전극(10)은 검상 돌기의 높이에서 척추의 6인치 우측에 배치되어 있다. 전극을 이러한 구성으로 배치함으로써, 양쪽 폐는 신호의 판독 및 고 레벨로 나누어지는 이점이 얻어진다.
이제 도 3을 참조하면, 후방 수직 우측(PVR)이라고 하는 특정한 제2 전극 구성이 나타나 있는데, 여기서 제1 전극(11)은 겨드랑 중간선과 척추 사이에서 견갑골 바로 아래에 배치되고, 제2 전극은 전극(1)의 2인치 아래에 배치되고, 제3 전극(13)은 전극(2)의 2인치 아래에 배치되며, 제4 전극(14)은 전극(3) 아래에 배치된다. 이러한 구성의 이점은, 흉곽의 팽창으로 인한 전극 이동이 감소되고 또한 심장 간섭이 더 적게 된다는 것이다. 이 위치로 인해, 전극들 사이의 양 변화가 거의 또는 전혀 없고 또한 심장 잡음이 더 적게 된다는 이점이 얻어진다.
도 4를 참조하면, 전방-후방(AP)이라고 하는 특정한 제3 전극 구성이 나타나 있는데, 여기서 제1 전극(15)은 검상 돌기의 높이에서 우측 겨드랑 중간선의 6인치 우측에 배치되어 있고, 제2 전극(16)은 검상 돌기의 높이에서 우측 겨드랑 중간선의 2인치 우측에 배치되어 있고, 제3 전극(17)은 검상 돌기의 높이에서 우측 겨드랑 중간선의 2인치 좌측에 배치되어 있고, 제4 전극(18)은 검상 돌기의 높이에서 우측 겨드랑 중간선의 2인치 좌측에 배치되어 있다. 이 위치는 최대의 양 변화를 억제하는데, 이는 호흡 부위의 결정에 도움이 된다.
도 5를 참조하면, 전방 수직 우측(AVR)이라고 하는 특정한 제4 전극 배치가 나타나 있는데, 여기서 제1 전극(19)은 검상 돌기의 겨드랑 중간선 사이에서 쇄골 중간의 바로 아래에 배치되어 있고, 제3 전극(20)은 검상 돌기의 높이에서 제1 전극과 정렬되어 배치되어 있고, 제2 전극(21)은 제3 전극의 4인치 위쪽에 배치되어 있으며, 제4 전극(22)은 제3 전극의 4인치 아래쪽에 배치되어 있다. 이 위치는, 조작자가 리드를 후방에 배치하는 것을 방해하는 특성을 갖는 신생아 및 다른 환자에 유용하다. 다른 4-프로브 위치가 서로 등간격으로 또는 구체적으로 측정된 거리를 두고 복부와 흉곽에서 수직 방향 및 수평 방향으로 배치된다. 프로브 위치는 또한 장골 능선 또는 제3 늑간 공간과 같은 생리학적 표지물에 배치된다. 복부와 흉곽 모두에 프로브를 배치하면, 가슴과 복부 호흡 사이의 관계를 결정할 수 있다. 이 관계는 진단 및 치료의 모니터링에 도움이 된다.
위에서 언급한 4-프로브 구성 외에도, 이들 구성은, 위치들 사이에 프로브를 등간격으로 추가하여, 예컨대, AP 구성에서 전극(1, 2) 사이, 전극(2, 3) 사이, 전극(3, 4) 사이에 전극을 서로 2인치 간격으로 배치와 정렬하여 추가하여 더 많은 프로브를 포함하도록 변경될 수 있다. 더 많은 수의 전극이 있는 경우, 그들 전극은 서로 등간격으로 그리드 패턴으로 배치될 수 있는데, 이러한 구성은 아래에서 더 논의할 것이다. 2개 이상의 리드에 대한 다른 배치는 검상 돌기와 같은 일정한 높이에서 흉곽 주위 등간격 지점에 배치하는 것을 포함한다. 24-리드 시스템에 대한 특정한 배치는, 12개의 리드가 가슴과 등 각각에서 선형적으로 등간격으로 배치되는 것이다. 이러한 그리드 또는 어레이는 환자가 착용할 네트 또는 조끼 내부에서 구현될 수 있다. 한 실시 형태에서, 본 장치는 대안적인 리드 배치를 나타내는 테이블을 제공하며, 또한 프로브 배치에 도움을 주는 측정 장치를 제공한다. 한 실시 형태에서, 리드들 사이의 측정 거리는, 위치 센서 및/또는 한 센서로부터 다른 센서(들)까지의 거리를 결정할 수 있는 센서를 갖는 리드에 의해 자동적으로 확인된다.
이제 도 6을 참조하면, 여러 개의 전극 구성(23)이 나타나 있는데, 이는 아날로그 멀티플렉서(24)에 의해 함께 연결되고 무선 주파수 임피던스계(25) 및 PC와 같은 프로그램 가능한 요소(26)에 연결된다. 앞의 도 2 및 3에 나타나 있는 리드 및 멀티플렉서 구성을 구현하는 장치의 실시 형태가 나타나 있다. 도 6에서, 각 리드는 멀티플렉서에 의해 여러 개의 상이한 전극에 연결되어 있다. 이 구성의 이점은, 장치가 DAS의 전기적 입력과 출력을 디지털식으로 전환하고 또한 여러 방향의 임피던스에 대한 데이터를 거의 동시에 모으기 위해 전극 구성을 효과적으로 전환할 수 있다는 것이다. 예컨대, 12-전극 시스템은 4개의 상이한 리드 세트로 구성되는데, 제1 리드 세트는 각 구성의 대응하는 제1 전극에 이어져 있고, 제2 리드 세트는 각 구성의 대응하는 제2 전극에 이어져 있고 나머지도 마찬가지다.
전극 구성은 또한 도 7에 나타나 있는 안착 ICG 위치와 같은, 흉곽, 복부 및 팔다리 상의 해부학적 위치에 맞도록 만들어지는데, 제1 전극(27)은 이마에 배치되고, 제2 전극(28)은 좌측 늑골 위쪽에 배치되며, 제3 전극(29)은 검상 돌기의 높이에서 겨드랑 중간선 상에 배치되며, 제4 전극(30)은 겨드랑 중간선 상에서 장골 능선 바로 위쪽에 배치된다.
각 전극 구성은 움직임에 의해 다른 방식으로 영항을 받을 것이다. 예컨대, 우측 팔이 움직이면, 우측 흉근, 광근, 승모근 및 가슴과 상측 등부분의 다른 근육을 가로질러 임피던스를 추적하는 리드 배치에서 동작 음영이 야기될 것이다. 다른 리드 배치로부터 얻어지는 동시에 기록된 신호의 형태, 도함수 또는 크기의 차를 주목하면, 국부적인 동작 음영이 임피던스 신호로부터 식별되고 제거될 수 있다.
한 실시 형태에서, 프로브는, 각 단부에서 전달 및 센서 쌍을 가지며 또한 개별적인 패드를 형성하기 위해 전달 및 센서 전극 사이의 고정된 거리를 갖는 선형 스트립으로 만들어진다. 바람직한 실시 형태에서, 해부학적 표지물에 근거하여 적절한 환자 특정적 위치 설정을 가능하게 하기 위해 신장될 수 있는 순응적인 스트립이 2개의 패드 사이에 있다. 바람직하게는, 재료는 신장되면 그의 연장된 구성을 유지할 것이다.
프로브
이제 도 23을 참조하면, 하나 이상의 원격 프로브(표면 전극, 스피커 및/또는 마이크로폰으로 되어 있음)가 조끼(46)에 통합되어 있는 장치의 실시 형태가 나타나 있고, 그 조끼는 케이블을 사용하여 임피던스 체적 변동 기록기(47)에 연결되어 있다. 이 실시 형태의 이점은, 리드의 위치가 조끼의 제조업체에 의해 결정되고 그래서 표준화되어 있다는 것이다. 즉, 조끼를 사용하면, 리드 구성에 대한 조작자 에러가 없어진다. 대안적인 구성에서, 프로브와 액츄에이터는 무선이다. 대안적인 실시 형태에서, 조끼는 복부를 덮는 리드를 또한 포함한다.
이제 도 24를 참조하면, 하나 이상의 원격 프로브가 어레이(48)에 통합되어 있는 장치의 실시 형태가 나타나 있으며, 전극은 환자의 피부에 가볍게 눌리는 순응적인 천 또는 네팅(netting)에 의해 연결된다. 이 구성의 이점은, 전극간 거리가 어레이 제조업체에 의해 표준화되어 있고 그래서 전극 구성에 대한 조작자 의존적인 에러가 줄어든다는 것이다.
이제 도 25을 참조하면, 하나 이상의 원격 프로브가 스트링에 의해 서로 연결되어 네트(49)(환자의 피부에 신속하게 또한 효과적으로 가해질 수 있음)를 형성하는 장치의 실시 형태가 나타나 있다. 이 실시 형태의 이점은, 전극간 거리 및 전극들의 서로에 대한 상대 위치가 표준화되어 있고 그래서 조작자 의존적인 에러의 영향이 줄어든다는 것이다. 다른 실시 형태에서, 스트링의 탄성적인 신장으로, 다른 신체 체질에 대한 프로브 조절이 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 신장 재료는 그 재료 상에서 읽혀질 또는 신장에 대한 정보를 장치에 전달하여 거리의 측정치를 제공한다. 바람직하게는, 스트링은 네트의 각 스트링이 신장되는 거리에 관한 정보를 전달하기 위해 프로그램 가능한 요소에 기능적으로 연결되어 있는 선형 변위 트랜스듀서 또는 스트레인 게이지와 같은 부착된 변위 센서를 갖는다. 바람직하게는, 프로그램 가능한 요소는 변위 센서로부터 그에 전달되는 리드 배치의 변화를 설명하도록 더 프로그램되어 있다.
이제 도 26을 참조하면, 하나 이상의 원격 프로브가 원격 송신지(50)에 기능적으로 연결되어 있고 또한 프로그램 가능한 요소(51)가 원격 수신기에 연결되어 있는 장치의 실시 형태가 나타나 있다. 시스템을 위해 제안된 통신 프로토콜은 제한된 범위에서부터 여러 노드의 광대하게 네트워크화된 시스템까지이다. 이는 무제한 수의 사용 경우를 위한 기초를 제공한다. 원격 통신 프로토콜의 한 실시 형태에서, 블루투스 v4.0과 같은 근거리 고주파수 시스템이 사용된다. 이는 RS-232 유선 연결이 제공하는 것의 무선 방안에 필적한다. 이는 두 장치가 근거리에서 신속하고 안정적으로 통신할 수 있게 해준다. 다른 실시 형태에서, 대략 802.11에 따른 프로토콜을 사용하여, 최근접 장치로 구성된 메쉬 네트워크를 발생시킨다. 이 메쉬 네트워크는 모든 장치를 주어진 유닛에 포함시킨다. 유닛 크기는 경계가 없는데, 왜냐하면, 개별적인 노드의 추가는 범위를 증가시키기 때문이다(네크워크는 노드 자체로 구성되고 그의 통제를 받기 때문에 범위와 유닛 크기는 직접 비례하게 되며, 기초적인 기반 시설은 필요하지 않다). 단지 큰 이상값(outlier)만 네트워크에서 제외된다. 이는, 이상값이 생략되기 위해, 현재 연결되어 있는 최근접 노트는 명확히 이상값이 연통하는 범위 밖에 있어야 함을 의미한다. 이들 서비스, 구체적으로 하드웨어는 주 CPU의 사용 없이 작동/폴링(polling)이 가능하다(배터리 사용을 최소화함). 이는, 장치는 판독되고 있지 않을 때는 중계 노드로서만 작용할 수 있기 때문에 유용하다. 시스템의 특성은, 전력 요건을 최소화하고(사용 수명을 증가시킴) 비대칭적인 링크/경로를 지원하며 또한 각 노드가 네트워크에 이익을 주기 위해 복수의 역할을 할 수 있게 해준다.
다른 실시 형테에서는, LAN 또는 WAN 네트워크에의 연결이 필요하고, 원격 절차는 사용자 구동 이벤트(버튼 누르기 등)에 의해 촉진된다. 이는 장치 특정적인 정보와 연결된 각 전화에서 데이터 트랜잭션(transaction)의 디지털 수신을 위한 고유 식별자를 발생시킨다. 이 정보는 장치 위치를 구별하기 위해 GPS 위치로 보충된다. 데이터 전송은 GPS 정보와 연결된 정확한 시간에 양 측에 의해 개시되므로, 시스템은 위치, UID 및 장치 식별자로 양방을 확실하게 식별할 수 있다. 모든 방법은 익명 휴리스틱 및 암호화로 보안 유지된다. 이는 데이터의 스누핑(snooping)("중간자(man-in-the middle)" 공격에 의해 주어지는 문제)를 방지할 것이다.
장치의 다른 실시 형태는 신체에 이식되는 하나 이상의 전기 프로브를 이용한다. 본 발명의 한 실시 형태에서, 이식된 프로브는 심장 박동 조율기에 연결된다. 다른 실시 형태에서, 이식된 프로브는 내부의 자동화된 세동 제거기에 연결된다. 다른 실시 형태에서, 이식된 프로브는 횡격 신경 자극기에 연결된다. 다른 실시 형태에서, 이식된 프로브는 통증 약물, 국부 마취제, 근육이완제 또는 다른 약물에 연결된다. 다른 실시 형태에서, 이식된 프로브는 다른 이식된 전자 장치에 연결된다. 연결은 바람직하게는 무선이다.
이제 도 33을 참조하면, 전극 구성 XidMar이 나타나 있다. XidMar 구성은 2-채널은 구성인데, 전극(1)은 검상 돌기 상에 있고, 전극(4)은 우측 겨드랑 중간선 상에 있고 전극(1)과 수평 방향으로 정렬되어 있다. 전극(2a)은 전극(1)의 1인치 좌측에 있고 전극(3a)은 전극(4)의 1인치 우측에 있다. 전극(2a, 3a)은 채널(a) 상의 전압 신호를 기록하기 위해 사용된다. 채널(b)은 전극(2b, 3b)을 사용하여 기록되며, 이들 전극은 대응하는 채널(a) 전극의 1인치 아래쪽에 있다.
도 34는 StnMar 전극 구성을 나타내는데, 여기서 전극(1)은 흉골 절흔 바로 아래쪽에 위치되어 있고, 전극(4)은 우측 겨드랑 중간선 상에 위치되어 있고 검상 돌기와 수평 방향으로 정렬되어 있다. 전극(2a)은 전극(1)의 1인치 아래쪽에 위치되어 있고 전극(3a)은 전극(4)의 1인치 우측에 위치되어 있다. 채널(b)은 채널(a)과 대략 45도의 각도로 있다. 전극(2b)은 검상 돌기 상에 위치되어 있고, 전극(3b)은 전극(3a)의 1인치 아래쪽에 위치되어 있다.
도 35는 StnIMar 전극 구성을 나타내는데, 여기서 전극(1)은 흉골 절흔 바로 아래쪽에 위치되어 있고 전극(4)은 하우측 겨드랑 중간선 상에서 흉곽의 바닥에 위치되어 있다. 전극(2a)은 전극(1)의 1인치 아래쪽에 위치되어 있고 전극(3a)은 전극(4)의 1인치 우측에 위치되어 있다. 전극(2b)은 검상 돌기 상에 위치되어 있고 전극(3b)은 전극(3a)의 1인치 아래쪽에 위치되어 있다.
도 36은 McrMar 전극 구성을 나타내는데, 여기서 전극(1)은 우측 쇄골 중간선 상에서 쇄골의 바로 아래쪽에 위치되어 있고 전극(4)은 검상 돌기와 수평 방향으로 정렬되어 우측 겨드랑 중간선 상에 위치되어 있다. 전극(2a)은 전극(1)의 1인치 아래쪽에 위치되어 있고 전극(3a)은 전극(4)의 1인치 우측에 위치되어 있다. 전극(2b)은 검상 돌기 상에 위치되어 있고 전극(3b)은 전극(3a)의 1인치 아래쪽에 위치되어 있다.
도 37은 McrIMar 전극 구성을 나타내는데, 여기서 전극(1)은 우측 쇄골 중간선 상에서 쇄골의 바로 아래쪽에 위치되어 있고 전극(4)은 하측 겨드랑 중간선 상에서 대략 흉곽의 바닥에 위치되어 있다. 전극(2a)은 전극(1)의 1인치 아래쪽에 위치되어 있고 전극(3a)은 전극(4)의 1인치 우측에 위치되어 있다. 전극(2b)은 검상 돌기 상에 위치되어 있으며 전극(3b)은 전극(3a)의 1인치 아래쪽에 위치되어 있다.
도 38은 Mc1Mar 전극 구성을 나타내는데, 여기서 전극(1)은 좌측 쇄골 중간선 상에서 쇄골의 바로 아래쪽에 위치되어 있고 전극(4)은 우측 겨드랑 중간선 상에 위치되어 있고 검상 돌기와 수평 방향으로 정렬되어 있다. 전극(2a)은 전극(1)의 1인치 아래쪽에 위치되어 있고 전극(3a)은 전극(4)의 1인치 우측에 위치되어 있다. 전극(2b)은 검상 돌기에 위치되어 있으며 전극(3b)은 전극(3a)의 1인치 아래쪽에 위치되어 있다.
도 34 ∼ 38에 나타나 있는 전극 구성은 데이터를 측정하기 위해 채널(a) 또는 채널(b)을 사용하거나 또는 이들 두 채널을 동시에 사용한다.
본 발명의 한 실시 형태에서, 시스템은 하나 이상의 근원 전극 쌍 및 하나 이상의 전압 감지 전극을 이용하여 임피던스 단층 촬영 스캔을 수행하도록 되어 있다. 스캔은 피부에 가해지는 가동 전극으로 일련의 측정치를 취하여 완료된다. 가동 전극은 적어도 하나의 다른 전극을 이용한 임피던스 기록을 위한 전압 측정 쌍을 형성한다. 가동 전극은 복수회 가해질 수 있는 하이드로겔로 코팅될 수 있다. 본 발명의 다른 실시 형태에서, 전극은 각 적용을 위해 하이드로겔 분배기를 내장한다. 이 실시 형태에서, 하이드로겔은 내부 파우치 또는 시린지에 저장되고, 사용자가 하이드로겔을 전극 상으로 분배할 수 있게 해주는 장치, 예컨대 기계적 버튼 또는 압착 튜브가 있다. 본 발명의 장치의 한 실시 형태에서, 시스템은 사용자에게 지시하여, 사용자 인터페이스 또는 참조 카드 상에 표시되어 있는 바와 같은 신체 상의 미리 정해진 지점 사이에서 가동 전극을 이동시키게 한다. 다른 실시 형태에서, 사용자는 가동 전극을 지점 마다 배치할 수 있고 시스템은 카메라, 소나(sonar), 레이더 또는 다른 장치를 사용하여 전극의 위치를 감지하게 된다.
전극의 안정적인 부착은 임피던스 기록의 질을 결정한다. 본 발명의 한 실시 형태에서, 시스템은 부착의 질을 검출하여 부착 지수를 사용자에게 보고한다. 다른 실시 형태에서, 시스템은 부착 지수가 특정한 문턱값을 넘으면 부착 문제를 보고하게 된다. 본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 직선으로 배치되는 복수의 전압 감지 채널이 있다. 이는 일직선으로 배치되는 5개의 전극을 사용하여 달성될 수 있다. 5개의 전극을 문자로 참조하면, 전극(A, B)은 선의 일 단부에 가깝게 모여 배치되고 전극(D, E)은 그 선의 다른 단부에 가깝게 모여 배치된다. 쌍(A-B) 및 쌍(D-E)은 서로 3 ∼ 24" 이격되어 배치된다. 전극(C)은 두 쌍 사이에 배치된다. 임피던스는 3개의 채널(B-C, C-D, B-D)에서 측정된다. 모든 전극이 잘 부착되면, ZBC 와 ZCD의 합은 ZBD에 가까울 것이다. 측정치의 차 또는 전체 측정치에 대한 그 차의 비를 사용하여 부착질의 지수를 결정할 수 있다.
본 발명의 한 실시 형태에서, 전극(C)은 다른 전극 쌍과 일직선으로 배치되지 않는다. 이 경우, 임피던스는 채널(B-C, B-D)에서 측정된다. 두 채널에서의 임피던스(ZBC, ZBD) 사이의 비를 사용하여, 부착질의 지수를 결정한다. 본 발명의 다른 실시 형태에서, 전극(A, E)을 통해 구동되는 전류가 측정된다. 전류 측정치 또는 전류 측정치의 변화를 사용하여 전극(A, E)에 대한 부착 지수를 결정한다.
전기 커넥터는 임피던스 측정치에 영향을 줄 수 있는 고유의 캐패시턴스를 갖는다. 본 발명의 한 실시 형태에서, 본 시스템은 임피던스 측정 서브시스템과 환자에 연결된 전극 사이의 케이블, 리드 또는 다른 전기적 연결부의 캐패시턴스를 보상한다. 한 실시 형태에서, 이는 임피던스 측정 서브시스템 내의 인덕터로 달성된다. 다른 실시 형태에서, 보상 인덕트는, 임피던스 측정 서브시스템을 환자에 연결된 전극 패드에 연결하는 환자 케이블 또는 리드에 통합된다. 다른 실시 형태에서, 보상 인덕터는 통합형 전극(PadSet)에 내장된다. 다른 실시 형태에서, 기생 캐패시턴스(CC)를 보상하기 위해 선택된 값을 갖는 캐패시터(C1, C2)로 이루어지는 Howland 회로의 변형이 사용된다(도 39 참조).
높은 임상적 관련성과 양호한 선명성을 갖는 호흡 곡선을 얻기 위해, 임피던스 측정 서브시스템은 높은 해상도를 갖는 비교적 높은 기준(baseline) 배경 위에서 환자 임피던스의 작은 변화를 결정할 수 있어야 한다. 그러므로, 절대적인 그리고 상대적인 임피던스 측정 에러에 대해 엄격한 요건이 있다. 충분한 정확도를 얻기 위해, 다음과 같은 설계 방안 중의 하나 이상이 사용될 수 있다: (1) 전자적 설계는 높은 정확도와 낮은 온도 드리프트(drift)를 갖는 전자 요소에 기반할 수 있고; (2) 높은 정확도의 아날로그 제산기를 사용하여 측정 전압과 모니터링되는 근원 전류 사이의 비를 얻어 근원 전류의 변화를 보상할 수 있고; (3) 동일한 전압이 근원 전류 발생을 위해 또한 ADC 기준으로서 사용되어, 기준 전압의 변화를 보상할 수 있으며; (4) 외부 보정 임피던스 기준을 사용하여 임피던스 측정 서브시스템 성능을 보정하고 확인할 수 있다. 보정된 시스템은 바람직하게는 환자 측정에 사용되는 동일한 트렁크 케이블로 임피던스 표준에 연결되어, 전체 시스템 성능의 확인을 제공한다. (5) 임피던스 측정 서브시스템은 내장형 보정 임피던스 표준을 가질 수 있어, 현장 확인 및 재보정을 가능하게 한다. 한 실시 형태에서, 내장형 표준은 외부 서비스 포트를 통해 시스템에 부착된다. 보정은 트렁크 케이블의 "환자" 단부를 다시 장치의 서비스 포트에 연결하고 장치의 GUI를 통해 이용 가능한 보정 절차를 가동시켜 수행된다. (6) 보정은 장치 모델을 구하기 위해 내장형 표준의 임피던스를 측정된 환자 임피던스의 전체 범위에 걸쳐 변화시켜 완료될 수 있고, 그 장치 모델은 높은 정확도의 결과를 얻기 위해 환자 측정 동안에 사용될 수 있다. (7) 장치의 온도 모델은, 장치를 자동 온도 조절기 안에 배치하고 측정 값의 드리프트를 내부 장치 온도의 함수로 측정하여 구해질 수 있다. 내부 장치 온도는 내장형 열 센서를 통해 모니터링될 수 있다. 환자 측정 동안에, 측정 보정이 열 센서의 기록을 사용하여 계산되고 측정 값에 적용된다.
능동형 음향 시스템
폐 용량의 음향적 측정을 위해, 바람직하게 장치는 적어도 하나의 스피커 및 적어도 하나의 마이크로폰을 포함한다. 바람직하게는 적어도 하나의 스피커 및 마이크로폰은 네트, 조끼 또는 어레이로서 배치된다. 바람직하게는 적어도 하나의 스피커는 개별 주파수 사이에서 전환하거나 넓은 스펙트럼 잡음을 알려준다. 바람직하게는, 많은 스피커가 동시에 작용하여, 서로 다른 음향 신호를 내보내게 된다. 바람직하게는, 많은 마이크로폰이 동시에 작용하고 흉곽의 측정된 음향적 특성을 기록하고, 이 음향적 특성은 폐 용량 및 폐의 병상에 상호 관련될 수 있다. 바람직하는, 마이크로폰은 폐에서 생기는 소리, 예컨대 쌕쌕거림, 꽥꽥거림 및 치직하는 소리를 기록하고, 이러한 소리는 많은 만성 및 급성 폐질환의 지시 요소가 될 수 있다. 바람직하게는 폐 소리는 작용 신호에 의해 변형될 때 기록 및 식별된다. 바람직하게는 알고리즘이 쌕쌕거림, 꽥꽥거림 및 치직하는 소리의 수 및 위치를 분석하여 천식 및 다른 폐질환을 예측한다. 한 실시 형태에서, 음향적 데이터는 임피던스 데이터와 조합되어, 호흡 사이클에 대해 음향적 측정을 시간 맞추는데 도움을 준다. 한 실시 형태에서, 음향적 데이터는 질환의 진단 또는 모니터링을 위해 임피던스 데이터와 조합된다. 이의 예는 울혈성 심부전인데, 이 경우 강직성은 임피던스 곡선의 특성 변화를 일으키고 또한 울혈성 심부전과 관련된 폐 소리의 변화가 있다. 데이터의 조합은 추가적인 정보를 제공한다.
이제 도 20을 참조하면, 스피커(38)가 환자의 가슴에 부착되어 있고 소리 감쇠 발포체(39)로 절연되어 있는 장치가 나타나 있다. 마이크로폰(40)이 환자의 등에 부착되어 있고 소리 감쇠 발포체로 절연되어 있다. 스피커와 마이크로폰 둘다는 프로그램 가능한 요소(41), 예컨대 MATLAB와 같은 설치된 분석 소프트웨어를 갖는 컴퓨터에 기능적으로 연결된다. 출력 요소는 환자의 호흡과 관련에 관한 데이터를 조작자에게 실시간으로 제공한다. 스피커는 마이크로폰으로 기록되는 음향 신호를 발생시킨다. 신호 발생 및 기록은 프로그램 가능한 요소에 의해 시간 맞춤되고 동기화된다. 분석 소프트웨어는 기록된 음파의 특징을 사용하여 흉곽의 음향 특성을 평가하고, 그 특성을 사용하여 폐 용량을 예측할 수 있다. 상기 신호 특징은 주파수 종속적인 위상 변이 및 진폭 감쇠를 포함하지만 그에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 스피커는 소리의 개별 주파수 사이에서 전환하거나 넓은 스펙트럼의 백색 잡음을 발생시킨다.
장치의 다른 실시 형태에서, 마이크로폰을 또한 사용하여, 치직하는 소리, 꽥꽥거림 및 쌕쌕거림과 같은 폐 내부에서 생기는 소리를 검출한다. 한 실시 형태에서, 장치의 프로그램 가능한 요소는 소프트웨어 알고리즘을 사용하여 관련 음향 패턴을 검출하고 의사에게 통보한다. 한 실시 형태에서, 음향 시스템은 임피던스 기반 시스템과도 간섭할 것이다.
이제 도 21을 참조하면, 마이크로폰(42)의 어레이를 사용하여 흉곽의 상이한 부위에서 전달되는 소리를 기록하는 실시 형태가 나타나 있다. 바람직하게는, 마이크로폰은 동시에 기록한다. 바람직하게는, 프로그램 가능한 요소(43)는 분석을 위해 최선의 신호 대 잡음 비를 갖는 마이크로폰을 선택한다. 바람직하게는, 프로그램 가능한 요소는, 폐 용량 추정치의 정확도를 최대화하고 종양 형성, 출혈 및 조직 퇴화를 포함한 폐의 병상을 찾기 위해, 상이한 채널로부터 얻어진 데이터를 조합한다.
이제 도 22를 참조하면, 스피커(44)의 어레이를 사용하여 음파를 발생시키는 장치의 실시 형태가 나타나 있다. 바람직하게는, 프로그램 가능한 요소(45)는 스피커 각각을 개별적으로 제어하고 또한 스피커를 전환하여 장치가 많은 상이한 방향으로 흉곽의 음향 특성을 측정할 수 있게 해준다. 바람직하게는, 프로그램 가능한 요소는 고유한 주파수의 신호로 각 스피커를 동시에 활성화시킬 것이며, 그래서 기록된 신호에서 각 스피커의 신호가 분리될 수 있다. 바람직하게는, 프로그램 가능한 요소는, 폐 용량 추정치의 정확도를 최대화하고 또한 종양 형성, 출혈 및 조직 퇴화를 포함한 폐의 병상을 찾기 위해, 상이한 채널로부터 얻어진 데이터를 조합한다.
환자 데이터 입력
바람직하게는, 장치 소프트웨어는 사용자 친화적인 GUI(Graphical User Interface)를 유지한다. 바람직하게는, GUI는 조작자가 환자 관리를 위해 신속한 진단 및 결정을 내리는 것을 도와 주기 위해 칼라 코딩 시스템을 포함한다. 한 실시 형태에서, GUI는 수치적인 RVM 측정치를 제공한다. 한 실시 형태에서, GUI는 호흡 충분 지수(RSI)를 제공한다. 한 실시 형태에서, GUI는 호흡 파형을 제공한다.
장치의 모든 실시 형태에 존재하는 소프트웨어에서, 환자 데이터는 바람직하게 시험 전에 사용자에 의해 기록된다. 사용자는 환자 데이터를 입력할 것을 촉구 받는다. 기록된 데이터는, 환자 신장, 체중, 최대 들숨 동안의 가슴 둘레, 통상적이 날숨 말기 동안의 가슴 둘레, 나이, 성별, 인종, 및 흡연 이력 중의 어느 하나 또는 모두를 포함한다. 한 실시 형태에서, 시험시의 자세가 또한 프로그램 가능한 GUI 내의 모든 장치에 입력된다. 자세가 변하면, 호흡 패턴 및 일회 호흡량이 달라질 수 있다. 장치는 반듯이 누워 있기 앉아 있기 및 서 있기와 같은 자세 입력을 받는다. 환자를 여러 자세로 시험할 수 있는 가능성은, 신생아 또는 둔화된 환자와 같은 비유연성 환자에 도움이 된다.
한 실시 형태에서, 장치는 BMI를 계산한다. 바람직한 실시 형태에서, 장치 내의 또는 룩업 테이블의 알고리즘은, 보편적 보정을 제공하여 절대적인 측정치를 전달하기 위해 환자 크기 및 신체 체질에 대해 보정하는 "보정 계수"를 계산한다. 보정 계수는 환자 정보를 가해지는 프로브 밖에서 기록된 데이터와 조합하여 얻어질 수 있다. 바람직하게는, 프로브의 물리적 위치가 또한 입력된다. 데이터 획득 동안에, 보정 알고리즘은 데이터 및 환자 정보와의 정합성을 유효화할 수 있고, 기록된 데이터와 가장 정합적인 입력 파라미터의 조합을 제시할 수 있고 또한 조작자에게 환자의 정보를 다시 확인하라고 제안할 수 있다. 데이터가 얻어지고 있음에 따라, 보정 알고리즘은 프로브 밖에서 기록된 그리고/또는 정상적인 또는 비정상인 것으로서 조작자에 의해 제공되는 신호 패턴에 근거하여 재조절을 제안하고/제안하거나 수행할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 장치는 신체 형상 또는 크기의 BSA 또는 다른 지수를 계산한다. 한 실시 형태에서, 시스템은 위에서 언급된 환자 데이터에 근거하여 환자 결과에 대한 예측 값을 나타낸다. 한 실시 형태에서, 장치는 또한 나타난 결과 내에서 이들 값에 대한 비율 비교를 제공하여, Knudsen, Crapo 등에 의해 만들어진 폐활량 측정 데이터의 표준 데이블에 근거하여 환자 파라미터 또는 상태를 임상의에게 더 알려 준다. 한 실시 형태에서, 환자의 인구 통계 및/또는 신체 측정치가 입력되고 장치는 그 환자를 위한 리드 구성 및/또는 리드 간격 및/또는 리드의 크기 또는 특성을 제시한다.
한 실시 형태에서, 장치는 신호 변화를 평가하고 또한 그 변화에 반응하여 표시 파라미터, 보정 파라미터 및/또는 중간 계산을 조절하게 된다. 한 실시 형태에서, 장치는 기준, 평균, 최소값, 최대값, 동적 범위, 진폭, 속도, 깊이, 또는 리스트 내의 항목의 2차 또는 3차 도함수를 포함한 신호의 하나 이상의 특징적 사항의 변화를 평가한다.
한 실시 형태에서, 장치는 원래의 또는 처리된 임피던스 트레이스를 호흡량 트레이스로 변환시키기 위해 보정 계수를 계산한다. 한 실시 형태에서, 보정 계수는 일 범위의 생리적 파라미터 및 인구 통계학적 파라미터로부터 계산된다. 한 실시 형태에서, 본 발명의 장치는 파라미터의 변화에 반응하여 보정 계수를 자동적으로 조절한다. 한 실시 형태에서, 본 장치는 호흡 속도, 기준 임피던스 또는 평균 임피던스 중의 하나 이상에 반응하여 보정 계수를 자동적으로 조절한다.
한 실시 형태에서, 장치는 계수 또는 보정 계수를 위한 보정 인자의 계산시에 호흡 속도, 기준 임피던스 또는 평균 임피던스 중의 하나 이상을 포함한다. 보정 계수가 시간 가변적인 파라미터(예컨대, 호흡 속도, 기준 임피던스 또는 평균 임피던스)에 근거하는 실시 형태에서, 장치는 파라미터의 변화를 설명하기 위해 보정 계수를 자동적으로 조절한다.
한 실시 형태에서, 장치는 신호 변화의 평가에 근거하여 보정 계수를 조절한다. 보정 계수를 사용하여 원래의 임피던스 신호를 호흡량 트레이스로 변환시키는 실시 형태에서, 보정 계수는 부분적으로 호흡 속도에 근거한다.
한 실시 형태에서, 장치는 데이터세트의 변화에 반응하여 데이터세트의 표시를 조절한다. 데이터세트는 센서로부터 나온 원래의 신호, 센서로부터 나온 처리된 신호 또는 계산된 계량(metric) 또는 파라미터로 구성된다.
한 실시 형태에서, 장치는 데이터세트의 변화에 반응하여 표시된 챠트 상의 y-축의 최소값을 조절한다. 한 실시 형태에서, 표시된 챠트 상의 y-축의 최소값은 데이터세트의 최소값과 같다. 한 실시 형태에서, 표시된 챠트 상의 y-축의 최소값은 특정 구역 내의 데이터세트의 최소값과 같다. 한 실시 형태에서, 데이터세트의 관련된 최소값이 계산되는 구역은 데이터세트가 표시되는 구역과 동일하다. 한 실시 형태에서, 표시된 챠트 상의 y-축의 최소값은, 표시된 구역 내의 데이터세트의 최소값에서 최소값의 계수 또는 비율을 뺀 것과 같다.
한 실시 형태에서, 장치는 데이터세트의 변화를 설명하기 위해 표시된 데이터세트의 y-축의 범위를 조절한다. 한 실시 형태에서, 표시된 데이터세트의 y-축의 범위는 데이터세트의 동적 범위와 같다. 한 실시 형태에서, 표시된 데이터세트의 y-축의 범위는 특정 구역 내의 데이터세트의 동적 범위와 같다. 한 실시 형태에서, 표시된 데이터세트의 y-축은, 특정 구역 내의 데이터세트의 동적 범위에 동적 범위의 상수 또는 비율을 더한 것과 같다.
한 실시 형태에서, 장치는 표시된 데이터세트의 y-축의 범위를 데이터세트의 특징의 통계에 근거하여 조절한다. 한 실시 형태에서, 장치는 y-축의 범위를 신호의 평균 진폭에, 계수가 곱해진 특정 구역 내의 신호의 진폭의 표준 편차를 더한 것과 같도록 설정한다. 한 실시 형태에서, 장치는 표시된 데이터세트의 y-축의 범위를 신호의 평균 진폭에, 계수가 곱해진 특정 구역 내의 신호의 진폭의 분산을 더한 것과 같도록 조절한다. 한 실시 형태에서, 장치는 데이터세트에서 호흡의 진폭을 계산한다. 그리고 장치는, 높은 단부 또는 낮은 단부에 있는 또는 의도된 측정 파라미터에 관련 없는 것처럼 보이는 특징적 부분을 갖는 이상값(outlier)을 제거한다. 그리고 장치는, y-축의 범위를 데이터세트의 진폭의 평균에, 계수가 곱해진 데이터세트의 표준 편차를 더한 것과 같도록 조절한다.
한 실시 형태에서, 장치는 데이터세트의 변화에 반응하여 데이터세트의 챠트의 y-축의 중간점을 자동적으로 조절한다. 한 실시 형태에서, 장치는 y-축을 특정 구역 내의 데이터세트의 평균과 같도록 설정한다. 다른 실시 형태에서, 장치는 y-축을 특정 구역 내의 데이터세트의 중앙값과 같도록 설정한다. 한 실시 형태에서, 장치는 y-축의 중간점을 데이터세트의 통계 함수의 결과가 되도록 설정한다.
보정 방법
보정 계수는 신규한 방식으로 계산된다. 바람직한 실시 형태에서, 장치는 장치를 자동적으로 보정하는 회로 및 소프트웨어를 내장한다. 한 실시 형태에서, 보정은 생체 전기적 임피던스 분석(다양한 주파수에서 하나 이상의 체널에서 조직 임피던스를 측정하는 프로세스)을 통해 획득되는 데이터의 도움을 받는다. 이 실시 형태에서, 생체 전기적 임피던스 분석으로 얻어진 데이터를 사용하여, 수화 레벨, 기준 임피던스 및 신체 조성을 포함하되 이에 한정되지 않는 대상자의 어떤 특성을 계산할 수 있다. 저레벨 수화는 신체의 전기 임피던스를 더 크게 한다. 신체 내의 지방 레벨이 높으면 또한 신체의 평균 전기 임피던스가 증가될 것이지만, 전기가 최소 저항의 경로를 통과함에 따라 전체적인 임피던스가 감소할 가능성이 있다. 근육이 지방보다 훨씬 더 많은 혈관을 가지며 또한 더 많은 전도성 전해질을 포함하고 있으며, 그래서 근육질 환자의 신체는 매우 근육질이지 않은 유사한 크기의 사람 보다 훨씬더 낮은 전기 임피던스를 가지게 될 것이다. 이들 입력에 근거하여 보정 인자를 스케일 조정하면 그 보정 인자가 더 정확하게 된다.
본 발명의 장치의 보정은 바람직하게는 신체 조직의 신진 대사 요건에 근거한 호흡 속도, 일회 호흡량 및 분당 환기량에 대한 예측을 포함한다. 이 예측은 바람직하게는 환자의 측정된 체중 또는 이상적인 체중에 단위 체중에 필요한 공기량 또는 분당 공기량을 곱하는 것을 포함한다. 이상적인 체중은 환자의 신장, 인종 및/또는 나이로부터 결정되고 또한 Devine, Robinson, Hamwi 및 Miller 공식 중의 하나 이상으로 더 결정될 수 있다.
밀러(Miller) 공식
한 실시 형태에서, 보정 계수는 성별, 나이 및 인종을 포함하되 이에 한정되지 않는 환자의 인구 통계학적 정보로부터 계산된다. 다른 실시 형태에서, 보정 계수는 체형, 신장, 체중, 호흡 사이클의 다른 점에서 측정된 가슴 둘레, 체지방 비율, 신체 표면적 및 체질량 지수를 포함하되 이에 한정되지 않는 환자의 생리적 측정치로부터 계산된다. 다른 실시 형태에서, 보정 계수는 다른 지점에서 기록된 ECG 신호의 측정 값에 근거하여 계산된다. 더 상세하게 말하면, ECG는 흉곽 및 복부의 여러 위치에서 전극으로 기록된다. 한 실시 형태에서, 상이한 전극에서의 전압차 기록값을 사용하여 평균 기준 임피던스를 계산하고 또한 다양한 방향에서의 환자 흉곽의 저항율을 추정한다. 다른 실시 형태에서, 보정 계수는 2극 구성, 4극 구성 또는 2개 이상의 리드를 포함하는 다른 구성으로 있는 전극 사이에서 측정되는 외부 전류원에 대한 환자의 기준 임피던스에 근거하여 계산된다. 이들 전극의 위치는 전체 신체에 걸쳐 일정 범위의 구성으로 배치된다. 다른 실시 형태에서, 인구 통계학적 특성이 보정을 위해 기준 임피던스 측정치와 조합된다. 다른 실시 형태에서, 해부학적 정보가 보정을 위해 기준 임피던스 측정치와 조합된다. 바람직한 실시 형태에서, 폐활량계 또는 산소 호흡기에 기록되는 알려져 있는 양이 인구 통계학적 정보 및 기준 임피던스와 조합된다. 이러한 실시 형태에서, 시스템은 임피던스와 양을 동시에 측정할 수 있다(폐활량계, 산소 호흡기 또는 다른 유사한 장치를 사용하여). 그리고 시스템은 변환 알고리즘에 대한 입력으로서 임피던스와 용적 사이의 특정한 변환을 계산한다.
다른 실시 형태에서, 임피던스 측정 서브시스템을 사용하여 얻어지고 전체 환자 임피던스(피부 및 지방층 임피던스를 포함하여), 내부 기관 임피던스(기준 임피던스)와 그의 변화로 이루어지는 추가 파라미터 및 호흡 곡선의 형상에 근거하는 동적 보정이 실행된다.
보정의 지속적인 또는 간헐적인 확인이 바람직하게 수행된다. 본 장치의 바람직한 실시 형태에서, 보정은 각 샘플의 기록으로 재계산된다. 다른 실시 형태에서, 장치는 타이머 기능에 근거하여 규칙적으로 재보정된다. 다른 실시 형태에서, 기준 임피던스가 기준으로부터 10%와 같은 특정한 문턱값 만큼 변할 때 마다 재보정된다. 다른 실시 형태에서, 장치는 일회 호흡량 또는 분당 호흡량이 기준 레벨 또는 예측 레벨로부터 20%와 같은 특정한 문턱값 만큼 변할 때 마다 재보정되고, 예측 값은 Krappo, Knudson 등에 의해 발표된 공식을 사용하여 계산된다.
보정의 지속적인 또는 간헐적인 확인이 수행될 수 있다. 바람직하게 이는 내부 착각에 대한 내부 확인을 포함한다.
바람직하게는, 기준 임피던스의 지속적인 또는 간헐적인 확인을 사용하여 재보정을 하거나 재확인할 수 있다. 바람직하게는, 각 반측 흉곽으로부터 얻은 지속적인 또는 간헐적인 기록값을 개별적으로 또는 조합적으로 사용하여 제보정을 위한 데이터를 재보정하거나 제공할 수 있다.
바람직하게는, 재보정은 자동적으로 수행되거나, 또는 필요한 변경을 돌보는 사람에게 알려주거나 또는 돌보는 사람에게 추가 단계(예컨대, 산호 호흡기 또는 폐활량계를 이용한 재보정)을 취하도록 요구하여 수행된다.
한 실시 형태에서, 보정은 측정 전극 쌍을 통해 행해진다. 다른 실시 형태에서, 보정은 추가적인 전극을 통해 행해진다. 다른 실시 형태에서, 보정은 측정 전극을 다른 목적에 맞게 하고 또한 전달 전극으로서 센서를 사용하고 또한 센서 전극으로서 전달 전극을 사용하여 완전히 또는 부분적으로 행해진다.
바람직하게는, 보정 전극들은 복부와 흉곽 상에서 특정 위치에 그리고/또는 특정 거리로 떨어져 배치된다. 다른 실시 형태에서, 리드 중의 하나 이상은 이마에서 특정 거리로 떨어져 배치된다. 본 장치의 다른 실시 형태에서, 허용 가능한 전극 구성에서의 ICG 신호의 크기를 심장 용적의 추정치와 함께 또는 이 추정치 없이 사용하여, 기준 임피던스를 결정하고 호흡량에 대한 RVM 데이터를 보정한다. 바람직하게는, 보정 계수는 앞에서 언급된 5개의 방법의 조합을 사용하여 계산된다.
보편적 보정
호흡 변화와 임피던스 변화 사이의 관계가 높은 선형성을 갖지만, 그들 값 사이의 "스케일링 인자"는 환자마다 크게 다르다. 또한 동일한 환자에 대해서도 매일 매일 변하게 된다. 매일 매일의 변화는 RMV 장치로 측정되는 생리적 파라미터와 어느 정도 상관 관계가 있고 크게 보상될 수 있다. 동일한 환자에 대한 매일 매일의 잔류 변화는 전형적인 측정 오차 보다 작다. 바람직한 실시 형태에서, 이 잔류 변화는 기존의 보조적인 측정으로 관리될 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 이 잔류 변화는 전술한 방법 중 임의의 방법에 의한 지속적인 또는 간헐적인 재보정을 사용하여 관리될 수 있다.
한 실시 형태에서, "스케일링 인자"는 환자 간에 약 한 크기 오더 만큼 다르다. 바람직한 실시 형태에서, 이 인자는 폐활량계 또는 산소 호흡기 데이터 또는 다른 데이터세트를 이용하는 예비 보정으로 정확하게 결정될 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, RMV 장치는 예비 보정 없이 호흡 파라미터를 측정하기 위해 사용된다. 바람직하게는, 측정 가능한 환자의 생리적 파라미터로부터 이 인자를 연역하는 신뢰적인 절차가 보정을 위해 사용된다. 이러한 절차에 의해, 모든 제안된 장치 용례에 대한 측정 파라미터를 만족하기에 충분한 정확도로 "스케일링 파라미터"를 결정할 수 있다.
한 실시 형태에서, 임피던스 체적 변동 기록, 신체에 배치되는 가속도계, 비디오 이미지, 음향 신호 또는 흉곽, 복부 또는 다른 신체 부분의 움직임을 추적하는 다른 수단을 포함하는 기술로 구해지는 호흡 움직임의 측정치는 호흡 상태를 평가하는 다른 기술로 보정되거나 그 기술과 상호 관련된다. 바람직한 실시 형태에서, 임피던스 측정으로 구해지는 호흡 움직임 검출은 폐활량 측정으로 보정된다. 한 실시 형태에서, 호흡 움직임 검출은 호기말 CO2 측정치로 보정되거나 그와 상호 관련된다. 한 실시 형태에서, 호흡 움직임 검출은 유동 및/또는 양의 산소 호흡기 측정치로 보정되거나 그와 상호 관련된다. 한 실시 형태에서, 호흡 움직임은 전체 신체의 체적 변동 기록기로 보정된다. 한 실시 형태에서, 주어진 환자의 기준 RVM 측정치가 표준 폐활량 측정치와 함께 취해지고, 그 특정 환자에 대한 보정 계수가 구해진다. 나중에 수술후 기간 또는 다른 기간에 보정 계수를 사용하여 그 환자에 대한 정량적인 폐 용량 측정치를 얻는다. 바람직한 실시 형태에서, 이러한 보정 계수는 지속적인 또는 간헐적인 보정을 위해 현재의 기준 임피던스 또는 다른 생리적 측정치와 조합된다. 한 실시 형태에서, 수술전 측정치를 사용하여 보정 계수를 구하고, 그런 다음 이 보정 계수를 단독으로 또는 다른 데이터와 함께 사용하여, 수술 후의 환자 관리 또는 다른 상황에 사용되는 정량적인 폐 용량 측정치를 얻는다. 다른 실시 형태에서, 보정 계수는, 삽관된 환자에서 기계적인 산소 호흡기로 기록된 측정치로부터 얻어진 폐 용량 또는 유동 측정치로부터 구해진다.
바람직하게는, 장치는 폐활량계, 산소 호흡기 또는 호기류계에 연결되어 양 또는 유동 보정을 제공한다. 바람직하게는, 장치는 폐활량계 또는 산소 호흡기 또는 호기류계에 연결되어 양 보정을 제공한다. 한 실시 형태에서, 조작자는 적어도 하나의 일회호흡 샘플, 적어도 하나의 강제 폐활량(FVC) 샘플, 적어도 하나의 분당 환기량 샘플 측정치, 및 적어도 하나의 최대 환기량(MVV), 샘플 중 적어도 하나의 간단한 호흡 시험 방식을 통해 환자를 시험한다. 장치는 임피던스 측정치에 대해 폐활량계 시험의 결과에 근거하여 보정될 것이다. 바람직한 실시 형태에서, 보정은 일회호흡 동안에 취해진 측정치로부터 실행될 것이다. 특히, 절차에 따를 수 없는 환자에서 대해서는, 간단한 일회호흡 샘플이 취해질 것이며, 이는 지도 또는 준수를 필요로 하지 않는다. 일회호흡 샘플은 15초, 30초, 60초 또는 다른 시간 프레임에 걸쳐 수집된다.
한 실시 형태에서, 주어진 개인에 대한 보정 계수는, 조합된 폐활량 측정치 및 RVM 데이터에 근거하여 계산되고, 미래에 나중에 취해지는 RVM 측정을 위한 절대적인 양 측정치를 전달하기 위해 이용된다. 바람직하게는, 이 절대적인 양 측정치는, 하드웨어 고유의 보정 능력 및 장치로부터 구해진 전류 측정치를 사용하여 미래에 인가되거나 변경될 것이다. 바람직한 실시 형태에서, 폐활량계 또는 산소 호흡기를 사용하는 개별적인 보정이 필요 없이 절대적인 양 측정치를 전달하도록 보편적 보정을 제공하기 위해 환자 인구 통계, Knudsen, Crapo 등의 연구로 발견된 환자 인구 통계를 변화시키기 위한 기존의 통상적인 폐활량 측정 데이터 및/또는 다른 해부학적 또는 생리적 측정치게 근거하여 RVM에 알고리즘이 적용된다.
바람직하게는, 장치는 ECG 또는 ICG 데이터와 함께 사용되어, 심박수 및 SNR와 같은 ECG 및 ICG로 구해진 파라미터를 이용하여 임피던스 데이터의 추가 보정을 한다. 바람직하게는, ECG 또는 ICG 데이터는 적절한 전극 배치를 인증하는데 도움을 줄 것이다. 다른 실시 형태에서, 심장의 전기적 활성도를 사용하여 장치 보정을 향상시킬 수 있다. 바람직하게 장치는 심장 파라미터, 폐 파라미터 및 다른 생리적 파라미터, 그리고 다음과 같은 특징, 즉 심박수(HR), 기준 임피던스, 임피던스 크기, 구출시기(PEP), 좌심실 박출 시간(LVET), 심장 수축 시간량(STR), 일회 박출량(SV), 심박출량 (CO), 심계수(CI), 흉부 유체 함량(TFC), 수축기 혈압(SBP), 확장기 혈압(DBP), 평균 동맥 혈압(MAP), 평균 중심 정맥 혈압(CVP), 전신성 혈관 저항(SVR), 심부담도(RPP), 헤더 지수(Heather Index)(HI), 일회 박출량 지수(SVI), 및 파형 정확도값(WAV)을 측정할 수 있다. 이들 특징에 대한 환자 특성으로부터 계산된 기준 값을 이용하여, 보정 계수를 구하고 또한 전체 호흡 충분 지수를 계산한다. 반대로, RVM 데이터는, 심박수(HR), 기준 임피던스, 임피던스 크기, 구출시기(PEP), 좌심실 박출 시간(LVET), 심장 수축 시간량(STR), 일회 박출량(SV), 심박출량 (CO), 심계수(CI), 흉부 유체 함량(TFC), 수축기 혈압(SBP), 확장기 혈압(DBP), 평균 동맥 혈압(MAP), 평균 중심 정맥 혈압(CVP), 전신성 혈관 저항(SVR), 심부담도(RPP), 헤더 지수(Heather Index)(HI), 일회 박출량 지수(SVI), 및 파형 정확도값(WAV)과 같은 ICG 데이터의 정확도 또는 유용성을 향상시키기 위해 사용될 수 있다.
특히, 더 복작한 절차를 따를 수 없는 환자에 대해서는, 휴식 상태 호흡의 간단한 일회호흡 샘플이 취해지는데, 이는 지도나 준수를 필요로 하지 않는다. 이들 데이터의 분석으로, 그렇지 않으면 얻어질 수 없는 폐 생리 기능 및 호흡 상태에 대한 정보가 제공된다.
이제 도 8을 참조하면, 동일한 프로그램 가능한 요소(33)에 기능적으로 연결되어 있는 임피던스 체적 변동 기록기(31) 및 폐활량계(32)가 나타나 있다. 폐활량계로부터 얻어진 양 데이터는 임피던스 체적 변동 기록기의 임피던스 기록값과 동시에 또는 거의 동시에 샘플링된다. 이제 도 9를 참조하면, 산소 호흡기(34) 및 임피던스 체적 변동 기록기(35)(이들 둘 모두는 프로그램 가능한 요소(36)에 기능적으로 연결되어 있음)에 연결되어 있는 환자가 나타나 있다. 산소 호흡기의 양은 임피던스 체적 변동 기록기의 임피던스 기록값과 동시에 샘플링된다. 이제 도 10의 그래프를 참조하면, 임피던스 체적 변동 기록기 및 폐활량계를 사용하여 데이터가 동시에 수집되는 중에 다양한 호흡 조작을 받는 주어진 환자에 대해 양 대 임피던스의 그래프가 나타나 있다. 시간에 따른 양으로 도 11에 나타나 있는 트레이스는 정상적인 호흡이다. 도 12에 나타나 있는 트레이스는 느린 호흡이고 도 13에 나타나 있는 트레이스는 불규칙한 호흡이다 한 실시 형태에서, 최선의 피트의 라인(37)의 기울기를 RVM 보정 계수로서 사용하여, 임피던스로부터 양을 계산한다. 다른 실시 형태에서, 기울기, 형상 및/또는 다른 곡선 특성 및/또는 환자의 다른 인구 통계학적 또는 신체 체질 특성을 이용하는 얼고리즘을 사용하여 보정 계수를 계산한다.
한 실시 형태에서, 장치의 보정에 사용되는 일회 호흡량 또는 분당 환기량에 대한 단순한 수치 값이 산소 호흡기 또는 폐활량계로부터 얻어진다. 한 실시 형태는, 폐활량계, 호기류계, 산소 호흡기 또는 유사한 장치에 의해 RVM 및 양 측정치가 동시에, 거의 동시에 또는 순차적으로 취해지는 조합형 시스템으로 구성되고, 조합된 데이터를 시용하여, 주어진 개인에 대한 RVM 측정치로부터 절대적인 양을 계산하기 위한 개별적인 보정 계수를 생성한다.
예:
한 보정 방법이 작은 규모의 연구에서 이미 이용되었다. 신장, 체중, 최대 들숨시의 그리고 정상적인 날숨시의 가슴 둘레 및 흉골상절흔에서 검상 돌기까지의 거리, 겨드랑 중간선에서 쇄골 중간 아래로부터 흉곽 단부까지의 거리, 겨드랑 중간선에서 흉곽의 단부로부터 장골능선까지의 거리, 및 배꼽에서의 복부 둘레의 측정치가 취해지고 기록되었다. 전극은 위에서 논의된 후방 촤측-우측, 후방 우측 수직 및 전방-후방 및 ICG 구성으로 위치되었다. 임피던스 측정 장치의 4개의 프로브가, 위의 구성 중 하나에 대응하는 전극에 연결되었다. ICG 위치가 먼저 연결되었고 반듯이 누운 위치에 있는 대상자의 안착 ICG를 측정하는데만 사용되었다. 그런 다음 리드는 후방 촤즉-우측 위치에 연결되도록 재구성되었다. 리드가 정확하게 위치되고 대상자가 반듯이 누운 상태로 있으면, 대상자는 호흡 시험을 수행하였고, 이 시험은 약 30초의 샘플링 시간 동안에 임피던스 측정 장치 및 폐활량계에 의해 동시에 측정되었다. 수행된 호흡 시험은, 정상적인 일회 호흡(3회 실행), 불규칙한 호흡(2회 실행), 느린 호흡(2회 실행), 강제 폐활량(FVC)(3회 실행), 및 최대 환기량(MVV)(2회 실행) 이었다. FVC 및 MVV는 ATS 절차에 따라 수행되었다. 정상적인, 불규칙한 그리고 느린 시험은 종형 폐활량계로 측정되었고, FVC 및 MVV는 터빈 폐활량계로 측정되었다. 바람직하게는, 보정은 ATS 기준을 만족하는 어떤 종류의 폐활량계에서도 함께 실행될 수 있다. 일단 모든 호흡 시험이 완료되면, 리드가 새로운 구성으로 재배치되었고, 모든 구성이 시험될 때까지 시험을 다시 실행하였다. 임피던스 데이터 및 터빈 폐활량계 데이터에 대한 데이터는 PC에서 수집되었고, 종형 폐활량계 데이터에 대해서는 다른 PC에서 수집되었다. 그런 다음 데이터는 한 PC 상으로 병합되었고 MATLAB에 로딩되었다. 바람직하게는, 신호 처리를 이용하는 MATLAB 또는 다른 소프트웨어 패키지가 사용된다. 바람직하게는, 데이터는 PC 또는 다른 컴퓨팅 스테이션에 로딩된다. 일단 데이터가 병합되면, 각 호흡 시험에서 얻어진 임피던스 및 양 데이터가 GUI 기반 프로그램을 사용하여 함께 매칭되었다. 각 시험의 실행에 대해, MATLAB를 사용하여 임피던스 및 양 트레이스를 비교하여 상관 계수 및 보정 계수가 생성되었다. 그런 다음에 이 데이터를 엑셀에서 이용하여, 환자 특성에 근거하여 보정 계수를 예측하였다. 바람직하게는, 데이터는 통계학적 패키지를 갖는 소프트웨어에 보내져 분석될 수 있다.
이제 도 14를 참조하면, 7 명의 환자에 대한 BMI 대 보정 계수의 그래프가 나타나 있다. BMI는 x-축에 나타나 있고 보정 계수는 y-축에 나타나 있디. 구성 D(전술한 바와 같은 PRR 배치)에서 신장과 보정 계수 사이의 선형적인 관계는 보정 계수의 결정에 이용될 수 있는 유용성을 나타낸다. 신장, 체중, 신체 표면적, 인종, 성별, 가슴 둘레, 유방간 거리, 나이와 같은 다른 생리적 파라미터가 또한 보정 계수와 중요한 관계를 가지며, 한 실시 형태에서, 이들 파라미터 중의 어느 하나 또는 모두는 보정 계수의 정확한 결정에 도움을 준다. 통계학적 분석과 전문가 시스템의 조합을 사용하여, 생리적 파라미터의 입력에 근거하여 주어진 환자의 보정 계수를 결정한다. 이러한 방법은 주 요소 분석, 인공 신경망, 퍼지 논리, 유전 프로그래밍 및 패턴 분석을 포함할 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 예비 연구에서 얻어진 시험 데이터를 사용하여 전문가 시스템을 훈련시킨다. 바람직한 실시 형태에서, 환자 인구 통계 및 폐 기능에 관한 기존의 데이터를 사용하여 전문가 시스템을 훈련시킨다. 바람직하게는, 예비 연구에서 얻어진 시험 데이터와 기존의 폐 기능 데이터세트의 조합을 사용하여 전문가 시스템을 훈련시킨다.
일부 폐활량계에 나타나는 한 문제는 용적 드리프트인데, 들숨시의 공기량은 날숨 때 보다 많다. 추가로, 오랜 폐활량계 시험은 폐 유동의 저항을 증가시킬 수 있는데, 이 저항은 생리 기능을 변화시킬 수 있고/있거나 호흡 유동 및/또는 호흡량을 변화시킬 수 있다. 이들 패턴은, 임피던스 트레이스가 일정하게 유지되는 동안에 양을 아래쪽으로 변화시켜 시험을 위한 상관 계수를 교란시킬 수 있다, 도 15는 용적 드리프트를 나타내는 용적 곡선을 나타낸다. 도 16은 그 세트에 대해 양 대 임피던스의 곡선을 나타내고, 여기서 양 드리프트는 플롯의 피트를 손상시킨다. 한 실시 형태에서, 장치는 일정한 기울기 값을 갖는 선을 뻬내어 문제를 교정한다. 이 평균 유동 방법을 사용한 후에, 도 17에서 보는 바와 같이 곡선은 상향 또는 하향 경향을 보이지 않으며, 양 대 임피던스 데이터는 도 18에서 보는 바와 같이 훨씬 더 타이트하게 유지되고, 임피던스 데이터는 훨씬 더 타이트하게 유지되어, 더 높은 상관 및 더 좋은 보정 계수가 얻어진다. 한 실시 형태에서, 용적 드리프트 빼기가 보정에 사용된다. 한 실시 형태에서, 양 드리프트 빼기가 보정 계수를 구하는데 사용된다. 용적 곡선을 미분하여 유동을 얻고 시작점과 종점에서 동일한 폐 용량을 갖는 간격 사이에서 DC 오프셋을 뺀 다음에 적분하여 드리프트 인공물이 없는 유동을 얻음으로써, 동일한 유용성이 얻어진다.
장치의 다른 실시 형태에서, 보정 계수는, 당업자에게 알려져 있는 Knudsen, Crapo 등에 의해 만들어진 폐활량 측정 데이터의 표준 테이블에 근거하여, RVM 데이터 트레이스와, 환자의 일회 호흡량, FVC, FEV1 등에 대한 예측 값에 비교되는 계산 값을 비교하여 결정된다.
데이터 분석
이제 도 19를 참조하면, 분석 소프트웨어를 통과하는 데이터의 진행을 나타내는 흐름도가 나타나 있다. 원(raw) 데이터가 임피던스계로 기록되어, 아날로그-디지털 변환기를 사용하여 디지털화되며, 표준 데이터 포트를 통해, 프로그램 가능한 요소에 입력된다. 데이터 처리에 의해, 신호에서 잡음 및 동작 음영이 제거된다. 분석 알고리즘이 양 트레이스 및 의학적으로 관련 있는 정보(임피던스 및/또는 계산된 양 트레이스의 주파수와 시간 영역 플롯, 호흡 속도, 일회 호흡량, 및 분당 환기량을 포함하지만 이에 한정되지 않음)를 계산한다. 한 실시 형태에서, 임피던스를 양 트레이스로 변환하는 분석 알고리즘은 보정을 폐활량계 또는 산소 호흡기 데이터와 함께 이용하거나 또는 다른 실시 형태에서 생리적 파라미터에 근거한 보정을 이용한다. 알고리즘은 상관 계수를 생성하고, 이 상관 계수에 임피던스 데이터가 곱해지면, 임피던스 스케일이 양 스케일로 변환된다. 추가로, 알고리즘은 위의 계량의 가변성을 고려하고 또한 표준화된 호흡 충분 지수(RSI)를 자동적으로 계산하게 된다. 이 RSI는, 하나 이상의 측정치로부터 얻어지는 정보를 통합하며 그리고/또는 다음과 같은 측정치, 즉 전술한 바와 같은 호흡 속도, 호흡량, 호흡 곡선 특성, 호흡 가변성 또는 복잡성의 허용 값의 범위를 개별적으로 또는 조합적으로 이용하여 호흡 충분 또는 불충분에 관계된 단일의 수치를 제공하는 정보를 포함한다.
한 실시 형테에서, 다음과 같은 방법 중의 하나가 RSI의 계산에 사용된다: 이전 측정으로부터 환자 상태의 변화, 이전 측정으로부터 환자 상태의 변화의 이차 도함수, 다변량 분석, 패턴 분석, 스펙트럼 분석, 신경망, 개인을 위한 자기 교수(self-teaching) 시스템, 환자를 위한 자기 교육 시스템.
한 실시 형태에서, RSI는 산소 포화도, TcpO2, TcpCO2, 호기말 CO2, 설하 CO2, 심박수, 심박출량, 콜로이드 삼투압, 피부 수화, 신체 수화 및 BMI로부터의 데이터를 포함한다. 이 지수의 이점은, 지수가 훈련되지 않은 사람도 이해할 수 있고 또한 건강이 급속히 악화되는 경우에 의사 또는 다른 돌보는 사람에게 알려주는 경보에 연결될 수 있다는 것이다. 계산 후에, 처리된 계량은 출력 모듈에 보내지고, 이는 프린터로 구현될 수 있고 또는 스크린 상에 표시되거나 구두 메시지, 시각적 메시지 또는 문자 메시지로 전달될 수 있다.
한 실시 형태에서, 장치는 호흡의 들숨 또는 날숨 단계 동안에 기록되는 곡선의 패턴을 기록한다. 한 실시 형태에서, 장치는 호흡의 속도, 양 및/또는 위치에 있어 호흡 가변성의 패턴을 기록한다. 한 실시 형태에서, 패턴은 호흡 곡선의 형태로 기록된다. 한 실시 형태에서, 패턴 분석은 들숨의 기울기로부터 구해지는 값을 포함한다. 한 실시 형태에서, 패턴 분석은 날숨의 기울기로부터 구해지는 값을 포함한다. 한 실시 형태에서, 패턴 분석은, 호흡 속도, 분당 환기량, 일회 호흡량, 들숨의 기울기, 날숨의 기울기 및 호흡 가변성 중의 어느 하나 또는 모두를 포함할 수 있는 파라미터의 조합을 포함한다. 한 실시 형태에서, 이들 파라미터는 환기 적정성의 표준화된 정량적 척도를 제공하는 호흡 건강 지수(RHI)의 계산에 사용된다. 한 실시 형태에서, RHI는, 환자가 매우 급작스런 변화를 경험하는 경우, 호흡이 적정한 것으로 여겨지는 것 아래로 떨어지거나 적정한 것으로 여겨지는 범위 내에 있으면 소리를 내는 경보기에 연결되어 있다. 한 실시 형태에서, 장치는 RHI를 계산하기 위해 정보를 제공한다. 바람직하게는, 장치는 RHI를 계산하고 나타낸다. 한 실시 형태에서, 호흡 건강 지수는 환자 특성에 근거하여 보편적 보정과 비교된다. 한 실시 형태에서, RHI는 특정한 환자에 대해 보정되는 시스템으로 정량적 데이터를 제공한다.
이제 도 27을 참조하면, 임피던스 신호의 시간 지연 또는 위상 지연이 나타나 있다. 이 특별한 도에서, 지연은 0.012 초인 것으로 나타났다. 양과 임피던스 신호 사이의 위상 지연은 한 실시 형태에서 해결되는 중요한 문제이다. 가슴막과 폐 조직의 탄성적인 용량성 특성 때문에 임피던스와 양 신호 사이에는 시간 지연이 있는데, 이는 가로막 움직임과 폐에서의 공기 유동 사이에 약간의 지연을 일으키게 된다. 한 실시 형태에서, 이 위상차는 폐 강직성과 기도 저항의 척도로서 사용된다. 주파수 위상 분석으로 사용자는 위상각을 찾을 수 있다. 더 큰 위상 오프셋은, 움직임에 대한 기도 저항의 정도가 높다는 것을 나타낸다. 위상각의 계산은, 동시에 기록되고 동기화된 RVM 곡선을 폐활량계, 호기류계, 산소 호흡기 또는 유사한 장치로 기록된 유동, 양 또는 압력 곡선과 비교하여 달성된다. 한 실시 형태에서, 양과 임피던스 신호 사이의 위상 지연은, 시스템을 주어진 개인에 맞게 보정하기 위해 사용되는 알고리즘의 한 요소이다. 한 실시 형태에서, 위상 지연을 사용하여, 보편적 보정을 위해 시스템을 보정한다. 외부 압력, 유동 또는 용적 측정 장치를 사용하여 보정 계수를 계산할 때, 선두 곡선은 후미 곡선과 일시적으로 상관되도록 위상 지연의 크기 만큼 변이된다. 이 실시 형태는 보정 알고리즘의 정확도를 증가시킨다. 외부 압력, 유동 또는 양 측정 장치가 보정에 사용되지 않는 경우에는, 가상의 위상 지연이, 인구 통계학적 정보, 생리적 측정치 및 폐 기능 시험 계량을 포함한 환자 특성에 근거하여 계산된다.
한 실시 형태에서, 위상 지연은 임피던스와 양을 정합시킬 때 RVM 알고리즘에 의해 교정된다. 한 실시 형태에서, 폐 순응성과 강직성의 척도를 나타내는 표준화된 지수로서 위상 지연 데이터가 독립적으로 주어진다. 한 실시 형태에서, 위상 지연 데이터는 호흡 상태의 척도로서 호흡 건강 지수에 통합된다.
한 실시 형태에서, 주파수 영역 분석이 RVM 측정에 적용된다. 바람직하게는, 푸리에 변환과 같은 적어도 하나의 주파수 영역 플롯이 조작자에게 나타내진다. 바람직하게는, 분광 도표와 같은 RVM 데이터의 적어도 하나의 2차원 주파수 영역 이미지가 조작자에게 나타내지고, 여기서 한 차원은 주파수이고 다른 차원은 시간이며, 각 위치에서의 신호의 크기는 색으로 나타내진다. 바람직하게는, 주파수 영역 정보를 사용하여, 호흡 건강 또는 병상을 평가한다. 바람직하게는, 주파수 영역 데이터가 환자 건강의 급속한 악화를 나타내면, 경보기가 이를 의료 전문가에게 알려줄 것이다.
바람직한 실시 형태에서, RVM 측정치는 복잡성 분석에 대한 기초로서 사용된다. 한 실시 형테에서, 복잡성 분석은 RVM 신호만으로 수행된다. 바람직하게는, RVM 측정치는 심박수, 요배설량, EKG 신호, 임피던스 심박동 곡선, EEG 또는 다른 뇌 모니터링 신호와 같은 다른 생리적 측정치와 함께 사용된다.
바람직한 실시 형태에서, RVM 측정치는 환자를 치료하거나 모니터링하는 장치, 주입 펌프 또는 환자를 치료하는데 사용되는 다른 장치에 의해 제공되는 데이터와 함께 복잡성 분석의 일 요소로서 이용되며, 그 데이터는, 환자 발생 호흡 압력의 산소 호흡기 측정치, 환자 발생 호흡 유량의 산소 호흡기 측정치, 환자 발생 호흡량의 산소 호흡기 측정치,산소 호흡기 발생 호흡 압력의 산소 호흡기 측정치, 산소 호흡기 발생 호흡 유량의 산소 호흡기 측정치, 산소 호흡기 발생 호흡량의 산소 호흡기 측정치를 포함한다. RVM 측정치는 호흡간 가변성을 정량화하기 위해 사용될 수 있다. 본 장치의 한 실시 형태는, 들숨의 피크 또는 날숨의 최저와 같은 호흡 속도의 호흡간 가변성을 계산하기 위한 호흡 곡선을 따르는 특정된 점을 규정하기 위해 사용될 수 있다. 바람직하게는, 각 호흡의 피크 또는 최저는 자동적으로 확인된다. 한 실시 형태에서, 장치는 들숨량의 호흡간 가변성을 나타내는 데이터를 제공한다. 한 실시 형태에서, 장치는 호흡량 또는 유동 곡선의 기울기 또는 다른 특성에서 호흡간 가변성 또는 복잡성을 나타내는 데이터를 제공한다. 한 실시 형태에서, 장치는, 동일한 또는 다른 전극 쌍을 갖는 신체 상의 상이한 위치로부터 데이터를 수집하여, 가슴 대 복부 또는 한 반측 흉곽 대 다른 반측 흉곽과 같은 호흡 노력의 위치와 관련된 가변성 또는 복잡성을 계산하는 데이터를 제공한다. 바람직하게는, 장치는 이들 파라미터 중 하나 이상의 호흡간 가변성 또는 복잡성을 계산한다. 바람직하게는, 장치는 사용자가 해석하기가 쉬운 형태로 가변성 또는 복잡성 분석을 제공한다. 한 실시 형태에서, 장치는, 호흡 속도, 호흡량, 호흡 노력의 위치, 호흡량 또는 유동 곡선의 기울기 또는 다른 특성 중에서 가변성 또는 복잡성 중의 하나 이상의 소스로부터 얻어진 데이터를 조합하여, 호흡 기능에 대한 발전된 평가를 제공한다. 한 실시 형태에서, 장치는 가변성 또는 복잡성 데이터를 간헐적으로 또는 연속적으로 분석하고 예컨대 10 분 마다, 30 분 마다, 또는 1시간 마다의 간격으로 데이터를 제공한다. 바람직하게는. 장치는 가변성 분석을 예컨대 10 분 미만, 5 분 미만, 1 분 미만 또는 거의 실시간으로 제공한다. 한 실시 형태에서, 호흡 파라미터 중 어느 하나의 가변성 또는 복잡성은 선형적인 또는 비선형적인 분석 방법으로 정량화될 수 있다. 바람직하게는, 호흡 파라미터의 가변성 또는 복잡성은 비선형적인 동적 분석으로 정량화될 수 있다. 한 실시 형태에서, 장치는 데이터 분석을 위해 근사적인 엔트로피를 사용한다. 한 실시 형태에서, 데이터의 가변성 또는 복잡성 분석이 양 데이터와 조합되어, 호흡 기능의 조합 지수를 제공한다. 한 실시 형태에서, 가변성 또는 복잡성 분석 데이터가 다른 파리미터와 조합되고 호흡 충분 지수 또는 호흡 건강 지수로서 제공된다.
바람직한 실시 형태에서, RVM 측정치 또는 RVM 신호의 복잡성 분석이 적어도 목표 지향적 치료에 사용되는 정보의 일부분으로서 이용된다. 바람직한 실시 형태에서, RVM 측정치 또는 RVM 신호의 복갑성 분석이 결정을 돕기 위한 정보를 제공한다. 바람직한 실시 형태에서, RVM 측정치 또는 RVM 신호의 복갑성 분석은 적어도 피제어 루프 시스템에 필요한 환자 데이터의 일부분으로서 이용된다.
이미징에서의 사용
본 장치의 한 실시 형태에서, 호흡 사이클은, 호기말 CO2 또는 맥박 산소 측정법을 포함하지만 이제 한정되지 않는 하나 이상의 방법으로 측정되고, 심장은, 2D 심장 초음파 검사, 3D 심장 초음파 검사 또는 다른 종류의 심장 초음파 검사로 구현될 수 있는 심장 초음파 검사를 사용하여 이미징되거나 측정된다. 호흡 모니터에 의해 기록된 호흡 움직임에 근거하여 어떤 정확도 등급을 갖는, 심장 초음파 검사에서 얻어진 시계열 데이터가 표시된다. 한 실시 형태에서, 정확도 문턱값 아래의 심장 초음파 검사 데이터는 버려진다. 다른 실시 형태에서, 심장 초음파 검사 데이터는 그의 정확도 등급에 근거하여 가중치를 받게 되는데, 가장 낮은 정확도의 데이터는 가장 낮은 가중치를 받는다. 장치는 가장 정확한 심장 초음파 검사 데이터에 근거하여 심장 및 심장 움직임의 복합 이미지 또는 비디오를 생성하게 된다. 한 실시 형태에서, 심장 초음파 검사 데이터는 하나 보다 많은 심장 사이클에 걸쳐 기록되고, 그리고 분석 및 정확도 등급 결정 후에, 가장 좋은 데이터가 심장의 복합 이미지 또는 심장 사이클의 비디오를 생성하기 위해 사용된다.
다른 실시 형태는, 정확도를 개선하기 위해, 호흡 사이클 측정 및 다른 심장 이미지화 기술에 의한 정량화를 조합하는 것을 포함한다. 심장 이미지화 방법은 도플러 유동 측정, 방사성 핵종 연구, 동조 CT, 및 동조 MRI를 포함할 수 있다. 다른 실시 형태는, RVM에 의한 호흡 사이클 측정 및 가슴, 복부 및 다른 신체 부분에 대한 다른 진단 또는 치료 방식(진단 CT 또는 MRI, 카테터 지향 치료, 지향성 심장 절제, 종양의 무선 절제, 종양의 방사선 쪼임을 포함하는)과 조합하는 것을 포함한다. 바람직한 실시 형태에서, RVM 및 심장 임피던스 데이터는, 데이터 수집의 시기 결정 또는 진단 이미지화의 데이터 분석 또는 해부적 지향 치료를 위해 함께 이용된다.
본 장치의 다른 실시 형태에서, RVM 측정치의 복잡성 분석으로 얻어진 호흡 임피던스 측정치 또는 데이터를 사용하여 폐의 이미지를 생성한다. 본 장치의 다른 실시 형태에서, RVM 측정치 및 심장 임피던스 측정치의 복잡성 분석으로 얻어진 데이터를 사용하여 심장과 폐의 이미지를 생성한다. 바람직한 실시 형태에서, 심장과 폐는 동시에 이미지화된다. 한 실시 형태에서, 장치는 심장 및/또는 폐의 2D 이미지, 비디오 또는 모델을 생성하기 위해 사용된다. 바람직한 실시 형태에서, 장치는 심장 및/또는 폐의 3D 이미지, 비디오 또는 모델을 생성한다.
병상(pathology) 검출 및 모니터링 개선
한 실시 형테에서, 본 장치는, 가변성 또는 복잡성 분석의 유무에 상관 없이 기계적 환기를 위한 발관 또는 삽관을 결정하는데 도움을 주기 위해 사용되는 RVM 데이터를 제공한다. 한 실시 형태에서, 장치는, 가변성 또는 복잡성 분석의 유무에 상관 없이 약물 투여 또는 다른 치료 개입을 결정하는데 도움을 주는 RVM 데이터를 제공한다. 한 실시 형태에서, 본 장치는 환기 설정을 조절하는 개루프 또는 폐루프 제어 시스템의 일부분으로서 가변성 또는 복잡성 정보를 단독으로 또는 양데이터와 함께 사용한다. 한 실시 형태에서, 본 장치는 약물의 투여량을 조절하는 개루프 또는 폐루프 제어 시스템의 일부분으로서 가변성 또는 복잡성 정보를 단독으로 또는 양 데이터 또는 RVM에 의해 제공되는 호흡 곡선의 다른 분석과 함께 사용한다. 이 실시 형태는, 압력 산소 호흡기의 관리를 최적화하기 위해 미숙아에 유용하고, 또한 언커프드(uncuffed) 기관지내 관을 갖는 환자에 유용하다. 한 실시 형태에서, 본 장치는, 환자 상태를 모니터링하고 약물 전달을 추천하며 그리고 환자에게 추가 조치를 취하라고 재평가하는 환자 관리 시스템의 일부분으로서 가변성 또는 복잡성 정보를 단독으로 또는 양 데이터 또는 RVM에 의해 제공되는 호흡 곡선의 다른 분석과 함께 사용한다.
한 실시 형태에서, 본 장치는 RVM 신호 단독, 양 데이터 단독, 곡선 분석 단독, 또는 이것들의 조합의 가변성 또는 복잡성 분석을 사용하여, 환자 상태의 변화를 나타내는 알림을 촉발시킨다. 다른 실시 형태에서, 기호 분산 엔트로피 및 단어당 비트 엔트로피를 사용하여 시계열 내에서 패턴의 확률을 측정한다. 다른 실시 형태에서, 분산법의 유사성이 사용된다. 한 실시 형태에서, 본 장치는 호흡 복잡성의 변화 또는 특정 문턱값 아래의 호흡 복잡성 또는 폐 병상 또는 질환 상태와 관련된 더 부자연스러운 호흡 패턴을 검출하면 경보 소리를 내게 된다. 한 실시 형태에서, 장치는 특정 문턱값을 넘는 호흡 속도 및 심박수 복잡성의 조합된 측정치의 변화를 검출하면 경보 소리를 내게 된다.
조기 경고 점수(EWS)는 환자의 질병 정도를 결정하기 위해 의료 서비스에 의해 사용되는 가이드이다. 그의 여러 가지 변형예가 있지만, 일반적으로, 점수 부여는 아래의 표 1과 유사하다.
병원에서, EWS는 종종 "추적-촉발" 시스템의 일부분으로서 사용되는데, 그래서, 점수가 커지면 반응이 올라가게 되는데, 그 반응은 환자 관찰 빈도의 증가(낮은 점수에 대해)에서부터 신속한 반응 또는 의료 응급 팀에 의한 긴급한 검토까지 변하게 된다. EWS 점수는 조기 개입 및 관리(예컨대, 간호 주의의 증가, 제공자에게 알리기, 또는 신속 반응 또는 의료 응급 팀의 활성화)를 조기에 개시하도록 임상적 악화의 조기 징후를 확인하기 위해 병원 관리 팀에 의해 사용되는 도구이다. 이들 도구는 전형적으로 여러 생리적 파라미터(예컨대, 수축기 혈압, 심박수, 산소 포화도, 호흡 속도, 의식 레벨 및 요배설량)에 수치 값을 할당하여, 악화의 위험에 있는 환자를 식별하기 위해 사용될 수 있는 복합 점수를 구하는 것을 포함한다. 대부분은 총 가중 시스템에 근거하는데, 그 시스템에서 요소는 생리적 이상(abnormality) 정도에 대해 상이한 점수를 할당 받는다. 관찰 연구에 의하면, 환자는 집중적인 개입이 요구되는 심각한 임상적 상황 전에 종종 최대 24시간 까지 임상적 악화의 징후를 보이는 것으로 나타났다. 종합 병원의 병동에 있는 환자에 대한 치료 지연 또는 부적정한 관리는 중환자실(ICU)에의 입실 증가, 입원 기간의 증가, 심장 마비, 또는 사망을 유발할 수 있다.
본 장치의 한 실시 형태에서, MV, TV 및/또는 RR는, 진행하는 환자 악화, 질병 상태 또는 통증을 방지하거나 예측하는데 도움을 주기 위해, 현재 대부분의 EWS 시스템의 일부분인 표준 호흡 속도의 대안으로서 또는 그에 추가로, 기존의 조기 경고 점수 계산 시스템의 일부분이 된다. 이러한 악화, 질병 상태 또는 통증은, 호흡 부전, 패혈증, 심부전, 울혈성 심부전, 신부전, 과다수분공급, 폐부종, 대사항진 상태, 과로, 외상성 뇌 손상, 폐색전, 오피오이드 유도 호흡 기능 저하, 과잉 진정 중의 하나 이상일 수 있다. 바람직하게는, 본 장치는 환자의 임피던스 레벨(여기서 설명하는 바와 같은 MV, TV 및/또는 RR을 결정하기 위해 사용됨), MV, TV 및/또는 RR, 산소 포화도, 온도, 혈압, 맥박수 또는 심박수, 혈중 산소 레벨, 뇌 활성도, 혈액 실험실 시험(예컨대, 일반 혈액 검사(CBC)) 또는 다른 생리적 상태 중의 하나 이상을 얻기 위해 하나 이상의 센서를 사용하여 환자에 부착된다. 센서로부터 오는 데이터는 수집 및 분삭되어 환자에 대한 조기 경고 점수를 출력한다. 그 점수가 미리 정해진 레벨을 초과하면, 하나 이상의 경보기(청각적 및/또는 시각적)가 활성화될 수 있다. 추가적으로, 임상의는 환자의 상태에 대한 정보를 입력할 수 있고, 그 상태는 조심성, 음성, 통증, 및 무반응성(일반적으로 AVPU이라고 함)을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 환자 상태를 구하고 또한 조기 경고 점수를 출력하기 위해 분당 환기량이 호흡 속도 대신에 또는 이와 함께 그리고 다른 센서 데이터와 조합되어 사용된다. 바람직하게는, 센서는 호흡을 방해하거나 환자의 기도를 막지 않는다. 바람직하게는, 센서는 비침습적이다.
장치의 다른 실시 형태에서, MV, TV 및/또는 RR은 새로운 개선된 조기 경고 점수 내기 시스템의 기본 요소 중의 하나가 되고, 예측 알고리즘이 진행하는 환자 악화, 질병 상태 또는 통증을 방지하거나 예측하는 것을 도와주기 위해 사용을 위해 그에 근거한다. 이러한 악화, 질병 상태 또는 통증은, 호흡 부전, 염증, 심부전, 울혈성 심부전, 신부전, 과다수분공급, 폐부종, 대사항진 상태, 과로, 외상성 뇌 손상, 폐색전, 오피오이드 유도 호흡 기능 저하, 과잉 진정 중의 하나 이상일 수 있다. 바람직하게는, 본 장치는 환자의 임피던스 레벨(여기서 설명하는 바와 같은 MV, TV 및/또는 RR을 결정하기 위해 사용됨), MV, TV 및/또는 RR, 산소 포화도, 온도, 혈압, 맥박수 또는 심박수, 혈중 산소 레벨, 뇌 활성도, 혈액 실험실 시험(예컨대, 일반 혈액 검사(CBC)) 또는 다른 생리적 상태 중의 하나 이상을 얻기 위해 하나 이상의 센서를 사용하여 환자에 부착된다. 센서로부터 오는 데이터는 수집 및 분삭되어 환자에 대한 조기 경고 점수를 출력한다. 그 점수가 미리 정해진 레벨을 초과하면, 하나 이상의 경보기(청각적 및/또는 시각적)가 활성화될 수 있다. 추가적으로, 임상의는 환자의 상태에 대한 정보를 입력할 수 있고, 그 상태는 조심성, 음성, 통증, 및 무반응성(일반적으로 AVPU이라고 함)을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 환자 상태를 구하고 또한 조기 경고 점수를 출력하기 위해 분당 환기량이 호흡 속도 대신에 또는 이와 함께 그리고 다른 센서 데이터와 조합되어 사용된다. 바람직하게는, 센서는 호흡을 방해하거나 환자의 기도를 막지 않는다. 바람직하게는, 센서는 비침습적이다.
본 장치에 의해 제공되는 더 양호한 호흡 데이터로, 알고리즘의 가중치 부여가 변경되고, 진행하는 환자 악화, 질병 상태 또는 통증을 방지하거나 예측하는 것을 도와주기 위해 사용에 적용된다. 이러한 악화, 질병 상태 또는 통증은, 호흡 부전, 염증, 심부전, 울혈성 심부전, 신부전, 과다수분공급, 폐부종, 대사항진 상태, 과로, 외상성 뇌 손상, 폐색전, 오피오이드 유도 호흡 기능 저하, 과잉 진정 중의 하나 이상일 수 있다. 바람직하게는, 본 장치는 환자의 임피던스 레벨(여기서 설명하는 바와 같은 MV, TV 및/또는 RR을 결정하기 위해 사용됨), MV, TV 및/또는 RR, 산소 포화도, 온도, 혈압, 맥박수 또는 심박수, 혈중 산소 레벨, 뇌 활성도, 혈액 실험실 시험(예컨대, 일반 혈액 검사(CBC)) 또는 다른 생리적 상태 중의 하나 이상을 얻기 위해 하나 이상의 센서를 사용하여 환자에 부착된다. 센서로부터 오는 데이터는 수집 및 분삭되어 환자에 대한 조기 경고 점수를 출력한다. 그 점수가 미리 정해진 레벨을 초과하면, 하나 이상의 경보기(청각적 및/또는 시각적)가 활성화될 수 있다. 추가적으로, 임상의는 환자의 상태에 대한 정보를 입력할 수 있고, 그 상태는 조심성, 음성, 통증, 및 무반응성(일반적으로 AVPU이라고 함)을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 환자 상태를 구하고 또한 조기 경고 점수를 출력하기 위해 분당 환기량이 호흡 속도 대신에 또는 이와 함께 그리고 다른 센서 데이터와 조합되어 사용된다. 바람직하게는, 센서는 호흡을 방해하거나 환자의 기도를 막지 않는다. 바람직하게는, 센서는 비침습적이다.
다른 실시 형태에서, 상기 장치는 온도, 혈압, 맥박수, 혈액 검사(예컨대, CBC) 등과 같은 다른 인자와 함께 MV, TV 및/또는 RR 측정치를 사용하여 패혈증 또는 다른 감염을 조기에 검출하기 위한 정보를 제공하지만, 다른(예컨대, 호흡) 파라미터(예컨대, MV, TV 및/또는 RR)에 대한 중요성을 증가시키면서 일반적으로 온도 및 맥박수와 관련된 중요성을 줄여준다.
다른 실시 형태에서, 다른 생리적 요소가 EWS에 추가된다. 다른 실시 형태에서, EWS에 있는 기존의 파라미터 중의 하나 이상이, 진행하는 환자 악화, 질병 상태 또는 통증을 방지하거나 예측하는데 도움을 주기 위해 사용되는 식으로부터 제거된다. 이러한 악화, 질병 상태 또는 통증은, 호흡 부전, 염증, 심부전, 울혈성 심부전, 신부전, 과다수분공급, 폐부종, 대사항진 상태, 과로, 외상성 뇌 손상, 폐색전, 오피오이드 유도 호흡 기능 저하, 과잉 진정 중의 하나 이상일 수 있다. 바람직하게는, 본 장치는 환자의 임피던스 레벨(여기서 설명하는 바와 같은 MV, TV 및/또는 RR을 결정하기 위해 사용됨), MV, TV 및/또는 RR, 산소 포화도, 온도, 혈압, 맥박수 또는 심박수, 혈중 산소 레벨, 뇌 활성도, 혈액 실험실 시험(예컨대, 일반 혈액 검사(CBC)) 또는 다른 생리적 상태 중의 하나 이상을 얻기 위해 하나 이상의 센서를 사용하여 환자에 부착된다. 센서로부터 오는 데이터는 수집 및 분삭되어 환자에 대한 조기 경고 점수를 출력한다. 그 점수가 미리 정해진 레벨을 초과하면, 하나 이상의 경보기(청각적 및/또는 시각적)가 활성화될 수 있다. 추가적으로, 임상의는 환자의 상태에 대한 정보를 입력할 수 있고, 그 상태는 조심성, 음성, 통증, 및 무반응성(일반적으로 AVPU이라고 함)을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 환자 상태를 구하고 또한 조기 경고 점수를 출력하기 위해 분당 환기량이 호흡 속도 대신에 또는 이와 함께 그리고 다른 센서 데이터와 조합되어 사용된다. 바람직하게는, 센서는 호흡을 방해하거나 환자의 기도를 막지 않는다. 바람직하게는, 센서는 비침습적이다.
한 실시 형태에서, 조기 경고 점수 계산 시스템을 위한 미리 정해진 기준 및 범위는, 외부에서 입력되거나(수동으로 또는 자동적으로(예컨대, 전자적 건강 기록부(EHR)로부터)) 또는 장치 자체에 의해 결정되는 환자의 질병 상태(폐쇄성 수면 무호흡증(OSA)), 울혈성 심부전(CHF), 전신 염증 반응 증후군(SIRS), 패혈증, 신장 질환 등)에 근거한다(또는 그에 따라 조절될 수 있음). 한 실시 형태에서, 조기 경고 점수 계산 시스템을 위한 미리 정해진 기준 및 범위는, 외부에서 입력되거나(수동으로 또는 자동적으로(예컨대, 전자적 건강 기록부(EHR)로부터)) 또는 장치 자체에 의해 결정되는 환자의 상황(내시경 검사, 수술, 수술후 상태 등)에 근거한다(또한 그에 따라 조절될 수 있음). 조기 경고 점수는 환자의 나이, 인구 통계, 상태(예컨대, 임신) 또는 다른 특징적 사항에 근거하여 조정될 수 있다. 한 실시 형태에서, 조기 경고 점수 계산 시스템을 위한 미리 정해진 기준 및 범위는, 환자의 상황(내시경 검사, 수술, 수술후 상태 등)과, 외부에서 입력되거나(수동으로 또는 자동적으로(예컨대, EHR로부터)) 또는 장치 자체에 의해 결정되는 질병 상태(OSA, CHF, COPD, 폐섬유증, 천식, 패혈증, 신장 질환 등)의 조합에 근거한다(도는 그에 따라 조절될 수 있음).
한 실시 형태에서, MV, TV 및/또는 RR은, 환자 관리, 환자 투약 또는 환자 영양에 관한 결정을 내리는데 도움을 주는 중증도 분류 시스템(triage system)(예컨대, PACU의 배출 기준을 위해 사용되는 Aldrete 점수 계산 시스템)의 일부분이 된다. 중증도 분류 시스템은 바람직하게 조기 경고 점수 계산 시스템과 유사하다. 한 실시 형태에서, 중증도 분류 시스템을 위한 미리 정해진 기준 및 범위는, 중증도 분류 기준(Aldrete 점수 등)과, 외부에서 입력되거나(수동으로 또는 자동적으로(예컨대, EHR로부터)) 또는 장치 자체에 의해 결정되는 질병 상태(OSA, CHF, 패혈증, 신장 질환 등)의 조합에 근거한다(또한 그에 따라 조절될 수 있음).
한 실시 형태에서, MV, TV 및/또는 RR은, 수정된 조기 경고 점수 계산 시스템(경고를 촉발시키고/촉발시키거나 외부 시스템(치료 또는 의료적 개입을 전달하거나 제어함)을 작동시키기 위해 사용되는 수정된 조기 경고 점수를 계산함)의 일부분이 되며, 이 시스템은, 환자 상태의 변화, 질병 상태(예컨대, CHF, COPD, OSA, 천식, 패혈증, 두개골 출혈, ARDS 등)를 검출하고, 위험한 상태에 있거나 추가적인 또는 발전된 관리를 필요로 하는 환자를 확인하고, 환자 관리를 개시하거나 변경하는 것을 돕고 개입의 유효성 또는 비유효성을 결정하기 위해 사용된다. 수정된 조기 점수 계산 시스템은 바람직하게는 조기 경고 시스템과 유사하다. 한 실시 형태에서, 수정된 조기 점수 계산 시스템을 위한 미리 정해진 범위 및 기준은, 중증도 분류 기준(Aldrete 점수 등)과, 외부에서 입력되거나(수동으로 또는 자동적으로(예컨대, EHR로부터)) 또는 장치 자체에 의해 결정되는 질병 상태(OSA, 천식, 폐섬유증, COPD, CHF, 패혈증, 신장 질환 등)의 조합에 근거한다(또한 그에 따라 조절될 수 있음). 수정된 조기 경고 점수 계산 시스템은 환자의 나이, 인구 통계, 상태(예컨대, 임신) 또는 다른 특징적 사항에 근거하여 조정될 수 있다.
한 실시 형태에서, MV, TV 및/또는 RR은, 소아과 조기 경고 점수 계산 시스템(경고를 촉발시키고/촉발시키거나 외부 시스템(치료 또는 의료적 개입을 전달하거나 제어함)을 작동시키기 위해 사용되는 소아과 조기 경고 점수를 계산함)의 일부분이 되며, 이 시스템은, 환자 상태의 변화, 질병 상태(예컨대, 기관지폐형성이상, 천식, 낭성 섬유증 등)를 검출하고, 위험한 상태에 있거나 추가적인 또는 발전된 관리를 필요로 하는 환자를 확인하고, 환자 관리를 개시하거나 변경하는 것을 돕고 개입의 유효성 또는 비유효성을 결정하기 위해 사용된다. 소아과 조기 점수 계산 시스템은 바람직하게는 조기 경고 시스템과 유사하다. 한 실시 형태에서, 소아과 조기 점수 계산 시스템을 위한 미리 정해진 범위 및 기준은, 중증도 분류 기준(Aldrete 점수 등)과, 외부에서 입력되거나(수동으로 또는 자동적으로(예컨대, EHR로부터)) 또는 장치 자체에 의해 결정되는 질병 상태(OSA, CHF, 패혈증, 신장 질환 등)의 조합에 근거한다(또한 그에 따라 조절될 수 있음). 수정된 조기 경고 점수 계산 시스템은 환자의 나이, 인구 통계, 상태(예컨대, 임신) 또는 다른 특징적 사항에 근거하여 조정될 수 있다.
한 실시 형테에서, MV, TV 및/또는 RR은, 환자 관리 또는 환자 영양에 관한 결정을 내리는데 도움을 주기 PACU/ICU/병상/집/중독 치료/양로원 동원 프로토콜(mobilization protocol)의 일부분이 된다. 동원 프로토콜 시스템은 바람직하게는 조기 경고 시스템과 유사하다. 한 실시 형태에서, 동원 프로토콜 시스템을 위한 미리 정해진 기준 및 범위는, PACU/ICU/병상/집/중독 치료/양로원 동원 프로토콜과, 외부에서 입력되거나(수동으로 또는 자동적으로(예컨대, EHR로부터)) 또는 장치 자체에 의해 결정되는 질병 상태(OSA, CHF, 패혈증, 신장 질환 등)의 조합에 근거한다(또한 그에 따라 조절될 수 있음).
한 실시 형테에서, MV, TV 및/또는 RR은, 훈련 방식 또는 영양의 변경에 관한 결정을 내리는데 도움을 신체 단련/건강/중독 치료/운동 선수 훈련/성과 프로토콜의 일부분이 된다. 훈련 프로토콜 시스템은 바람직하게는 조기 경고 시스템과 유사하다. 한 실시 형태에서, 미리 정해진 기준 및 범위는, 신체 단련/건강/중독 치료/운동 선수 훈련/성과 프로토콜과, 외부에서 입력되거나(수동으로 또는 자동적으로(예컨대, EHR로부터)) 또는 장치 자체에 의해 결정되는 질병 상태(OSA, CHF, 패혈증, 신장 질환 등)의 조합에 근거한다(또한 그에 따라 조절될 수 있음).
한 실시 형태에서, MV, TV 및/또는 RR은, 활동 또는 영양 요법의 변경에 관한 결정을 내리는데 도움을 주기 위해 당뇨병, 악액질, 비만, 패혈증, 동화 작용, 이화 작용 등과 같은 다른 대사 상태를 가지고 있는 환자에 대한 활동 및/또는 영양에 근거하여 환자 관리를 모니터링하거나 조절하기 위한 시스템의 일부분이 된다. 방식은 개루프 또는 폐루프 피드백 시스템으로 연속적으로 또는 미리 정해진 스케쥴에 따라 또는 시스템의 알림을 받아 간헐적으로 변경될 수 있다. 활동 또는 영양 요법 시스템은 바람직하게 조기 경고 점수 계산 시스템과 유사하다. 장치의 한 실시 형태에서, 미리 정해진 기준 및 범위는, 활동 및/또는 환자에 대한 영양에 근거하여 환자 관리를 모니터링하거나 조절하기 위한 시스템과, 외부에서 입력되거나(수동으로 또는 자동적으로(예컨대, EHR로부터)) 또는 장치 자체에 의해 결정되는 다른 대사 상태(예컨대, 당뇨병, 악액질, 비만, 패혈증 등) 및 질병 상태(예컨대, OSA, CHF, 패혈증, 신장 질환 등)의 조합에 근거한다(또한 그에 따라 조절될 수 있음).
한 실시 형태에서, 주어진 시간 프레임으로부터 나온 출력(측정되거나 계산됨)이 미리 정해진 또는 조절 가능한 한계 내에 있으면 활동은 그 주어진 시간 프레임에 대해 "정상적"이라고 생각된다. 다른 실시 형태에서, 활동은 어떤 측정치, 예컨대 MV를 끌어 내거나 향상시키도록 되어 있고, 그래서 특정한 작용 자극으로 대사 상태를 평가하기 위해 사용된다.
한 실시 형태에서, RVM 측정치는 개방형 또는 폐쇄형 피드백 루프에 통합되어, 호흡 정지의 경고 사인에 대해 환기를 모니터링하여 약물의 안전한 투여를 보장하여 환기의 적정성을 보고한다. 바람직한 실시 형태에서, RVM은 산소 호흡기를 갖는 시스템에 통합되어 개방형 또는 폐쇄형 피드백 루프를 제공하고, 이러한 피드백 루프에 의해 산소 호흡기 조절이 이루어진다. RVM 측정치와 산소 호흡기 또는 폐활량계로 발생된 양 또는 유동 측정치 사이의 차를 사용하여, 진단 및 치료 안내에 대한 정보를 제공할 수 있다. 호기말 CO2 측정치 또는 맥박 산소 측정치로부터의 추가 정보의 유무에 관계 없이 RVM 모니터링을 사용하여, 이 실시 형태는 산소 호흡기의 도움을 점진적으로 줄이고 RVM 및 다른 파라미터를 관찰하여 환자를 떼어내고 발관 준비가 되었음을 의사에게 알려주거나 실패의 진행을 알려주게 된다. 맥박 산소 측정 또는 ETCO2와 조합되거나 이들 둘다와 조합되는 이 시스템을 개루프 또는 폐루프 시스템으로서 사용하여, 벤조디아제핀 또는 프로포폴 같은 진정제 또는 다른 호흡 억제 약물을 전달할 수 있다.
한 실시 형태에서, 분석 알고리즘은 전문가 시스템 데이터베이스에 유지되는 특정한 호흡 패턴의 존재를 검출하고 관련 병상의 가능성을 의사 또는 다른 건강 관리 제공자에게 알려준다. 한 실시 형태에서, 주어진 병상에 대한 호흡 패턴이 확인되고 바람직한 실시 형태에서 정량화된다. 다른 실시 형태에서, 병상의 위치가 찾아진다.
바람직한 실시 형태에서, 장치는 호흡량, 호흡 곡선, 호흡 가변성 또는 복잡성에 관한 특정한 패턴 또는 RVM 데이터의 다른 분석을 확인한다,
한 실시 형태에서, 본 장치는 임박한 호흡 부전 또는 호흡 정지와 관련된 패턴을 확인하고 청각적 및/또는 시각적 알림 또는 경고를 전달한다. 한 실시 형태에서, 장치는 호흡 데이터 또는 그 데이터에서의 경향을 분석하고 삽관 및 기계적 환기를 권고한다. 한 실시 형태에서, 장치는 호흡 패턴 데이터를 분석하고 프로포폴과 같은 진정제 또는 다른 호흡 억제 약물의 주입 레벨을 조절한다.
한 실시 형태에서, 장치는 울혈성 심부전 또는 천식 또는 COPD 또는 마취제 유도 호흡 억제 또는 임박한 호흡 부전과 같은 특정한 질환 정체성 또는 병상과 관련된 호흡 패턴을 확인하다. 한 실시 형태에서, 본 장치는 이 병상을 의사에게 알려 준다. 한 실시 형태에서, 장치는 병상의 정도를 정량화한다. 한 실시 형태에서, 장치는 울혈성 심부전의 패턴을 확인하고 시간에 따른 또는 관련된 치료 개입으로서 개선 또는 악화의 경향에 관한 데이터를 제공한다.
바람직하게, 장치의 임피던스 측정 요소는 임피던스 심박동 기록기(ICG) 측정치를 생성할 수 있다. 바람직하게, 장치는 심박수 가변성과 관련된 임피던스 가변성을 검출한다. 바람직하게, 장치는 호흡 파형 또는 다른 호흡 파라미터의 가변성과 관련된 임피던스 가변성을 검출하고 심박수와 호흡 속도, 양 또는 파형 가변성을 이용하여, 심장, 호흡 기관 및 폐의 합병증을 예측한다. 바람직하게, 본 장치는 불안전한 폐 가변성 또는 합병증 또는 조합된 심박수와 호흡 가변성 또는 복잡성과 관련된 미리 정해진 한계에 대한 경보를 유지한다.
다른 실시 형태에서, RVM 기준을 결정하기 위해 호기말 CO2(ETCO2)가 주관적인 평가 대신에 또는 그에 추가로 사용된다. 한 실시 형태에서, RVM은 ETCO2 측정치와 연계되어 호흡 상태에 관한 추가적인 정보를 제공한다.
다른 실시 형태에서, RVM은 맥박 산소 측정과 연계되어 환기/호흡 및 산소 공급 모두에 관한 정보를 제공한다. 더 복잡한 RVM 시스템이 표준 RVM 측정을 ETCO2와 맥박 산소 측정 모두 또는 이들 중 하나와 연계시킨다. 이 조합된 장치는 진정된 환자의 호흡에 관한 추가 정보를 제공하고 환자 모니터링을 향상시킨다.
바람직한 실시 형태에서, 폐 용량 및 분당 환기량의 측정치를 사용하여, 발관 후의 환자의 적정성을 정량적인 방식으로 평가한다. 분당 환기량은 특히 수술을 받는 환자에게 사용된다. 바람직하게, 일회 호흡량 또는 분당 환기량의 수술전 측정치가 특정 환자에 대한 기준으로서 얻어진다. 바람직하게, 그 기준은 수술 후에 수술전 호흡 상태와 수술후 호흡 상태의 비교로서 사용된다. 일회 호흡량 또는 분당 환기량의 경향을 사용하여, 수술 또는 처리 동안에 또는 수술후 회복 동안에 마취후 회복실, 중환자실 또는 병상에 있는 환자를 모니터링한다. 이 경향은 처리전 기준으로부터의 환자 호흡의 차와 변화의 정확한 측정치를 주고, 환자가 언제 호흡의 기준 레벨로 복귀할 지를 나타낼 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 장치는 의사가 환자에 특정적인 호흡의 적정한 레벨을 규정하여 적절한 발관 결정을 내리는 것을 직접 도와 준다. 한 실시 형태에서, 절대적인 폐 용량이 환자 특성으로부터 구해진 미리 보정된 데이터와 비교되고, 억제성 및/또는 폐쇄성 폐질환 및 다른 호흡 상태의 존재를 결정하는데 사용된다. 절대적인 양 데이터는 특히 기존의 정량적 데이터에 대한 보완으로서 PACU 및 ICU에서 유용할 수 있다.
PCA 피드백 및 투약 최적화에서의 사용
장치의 한 용도는, 여기서 열거된 기술 중의 하나, 수개의 기술 또는 그의 조합으로 측정되고 기록된 심장 및/또는 호흡 데이터를 사용하여, 환자에 대한 하나 이상의 약물 또는 다른 의료적 개입의 영향을 결정하는 것이다. 일 실시 형태에서, 호흡 모니터를 사용하여 신체에 대한 진통제의 부작용을 판단하고 또한 부작용 또는 과잉 투약으로 인한 호흡 부전 또는 다른 악화를 방지하거나 방지하는데 도움을 준다.
바람직한 실시 형태에서, 본 장치는 환자 제어 무통(PCA) 시스템과 짝을 이루거나 그에 통합된다. 이는 본 발명의 장치와 전자 PCA 시스템 사이의 통신을 통해 또는 통합형 모니터/PCA 시스템에 의해 또는 환자가 PCA로 투약되고 있음을 나타내는 모니터에서의 설정으로 전자적으로 달성된다. 이 실시 형태에서, 무통제 또는 마취제의 투여는, 장치에 의해 예측되는 호흡 합병증 또는 다른 합병증의 위험에 근거하여 제한된다. PCA 시스템이 전자적이지 않거나 무통제가 사람에 의해 전달되고 있다면, 장치는 호흡 기관 합병증의 위험이 언제 높은지 또한 투약을 언제 줄여야 하는지에 대해 권고를 주게 된다.
본 발명의 장치의 다른 실시 형태는 진단/치료 플랫폼이다. 모니터링 장치는 약학적 방식, 치료 방식, 흡입기 사용, 분무기 사용, 약학적 타겟팅 호흡 시스템의 사용, 약학적 타겟팅 심혈관 시스템의 사용, 약학적 타겟팅 천식의 사용, COPD, CHF, 낭성 섬유증, 기관지 폐 형성 이상, 폐고혈압, 및 폐의 다른 질환 중의 하나 이상과 짝을 이루게 된다. 본 장치의 이 실시 형태를 사용하여, 호흡 상태 또는 호흡 건강에 대한 가능한 의료적 및 비의료적 개입의 유효성을 판단하고 최적화를 위한 방식의 변경을 제안하고 그리고/또는 환자가 합병증의 위험에 있을 때 적절한 개입을 제안한다.
한 실시 형태에서, RVM은 거동 알고리즘 또는 다음의 환자의 의료적 상태, 환경적 인자, 및 인구 통계 그룹 또는 일반 환자의 거동적인 인자 중 어느 하나에 관한 정보를 포함하는 알고리즘과 짝을 이룬다. 바람직한 실시 형태에서, 전술한 알고리즘 중의 하나는 RVM 측정치를 얻을 필요성을 나타낼 수 있다. 더 바람직하게는, RVM 측정치를 거동적/의료적/환경적 알고리즘 데이터과 함께 사용하여, 조치 또는 치료를 지시하는 정보를 제공한다. 본 장치의 이 실시 형태의 사용의 일 예는, 상태를 악화시키는 것으로 알려져 있는 거동적 이벤트와 함께 입력으로서 환자의 이전 호흡 합병증 또는 만성 호흡 질병 및/또는 알러지를 포함하는 알고리즘일 것이다. 환자의 스케쥴(예컨대, 알러지 계절 동안에 실외 이벤트에 참석하거나 스포츠 경기에 참여하는 것)로부터의 정보를 포함하여, 시스템은 RVM 측정치를 취하고 그런 다음에 정상적인 약물 투여를 유지할지 또는 그 투여를 증가시킬지에 관한 권고를 주게 된다. 소프트웨어는 또한 환자가 약을 이벤트에 가지고 갈 것을 권고하고 또한 일반적으로 환자에게 그 약을 복용하라고 알려준다. 다른 예는, 환자가 천식 발작 또는 다른 호흡 기관 합병증을 갖는 것일 수 있다. RVM 데이터를 이용하여, 분당 환기량, 일회 호흡량, 들숨 대 날숨에 대한 시간(즉, 비), 정상 호흡 중의 호흡 곡선의 형상, 가능한 가장 깊은 호흡 또는 다른 호흡 조작 동안의 호흡 곡선의 형상을 포함하는 측정 파라미터 중의 어느 하나로 이 발작의 심각성을 평가할 수 있다. 그리고 데이터는 독립적으로 나타날 수 있고 또는 다른 정보와 함께 사용되어, 환자가 아무것도 안 하기, 휴식, 흡입기 사용, 약 복용, 분무기 사용, 병원 가기 중의 하나를 포함한 행위를 수행하는 것을 결정하게 할 수 있다. 필요한 조치에 관한 정보는 특정한 환자 또는 유사한 장애를 갖는 환자 그룹, 유사한 인구 통계를 갖는 환자, 특정한 의료적, 해부학적 또는 거동적 프로파일을 갖는 환자 또는 일반적인 환자를 위해 설계된 거동적 알고리즘 또는 다른 알고리즘의 일부분일 수 있다. 바람직하게는, 조치 후에, 환자는 RVM 측정을 반복하여 치료의 적정성을 평가할 것을 지시 받는다. 바람직하게는, 그의 반복적 측정은 치료 또는 다른 개입 및 변화가 주목되기 전의 측정과 비교된다. 이 비교 또는 치료 후에 취해진 데이터로부터의 추가 정보를 단독으로 또는 다른 환자 데이터와 함께 사용하여 추가적인 의료 결정 또는 조치 권고를 내리게 된다.
예컨대, 천식 환자는 증상을 가지며 RVM 측정치를 얻을 것을 결정하거나 그렇게 하라고 질병 관리 알고리즘의 지시를 받게 된다. RVM 데이터는 장치로 분석되고, 독립적으로 이용되거나 그의 이력 기준 또는 취해진 마지막 측정치와 비교된다. 이것들에 근거하여, 심박수와 같은 다른 환자 특정적 입력의 유무에 관계 없이, 장치는 그가 흡입기를 사용할 것을 권고한다. 그런 다음에 제2 세트의 RVM 데이터가 취해진다. 이 RVM 데이터는 치료 전에 취해진 이전 RVM과 비교된다. 그런 다음 장치는 결정 트리를 따르고, 환자가 개선되어 추가 치료는 필요 없다고, 또는 투약을 반복할 필요가 있다고, 또는 의사를 부를 필요가 있다고, 또는 즉시 병원에 갈 필요가 있다고 그 환자에에 말한다. 바람직한 실시 형태에서, RVM 데이터는 환자에 대한 권고를 최적화하기 위해 인구 통계 또는 특정 환자를 위해 개발된 거동적 알고리즘과 조합된다.
PACU/ICU에서의 사용
한 실시 형태에서, 본 장치는 수술후 마취 회복실(PACU) 세팅 내에서 독립적인 모니터로서 또는 기존 모니터에 부속되어 또는 그에 포함되어 사용된다. PACU 내에서, RVM 양이 계산되고, BMI, 신장, 체중, 가슴 둘레 및 다른 파라미터를 고려하여 구해진 미리 보정된 데이터와 비교된다. 이 장치를 사용하여, PACU 내에서 결정 내리기를 도와주는 기존의 정량적 데이터를 보완한다. 한 실시 형태에서, 수술실 내에서, RVM 데이터는 호기말 이산화탄소 측정치와 상호 관련되어, 호흡 상태에 대한 더 포괄적인 평가를 제공한다. 분당 환기량을 포함하는 RVM 유도 측정치를 사용하여, 수술 또는 조치 전, 동안에 그리고 후의 환자 상태를 비교하고 또한 마취제/진정제 유도 호흡 억제의 영향을 기록한다. RVM을 사용하여, 재삽관 결정을 포함하여 어떤 결정에 대한 정량적 정당성을 제공해서 PACU에서 임상의에 의해 내려지는 더 주관적인 평가를 도와준다. 장치는 또한 호흡 상태의 쇠퇴에 대한 모니터 또는 호흡 상태를 개선하기 위해 다시 삽관하거나 다른 개입을 수행할 필요가 있음을 알려주는 경보로서 병상의 환자에 관한 주관적인 평가를 도와준다. 바람직하게는, RVM 측정은 진통 약물, 벤조디아제핀과 같은 진정제 또는 호흡 억제 효과를 갖는 다른 약물의 조절에 도움을 줄 것이다. 한 실시 형태에서, PACU 세팅에서 RVM에 관한 위에서 언급된 사용은 신생아 ICU, 수술 ICU, 의료 ICU, 폐 ICU, 심장 ICU, 관상동맥 집중 치료실, 소아 ICU, 및 뇌신경외과 ICU와 같은 ICU 내에서 실행된다. 다른 실시 형태에서, RVM 장치는 호흡 상태를 따르기 위해 준중환자실 또는 표준 병상의 세팅에 사용된다.
나중에 수술후 기간 또는 다른 기간에, 일회 호흡량, 호흡 속도, 분당 환기량, 호흡 간격 또는 용적의 가변성 또는 RVM 신호 복잡성을 포함한 호흡 패턴의 측정치는 수술전에 측정되는 기준값과 비교된다. 이는 환자에 특정적인 호흡의 적정한 수준이 무엇인지를 규정하여 발관 결정에 도움을 준다. 본 장치의 다른 실시 형태에서, RVM 모니터링은, 일반적으로 산소 호흡기와 관련된 문제(예컨대, 불량한 기관내 관 위치, 과다 환기, 과소 환기, 재호흡 및 공기 누출)를 확인한다. 시스템은 또한 가슴 관 또는 커프리스(cuffless) 관을 통한 공기 누출을 확인한다. 공기 누출은 임피던스 트레이스에는 존재하지 않을 하향 경향이 직접적인 양 측정에 나타나게 할 것이며, 그래서 장치는 용적 또는 유동을 직접 측정하는 장치에서 공기 누출을 검출하여 보고할 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 시스템은 다음과 같은 병상, 즉 기흉, 폐 타박상, 늑골 골절, 혈흉, 유미흉, 흉수증, 및 폐렴에 관계된 반측 흉곽과 같은 반측 흉곽에 특정적인 이상과 경향을 확인한다.
한 실시 형태에서, 본 장치는 호흡 상태를 모니터링하고 약물 및 유체 투여를 도와주고 임박한 또는 기존의 호흡 악화 또는 부전의 징후를 제공하고 또한 필요한 경우 삽관 결정에 도움을 주기 위해 감시 마취 관리(MAC) 동안에 사용된다.
본 장치의 다른 실시 형태에서, RVM 모니터링으로, 일반적으로 산소 호흡기와 관련된 문제(예컨대, 불량한 기관내 관 위치, 과다 환기, 과소 환기, 재호흡 및 공기 누출)를 확인한다. 한 실시 형태에서, RVM 측정치는 생리 상태에 관한 추가 데이터를 제공하기 위해 산소 호흡기로부터 구해진 데이터와 조합된다. 이의 일 예는, "호흡 일량(work of breathing)"을 정량적인 방식으로 평가하기 위해 산소 호흡기에서 측정되는 들숨 또는 날숨 유동 또는 양에 대한 RVM 측정치로 차가 기록될 수 있는 것이다.
다른 실시 형태에서, RVM 측정치는, 환자 회복을 모니터링하기 위해 마취 또는 통증 약물의 효과를 여전히 받고 있는 환자에서 수술후에 취해진다. 정상적인 수술전 상태 동안에 환자에 대해 기준 일회 호흡량 곡선을 기록하면, 수술 동안 및 후의 모니터링을 위한 비교 기준이 제공된다. 유사한 일회 호흡량 곡선으로 복귀하는 것은, 산소 호흡기를 떼어낸 후에 호흡이 회복되고 있다는 한 신호이다. 본 발명의 이 실시 형태에서, 상기 장치를 사용하여, 발관의 성공을 평가하고 또한 재삽관이 필요한지를 결정한다. 여기서 설명되는 본 발명에 의해, 이들 측정치는 비침습적으로 또한 들숨/날숨 공기의 흐름에 있거나 기도 유동을 방해하거나 기도 회로를 오염시킴이 없이 취해질 수 있다.
한 실시 형태에서, 본 장치는, 정형 외과 처리, 백내장 수술, 상하측 위장관의 내시경 검사를 받는 환자를 포함하여, 특히 감시 마취 관리를 받는 환자를 위한 외래환자 간이 외과 센터에서 사용된다.
진단용
한 실시 형태에서, 본 장치를 사용하여, 성능 기반 시험 동안에 호흡 파라미터를 정량화한다. 바람직한 실시 형태에서, 본 장치를 사용하여, 스트레스 시험을 포함한 심혈관 기능의 시험에서 호흡 파라미터를 정량화한다. 바람직한 실시 형태에서, 본 장치를 다음 시험 중의 하나와 함께 사용하여, 호흡에 대한 시험의 영향을 평가한다. 바람직한 실시 형태에서, 장치는 다른 곳에서 설명한 바와 같은 호흡간 가변성/복잡성의 발전된 분석, 프랙탈 또는 엔트로피 기반 분석을 포함하여 호흡량, 호흡 패턴, 호흡 속도 또는 이것들의 조합의 변화로 나타나는 신체의 전체적인 생리 상태 또는 대사에 대한 운동 또는 도파민과 같은 특정 약물의 영향을 보고한다. 바람직한 실시 형태에서, 장치를 사용하여, 주어진 레벨의 운동 또는 약리학적 스트레스의 안전을 평가한다.
바람직한 실시 형태에서, RVM 측정치의 가변성 또는 복잡성 분석이 표준 폐 기능 시험과 협력하여 수행된다. 바람직한 실시 형태에서, RVM 측정치의 가변성 또는 복잡성 분석은, 심박수 가변성/복잡성 분석의 유무에 관계 없이, 스트레스 시험, 절뚝거림에 대한 걷기 시험 또는 다른 성능 기반 시험과 같은 표준 심혈관 생리 시험과 협력하여 수행된다.
바람직한 실시 형태에서, 장치를 사용하여, 진단용 기관지 확장제, 치료 모니터링, 심장과 폐 모두에 대한 영향을 포함한 최적화를 포함하는 호흡 기관계에 대한 약물의 효과를 평가한다. 더 바람직하게는, 본 장치는 설명된 임피던스 또는 다른 방법으로 얻어지는 호흡 정보를 심박수, 심박수 가변성, 허혈 또는 부정맥의 EKG 증거에 관한 EKG 정보와 조합한다. 바람직한 실시 형태에서, 본 장치를 사용하여, 유발 시험에서 처럼 기관지 수축제의 효과를 평가한다. 다양한 실시 형태에서, 본 장치는 연속적인 또는 간헐적인 RVM 측정치를 얻는다. 바람직한 실시 형태에서, 장치는 RVM 데이터의 경향을 제공한다.
바람직한 실시 형태에서, 장치를 사용하여, 대사 각성제, 베타 차단제를 포함하는 심혈관 약물, 알파 아드레날린 작용제 또는 차단제, 베타 아드레날린 작용제 또는 차단제의 효과를 평가한다. 바람직한 실시 형태에서, 본 장치를 스트레스 시험 동안에 사용하여, 주어지는 노력의 레벨을 입증하거나 폐기관계에 대한 불안전한 상태를 입증하여 시험을 종료하거나 변경한다. 환자에 도입되는 스트레스는 운동 및/또는 약물 전달을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 수단으로 생성된다. 바람직한 실시 형태에서, 본 장치는 전체 운동의 레벨을 나타내기 위해 앞에서 설명한 기술을 나타내거나 그 기술과 함께 작동한다. 바람직한 실시 형태에서, 본 장치는 폐기관계에 대한 운동 또는 다른 각성제의 효과를 측정하기 위한 독립적인 장치로서 사용된다,
본 장치의 다른 실시 형태에서, 호흡 정보는 심장 정보와 조합되어, 심장 질환과 관련된 EKG 변화에 관계된 노력의 수준을 규정한다. 본 장치의 다른 실시 형태에서, 시스템은 호흡 정보를 심장 정보와 조합하여, 운동 선수의 노력의 수준을 결정한다.
다른 실시 형태에서, 본 장치는 집, 운동장, 군사 환경에서 또는 병원 세팅에서 벗어나서 호흡 신호와 심장 임피던스 또는 EKG 측정치와 서로 짝을 이루게 하거나 그렇게 함이 없이 전체 건강 또는 심장 상태에 대한 운동 수준의 잠재적인 부정적 영향에 대한 경고를 제공한다. 본 장치의 한 실시 형태는, 호흡 노력, 활성도, 생리 상태, 또는 다른 리듬, 탈분극 또는 심장 병리 생리와 관련된 신진 대사 중의 하나 이상에 대한 값을 출력하는 홀터 모니터이다.
본 장치의 한 실시 형태는, 병원, 집 또는 다른 세팅에서 수시간 내지 수일에 걸쳐 하나 이상의 생리적 파라미터를 모니터링하는 홀터 모니터와 유사하다. 본 장치의 한 실시 형태는, 심부전과 관련된 보상 실패 효과를 구체적으로 모니터링하는 홀더 모니터 또는 중환자 모니터와 조합된다. 본 장치의 유사한 실시 형태는 "폐수"를 모니터링하고 그의 측정치를 출력한다. 한 실시 형태에서, 장치는 울혈성 심부전을 위한 질병 관리 시스템에 포함된다.
가장 바람직한 실시 형태에서, 본 장치는, 오랜 시간 동안 수행될 수 있고 진단, 치료 모니터링 또는 약물 개발을 위해 운동 또는 약물의 효과를 입증하는 시간 곡선을 전달할 수 있는 연속적인 측정을 제공한다.
본 장치의 한 실시 형태는, 만성 폐쇄성 폐질환, 울혈성 심부전, 폐고혈압, 폐섬유증, 낭성 섬유증, 긴질성 폐질환, 억제성 폐질환, 중피종, 흉부 수술 후, 심장 수술 후, 개흉술 후, 흉관삽입술 후, 늑골 골절, 폐 타박상 후, 폐색전증 후, 심장 허혈, 심장근육병증, 허혈성 심근증, 억제성 심근증, 심장확장기 심장근육병증, 감염성 심장근육병증, 비후성 심근증을 포함한 다양한 질환 상태를 갖는 환자에 대해 수분 내지 수시간 내지 수일에 걸친 경향 데이터를 제공한다. 바람직하게는, 본 장치는 개입 또는 유발적인 시험 절차에 관련된 이들 질환 상태에서 호흡 변화에 관한 정보를 제공한다.
본 발명의 장치의 한 실시 형태에서, 본 시스템을 사용하여 다앙한 질환을 진단한다. 바람직한 실시 형태에서, 본 장치를 사용하여 진행하는 폐렴의 위험을 평가한다. 다른 실시 형태에서, 본 장치를 사용하여, 폐렴 치료가 효과적이지 않다는 위험을 평가하고 보정적인 조치를 제안한다. 본 발명의 다른 실시 형태는, 심부전, 낭성 섬유증, 간질 섬유증, 수화 레벨, 심부전으로 인한 울혈, 폐부종, 실혈, 혈종, 혈관종, 신체내 체액 축적, 출혈, 또는 다른 질환을 포함하지만 이에 한정되지 않는 질환과 관련된 기능 악화 또는 회복의 평가에 사용된다. 이 정보는 위와 같은 진단에 사용되거나 본 장치로 측정될 수 있는 호흡량 측정치 또는 다른 생리적 측정치와 결합되거나 또는 장치에 입력되어 포괄적인 호흡 충분 지수(cRSI)를 제공하게 된다.
한 실시 형태에서, 질병 특정적인 정보를 모으고, 질병 특정적인 알고리즘을 사용하고, 또한 특정한 질병에 관계된 최적화된 호흡량 데이터 또는 호흡 진단 데이터를 전달하기 위해 질병 특정적인 모듈을 만들 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 호흡 곡선 분석을 사용하여 의학적 상태를 진단한다. 한 실시 형태에서, 시스템은 유발 시험을 이용하여, 일회 호흡량, 잔류 용적, 날숨 예비량, 들숨 예비량, 들숨 용량, 흡기 폐활량, 폐활량, 기능 잔기 용량, 잔기량, 강제 폐활량, 강제 날숨 폐활량, 강제 날숨 유량, 강제 들숨 유량, 최고 날숨 유량, 및 최대 수의 환기량 중의 하나 이상의 측정치 또는 추정치를 결정한다. 이 실시 형태에서, 유량 루프와 같은 진단 도구가 다양한 심폐 장애 또는 다른 장애의 진단을 위해 시스템에 실행되는 소프트웨어에 의해 발생된다.
호흡 곡선 분석을 또한 사용하여, 유발 시험 없이 심폐 장애 또는 다른 장애를 평가할 수 있다. 한 실시 형태에서, 알고리즘 모니터는 TV, MV 및 RR의 경향을 모니터링하여, 호흡 충분 계량 또는 호흡 충분 지수(RSI)를 제공한다. 다른 실시 형태에서, 알고리즘은 호흡 상태를 진단하기 위해 입력으로서 개별 호흡을 분석한다. 이 실시 형태에서, 다음과 같은 파라미터, 즉 들숨 시간(It), 날숨 시간(Et), It:Et 비, 백분율 들숨 시간, 타이들(tidal) 임피던스, 일회 호흡량 및 곡선 아래의 면적 중의 하나 이상이 호흡마다 계산된다. 이 실시 형태에서, 사용자가 호흡기 질환 상태를 평가하기 위해 다양한 파라미터가 시스템의 사용자 인터페이스 또는 인쇄 가능한 보고서를 통해 출력된다. 바람직한 실시 형태에서, 알고리즘은 파라미터를 분석하여 진단 보조로서 작용한다. 이 실시 형태에서, 시스템은 질병 심각성 지수 또는 질병에 대한 양성/음성 기록 값을 출력한다.
한 실시 형태에서, 장치는 이식된다. 바람직한 실시 형태에서, 장치는 심장 박동 조율기형 배터리로부터 동력 공급을 받는다. 한 실시 형태에서, 장치는 심장 박동 조율기 또는 세동 제거기와 조합된다. 한 실시 형태에서, 장치는 외부 요소를 사용하여 조절되거나 보정되거나 또는 질의를 받는다.
도 40은 임피던스 측정 장치가 고진동수 흉벽 진동("HFCWO") 조끼와 데이터 통신하는 본 발명의 실시 형태를 나타낸다. 조끼 진동 치료 동안에, 환자의 분당 환기량은 최대 50% 감소되는 것으로 최근에 관찰되었다. 효율의 개선은, 호흡 중에 혈류에 산소를 공급하는 것이 어려운 환자에 대해 상당한 건강 이익을 제공할 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, HFCWO 조끼는, 폐에서 O2 - CO2 전달을 최적화하기 위해 개발된 치료 레벨(진동수, 세기, 길이)을 자동적으로 제공한다. 그 목표는, HFCWO 조끼를 사용하여 산소 및 CO2 전달을 최적화하는 것이다. 흡입과 배출 동안에 폐에서 난류를 증가시킴으로써, 더 양호한 산소 및 CO2 전달이 얻어질 수 있다. 바람직하게는, 호흡 일량이 감소되면, 호흡 부전의 가능성이 줄어든다. 추가로, 산소 치료를 받는 환자는 산소 치료와 HFCWO 조끼 치료를 조합하여, 산소 공급을 최대화하고 CO2 제거를 개선하고 또한 호흡 일량을 감소시켜 수명을 바람직하게 연장시킬 수 있다.
일반적으로, HFCWO 조끼 치료는 10 분 치료를 가능하게 하여 삼출물을 제거할 수 있다. 이 제품의 사용으로 바람직하게 더 양호한 산소 공급이 가능하다. 이 제품은 24 hrs/day까지 연속적으로 사용될 수 있다. 본 시스템은, 예컨대 걷기와 같은 활동 시간 동안에 환자가 추가적인 산소 공급 효율을 필요로 할 때 활성화되도록 주문 제작될 수 있다. 삼출물 제거와는 달리, 진동의 파라미터는 폐에 산소 전달을 최대화하면서 환자 불편을 최소하도록 최적화될 수 있다.
도 40에 나타나 있는 바와 같이, 환자로부터 생리적 생체 전기적 임피던스 신호를 획득하기 위한 센서가 바람직하게 컴퓨팅 장치에 기능적으로 연결된다. 컴퓨팅 장치는 바람직하게 생리적 생체 전기적 임피던스 신호를 분석하고, 분석된 생체 전기적 임피던스 신호에 근거하여 환자의 분당 환기량 및 일회 호흡량을 평가한다. 컴퓨팅 장치는 또한 바람직하게 시간에 따라 신호를 모니터링하고 또한 HFCWO 조끼에 신호를 제공한다.
바람직하게는, HFCWO 조끼는, 치료 중에 컴퓨팅 장치로 결정되는 일회 호흡량, 분당 환기량 및 호흡 속도를 포함하는 생리적 파라미터의 레벨에 근거하여 치료 레벨(진동수, 세기, 길이)을 자동적으로 조절한다. 추가로, 일반적인 세션(session)간 폐 성능을 추적하여(TV, RR, MV), 치료의 효과 및 치료 레벨의 연장 또는 변경 필요성을 보여준다. 그 목표는, HFCWO 조끼의 사용으로 산소 및 CO2 전달을 최적화하여 배출과 흡입 동안에 폐에서 난류를 증가시키는 것이다.
추가로, 생체 임피던스 날숨/들숨 곡선의 형상은 치료 성공의 지시 인자가 될 수 있다. 산소 전달을 최대화하기 위한 적절한 곡선이 확인될 수 있고 또한 HFCWO 조끼의 레벨(진동수, 세기, 치료 길이, 기준 압축)을 조절하여, 원하는 호흡 곡선 및 필요한 산소 공급 및/또는 CO2 추출을 얻고 또한 호흡 일량을 최소화할 수 있다.
추가적으로, 맥박 산소 측정기가 향상된 압축 치료 및 개선된 산소 공급의 성공의 지시 인자로서 시스템에 추가될 수 있다. 치료의 레벨은, 시간에 따라 산소 공급 반응을 관찰하여 최적화될 수 있다. CO2 모니터링이 호기말 또는 경피성 CO2 모니터링을 하는 시스템에 추가될 수 있다. 추가로, 산소 치료를 받는 환자는 산소 치료를 HFCWO 조끼 치료와 조합하여, 바람직하게 산소 공급을 최대화하고 CO2 제거를 개선하고 호흡 일량을 줄이고 또한 수명을 연장시킬 수 있다.
도 41은 임피던스 측정 장치가 기계적인 환기 치료 장치와 데이터 통신하는 본 발명의 실시 형태를 나타낸다. 기계적인 환기 치료 장치는 CHFO 시스템, 산소 호흡기, CPAP, BiPAP, CPEP(Continuous Positve Expiratory Pressure) 또는 다른 비침습적인 환기 장치일 수 있다. 바람직하게는, 본 시스템은 환자로부터 생리적 생체 전기적인 임피던스 신호를 획득하기 위한 센서를 포함하고 또한 컴퓨팅 장치에 기능적으로 연결된다. 컴퓨팅 장치는 바람직하게는 생리적 생체 전기적인 임피던스 신호를 분석하고 또한 분석된 생체 전기적 임피던스 신호에 근거하여 환자의 분당 환기량 및 일회 호흡량의 평가를 출력한다. 상기 시스템은 또한 시간에 따라 신호를 모니터링하고 기계적인 환기 장치에 신호를 제공한다. 기계적인 환기 장치는 바람직하게는 폐에서 더 양호한 산소 공급 효율이 얻어지게 한다. 기계적인 환기 장치는 바람직하게는 진동의 진동수, 세기 및/또는 기준 흡입 및 배출 압력을 조절할 수 있다.
생체 전기적 피드백 신호는 산소 공급의 성공에 대한 지시를 제공한다. 일회 호흡량, 분당량 및 호흡 속도에 대한 특성 값은 변할 것이다. 변화를 모니터링함으로써, 시스템은 기계적인 환기 장치의 파라미터를 자동적으로 조절하여 생리적 반응 및 시스템의 효율을 최적화할 수 있다. 추가로, 맥박 산소 측정기가 기계적인 환기 치료의 성공의 지시 인자로서 시스템에 추가될 수 있다. 개선된 산소 공급 및 CO2 전달이 바람직하게 얻어질 수 있거나 호흡 일량의 감소가 바람직하게 달성되어 호흡 부전의 가능성이 줄어들 수 있다. 치료의 레벨은 시간에 따라 산소 공급 반응을 관찰하여 더 최적화될 수 있다. 추가로, 치료의 전체 길이가 조절될 수 있다. 일반적인 세션간 폐 성능을 추적하여(TV, RR, MV), 환기의 효과 및 치료 레벨의 연장 또는 변경 필요성을 보여줄 수 있다.
추가로, 생체 임피던스 흡입 및 배출의 특징적인 형상은 치료 성공의 지시 인자이다. 원하는 배출 곡선을 얻도록 치료를 맞추어, 시스템은 산소 공급 효율을 최적화할 수 있다. 환기를 최적하기 위한 적절한 곡선이 결정될 수 있고, 산소 호흡기의 조절 레벨(진동수, 세기, 치료 길이, 기준 압력)을 조절하여, 원하는 호흡 곡선을 얻을 수 있다. 추가로, 산소 치료를 받는 환자는 산소 치료와 기계적인 환기 치료를 조합하여, 산소 공급을 최대화하고 수명을 연장시킬 수 있다. 추가로, 시스템을 사용하고 적정한 치료를 얻는 것에 대한 순응의 레벨은, 폐에 출입하는 공기의 양을 분석하여 모니터링될 수 있다.
일회 호흡량, MV 및 RR을 사용하여, 기도를 여는 상대적인 성공이 결정될 수 있다.
기계적인 환기 치료가 에어로졸 전달과 조합되어 추가적인 치료 방식을 제공할 수 있다. 에어로졸의 흡인이 원래 폐의 임피던스 특성을 변경할 것이기 때문에, 호흡 레벨 및 이들 두 조합된 치료의 효과가 또한 최적화될 수 있다. 폐 및 기도 또는 적절히 클리어된(cleared) 폐의 팽창시 양의 날숨 압력의 적절한 최적화를 보장하기 위해, 예컨대 치료 동안에 일회 호흡량 및 특징적인 흡입 및 배출 곡선이 치료 전, 동안 그리고 후에 모니터링될 수 있다.
도 42는 임피던스 측정 장치가 산소 공급 치료 장치와 데이터 통신하는 본 발명의 실시 형태를 나타낸다. 본 시스템은 바람직하게 환자로부터 생리적 생체 전기적인 임피던스 신호를 얻기 위한 센서를 포함하고 또한 컴퓨팅 장치에 기능적으로 연결된다. 컴퓨팅 장치는 바람직하게는 생리적 생체 전기적인 임피던스 신호를 분석하고 또한 분석된 생체 전기적 임피던스 신호에 근거하여 환자의 분당 환기량 및 일회 호흡량의 평가를 출력한다. 컴퓨팅 장치는 추가적으로 바람직하게 시간에 따라 신호를 모니터링하고 산소 치료 시스템에 신호를 제공한다. 바람직하게 산소 치료는 마스크 또는 노즈 캐뉼러를 통해 산소를 제공한다. 생체 전기적인 피드백 신호는 기도의 팽창의 레벨의 성공을 나타낸다. 생체 임피던스 팽창 곡선의 특징적 형상은 공기가 폐 안으로 들어가고 있다는 것을 나타내는 지시 인자이다.
흡입 및 배출의 압력 모니터링을 임피던스 신호와 조합하면, 산소 공급 치료 시스템은 캐뉼너에 대한 산소의 전달을 동기화하여 노즈 캐뉼러를 통한 최적의 산소 흡입을 보장할 수 있다.
마스크를 사용하는 산소 치료의 경우, 산소 전달의 피드백 기구가 또한 최적화될 수 있다. 추가로, 임피던스 신호와 마스크 압력을 사용하여, 산소 시스템은, 마스크가 환자에 얼마나 잘 가해져 있는지 또한 회로가 얼마나 잘 유지되고 있는지(꼬임과 누출이 없는지)를 더 신뢰적으로 결정할 수 있다.
도 43은 임피던스 측정 장치가 흡입 치료 장치와 데이터 통신하는 본 발명의 실시 형태를 나타낸다. 본 시스템은 바람직하게 환자로부터 생리적 생체 전기적인 임피던스 신호를 얻기 위한 센서를 포함하고 또한 컴퓨팅 장치에 기능적으로 연결된다. 컴퓨팅 장치는 바람직하게 생리적 생체 전기적인 임피던스 신호를 분석하고 또한 분석된 생체 전기적인 임피던스 신호에 근거하여 환자의 분당 환기량 및 일회 호흡량의 평가를 출력한다. 컴퓨팅 장치는 또한 바람직하게 시간에 따라 신호를 모니터링하고 흡입 치료 장치에 신호를 제공한다.
흡입 치료는 바람직하게 폐에서 유체의 동원을 야기한다. 흡입 치료는 진동의 진동수와 세기에 대해 조절될 수 있다. 또한, 기준 흡입 및 배출 압력이 조절될 수 있고 치료의 전체 길이가 조절될 수 있다.
생체 전기적인 피드백 신호는 바람직하게는 분비물의 동원의 성공에 대한 지시를 제공한다. 흡입에 의해 유체가 끌어 들여짐에 따라, 일회 호흡량, 분당량 및 호흡 속도에 대한 특징적인 값이 변할 것이다. 변화를 모니터링하여, 시스템은 흡입 파라미터를 바람직하게 자동적으로 조절하여 생리적인 반응을 최적화할 수 있다.
추가로, 생체 임피던스 배출 곡선의 특징적인 형상은 치료 성공의 지시 인자이다. 원하는 베출 곡선을 얻기 위해 치료를 맞춤 조정하여, 시스템은 환자로부터의 유체 동원을 최적화할 수 있다.
유체 클리어런스(clearance)를 에어로졸 전달과 조합되어 다른 치료 방식을 제공할 수 있다. 에어로졸의 흡인이 본래 폐의 임피던스 특성을 변경할 것이므로, 호흡 레벨과 이들 두 조합된 치료의 효과가 또한 최적화될 수 있다. 예컨대, 치료 동안에, 일회 호흡량과 특징적인 흡입 및 배출 곡선은 치료 전, 동안에 그리고 후에 모니터링하여, 적절히 클리어된 폐의 적절한 결과를 보장할 수 있다.
도 44는 임피던스 측정 장치가 기침 보조 장치와 데이터 통신하는 본 발명의 실시 형태를 나타낸다. 본 시스템은 바람직하게 환자로부터 생리적 생체 전기적인 임피던스 신호를 얻기 위한 센서를 포함하고 또한 컴퓨팅 장치에 기능적으로 연결된다. 컴퓨팅 장치는 바람직하게는 생리적 생체 전기적인 임피던스 신호를 분석하고 또한 분석된 생체 전기적 임피던스 신호에 근거하여 환자의 분당 환기량 및 일회 호흡량의 평가를 출력한다. 컴퓨팅 장치는 또한 바람직하게 시간에 따라 신호를 모니터링하고 기침 보조 장치에 신호를 제공한다.
기침 보조 장치는, 바람직하게 기침을 자극하여 악화된 최고 기침 유동으로 환자 내의 분비물을 제거하는 비침습적인 치료이다. 그 장치는 폐를 점액이 없는 상태로 유지하도록 설계된다. 유지된 분비물은 폐에 모여 감염 환경을 만들게 된다. 기계적인 흡입/강제 호흡(MI/E) 치료 제품이, 약화된 기침을 하며 보조 없이는 큰 기도에서 분비물을 제거할 수 없는 환자에게 중요하다. 시스템은 양압(들이쉼)을 공급하여 폐를 부풀리고 그런 다음에 신속히 변이하여 음압(내쉼)을 공급하게 되고, 이 과정 동안에, 분비물이 전단되고 흡입으로 뱉어내 지거나 제거될수 있다. 내쉼 후에 시스템은 정지하고 환자에 대한 휴지 양압 유동을 유지한다. 얼굴 마스크 또는 마우스피스가 기도 삽관 및 기관 절개시에 사용될 수 있다(즉, 적절한 어댑터를 갖는 환자를 위해).
바람직하게는, 기침 보조 장치는 치료 동안에 일회 호흡량, 분당 환기량 및 호흡 속도의 레벨에 근거하여 특징적인 치료 레벨(진동수, 세기, 치료 길이, 들숨 압력, 날숨 압력)을 자동적으로 조절한다. 추가로, 일반적인 세션 내 및 세션간 폐 성능을 추적하여 치료의 효과를 입증할 수 있다(많은 세션 전에, 동안에, 후에 그리고 가로질러). 환자의 호흡 특성을 기록하고 또한 시간이 지남에 따른 환자에 대한 개선을 보여주기 위한 그래프를 제공할 수 있다.
추가로, 생체 임피던스 팽창 곡선의 특징적인 형상은 각 개별적인 기침의 성공의 지시 인자이다. 삼출물 제거를 최대화하기 위한 적절한 곡선이 확인될 수 있고 기침 보조 시스템의 조절 레벨(진동수, 세기, 치료 길이, 흡입 압력, 및 배출 압력)을 조절하여 원하는 기침 배출 곡선을 얻을 수 있다. 기침 보조의 특징을 조절하여, 각 개별 환자에 대해 최적의 결과가 제공되는 것을 보장할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태 및 기술적 이점은 아래에 제시되어 있고 이하의 도면 및 본 발명의 설명으로부터 명백하게 될 것이며 또는 본 발명의 실시로부터 배울 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태 및 용도는 여기서 개시된 본 발명의 명세서 및 실시의 고려로부터 당업자에게 명백할 것이다. 모든 공보, 미국 및 외국 특허와 특허 출원을 포함하여, 여기서 인용된 모든 참고 문헌은 분명히 또한 전체적으로 참조로 관련되어 있다. 포함하는 이라는 용어는, 어디에 사용되든, 이루어지는 및 본질적으로 이루어지는 이라는 용어를 포함하는 것이다. 또한, 포함하는 및 함유하는 이라는 용어는 제한적인 것이 아니다. 명세서 및 예는 단지 예시적인 것이고, 본 발명의 진정함 범위와 정신은 다음의 청구 범위로 결정된다.
Claims (26)
- 조기 경고 점수 계산 시스템으로서,
컴퓨팅 장치;
환자로부터 생리적 신호를 획득하기 위한 것이고, 상기 컴퓨팅 장치에 기능적으로 연결되는 복수의 센서; 및
조기 경고 점수(early waring score, EWS)가 미리 정해진 레벨을 초과하면 알림을 출력하도록 되어 있는 적어도 하나의 경보기를 포함하고,
상기 컴퓨팅 장치는,
상기 센서로부터 생리적 신호를 수신하고,
상기 생리적 신호를 분석하며,
분석된 신호에 근거하여 상기 조기 경고 점수를 계산하며,
상기 조기 경고 점수를 미리 정해진 한계와 비교하고, 상기 점수가 상기 한계 밖에 있으면, 경보기를 울리거나 치료 또는 의료적 개입을 작동시키거나 변경하는, 조기 경고 점수 계산 시스템. - 제1항에 있어서,
적어도 하나의 센서는 생체 전기적인 임피던스(impedance) 센서이고, 상기 컴퓨팅 장치는 상기 생체 전기적인 임피던스 신호에 근거하여 환자의 분당 환기량, 일회 호흡량 및/또는 호흡 속도에 대한 평가를 제공하는, 조기 경고 점수 계산 시스템. - 제2항에 있어서,
EWS 계산은 환자의 분당 환기량, 일회 호흡량 및/또는 호흡 속도 중의 적어도 하나를 포함하는, 조기 경고 점수 계산 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 EWS 계산은 분당 환기량을 포함하고 호흡 속도를 포함하지 않는, 조기 경고 점수 계산 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 EWS는 호흡 부전, 패혈증, 심부전, 울혈성 심부전, 신부전, 과다수분공급, 폐부종, 대사항진 상태, 과로, 외상성 뇌 손상, 폐색전, 오피오이드 유도 호흡 기능 저하, 과잉 진정 중의 적어도 하나를 나타내는, 조기 경고 점수 계산 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 센서는 분당 환기량, 일회 호흡량, 호흡 속도, 산소 포화도, 온도, 혈압, 맥박수 또는 심박수, 혈중 산소 레벨, 및 뇌 활성도 중의 적어도 하나에 관련된 환자 데이터를 획득하는, 조기 경고 점수 계산 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 경보기는 청각적인 것 또는 시각적인 것 중의 적어도 하나인, 조기 경고 점수 계산 시스템. - 제1항에 있어서,
적어도 2개의 센서가 상기 환자의 몸통에 배치되고, 생리적 생체 전기적인 임피던스 신호가 흉부를 경유하여 측정되는, 조기 경고 점수 계산 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 컴퓨팅 장치는, 환자의 조심성, 음성, 통증, 및 무반응성(AVPU)을 포함하는 환자 데이터를 더 획득하고,
EWS 계산은 환자의 AVPU 데이터를 포함하는, 조기 경고 점수 계산 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 시스템은 비침습적인, 조기 경고 점수 계산 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 EWS 계산은 환자의 질병 상태 및/또는 상황을 포함하는, 조기 경고 점수 계산 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 EWS 계산은 환자의 나이, 인구 통계학, 상태 및/또는 환자의 전자적 건강 기록부로부터의 데이터를 포함하는, 조기 경고 점수 계산 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 시스템은 중증도 분류 시스템(triage system), 동원 프로토콜(mobilization protocol) 시스템, 훈련 프로토콜 시스템 또는 활성도 및/또는 영양 요법 시스템인, 조기 경고 점수 계산 시스템. - 조기 경고 점수(EWS) 계산 방법으로서,
생리적 신호를 획득하기 위한 복수의 센서를 환자에 연결하는 단계;
상기 센서로부터 생리적 신호를 수신하는 단계;
상기 생리적 신호를 분석하는 단계;
분석된 신호에 근거하여 상기 EWS를 계산하는 단계; 및
상기 조기 경고 점수를 미리 정해진 한계와 비교하고, 상기 점수가 상기 한계 밖에 있으면, 경보기를 울리거나 치료 또는 의료적 개입을 작동시키거나 변경하는 단계를 포함하는, 조기 경고 점수 계산 방법. - 제14항에 있어서,
적어도 하나의 센서는 생체 전기적인 임피던스 센서이고, 상기 방법은 상기 생체 전기적인 임피던스 신호에 근거하여 환자의 분당 환기량, 일회 호흡량 및/또는 호흡 속도에 대한 평가를 더 제공하는, 조기 경고 점수 계산 방법. - 제15항에 있어서,
EWS 계산은 환자의 분당 환기량, 일회 호흡량 및/또는 호흡 속도 중의 적어도 하나를 포함하는, 조기 경고 점수 계산 방법. - 제15항에 있어서,
상기 EWS 계산은 분당 환기량을 포함하고 호흡 속도를 포함하지 않는, 조기 경고 점수 계산 방법. - 제14항에 있어서,
상기 EWS는 호흡 부전, 패혈증, 심부전, 울혈성 심부전, 신부전, 과다수분공급, 폐부종, 대사항진 상태, 과로, 외상성 뇌 손상, 폐색전, 오피오이드 유도 호흡 기능 저하, 과잉 진정 중의 적어도 하나를 나타내는, 조기 경고 점수 계산 방법. - 제14항에 있어서,
상기 센서는 분당 환기량, 일회 호흡량, 호흡 속도, 산소 포화도, 온도, 혈압, 맥박수 또는 심박수, 혈중 산소 레벨, 및 뇌 활성도 중의 적어도 하나에 관련된 환자 데이터를 획득하는, 조기 경고 점수 계산 방법. - 제14항에 있어서,
알림은 청각적인 것 또는 시각적인 것 중의 적어도 하나인, 조기 경고 점수계산 방법. - 제14항에 있어서,
적어도 2개의 센서가 상기 환자의 몸통에 배치되고, 생리적 생체 전기적인 임피던스 신호가 흉부를 경유하여 측정되는, 조기 경고 점수 계산 방법. - 제14항에 있어서,
상기 방법은, 환자의 조심성, 음성, 통증, 및 무반응성(AVPU)을 포함하는 환자 데이터를 획득하는 단계를 더 포함하고, EWS 계산은 환자의 AVPU 데이터를 포함하는, 조기 경고 점수 계산 방법. - 제14항에 있어서,
상기 방법은 비침습적인, 조기 경고 점수 계산 방법. - 제14항에 있어서,
상기 EWS 계산은 환자의 질병 상태 및/또는 상황을 포함하는, 조기 경고 점수 계산 방법. - 제14항에 있어서,
상기 EWS 계산은 환자의 나이, 인구 통계학, 상태 및/또는 환자의 전자적 건강 기록부로부터의 데이터를 포함하는, 조기 경고 점수 계산 방법. - 제14항에 있어서,
상기 방법은 중증도 분류 방법 , 동원 프로토콜 방법, 훈련 프로토콜 방법 또는 활성도 및/또는 영양 요법 방법인, 조기 경고 점수 계산 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201662416416P | 2016-11-02 | 2016-11-02 | |
| US62/416,416 | 2016-11-02 | ||
| PCT/US2017/059754 WO2018085563A1 (en) | 2016-11-02 | 2017-11-02 | Respiratory early warning scoring systems and methods |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190071808A true KR20190071808A (ko) | 2019-06-24 |
Family
ID=62076278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020197015785A KR20190071808A (ko) | 2016-11-02 | 2017-11-02 | 호흡 조기 경고 점수 계산 시스템 및 방법 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3528694A4 (ko) |
| JP (1) | JP2020503085A (ko) |
| KR (1) | KR20190071808A (ko) |
| CN (1) | CN109996488B (ko) |
| AU (1) | AU2017354162A1 (ko) |
| BR (1) | BR112019010552A2 (ko) |
| CA (1) | CA3042686A1 (ko) |
| IL (1) | IL266388B2 (ko) |
| MX (1) | MX2019005195A (ko) |
| WO (1) | WO2018085563A1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220146849A (ko) * | 2021-04-26 | 2022-11-02 | 주식회사 멕 아이씨에스 | 뇌파 기반 마취 및 수면 모니터링 장치 및 방법 |
| KR20230028947A (ko) * | 2021-08-23 | 2023-03-03 | 주식회사 바이랩 | 심폐기능 측정 장치 및 그 방법 |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10687742B2 (en) | 2015-06-12 | 2020-06-23 | ChroniSense Medical Ltd. | Using invariant factors for pulse oximetry |
| US11712190B2 (en) | 2015-06-12 | 2023-08-01 | ChroniSense Medical Ltd. | Wearable device electrocardiogram |
| US10952638B2 (en) | 2015-06-12 | 2021-03-23 | ChroniSense Medical Ltd. | System and method for monitoring respiratory rate and oxygen saturation |
| US11160461B2 (en) | 2015-06-12 | 2021-11-02 | ChroniSense Medical Ltd. | Blood pressure measurement using a wearable device |
| US11160459B2 (en) | 2015-06-12 | 2021-11-02 | ChroniSense Medical Ltd. | Monitoring health status of people suffering from chronic diseases |
| US11464457B2 (en) | 2015-06-12 | 2022-10-11 | ChroniSense Medical Ltd. | Determining an early warning score based on wearable device measurements |
| US11000235B2 (en) | 2016-03-14 | 2021-05-11 | ChroniSense Medical Ltd. | Monitoring procedure for early warning of cardiac episodes |
| JP6298919B1 (ja) * | 2017-06-07 | 2018-03-20 | スマート ビート プロフィッツ リミテッド | データベースの構築方法及びデータベース |
| EP3731744A4 (en) * | 2017-12-26 | 2021-09-01 | ChroniSense Medical Ltd. | DETERMINATION OF AN EARLY WARNING VALUE BASED ON MEASUREMENTS FROM A PORTABLE DEVICE |
| WO2019161065A1 (en) | 2018-02-16 | 2019-08-22 | University Of Louisville Research Foundation, Inc. | Respiratory training and airway pressure monitoring device |
| US11908581B2 (en) | 2018-04-10 | 2024-02-20 | Hill-Rom Services, Inc. | Patient risk assessment based on data from multiple sources in a healthcare facility |
| US11504071B2 (en) | 2018-04-10 | 2022-11-22 | Hill-Rom Services, Inc. | Patient risk assessment based on data from multiple sources in a healthcare facility |
| CN108931955B (zh) * | 2018-08-28 | 2023-12-26 | 康泰医学系统（秦皇岛）股份有限公司 | 生理信号的模拟输出装置 |
| US11096582B2 (en) | 2018-11-20 | 2021-08-24 | Veris Health Inc. | Vascular access devices, systems, and methods for monitoring patient health |
| FR3097424A1 (fr) * | 2019-06-18 | 2020-12-25 | Pharma Dom | Système d’alerte sur tendance en ventilation non invasive |
| JP7381363B2 (ja) | 2020-02-21 | 2023-11-15 | フクダ電子株式会社 | 生体情報取得装置 |
| CN111681777B (zh) * | 2020-06-05 | 2023-12-19 | 河南省药品评价中心 | 一种基于病史信息的潜在致瘾致幻药品的预警方法 |
| DE102020123601A1 (de) * | 2020-09-10 | 2022-03-10 | Löwenstein Medical Technology S.A. | Koordinationseinheit und Behandlungssystem |
| CN112669957A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-04-16 | 四川大学 | 基于肺部疾病的公共卫生安全预警系统 |
| WO2022146860A1 (en) * | 2021-01-04 | 2022-07-07 | Medtronic, Inc. | Detection of infection in a patient |
| WO2022167065A1 (en) * | 2021-02-03 | 2022-08-11 | Widex A/S | A method for providing an early warning score by means of a wearable system comprising an ear-worn device |
| CN112998689B (zh) * | 2021-02-08 | 2022-01-18 | 南京泓鼎感知技术有限责任公司 | 非接触式多人实时呼吸状况评估系统、设备和存储介质 |
| WO2023210538A1 (ja) * | 2022-04-26 | 2023-11-02 | ミツフジ株式会社 | ベルト、及び被服 |
| CN114582511B (zh) * | 2022-05-07 | 2022-11-15 | 中国人民解放军总医院第八医学中心 | 一种支气管扩张症急性加重期预警方法、装置、设备及介质 |
| TWI817809B (zh) * | 2022-11-03 | 2023-10-01 | 臺北醫學大學 | 心臟異常事件預警系統以及方法 |
| CN115862301B (zh) * | 2023-02-23 | 2023-05-05 | 深圳市特安电子有限公司 | 一种用于压力变送器的远程智能通讯系统 |
| CN117352165B (zh) * | 2023-12-06 | 2024-02-20 | 深圳市健怡康医疗器械科技有限公司 | 一种老年人术后康复护理方法及系统 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6219408B1 (en) * | 1999-05-28 | 2001-04-17 | Paul Kurth | Apparatus and method for simultaneously transmitting biomedical data and human voice over conventional telephone lines |
| JP5584413B2 (ja) * | 2005-06-22 | 2014-09-03 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 患者監視システム及び監視する方法 |
| US20070123755A1 (en) * | 2005-10-14 | 2007-05-31 | Rice William H | System and Method for Repetitive Interval Clinical Evaluations |
| US8852094B2 (en) * | 2006-12-22 | 2014-10-07 | Masimo Corporation | Physiological parameter system |
| AU2015264875B2 (en) * | 2010-08-13 | 2017-10-12 | Respiratory Motion, Inc. | Devices and methods for respiratory variation monitoring by measurement of respiratory volumes, motion and variability |
| JP5944899B2 (ja) * | 2010-08-13 | 2016-07-05 | レスピラトリー・モーシヨン・インコーポレイテツド | 呼吸の量、運動、および変化を測定することによる呼吸変動モニタリングのための装置 |
| GB201018774D0 (en) | 2010-11-05 | 2010-12-22 | Learning Clinic The Ltd | A system and method for monitoring the health of a hospital patient |
| EP2734170A4 (en) * | 2011-07-20 | 2015-04-15 | Respiratory Motion Inc | IMPEDANCE MEASURING DEVICES AND METHODS FOR CARDIOVASCULAR CARE IN AN EMERGENCY |
| US10055549B2 (en) * | 2013-10-10 | 2018-08-21 | Wireless Medical Monitoring, Inc. | Method and apparatus for wireless health monitoring and emergent condition prediction |
| EP3215201A4 (en) * | 2014-11-04 | 2018-07-11 | Respiratory Motion, Inc. | Respiratory parameter guided automated iv administration and iv tube clamp activation |
| WO2016162838A1 (en) * | 2015-04-08 | 2016-10-13 | Koninklijke Philips N.V. | Cardiovascular deterioration warning score |
-
2017
- 2017-11-02 JP JP2019523842A patent/JP2020503085A/ja active Pending
- 2017-11-02 WO PCT/US2017/059754 patent/WO2018085563A1/en unknown
- 2017-11-02 CN CN201780068395.0A patent/CN109996488B/zh active Active
- 2017-11-02 AU AU2017354162A patent/AU2017354162A1/en not_active Abandoned
- 2017-11-02 CA CA3042686A patent/CA3042686A1/en active Pending
- 2017-11-02 KR KR1020197015785A patent/KR20190071808A/ko not_active Application Discontinuation
- 2017-11-02 EP EP17867005.5A patent/EP3528694A4/en active Pending
- 2017-11-02 BR BR112019010552A patent/BR112019010552A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2017-11-02 MX MX2019005195A patent/MX2019005195A/es unknown
-
2019
- 2019-05-01 IL IL266388A patent/IL266388B2/en unknown
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220146849A (ko) * | 2021-04-26 | 2022-11-02 | 주식회사 멕 아이씨에스 | 뇌파 기반 마취 및 수면 모니터링 장치 및 방법 |
| WO2022231018A1 (ko) * | 2021-04-26 | 2022-11-03 | (주) 멕아이씨에스 | 뇌파 기반 마취 및 수면 모니터링 장치 및 방법 |
| KR20230028947A (ko) * | 2021-08-23 | 2023-03-03 | 주식회사 바이랩 | 심폐기능 측정 장치 및 그 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3528694A4 (en) | 2020-10-14 |
| CN109996488A (zh) | 2019-07-09 |
| WO2018085563A1 (en) | 2018-05-11 |
| JP2020503085A (ja) | 2020-01-30 |
| CA3042686A1 (en) | 2018-05-11 |
| BR112019010552A2 (pt) | 2019-09-17 |
| MX2019005195A (es) | 2019-09-19 |
| AU2017354162A1 (en) | 2019-06-06 |
| CN109996488B (zh) | 2022-11-01 |
| IL266388B1 (en) | 2023-04-01 |
| IL266388A (en) | 2019-06-30 |
| IL266388B2 (en) | 2023-08-01 |
| EP3528694A1 (en) | 2019-08-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7461072B2 (ja) | 呼吸早期警告スコアリングシステムおよび方法 | |
| US20200329977A1 (en) | Devices and methods for respiratory variation monitoring by measurement of respiratory volumes, motion and variability | |
| CN109996488B (zh) | 呼吸预警评分系统和方法 | |
| US20180280646A1 (en) | Respiratory volume monitor and ventilator | |
| AU2017279693B2 (en) | Devices and methods for respiratory variation monitoring by measurement of respiratory volumes, motion and variability | |
| JP2023153893A (ja) | 換気療法システムおよび方法 | |
| US20200383647A1 (en) | Device and method for clinical evaluation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |