KR20210008354A - 대상체 평가를 위한 비 침습성 정맥 파형 분석 - Google Patents
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Abstract
방법은 컴퓨팅 장치의 센서를 통해 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동을 나타내는 신호를 생성하는 단계 및 신호를 하나 이상의 제1 고유 진동 모드 및 하나 이상의 제2 고유 진동 모드로 분해하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 제1 고유 진동 모드는 하나 이상의 제2 고유 진동 모드의 각각의 진동 주파수 미만인 각각의 진동 주파수를 갖는다. 방법은 주파수 범위에 걸쳐 하나 이상의 제1 고유 진동 모드의 강도 스펙트럼을 수득하는 단계 및 수득된 강도 스펙트럼을 사용하여 대상체의 혈액량 상태를 결정하는 단계를 포함한다. 다른 방법 실시형태는 하나 이상의 제2 고유 진동 모드를 사용하여 혈관 또는 혈관에 인접한 조직의 하나 이상의 기계적 특성을 결정하는 단계를 포함한다.
Description
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 2018년 5월 10일자로 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/669,659호의 이익을 주장하며, 이는 그 전체 내용이 본원에 인용되어 포함된다.
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이 발명은 미국 국립 과학 재단이 수여한 계약 번호 제1549576호 하에 정부 지원을 받아 이루어졌다. 정부는 발명에 대한 소정의 권리를 갖는다.
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혈액량 상태 또는 환자 건강의 관련 메트릭(metric)을 결정하는 일부 방법은 카테터(catheter) 삽입을 통한 중심 정맥압(CVP) 또는 중심 동맥압(CAP)의 침습성 측정을 포함한다. 불행하게도, CVP/CAP 측정은 특정 급성 상태에 대한 반응의 변화에 대해 느릴 수 있으며 부적절한 유체 투여로 이어질 수 있다. 과도한 유체 투여 또는 병리학적 상태의 여부에 관계없이 유체 과부하 검출은 어렵다. 유체 과부하는 이환율과 사망률의 증가로 이어질 수 있다. 종래 활력 징후 모니터링은 소생 도중 정상 혈량 또는 혈량과다증을 검출하지 못하여 종종 유도되지 않고/유도되지 않거나 과도한 유체 투여를 초래한다.
본 개시내용의 제1 양태는 컴퓨팅 장치의 센서를 통해 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동을 나타내는 신호를 생성하는 단계 및 신호를 하나 이상의 제1 고유 진동 모드 및 하나 이상의 제2 고유 진동 모드로 분해하는 단계를 포함하는 방법이다. 하나 이상의 제1 고유 진동 모드는 하나 이상의 제2 고유 진동 모드의 각각의 진동 주파수 미만인 각각의 진동 주파수를 갖는다. 방법은 주파수 범위에 걸쳐 하나 이상의 제1 고유 진동 모드의 강도 스펙트럼을 수득하는 단계 및 수득된 강도 스펙트럼을 사용하여 대상체의 혈액량 상태를 결정하는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 제2 양태는 하나 이상의 프로세서, 센서, 사용자 인터페이스, 및 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 컴퓨팅 장치가 기능을 수행하도록 하는 명령을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하는 컴퓨팅 장치이다. 기능은 센서를 통해 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동을 나타내는 신호를 생성하는 것 및 신호를 하나 이상의 제1 고유 진동 모드 및 하나 이상의 제2 고유 진동 모드로 분해하는 것을 포함한다. 하나 이상의 제1 고유 진동 모드는 하나 이상의 제2 고유 진동 모드의 각각의 진동 주파수 미만인 각각의 진동 주파수를 갖는다. 기능은 주파수 범위에 걸쳐 하나 이상의 제1 고유 진동 모드의 강도 스펙트럼을 수득하는 단계 및 수득된 강도 스펙트럼을 사용하여 대상체의 혈액량 상태를 결정하는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 제3 양태는 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 때 컴퓨팅 장치가 기능을 수행하도록 하는 명령을 저장하는 비(非) 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체이다. 기능은 컴퓨팅 장치의 센서를 통해 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동을 나타내는 신호를 생성하는 것 및 신호를 하나 이상의 제1 고유 진동 모드 및 하나 이상의 제2 고유 진동 모드로 분해하는 것을 포함한다. 하나 이상의 제1 고유 진동 모드는 하나 이상의 제2 고유 진동 모드의 각각의 진동 주파수 미만인 각각의 진동 주파수를 갖는다. 기능은 주파수 범위에 걸쳐 하나 이상의 제1 고유 진동 모드의 강도 스펙트럼을 수득하는 단계 및 수득된 강도 스펙트럼을 사용하여 대상체의 혈액량 상태를 결정하는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 제4 양태는 컴퓨팅 장치의 센서를 통해 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동을 나타내는 신호를 생성하는 단계 및 신호를 하나 이상의 제1 고유 진동 모드 및 하나 이상의 제2 고유 진동 모드로 분해하는 단계를 포함하는 방법이다. 하나 이상의 제1 고유 진동 모드는 하나 이상의 제2 고유 진동 모드의 각각의 진동 주파수 미만인 각각의 진동 주파수를 갖는다. 방법은 하나 이상의 제2 고유 진동 모드를 사용하여 혈관 또는 혈관에 인접한 조직의 하나 이상의 기계적 특성을 결정하는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 제5 양태는 하나 이상의 프로세서, 센서, 사용자 인터페이스, 및 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 컴퓨팅 장치가 기능을 수행하도록 하는 명령을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하는 컴퓨팅 장치이다. 기능은 센서를 통해 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동을 나타내는 신호를 생성하는 것 및 신호를 하나 이상의 제1 고유 진동 모드 및 하나 이상의 제2 고유 진동 모드로 분해하는 것을 포함한다. 하나 이상의 제1 고유 진동 모드는 하나 이상의 제2 고유 진동 모드의 각각의 진동 주파수 미만인 각각의 진동 주파수를 갖는다. 기능은 하나 이상의 제2 고유 진동 모드를 사용하여 혈관 또는 혈관에 인접한 조직의 하나 이상의 기계적 특성을 결정하는 것을 포함한다.
본 개시내용의 제6 양태는 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 때 컴퓨팅 장치가 기능을 수행하도록 하는 명령을 저장하는 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체이다. 기능은 컴퓨팅 장치의 센서를 통해 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동을 나타내는 신호를 생성하는 것 및 신호를 하나 이상의 제1 고유 진동 모드 및 하나 이상의 제2 고유 진동 모드로 분해하는 것을 포함한다. 하나 이상의 제1 고유 진동 모드는 하나 이상의 제2 고유 진동 모드의 각각의 진동 주파수 미만인 각각의 진동 주파수를 갖는다. 기능은 하나 이상의 제2 고유 진동 모드를 사용하여 혈관 또는 혈관에 인접한 조직의 하나 이상의 기계적 특성을 결정하는 것을 포함한다.
이들 및 다른 측면, 장점 및 대안은 첨부 도면에 적절한 경우에 이를 참조하여 하기 상세한 설명을 숙독함으로써 당업자에게 명백해질 것이다. 또한, 본원에 제공된 이 요약서 및 다른 설명 및 도면은 단지 예로서 본 발명을 예시하기위한 것이며, 따라서 수많은 변형이 가능하다는 것을 이해해야 한다.
도 1은 예시적인 실시형태에 따른 컴퓨팅 장치의 개략도이다.
도 2는 예시적인 실시형태에 따른 컴퓨팅 장치에 통신적으로 커플링된 무선 센서를 포함하는 컴퓨팅 장치를 도시한다.
도 3은 예시적인 실시형태에 따라 인간의 손목과 손 및 대상체의 혈액량 상태 및/또는 혈관의 기계적 특성과 관련된 혈관 진동을 검출하기 위한 센서의 사진을 포함한다.
도 4는 예시적인 실시형태에 따른 방법의 블록 다이어그램이다.
도 5는 예시적인 실시형태에 따른 방법의 블록 다이어그램이다.
도 6은 예시적인 실시형태에 따라 팔의 등각 투상도 및 대상체의 정맥으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 그래픽 묘사를 포함한다.
도 7은 예시적인 실시형태에 따라 팔의 등각 투상도 및 대상체의 정맥으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 그래픽 묘사를 포함한다.
도 8은 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 정맥으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 그래픽 묘사를 포함한다.
도 9는 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 동맥으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 그래픽 묘사를 포함한다.
도 10은 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 정맥으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 그래픽 묘사를 포함한다.
도 11은 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 동맥으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 그래픽 묘사를 포함한다.
도 12는 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 주파수에 대한 진폭의 그래픽 묘사이다.
도 13은 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 주파수에 대한 진폭의 그래픽 묘사이다.
도 14는 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 주파수에 대한 진폭의 그래픽 묘사이다.
도 15는 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 주파수에 대한 진폭의 그래픽 묘사이다.
도 16은 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 주파수에 대한 진폭의 그래픽 묘사이다.
도 17은 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 정맥으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 그래픽 묘사를 포함한다.
도 18은 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 동맥으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 그래픽 묘사를 포함한다.
도 19는, 예시적인 실시형태에 따른, 체내의 동맥 혈관의 환자의 비탄성 특성의 정량화를 위한, 시험관 내 양(Ovine) 동맥 및 양 정맥 면적의 변화에 대한 펄스 압력 플롯이며, 로딩(가압) 및 언로딩(감압) 펄스 압력 하에서 동맥과 정맥 모두에 적합한 후벽(thick wall) 비(非)탄성 파워 모델이다.
도 20은, 예시적인 실시형태에 따른, 체내의 동맥 혈관의 환자의 비탄성 특성의 정량화로부터 환자의 동맥 건강 상태의 정량화를 위한, 후벽 비탄성 파워 모델의 내벽과 외벽의 원주 인장 응력 비율에 대한 동맥 품질 계수(Q) 플롯이다.
도 2는 예시적인 실시형태에 따른 컴퓨팅 장치에 통신적으로 커플링된 무선 센서를 포함하는 컴퓨팅 장치를 도시한다.
도 3은 예시적인 실시형태에 따라 인간의 손목과 손 및 대상체의 혈액량 상태 및/또는 혈관의 기계적 특성과 관련된 혈관 진동을 검출하기 위한 센서의 사진을 포함한다.
도 4는 예시적인 실시형태에 따른 방법의 블록 다이어그램이다.
도 5는 예시적인 실시형태에 따른 방법의 블록 다이어그램이다.
도 6은 예시적인 실시형태에 따라 팔의 등각 투상도 및 대상체의 정맥으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 그래픽 묘사를 포함한다.
도 7은 예시적인 실시형태에 따라 팔의 등각 투상도 및 대상체의 정맥으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 그래픽 묘사를 포함한다.
도 8은 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 정맥으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 그래픽 묘사를 포함한다.
도 9는 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 동맥으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 그래픽 묘사를 포함한다.
도 10은 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 정맥으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 그래픽 묘사를 포함한다.
도 11은 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 동맥으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 그래픽 묘사를 포함한다.
도 12는 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 주파수에 대한 진폭의 그래픽 묘사이다.
도 13은 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 주파수에 대한 진폭의 그래픽 묘사이다.
도 14는 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 주파수에 대한 진폭의 그래픽 묘사이다.
도 15는 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 주파수에 대한 진폭의 그래픽 묘사이다.
도 16은 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 주파수에 대한 진폭의 그래픽 묘사이다.
도 17은 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 정맥으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 그래픽 묘사를 포함한다.
도 18은 예시적인 실시형태에 따라 대상체의 동맥으로부터 기원하는 진동과 관련된 신호의 그래픽 묘사를 포함한다.
도 19는, 예시적인 실시형태에 따른, 체내의 동맥 혈관의 환자의 비탄성 특성의 정량화를 위한, 시험관 내 양(Ovine) 동맥 및 양 정맥 면적의 변화에 대한 펄스 압력 플롯이며, 로딩(가압) 및 언로딩(감압) 펄스 압력 하에서 동맥과 정맥 모두에 적합한 후벽(thick wall) 비(非)탄성 파워 모델이다.
도 20은, 예시적인 실시형태에 따른, 체내의 동맥 혈관의 환자의 비탄성 특성의 정량화로부터 환자의 동맥 건강 상태의 정량화를 위한, 후벽 비탄성 파워 모델의 내벽과 외벽의 원주 인장 응력 비율에 대한 동맥 품질 계수(Q) 플롯이다.
상기 논의된 바와 같이, 카테터 삽입 및 중심 정맥압(CVP) 또는 중심 동맥압(CAP) 측정을 통한 혈액량 상태의 결정은 진단적 가치가 있지만 본질적으로 침습성이며 비용이 많이들 수 있다. 비 침습성 정맥 파형 분석(NIVA)을 사용하여 혈액량 상태, CVP/CAP, 대상체 혈관의 기계적 생체 내 특성, 대상체에서 부종의 존재 및 기타 대상체 메트릭, 예컨대, 평균 폐 동맥압, 폐 동맥 이완기압, 좌심실 이완기 말 압력, 좌심실 이완기 말 용적, 심박출량, 총 혈액량, 용적 과부하, 탈수, 출혈 및 용적 반응성을 간접적으로 결정하거나 검출하기 위한 방법 및 시스템이 본원에 개시된다. 이러한 메트릭 중 하나 이상은 대상체를 괴롭힐 수 있는 다양한 장애를 진단 또는 치료하는 데 사용되거나 대상체의 실시간 평가 및 소생에 사용될 수 있다.
본원에 개시된 방법은 일반적으로 대상체의 동맥 또는 정맥(예컨대, 대상체의 피부와 접촉) 위에 위치하는 (예컨대, 압전) 센서를 사용하여 말초 동맥 파형(PAW) 또는 말초 정맥 파형(PVW)을 비 침습성으로 측정하는 단계를 포함한다. 파형은 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동을 나타내며 일반적으로 혈관을 통해 흐르는 혈액 및/또는 혈관 또는 주변 조직의 혈류에 대한 생리적 반응으로 인해 유발된다. 센서는 진동을 나타내는 신호를 생성하며 컴퓨팅 장치는 경험적 모드 분해(EMD: empirical mode decomposition)(예컨대, 힐버트-황(Hilbert-Huang) 변환) 또는 앙상블 EMD(EEMD: ensemble empirical mode decomposition)를 사용하여 신호를 처리하여 신호를 고유 진동 모드로 분해할 수 있다. 이 기술은 신호의 비 선형 분석을 가능하게 하는데, 이는 혈관 진동을 나타내는 신호가 일반적으로 솔리톤(soliton)의 형태를 취하기 때문에 유용하다. 파형을 분해함으로써 펄스 압력 파형 모드는 전파하는 혈관 압력 펄스에 의해 원추형 후류(wake)로서 생성되는 모션 효과 및 고주파 소산(dissipative) 전단파를 나타내는 신호의 구성요소로부터 단리될 수 있다. 따라서, 혈액량 상태 식별은 정확도를 높이면서 수행될 수 있다. 또한, 이러한 기술은 고차 고유 진동 모드로부터 혈관 기계적 특성을 정량화 할 수 있다.
특정 실시형태에서, 비 침습성 간접 펄스 파형 모드의 진폭 스펙트럼 밀도는 컴퓨팅 장치에 의해 생성된다. 간접 펄스 파형 모드는 일반적으로 전체 신호에서 3 내지 5개의 고차 고유 진동 모드를 차감한 것으로 구성된다. 심박수와 심박수 고조파의 합으로 나눈 심박수의 진폭과 심박수의 고조파의 가중 진폭의 비율을 정규화하여 대상체의 혈액량 상태에 직접적으로 관련된 "추정된 폐 모세관 쐐기 압력을 생성할 수 있다. 폐 모세관 쐐기 압력은 용적 상태의 양호하게 설명된 척도이다. 혈관의 기계적 감쇠 특성은 고주파 소산 전단파 모드로부터 정량화될 수 있다. 환자의 부종 상태는 파형의 분해 모드로부터 결정될 수 있다.
도 1은 본 개시내용에서 기재된 것들 중 임의의 것과 같은 다양한 동작 및/또는 기능을 수행할 수 있는 예시적인 컴퓨팅 장치(100)의 단순화된 블록 다이어그램이다. 컴퓨팅 장치(100)는 다른 가능성 중에서 모바일 폰, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 웨어러블 컴퓨팅 장치(예컨대, 손목 밴드 형태)일 수 있다.
컴퓨팅 장치(100)는 하나 이상의 프로세서(102), 데이터 저장 유닛(104), 통신 인터페이스(106), 사용자 인터페이스(108), 디스플레이(110) 및 센서(들)(112)을 포함한다. 이들 구성요소 및 다른 가능한 구성요소는 둘 이상의 장치 또는 시스템 간의 통신을 용이하게 하는 메커니즘을 나타내는 연결 메커니즘(114)을 통해 서로 (또는 다른 장치 또는 시스템에) 연결될 수 있다. 이와 같이, 연결 메커니즘(114)은 케이블 또는 시스템 버스와 같은 단순한 메커니즘 또는 패킷(packet) 기반 통신 네트워크(예컨대, 인터넷)와 같은 비교적 복잡한 메커니즘일 수 있다. 일부 예에서, 연결 메커니즘은 비 유형(non-tangible) 매체(예컨대, 연결이 무선인 경우)를 포함할 수 있다.
프로세서(102)는 범용 프로세서(예컨대, 마이크로프로세서) 및/또는 특수 목적 프로세서(예컨대, 디지털 신호 프로세서(DSP))를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 컴퓨팅 장치(100)는 본원에 기재된 기능성을 수행하기 위해 1개 초과의 프로세서를 포함할 수 있다.
데이터 저장 유닛(104)은 자기, 광학 또는 플래시 저장과 같은 하나 이상의 휘발성, 비 휘발성, 이동식 및/또는 비 이동식 저장 구성요소를 포함할 수 있고/있거나 프로세서(102)와 전체적으로 또는 부분적으로 통합될 수 있다. 이와 같이, 데이터 저장 유닛(104)은 프로세서(102)에 의해 실행될 때, 컴퓨팅 장치(100)가 본 개시내용에 기재된 것과 같은 하나 이상의 동작 및/또는 기능을 수행하도록 하는 프로그램 명령(예컨대, 컴파일 되거나 컴파일 되지 않은 프로그램 로직 및/또는 기계 코드)를 그 위에 저장하고 있는 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 형태를 취할 수 있다. 이러한 프로그램 명령은 개별 소프트웨어 응용 프로그램을 정의하고/정의하거나 일부가 될 수 있다. 일부 예에서, 컴퓨팅 장치(100)는 통신 인터페이스(106) 및/또는 사용자 인터페이스(108)와 같이 입력을 수신하는 것에 응답하여 프로그램 명령을 실행할 수 있다. 데이터 저장 유닛(104)은 또한 본 개시내용에서 기재된 유형들과 같은 다른 유형의 데이터를 저장할 수 있다.
통신 인터페이스(106)는 컴퓨팅 장치(100)가 하나 이상의 통신 프로토콜에 따라 다른 장치 또는 시스템에 연결 및/또는 통신하도록 할 수 있다. 통신 인터페이스(106)는 이더넷 인터페이스 또는 고화질 직렬 디지털 인터페이스(HD-SDI)와 같은 유선 인터페이스일 수 있다. 통신 인터페이스(106)는 셀룰러 또는 WI-FI 인터페이스와 같은 무선 인터페이스를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(106)에 의해 제공되는 연결은 직접 연결 또는 간접 연결일 수 있으며, 후자는 라우터, 스위처 또는 기타 네트워크 장치와 같은 하나 이상의 엔티티를 통과 및/또는 횡단하는 연결이다. 마찬가지로, 통신 인터페이스(106)로 또는 그로부터 전송은 직접 전송 또는 간접 전송일 수 있다.
사용자 인터페이스(108)는 적용 가능한 경우 컴퓨팅 장치(100)와 컴퓨팅 장치(100)의 사용자 간의 상호 작용을 용이하게 할 수 있다. 이와 같이, 사용자 인터페이스(108)는 키보드, 키패드, 마우스, 터치 감지 및/또는 존재 감지 패드 또는 디스플레이와 같은 입력 구성요소, 마이크, 카메라 및/또는 디스플레이 장치(예를 들어, 터치 감지 및/또는 존재 감지 패널과 결합될 수 있음), 스피커 및/또는 햅틱 피드백 시스템과 같은 출력 구성요소를 포함할 수 있다. 더 일반적으로, 사용자 인터페이스(108)는 컴퓨팅 장치(100)와 컴퓨팅 장치(100)의 사용자 간의 상호 작용을 용이하게 하는 임의의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성요소를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 컴퓨팅 장치(100)는 디스플레이(110)를 포함한다. 디스플레이(110)는 임의의 유형의 그래픽 디스플레이일 수 있다. 이와 같이, 디스플레이(110)는 크기, 형태 및/또는 해상도가 다양할 수 있다. 또한, 디스플레이(110)는 컬러 디스플레이 또는 흑백 디스플레이일 수 있다.
센서(들)(112)는 압전 센서, 압력 센서, 힘 센서, 광학 파장 선택적 반사율 또는 흡광도 측정 시스템, 안압계, 초음파 프로브, 혈량계 또는 압력 변환기의 형태를 취할 수 있다. 다른 예가 가능하다. 센서(들)(112)는 본원에서 더 기재되는 바와 같이 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동을 검출하도록 구성될 수 있다.
상기 지시된 바와 같이, 연결 메커니즘(114)은 컴퓨팅 장치(100)의 구성요소를 연결할 수 있다. 연결 메커니즘(114)은 유선 연결로 예시되지만 일부 구현에서 무선 연결이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 통신 메커니즘(114)은 범용 직렬 버스 또는 병렬 버스와 같은 유선 직렬 버스일 수 있다. 유선 연결은 독점 연결일 수도 있다. 마찬가지로, 통신 메커니즘(114)은 또한 다른 가능성 중에서 예컨대, Bluetooth® 무선 기술, IEEE 802.11(임의의 IEEE 802.11 개정판 포함)에 기재된 통신 프로토콜, 셀룰러 기술(예컨대, GSM, CDMA, UMTS, EV-DO, WiMAX 또는 LTE) 또는 Zigbee® 기술을 사용하는 무선 연결일 수 있다.
도 2는 컴퓨팅 장치(100) 및 센서(들)(112)의 일 실시형태를 도시한다. 도 2에서, 센서(들)(112)는 인간 대상체가 착용하는 착용 가능한 손목 밴드의 형태를 취하고 컴퓨팅 장치(100)는 모바일 폰의 형태를 취한다. 센서(들)(112)는 대상체의 손목의 혈관으로부터 기원하는 진동을 감지하고 연결 메커니즘 (114)(예컨대, Bluetooth®)를 통해 검출된 진동을 나타내는 신호를 컴퓨팅 장치(100)에 무선으로 전송할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 본원에서 더 기재되는 바와 같이 추가 처리를 위해 신호를 수신할 수 있다.
도 3은 인간 손목에 착용되는 손목 밴드(4)에 통합된 센서(들)(112)를 도시한다. 센서(들)(112)(예를 들어, 압전 센서)는 배부 정맥(9), 요골 동맥(10) 및 손바닥 정맥(11) 위에 각각 위치되고, 긴장된 손목 밴드(4)에 의해 제자리에 고정된다.
도 4는 대상체의 혈액량 상태를 결정하기 위한 방법(400)의 블록 다이어그램이다.
블록(402)에서, 방법(400)은 컴퓨팅 장치의 센서를 통해 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동을 나타내는 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는 센서(들)(112)를 통해 대상체의 혈관(예컨대, 정맥 벽 또는 동맥 벽)으로부터 기원하는 진동을 검출할 수 있다. 센서(들)(112)는 말초 정맥 또는 말초 동맥으로부터 기원하는 진동을 검출하기 위해 대상체의 말초 정맥 또는 말초 동맥에 근접하게 위치될 수 있다.
진동은 혈관을 통해 흐르는 유체에 의해 생성될 수 있고, 혈관벽 장력에 의해 생성될 수 있거나, 혈관을 통해 흐르는 유체에 대한 (예컨대, 생리적) 반응으로 혈관의 수축 또는 이완에 의해 생성될 수 있다. 구체적인 실시예에서, 센서(들)(112)는 혈관 위 또는 근처의 대상체의 피부에 (예컨대, 벨크로 스트랩을 통해) 고정될 수 있다(도 3 참조). 센서(들)(112)는 대상체의 피부와 같은 조직을 통해 진동이 전도됨에 따라 혈관을 통한 혈류에 의해 유발된 진동을 검출할 수 있다.
대상체는 인간일 수 있지만, 다른 동물이 가능하다. 센서(들)(112)가 진동을 감지함에 따라, 대상체는 예컨대, 기계식 인공 호흡기의 도움 없이 또는 기계식 인공 호흡기의 도움으로 자발적으로 호흡할 수 있다.
블록(404)에서, 방법(400)은 신호를 하나 이상의 제1 고유 진동 모드 및 하나 이상의 제2 고유 진동 모드로 분해하는 단계를 포함한다. 이러한 맥락에서, 하나 이상의 제1 고유 진동 모드는 하나 이상의 제2 고유 진동 모드의 각각의 진동 주파수 미만인 각각의 진동 주파수를 갖는다.
통상적으로, 방법(500)의 맥락에서 아래에 논의되는 바와 같이, 하나 이상의 제1 고유 진동 모드는 대상체 또는 다른 대상체 관련 메트릭의 혈액량 상태를 결정하는 데 유용하며, 하나 이상의 제2 고유 진동 모드는 혈관 또는 혈관에 인접한 조직의 기계적 특성을 평가하는 데 유용하다.
신호의 고유 진동 모드는 극값의 개수와 동일하거나 1개 이하의 차이가 있는 제로-교차의 개수를 갖는 모드(예컨대, 신호의 성분)로 정의될 수 있다. 어느 시점에서든 모드의 로컬 최대값으로 정의된 엔벨로프(envelope)와 모드의 로컬 최소값으로 정의된 엔벨로프의 평균값은 일반적으로 0일 것이다. 엔벨로프는 통상적으로 로컬 최대값을 연결하는 큐빅 스플라인(spline) 선과 로컬 최소값을 연결하는 큐빅 스플라인 선으로 정의될 것이다.
일부 실시형태에서, 신호를 분해하는 것은 하나 이상의 제1 고유 진동 모드 및 하나 이상의(예컨대, 3개, 4개 또는 5개) 제2 고유 진동 모드를 식별하기 위해 신호에 대한 경험적 모드 분해(예컨대, 힐버트-황 변환(HHT)) 또는 앙상블 경험적 모드 분해를 수행하는 것을 포함한다. 하나 이상의 제2 고유 진동 모드는 일반적으로 신호의 최고 차수(예컨대, 최고 주파수) 고유 진동 모드이다.
HHT는 신호의 고유 진동 모드를 식별하기 위한 반복(예컨대, 시프팅(shifting)) 프로세스이다. 우선, 모든 로컬 최소값 및 로컬 최대값은 블록(402)에서 생성된 시간 영역 신호에서 식별된다. 신호의 모든 로컬 최대값을 연결하기 위해 큐빅 스플라인 선의 형태를 취하는 상단 엔벨로프가 생성되고, 신호의 모든 로컬 최소값을 연결하기 위해 큐빅 스플라인 선의 형태를 취하는 하단 엔벨로프가 생성된다. 이후, 상단 엔벨로프와 하단 엔벨로프의 시간 의존성 평균이 계산되고 신호에서 차감되며 결과는 소정의 중단 기준에 대하여 평가된다(아래에서 상세히 논의됨). 결과가 중단 기준을 충족하면, 결과는 최고 차수 고유 진동 모드(예컨대, 하나 이상의 제2 고유 진동 모드의 제1 모드)로 식별된다.
프로세스의 제1 반복의 결과가 중단 기준을 충족하지 않으면 프로세스의 또 다른 반복이 수행된다. 큐빅 스플라인 선의 형태를 취하는 또 다른 상단 엔벨로프를 생성하여 프로세스의 제1 반복의 결과의 로컬 최대값 모두를 연결할 수 있으며, 큐빅 스플라인 선의 형태를 취하는 하단 엔벨로프를 생성하여 프로세스의 제1 단계의 결과의 로컬 최소값 모두를 연결할 수 있다. 이후, 상단 엔벨로프와 하단 엔벨로프의 시간 의존성 평균이 계산되고 프로세스의 제1 반목의 결과에서 차감되며 프로세스의 제2 반복의 결과는 소정의 중단 기준에 대하여 평가된다. 이 프로세스는 반복 결과가 최고 차수 고유 진동 모드가 식별된 지점에서 중단 기준을 충족할 때까지 반복된다.
다음으로, 식별된 고유 진동 모드는 블록(402)에서 생성된 신호에서 차감될 수 있고 신호의 나머지 부분은 하나 이상의 추가 고유 진동 모드를 식별하기 위해 상기 기재된 바와 같이 처리된다.
다양한 실시형태에서, 컴퓨팅 장치(100)는 시프팅 프로세스의 2개의 연속적인 반복 결과의 표준 편차를 결정하고 표준 편차가 임계량 미만인 경우 시프팅 프로세스의 가장 최근 결과를 고유 진동 모드로 식별한다.
다른 실시형태에서, 컴퓨팅 장치(100)는 컴퓨팅 장치(100)가 연속적인 시프팅 프로세스의 임계 수에 대해 연속적인 결과가 동일하거나 최대 1개가 상이한 제로-교차, 로컬 최대값 및 로컬 최소값을 갖는다고 결정할 때까지 시프팅 프로세스를 계속할 것이다. 이러한 기준이 충족될 경우, 컴퓨팅 장치(100)는 시프팅 프로세스의 가장 최근 결과를 고유 진동 모드로 식별한다.
다른 실시형태에서, 시프팅 프로세스는 가장 최근의 결과가 단조 함수가 될 때까지 계속되며, 이 경우 단조 함수에 선행하는 시프팅 프로세스의 결과는 고유 진동 모드로 식별된다.
시프팅 프로세스의 특성으로 인해, 하나 이상의 제1 고유 진동 모드(예컨대, 저주파수 모드)를 식별하기 전에 하나 이상의 제2 고유 진동 모드(예컨대, 고주파 모드)가 식별된다. 사실상, 하나 이상의 제2 고유 진동 모드는 일반적으로 하나 이상의 제1 고유 진동 모드를 더 식별하기 위해 컴퓨팅 장치(100)에 의해 사용된다.
블록(406)에서, 방법(400)은 주파수의 범위(예컨대, 0.05 Hz 내지 25 Hz)에 걸쳐 하나 이상의 제1 고유 진동 모드의 강도 스펙트럼을 수득하는 단계를 포함한다. 더 구체적으로, 컴퓨팅 장치(100)는 혈관으로부터 기원하는 저주파 진동을 나타내는 신호의 하나 이상의 제1 고유 진동 모드에 대해 푸리에 변환(예컨대, 고속 푸리에 변환(FFT))을 수행할 수 있다. 대상체의 호흡수, 맥박수 및 맥박수의 고조파 또는 배수와 같은 관심 주파수는 수득된 강도 스펙트럼 내에서 "피크"의 형태를 취할 수 있다. 이러한 피크는 신호 주파수에 대한 신호 강도의 로컬 (또는 글로벌) 최대값의 형태를 취할 수 있다. 푸리에 변환은 비 선형 또는 선형일 수 있으며 추가적으로 하나 이상의 제1 고유 진동 모드에 대한 자기 상관 함수의 성능을 포함할 수 있다.
블록(408)에서, 방법(400)은 수득된 강도 스펙트럼을 사용하여 대상체의 혈액량 상태를 결정하는 상태를 포함한다. 일부 실시형태에서, 컴퓨팅 장치(100)는 수득된 강도 스펙트럼을 추가적으로 또는 대안적으로 사용하여 폐 모세관 쐐기 압력(PCWP), 평균 폐 동맥압, 폐동맥 이완기압, 좌심실 이완기 말 압력, 좌심실 이완기 말 용적, 심박출량, 총 혈액량 용적 및 대상체의 용적 반응성과 같은 대상체 메트릭을 결정할 수 있다.
특히, 대상체의 심박수에 상응하는 피크와 대상체의 심박수의 2 배인 주파수에 상응하는 피크의 비율은 혈액량 상태를 결정하는 데 유용할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는 수득된 강도 스펙트럼을 사용하여 혈액량 상태 또는 상기 논의된 임의의 대상체 메트릭을 나타내는 수치 점수를 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 치료의 유효성을 결정하기 위해 (예컨대, 유체 투여가 대상체의 혈액량을 더 바람직한 수준으로 변경했는지를 결정하기 위해) 대상체의 치료 전 및 후 양쪽 모두에 수행될 수 있다. 예를 들어, 대상체는 대조군에 비해 증가 또는 감소된 심박출량, 또는 대조군에 비해 증가 또는 감소된 혈관 내 용적 상태를 겪을 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 대상체는 심장 도관술을 받거나 심장 도관술을 거쳐 심박출량 또는 용적 상태를 결정하도록 계획될 수 있다. 추가의 실시예에 의해, 대상체는 폐렴, 심장 질환, 패혈증, 천식, 폐쇄성 수면 무호흡증, 저호흡, 마취, 비정상 통증 또는 마약 사용 중 하나 이상을 갖거나 그 영향을 받을 수 있다.
일부 실시예에서, 컴퓨팅 장치(100)는 결정된 혈액량 상태 또는 다른 결정된 메트릭을 사용하여, 대상체에게 유체를 투여하는 것이 대상체에게 미치는 영향(예컨대, 심박출량 또는 혈액량 상태의 증가, 감소 또는 변화 없음)을 결정할 수 있다.
일부 실시예에서, 컴퓨팅 장치(100)는 결정된 혈액량 상태 또는 다른 결정된 메트릭을 사용하여 대상체에서 호흡 곤란 또는 호흡저하를 진단할 수 있다.
일부 실시형태에서, 컴퓨팅 장치(100)는 결정된 혈액량 상태 또는 다른 결정된 메트릭을 사용하여 사용자 인터페이스(108)를 통해 결정된 혈액량 상태 또는 다른 결정된 메트릭의 표시를 제공할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는, 결정된 혈액량 상태가 혈량저하증 또는 혈량과다증을 나타냄을 결정할 수 있고, 사용자 인터페이스(108)를 통해, 결정된 혈액량 상태가 대상체에서 혈량저하증 또는 혈량과다증을 나타내는 표시를 제공할 수 있다.
특정 실시형태에서, 컴퓨팅 장치(100)는 결정된 혈액량 상태 또는 다른 대상체 메트릭에 기초하여 대상체에게 정맥으로 제공되는 유체의 유속을 (예컨대, 실시간으로) 조정할 수 있다.
일부 실시형태에서, 컴퓨팅 장치(100)는 수득된 강도 스펙트럼을 사용하여 대상체의 심박수를 결정하고 사용자 인터페이스(108)를 통해 결정된 심박수의 표시를 제공한다.
특정 실시형태에서, 컴퓨팅 장치(100)는 컴퓨팅 장치(100)의 가속도계(예컨대, 센서(112)의 일부)를 통해 대상체의 현재 이동 속도가 임계 이동 속도 미만이라는 결정을 내린다. 이에 응답하여, 컴퓨팅 장치(100)는 방법(400) 또는 방법(500) 및/또는 관련 동작을 수행할 수 있다. 이것은 컴퓨팅 장치(100)가 다양한 대상체 메트릭의 결정을 잘못 변경할 수 있는 대상체 이동(예컨대, 운동) 동안 처리 작동을 수행하는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있다.
블록(408)은 이전에 수집된 대상체 혈관 진동의 강도 스펙트럼과 전술한 대상체 메트릭 사이에 공지된 통계적 상관 관계를 사용하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 혈관 진동 데이터는 다수의 대상체에 대해 수집될 수 있는 반면 전술한 메트릭 중 하나 이상은 대상체 각각에 대해 직접 측정된다. 이후, 이 데이터는 수집된 혈관 진동 데이터와 전술한 대상체 메트릭 데이터 간의 통계적 상관 관계를 결정하는 데 사용될 수 있다. 더 구체적으로, 혈관 진동 데이터와 대상체 메트릭 데이터 간의 이러한 상관 관계는 다양한 통계 분석 또는 "곡선 피팅"기술(예컨대, 최소 제곱 분석)을 사용하여 수학 함수로 근사화 될 수 있다. 이와 같이, 미래의 대상체 메트릭은 후속적으로 수집된 혈관 진동 강도 데이터에 대해 식별된 수학 함수를 수행함으로써 센서(들)(112)를 사용하여 간접적으로(예컨대, 직접 측정 없이) 그리고 비 침습성으로 결정될 수 있다.
상기 방법을 사용하여 결정된 전술한 대상체 메트릭 중 임의의 것은 하기 장애 중 하나 이상을 진단하는 데 사용될 수 있다: 혈량과다증, 혈량저하증, 정상 혈량, 탈수, 심부전, 조직 관류저하, 심근 경색, 저혈압, 판막성 심질환, 선천성 심질환, 심근병증, 폐 질환, 부정맥, 약물 효과, 출혈, 전신 염증 반응 증후군, 전염병, 패혈증, 전해질 불균형, 산증, 신부전, 간부전, 뇌 손상, 열 손상, 심장 압전, 자간전증/자간증 또는 독성. 결정된 대상체 메트릭은 또한 폐렴, 심장 질환, 패혈증, 천식, 폐쇄성 수면 무호흡증, 저호흡, 마취, 통증 또는 마약 사용 중 하나 이상으로 인한 호흡 곤란 또는 호흡저하를 진단하는 데 사용될 수 있다.
방법(400) 및 관련 기능은 도 6 내지 도 23을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다.
도 5는 대상체의 혈관 또는 혈관에 인접한 조직의 하나 이상의 기계적 특성을 결정하기 위한 방법(500)의 블록 다이어그램이다.
블록(502)에서, 방법(500)은 컴퓨팅 장치의 센서를 통해 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동을 나타내는 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 컴퓨팅 장치(100)는 상기 기재된 블록(402)과 유사한 임의의 방식으로 블록(502)을 수행할 수 있다.
블록(504)에서, 방법(500)은 신호를 하나 이상의 제1 고유 진동 모드 및 하나 이상의 제2 고유 진동 모드로 분해하는 단계를 포함한다. 이러한 맥락에서, 하나 이상의 제1 고유 진동 모드는 하나 이상의 제2 고유 진동 모드의 각각의 진동 주파수 미만인 각각의 진동 주파수를 갖는다.
통상적으로, 하나 이상의 제1 고유 진동 모드는 대상체 또는 다른 대상체 관련 메트릭의 혈액량 상태를 결정하는 데 유용하며, 하나 이상의 제2 고유 진동 모드는 혈관 또는 혈관에 인접한 조직의 기계적 특성을 평가하는 데 유용하다.
컴퓨팅 장치(100)는 상기 기재된 블록(404)과 유사한 임의의 방식으로 블록(504)을 수행할 수 있다.
블록(506)에서, 방법(500)은 하나 이상의 제2 고유 진동 모드(예컨대, 소산 전단 파형)를 사용하여 혈관 또는 혈관에 인접한 조직의 하나 이상의 기계적 특성을 결정하는 단계를 포함한다.
특정 실시형태에서, 하나 이상의 제2 고유 진동 모드는 1개 내지 3개의 고유 진동 모드를 포함한다. 이러한 맥락에서, 방법(500)은 1개 내지 3개(예컨대, 2개)의 고유 진동 모드를 사용하여 대상체가 부종을 갖는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 추가적으로, 컴퓨팅 장치(100)는 대상체가 부종을 가지고 있는지 여부의 표시를 표시할 수 있다.
일부 실시형태에서, 하나 이상의 제2 고유 진동 모드를 사용하여 혈관 또는 혈관에 인접한 조직의 하나 이상의 기계적 특성을 결정하는 단계는 하나 이상의 기계적 특성을 나타내는 수치 점수를 생성하고/생성하거나 표시하는 단계를 포함한다.
특정 실시형태에서, 하나 이상의 제2 고유 진동 모드를 사용하여 혈관 또는 혈관에 인접한 조직의 하나 이상의 기계적 특성을 결정하는 단계는 하나 이상의 제2 고유 진동 모드의 대수 감소(logarithmic decrement)를 결정하는 단계를 포함한다. 대수 감소는 아래에 기재된 바와 같이 기계적 특성을 나타낼 수 있다.
일부 실시형태에서, 하나 이상의 제2 고유 진동 모드를 사용하여 혈관 또는 혈관에 인접한 조직의 하나 이상의 기계적 특성을 결정하는 단계는 하나 이상의 제2 고유 진동 모드의 Q-계수를 결정하는 단계를 포함한다. Q-계수는 아래에 기재된 바와 같이 기계적 특성을 나타낼 수 있다.
특정 실시형태에서, 하나 이상의 제2 고유 진동 모드를 사용하는 단계는 하나 이상의 제2 고유 진동 모드의 비탄성 계수를 결정하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 방법(500)은 대상체의 치료를 수행하기 전 및 치료의 유효성을 평가하기 위하여 치료를 수행한 후에 수행된다.
특정 실시형태에서, 사용자 인터페이스(108)는 혈관 또는 인접 조직의 결정된 하나 이상의 기계적 특성의 표시를 제공한다. 이와 같이, 하나 이상의 기계적 특성은 동맥 경화, 부종, 및/또는 동맥류의 상승된 위험을 나타낼 수 있고, 사용자 인터페이스(108)는 결정된 기계적 특성이 동맥 경화, 부종 및/또는 동맥류의 상승된 위험을 나타낸다는 표시를 제공할 수 있다.
일부 실시예에서, 방법(500)은 하나 이상의 제1 고유 진동 모드로 표시되는 제1 에너지 량 및 하나 이상의 제2 고유 진동 모드로 표시되는 제2 에너지 량을 결정하는 단계 및 결정된 제1 에너지 량 및 결정된 제2 에너지 량을 사용하여 경직, 플라크 축적 및/또는 기타 비정상 상태가 대상체의 혈관에 존재하는지 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
방법(500) 및 관련 기능은 도 6 내지 도 23을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다.
도 6은 인간 대상체의 팔(2) 및 본원에 개시된 방법과 관련된 파형(65, 66, 67 및 68)을 도시한다. 센서(112)는 손목 밴드(4)에 의해 제자리에 고정된 센서(112)와 함께 대상체의 정맥 위에 위치된 것으로 도시된다. 파형(66, 67 및 68)은 각각 파형(65)의 고유 진동 모드 또는 파형(65)의 2개 이상의 고유 진동 모드의 중첩을 나타낼 수 있다. 파형(65)은 센서(112)에 의해 검출된 전체(예컨대, 분해되지 않은) 신호를 나타내며, 본원에서 말초 정맥 파형(PVW)이라고도 지칭된다. 파형(66)은 본원에서 고주파 소산 전단 파형 모드로 지칭될 수 있다. 파형(67)은 본원에서 정맥압 펄스 파형 모드(예컨대, 상기 블록(404 및 504)의 설명에서 언급된 하나 이상의 제1 고유 진동 모드)로 지칭될 수 있다. 파형(68)은 본원에서 평균 정맥압 파형 모드로 지칭될 수 있다. 3개의 파형(66, 67 및 68)을 추가하면 파형(65)으로 표시된 원래 PVW를 생성한다. 진폭 스펙트럼 밀도(ASD) 분석은 재구성된 정맥압 펄스 파형 모드 파형(67)에 대해 컴퓨팅 장치(100)에 의해 수행되고, ASD로부터 각각의 주파수의 진폭은 아래에서 더 설명되는 바와 같이 대상체의 혈액량 상태와 상관된다.
도 7은 인간 대상체의 팔(2) 및 본원에 개시된 방법과 관련된 파형(75, 76, 77 및 78)을 도시한다. 센서(112)는 손목 밴드(4)에 의해 제자리에 고정된 센서(112)와 함께 대상체의 동맥 위에 위치된 것으로 도시된다. 파형(76, 77 및 78)은 각각 파형(75)의 고유 진동 모드 또는 파형(75)의 2개 이상의 고유 진동 모드의 중첩을 나타낼 수 있다. 파형(75)은 센서(112)에 의해 검출된 전체(예컨대, 분해되지 않은) 신호를 나타내며, 본원에서 말초 동맥 파형(PAW)이라고도 지칭된다. 파형(76)은 본원에서 고주파 소산 전단 파형 모드로 지칭될 수 있다. 파형(77)은 본원에서 동맥압 펄스 파형 모드(예컨대, 상기 블록(404 및 504)의 설명에서 언급된 하나 이상의 제1 고유 진동 모드)로 지칭될 수 있다. 파형(78)은 본원에서 평균 동맥압 파형 모드로 지칭될 수 있다. 3개의 파형(76, 77 및 78)을 추가하면 파형(75)으로 표시된 원래 PAW를 생성한다. 진폭 스펙트럼 밀도(ASD) 분석은 재구성된 동맥압 펄스 파형 모드 파형(77)에 대해 컴퓨팅 장치(100)에 의해 수행되고, ASD로부터 각각의 주파수의 진폭은 아래에서 더 설명되는 바와 같이 대상체의 혈액량 상태와 상관된다.
도 8은 컴퓨팅 장치(100)에 의해 고유 진동 모드로 분해될 수 있는 시간-의존성 PVW 파형(65)을 도시한다. 일부 고유 진동 모드는 파형(62)으로 집합적으로 표시된다. 통상적으로, 경험적 모드 분해(EMD), 앙상블 경험적 모드 분해(EEMD) 및/또는 힐버트-황 변환(HHT)과 같은 프로세스를 사용하여 PVW 파형(65)으로부터 최대 14개의 고유 진동 모드가 단리될 수 있다. PVW 파형(65)의 이의 고유 진동 모드로의 분해는 일반적으로 모든 고유 진동 모드가 파형(62)으로 집합적으로 (부분적으로) 표시된 바와 같이 결정될 때까지 먼저 식별된 최단 주기 진동 모드로 시작되고, 이후 그 모드가 원래 PVW 파형(65)에서 차감되며, 다음 최단 주기 진동 모드가 발견되며 이외 기타 등등이다. 모든 고유 진동 모드의 합은 원래 PVW 파형(65)을 생성한다. 고유 진동 모드는 본질적으로 일반적이고 비 선형 파형 분석을 수용할 수 있으며, 단순 고조파 구성요소에서 일정한 진폭 및/또는 주파수와 달리 고유 진동 모드는 시간 축을 따라 가변 진폭 및 주파수를 가질 수 있다.
도 9는 컴퓨팅 장치(100)에 의해 고유 진동 모드로 분해될 수 있는 시간-의존성 PAW 파형(75)을 도시한다. 일부 고유 진동 모드는 파형(72)으로 집합적으로 표시된다. 통상적으로, 경험적 모드 분해(EMD), 앙상블 경험적 모드 분해(EEMD) 및/또는 힐버트-황 변환(HHT)과 같은 프로세스를 사용하여 PAW 파형(75)으로부터 최대 14개의 고유 진동 모드가 단리될 수 있다. PAW 파형(75)의 이의 고유 진동 모드로의 분해는 일반적으로 모든 고유 진동 모드가 파형(72)으로 집합적으로 (부분적으로) 표시된 바와 같이 결정될 때까지 먼저 식별된 최단 주기 진동 모드로 시작되고, 이후 그 모드가 원래 PAW 파형(75)에서 차감되며, 다음 최단 주기 진동 모드가 발견되며 이외 기타 등등이다. 모든 고유 진동 모드의 합은 원래 PAW 파형(75)을 생성한다. 고유 진동 모드는 본질적으로 일반적이고 비 선형 파형 분석을 수용할 수 있으며, 단순 고조파 구성요소에서 일정한 진폭 및/또는 주파수와 달리 고유 진동 모드는 시간 축을 따라 가변 진폭 및 주파수를 가질 수 있다.
도 10은 PVW 파형(65) 및 PVW 파형(65)의 복수개의 고유 진동 모드의 중첩을 각각 나타내는 2개의 재구성된 파형(66 및 67)을 도시한다. 파형(66)은 본원에서 고주파 소산 전단 파형 모드로 지칭될 수 있으며, 일부 경우에 최초 4개(예컨대, 최고 주파수) 고유 진동 모드의 합으로 구성된다. 따라서, 파형(66)은 본원에서 지칭된 하나 이상의 제2 고유 진동 모드를 나타낼 수 있다. 파형(67)은 본원에서 PVW의 통상적으로 다음 5개(예컨대, 더 낮은 주파수) 고유 진동 모드의 합인 정맥압 펄스 파형 모드로 지칭될 수 있다. 따라서, 파형(67)은 본원에서 지칭된 하나 이상의 제1 고유 진동 모드를 나타낼 수 있다. 파형(66)을 구성하는 단주기 고유 모드의 수는 센서 유형, 하우징 및 손목 밴드 스트랩에 통합되는 방법 및 대상체에 대한 부착에 따라 다르다. 파형(66)으로 구성된 모드의 수는 ASD 분석으로부터 컴퓨팅 장치(100)에 의해 자동으로 계산될 수 있는데, 그 이유는 고유 모드의 합이 2차 심박수 주파수 고조파와 더 높은 고조파에서 주로 에너지를 갖기 때문이다. 통상적으로, 최초 2개(예컨대, 최고 주파수) 고유 모드는 건강한 환자에 대한 추가 분석에서 무시될 정도로 낮은 진폭과 높은 주파수이다. 그러나 부종을 앓고 있는 환자의 경우, 정맥 혈관을 둘러싼 유체의 존재로 인해 전파하는 압력 펄스에 의해 고주파 압력파가 여기되고 반사되므로 환자의 부종 상태는 이 고유 모드 및 상위 고유 모드로 구성되는 에너지와 상관 관계가 있을 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 장치(100)는 이러한 재구성된 파형(66 및 67)을 (예컨대, 실시간으로) 계산하고 표시할 수 있으며, 따라서 대상체의 특성에 대한 귀중한 통찰력을 제공한다.
고주파 고도 소산 파형 모드(66)는 고주파 전단파의 고도 소산 원추형 후류로서 전파하는 정맥 압력 펄스에 의해 생성되는 고주파 전단파가 통상적이다. 통상적으로, 다음 5개의 고유 모드인 제5, 제6, 제7 및 제8 모드가 합산되어 정맥 펄스 압력 파형(67)을 생성한다. 고도 소산 전단 파형(66)의 시작, 피크 및 감쇠는 전파하는 정맥 펄스 압력 파형(67)과 상관 관계가 있는 것으로 볼 수 있다. 파형(67)의 에너지와 비교한 파형(66)의 에너지의 비율은 통상적으로 건강한 대상체에 대해 각각 손바닥 정맥과 배부 정맥에 대해 통상적으로 약 60%이며, 이러한 값에서 벗어나는 값은 경직, 생물학적 노화, 동맥 경화, 질병 및 환자의 혈관에 플라크 축적을 나타낸다.
도 11은 PAW 파형(75) 및 PAW 파형(75)의 복수개의 고유 진동 모드의 중첩을 각각 나타내는 2개의 재구성된 파형(76 및 77)을 도시한다. 파형(76)은 본원에서 고주파 소산 전단 파형 모드로 지칭될 수 있으며, 일부 경우에 최초 4개(예컨대, 최고 주파수) 고유 진동 모드의 합으로 구성된다. 따라서, 파형(76)은 본원에서 지칭된 하나 이상의 제2 고유 진동 모드를 나타낼 수 있다. 파형(77)은 본원에서 PAW의 통상적으로 다음 5개(예컨대, 더 낮은 주파수) 고유 진동 모드의 합인 동맥압 펄스 파형 모드로 지칭될 수 있다. 따라서, 파형(77)은 본원에서 지칭된 하나 이상의 제1 고유 진동 모드를 나타낼 수 있다. 파형(76)을 구성하는 단주기 고유 모드의 수는 센서 유형, 하우징 및 손목 밴드 스트랩에 통합되는 방법 및 대상체에 대한 부착에 따라 다르다. 파형(76)으로 구성된 모드의 수는 ASD 분석으로부터 컴퓨팅 장치(100)에 의해 자동으로 계산될 수 있는데, 그 이유는 고유 모드의 합이 2차 심박수 주파수 고조파와 더 높은 고조파에서 주로 에너지를 갖기 때문이다. 통상적으로, 최초 2개(예컨대, 최고 주파수) 고유 모드는 건강한 환자에 대한 추가 분석에서 무시될 정도로 낮은 진폭과 높은 주파수이다. 그러나 부종을 앓고 있는 환자의 경우, 동맥 혈관을 둘러싼 유체의 존재로 인해 전파하는 압력 펄스에 의해 고주파 압력파가 여기되고 반사되므로 환자의 부종 상태는 이 고유 모드 및 상위 고유 모드로 구성되는 에너지와 상관 관계가 있을 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 장치(100)는 이러한 재구성된 파형(76 및 77)을 (예컨대, 실시간으로) 계산하고 표시할 수 있으며, 따라서 대상체의 특성에 대한 귀중한 통찰력을 제공한다.
고주파 고도 소산 파형 모드(76)는 고주파 전단파의 고도 소산 원추형 후류로서 전파하는 동맥 압력 펄스에 의해 생성되는 고주파 전단파가 통상적이다. 통상적으로, 다음 5개의 고유 모드인 제5, 제6, 제7 및 제8 모드가 합산되어 동맥 펄스 압력 파형(77)을 생성한다. 고도 소산 전단 파형(76)의 시작, 피크 및 감쇠는 전파하는 동맥 펄스 압력 파형(77)과 상관 관계가 있는 것으로 볼 수 있다. 파형(77)에 포함된 에너지에 대한 통상적으로 2개의 최고 주파수 고유 모드(예를 들어, 파형(76))의 에너지의 비율은 환자의 부종 존재 정도를 정량화 한다. 파형(77)의 에너지와 비교한 파형(76)의 에너지의 비율은 통상적으로 건강한 대상체의 동맥에 대해 통상적으로 약 60%이며, 이러한 값에서 벗어나는 값은 경직, 생물학적 노화, 동맥 경화, 질병 및 환자의 혈관에 플라크 축적을 나타낸다.
도 12는 운동 전 대상체에 대한 파형(65 및 75)(도 6 및 도 7 참조)의 진동 주파수에 대한 진폭 스펙트럼 밀도(ASD) 플롯을 도시한다. 실제로, 파형(65)은 배부 정맥(14) 또는 손바닥 정맥(15)에 해당할 수 있고, 파형(75)은 요골 동맥(13)에 해당할 수 있다. 도 12에는 4개의 눈에 띄는 피크, 즉 피크(16, 17 및 18)의 모음과 표시되지 않은 고차 피크 모음이 있다. 피크(16)는 대상체의 심박수에 해당하고, 피크(17)는 제1 고차 고조파(예컨대, 심박수의 2 배)에 해당하고, 피크(18)는 제2 고차 고조파(예컨대, 심박수의 3 배) 등에 해당한다. 피크(16)의 각각의 진폭(19)은 요골 동맥(13), 배부 정맥(14) 및 손바닥 정맥(15)에 대해 상호 정규화 되었다. 혈액량 상태를 결정하는 데 일반적으로 관심의 대상이 되는 것은 피크(17) 대 피크(16)의 진폭의 비율이다. 이 데이터 세트에서, 요골 동맥(13)에 대한 피크(17) 대 피크(16)의 비율은 1이다. 배부 정맥(14)에 대한 피크(17) 대 피크(16)의 비율은 1이다. 손바닥 정맥(15)에 대한 피크(17) 대 피크(16)의 비율은 0.9이다.
도 13은 비 침습성 간접 재구성된 말초 압력 펄스 파형(67 및 77)의 진폭 스펙트럼 밀도(ASD) 플롯을 도시한다(도 6 및 도 7 참조). 파형(67)(예컨대, 하나 이상의 제1 고유 진동 모드)은 통상적으로 배부 정맥(23) 또는 손바닥 정맥(24)에 대한 운동 전에 PVW(65)의 제5, 제6, 제7 및 제8 고유 진동 모드의 합을 나타낸다. 파형(77)(예컨대, 하나 이상의 제1 고유 진동 모드)은 통상적으로 요골 동맥(22)에 대한 운동 전에 PAW(75)의 제5, 제6, 제7 및 제8 고유 진동 모드의 합을 나타낸다. 도 13에는 2개의 상이한(표시된) 피크 모음이 있다. 피크(25)는 대상체의 심박수에 해당하고, 피크(26)는 제1 고차 고조파(예컨대, 심박수의 2 배)에 해당한다. 피크(25)의 진폭(27)은 동맥과 측정된 2개 정맥에 대해 정규화 되었으며, 혈액량 상태를 결정하는 데 일반적으로 관심의 대상이 되는 피크(26) 대 피크(25)의 진폭의 비율이다. 측정된 2개 정맥에 대해 표시된 바와 같이, 파형(67)을 단리한 후 이러한 진폭 비율은 이제 2개 정맥(23 및 24)에 대해 거의 동일하여 약 0.4인 반면 요골 동맥(22)(파형 (77))에 대한 진폭 비율은 0.9이다.
도 14는 요골 동맥(31), 배부 정맥(23) 및 손바닥 정맥(24)에 대하여 운동 전에 환자에 대해 각각 파형(65 및 75)의 마지막 7개 EEMD 고유 진동 모드의 합인 비 침습성 간접 재구성된 말초 압력 펄스 파형(67)(예컨대, 하나 이상의 제1 고유 진동 모드) 및 비 침습성 간접 재구성된 말초 압력 펄스 파형(77)(예컨대, 하나 이상의 제1 고유 진동 모드)의 진폭 스펙트럼 밀도(ASD) 플롯을 도시한다. 도 14에는 2개의 상이한 피크(32 및 33)의 모음이 있다. 피크(32)는 대상체의 심박수에 해당하고, 피크(33)는 이의 제1 고차 고조파(예컨대, 심박수의 2 배)이다. 피크(32)의 진폭(34)은 동맥과 측정된 2개 정맥에 대해 상호 정규화 되었으며, 환자의 혈액량 상태를 결정하는 데 일반적으로 관심의 대상이 되는 피크(33) 대 피크(32)의 진폭의 비율이다. 이 진폭 비율은 이제 동맥과 2개 정맥에 대해 거의 동일하며 약 0.4이다.
도 15는 요골 동맥(36), 배부 정맥(37) 및 손바닥 정맥(38)에 대하여 운동 및 혈액 유체의 손실을 따른 환자에 대해 비 침습성 간접 말초 압력 펄스 파형(67)(예컨대, 하나 이상의 제1 고유 진동 모드) 및 비 침습성 간접 말초 압력 펄스 파형(77)(예컨대, 하나 이상의 제1 고유 진동 모드)의 진폭 스펙트럼 밀도(ASD) 플롯을 도시한다. 도 15에는 3개의 상이한 피크(39, 40 및 41)의 모음이 있다. 피크(39)는 대상체의 심박수에 해당하고, 피크(40)는 제1 고차 고조파(예컨대, 심박수의 2 배)에 해당하고, 피크(41)는 제2 고차 고조파(예컨대, 심박수의 3 배) 등에 해당한다. 피크(39)의 진폭(42)은 동맥과 측정된 2개 정맥에 대해 정규화 되었으며, 대상체의 혈액량 상태를 결정하는 데 일반적으로 관심의 대상이 되는 피크(40) 대 피크(39)의 진폭의 비율이다. 이러한 진폭 비율은 측정된 2개 정맥에 대해 동일하지 않으며, 배부 정맥(37) 및 손바닥 정맥(38)에 대해 각각 0.7 및 0.9인 반면 요골 동맥에 대한 진폭 비율은 약 0.67이다.
도 16은 요골 동맥(46)에 대하여, 배부 정맥(47) 및 손바닥 정맥(48)에 대하여 운동 및 혈액 유체의 손실을 따른 환자에 대해 각각 파형(65 및 75)의 제5, 제6, 제7 및 제8 EMD 고유 진동 모드의 합인 비 침습성 간접 말초 압력 펄스 파형(67)(예컨대, 하나 이상의 제1 고유 진동 모드) 및 비 침습성 간접 말초 압력 펄스 파형(77)(예컨대, 하나 이상의 제1 고유 진동 모드)의 진폭 스펙트럼 밀도(ASD) 플롯을 도시한다. 도 16에는 2개의 상이한(표시된) 피크 모음이 있다. 피크(49)는 대상체의 심박수에 해당하고, 피크(50)는 제1 고차 고조파(예컨대, 심박수의 2 배)에 해당한다. 피크(49)의 진폭(51)은 동맥과 측정된 2개 정맥에 대해 상호 정규화 되었으며, 대상체의 혈액량 상태를 결정하는 데 일반적으로 관심의 대상이 되는 피크(50)의 진폭(52) 대 피크(49)의 진폭(51)의 비율이다. 이 진폭 비율은 동맥과 2개 정맥에 대해 동일하며 0.5이다. 도 16에 나타낸 대상체 데이터는 도 14에 나타낸 바와 같이 운동 전 동일한 대상체와 비교한 혈액 유체 손실 상태에 대한 것이다. 제1 고조파에 대한 제2 고조파의 진폭 피크의 비율은 환자 혈액 용적 상태에 대한 절대 척도를 나타내며, 환자가 혈액 손실을 경험할 때 진폭 비율이 0.4에서 0.5로 증가하며 이 진폭 비율은 대상체의 혈액량 상태의 직접적인 표현이다.
도 16의 환자는 완전히 가벼운 운동만을 했으며, 이와 같이 신체가 운동 중에 동맥 혈관의 순응도를 일치하도록 조정했기 때문에 증가 지수가 0이므로 동맥파는 반사된 "역방향으로" 진행하는 파동을 갖지 않는다. 이 상태에서 대상체에 대해 EMD에 의해 결정된 바와 같이 진폭 비율은 동맥 또는 정맥에 대한 측정에 대해 동일하며 대상체의 혈액량 상태의 절대값을 나타낸다. 도 14에 표시된 데이터는 운동 전에 수집되었으며, 이와 같이 피험자의 증가 지수가 높았기 때문에 동맥파가 "역방향으로" 진행하는 파동을 반영했으며, 이 상태에서 진폭 비율은 환자 PAW에 대해 EEMD에 의해 결정되었다.
이 데이터는 펄스 파형이 심장으로부터 동맥을 거쳐 정맥으로 전방향으로 진행함에 따라 펄스에서의 인코딩된 데이터가 유지되기 때문에 동맥과 정맥 양쪽 모두의 펄스 파형이 솔리톤 형태를 취한다는 것을 확인한다. 대상체는 운동 전에 평가를 받았으며, 따라서 높은 증가 지수를 가지고 있어서 동맥에서 반사된 "역방향으로" 진행하는 파동이 존재하며, 이는 EMD 방법을 사용하여 정맥에 비해 동맥의 진폭 비율 간에 차이가 나는 이유이다. 이 경우, 정맥 데이터로부터의 진폭 비율은 대상체의 혈액량 상태의 절대값을 나타낸다. 도 13에 표시된 동맥으로부터 반사된 "역방향으로" 진행하는 파동을 제거하는 것은 통상적으로 2개 솔리톤의 중첩이 선형이 아니기 때문에 비 선형 절차가 필요하다. 접합부, 종단부 등과 같이 동맥에서 반사기의 근접성으로 인해 PAW는 특히 반사된 "역방향으로" 진행하는 파동으로 인해 더욱 복잡해진다. 이 경우 EMD는 고유 진동 모드를 혼합하는 경향이 있으므로 도 14에 도시된 바와 같이 EEMD는 PAW의 모드 분해를 위해 EMD를 대체하며, 표시된 진폭 비율은 동맥과 정맥 양쪽 모두에 대해 0.4의 값으로 동일하며, 대상체의 혈액량 상태를 나타낸다.
도 17은 PVW 파형(65), 정맥압 펄스 파형 모드(67) 및 고주파 고도 소산 전단 파형 (정맥) 모드(66)(예컨대, 하나 이상의 제2 고유 진동 모드)를 도시한다. 고주파 고도 소산 파형 모드(66)는 고주파 전단파의 고도 소산 원추형 후류로서 전파하는 정맥 압력 펄스에 의해 생성되는 고주파 전단파가 통상적이다. 고도 소산 전단 파형(66)의 시작, 피크 및 감쇠는 전파하는 정맥 펄스 압력 파형(67)과 상관 관계가 있는 것으로 볼 수 있다. 고주파 고도 소산 파형 모드(66)는 도시된 바와 같이 66 및 67의 중첩된 시간 이력을 관찰함으로써 나타낸 바와 같이 원추형 후류로서 전파하는 정맥 압력 펄스 파형(67)에 의해 개시되고 생성된다. 42로 표시된 66의 상승 형태는 펄스 파형(67), 이의 전파 속도 및 혈액 및 정맥 혈관의 특성에 따라 달라진다. 43으로 표시된 바와 같이 66의 감쇠 또는 붕괴는 정맥 혈관의 물질 특성에 따라 다르다. 감쇠 또는 붕괴는 대수 감소 및 진동의 주기를 통해 계산되어 대상체에게 삽입된 정맥 라인 부근의 정맥 혈관 벽의 자연 주파수 및 감쇠 계수를 산출할 수 있다. 이 데이터는 대상체의 정맥 혈관 상태를 평가하고 투석 치료에 사용되는 대상체의 누공 상태의 임의의 변화를 시간에 따라 정량화 하는 데도 사용될 수 있다.
방정식(1)에서, "Q"는 품질 계수를 나타내며 δ는 파형(66)의 대수 감소이다. 파형(66)의 43으로 표시된 대수 감소 δ는 통상적으로 건강한 환자의 경우 약 0.36이며, 약 Q = 4.37의 품질 계수를 산출한다. 건강한 동맥 혈관은 약 Q
3의 품질 계수를 가지며, 건강한 정맥 혈관은 약 Q
4.37의 품질 계수를 갖는다. 이 값을 초과하는 Q 값은 생물학적 노화, 동맥 경화 및/또는 질병으로 인한 혈관의 비탄성의 부족을 정량화 한다. 동맥의 경우, Q> 3은 동맥압 펄스로 인해 동맥 내벽에서 원주 인장 응력을 증가시키고 동맥류의 가능성을 높일 수 있다. 1/Q의 비율은 압력 펄스가 혈관을 따라 진행함에 따라 완전한 로드/언로드(가압/감압) 주기 동안 혈관의 비탄성으로 인해 손실된 정규화된 에너지이다.
도 18은 PAW 파형(75), 동맥압 펄스 파형 모드(77) 및 고주파 고도 소산 전단 파형 (동맥) 모드(76)를 도시한다. 고주파 고도 소산 파형 모드(76)는 고주파 전단파의 고도 소산 원추형 후류로서 전파하는 동맥 압력 펄스에 의해 생성되는 고주파 전단파가 통상적이다. 고도 소산 전단 파형(76)의 시작, 피크 및 감쇠는 전파하는 동맥 펄스 압력 파형(77)과 상관 관계가 있는 것으로 볼 수 있다. 고주파 고도 소산 파형 모드(76)는 도시된 바와 같이 76 및 77의 중첩된 시간 이력을 관찰함으로써 나타낸 바와 같이 원추형 후류로서 전파하는 동맥 압력 펄스 파형(77)에 의해 개시되고 생성된다. 53으로 표시된 76의 상승 형태는 77의 펄스 파형, 이의 전파 속도 및 혈액 및 동맥 혈관의 특성에 따라 달라진다. 54로 표시된 바와 같이 76의 감쇠 또는 붕괴는 동맥 혈관의 물질 특성에 따라 다르다. 감쇠 또는 붕괴는 대수 감소 및 진동의 주기를 통해 계산되어 환자에게 삽입된 정맥 라인 부근의 동맥 혈관 벽의 자연 주파수 및 감쇠 계수를 산출할 수 있다. 이 데이터는 환자의 동맥 혈관 상태를 평가하고 투석 치료에 사용되는 환자의 누공 상태 임의의 변화를 시간에 따라 정량화 하는 데도 사용될 수 있다.
도 19는 내벽 반경(56) 및 외벽 반경(57)을 갖는 혈관의 후벽 비탄성 파워 모델(55)을 도시한다. 도 19는 또한 63으로 나타낸 로딩 및 언로딩 비탄성 멱 법칙 모델 핏을 갖는 로딩(가압)(61) 및 언로딩(감압)(62) 펄스 압력 경로 양쪽 모두에 대해 동맥 시험관 내 압력 면적 플롯 데이터(59) 및 후벽 비탄성 파워 모델 피트(60)를 갖는, 펄스 압력 플롯 대 양 동맥(58)의 면적 변화를 도시한다. 도 19는 또한 69로 나타낸 비탄성 멱 법칙 모델 핏을 갖는 로딩(가압)(67) 및 언로딩(감압)(68) 펄스 압력 경로 양쪽 모두에 대해 동맥 시험관 내 압력 대 면적 플롯 데이터(65) 및 후벽 비탄성 파워 모델 피트(66)를 갖는, 펄스 압력 플롯 대 양 동맥(64)의 면적 변화를 도시한다.
비탄성 후벽 멱 법칙 모델은 다음과 같이 주어진다:
상기 식에서, ΔA는 증분 단면적의 변화이고, A는 원래 단면적이고, α는 강성 계수이고, Δp는 이완기 이상의 증분 펄스 압력이며, β는 βL로서 로딩(가압) 경로 및 βU로서 언로딩(감압) 경로에 대해 상이할 수 있는 멱 법칙 계수이다.
도 19에서 양 동맥 시험관 내 데이터에 가장 적합한 멱 법칙 계수는 로딩 및 언로딩 경로에 대해 동일하다. 즉, βL = βU, 건강한 동맥에 대해 약 0.5의 값을 갖는다. 대상체의 건강 상태에 대한 건강한 비탄성 동맥 멱 법칙 계수의 중요성은 하기 식으로 주어진 바와 같이 후벽 비탄성 멱 모델로부터 정량화될 수 있다:
상기 식에서, σθ는 r의 반경에서의 원주 벽 응력이고, "a"는 내벽 반경이고, "b"는 외벽 반경이며 σθ는 음수 값에 대한 인장 응력으로 표시된다. 방정식 (3)으로부터 그리고 동맥 역 법칙 계수를 정확히 0.5라고 가정하면, 원주 벽 응력은 벽 두께 전체에 걸쳐 일정하다, 즉, 내벽 인장 원주 응력은 외벽 원주 응력과 동일하며 내벽 원주 인장 응력을 양의 펄스 압력을 위한 최소한이 되도록 최소화하는 최적의 경우이다.
품질 계수(Q) 및 비탄성 멱 법칙 계수(β)는 하기와 같이 관련된다:
도 20은 b/a = 2의 동맥에 대해 71로 표시된 내벽 대 외벽 원주 인장 응력의 비율과의 관계와 함께 정량화된 원주 인장 응력 비율 대 Q 플롯인 후벽 비탄성 멱 법칙 모델(55)을 도시한다. 72에 표시된 Q=3에서, 내벽 및 외벽 원주 인장 응력은 동일하며, 73에 표시된 것과 같이 1의 응력 비율을 산출한다. 예를 들어, 동맥의 비탄성 손실이 발생하여 동맥의 Q 값이 5.5로 증가한 경우, 내벽 원주 인장 응력은 74로 표시된 인장 응력 비율 1.45에 상응하는 외벽 원주 인장 응력보다 45% 더 높다.
3의 품질 계수 값은 압력 펄스가 동맥을 따라 진행함에 따라, 즉 길이를 따라 동맥 펄스를 통과하는 동안 동맥이 경험하는 로드/언로드(가압/감압) 경로 동안에 혈관 비탄성으로 인한 33% 에너지 손실을 나타낸다. 품질 계수 Q=3에 대한 감쇠된 파형은 76에서 Q=4.25 및 77에서 Q=5.5에 대해 75로 표시된다. 그리고, 75, 76 및 77로 나타낸 바와 같이, 혈관 비탄성 품질 계수가 각각 3에서 4.25 및 5.5로 변화되면 감쇠가 약간만 변화된다. 압력 펄스가 동맥을 따라 진행함에 따라, 4.25의 Q 값은 혈관 비탄성으로 인한 23.5% 에너지 손실을 나타내며, 5.5의 Q는 혈관 비탄성으로 인한 18% 에너지 손실을 나타낸다. 3에서 4.25 및 5.5로 증가하는 Q 계수는 각각 33%, 23.5% 및 18%에서 손실된 비탄성 에너지의 변화이며, 이와 같이, 동맥의 비탄성에 상당한 변화는 아니지만 결과는 동맥의 내벽 원주 인장 벽 응력이 상당히 증가하게 된다. 건강한 값 3보다 큰 동맥 Q 값은 통상적으로 생물학적 노화, 동맥 경화 및/또는 질병으로 인해 유발된다. 동맥의 경우, Q> 3은 가해진 동맥압 펄스로 인해 동맥 내벽에서 원주 인장 응력을 증가시키고 동맥류의 가능성을 높일 수 있다.
다양한 예시적인 양태 및 예시적인 실시형태가 본원에 개시되었지만, 다른 양태 및 실시형태가 당업자에게 명백할 것이다. 본원에 개시된 다양한 예시적인 양태 및 예시적인 실시형태는 예시를 위한 것이며 제한하기 위한 의도가 아니며, 진정한 범위 및 정신은 하기 청구범위에 의해 지시된다.
예시적인 실시형태
1. 환자의 혈액량 상태를 거의 실시간으로 정량화 하는 방법에 있어서, 환자의 혈관 위에 압전 센서를 배치하는 단계; 비 침습성 간접 말초 압력 파형(PVW/PAW) 이력을 고유 진동 모드로 분해하고 이들 모드 중 4개를 압력 펄스 파형 모드로 합산하는 단계; 압력 펄스 파형 모드의 2개 진폭 피크의 진폭 스펙트럼 밀도를 계산하고 이들의 비율을 결정하는 단계; 및 환자의 혈액량 상태를 표시하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 실시형태 1에 있어서, 분해는 앙상블 경험적 모드 분해 형태인, 방법.
3. 실시형태 1 및 실시형태 2 중 어느 하나에 있어서, 분해, 고유 모드의 합산 및 진폭 비율의 표시는 환자의 혈액량 상태의 거의 실시간 디스플레이가 되도록 슬라이딩 시간 창에서 수행되는, 방법.
4. 실시형태 1 내지 실시형태 3 중 어느 하나에 있어서, 표시는 환자의 혈액량 상태의 혈량저하증 또는 혈량과다증을 나타내는 단계에서 생성된 경고 메시지 또는 신호를 포함하는, 방법.
5. 실시형태 1 내지 실시형태 4 중 어느 하나에 있어서, 환자의 정맥 내 라인이 유체 공급원에 연결되고 환자의 혈액량 상태의 평가가 환자로의 유체 흐름의 속도를 제어하는, 방법.
6. 실시형태 5에 있어서, 유체 공급원의 유속이 펌프를 통해 제어되고 환자의 혈액량 상태의 평가가 펌프의 유체 흐름의 작동 및 속도를 제어하는, 방법.
7. 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 있어서, 환자의 심박수는 연속적으로 표시되는, 방법.
8. 실시형태 1 내지 실시형태 7 중 어느 하나에 있어서, 장치는 가속도계를 포함하며 고유 진동 모드가 환자의 혈액량 상태 및 심박수의 업데이트를 제공하기 위해 낮은 환자 움직임의 기간 동안에 만 합산되는, 방법.
9. 실시형태 1 내지 실시형태 8 중 어느 하나에 있어서, 혈관의 품질 계수는 PVW/PAW로부터 분해된 바와 같이 고주파 소산 전단 파형의 감쇠로부터 정량화되고, 4.33/3의 건강한 값과의 이의 차이는 표시되는, 방법.
10. 실시형태 9에 있어서, 표시되는 Q 값은 생물학적 노화, 질병 또는 환자 혈관의 경직 및 환자의 건강에 대한 Q 값의 중요성과 관련되는, 방법.
11. 실시형태 1 내지 실시형태 10 중 어느 하나에 있어서, PVW/PAW의 통상적으로 최초 4개 (최고 차수) 고유 진동 모드의 에너지 대 압력 펄스 모드 파형의 에너지의 비율이 표시되고 건강한 값으로부터 이의 이탈은 환자의 혈관의 경직, 플라크 축적 또는 질병 상태를 정량화 하는, 방법.
12. 실시형태 1 내지 실시형태 11 중 어느 하나에 있어서, PVW/PAW의 최초 2개 (최고 차수) 고유 진동 모드는 합산되고 표시되며, 건강한 환자 상태로부터 이의 이탈은 환자의 부종 상태를 정량화 함으로써 표시되는, 방법.
13. 실시형태 12에 있어서, PVW/PAW의 합산된 최초 2개 (최고 차수) 고유 진동 모드의 에너지 대 압력 펄스 파형 모드의 에너지의 비율이 표시되고 환자의 부종 상태와 관련되는, 방법.
14. 실시형태 13에 있어서, PVW/PAW의 합산된 최초 2개 (최고 차수) 고유 진동 모드의 에너지 대 제3 및 제4 (다음 최고 차수) 고유 진동 모드 파형의 에너지의 비율이 표시되고 환자의 부종 상태와 관련되는, 방법.
15. 환자의 혈관 및 심장 상태를 측정하고 평가하기 위한 장치에 있어서, 환자의 혈관 위에 놓인 압전 센서; 비 침습성 말초 파형(PVW/PAW) 이력을 고유 진동 모드로 분해하고 이들 모드 중 4개를 합산하여 압력 펄스 모드 파형으로 합산하는 프로세싱 유닛을 포함하며; 프로세싱 유닛은 압력 펄스 모드의 2개 진폭 피크의 진폭 스펙트럼 밀도를 더 계산하고 이들의 비율을 결정하며; 그리고 프로세싱 유닛은 환자의 혈액량 상태를 표시하는, 장치.
16. 실시형태 15에 있어서, 압력 센서가 스트레인 게이지 형 힘 센서인, 장치.
17. 실시형태 15 및 실시형태 16 중 어느 하나에 있어서, 압력 센서가 커패시터 유형 힘 센서인, 장치.
18. 실시형태 15 내지 실시형태 17 중 어느 하나에 있어서, PVW/PAW의 프로세싱 유닛 분해는 경험적 모드 분해 형태인, 장치.
19. 실시형태 15 내지 실시형태 18 중 어느 하나에 있어서, PAW의 프로세싱 유닛 분해는 앙상블 경험적 모드 분해 형태인, 장치.
20. 실시형태 15 내지 실시형태 19 중 어느 하나에 있어서, 프로세싱 유닛 분해, 고유 모드의 합산 및 진폭 비율의 표시는 환자의 혈액량 상태의 거의 실시간 표시가 되도록 슬라이딩 시간 창에서 수행되는, 장치.
21. 실시형태 15 내지 실시형태 20 중 어느 하나에 있어서, 프로세싱 유닛 디스플레이는 환자의 혈액량 상태의 혈량저하증 또는 혈량과다증을 나타내는 상태에서 생성된 경고 메시지 또는 신호를 포함하는, 장치.
22. 실시형태 15 내지 실시형태 21 중 어느 하나에 있어서, 환자의 정맥 내 라인이 유체 공급원에 연결되며, 환자의 혈액량 상태에 대한 프로세싱 유닛의 평가는 환자로의 유체 흐름 속도를 제어하기 위해 프로세싱 유닛에 신호를 보내는, 장치.
23. 실시형태 15 내지 실시형태 22 중 어느 하나에 있어서, 유체 공급원의 흐름의 속도는 펌프를 통하며, 환자의 혈액량 상태에 대한 프로세싱 유닛의 평가는 펌프의 작동 및 유체 흐름 속도를 제어하기 위해 프로세싱 유닛에 신호를 보내는, 장치.
24. 실시형태 15 내지 실시형태 23 중 어느 하나에 있어서, 프로세싱 유닛은 환자의 심박수를 계산하며, 프로세싱 유닛은 환자의 심박수를 연속적으로 표시하는, 장치.
25. 실시형태 15 내지 실시형태 24 중 어느 하나에 있어서, 장치는 가속도계를 포함하며, 고유 진동 모드가 환자의 혈액량 상태 및 심박수의 업데이트를 제공하기 위해 환자의 낮은 움직임의 기간 동안에만 합산되는, 장치.
26. 실시형태 15 내지 실시형태 25 중 어느 하나에 있어서, 프로세싱 유닛은 PVW/PAW로부터 분해되는 바와 같이 고주파 소산 전단 파형의 감쇠로부터 혈관의 품질 계수를 계산하고, 4.33/3의 건강한 값으로부터 벗어나는 품질 계수의 차이를 계산하고 표시하는, 장치.
27. 실시형태 15 내지 실시형태 26 중 어느 하나에 있어서, 프로세싱 유닛은 Q 값을 표시하고 환자 데이터와 관련되며, 환자의 건강에 대한 Q 값의 중요성을 계산하고 표시하는, 장치.
28. 실시형태 15 내지 실시형태 27 중 어느 하나에 있어서, 프로세싱 유닛은 압력 펄스 모드 파형의 에너지에 대한 PVW/PAW의 통상적으로 최초 4개 (최고 차수) 고유 진동 모드의 에너지의 비율을 계산하고, 처리 장치는 환자 데이터로부터 환자의 혈관의 경직, 플라크 축적 또는 질병 상태를 정량화 하기 위해 이 비율과 건강한 값에서 이탈을 표시하는, 장치.
29. 실시형태 15 내지 실시형태 28 중 어느 하나에 있어서, 프로세싱 유닛은 통상적으로 PVW/PAW의 최초 2개 (최고 차수) 고유 진동 모드를 계산하고 합산하며, 프로세싱 유닛은 이 합산된 파형 및 건강한 환자로부터의 이탈을 표시하며 상태는 환자의 부종 상태를 정량화 하여 표시되는, 장치.
30. 실시형태 29에 있어서, 프로세싱 유닛은 PVW/PAW의 합산된 최초 2개 고유 진동 모드의 에너지 대 압력 펄스 모드 파형의 에너지의 비율을 계산하고, 이 비율과 환자의 부종 상태를 표시하는, 방법.
31. 실시형태 29에 있어서, 프로세싱 유닛은 PVW/PAW의 합산된 최초 2개 고유 진동 모드의 에너지 대 PVW/PAW의 제3 및 제4 고유 진동 모드의 합의 에너지의 비율을 계산하고, 이 비율과 환자의 부종 상태를 표시하는, 방법.
다양한 예시적인 양태 및 예시적인 실시형태가 본원에 개시되었지만, 다른 양태 및 실시형태가 당업자에게 명백할 것이다. 본원에 개시된 다양한 예시적인 양태 및 예시적인 실시형태는 예시를 위한 것이며 제한하기 위한 의도가 아니며, 진정한 범위 및 정신은 하기 청구범위에 의해 지시된다.
Claims (54)
- 방법에 있어서,
(a) 컴퓨팅 장치의 센서를 통해 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동을 나타내는 신호를 생성하는 단계;
(b) 상기 신호를 하나 이상의 제1 고유 진동 모드 및 하나 이상의 제2 고유 진동모드로 분해하는 단계로서, 상기 하나 이상의 제1 고유 진동 모드는 상기 하나 이상의 제2 고유 진동 모드의 각각의 진동 주파수 미만인 각각의 진동 주파수를 갖는 단계;
(c) 주파수의 범위에 걸쳐 상기 하나 이상의 제1 고유 진동 모드의 강도 스펙트럼을 수득하는 단계; 및
(d) 상기 수득된 강도 스펙트럼을 사용하여 상기 대상체의 혈액량 상태를 결정하는 상태;를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, 상기 센서는 압전 센서, 압력 센서, 용량성 센서, 스트레인 센서, 힘 센서, 광학 파장 선택적 반사율 또는 흡광도 측정 시스템, 안압계, 초음파 프로브, 혈량계 또는 압력 변환기를 포함하는, 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 진동은 혈관을 통해 흐르는 유체에 의해 생성되고, 혈관벽 장력에 의해 생성되거나, 혈관을 통해 흐르는 유체에 대한 반응으로 혈관의 수축 또는 이완에 의해 생성되는 혈관벽의 진동을 포함하는, 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서는 상기 대상체의 말초 정맥 또는 말초 동맥에 근접하게 위치되며, 상기 진동은 상기 대상체의 말초 정맥 또는 말초 동맥으로부터 기원하는, 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대상체는 인간 대상체인, 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대상체는 상기 신호가 생성되는 동안 자발적으로 호흡하는, 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호를 분해하는 단계는 상기 신호에 대하여 경험적 모드 분해(empirical mode decomposition) 또는 앙상블 경험적 모드 분해(ensemble empirical mode decomposition)를 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 고유 진동 모드는 3개 내지 5개의 고유 진동 모드를 포함하는, 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 3개 내지 5개의 고유 진동 모드는 상기 신호의 최고 차수 고유 진동 모드인, 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 주파수의 범위가 약 0.05 Hz 내지 약 25 Hz인, 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강도 스펙트럼을 수득하는 단계는 상기 진동의 하나 이상의 주파수에 각각 상응하는 하나 이상의 강도를 생성하기 위해 상기 하나 이상의 제1 고유 진동 모드에 대해 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 FFT를 수행하는 단계는 상기 하나 이상의 제1 고유 진동 모드의 자기 상관을 수행한 후에 상기 FFT를 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 FFT를 수행하는 단계는 비 선형 FFT를 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수득된 강도 스펙트럼을 사용하는 단계는 상기 대상체의 심박수의 2 배인 주파수에 상응하는 강도와 상기 대상체의 심박수의 주파수에 상응하는 강도를 비교하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수득된 강도 스펙트럼을 사용하는 단계는 혈액량 상태를 나타내는 수치 점수를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 (i) 상기 대상체의 치료를 수행하기 전; 및 (ii) 상기 치료를 수행한 후에 단계 (a) 내지 단계 (d)를 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대상체는 대조군에 비해 증가 또는 감소된 심박출량, 또는 대조군에 비해 증가 또는 감소된 혈관 내 용적 상태를 겪고 있는 것인, 방법.
- 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대상체는 심박출량 또는 용적 상태를 결정하기 위해 심장 도관술을 받을 것이거나 또는 심장 도관술을 받은, 방법.
- 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대상체에게 유체를 투여하는 것이 상기 대상체의 심박출량에 미치는 영향을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대상체는, 폐렴, 심장 질환, 패혈증, 천식, 폐쇄성 수면 무호흡증, 저호흡, 마취, 통증 또는 마약 사용 중 하나 이상의 상태를 갖는, 방법.
- 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이 상기 대상체에서 호흡 곤란 또는 호흡저하를 진단하는 데 사용되는, 방법.
- 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컴퓨팅 장치의 사용자 인터페이스를 통해 상기 결정된 혈액량 상태의 표시를 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결정된 혈액량 상태가 혈량저하증 또는 혈량과다증을 나타냄을 결정하는 단계; 및
상기 컴퓨팅 장치의 사용자 인터페이스를 통해 상기 결정된 혈액량 상태가 혈량저하증 또는 혈량과다증을 나타내는 표시를 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결정된 혈액량 상태에 기초하여 상기 대상체에게 정맥 내로 제공되는 유체의 유속을 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수득된 강도 스펙트럼을 사용하여 상기 대상체의 심박수를 결정하는 상태; 및
상기 컴퓨팅 장치의 사용자 인터페이스를 통해 상기 결정된 심박수의 표시를 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
단계 (a) 내지 단계 (d)를 수행하는 단계 전에, 상기 컴퓨팅 장치의 가속도계를 통해 상기 대상체의 현재 이동 속도가 임계 이동 속도 미만임을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 컴퓨팅 장치에 있어서,
하나 이상의 프로세서;
센서;
사용자 인터페이스; 및
상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 상기 컴퓨팅 장치가 제1항 내지 제26항의 방법 중 어느 하나를 수행하도록 하는 명령을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체;를 포함하는 컴퓨팅 장치. - 제27항의 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 때 상기 컴퓨팅 장치가 제1항 내지 제26항의 방법 중 어느 하나를 수행하도록 하는 명령을 저장하는 비(非) 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
- 방법에 있어서,
(a) 컴퓨팅 장치의 센서를 통해 대상체의 혈관으로부터 기원하는 진동을 나타내는 신호를 생성하는 단계;
(b) 상기 신호를 하나 이상의 제1 고유 진동 모드 및 하나 이상의 제2 고유 진동모드로 분해하는 단계로서, 상기 하나 이상의 제1 고유 진동 모드는 상기 하나 이상의 제2 고유 진동 모드의 각각의 진동 주파수 미만인 각각의 진동 주파수를 갖는 단계; 및
(c) 상기 하나 이상의 제2 고유 진동 모드를 사용하여 혈관 또는 혈관에 인접한 조직의 하나 이상의 기계적 특성을 결정하는 단계;를 포함하는, 방법. - 제29항에 있어서, 상기 센서는 압전 센서, 압력 센서, 용량성 센서, 스트레인 센서, 힘 센서, 광학 파장 선택적 반사율 또는 흡광도 측정 시스템, 안압계, 초음파 프로브, 혈량계 또는 압력 변환기를 포함하는, 방법.
- 제29항 또는 제30항에 있어서, 상기 진동은 혈관을 통해 흐르는 유체에 의해 생성되거나, 혈관벽 장력에 의해 생성되거나, 또는 혈관을 통해 흐르는 유체에 대한 반응으로 혈관의 수축 또는 이완에 의해 생성되는 혈관벽의 진동을 포함하는, 방법.
- 제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서는 상기 대상체의 말초 정맥 또는 말초 동맥에 근접하게 위치되며, 상기 진동은 상기 대상체의 말초 정맥 또는 말초 동맥으로부터 기원하는, 방법.
- 제29항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대상체는 인간 대상체인, 방법.
- 제29항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대상체는 상기 신호가 생성되는 동안 자발적으로 호흡하는, 방법.
- 제29항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호를 분해하는 단계는 상기 신호에 대하여 경험적 모드 분해 또는 앙상블 경험적 모드 분해를 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제29항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 고유 진동 모드는 3개 내지 5개의 고유 진동 모드를 포함하는, 방법.
- 제29항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 고유 진동 모드는 1개 내지 3개의 고유 진동 모드를 포함하고,
상기 방법은 상기 1개 내지 3개의 고유 진동 모드를 사용하여 상기 대상체가 부종을 갖는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제37항에 있어서, 상기 대상체가 부종을 가지고 있는지 여부의 표시를 표시하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제37항 또는 제38항에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 고유 진동 모드는 2개의 고유 진동 모드를 포함하는, 방법.
- 제39항에 있어서, 상기 2개의 고유 진동 모드는 상기 신호의 최고 차수 고유 진동 모드인, 방법.
- 제29항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 주파수의 범위가 약 0.05 Hz 내지 약 25 Hz인, 방법.
- 제29항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 고유 진동 모드를 사용하는 단계는 상기 하나 이상의 기계적 특성을 나타내는 수치 점수를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제29항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 고유 진동 모드를 사용하는 단계는 상기 하나 이상의 제2 고유 진동 모드의 대수 감소(logarithmic decrement)를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제29항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 고유 진동 모드를 사용하는 단계는 상기 하나 이상의 제2 고유 진동 모드의 Q-계수를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제29항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 고유 진동 모드를 사용하는 단계는 상기 하나 이상의 제2 고유 진동 모드의 비(非)탄성 계수를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제29항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 (i) 상기 대상체의 치료를 수행하기 전; 및 (ii) 상기 치료를 수행한 후에 단계 (a) 내지 단계 (c)를 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제29항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컴퓨팅 장치의 사용자 인터페이스를 통해 상기 결정된 하나 이상의 기계적 특성의 표시를 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제29항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 기계적 특성이 동맥 경화, 부종, 및/또는 동맥류의 상승된 위험을 나타냄을 결정하는 단계; 및
상기 컴퓨팅 장치의 사용자 인터페이스를 통해 상기 결정된 혈액량 상태가 동맥 경화, 부종 및/또는 동맥류의 상승된 위험을 나타내는 표시를 제공하는 단계;를 더 포함하는, 방법. - 제29항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 고유 진동 모드는 소산(dissipative) 전단 파형을 나타내는, 방법.
- 제29항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 고유 진동 모드로 표시되는 제1 에너지 량 및 상기 하나 이상의 제2 고유 진동 모드로 표시되는 제2 에너지 량을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 제1 에너지 량 및 상기 결정된 제2 에너지 량을 사용하여 경직, 플라크 축적 및/또는 기타 비정상 상태가 상기 대상체의 혈관에 존재하는지 여부를 결정하는 단계;를 더 포함하는, 방법. - 컴퓨팅 장치에 있어서,
하나 이상의 프로세서;
센서;
사용자 인터페이스; 및
상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 상기 컴퓨팅 장치가 제29항 내지 제50항의 방법 중 어느 하나를 수행하도록 하는 명령을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체;를 포함하는 컴퓨팅 장치. - 제50항의 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 때 상기 컴퓨팅 장치가 제29항 내지 제50항의 방법 중 어느 하나를 수행하도록 하는 명령을 저장하는, 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
- 제1항 내지 제26항 또는 제29항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 혈량과다증, 혈량저하증, 정상 혈량, 탈수, 심부전, 조직 관류저하, 심근 경색, 저혈압, 판막성 심질환, 선천성 심질환, 심근병증, 폐 질환, 부정맥, 약물 효과, 출혈, 전신 염증 반응 증후군, 전염병, 패혈증, 전해질 불균형, 산증, 신부전, 간부전, 뇌 손상, 열 손상, 심장 압전, 자간전증, 자간증 및 독성으로 이루어진 군으로부터 선택된 장애를 진단 또는 치료하기 위해 수행되는, 방법.
- 제1항 내지 제26항 또는 제29항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 폐렴, 심장 질환, 패혈증, 천식, 폐쇄성 수면 무호흡증, 저호흡, 마취, 통증 또는 마약 사용으로 이루어진 군으로부터 선택된 상태로 인한 호흡 곤란 또는 호흡저하를 진단하기 위해 수행되는, 방법.
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