KR20230029694A - 미세혈관 저항 예비력을 결정하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

미세혈관 저항 예비력을 결정하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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니코 에이치.제이. 필스
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코로벤티스 리서치 에이비
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Abstract

본 발명은 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력(MRR)을 결정하는 방법으로서, 방법은 환자의 휴식 상태 동안, (1) 관상 동맥을 통한 혈류(Q rest )를 측정하는 단계를 포함하되, 추가로 휴식 상태 동안 또는 환자의 최대 충혈 동안, (2) 관상 동맥에서 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서의 혈압(P a )을 측정하는 단계를 포함하고; 추가로 환자의 최대 충혈 동안, (3) 관상 동맥을 통한 혈류(Q max )를 측정하는 단계; 및 (4) 관상 동맥의 원위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 관상 동맥의 원위 위치에서의 압력(Pd)을 측정하는 단계를 포함하고, 미세혈관 저항 예비력(MRR)은 (5) 미세혈관 저항 예비력을 하기 수학식 (I)로서 계산하는 추가적인 단계에 의해 결정되는, 방법에 관한 것이다:
Figure pct00036

Description

미세혈관 저항 예비력을 결정하기 위한 시스템 및 방법
본 발명은 일반적으로 인간 환자의 심장의 관상 동맥 순환의 평가에 관한 것이고, 보다 구체적으로 심장에서 관상 동맥 미세순환의 미세혈관 저항 예비력 및 미세혈관 저항을 결정하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
관상 동맥 순환(coronary circulation), 즉, 심장의 혈액 공급은 약 0.5 내지 5 밀리미터 간격의 직경을 갖고 관상 동맥 조영술에서 볼 수 있는 소위 심장외막 관상 동맥(epicardial coronary artery), 및 0.5 밀리미터 미만의 직경을 갖는 세동맥 및 모세혈관으로 이루어지고 관상 동맥 조영술에서 볼 수 없는 소위 관상 동맥 미세순환 또는 미세혈관으로 이루어진다.
협심증 또는 심장마비를 유발할 수 있는 심장외막 관상 동맥의 질환, 예를 들어, 협착(narrowing) 또는 폐색(occlusion)은 다수의 기술에 의해 잘 진단되고 치료될 수 있다. 그러나, 관상 동맥 질환으로 진단된 모든 환자에서, 환자의 25 내지 50%는 심장외막 협착뿐만 아니라 미세혈관 질환에 의해서도 유발되는 증상을 겪는다. 이러한 복잡한 질환을 평가하기 위한 신뢰할 수 있는 시스템 및 기술은 불행히도 아직 이용 가능하지 않다. 대신, 본 발명의 방법은 조잡하고, 부정확하고, 조작자-의존적이고, 정량적이지 않거나 질환에 대한 심장외막 동맥과 미세혈관의 기여를 구별하지 못한다. 질환에 대한 심장외막 기여와 미세혈관 기여를 구별할 가능성이 없으면, 심장 질환을 갖는 환자의 최적 진단 및 치료가 분명히 방해를 받는다.
문헌[Xaplanteris et al. (Circ Cardiovasc Interv. 2018;11:e006194. DOI: 10.1161/CIRCINTERVENTIONS.117.006194)]에서, 최대 충혈에서 절대 미세혈관 저항이 혈압 및 최대 혈류의 측정으로부터 어떻게 유도될 수 있는 지가 나타나 있다. 절대 미세혈관 저항에 대한 지식은 상기 언급된 문제들 중 일부를 해결하지만, 지금까지 절대 미세혈관 저항은 미세혈관의 최대 혈관확장 동안에만 평가될 수 있으며, 이의 사용은 관류되는 심근 조직의 양에 따른 큰 변동 및 정상, 즉, 건강한 개체 내의 큰 변동으로 인해 동등한 정상 값의 결여에 의해 추가로 제한된다.
따라서, 본 발명의 목적은 고려되는 미세혈관 관상 동맥 질환의 진단 및 치료를 용이하게 하고 개선시키는, 미세혈관 관상 동맥 질환의 평가를 위한 개선된 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 또한 심장외막 관상 동맥 질환의 존재 하에 미세혈관 관상 동맥 질환의 평가를 위한 개선된 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
상기 언급된 목적은 독립항에 따른 본 발명에 의해 달성된다. 바람직한 실시형태는 종속항들에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 방법 및 시스템은 심장외막 질환의 존재에 의해 혼동되지 않는 방식으로 휴식 상태 하에서의 미세혈관 저항의 계산을 포함하고, 심장외막 질환의 존재와 혼동되지 않는, 미세혈관 기능 또는 미세혈관 질환의 중증도를 명백하게 측정하는, 미세혈관 저항 예비력(microvascular resistance reserve: MRR)으로 지칭되는 신규한 지수(index)를 제공한다. MRR을 획득하기 위해, 휴식 및 충혈 상태 둘 모두 하에서의 측정이 수행된다.
본 명세서에서, 용어 "근위" 및 "원위"뿐만 아니라 "근위적으로", "원위적으로", "근위 위치", "근위 압력", "원위 위치" 및 "원위 압력"과 같은 유사하거나 관련된 용어가 사용된다. 이들은 심장학 분야 및 또한 심혈관 과학 문헌에서 잘 알려져 있고 일반적으로 허용되는 정의이다. 관상 동맥 협착증의 경우, 국소 또는 미만성이고, 예를 들어, 관상 동맥조영술 또는 FFR 측정에 의해 나타나거나 검출되는 지 간에, 용어 "근위"는 협착에 대한 근위 위치를 지칭하고, 용어 "원위"는 그러한 협착에 대한 원위 위치를 지칭한다. 정상 또는 거의 정상에 가까운 관상 동맥의 경우, 용어 "근위"는 해당 동맥의 제1 부분에서의 위치, 즉, 이의 소공(ostium)에 가까운 위치를 지칭하고, 용어 "원위"는 관상 동맥의 원위 부분에서의 위치를 지칭한다. 도 1에서, 협착성 동맥은 본 발명의 설명을 예시하기 위해 개략적으로 도시되어 있지만, 또한 협착이 없는 경우, 즉, 정상 관상 동맥의 경우, 본 발명의 설명 및 범위는 상기에 정의된 바와 같은 "근위" 및 " 말단" 압력과 함께 유효하다. 따라서, "임의의 협착의 근위 위치"라는 표현이 사용되는 곳마다, 심장외막 협착이 존재하지 않는 경우, 즉, 정상 관상 동맥의 경우에 "관상 동맥의 근위"로 읽어야 하고; "임의의 협착의 원위 위치"라는 표현이 사용될 때마다, 심장외막 협착이 존재하지 않는 경우, 즉, "임의의"가 또한 단수 형태 또는 유사한 결정일 경우, "관상 동맥의 원위"로 읽어야 한다.
관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 측정된 압력은 P a 로 표시된다. P a 가 휴식 상태에서 측정되면, 이는 P a,rest 라 하고, 충혈 상태에서 측정되는 경우, 이는 P a,hyper 라고 한다.
관상 동맥의 원위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착증의 원위 위치에서 측정된 압력은 P d 로 표시된다. P d 가 휴식 상태에서 측정되는 경우, 이는 P d,rest 라 칭하고, 이러한 것이 충혈 상태에서 측정되는 경우, 이는 P d,hyper 라 칭한다.
미세혈관 저항 예비력(MRR)은 하기와 같이 정의된다:
Figure pct00001
상기 식에서,
Figure pct00002
,
그리고
Figure pct00003
이다.
임의의 심근 영역에 대해 측정된 실제 휴식 미세혈관 저항은 심장외막 질환의 존재에 의해 영향을 받는다는 것이 실현되어야 한다. 후자는 국소적이든 미만성이든지 간에, 자가조절에 의해 보상적 미세혈관 확장을 유발할 것이다. 따라서, 측정된 미세혈관 저항은 진정한 R micro,rest 가 아니라 자가조절 보상으로 인해 더 낮은 값이다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 R micro,rest 는 실제로 존재하는 휴식 미세혈관 저항을 나타내는 것이 아니라 심장외막 도관이 완전히 정상인 (가상의) 경우에 휴식 미세혈관 저항의 값을 나타낸다는 것을 강조하는 것이 주목할 만하다. Q rest 는 휴식 동안 관상 동맥을 통한 혈류이며, Q max 는 충혈 동안 관상 동맥을 통한 혈액이다.
하기에 기재되는 본 발명의 6가지 양태 모두는 심장외막 질환에 의해 혼동되지 않는 휴식 동안의 미세혈관 저항(R micro,rest )에 기반으로 한다는 통상적인 발명의 개념을 기초로 한 것이다. R micro,rest 는 또한 존재하는 경우 심장외막 질환에 의존하지 않기 때문에 휴식 시 진정한 미세혈관 저항으로 지칭될 수 있다.
제1 양태에서, 본 발명은 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력(MRR)을 결정하는 방법으로서, 방법은, 환자의 휴식 상태 동안,
환자의 휴식 상태 동안, 관상 동맥을 통한 혈류(Q rest )를 측정하는 단계를 포함하고; 추가로, 휴식 상태 동안 또는 환자의 최대 충혈 동안,
관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에 혈압(P a )을 측정하는 단계를 포함하고; 추가로, 환자의 최대 충혈 동안,
관상 동맥을 통한 혈류(Q max )를 측정하는 단계, 및
관상 동맥의 원위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 원위 위치에서 혈압(P d,hyper )을 측정하는 단계를 포함하고,
미세혈관 저항 예비력(MRR)은 미세혈관 저항 예비력을
Figure pct00004
로서 계산하는 추가적인 단계에 의해 결정되는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 관상 동맥의 근위에서 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위에서 측정된 혈압(P a )은 대동맥 혈압을 측정하는 단계를 포함한다.
제2 양태에서, 본 발명은 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력(MRR)을 결정하기 위한 시스템으로서, 시스템은
프로세싱 유닛;
환자의 휴식 상태 동안 관상 동맥을 통한 혈류(Q rest )를 측정하도록 구성된 제1 유량 측정 시스템;
휴식 상태 동안 또는 환자의 최대 충혈 동안, 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 혈압(P a )을 측정하도록 구성된 제1 압력 측정 기구;
환자의 최대 충혈 동안 관상 동맥을 통한 혈류(Q max )를 측정하도록 구성된 제2 유량 측정 시스템; 및
환자의 최대 충혈 동안, 관상 동맥의 원위 위치 및 존재하는 경우 임의의 협착의 원위 위치에서 혈압(P d,hyper )을 측정하도록 구성된 제2 압력 측정 기구를 포함하고,
프로세싱 유닛은 제1 유량 측정 시스템 및 제2 유량 측정 시스템으로부터 혈류 측정치 Q rest , Q max 를 획득하고 제1 압력 측정 기구 및 제2 압력 측정 기구로부터 혈압 측정치 P a , P d 를 획득하도록 구성되고, 프로세싱 유닛은 미세혈관 저항 예비력을
Figure pct00005
로서 계산하도록 추가로 구성되는, 시스템에 관한 것이다.
위에서 기재된 바와 같이, 본 발명의 제1 양태 및 제2 양태는 휴식 상태 동안 또는 환자의 최대 충혈 동안, 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 혈압(P a )을 측정하는 단계를 포함한다. MRR의 계산은 Pa의 수치 값이 P a,rest , 즉, 휴식 상태 동안 측정된 P a 와 동일한 경우에만 정확하다는 것이 주목된다. 다시 말해서, MRR을 결정할 때, 최대 충혈 동안 측정된 P a 의 측정 값은 대동맥 압력이 일반적으로 환자의 상태(휴식/고혈압)와 무관하도록 환자에서 충혈 상태를 유도하기 위한 기술을 사용하는 경우에만 사용될 수 있다. (휴식 또는 충혈 동안) P a 를 측정하기 위한 2개의 상이한 실시형태는 하기에 기재된다.
본 발명의 제1 양태 또는 제2 양태의 실시형태에서, 관상 동맥에서 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서의 혈압은 P a,rest 를 획득하기 위해 환자의 휴식 상태 동안 측정된다. 이러한 실시형태에서, 미세혈관 저항 예비력은
Figure pct00006
로서 계산된다.
P a,rest 는 임의의 공지된 침습적 또는 비-침습적 기술에 의해 결정될 수 있다. P a,rest 를 측정하기 위한 일반적인 침습적 기술은 관상 동맥(가이드) 카테터에 의한 것이다. 가장 간단한 비-침습적 기술은 혈압계를 사용하여 대동맥 혈압을 측정하는 것을 포함한다("커프(cuff) 측정").
본 발명의 제1 양태 또는 제2 양태의 대안적인 실시형태에서, 혈류가 대동맥압이 일반적으로 환자의 상태(휴식/고혈압)와 무관하도록 하는 기술을 사용하여 측정되는 경우, 관상 동맥에서 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서의 혈압은 대신에, P a,hyper 를 획득하기 위해 환자의 최대 충혈 동안 측정될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 미세혈관 저항 예비력은
Figure pct00007
로서 계산되고, 여기서, P a,rest = P a,hyper 이다.
일 실시형태에서, 환자의 휴식 상태에서의 미세혈관 저항(R micro,rest )은 R micro,rest = P a,rest /Q rest 로서 계산된다.
본 발명의 제1 양태 또는 제2 양태의 실시형태에서, Q rest , Q max 를 획득하기 위해 수행된 혈류 측정 및 P d,hyper 를 획득하기 위한 압력 측정은 상이한 시간에 수행된다. 예를 들어, 혈류는 제1 시험 동안 획득될 수 있으며, P d,hyper 는 별도의 제2 시험 동안, 예컨대, 상이한 시간에 수행되는 침습적 심장 카테터 삽입술 또는 비-침습적 FFR 결정(CT에 의함)에 의해 획득될 수 있다. 이러한 경우에, P d,hyper /P a,hyper 는 일정하고 측정되는 순간에 의존하지 않는다는 지식은 (별도로 평가된) P d,hyper (압력 와이어에 의한 침습적이든 CT에 의한 비-침습적이든)와 또 다른 순간에 측정된 각각의 혈류 측정의 조합을 가능하게 하고, 이는 MMR을 제공한다. P a 는 혈압계에 의한 혈류 측정과 동일한 시험 동안 측정될 수 있다("커프 측정").
상기에서 정의된 바와 같은 미세혈관 저항 예비력(MRR)은 심장외막 질환의 존재 또는 부재에 의해 영향을 받지 않으면서 미세혈관 질환에 특이적인 독특한 특성을 갖는다.
본 발명의 일 실시형태에서, 제1 유량 측정 시스템 및 제2 유량 측정 시스템은 동일한 유량 측정 시스템이다.
일 실시형태에서, 시스템은 프로세싱 유닛으로부터 미세혈관 저항 예비력의 계산된 값을 수신하고 상기 계산된 값을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 유닛을 추가로 포함한다.
시스템의 일 실시형태에서, 제1 압력 측정 기구는 압력 또는 가이딩 카테터이며; 또 다른 실시형태에서, 제1 압력 측정 기구 및/또는 제2 압력 측정 기구는 센서-첨단 가이드 와이어(sensor-tipped guide wire)이다.
또한, 본 발명에 따르면, 제1 유량 측정 시스템 및/또는 제2 유량 측정 시스템 및/또는 유량 측정 디바이스는 임의의 침습적 또는 비-침습적 유량 측정 기술에 의해 혈류(또는 유량 대체물)를 측정하도록 구성된 시스템일 수 있다. 침습적 기술은, 예를 들어, 연속 열희석 또는 볼루스 열희석(bolus thermodilution), 정기 정맥 수집(timed venous collection), 전자기 유량 측정, 전도도 측정, 도플러 초음파, 또는 보정된 도플러 프로브, 열대류, 열전도, 또는 심장외막 초음파 유속 측정을 이용할 수 있다. 혈류(또는 혈류 대체물)를 측정하기 위한 비-침습적 기술은 컴퓨터 단층촬영, 자기 공명 영상화, 양전자 방출 단층촬영, 또는 심장초음파촬영일 수 있다(그러나 이로 제한되지 않음).
본 발명의 제1 양태에 따른 방법의 실시형태에서, Q rest , P a , Q max 및 P d,hyper 를 측정하는 단계는 생략되고, 하기 단계들로 대체된다:
환자의 휴식 상태 동안 관상 동맥을 통한 혈류(Q rest )를 결정하는 단계;
환자의 휴식 상태 동안 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 혈압(P a,rest )을 결정하는 단계;
환자의 최대 충혈 동안 관상 동맥을 통한 혈류(Q max )를 결정하는 단계; 및
환자의 최대 충혈 동안 존재하는 경우 관상 동맥의 원위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 원위 위치에서의 혈압(P d,hyper )을 결정하는 단계; 여기서, MRR은
Figure pct00008
로서 계산된다.
본 발명의 제2 양태에 따른 시스템의 실시형태에서, 제1 유량 측정 시스템 및 제2 유량 측정 시스템과 제1 압력 측정 기구 및 제2 압력 측정 기구는 시스템의 일부가 아니며, 시스템은 대신에 인터페이스(interface)를 포함하고, 이러한 인터페이스는 프로세싱 유닛과 일체형으로 형성될 수 있다. 프로세싱 유닛은, Q rest , P a,rest , Q max 및 P d,hyper 를 나타내는 데이터를 포함하는 상기 인터페이스를 통해 수신된 적어도 하나의 신호에 응답하여, 미세혈관 저항 예비력을
Figure pct00009
로서 결정하도록 구성된다.
본 발명은 또한 측정 및 계산된 값을 디스플레이하고, 선택적으로, 미세혈관 저항 예비력의 측정 및 계산 동안 의사를 가이딩하기 위해 본 발명의 방법을 수행하는 역할을 하는 데이터 프로세싱 디바이스, 컴퓨터 프로그램 제품 및 컴퓨터-판독 가능한 저장 매체에 관한 것이다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력(MRR)을 결정하는 방법이 제공된다. 방법은 환자의 관상 동맥의 관상 동맥 유량 예비력(Coronary Flow Reserve: CFR)의 값을 결정하는 단계, 환자의 관상 동맥의 분획 유량 예비력(Fractional Flow Reserve: FFR)의 값을 결정하는 단계; 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 환자의 휴식 상태 동안의 혈압(P a,rest )의 값을 결정하는 단계, 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 환자의 최대 충혈 동안의 혈압(P a,hyper )의 값을 결정하는 단계를 포함하고, 여기서, MRR은
Figure pct00010
을 계산함으로써 결정된다.
CFR, FFR, P a,rest 및 P a,hyper 를 결정하는 단계들은 측정을 수행하는 것을 반드시 포함하는 것은 아니지만, 반대로 단지 CFR, FFR, P a,rest 및/또는 P a,hyper 중 하나 이상의 이전에 계산 또는 측정된 값을 획득하는 것을 포함할 수 있는 것으로 이해된다.
실시형태에서, CFR의 값을 결정하는 단계는 환자의 휴식 상태 동안 관상 동맥을 통한 혈류(Q rest )를 측정하고, 환자의 최대 충혈 동안 관상 동맥을 통한 혈류(Q max )를 측정하는 것을 포함하고, 여기서, CFR은 CFR= Q max /Q rest 를 계산함으로써 결정된다. CFR의 값을 결정하는 단계는 혈류 Q max 및 Q rest 를 추정하기 위해 비-침습적 기술, 예컨대, 컴퓨터 단층촬영, 자기 공명 영상화, 양전자 방출 단층촬영, 또는 심장초음파촬영을 사용하여 적어도 하나의 측정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로, CFR의 값을 결정하는 단계는 침습적 방법, 예컨대, 연속 열희석에 의해 혈류 Q max 및 Q rest 를 결정한다.
실시형태에서, 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 환자의 휴식 상태 동안의 혈압(P a,rest )의 값을 결정하는 단계는 CFR의 값을 결정하는 단계와 실질적으로 동시에 혈압을 측정하는 것을 포함한다. 예를 들어, P a,rest 는 혈압계에 의해 CFR을 결정하기 위해 수행된 비-침습적 유량 측정과 동일한 시험 동안 측정될 수 있다("커프 측정").
실시형태에서, FFR의 값을 결정하는 단계는, 환자의 최대 충혈 동안, 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착 근위 위치에서 혈압(P a,hyper )을 측정하고, 관상 동맥의 원위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 원위 위치에서 혈압(P d,hyper )을 측정하는 것을 포함한다. FFR은 FFR = P d,hyper /P a,hyper 로서 계산된다. FFR의 값을 결정하는 단계는 침습적 기술, 예컨대, 압력 또는 가이딩 카테터 또는 센서-첨단 가이드 와이어를 사용하여 적어도 하나의 측정을 수행하는 것을 포함할 수 있으며, 즉, P a,hyper 및 P d,hyper 는 침습적으로 측정된다. 대안적으로, FFR의 값을 결정하는 단계는 컴퓨터 단층촬영과 같은 비-침습적 기술을 사용하여 적어도 하나의 측정을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
실시형태에서, CFR의 값을 획득하고 FFR의 값을 획득하기 위해 수행된 측정은 상이한 시간에 수행된다. 예를 들어, CFR은 제1 시험 동안 획득될 수 있으며, FFR은 별도의 제2 시험, 예컨대, 상이한 시간에 수행되는 침습적 심장 카테터 삽입 동안 또는 비-침습적 FFR 결정(예를 들어, CT에 의함)에 의해 획득될 수 있다. 이러한 경우에, FFR이 일정하고 그것이 측정되는 순간에 의존하지 않는다는 지식은 (별도로 평가된) FFR(압력 와이어에 의한 침습적이든 또는 CT에 의한 비-침습적이든)과 결정된 개개 유량 측정(다른 순간에 비-침습적으로 측정됨)의 조합을 가능하게 하고, 이는 MMR을 제공한다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 휴식 상태에서의 미세혈관 저항(R micro,rest )을 결정하는 방법이 제공된다. 본 방법은 환자의 휴식 상태 동안, 관상 동맥을 통한 혈류(Q rest )를 측정하고, 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 혈압(P a,rest )을 측정하는 단계를 포함하고, 여기서, 휴식 상태에서의 미세혈관 저항은 R micro,rest = P a,rest /Q rest 로서 계산된다. Q rest 의 측정은 비-침습적 기술, 예컨대, 컴퓨터 단층촬영을 사용하여 수행될 수 있으며, P a,rest 의 측정은 비-침습적 기술, 예컨대, 혈압계를 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 제5 양태에 따르면, 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력(MRR)을 결정하기 위한 시스템이 제공된다. 본 시스템은 프로세싱 유닛 및 인터페이스를 포함하고, 이러한 인터페이스는 프로세싱 유닛과 일체형으로 형성될 수 있다. 프로세싱 유닛은, 환자의 관상 동맥의 관상 동맥 유량 예비력(CFR) 및 분획 유량 예비력(FFR)을 나타내고 추가로 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 환자의 휴식 상태 동안의 혈압(P a,rest ) 및 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 최대 충혈 동안의 혈압(P a,hyper )을 나타내는 데이터를 포함하는 상기 인터페이스를 통해 수신된 적어도 하나의 신호에 응답하여, 미세혈관 저항 예비력을
Figure pct00011
로서 결정하도록 구성된다.
다시 말해서, 프로세싱 유닛은 i) 환자의 관상 동맥의 관상 동맥 유량 예비력(CFR), ii) 환자의 관상 동맥의 분획 유량 예비력(FFR), iii) 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 환자의 휴식 상태 동안의 혈압(P a,rest ), 및 iv) 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 환자의 최대 충혈 동안의 혈압(P a,hyper )의 값을 수신하도록 구성된다. 이러한 값은 시스템의 일부인 측정 디바이스에 의해 반드시 측정될 필요는 없지만, 반대로 인터페이스에 직접적으로 또는 간접적으로 연결된 하나 이상의 측정 디바이스에 의해 측정될 수 있는 것으로 이해된다. 대안적으로, 값은 인터페이스에 연결된 저장 디바이스에 저장될 수 있는 CFR, FFR, P a,rest 및/또는 P a,hyper 의 미리 계산되거나 측정된 값일 수 있다.
본 발명의 제5 양태의 실시형태에서, 시스템은 환자의 휴식 상태 동안 관상 동맥을 통한 혈류(Q rest )를 측정하고 환자의 최대 충혈 동안 관상 동맥을 통한 혈류(Q max )를 측정하도록 구성된 유량 측정 디바이스를 포함한다. 유량 측정 디바이스는 인터페이스에 직접 또는 간접적으로 연결되고, CFR을 나타내는 데이터를 포함하는 상기 인터페이스를 통해 프로세싱 유닛에 의해 수신된 적어도 하나의 신호는 상기 유량 측정 디바이스로부터의 Q rest 및 Q max 의 값을 포함하고, 여기서, 프로세싱 유닛은 CFR= Q max /Q rest 를 계산하도록 구성된다. 유량 측정 디바이스는 본 발명의 제2 양태를 참조하여 위에서 기재된 바와 동일한 방식으로 제1 유량 측정 시스템 및 제2 유량 측정 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명의 제5 양태의 실시형태에서, 시스템은 환자의 동맥의 최대 충혈 동안 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 혈압(P a,hyper )을 측정하고 환자의 최대 충혈 동안 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 혈압(P d,hyper )을 측정하도록 구성된 압력 측정 디바이스를 포함한다. 압력 측정 디바이스는 인터페이스에 직접 또는 간접적으로 연결되고, FFR을 나타내는 데이터를 포함하는 상기 인터페이스를 통해 프로세싱 유닛에 의해 수신된 적어도 하나의 신호는 상기 유량 측정 장치로부터의 P a,hyper 및 P d,hyper 의 값을 포함하고, 프로세싱 유닛은 FFR= P d,hyper /P a,hyper 를 계산하도록 구성된다. 압력 측정 디바이스는 본 발명의 제2 양태를 참조하여 위에서 기재된 바와 동일한 방식으로, 제1 압력 측정 기구 및 제2 압력 측정 기구, 또는 이들의 실시형태를 포함할 수 있다.
본 발명의 제6 양태에 따르면, 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 휴식 상태에서의 미세혈관 저항(R micro,rest )을 결정하기 위한 시스템이 제공된다. 시스템은 프로세싱 유닛 및 인터페이스를 포함하고, 여기서, 상기 프로세싱 유닛은 환자의 휴식 상태 동안 관상 동맥을 통한 혈류(Q rest ) 및 환자의 휴식 상태 동안 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 협착의 근위 위치에서의 혈압(P a,rest )을 나타내는 데이터를 포함하는 상기 인터페이스를 통해 수신된 적어도 하나의 신호에 응답하여, 휴식 상태에서의 미세혈관 저항을 R micro,rest = P a,rest /Q rest 로서 결정하도록 구성된다.
다시 말해서, 프로세싱 유닛은 i) 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 환자의 휴식 상태 동안의 혈압(P a,rest ), 및 ii) 환자의 휴식 상태 동안 관상 동맥을 통한 혈류(Q rest )의 값을 수신하도록 구성된다. 이러한 값은 시스템의 일부인 측정 디바이스에 의해 반드시 측정될 필요는 없지만, 반대로 인터페이스에 직접 또는 간접적으로 연결된 하나 이상의 측정 디바이스에 의해 측정될 수 있는 것으로 이해된다. 대안적으로, 값은 인터페이스에 연결된 저장 디바이스에 저장될 수 있는 이전에 측정된 값 P a,rest 및 Q rest 일 수 있다.
본 발명의 제6 양태의 실시형태에서, 시스템은 환자의 휴식 상태 동안 관상 동맥을 통한 혈류(Q rest )를 측정하도록 구성된 유량 측정 디바이스를 포함한다. 유량 측정 디바이스는 인터페이스에 직접 또는 간접적으로 연결되고, 상기 인터페이스를 통해 프로세싱 유닛에 의해 수신된 적어도 하나의 신호는 Q rest 를 나타내는 데이터를 포함한다. 유량 측정 디바이스는 본 발명의 제2 양태를 참조하여 위에서 기재된 바와 동일한 방식으로 제1 유량 측정 시스템 또는 제2 유량 측정 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 시스템은 환자의 휴식 동안 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 혈압(P a,rest )을 측정하도록 구성된 압력 측정 디바이스를 포함할 수 있다. 압력 측정 디바이스는 인터페이스에 직접 또는 간접적으로 연결되고, 상기 인터페이스를 통해 프로세싱 유닛에 의해 수신된 적어도 하나의 신호는 상기 유량 측정 장치로부터 P a,rest 를 나타내는 데이터를 포함한다. 압력 측정 디바이스는 본 발명의 제2 양태를 참조하여 위에서 기재된 것과 동일한 방식으로 제1 압력 측정 기구 또는 제2 압력 측정 기구를 포함할 수 있다. 본 발명의 제6 양태의 특히 유리한 실시형태에서, 시스템은 Q rest 를 추정하기 위한 컴퓨터 단층촬영 또는 PET 또는 MRI 시스템, 및 P a,rest 를 측정하기 위한 혈압계를 포함한다.
위에서 기재된 실시형태의 특징은 이들 특징들의 조합을 갖는 실시형태를 형성하기 위해 임의의 실질적으로 실현 가능한 방식으로 조합될 수 있다. 또한, 본 발명의 제1 양태, 제2 양태, 제3 양태, 제4 양태, 제5 양태 및 제6 양태를 참조하여 위에서 기재된 실시형태의 모든 특징 및 이점은 본 발명의 다른 양태들 중 임의의 양태의 상응하는 실시형태에 적용될 수 있다.
본 발명의 상기 논의된 양태 및 다른 양태는 이제 첨부된 도면을 사용하여 더욱 상세히 설명될 것이며, 여기서:
도 1은 관상 동맥 순환을 개략적으로 도시하고,
도 2는 본 발명의 제1 양태에 따른 방법의 실시형태의 흐름도를 도시하고,
도 3은 본 발명의 제3 양태에 따른 방법의 실시형태의 흐름도를 도시하고,
도 4는 본 발명의 제3 양태에 따른 방법의 실시형태의 흐름도를 도시하고,
도 5는 본 발명의 제2 양태에 따른 시스템을 개략적으로 도시하고,
도 6은 본 발명의 제5 양태에 따른 시스템을 개략적으로 도시하고, 그리고
도 7은 본 발명의 제6 양태에 따른 시스템을 개략적으로 예시한다.
도 1에서, 문자 A는 대동맥을 나타내며, 문자 B는 심장외막 동맥을 나타내며, 문자 C는 미세순환을 나타내며; 추가로, P a 는 협착의 근위 압력이며, P d 는 협착의 원위 압력이며, R epi 는 협착의 저항이다. 정상, 비-협착성 혈관에서, R epi = 0, 및 P a = P d . 이후, 환자의 휴식 상태 동안, 미세혈관 저항은 하기와 같이 기록될 수 있다:
Figure pct00012
(상기 식에서, 접미사 "N"은 완전히 정상적인 관상 동맥을 나타냄)
또는 단순히,
Figure pct00013
심장외막 질환의 존재 하에, R epi > 0이며, 심장외막 질환은 국소적일 수 있지만 또한 미만성일 수 있다. 이러한 협착증 사례에서 미세혈관 저항은 환자의 휴식 상태 동안, 하기와 같이 기록될 수 있다:
Figure pct00014
(상기 식에서, 접미사 "sten"은 협착의 존재를 나타냄).
휴식 혈류(Q rest )를 일정하기 유지하기 위해 Repi의 존재가 R micro,rest ,N의 균등한 보상적 감소를 유도하기 때문에 R micro,rest,sten < R micro,rest,N 이 주목될 수 있다(관상 동맥 순환의 자가조절 반응). 따라서, R micro,rest,sten 은 또한 하기와 같이 기록될 수 있다:
Figure pct00015
또는
Figure pct00016
그러나, Q rest,sten = Q rest,N 이므로, 이러한 것은 하기와 같이 다시 기록될 수 있다:
Figure pct00017
협착의 근위에서 측정된 압력인 압력(P a,rest )은 바람직하게는 대동맥 압력으로서 측정될 수 있고, 관상 동맥의 입구에서 측정될 수 있고, 이후 소위 가이딩 또는 압력 카테터로 측정될 수 있으며, Q rest 는 열희석 기술로 측정될 수 있는, 측정된 휴식 혈류이거나; 혈류는 하기 논의되는 바와 같이 임의의 다른 적합한 침습적 또는 비-침습적 기술로 측정되거나 추정될 수 있다. 휴식 시 미세혈관 저항을 계산하기 위한 수학식 (1)은 보편적으로 유효하고 심장외막 질환의 존재 또는 부재에 의존하지 않는다는 것이 추가로 언급될 수 있다.
상기 수학식은 휴식 상태에 대해 유도되었다. 환자의 충혈 상태 동안, 즉, 미세혈관 저항이 최소이고 혈류가 최대일 때, 본 발명자들은 정상의 비-협착성 혈관에 대해 P a,hyper = P d,hyper , 및
Figure pct00018
또는 단순히,
Figure pct00019
를 갖는다.
국소적이거나 미만성일 수 있는 심장외막 질환의 존재 하에, 추가 저항 R epi 가 존재하고, 충혈 동안, 미세혈관 저항이 최소이고 혈류가 최대일 때, 하기와 같으며:
Figure pct00020
R micro,min,sten = R micro,min, N이기 때문에, 수학식 (2b)는 하기와 같이 기록될 수 있다:
Figure pct00021
상기 식에서, P d,hyper 는 환자의 충혈 상태 동안 협착의 원위에서 측정된 원위 관상 동맥 압력이며, 혈류(Q max )는 열희석 또는 충혈 동안 혈류를 측정하기 위한 임의의 다른 적합한 침습적 또는 비-침습적 방법에 의해 동시에 측정된다.
미세혈관 저항 예비력(MRR)은 관상 동맥 의학 분야에서 신규한 양이며; 이의 명백한 유용성에도 불구하고, 이는 절대적인 용어로 이전에 결코 측정 및 계산된 적이 없었다. 미세혈관 저항 예비력(MRR)은 하기와 같이 정의되고:
Figure pct00022
(상기 식에서, R micro,rest 은 심징외막 질환에 의해 혼동되지 않음) 이는 R micro,rest 를 수학식 (1)로 치환하고 R micro,min 을 하기 수학식 (2)로 치환함으로써, 하기와 같이 기록될 수 있다:
Figure pct00023
상기 식에서, R a,rest 는 휴식 시에 측정되고, P d,hyper 는 충혈 시에 측정된다.
상기 정의된 바와 같은 MRR은 미세혈관 저항 예비력(MRR)의 보편적으로 유효한 값이고 심장외막 질환의 존재 또는 부재와 무관하다는 것이 주목될 수 있다. 이러한 후자의 특성은 이러한 신규한 지수의 독특한 특징이다.
도 2는 본 발명의 제1 양태에 따른 방법의 일 실시형태의 흐름도를 도시한다. 상기 방법은 관상 동맥을 통한 혈류(Q rest )를 측정하는 단계(1)를 포함하고; 환자의 휴식 상태 동안 또는 환자의 최대 충혈 동안 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 혈압(P a )을 측정하는 단계(2)를 추가로 포함한다. 상기 방법은 환자의 최대 충혈 동안 관상 동맥을 통한 혈류(Q max )를 측정하는 단계(3); 및 관상 동맥의 원위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 원위 위치에서 혈압(P d,hyper )을 측정하는 단계(4)를 추가로 포함한다. 미세혈관 저항 예비력은 미세혈관 저항 예비력을
Figure pct00024
로서 계산하는 추가적인 단계(5)에 의해 결정된다.
본 방법에 의해 요구되는 압력 측정은 모두 당업자에게 널리 알려져 있고, 특히 관상 동맥의 의학적 검사에서 표준 기술인 분획 유량 예비력(FFR)의 측정 동안 실시된다. FFR 측정 동안, 협착증의 존재 및 위치가, 존재하는 경우, 결정된다. 통상적으로, 협착의 원위(또는 협착이 존재하지 않는 경우 관상 동맥의 원위)의 측정은 센서-첨단 가이드와이어를 사용하여 수행된다. 이러한 센서는, 예를 들어, Abbott사에 의해 판매되는 PressureWire™ X Guidewire로 용이하게 입수 가능하다. 근위에서 압력은 소위 압력 카테터 또는 가이딩 카테터로 측정될 수 있다. 그러나, 센서-첨단 가이드와이어를 사용하여 근위 압력을 측정하는 것이 또한 가능하다. 여기서, 경험으로부터, 휴식 및 충혈 시 둘 모두에서, 혈류가 열희석 유량 측정에 의해 측정되고 염수가 상이한 주입 속도로 연속적으로 주입되는 경우, 대동맥 압력이 일반적으로, 환자의 상태(즉, 환자가 충혈 상태 또는 휴식 시에 있는 지의 여부)에 무관하다는 것이 알려져 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 근위 압력은 이후에 환자의 휴식 상태 동안 또는 환자의 충혈 상태 동안 측정될 수 있다. 이에 따라, 상기에서 유도된 수학식 (3)은 하기와 같이 일반화될 수 있다:
Figure pct00025
Pa가 휴식 상태와 충혈 상태 사이에서 변화하는 경우(아데노신 주사 또는 주입과 같은 - 그러나 이에 제한되지 않는 - 충혈을 유도하는 다른 수단의 경우일 수 있음), 협착의 근위 위치에서 측정된 압력이 휴식 시의 P a (P a,rest 로도 지칭됨) 및 P d 및 충혈 동안의 P d (P d,hyper 로도 지칭됨)로 얻어져야 한다는 것이 중요하다(수학식 (3) 참조). 당업자는 또한 환자에서 충혈 상태를 유도하는 방법에 매우 익숙하다.
이러한 유량 측정을 수행하기 위한 유량 측정 및 상응하는 유량 측정 시스템(들)은, 예를 들어, 연속 열희석 기술에 따라 혈류를 측정하기 위한 시스템으로 수행될 수 있다. 이는 당업자에게 잘 알려진 기술이고, 예를 들어, Pijls의 미국 특허 제7,775,988호에 기술되어 있다. 이러한 유량 측정을 위한 카테터, 예를 들어, HexaCath 사에 의해 판매되는 RayFlow™ 다목적 주입 카테터가 또한 용이하게 이용 가능하다.
그러나, 당업자는 침습적 또는 비-침습적 혈류 측정을 위한 많은 다른 기술을 알고 있다. 이러한 침습적 기술은 볼루스 열희석, 정기 정맥 수집, 전자기 유량 측정, 전도도 측정, 도플러 초음파, 또는 보정된 도플러 프로브, 열-대류, 열-전도, 및 심장외막 초음파 유속 측정을 포함한다. 이러한 기술의 대부분은, 예를 들어, 문헌["Maximal Myocardial Perfusion as a Measure of the Functional Significance of Coronary Artery Disease", by N. H. J. Pijls (1991), Cip-Gegevens Koninklijke Bibliotheek, den Haag, (ISBN 90-9003818-3)]에 기술되어 있다. 비-침습적 흐름 측정의 예는 컴퓨터 단층촬영, 자기 공명 영상화, 양전자 방출 단층촬영, 또는 심장초음파촬영을 이용한 기술이다.
통상적으로, 환자의 휴식 상태 동안 혈류 측정을 위한 시스템은 환자의 충혈 상태 동안 혈류 측정을 위한 시스템과 동일하다. 그러나, 휴식 상태 동안 혈류 측정에 사용되는 제1 혈류 측정 시스템이 충혈 상태 동안 혈류 측정에 사용되는 제2 혈류 측정 시스템과 상이하다는 것은 본 발명의 범위 내에 있다.
Q max 및 Q rest 및 P a 및 P d 가 상이한 시간에 측정될 수 있는 것도 본 발명의 범위 내에 있다.
도 3은 본 발명의 제3 양태에 따른 방법의 일 실시형태의 흐름도를 도시하고, 이러한 방법은 MRR을 결정하는 대안적인 방법이지만, 적어도 이론적으로, 본 발명의 제1 양태에 따른 방법과 동일한 MRR의 값을 야기할 것이다. 이는 하기 수학식 (3)을 재배열함으로써 이해된다:
Figure pct00026
하나는 다음을 얻는다:
Figure pct00027
이러한 수학식은 MRR이 휴식과 충혈 측정 사이의 구동 압력 P a 의 변화를 보상하기 위한 항(P a,rest /P a,hyper )을 함유하고, 임의의 종류의 심장외막 질환의 존재를 보상하기 위한 항(P a,hyper /P d,hyper = 1/FFR)을 함유한다는 것을 명확하게 한다. 이는 이후에 하기 수학식으로 다시 기록될 수 있다:
Figure pct00028
또는 Pa가 휴식 상태와 충혈 사이에 일정하게 유지되는 경우 단순히 MRR = (CFR/FFR). 수학식 (4)는 MRR, CFR 및 FFR 사이의 상호 관계를 제공하고, 관상 동맥 생리학에서 보편적으로 유효하다. 또한, 수학식 (4)는 CFR 및 FFR을 획득하기 위해 사용된 기술에 의존하지 않는다.
도 3의 방법은 환자의 관상 동맥의 관상 동맥 유량 예비력(CFR)의 값을 결정하는 단계(11), 환자의 관상 동맥의 분획 유량 예비력(FFR)의 값을 결정하는 단계(12), 관상 동맥의 근위 위치 및 존재하는 경우 협착의 근위 위치에서, 환자의 휴식 상태 동안 혈압(P a,rest )의 값을 결정하는 단계(13), 관상 동맥의 근위 위치 및 존재하는 경우 협착의 근위 위치에서, 환자의 최대 충혈 동안 혈압(P a,hyper )의 값을 결정하는 단계(14)를 포함한다. 미세혈관 저항 예비력(MRR)은 수학식 (4)에 따라 미세혈관 저항 예비력을 계산하는 추가적인 단계(15)에 의해 결정된다.
도 4는 본 발명의 제3 양태에 따른 방법의 일 실시형태의 흐름도를 도시한다. 상기 방법은 수학식 (2)에 정의된 바와 같은 미세혈관 저항을 결정하는 것에 관한 것이다. 상기 방법은 환자의 휴식 상태 동안, 관상 동맥을 통한 혈류(Q rest )를 측정하는 단계(21), 및 관상 동맥에서 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 혈압(P a,rest )을 측정하는 단계(22)를 포함한다. 휴식 상태에서 미세혈관 저항은 R micro,rest = P a,rest /Q rest 로서 계산된다(23).
도 5는 본 발명의 제2 양태에 따른 시스템을 개략적으로 도시한다. 시스템은 프로세싱 유닛(31) 및 연속 열희석 원리를 사용하는 측정 시스템(32/33/34/35)을 포함한다. 측정 시스템은 제어 유닛(30a), 가이드 카테터(30b), 주입 카테터(30c) 및 센서 가이드 와이어 상에 배열된 센서(30d)를 포함한다. 상기 언급된 바와 같이, 이러한 시스템은 당 분야에 공지되어 있고, 여기서 더 상세히 설명되지 않을 것이다. 센서(30d)는 온도 및 압력을 측정하도록 구성된다. 도시된 위치에서, 측정 시스템은 Q rest , Q max , P d,hyper 를 측정할 수 있으며, 센서를 근위 위치로 재배치함으로써, Pa도 또한 측정될 수 있다. 따라서, 측정 시스템은 본 발명의 제2 양태의 측면에서 제1 유량 측정 시스템 및 제2 유량 측정 시스템뿐만 아니라 제1 압력 측정 기구 및 제2 압력 측정 기구를 구성한다. 그러나, 다른 실시형태에서, P a 는 별도의 측정 디바이스(예를 들어, 가이드 카테터)에 의해 측정될 수 있거나, 상이한 유형(들)의 측정 시스템(들)이 모두 사용될 수 있다. 제어 유닛(30a)은 이의 인터페이스(31')를 통해 프로세싱 유닛(31)에 전기적으로 연결되어, 프로세싱 유닛이 측정 시스템으로부터 혈류 측정치 Q rest , Q max 및 혈압 측정치 P a , P d 를 획득할 수 있게 한다. 프로세싱 유닛(31)은
Figure pct00029
로서 미세혈관 저항 예비력을 계산하도록 구성된다. 이러한 실시형태에서, 시스템은 프로세싱 유닛(31)에 전기적으로 연결되고 측정 및/또는 계산된 값 MRR, Q rest , Q max 및/또는 P a , P d 가 그 위에 바람직하게는 실시간으로 디스플레이될 수 있는 디스플레이 유닛(36)을 포함한다.
도 6은 본 발명의 제5 양태에 따른 시스템을 개략적으로 도시한다. 시스템은 프로세싱 유닛(41) 및 인터페이스(42)를 포함한다. 프로세싱 유닛은, 환자의 관상 동맥의 관상 동맥 유량 예비력(CFR) 및 분획 유량 예비력(FFR)을 나타내고 추가로 관상 동맥의 근위 위치 및 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 환자의 휴식 상태 동안의 혈압(P a,rest ) 및 관상 동맥의 근위 위치 및 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 환자의 최대 충혈 동안의 압력(P a,hyper )을 나타내는 데이터를 포함하는 상기 인터페이스를 통해 수신된 적어도 하나의 신호에 응답하여, 미세혈관 저항 예비력을
Figure pct00030
로서 결정하도록 구성된다. 시스템은 프로세싱 유닛(41)에 전기적으로 연결되고 MRR, CFR 및/또는 FFR의 값이 그 위에 바람직하게는 실시간으로 디스플레이될 수 있는 디스플레이 유닛(56)을 포함한다. CT 시스템(47) 및 압력 측정 디바이스(48)(혈압계)는 CFR, FFR 및 MRR을 결정하기 위한 데이터를 제공하기 위해 인터페이스에 연결된다. 시스템은 다른 실시형태에서 인터페이스(42)에 연결된 도 5에 도시된 바와 같은 측정 시스템을 포할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, CFR, FFR, P a,rest , P a,hyper 의 저장된 값을 포함하는 데이터 저장 디바이스는 인터페이스에 연결될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제6 양태에 따른 시스템을 개략적으로 도시한다. 시스템은 프로세싱 유닛(51) 및 이에 연결된 인터페이스(52)를 포함하고, 여기서, 상기 프로세싱 유닛은 환자의 휴식 상태 동안 관상 동맥을 통한 혈류(Q rest ) 및 환자의 휴식 상태 동안 관상 동맥의 근위 위치 및 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서의 혈압(P a,rest )을 나타내는 데이터를 포함하는 상기 인터페이스를 통해 수신된 적어도 하나의 신호에 응답하여, 휴식 상태에서의 미세혈관 저항을 R micro,rest = P a,rest /Q rest 로서 결정하도록 구성된다. CT 시스템(57) 및 압력 측정 디바이스(58)(혈압계)는 Q rest 및 P a,rest 를 나타내는 데이터를 제공하기 위해 인터페이스에 연결된다. 이러한 실시형태에서, 디스플레이가 제공되지 않는다. 대신, 계산된 미세혈관 저항을 전달하기 위해 프로세싱 유닛에 연결된 선택적 무선 통신 모듈이 도시된다. R micro,rest 를 계산하도록 구성된 프로세싱 유닛은 다른 실시형태에서 CT 시스템의 일부일 수 있다. 다른 실시형태에서, 시스템(57)은 PET 또는 MRI 시스템일 수 있다.
위에서 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템은, 예를 들어, 각각 제1 유량 측정 시스템 및 제2 유량 측정 시스템 및 제1 압력 측정 기구 및 제2 압력 측정 기구로부터 신호 또는 다른 양을 획득할 수 있고, 이러한 신호 또는 다른 양을 값(들) 또는 숫자(들)로 변형시키며, 이는 본 발명에 따른 휴식 및 최소 미세혈관 저항 및 미세혈관 저항 예비력(MRR)을 계산하기 위해 적어도 임시로 저장되고 사용될 수 있다. 실시형태에 따르면, 시스템은 측정 및/또는 계산된 값이 그 위에 바람직하게는 실시간으로 디스플레이될 수 있는 디스플레이 유닛을 포함한다.
전술한 바와 같이, 전술한 본 발명의 실시형태는 프로세싱 유닛을 포함하고, 여기서, 프로세스는 적어도 하나의 프로세서에서 수행되고, 본 발명은 또한 본 발명을 실행하기에 적합한 컴퓨터 프로그램, 특히 캐리어 상의 또는 캐리어 내의 컴퓨터 프로그램으로 확장된다. 프로그램은 소스 코드, 목적 코드, 코드 중간 소스 및 목적 코드의 형태, 예컨대, 소프트웨어 또는 펌웨어를 포함하는, 부분적으로 컴파일된 형태일 수 있거나, 본 발명에 따른 프로세스의 구현에서 사용하기에 적합한 임의의 다른 형태일 수 있다. 프로그램은 운영 시스템의 일부이거나, 별도의 애플리케이션일 수 있다. 캐리어는 프로그램을 운반할 수 있는 임의의 개체 또는 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 캐리어는 저장 매체 예컨대, 플래시 메모리, ROM(Read Only Memory), 예를 들어, DVD(Digital Video/Versatile Disk), CD(Compact Disc) 또는 반도체 ROM, EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 또는 자기 기록 매체, 예를 들어, 플로피 디스크 또는 하드 디스크를 포함할 수 있다. 또한, 캐리어는 전달 가능한 캐리어, 예컨대, 전기 또는 광 케이블을 통해 또는 라디오에 의해 또는 다른 수단에 의해 전달될 수 있는 전기 또는 광학 신호일 수 있다. 프로그램이 케이블 또는 다른 디바이스 또는 수단에 의해 직접적으로 전달될 수 있는 신호로 구현될 때, 캐리어는 이러한 케이블 또는 디바이스 또는 수단에 의해 구성될 수 있다. 대안적으로, 캐리어는 프로그램이 내장된 집적 회로일 수 있으며, 집적 회로는 관련 프로세스를 수행하거나 이의 수행에 사용하기 위해 적합화된다. 하나 이상의 실시형태에서, 적어도 하나의 데이터 프로세서, 예를 들어, 프로세싱 유닛에 통신 가능하게 연결되거나 커플링된 메모리에 로딩 가능한 컴퓨터 프로그램이 제공될 수 있으며, 이는 프로그램이 적어도 하나의 데이터 프로세서에서 실행될 때 본 명세서의 구현예들 중 임의의 구현예에 따른 방법을 실행하기 위한 소프트웨어 또는 하드웨어를 포함한다. 하나 이상의 추가 실시형태에서, 프로그램이 기록된 프로세서-판독가능 매체가 제공될 수 있으며, 여기서, 프로그램은 적어도 하나의 데이터 프로세서, 예를 들어, 프로세싱 유닛을 만들고, 적어도 하나의 데이터 프로세서에 프로그램이 로딩될 때 본 명세서의 구현예들 중 임의의 구현예에 따른 방법을 실행하는 것이다.
본 발명은 또한 첨부된 도면에 도시된 특정 실시형태를 참조하여 설명되었지만, 본 명세서에 기술되고 하기 청구범위를 참조하여 정의된 바와 같이 본 발명의 범위 내에서 여러 변형 및 변화가 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (25)

  1. 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력(microvascular resistance reserve: MRR)을 결정하는 방법으로서, 상기 방법은 상기 환자의 휴식 상태(rest condition) 동안,
    (1) 상기 관상 동맥을 통한 혈류(Q rest )를 측정하는 단계를 포함하되;
    휴식 상태 동안 또는 상기 환자의 최대 충혈(hyperemia) 동안,
    (2) 상기 관상 동맥에서 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 혈압(Pa)을 측정하는 단계를 추가로 포함하고;
    상기 환자의 최대 충혈 동안,
    (3) 상기 관상 동맥을 통한 혈류(Q max )를 측정하는 단계; 및
    (4) 상기 관상 동맥에서 원위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 원위 위치에서 혈압(P d,hyper )을 측정하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 미세혈관 저항 예비력은 (5) 상기 미세혈관 저항 예비력을
    Figure pct00031
    로서 계산하는 추가적인 단계에 의해 결정되는, 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력을 결정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, (2) 상기 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 혈압(Pa)을 측정하는 단계가 대동맥 혈압을 측정하는 단계를 포함하는, 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력을 결정하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, (2) 상기 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 혈압을 측정하는 단계가 상기 환자의 휴식 상태 동안 수행되는, 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력을 결정하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 환자의 휴식 상태에서 미세혈관 저항(R micro,rest )을 R micro,rest = P a,rest /Q rest 로서 계산하는 단계를 추가로 포함하는, 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력을 결정하는 방법.
  5. 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력(MRR)을 결정하는 방법으로서, 상기 방법은
    (11) 상기 환자의 관상 동맥의 관상 동맥 유량 예비력(Coronary Flow Reserve: CFR)의 값을 결정하는 단계;
    (12) 상기 환자의 관상 동맥의 분획 유량 예비력(Fractional Flow Reserve: FFR)의 값을 결정하는 단계;
    (13) 상기 관상 동맥에서 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 환자의 휴식 상태 동안의 혈압(P a,rest )의 값을 결정하는 단계;
    (14) 상기 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 환자의 최대 충혈 동안의 혈압(P a,hyper )을 결정하는 단계
    를 포함하되; 상기 미세혈관 저항 예비력(MRR)은 (15) 상기 미세혈관 저항 예비력을
    Figure pct00032
    로서 계산하는 추가적인 단계에 의해 결정되는, 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력을 결정하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 (11) CFR의 값을 결정하는 단계가
    상기 환자의 휴식 상태 동안, 상기 관상 동맥을 통한 혈류(Q rest )를 측정하는 단계;
    상기 환자의 최대 충혈 동안, 상기 관상 동맥을 통한 혈류(Q max )를 측정하는 단계
    를 포함하되, CFR은 CFR= Q max /Q rest 를 계산함으로써 결정되는, 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력을 결정하는 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 (11) CFR 값을 결정하는 단계가 비-침습적 기술, 예컨대, 컴퓨터 단층촬영, 자기 공명 영상화, 양전자 방출 단층촬영, 또는 심장초음파촬영을 사용하여 적어도 하나의 측정을 수행하는 것을 포함하는, 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력을 결정하는 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 (13) 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 환자의 휴식 상태 동안의 혈압(P a,rest )의 값을 결정하는 단계가 CFR의 값을 획득하는 단계와 실질적으로 동시에 혈압을 측정하는 것을 포함하는, 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력을 결정하는 방법.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (12) FFR의 값을 결정하는 단계가 상기 환자의 최대 충혈 동안,
    상기 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 혈압(P a,hyper )을 측정하는 단계;
    상기 관상 동맥의 원위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 원위 위치에서 혈압(P d,hyper )을 측정하는 단계
    를 포함하되, FFR은 FFR = P d,hyper /P a,hyper 로서 계산되는, 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력을 결정하는 방법.
  10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (12) FFR의 값을 결정하는 단계가 침습적 기술, 예컨대, 압력 또는 가이딩 카테터 또는 센서-첨단 가이드 와이어를 사용하여 적어도 하나의 측정을 수행하는 것을 포함하는, 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력을 결정하는 방법.
  11. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (12) FFR의 값을 결정하는 단계가 비-침습적 기술, 예컨대, 컴퓨터 단층촬영을 사용하여 적어도 하나의 측정을 수행하는 것을 포함하는, 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력을 결정하는 방법.
  12. 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, CFR의 값을 결정하고 FFR의 값을 결정하기 위해 수행된 측정이 상이한 시간에 수행되는, 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력을 결정하는 방법.
  13. 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, (11) CFR의 값을 결정하는 단계, (12) FFR의 값을 결정하는 단계, (13) P a,rest 의 값을 결정하는 단계 및 (14) P a,hyper 의 값을 결정하는 단계 중 적어도 하나가 이전에 계산되거나 측정된 값을 획득하는 것을 포함하는, 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력을 결정하는 방법.
  14. 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 휴식 상태에서의 미세혈관 저항(R micro,rest )을 결정하는 방법으로서, 상기 방법은 상기 환자의 휴식 상태 동안,
    (21) 상기 관상 동맥을 통한 혈류(Q rest )를 측정하는 단계; 및
    (22) 상기 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 혈압(P a,rest )을 측정하는 단계
    를 포함하되, 상기 휴식 상태에서의 미세혈관 저항은 (23) R micro,rest = P a,rest /Q rest 로서 계산되는, 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력을 결정하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 (21) Q rest 를 측정하는 단계가 비-침습적 기술, 예컨대, 컴퓨터 단층촬영, 자기 공명 영상화 또는 양전자 방출 단층촬영을 사용하여 수행되고, 상기 (22) P a,rest 를 측정하는 단계가 비-침습적 기술, 예컨대, 혈압계(sphygmomanomter)를 사용하여 수행되는, 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 휴식 상태에서의 미세혈관 저항을 결정하는 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 수단을 포함하는 프로세싱 유닛(processing unit).
  17. 프로그램이 컴퓨터에 의해 실행될 때, 컴퓨터로 하여금 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 방법을 수행하게 하는 명령어를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  18. 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력(MRR)을 결정하기 위한 시스템으로서,
    프로세싱 유닛(31);
    상기 환자의 휴식 상태 동안 상기 관상 동맥을 통해 혈류(Q rest )를 측정하도록 구성된 제1 유량 측정 시스템(32);
    상기 환자의 휴식 상태 동안 또는 최대 충혈 동안, 관상 동맥의 근위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 근위 위치에서 혈압(P a )을 측정하도록 구성된 제1 압력 측정 기구(33);
    상기 환자의 최대 충혈 동안 상기 관상 동맥을 통해 혈류(Q max )를 측정하도록 구성된 제2 유량 측정 시스템(34); 및
    상기 환자의 최대 충혈 동안, 상기 관상 동맥의 원위 위치 또는 존재하는 경우 임의의 협착의 원위 위치에서 혈압(P d,hyper )을 측정하도록 구성된 제2 압력 측정 기구(35)
    를 포함하되, 상기 프로세싱 유닛(31)은 상기 제1 유량 측정 시스템 및 제2 유량 측정 시스템으로부터 혈류 측정치들(Q rest , Q max )을 획득하고 상기 제1 압력 측정 기구 및 제2 압력 측정 기구로부터 혈압 측정치들(P a , P d,hyper )을 획득하도록 구성되고, 상기 프로세싱 유닛은 상기 미세혈관 저항 예비력을
    Figure pct00033
    로서 계산하도록 추가로 구성되는, 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 유량 측정 시스템(33) 및 상기 제2 유량 측정 시스템(34)이 동일한 유량 측정 시스템인, 시스템.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 시스템이
    상기 프로세싱 유닛으로부터 상기 계산된 미세혈관 저항 예비력의 값을 수신하고 상기 계산된 값을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 유닛(36)을 추가로 포함하는, 시스템.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 압력 측정(33) 기구가 압력 카테터 또는 가이딩 카테터를 포함하는, 시스템.
  22. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 압력 측정 기구(33) 및/또는 상기 제2 압력 측정 기구(34)가 센서-첨단 가이드 와이어를 포함하는, 시스템.
  23. 제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 유량 측정 시스템(34) 및/또는 상기 제2 유량 측정 시스템(35)이 침습적 또는 비-침습적 유량 또는 유량 대체 측정(flow substitute measurement)을 사용하는 시스템인, 시스템.
  24. 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 미세혈관 저항 예비력(MRR)을 결정하기 위한 시스템으로서, 프로세싱 유닛(41) 및 인터페이스(42)를 포함하되, 상기 프로세싱 유닛은, 상기 환자의 관상 동맥의 관상 동맥 유량 예비력(CFR) 및 분획 유량 예비력(FFR)을 나타내고 추가로 관상 동맥의 근위 위치 및 존재하는 경우 임의의 협심의 근위 위치에서 상기 환자의 휴식 상태 동안의 혈압(P a,rest ) 및 상기 관상 동맥의 근위 위치 및 존재하는 경우 임의의 협심의 근위 위치에서 상기 환자의 최대 충혈 동안의 혈압(P a,hyper )을 나타내는 데이터를 포함하는 상기 인터페이스를 통해 수신된 적어도 하나의 신호에 응답하여, 미세혈관 저항 예비력을
    Figure pct00034
    로서 결정하도록 구성되는, 시스템.
  25. 인간 환자의 정상 또는 협착성 관상 동맥에 의해 관류된 심근에서 휴식 상태에서의 미세혈관 저항(R micro,rest )을 결정하기 위한 시스템으로서, 프로세싱 유닛(51) 및 인터페이스(52)를 포함하되, 상기 프로세싱 유닛은, 상기 환자의 휴식 상태 동안 상기 관상 동맥을 통한 혈류(Q rest ) 및 상기 환자의 휴식 상태 동안 상기 관상 동맥의 근위 위치 및 존재하는 경우 임의의 협심의 근위 위치에서 혈압(P a,rest )을 나타내는 데이터를 포함하는 상기 인터페이스를 통해 수신된 적어도 하나의 신호에 응답하여, 휴식 상태에서의 미세혈관 저항을
    Figure pct00035
    로서 결정하도록 구성되는, 시스템.
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