(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者に呼吸可能気体のフローを伝達するための患者インタフェースであって、前記患者の皮膚領域からの反射光を検出するとともに、前記検出された光からイメージ信号を生成するための検出ユニットを有する前記患者インタフェースと、
前記イメージ信号を処理するための処理ユニットと、
経時的な前記イメージ信号の変化の評価に基づいて、前記患者の生命状態についての情報を抽出するための評価ユニットと、
を有し、
前記処理ユニットは、前記皮膚領域内の前記患者の血管を識別するとともに、前記血管に関するサイズ測定を決定し、
前記評価ユニットは、前記患者の生命状態についての情報を抽出するため、前記決定された経時的なサイズ測定の変化を評価する、治療システム。
【請求項２】
前記処理ユニットが、前記皮膚領域における色の動き及び変化のうちの少なくとも１つを示す前記イメージ信号の信号部分を増幅する、請求項１記載の治療システム。
【請求項３】
前記評価ユニットが、
前記患者の少なくとも１つの心拍における、前記血管の最小の直径、最大の直径、又は、平均の直径、
前記患者の或る期間における血圧、又は、血圧の変化、
前記患者の心拍数、
前記患者の無呼吸低呼吸指数、
前記患者の血流量、並びに、
前記血流量の変化、
を示す少なくとも１つのバイタルパラメータを含む前記患者の生命状態についての情報を抽出する、請求項１記載の治療システム。
【請求項４】
前記処理ユニットが、前記イメージ信号から、前記皮膚領域の少なくとも１つのイメージを含むイメージシーケンスを抽出し、前記治療システムが、以前に記録された前記皮膚領域のイメージシーケンスを格納するためのストレージユニットを更に有し、前記評価ユニットが、前記皮膚領域の少なくとも１つのイメージを、前記皮膚領域の以前に記録されたイメージシーケンスの少なくとも１つのイメージと比較することによって、前記患者の生命状態についての前記情報を抽出する、請求項１記載の治療システム。
【請求項５】
前記処理ユニットが、イメージマッチングアルゴリズムを適用することによって、前記イメージシーケンス、及び／又は、前記以前に記録されたイメージシーケンス内の前記皮膚領域を追跡する、請求項４記載の治療システム。
【請求項６】
前記患者インタフェースが、前記患者の皮膚領域に対する前記検出ユニットの向きを測定するための方位センサを更に有する、請求項１記載の治療システム。
【請求項７】
前記患者インタフェースが、前記方位センサによって測定された向きに基づいて、前記患者の皮膚領域に対する前記検出ユニットの位置及び／又は配置を調整するためのアクチュエータを更に有する、請求項６記載の治療システム。
【請求項８】
体温及び／又は周囲温度を測定するための温度センサを更に有し、前記評価ユニットが、前記体温及び／又は前記周囲温度に基づいて、前記イメージ信号の変化の前記評価を補正する、請求項１記載の治療システム。
【請求項９】
基準となる患者の生命状態についての情報を含むデータベースと通信するためのデータベースインタフェースを更に有し、
前記評価ユニットが、前記基準となる患者の生命状態に対する前記患者の生命状態の関係を示す少なくとも１つの比較パラメータを含む前記患者の生命状態についての情報を抽出する、請求項１記載の治療システム。
【請求項１０】
患者インタフェースに伝達するための呼吸可能気体の過圧フローを生成するための圧力生成器と、
患者の皮膚領域からの反射光を検出するとともに前記検出された光からイメージ信号を生成する検出ユニットからイメージ信号を受信するためのデータインタフェースと、
前記イメージ信号を処理するための処理ユニットと、
経時的な前記イメージ信号の変化の評価に基づいて、前記患者の生命状態についての情報を抽出するための評価ユニットと、
を有し、
前記処理ユニットは、前記皮膚領域内の前記患者の血管を識別するとともに、前記血管に関するサイズ測定を決定し、
前記評価ユニットは、前記患者の生命状態についての情報を抽出するため、前記決定された経時的なサイズ測定の変化を評価する、治療装置。
【請求項１１】
前記患者の生命状態についての前記抽出された情報に基づいて、前記圧力生成器の設定を調整する制御ユニットを更に有する、請求項１０記載の治療装置。
【請求項１２】
患者の生命状態についての情報を取得するための患者インタフェースを具備する治療システムの作動方法であって、
前記患者に呼吸可能気体のフローを伝達するための患者インタフェースに含まれる検出ユニットにより、前記患者の皮膚領域からの反射光を検出するとともに、前記検出された光からイメージ信号を生成するステップと、
前記イメージ信号を処理するステップと、
経時的な前記イメージ信号の変化の評価に基づいて、前記患者の生命状態についての情報を抽出するために前記イメージ信号を評価するステップと、
を有し、
前記処理するステップは、前記皮膚領域内の前記患者の血管を識別するとともに、前記血管のサイズ測定を決定するステップを含み、
前記評価するステップは、前記決定された経時的なサイズ測定の変化を評価するステップを含む、方法。
【請求項１３】
コンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行される場合に、請求項１２記載の方法の各ステップを前記コンピュータに実行させるためのプログラムコード手段を有する、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者に呼吸可能気体のフローを伝達するための患者インタフェースであって、患者の生命状態を遠隔的に取得することを可能にする患者インタフェースを具備する治療システムに関する。また、本発明は、上記治療システムにおいて使用され得る治療装置、及び、患者の生命状態についての情報を遠隔的に取得するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
口及び／又は鼻を覆うためのマスクなどの患者インタフェースが、患者に気体を伝達するために使用される。空気、清浄空気、酸素、又は、後者の任意の修飾のような上記気体は、過圧されて、又は、未加圧で、患者インタフェースを介して、患者に伝達される。
【０００３】
幾つかの慢性的な疾患のために、患者に上記患者インタフェースを長期的に取り付けることが、必要である、又は、少なくとも望ましい。
【０００４】
上記疾患に関する或る非限定的な例は、閉塞性睡眠時無呼吸、又は、閉塞性睡眠時無呼吸症候群（ＯＳＡ：obstructive sleep apnea）である。ＯＳＡは、通常、上気道の閉塞によって引き起こされる。ＯＳＡは、睡眠中の反復的な呼吸停止によって特徴付けられ、通常、血中酸素飽和度における減少と関連付けられる。これらの呼吸における停止、いわゆる無呼吸は、一般的に、２０秒乃至４０秒続く。上気道の閉塞は、通常、睡眠中に起こる身体の減少された筋緊張によって引き起こされる。人間の気道は、崩壊して、睡眠中の呼吸を妨害し得る軟組織の壁からなる。舌組織は、睡眠中、喉の後方へ移動し、これにより、気道を塞ぐ。ＯＳＡは、従って、通常、いびきを伴う。
【０００５】
ＯＳＡのための様々な侵襲的、非侵襲的な治療が知られている。最も強力な非侵襲的治療の１つは、１又は複数の管を含む患者回路を介して患者インタフェースが圧力生成器に接続される、持続的気道陽圧法（ＣＰＡＰ：Continuous Positive Airway Pressure）又は二相式気道陽圧法（ＢＩＰＡＰ：Bi-Positive Airway Pressure）であり、ここで、圧力生成器は、患者の気道を広げ続けるために、患者インタフェース及び患者の気道の中に、過圧気体を吹き込む。従って、正の空気圧（陽圧）が、一般的に睡眠中に患者が着用する患者インタフェースによって、患者に供給される。
【０００６】
上記患者インタフェースは、例えば、
鼻の上にフィットし、鼻孔を通じて気体を伝達する鼻マスク、
口の上にフィットし、口を通じて気体を伝達する口マスク、
鼻と口との両方の上にフィットし、鼻及び口に気体を伝達するフルフェイスマスク、並びに、
本発明の範囲内にある患者インタフェースとしてみなされ、鼻孔へ直接的に気体を伝達する小さな鼻挿入部からなる鼻枕、である。
【０００７】
ＯＳＡ及び他の疾患の治療における１つの重要な問題は、患者の生命状態の継続的な監視である。一方で、患者の現在の生命状態に基づいて、供給される治療を調整又は修正することが可能である。他方では、処方される治療に従う患者のモチベーションが、しばしば、患者の生命状態及び治療の効果についてのフィードバックを供給することによって、改善され得る。特に、ＯＳＡ治療の分野では、患者の服薬遵守がしばしば問題である。
【０００８】
米国特許第８５４５４１６号公報では、一体化された睡眠診断治療装置が示されている。当該公報に示される睡眠障害治療システムは、対象の睡眠障害又は対象の睡眠障害の症状を決定又は診断するための様々な形式の分析を実行するために、診断装置を用いる。当該分析又は診断は、睡眠障害又は睡眠障害の症状を改善するために、対象を物理的又は化学的に治療するために使用され得る。当該システムの診断部は、様々なタイプのセンサ、並びに、睡眠障害の症状又は睡眠障害自体の重症度を診断するための方法を利用することができる。システムの治療部は、物理的又は化学的に対象の睡眠障害の症状又は睡眠障害自体を治療するための装置を用いることができる。
【０００９】
国際公開第２０１２／１２７３７０号では、呼吸療法とともに血中酸素情報を利用するシステム及び方法が開示されている。これらのシステム及び方法は、患者インタフェースを介して患者に気体フローを供給することを含み得る、患者に呼吸療法を供給することができる。患者に関する血中酸素情報が、取得され、呼吸療法を調整するため、患者のための診断を促進するため、又は、他の目的のために使用される。
【００１０】
独国特許出願公開第１０２０１００５６４７８号公報では、睡眠中、又は、睡眠初期緩和段階における人間の自律調節の複雑な長期間の監視のための装置が開示されている。当該装置は、心拍と呼吸速度との間の相互作用のシステム的な協調を収集及び分析する。鼻マスクは、圧力生成により、呼吸空気を生み出す。マスクの額パッドは、心拍数、呼吸速度、酸素飽和度、及び、額の皮膚における動きなどの植性パラメータの非侵襲的な登録のためのセンサユニットと一体化されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、治療下にある、特に、患者インタフェースによってＯＳＡ治療下にある患者の治療を行いつつ、患者の生命状態の監視を更に改善することが、なお必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的は、患者が治療下にある場合であっても、患者の生命状態についての情報を取得可能にする、患者に呼吸可能気体のフローを伝達するための患者インタフェースを具備する治療システムを提供することである。また、本発明の他の目的は、かかる治療システムに用いるのに適した治療装置を提供することである。さらに、本発明の他の目的は、患者の生命状態についての情報を取得するための方法を提供することである。
【００１３】
本発明の第１の態様では、患者に呼吸可能気体のフローを伝達するための患者インタフェースであって、前記患者の皮膚領域からの反射光を検出するとともに、前記検出された光からイメージ信号を生成するための検出ユニットを有する前記患者インタフェースと、前記イメージ信号を処理するための処理ユニットと、経時的な前記イメージ信号の変化の評価に基づいて、前記患者の生命状態についての情報を抽出するための評価ユニットと、を有し、前記処理ユニットは、前記皮膚領域内の前記患者の血管を識別するとともに、前記血管に関するサイズ測定を決定し、前記評価ユニットは、前記患者の生命状態についての情報を抽出するため、前記決定された経時的なサイズ測定の変化を評価する、治療システムが提供される。
【００１４】
本発明の他の態様では、患者インタフェースに伝達するための呼吸可能気体の過圧フローを生成するための圧力生成器と、患者の皮膚領域からの反射光を検出するとともに前記検出された光からイメージ信号を生成する検出ユニットからイメージ信号を受信するためのデータインタフェースと、前記イメージ信号を処理するための処理ユニットと、経時的な前記イメージ信号の変化の評価に基づいて、前記患者の生命状態についての情報を抽出するための評価ユニットと、を有し、前記処理ユニットは、前記皮膚領域内の前記患者の血管を識別するとともに、前記血管に関するサイズ測定を決定し、前記評価ユニットは、前記患者の生命状態についての情報を抽出するため、前記決定された経時的なサイズ測定の変化を評価する、治療装置が示される。
【００１５】
本発明の他の態様では、患者の生命状態についての情報を取得する方法であって、前記患者に呼吸可能気体のフローを伝達するための患者インタフェースに含まれる検出ユニットにより、前記患者の皮膚領域からの反射光を検出するとともに、前記検出された光からイメージ信号を生成するステップと、前記イメージ信号を処理するステップと、経時的な前記イメージ信号の変化の評価に基づいて、前記患者の生命状態についての情報を抽出するために前記イメージ信号を評価するステップと、を有し、前記処理するステップは、前記皮膚領域内の前記患者の血管を識別するとともに、前記血管のサイズ測定を決定するステップを含み、前記評価するステップは、前記決定された経時的なサイズ測定の変化を評価するステップを含む、方法が示される。
【００１６】
本発明の他の態様では、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行される場合に、ここに開示される方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムコード手段を有する、コンピュータプログラム、並びに、プロセッサによって実行された場合に、ここに開示される方法を実行させるコンピュータプログラム製品を格納する非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【００１７】
本発明の好適な実施形態は、従属形式請求項に規定されている。本発明の患者インタフェース、治療装置、及び、方法は、治療システム及び従属形式請求項に規定されるとの類似及び／又は同一の好適な実施形態を持つことが理解されるべきである。本発明の患者インタフェース及び治療装置は、ここで提案される治療システムに含まれる別個のエンティティとして実現されてもよい。
【００１８】
患者インタフェースにより治療を受けている患者の生命状態の継続的な監視は、患者自身又は医者にとっての関心事項である。従って、生命状態は、心拍数、血中酸素飽和度、呼吸速度、血圧、血流量、及び、無呼吸低呼吸指数（ＡＨＩ：apnea-hypopnea index）、睡眠質指数などの他のパラメータなどの患者のバイタルサインを示していてもよい。
【００１９】
本発明は、イメージ信号から患者の生命状態についての情報を抽出することを可能にする。このため、患者の皮膚領域からの反射光を取得し、それに基づいて、イメージ信号を生成する検出ユニットが提供される。当該検出ユニットは、好ましくは、異なる画素の輝度値についての情報を含む信号を供給するイメージセンサを含む。当該検出ユニットは、患者インタフェースに搭載され、患者の皮膚領域に向けられる。生成されたイメージ信号に基づいて、対象の皮膚領域のイメージが、処理ユニットによって再構成され得る。次いで、評価ユニットが、経時的なイメージ信号の変化の評価に基づいて、即ち、経時的なイメージ信号自体の直接的な評価に基づいて、又は、イメージ信号から再構成され得る対象の皮膚領域のイメージシーケンスの変化の評価に基づいて、患者の生命状態についての情報を抽出する。処理ユニット及び／又は評価ユニットは、患者インタフェースに配置、又は、患者インタフェース内に配置され得るが、携帯装置、コンピュータ、又は、患者インタフェースに伝達される呼吸可能気体の過圧フローを生成するための圧力生成器を含む別個の治療装置などの別個のエンティティにおいて配置されてもよい。処理ユニット及び／又は評価ユニットは、上述の全ての場合において、無線又は有線データ接続により、患者インタフェースの検出ユニットに接続されてもよい。
【００２０】
バイタルサインを測定するための１つの方法は、プレスチモグラフィーである。プレスチモグラフィーは、通常、臓器又は身体の一部の容積変化の測定を表し、特に、心拍毎に対象の身体を伝搬する心臓血管パルス波による容積変化の検出を表す。光電式容積脈波記録法（ＰＰＧ：Photoplethysmography）は、対象の皮膚領域の光の反射又は透過の経時的な変化を評価する光学的測定技術である。ＰＰＧは、血液が周囲組織よりも多くの光を吸収し、このため、心拍毎の血液量における変化が、透過又は反射に然るべく影響を与えるという原理に基づいている。心拍数についての情報に加えて、ＰＰＧ波形（ＰＰＧ信号とも称される）は、呼吸（呼吸速度）などの他の生理現象に起因する情報を有することができる。様々な波長（一般的には、赤の波長、赤外波長）において透過率及び／又は反射率を評価することによって、血中酸素飽和度が決定され得る。
【００２１】
従来のパルスオキシメータは、しばしば、対象の皮膚に取り付けられる。従って、それらは、「接触」ＰＰＧ装置と称される。近年、目立たずに測定するための、非接触型、遠隔式ＰＰＧ（ＲＰＰＧ）装置が導入されている。遠隔式ＰＰＧは、関心の対象から離れて配置される、光源、又は、一般的には放射源を利用する。同様に、対象の関心領域を取得するため、カメラ又は光検出器などの検出器も、関心対象から離れて配置され得る。従って、遠隔式ＰＰＧシステム及び装置は、目立たず、医療用及び非医療用の日々のアプリケーションによく適していると考えられている。Verkruysse等による「周囲光を用いた遠隔式プレスチモグラフィーイメージング」（Optics Express, 16(26), ２００８年１２月２２日、21434頁〜21445頁）は、光電脈波信号が、周囲光及び従来的な消費者レベルのビデオカメラを用いて、遠隔的に測定され得ることを明示している。ＲＰＰＧ技術を用いた製品が、フィリップスバイタルサインズカメラ（登録商標）としてフィリップス（登録商標）社によって販売されている。これらのタイプのカメラは、通常、患者に対して固定された位置に配置される。しかしながら、対象の動きが、ＲＰＰＧによるバイタルサイン情報の抽出をより困難にしている。監視される対象が測定手続き中にカメラの視野内を移動する場合、固定カメラによる安定したバイタルサイン監視が、しばしば、阻害される。
【００２２】
本発明によれば、かかるバイタルサインカメラが、患者インタフェースに搭載され、ここで検出ユニットと称されて用いられ得る。これは、検出ユニットが、多かれ少なかれ、患者の顔に対して固定された位置を持つという利点を供給する。患者が顔を動かす場合、患者インタフェースが当該動きに追従し、結果、検出ユニットは、通常、同一の皮膚領域に配置される。従って、安定したバイタルサイン抽出が達成され得る。
【００２３】
このため、本発明は、患者が睡眠サイクル中に専用の測定手続きを実行する必要なく、患者の生命状態についての情報の抽出を可能にする。患者は、通常どおり、マスク（患者インタフェース）を着用するだけでよく、生命状態モニタリングが、いかなる介入も必要なしに、自動的に実行される。これにより、患者インタフェースに一体化されたセンサ設備により、患者の生命状態を監視することが可能になる。患者の様々な身体部分に取付けられる専用のセンサを含む従来のアプローチと比較して、本発明に従った患者インタフェースは、より快適且つ便利である。ただ１つだけの装置が使用され、他のセンサ（胸ベルト、指クリップ、耳クリップなど）が必要でないことも利点である。
【００２４】
しかしながら、本発明は、フィリップス社のバイタルサインズカメラなどのバイタルサインズカメラを具備する患者インタフェースに限定されないことに留意すべきである。本発明は、ここでは検出ユニットとして実装且つ使用されるＣＭＯＳセンサなどの一般的なイメージセンサを利用してもよい。
【００２５】
或る実施形態によれば、処理ユニットは、イメージ信号に基づいて、イメージシーケンスを再構成するように構成され、評価ユニットは、経時的なイメージシーケンスの変化の評価に基づいて、患者の生命状態についての情報を抽出するように構成される。
【００２６】
他の実施形態によれば、評価ユニットは、イメージシーケンス内の患者の顔の特定領域を識別し、患者の生命状態についての情報を抽出するために、かかる領域におけるイメージシーケンスのイメージ画素の色を評価するように構成される。この場合、評価ユニットは、患者の生命状態についての情報を抽出するために、好ましくは、かかる領域におけるイメージシーケンスのイメージ画素の赤色成分を評価し、かかる領域におけるイメージシーケンスのイメージ画素の赤色成分の変化を評価するように構成される。例えば、平均の「赤み」、赤色成分の最小及び／又は最大、あるいは、赤色値の特定のレベルを超えた赤色成分の割合を経時的に試験することが可能である。特に、関心領域における画素の赤値の特定レベルを超えた赤色成分の割合を経時的に評価することによって、評価ユニットは、心拍数、経時的な血流量の変化、及び／又は、経時的な血圧の変化についてのついていを抽出するように構成され得る。かかる推定は、赤色成分の経時的な増加が、経時的に増加した血流及び／又は血圧から生じ得るという考察に基づいていてもよい。経時的に赤色成分の変化を評価することによって、血液の脈動が見られ、心拍数が抽出され得る。
【００２７】
本発明の代替的な好ましい実施形態によれば、処理ユニットは、皮膚領域内の患者の血管を識別し、血管に関するサイズ測定を決定するように構成される。ここで、評価ユニットは、患者の生命状態についての情報を抽出するために、決定されたサイズ測定の経時的な変化を評価するように構成される。
【００２８】
また、処理ユニットは、イメージ信号から、皮膚領域のイメージシーケンスを再構成し、次いで、イメージシーケンスの少なくとも１つのイメージにおける対象の１又は複数の血管を識別する。イメージシーケンスの少なくとも１つのイメージにおける血管識別は、様々な方法で実行され得る。或る実施形態によれば、処理ユニットは、イメージシーケンスの少なくとも１つのイメージにおけるランドマーク検出によって、対象の血管を識別するように構成されてもよい。このランドマーク検出は、例えば、患者の鼻などの、患者の顔における独特の容易に検出できるランドマークの識別を含んでいてもよく、これらのランドマークに対して対象の血管が通常どのように位置するかについての知見を利用してもよい。しかしながら、血管は、経時的に高い輝度勾配を有するイメージにおける画素を検出するアルゴリズムによって、イメージにおいて直接的に検出されてもよい。この方法は、上記脈動する血管に対して一般的である。イメージ内の血管を識別するための更なる可能性は、キャニー（Canny）エッジ検出アルゴリズムなどのエッジ検出アルゴリズムである。
【００２９】
１又は複数の血管がイメージシーケンス内で識別されるとすぐに、患者の生命状態についての情報を抽出するために、例えば、血圧、又は、血圧の経時変化を抽出するために、これらの血管のサイズ変化が、評価ユニット内で経時的に評価される。このことは、以下の説明からより明確になるであろう。
【００３０】
患者の心拍サイクル（即ち、心拍の様々な段階）中、また、より長い期間においても、血管のサイズは、経時的に変化（即ち、血管の拡張及び収縮）する。評価ユニットによって決定されたサイズ測定は、このため、好ましくは、血管の幅／直径についてのパラメータを含む。血管の直径における変化は、評価ユニットにおいて評価される。より長い期間に亘って意味のある結果を供給すべく、以前の状態と比較するため（即ち、相対的なサイズ測定を決定するため）、血管が識別されることが必要である。決定されたサイズ測定の経時的な変化に基づいて、患者の生命状態についての情報が抽出され得る。
【００３１】
或る実施形態によれば、処理ユニットは、イメージ信号から、皮膚領域の少なくとも１つのイメージを含むイメージシーケンスを導出するように構成される。ここで、治療システムは、以前に記録された皮膚領域のイメージシーケンスを格納するためのストレージユニットを更に有し、評価ユニットは、皮膚領域の少なくとも１つのイメージを、以前記録された皮膚領域のイメージシーケンスの少なくとも１つのイメージと比較することによって、患者の生命状態についての情報を抽出するように構成される。
【００３２】
特に、評価ユニットが、皮膚領域の少なくとも１つの（現在の）イメージにおいて識別された１又は複数の血管の幅／直径を、皮膚領域の以前記録されたイメージシーケンスの少なくとも１つのイメージにおいて識別された１又は複数の血管の幅／直径と比較することが好ましい。これは、血管の幅／直径の経時変化の測定を可能にする。この比較は、心拍サイクル中の少なくとも２つの異なる時間的に連続した段階における血管の幅の比較、又は、心拍サイクル中の同一段階における２つの異なる時点、例えば、血管が最大又は最小の直径を持つときにおける血管の幅の比較を含んでいてもよい。後者の２つの異なる時点は、異なる睡眠期間、又は、同じ睡眠期間であってもよく、これにより、血管の幅／直径の変化が、同じ睡眠期間、又は、同じ夜の異なる睡眠期間において、常に、数日、幾つかの睡眠セッションに亘って、長期間比較され得る。これは、血流速度及び／又は血圧が、経時的に変化するかどうかを評価するために使用されることができる。
【００３３】
従って、本発明は、患者の腕の周りに巻くインフレータブルバンドと圧力計とを含む血圧計による患者の血圧変化の決定など、測定手続きを交換してもよい。かかる装置の使用は、通常、測定手続き中、患者の覚醒につながり、睡眠の質を低下させる。従って、他の監視アプローチと比較して、本発明は、患者のためにより快適さを供給する。
【００３４】
本発明によって供給される患者の生命状態についての情報は、例えば、患者のライフスタイルと無呼吸の発生頻度とを関連付け、患者に当該情報を供給する教育的ツールとして使用され得る。例えば、かかる情報は、患者が自身のライフスタイルを改善すること、及び／又は、処方された治療法の遵守を増進するように促すことができるであろう。本発明に関する応用領域の他の例は、患者の生命状態に関する抽出された情報が、患者を治療するために使用される治療用機器、特に、ＰＡＰ機器の設定を自動的に調整するために使用されるシステムの一部であり得る。
【００３５】
好適な実施形態によれば、処理ユニットは、皮膚領域における色の少なくとも１つの動き及び変化を示すイメージ信号の信号部分を増幅するように構成される。
【００３６】
上記増幅は、再構成されたイメージにおける対象の血管の容易な検出を可能にする。血管によって引き起こされる色の変化、及び／又は、血管の動きが、いわば人為的に誇張されるためである。イメージ信号は、通常、複数の画素に関して、経時的に変化する輝度値を含む。各画素は、通常、特定の色（例えば、赤、緑、又は、青）及び位置を表している。これらの画素の幾つか（即ち、信号部分）は、動き（例えば、脈動している血管の動き）又は（例えば、脈動している血液によって引き起こされる）色変化を示すイメージの一部を表す。患者の生命状態を抽出するために、この動き又は色変化は、より良い評価を可能とすべく増幅され得る。信号部分は、特に、画素のサブセットの値を示していてもよい。かかるサブセットの決定は、周波数解析、及び／又は、独立成分分析（ＩＣＡ：independent component analysis）のような技術、及び、動き又は色変換を示すイメージ部分を識別するためのようなものの実行を含んでいてもよい。決定された信号部分は、その後、増幅される。増幅は、特に、この信号部分における変化の振幅を（人為的に）増大することを意味する。特に、経時変化が、強調又は拡大される。これは、処理ユニットにおける更なる処理が、より効率的に実行され得るという利点を有する。信号（又は、信号部分）が増幅される場合、血管の識別の精度、又は、決定されたサイズ測定の精度が、改善され得る。信号が増幅される場合、サイズ測定における変化は、より可視的になる。このため、血管のサイズにおける小さな変化も観察され得る。決定されたサイズ測定は、増大された変化を示す。そして、イメージ信号は、サイズ測定の経時変化のより良いモニタリングを可能にする。
【００３７】
好適な実施形態では、処理ユニットは、イメージ信号にオイラー映像拡大（Eulerian video magnification）を適用するように構成される。
【００３８】
オイラー映像拡大は、ＭＩＴの科学者によって開発された技術である（Wu等による「世界における僅かな変化を明らかにするためのオイラー映像拡大」（ACM  Transactions on Graphics (TOG), 第３１巻、２０１２年７月４日発行）を参照）。この技術は、イメージ信号の信号部分の増幅を可能にする。従って、特別な分解が、映像シーケンスに適用され、次いで、映像フレームの一時的なフィルタリングが行なわれる。最終的な信号は、人間の目では見ることができず、抽出されるには小さすぎる僅かな色変化及び動きを明らかにする効果とともに、拡大される。このため、上述のように、上記増幅又は拡大は、イメージ信号から血管に関する改善されたサイズ測定の決定を可能にする。血管は、通常、脈動している血液によって引き起こされる動きの影響を受ける。この脈動している血液は、患者の心臓の鼓動の間、血管のサイズを変化させる。これが、サイズ測定の形式でモニタされる。イメージ信号へのオイラー映像拡大の適用は、血管のサイズにおける僅かな変化も可視化する。このため、サイズ測定は、（オリジナルのイメージ信号に基づいて決定されるサイズ測定と比較して）より容易に抽出され得る。たとえオリジナルのイメージ信号が動き又は色における変化を明らかにせず、それに基づくサイズ測定を決定するとしても、このことは、拡大されたイメージ信号に基づくことを可能にし得る。拡大されたイメージ信号に基づいて決定されたサイズ測定は、通常、オリジナルの値にもはや対応しないため、相対的なサイズ測定を導出するのに特に有用である。
【００３９】
評価ユニットは、好ましくは、少なくとも以下のバイタルパラメータを含む患者の生命状態についての情報を導出するように構成される。
−患者の心臓の鼓動の間の血管の最小直径、最大直径、又は、平均直径、
−患者の血圧、
−患者の心拍数、
−患者の無呼吸低呼吸指数、
−患者の血流量、並びに、
−血流量の変化
【００４０】
このため、血管のサイズ測定の変化は、患者の１回の心拍サイクル（又は、僅かな回数の心拍サイクル）に亘って分析され、患者の生命状態についての情報が、そこから抽出される。この情報には、複数のバイタルパラメータが含まれ得る。例えば、血管の最小、最大、又は、平均の直径（即ち、幅）は、患者の心拍サイクルの間に血管がその直径をどのように変化させるかを示していてもよい。これは、患者の血圧の指標、特に、血圧において発生する変化の指標として使用され得る。さらに、複数の心拍サイクルを評価することによって、患者の心拍数が抽出され得る。このために、好ましくは、血管の寸法において発生する最大値又は最小値の時間周波数が、例えば、フーリエ解析により、評価される。また、患者のＡＨＩが抽出され得る。無呼吸又は低呼吸イベントは、通常、血圧に影響を与える。これは、心臓と脳とに血流を優先させるべく、血中酸素の降下に対する自然な反応が、血管を収縮させるためである。血管パラメータにおけるこれらの変化が、モニタされ、ＡＨＩ（又は、ＡＨＩを示すパラメータ）が抽出され得る。さらに、血流量が、１回の心拍サイクル又は複数の心拍サイクルの間の血管の直径の変化に基づいて、抽出され得る。また、血流量の変化を分析することも可能である。
【００４１】
ここで、バイタルパラメータは、特に、単一の取得セッションの間、１回の心拍サイクル又は僅かな回数の心拍サイクルから抽出されるパラメータを表す。このため、検出ユニットは、複数の心拍サイクルに関する反射光を取得し、生成されたイメージ信号に基づいて、バイタルパラメータが抽出される。これにより、特に、患者が、いかなる特定の測定手続き又は同様の手続きを実行する必要なく、全てのパラメータが抽出されるという利点がある。通常、決定されたバイタルパラメータは、絶対スケール又は相対スケール上の上記測定を示す。
【００４２】
或る実施形態によれば、評価ユニットは、完全な睡眠サイクルにおける、及び／又は、患者の複数の睡眠サイクルを含む期間における、バイタルパラメータの変化を示す少なくとも１つの傾向パラメータを含む患者の生命状態に関する情報を導出するように更に構成される。
【００４３】
バイタルパラメータとは対照的に、上記傾向パラメータは、或る期間中のバイタルパラメータの１つの変化における傾向又は長期的傾向を表すパラメータを示す。例えば、数時間続く患者の睡眠期間（これは、しばしば、睡眠サイクルとも称される）におけるバイタルパラメータの１つの変化が、評価され得る。さらに、或る睡眠サイクルから他の睡眠サイクルへバイタルパラメータがどのように変化するのかを分析することも可能である。これにより、パラメータの１つの平均値及び／又は極値を決定すること、あるいは、静的変化測定などを考慮することが可能である。例えば、患者の無呼吸低呼吸指数が、通常、意味のある図を供給するために、患者の或る睡眠サイクルに関して抽出される。そして、この無呼吸低呼吸指数が、複数の睡眠サイクルを含む期間（例えば、一週間）において、どのように変化するのかを分析することが可能である。
【００４４】
また、互いに異なる測定結果を比較可能とするために、患者の顔の同じ部分を常に試験することが重要である。換言すれば、測定基準が常に同じままであることを保障すべきである。以下の実施形態は、この問題を説明している。
【００４５】
或る実施形態では、処理ユニットは、イメージマッチングアルゴリズムを適用することによって、イメージシーケンス及び／又は以前記録されたイメージシーケンス内の皮膚領域を追跡するように構成される。
【００４６】
これは、対象の常に同じ皮膚領域が検出ユニットによって試験されることを保証する。患者インタフェースが、使用される度に、僅かに異なる位置に配置される場合、これは、特に重要となる。患者インタフェースは、例えば、睡眠中の患者の動き、及び／又は、外部物体（患者の枕など）との干渉により、患者の顔に対して移動し得る。かかる場合では、検出ユニットは、患者の皮膚に対して非意図的に移動され、サイズ測定を決定するために、皮膚領域において以前と同じ血管を抽出することが必要となる。イメージマッチングアルゴリズムが、そこで適用されてもよい。換言すれば、現在撮影されたイメージは、対象の皮膚領域の位置が既知である、以前撮影されたイメージと比較されてもよい。かかるイメージマッチングアルゴリズムは、ランドマーク検出を含んでいてもよい。特に、患者の鼻又は耳などの顔の特徴が、検出され、血管が、それらに対する相対位置に基づいて、識別され得る。他の技術が、痣などの、異なる色の領域、又は、特徴的な皮膚部分の検出を含んでいてもよい。イメージマッチングアルゴリズムの適用の１つの利点は、患者インタフェースが患者の顔に対して移動された場合であっても、同じ皮膚領域を監視することが可能になることである。検出ユニット（イメージセンサ）の視野が十分大きい場合は、この皮膚領域追跡のために、再配置は必要でさえない。
【００４７】
他の実施形態では、患者インタフェースは、患者の皮膚領域に対する検出ユニットの向きを測定するための配向センサを有していてもよい。
【００４８】
上記配向センサは、検出ユニットと患者の皮膚領域との間の距離に関する測定を供給する近接センサ、あるいは、検出ユニットの絶対的又は相対的な向きを供給する加速度センサ又はジャイロスコープセンサなどの慣性センサを含んでいてもよい。
【００４９】
近接センサの測定は、患者インタフェースと患者の顔との間の距離における変化に関する測定を電気的に補償するために使用されてもよい。近接センサ及び／又は慣性センサは、上述の皮膚領域の識別／追跡をサポートしてもよい。あるいは、患者インタフェースは、配向センサに接続されるとともに、向き及び／又は位置の変化が検出されるとすぐにユーザに対して警報信号を出力するように構成される視覚的、可聴的、又は、触覚的な出力ユニットを有していてもよい。この警報信号は、患者インタフェースを元々の／最適な位置に戻すために、患者インタフェースを再配置することをユーザに示してもよい。
【００５０】
更に他の実施形態では、患者インタフェースは、配向センサによって測定された向きに基づいて、患者の皮膚領域に対する検出ユニットの位置及び／又は配置を調整するためのアクチュエータを更に有していてもよい。
【００５１】
かかるアクチュエータは、患者の皮膚領域に対する検出ユニットの向きに影響を与えることが可能な電気モータ又は他のアクチュエータを含んでいてもよい。対象の皮膚領域は、このため、より容易な方法で追跡され得る。例えば、常に、検出ユニットを対象の皮膚領域に対して平行に配置するように保つアクチュエータを構成することが好適である。かかる平行配置は、血管のより容易な識別を取得することを促進し得る。また、血管のサイズ測定の決定が、改善され得る。平行配置の効果は、各配置から生じるイメージにおけるアーティファクトを考慮する必要がないことである。また、検出ユニットと対象の皮膚領域との間に一定の距離を供給することも好適である。これは、皮膚領域に対して垂直な検出ユニットの動きを供給するためのアクチュエータにより達成され得る。
【００５２】
他の実施形態では、治療システムは、体温及び／又は周囲温度を測定するための温度センサを更に有し、評価ユニットが、体温及び／又は周囲温度に基づいて、イメージ信号の変化の評価を補正するように構成される。
【００５３】
換言すれば、評価ユニットは、この実施形態において、患者の体温及び／又は周囲温度に基づいて、血管に関する決定されたサイズ測定を校正するように構成される。患者の血管のサイズに影響を与える１つの重要な要因は、患者の体温である。通常、より高い体温は、より大きな血管をもたらす。これは、例えば、上昇した周囲温度又は他の効果によって引き起こされ得る。しかしながら、体温の当該効果は、患者の生命状態を示すものではなく、ここで提示されるシステムにより患者の生命状態についての情報を抽出しようとする場合のアーティファクトを単に示すものである。従って、患者の体温に基づいて、サイズ測定を校正することが好適である。上記の体温は、例えば、患者インタフェース内に一体化される外部温度センサによって、又は、評価ユニットに対して温度信号を供給する遠隔センサによって、測定されてもよい。校正は、例えば、数学的な校正関数により、又は、ルックアップテーブルにより実行されてもよい。
【００５４】
好ましくは、評価ユニットは、様々な体温に関する所定の校正値を含むルックアップテーブルからの校正値に基づいて、血管に関する決定されたサイズ測定を校正するように構成される。ルックアップテーブルの形式で、患者の様々な体温に関する校正値を含む校正データのセットが利用可能である場合、この校正は、効率的に実行されることができる。好ましくは、かかるルックアップテーブルは、患者の様々な体温の効果を補償するために、決定されたサイズ測定に対して倍数因子が適用されるように供給する。上記校正から得られる主な利点は、患者の生命状態に関する抽出された情報の精度が更に改善され得ることである。
【００５５】
測定を校正するための他の可能性は、２つの観察される血管の間の距離（温度などに関わらず、ほぼ一定であるべきである）を経時的に測定するとともに、設備を校正するために、当該測定結果を所定の「校正される」測定と比較することによるものである。結果、取得される個別の血管のサイズをより正確に測定するために使用され得る。評価ユニットは、このため、対象の領域における２つの血管の間の距離を経時的に測定し、それから対象の領域に対する検出ユニットの距離を導出し、対象の領域に対する検出ユニットの導出された距離に基づいて、血管のための決定されたサイズ測定を補正するように構成されてもよい。
【００５６】
他の実施形態では、治療システムは、患者の生命状態についての情報を患者及び／又は医者に供給するためのフィードバックユニットを更に有する。
【００５７】
上記フィードバックユニットは、ディスプレイ、有線又は無線のデータインタフェース、触覚インタフェース、音響インタフェースなどによって表わされてもよい。このフィードバックユニットは、患者インタフェースに配置されてもよいし、又は、患者インタフェースに対して遠隔的に配置されてもよい。このフィードバックユニットを介して、患者の生命状態についての導出された情報、即ち、特に、１又は複数のバイタルパラメータ又は傾向パラメータが、治療を修正すべく、又は、患者の挙動を修正すべく、患者の生命状態の変化についてのフィードバックを供給するため、患者及び／又は患者の医者に供給される。患者自身に生命状態についての情報を供給することは、特に、患者は、患者の治療が生命状態に対してどのような影響を与えるかについての即時のフィードバックを得るため、患者の増大した服薬遵守につながるであろう。患者の生命状態についての情報を医者に供給することは、医者が、処方された治療がどのような影響を与えるか、及び／又は、処方された治療をどのように修正するかについての情報を得ることを可能にする。アプリケーションに依存して、患者の生命状態についての情報を、患者又は医者が、現在供給されている治療に関連するパラメータについての情報を直ぐに取得することを可能とする形式で供給することが可能である。
【００５８】
更に他の実施形態では、治療システムは、基準となる患者の生命状態についての情報を含むデータベースと通信するためのデータベースインタフェースを更に有し、評価ユニットは、患者の生命状態と基準となる患者の生命状態との間の関係を示す少なくとも１つの比較パラメータを含む患者の生命状態についての情報を導出するように構成される。
【００５９】
このインタフェースは、特に、ここで提示される患者インタフェースを、基準となる患者についての情報を含むデータベースと接続するための有線又は無線通信インタフェースによって表され得る。この情報は、評価ユニットが、経時的に決定されたサイズ測定の変化の評価、及び、比較可能な病気を患う、及び／又は、比較可能な治療を受ける他の患者（基準となる患者）と患者との比較を基準として用いることを可能にする。これは、患者の血圧と他の患者の血圧との関係などを表すパラメータなどの比較パラメータを供給することを可能にする。そこから、患者及び／又は医者は、どのように、患者の生命状態を他の患者の生命状態と比較するかについての情報を得ることができる。これは、患者の服薬遵守を更に改善し、医者が、患者のための最適な治療を分析する場合、基準を取得することを可能にする。データベース自体が、ここで提示される患者インタフェースの一部であってもよい、即ち、患者インタフェース内に含まれるか、又は、患者インタフェースに取付けられることを理解すべきである。
【００６０】
更に他の実施形態では、患者インタフェースは、患者の皮膚領域を照らすための発光ユニットを更に有する。追加的な照射源が、生成されるイメージ信号のイメージ品質を改善することを促進可能である。特定の実施形態では、上記照射は、特定波長の光で、患者の皮膚領域を照らすように構成され得る。例えば、赤色光は、青色光よりも皮膚の中へ進入する。このため、照射波長は、イメージ化される血管の深さに基づいて、選択され得る。
【００６１】
上述のように、本発明は、全体の治療システムにだけでなく、かかるシステムの一部を形成し得る治療装置にも関連する。上記治療装置は、好ましくは、患者インタフェースに伝達される呼吸可能気体の過圧フローを生成するための圧力生成器と、患者の皮膚領域からの反射光を検出し、検出された光からイメージ信号を生成するように構成された検出ユニットからイメージ信号を受信するためのデータインタフェースと、イメージ信号を処理するための処理ユニットと、イメージ信号の経時的な変化の評価に基づいて、患者の生命状態についての情報を抽出するための評価ユニットと、を有する。
【００６２】
好適な実施形態によれば、上記治療装置は、患者の生命状態について抽出された情報に基づいて、圧力生成器の設定を調整するように構成された制御ユニットを更に有する。
【００６３】
ここで明示されていなくても、又は、請求項の従属関係によって示されていなくても、説明される実施形態は、添付の請求項の様々な組み合わせにおいても可能であることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
本発明の上記態様及び他の態様が、以下に説明される実施形態を参照して、明確且つ明らかになるであろう。
【図１】図１は、本発明の一実施形態に従った治療システムによる治療を受けている患者を概略的に示している。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に従った、患者に呼吸可能気体のフローを伝達するための患者インタフェースを図示している。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に従った治療システムの様々なユニットの概略的なブロック図を示している。
【図４】図４は、本発明の他の実施形態に従った治療システムの他のユニットの概略的なブロック図を示している。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に従った、患者の生命状態についての情報を取得するための方法を概略的に図示している。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
上述のように、ＯＳＡは、人の気道が、喉の後ろの軟組織の崩壊のために阻害された状態である。この阻害の結果、人の血中酸素が低下する。上記状態の重症度は、ＡＨＩにより測定されることができる。ＡＨＩは、１時間毎の無呼吸イベントの数と等しい数である。無呼吸イベントの正確な定義は様々であるが、一般的な定義は、呼吸が、１０秒以上停止することであり、関連する血中酸素の低下が観察されることである。上記イベントは、血圧に影響を与える。血中酸素の低下が、心臓及び脳への血流を優先させるために、血管が収縮するという物理的な反応につながるためである。例えば、血流量が、ＡＨＩと相関していることが、Somers等による「閉塞性睡眠時無呼吸における交感神経メカニズム」（J. Clin. Invest.、第９６巻、１９９５年１０月）に示されている。血圧に影響を与える他のメカニズムは、例えば、アルコールの摂取又は喫煙である。
【００６６】
本発明は、患者インタフェースの中に組み込まれるイメージセンサにより、患者の生命状態についての情報を遠隔的に導出することを可能にする。或る特定の実施形態は、イメージセンサにより生成されたイメージ又はイメージシーケンスを評価することによって、血管のサイズにおける変化を経時的に評価し、そこから患者の生命状態を導出することを可能にする。例えば、ＡＨＩ又は患者の血圧を示すパラメータが、撮影されたイメージから抽出され得る。ＡＨＩを追跡するための現行の技術は、（通常、患者の入院を必要とする）睡眠ポリグラフィー検査は別として、神経回路網分析（Neural Network Analysis）、鼻の圧力記録（Nasal Pressure Recording）、鼻腔通気量監視（Nasal Air Flow Monitoring）を含む。これらの方法は、患者の睡眠が妨げられる、又は、患者が、測定を実行するために、覚醒している必要があるといった欠点を持つ。また、睡眠ポリグラフィー検査などの幾つかの測定手続きは、病院で実行される必要があり、従って、高価である。本発明は、患者が覚醒している必要なく、あるいは、専用の、又は、煩わしい測定手続きを実行する必要なく、ＡＨＩ、心拍数、血中酸素、血圧、及び／又は、１又は複数の睡眠セッションにおける血圧変化を追跡し、決定された値を、同一患者に関して、又は、比較可能な病気を患う他の患者に関して、以前決定された値と比較することを可能にする。このことが、添付の図面を参照して、特定の実施形態により、以下説明される。
【００６７】
図１は、本発明の実施形態に従った治療システムにより、ＯＳＡ治療を受けている患者１０を示している。この実施形態における治療システムは、治療装置１２と、患者インタフェース１６と、を含む。治療装置１２は、呼吸可能気体の過圧フローを生成するための幾つかの種類のベンチレータを含む圧力生成器１４と、手動又は自動で圧力生成器１４の設定を調整するための制御ユニット１８と、を有する。圧力生成器１４によって生成される呼吸可能気体の過圧フローは、患者インタフェース１６を介して、患者１０に供給される。患者インタフェース１６は、好ましくは、柔軟なホースにより、圧力生成器１４に接続される。患者インタフェース１６は、例えば、鼻の上にフィットし、鼻孔を通じて気体を伝達する鼻マスク、口の上にフィットし、口を通じて気体を伝達する口マスク、又は、鼻と口との療法の上にフィットするフルフェイスマスクによって、表され得る。患者インタフェースは、通常、幾つかの種類のヘッドギアを用いて患者の頭に固定される。
【００６８】
図示される実施形態における患者インタフェースは、患者１０の生命状態についての情報を導出するための手段２０を更に有する。これらの手段２０の様々なコンポーネントの少なくとも幾つかは、図２に示されるように、患者インタフェース１６に取付けられるカメラ又はイメージセンサと一体化されていてもよい。図２は、患者１０の顔における皮膚領域２２の方へ向けられたカメラ２０を含む患者インタフェース１６の実施形態を図示している。カメラ２０によって観察される皮膚領域２２は、例えば、患者１０の鼻の周囲の領域によって表され得る。しかしながら、図２に図示される実施形態は、可能なカメラ位置に関する一例を単に表しているに過ぎないことが理解されるべきである。他の実施形態は、患者インタフェース１６の他の部分に取付けられた、あるいは、患者インタフェース１６と部分的又は完全に一体化され、例えば、額、両目の間、又は、口の周囲など、患者の顔における他の皮膚領域２２に向けられたカメラ２０を含んでいてもよい。
【００６９】
図３は、カメラ２０の可能なコンポーネントを概略的に図示している。図３に図示されるように、カメラ２０は、検出ユニット２４と、処理ユニット２６と、評価ユニット２８と、を有する。ユニット２４．２６．２８は、図２に図示されるカメラ筺体など、単一の筺体内に収容され得る。しかしながら、幾つかのユニットが、他のユニットと空間的に別個であり、別個の筺体内に収容されることも可能である。また、検出ユニット２４、処理ユニット２６、及び、評価ユニット２８は、部分的又は完全に結合されてもよいし、あるいは、別個のエンティティとして実現されてもよいことに留意すべきである。処理ユニット２６及び評価ユニット２８は、ハードウェア実装、及び／又は、ソフトウェア実装されてもよい。
【００７０】
検出ユニット２４は、カメラ２０に対応していてもよい、又は、より正確には、カメラ２０のイメージセンサに対応していてもよい。検出ユニット２４は、例えば、感光性要素（画素）のアレイに関する輝度値をキャプチャ可能にするＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサに対応することができる。通常、様々な感光性要素は、様々な周波数帯で敏感である、即ち、様々な色に対応する。検出ユニット２４は、対象の皮膚領域２２からの反射光を検出する。この皮膚領域２２は、少なくとも１つの波長間隔の光を発する専用の光源（図示省略）により照射されてもよいし、又は、周囲光によって照射されてもよい。検出ユニット２４は、好ましくは、マウント構造により、患者インタフェース１６にマウントされ、皮膚領域２２に対して固定の距離が維持されることができる。あるいは、検出ユニット２４が、患者１０の皮膚領域２２と直接的に接触することも可能である。しかしながら、全ての場合において、検出ユニット２４が、患者インタフェース１６の一部であることが好ましいが、処理ユニット２６及び評価ユニット２８は、患者インタフェース１６において配置される必要がない。処理ユニット２６及び評価ユニット２８は、患者インタフェース１６から離れて配置され、例えば、治療装置１２、リモートコンピュータ、又は、携帯装置の一部を形成してもよい。後者の場合では、処理ユニット２６及び評価ユニット２８は、無線接続を介して、患者インタフェースの検出ユニット２４に接続され得る。患者インタフェース１６は、処理ユニット２６及び評価ユニット２８と無線通信するための適切な通信インタフェースを有していてもよい。
【００７１】
本発明の基本原理は、血管における可視的な変化を抽出することによって、心臓の鼓動により送出される血液を観察することである。各鼓動に関し、血管を伝播する「うねり」がある。このうねりの先端部分の伝播が、イメージ処理アルゴリズムにより、イメージ信号から抽出され得る。かかるうねりの１又は複数を評価し、その（相対的な）強度を決定することから、血流量又は心拍数が導出され得る。
【００７２】
このため、処理ユニット２６は、検出ユニット２４からイメージ信号を受信し、イメージ信号を処理し、そこからイメージシーケンスを生成する。処理ユニット２６は、更に、皮膚領域２２内の患者１０の１又は複数の血管を識別する。処理ユニット２６は、好ましくは、このイメージシーケンス内の血管を検出及び識別するため、イメージ処理アルゴリズムを適用する。血管の識別は、イメージシーケンスが完全に血管を含むかどうかを決定すること、及び、観察される血管の各々に対して一意の識別子を割り当てることを含む。血管の既知の脈動のため、血管は、イメージシーケンス内で比較的容易に検出される。エッジ検出などのイメージ処理アルゴリズムが使用され得る。エッジ検出アルゴリズムの一例は、キャニー（Canny）エッジ検出である。血管は、様々な物体認識アルゴリズムを用いて、例えば、イメージを複数のコンポーネントに分け、これらのコンポーネントを「既知」の例、即ち、データベースに保存されている以前記録したイメージと比較することによって、即ち、類似性を探すことによって、イメージ内で識別されてもよい。
【００７３】
１又は複数の血管を識別した後、処理ユニット２６は、１又は複数の識別された血管のうちの少なくとも１つに関してサイズ測定を決定する。かかるサイズ測定は、好ましくは、血管の１又は複数のセクションにおける直径（幅）又は平均直径を含む。サイズ測定の決定は、勿論、近似に基づいていることに留意すべきである。直径は、これにより、その長さに沿って設定された距離において推定され得る。これは、好ましくは、鼓動のグループに亘って（血管が拡張及び収縮する時間において）、鼓動の周波数よりも極めて大きい周波数で、実行される。イメージシーケンスのフレームが、このため、患者１０の心拍数よりも著しく高い周波数（フレームレート）でキャプチャされる。生成されたイメージシーケンスは、好ましくは、少なくとも鼓動のグループを含む期間をカバーする。
【００７４】
次いで、評価ユニット２８は、調査された血管の直径の経時変化を評価し、そこから患者１０の生命状態を導出する。評価ユニット２８は、特に、血管の直径が、患者１０の心拍サイクルの間、どのように変化するのかを分析するように構成されてもよい。さらに、評価ユニット２８は、例えば、性質又は傾向を識別するために、血管の直径が複数の心拍サイクルの間でどのように変化するのかを評価するように構成されてもよい。上記傾向は、単一の睡眠サイクル又は複数の睡眠サイクルなど、数回の心拍サイクル又はより長い期間をカバーし得る。
【００７５】
血管の長さに沿った１又は複数のセクションにおける、血管の直径の変化を考慮することは、心拍数、血流量、血圧における変化、又は、血圧自体の指標などの幾つかのバイタルパラメータの推定を可能にする。
【００７６】
心拍数は、血管のサイズにおける変化の周波数を分析することによって、推定され得る。血管は、周期的に、脈動する血液によって、そのサイズを変化させる。これらの変化の周波数が、抽出され、患者１０の心拍数の指標として用いられ得る。これは、例えば、２つの連続する血管のうねり間の時間差を測定することによって、実行されてもよい。これは、血管の特徴的な点における直径の経時変化を評価すること、及び、当該点における直径の２つの最大値又は２つの最小値の間の時間を測定することによって測定され得る。最大の直径が、うねりが当該点に到着し、血管が拡張している時の血管の直径を表し、最小の直径が、当該点にうねりがなく、血管が収縮している時の血管の直径を表すことに留意すべきである。勿論、近似をより強固にするために、連続する最大値又は最小値間の幾つかの測定が実行されてもよい。
【００７７】
近似された血流量は、直径の平均を経時的に計算し、血液の速度を推定することによって決定されてもよい。血液の速度は、各心拍の間に血管を通じて伝播するうねりの速度を測定することによって推定され得る。うねりの速度は、血管の長さ方向に沿った（互いに既知の距離を空けている）２つの点における血管の直径の変化を評価し、第１の点から第２の点まで（うねりによって引き起こされた）直径の最大値が伝播する時間を測定することによって決定され得る。
【００７８】
血管の直径の最小値、最大値、及び／又は、平均値の経時変化は、患者の血圧の変化の指標を与えることができる。血管の直径の最小値の増加、及び／又は、血管の直径の最大値と最小値との差の増加は、血圧の増加と相関する。このため、血圧の変化は、血管の直径の変化から導出され得る。
【００７９】
評価ユニット２８は、血管の直径の変化を評価することによって、血圧自体の推定を与えるようにさえ構成され得る。上述のように推定され得る血流量は、例えば、オンライン上の「血圧及び血流」（http://math.arizona.edu/~maw1999/blood/pressure.html）に述べられているように、通常、抵抗によって分割される圧力差として規定される。循環系における血管の抵抗は、血管壁の滑らかさに加えて、血管の半径（半径が大きいほど、抵抗は低い）、血管の長さ（血管が長いほど、抵抗は高い）、血液の速度と関係している。滑らかさは、動脈壁上の脂肪性沈着物の堆積によって減少し得る。血管の長さは、常に同一の血管がイメージングされ、血管の幅がモニタされる（サイズ測定が抽出される）場合は変化しない。脂肪性沈着物は、観察よりも長いタイムスケールで堆積する。従って、これらのファクタは、補正又は無視されることができる。
【００８０】
このため、血流量と血圧との間の関係が利用されることができる。従って、導出された情報は、患者の血圧を示すバイタルパラメータを含んでいてもよい。
【００８１】
さらに、幾つかの有用な情報が、血流量から取得され得る。例えば、Urbano等による、「閉塞性睡眠時無呼吸における脳自動調節能障害」（J Appl Physiol、２００８年）、並びに、Netzer等による、「睡眠呼吸障害を有する中大脳動脈の血流」（Stroke、１９９８年）では、中大脳動脈における血流量が測定され、これは、顔におけるより高い血流によって整合される。
【００８２】
また、他のバイタルパラメータも、患者１０のＡＨＩを示し得る。上述のように、無呼吸低呼吸イベントは、人の血圧に影響を与える。このため、血流量をモニタすることによっても、ＡＨＩについての情報が導出され得る。
【００８３】
通常、患者の数回の心拍サイクルに亘る期間などの、短期間で導出されるこれらのバイタルパラメータに加えて、これらの測定の長期的な変化をモニタすることも可能である。このために、評価ユニット２８は、少なくとも１つの傾向パラメータを導出するように構成され得る。かかる傾向パラメータは、基本的に、（しばしば睡眠セッションとも呼ばれる）１回の睡眠サイクルの間の、又は、患者１０の複数の睡眠サイクルを含む期間（例えば、１週間）に亘る、バイタルパラメータの変化を表す。長期的パラメータは、バイタルパラメータの１つの平均値、又は、最小値／最大値を示していてもよい。例えば、１週間又は１ヶ月などの期間における患者１０のＡＨＩ又は血圧をモニタすることも興味深い。
【００８４】
血管の経時的なサイズ測定を評価する代わりに、評価ユニット２８は、患者の生命状態における情報を導出するために、対象の領域２２におけるイメージシーケンスのイメージ画素の赤色成分を評価し、領域２２におけるイメージシーケンスのイメージ画素の赤色成分の経時変化を評価するように構成されてもよい。例えば、平均の「赤さ」、又は、赤色成分の最小値及び／又は最大値、あるいは、赤色値の特定のレベルを超えた赤色成分の割合を経時的に観察することが可能である。特に、対象の領域２２における画素の赤色値の特定のレベルを超えた赤色成分の割合を経時的に評価することによって、評価ユニット２８は、そこから、心拍、血流量の経時変化、及び／又は、血圧の経時変化についての推定を導出するように構成され得る。かかる推定は、赤色成分の経時的な増加が、血流及び／又は血圧の経時的な増加から生じている可能性があるという考察に基づいていてもよい。赤色成分の経時変化を評価することによって、血液の脈動が見られ、心拍が抽出され得る。
【００８５】
処理ユニット２６及び評価ユニット２８の機能は、集積回路（ＩＣ）又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などのマイクロプロセッサにおいて、部分的又は全体的に実行され得る。当該機能は、ハードウェア及び／又はソフトウェアにおいて、部分的又は全体的に実装されてもよい。治療システムは、ストレージ手段などの周辺機器、様々な部品を機械的に固定するための有線コンポーネント又は機械的コンポーネントを含んでいてもよい。
【００８６】
好適な実施形態では、オイラー映像拡大又は他のイメージ拡大技術が、血管を識別する前に、又は、少なくともサイズを決定する前に、イメージ信号に適用される。この技術は、血管識別及びサイズ決定を促進することができる。処理ユニット２６は、好ましくは、必要な動作を実行するように構成される。映像拡大技術は、ここでは、映像シーケンスにおける僅かな変化を増幅可能とする技術を意味している。通常、脈動している血液は、血管の小さな動きしか生じさせない。このような小さな動きを検出するために、イメージ信号は、増幅される必要がある。通常、強い運動コンポーネントを示すイメージ（信号部分）の一部が、識別され、上記のオイラー映像拡大についての文献に示されるように、単一画素の値を修正することによって、動きが強調される。概説されたアプローチは、様々なフィルタリングアプローチの他、スペクトル解析及び分解を含む。イメージ信号に映像拡大を適用することによって、血管の識別、及び、サイズ測定の決定が、より容易になる。オイラー映像拡大は、イメージシーケンス内の赤色成分を増幅するために使用されてもよい。これは、導出されるイメージシーケンスにおける特定の画素の赤色成分の経時的な評価に基づいて、患者の生命状態における情報が導出される、上述したオプションを促進し得る。
【００８７】
図４は、他の改善に従った、患者インタフェース１６、特に、カメラ２０の電子コンポーネント及びイメージ処理ユニットのブロック図を概略的に図示している。検出ユニット２４、処理ユニット２６、及び、評価ユニット２８とは別に、本発明の実施形態に含まれ得る様々な他のコンポーネントが図示されている。図示されているコンポーネントの幾つかは、オプションであると考えられ、患者インタフェース内に組み込まれていてもよいし、又は、患者インタフェースから離れていてもよい。
【００８８】
図４は、温度センサ３０が、患者１０の体温及び／又は周囲温度についての測定値を処理ユニット２６に供給できることを図示している。この体温及び／又は周囲温度に基づいて、処理ユニット２６は、温度に関連する効果を補償するために、血管について決定されたサイズ測定を校正することができる。この温度センサ３０は、無線又は有線で接続されてもよく、患者インタフェース１６と一体化されてもよいし、患者インタフェース１６から離れた他の位置において患者１０に取付けられてもよい。上記校正は、所定の校正関数に基づいていてもよい。
【００８９】
校正関数の代わりに、様々な体温に関する所定の校正値を含むルックアップテーブル３２を有していてもよい。このため、温度センサ３０の現在測定値に関するルックアップテーブル３２に基づいて、校正値を直接的に決定することが可能になる。このルックアップテーブル３２は、温度センサ３０内に組み込まれてもよいし、あるいは、データベースの形式で、又は、コンピュータ読み取り可能なファイルとして、処理ユニット２６に供給されてもよい。
【００９０】
他の実施形態では、（患者インタフェースに搭載された、又は、インタフェースにセンサ測定値を伝達する）周囲温度センサによって、周囲温度が測定されることが可能であり、さらに、この周囲温度に基づいて、校正を実行することも可能である。
【００９１】
患者１０の皮膚領域２２に対する検出ユニット２４の向きを示す向きパラメータを供給するための配向センサ３４が更に図示されている。かかる配向センサ３４は、加速度センサ又はジャイロスコープセンサ又は近接センサなどの慣性センサを含んでいてもよい。配向センサ３４は、皮膚領域２２に対する検出ユニット２４の現在の位置を推定するために使用され得るセンサ信号（向きパラメータ）を供給する。例えば、患者１０が、夜の間に、移動し、患者の顔に対する患者インタフェースの位置が変化した場合、処理ユニット２６が、皮膚領域２２に対する検出ユニット２４の向きの測定値を備えることが必要であろう。配向センサ３４は、かかる測定値を供給することができる。また、処理ユニット２６は、血管の識別、及び、サイズ測定の決定に先立って、カメラ位置における変化を補償することができる。このことは、常に同じ皮膚領域２２が経時的に観察されることを保証する。
【００９２】
また、患者インタフェース１６は、患者１０の皮膚領域２２に対する検出ユニット２４の位置を調整するためのアクチュエーションユニット３６を有していてもよい。当該アクチュエーションユニット３６は、例えば、検出ユニット２４の向き、及び／又は、相対位置を変更可能とする、電子モータ又は他の電子アクチュエータにより実現され得る。このアクチュエーションユニット３６は、配向センサ３４の出力、及び／又は、処理ユニット２６において検出されたイメージ信号に適用されるイメージマッチングアルゴリズム（例えば、イメージステッチング又は特徴検出など）の結果に基づいて、位置を調整する。アクチュエーションユニット３６は、患者１０の血管の識別を促進するために、検出ユニット２４と対象の皮膚領域２２との間に一定距離を保証するためにも使用され得る。あるいは、検出ユニット２４と皮膚領域２２との間の距離は、イメージにおいて観察される距離に基づいて、校正されてもよい。例えば、血管は、大きくなったり／小さくなったりし得るが、２つの血管は、その相対位置を変えない。結果、２つの血管の各中心間の距離は、一定のままである。従って、本発明の患者インタフェース搭載システムを校正するための校正システムによる第１の測定を使用することが可能である。例えば、当該システムは、２つの血管の間の距離を測定し、患者インタフェースの位置が変更された後に決定されたサイズ測定を補正するために当該情報を用いることによって、校正されることができる。
【００９３】
また、上記治療システムは、フィードバックを患者及び／又は医者に供給するためのフィードバックユニット３８を有していてもよい。このフィードバックは、患者１０の生命状態についての決定された情報を含む。フィードバックユニット３８は、例えば、患者１０の生命状態を示す少なくとも１つのパラメータを表示する、患者インタフェース１６と一体化されたディスプレイにより実現され得る。しかしながら、好適には、フィードバックユニット３８は、患者１０の生命状態についての決定された情報を、携帯情報装置（スマートフォン、又は、タブレットなど）又はパーソナルコンピュータに送信可能とする、無線トランシーバなどの通信インタフェースにより実現され得る。これらの装置は、患者１０の生命状態についての導出された情報を、適切な形式で供給するように構成され得る。これにより、通信は、単方向又は双方向であり得る。双方向通信は、患者及び／又は医者が、評価ユニット２８の出力を構成することを可能にし得る。
【００９４】
他の実施形態では、照射ユニット３９が含まれていてもよい。この照射ユニット３９は、例えば、広いスペクトルの光を発する、又は、特定波長の光を発する、ＬＥＤ又は他の光源により実現され得る。発せられた光は、患者１０の皮膚領域２２に向けられる。検出ユニットは、照射ユニット３９の光に主に対応する反射光を検出してもよい。かかる商社は、生成されるイメージ信号の改善された品質につながり得る。
【００９５】
また、上記治療システムは、基準となる患者の生命状態についての情報を含むデータベース４２と通信するように構成されたデータベースインタフェース４０を有していてもよい。基準となる患者の生命状態についての上記情報は、比較可能な患者インタフェースにおｙり収集された情報を表していてもよい。上記の基準となる患者は、患者１０の生命状態が、どのようにして、基準となる患者の生命状態と比較されるかの評価を可能にする。例えば、ＯＳＡを患っている患者は、他の患者が、より低いＡＨＩ及びより低い血圧を有することを発見し得る。患者１０は、自身の圧力支持システムのための適切な設定を選択したかどうかの疑問に対する理由として、この比較を用いてもよい。基準となる患者の情報が利用可能である場合、評価ユニット２８は、比較パラメータを決定するように構成されてもよい。当該比較パラメータは、患者のＡＨＩと基準となる患者のＡＨＩとの関係を表す割合値、又は、患者の生命状態（血圧など）に関して、基準となる患者に対する患者の順位を表す絶対値を含んでいてもよい。
【００９６】
更に他の実施形態では、患者が患者情報を入力できるようにするユーザインタフェースを有していてもよい。かかる患者情報は、例えば、実施される測定に影響を与える可能性のある生活習慣（スポーツ、アルコール消費／喫煙の有無など）についての情報を含んでいてもよい。当該情報は、これらの活動決定が、どのように患者のＡＨＩに影響を与えるのかを示す教育的ツールとして用いられてもよい。また、患者のＰＡＰ機器に対する様々な設定の制御が、当該情報に基づいていてもよい。
【００９７】
本発明の他の態様では、処理ユニット２６、評価ユニット２８、及び、治療システムの上述した他のコンポーネントの幾つかが、図１に図示されるような治療装置１に組み込まれてもよい。患者１０の生命状態についての導出された情報は、圧力生成器１４を直接制御する、即ち、圧支持システムの閉ループ制御を供給するために使用されることもできる。圧力生成器１４の変更可能な設定例は、患者のＡＨＩに影響を有し得る気流速度及び圧力を含む。これらの設定の変更は、患者の生命状態についての導出された情報が、患者のＡＨＩレベルが高過ぎることを示す場合になされる。他の例は、高い血圧を有する患者１０が、より低い血圧を有する患者１０とは異なる機体組成を供給される必要がある可能性がある場合である。
【００９８】
図５では、患者１０の生命状態についての情報を取得するための方法が、概略的に図示されている。この情報は、患者１０の皮膚領域２２からの反射光を検出するステップＳ１０と、患者１０に呼吸可能気体のフローを伝達するための患者インタフェース１６に含まれる検出ユニット２４により、検出された光からイメージ信号を生成するステップＳ１２と、イメージ信号を処理するステップＳ１４と、経時的なイメージ信号の変化の評価に基づいて、患者１０の生命状態についての情報を抽出するためにイメージ信号を評価するステップＳ１６と、を含む。かかる方法は、患者インタフェースに含まれ、カメラ又はイメージセンサと通信する、コンピュータ又はマイクロプロセッサ上で部分的に実行されてもよい。
【００９９】
本発明が、図面及び上記記述において詳細に図示及び説明されてきたが、かかる図示及び説明は、例示であって、限定するものではないと考えられるべきであり、即ち、本発明は、開示の実施形態に限定されない。開示の実施形態に対する他の変形が、本発明を実施する際、当該技術分野における当業者によって、図面、開示、及び、添付の請求項の研究から、理解及び実施され得る。
【０１００】
請求項中、「有する」なる用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形は、複数あることを除外しない。単一の要素又は他のユニットが、請求項に規定される幾つかの項目の機能を果たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属項において言及されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが好適に用いられないということを示すものではない。
【０１０１】
コンピュータプログラムが、他のハードウェアとともに供給される、又は、他のハードウェアの一部として供給される、光学ストレージ媒体又はソリッドステート媒体などの適切な非一時的媒体上に格納／配布されてもよいが、インターネット、あるいは、他の有線又は無線通信システムなどの他の形式で配布されてもよい。
【０１０２】
請求項中の任意の参照符号は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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