(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の部位について除脂肪組織量の大きさを決定する方法であって、処理システムにおいて、
ａ）前記部位のインピーダンスを表す少なくとも１つのインピーダンス値を少なくとも１つの周波数において決定すること、
ｂ）前記少なくとも１つのインピーダンス値を用いて細胞内抵抗を決定すること、
ｃ）以下の等式
【数１】
0005970476.tif 000015
を用いて細胞内抵抗を表す組織量指標を決定すること、を備え、
ここで、Indは組織量指標、
sfはスケーリング因子、
Ri1は第１インピーダンスパラメータ値、
Ri2は第２インピーダンスパラメータ値である、方法。
【請求項２】
ａ）少なくとも１つのインピーダンス値を用いて体液レベルインピーダンスパラメータ値を決定すること、
ｂ）少なくとも１つの体液レベルインピーダンス値を用いて体液レベル指標を決定すること、を備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの体液レベルインピーダンスパラメータ値は、細胞内液レベルおよび細胞外液レベルを表す、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記体液レベル指標は、細胞内抵抗と細胞外抵抗との比率に基づいて決定される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
次式
【数２】
0005970476.tif 000016
を用いて細胞内抵抗Riを決定することを備え、
ここで、R∞は無限周波数おける抵抗であり、
R0はゼロ周波数における抵抗である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
ａ）１回目の測定で得られた少なくとも１つのインピーダンス値から第１インピーダンスパラメータ値を決定すること、
ｂ）２回目の測定で得られた少なくとも１つのインピーダンス値から第２インピーダンスパラメータ値を決定すること、
ｃ）前記処理システムにおいて前記第１および第２インピーダンスパラメータ値を使用して前記組織量指標と体液レベル指標とのうちの少なくとも１つを決定すること、を備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
ａ）身体部位優位性
ｂ）身体部位の種類の違い
ｃ）民族性
ｄ）年齢
ｅ）性別
ｆ）体重
ｇ）身長
の要因のうちの少なくとも１つに基づいて選択した基準母集団から、定数とスケーリング因子とのうちの少なくとも１つが決定される、請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
ａ）５０ｋＨｚ未満の周波数における第１インピーダンス値と、
ｂ）１００ｋＨｚ超の高周波数における第２インピーダンス値と、
を含む少なくとも２つのインピーダンス値を決定することを備える請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１インピーダンス値は前記パラメータR0を表し、前記第２インピーダンス値は前記パラメータ値R∞を表す、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ａ）それぞれの周波数における複数のインピーダンス値を決定すること、
ｂ）前記複数のインピーダンス値を用いて、組織量インピーダンスパラメータ値と体液レベルインピーダンスパラメータ値とのうちの少なくとも１つを決定すること、を備える請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
ａ）選択したそれぞれの周波数にて実行されたインピーダンス測定に基づいて値を推定すること、
ｂ）前記複数のインピーダンス値を用いて連立方程式を解くこと、
ｃ）前記複数のインピーダンス値に関する抵抗対リアクタンスのプロットから外挿すること、
ｄ）関数適合法を実行すること、
のうちの少なくとも１つによってインピーダンスパラメータ値を決定することを備える請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記組織量指標と体液レベル指標とのうちの少なくとも１つの表現を表示することを備える請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記処理システムにて１つ以上のインピーダンス測定を実行することを備える請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記処理システムにおいて、
ａ）少なくとも１つの駆動信号を前記被検者に印加すること、
ｂ）前記被検者に対して測定された少なくとも１つの信号を決定すること、
ｃ）前記駆動信号と前記被検者に対して測定された前記信号との表示を用いて少なくとも１つのインピーダンス値を決定すること、を備える請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記処理システムにおいて、
ａ）信号発生器を制御して少なくとも１つの駆動信号を前記被検者に印加すること、
ｂ）前記被検者に対して測定された少なくとも１つの信号をセンサを使用して決定すること、を備える請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
ａ）複数の測定周波数の各々で少なくとも１つのインピーダンス測定値を含む複数のインピーダンス測定値を決定すること、
ｂ）前記複数のインピーダンス測定値を用いてインピーダンスパラメータ値を決定すること、を備える請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
被検者に対して実施されたインピーダンス測定の分析に使用する装置であって、
ａ）前記被検者の部位のインピーダンスを表す少なくとも１つのインピーダンス値を少なくとも１つの周波数において決定すること、
ｂ）前記少なくとも１つのインピーダンス値を用いて細胞内抵抗を決定すること、
ｃ）以下の等式
【数３】
0005970476.tif 000017
を用いて細胞内抵抗を表す組織量指標を決定すること、
を実行する処理システムを備え、
ここで、Indは組織量指標、
sfはスケーリング因子、
Ri1は第１インピーダンスパラメータ値、
Ri2は第２インピーダンスパラメータ値である、装置。
【請求項１８】
ａ）第１組の電極を使用して１つ以上の電気信号を前記被検者に印加する信号発生器と、
ｂ）前記被検者に貼付した第２組の電極に現れた電気信号を測定するセンサと、
ｃ）制御装置と、を備え、前記制御装置は、
ｉ）前記信号発生器を制御し、
ｉｉ）前記測定された電気信号の表示を決定する、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記制御装置が前記処理システムを含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記処理システムが前記制御装置を含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法を実行する請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除脂肪組織量を示す組織量指標の決定に使用する方法および装置に関し、例えば、組織量変動の特定に使用し得る方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
個人の健康を査定する上で、また、ボディビルディングや怪我のリハビリなどのようなトレーニングをモニタリングする上で重要となり得る除脂肪組織量（ＬＴＭ：ｌｅａｎ  ｔｉｓｓｕｅ  ｍａｓｓ）の変化を測定するための実用的で信頼性の高い方法に関する研究は数少ない。例えば、高齢者の場合には、除脂肪組織量は、個人が十分な栄養を摂取しているかどうかの指標として使用されるだけでなく、除脂肪組織量を追跡することで、脊髄損傷（ＳＣＩ）などによる個人の麻痺肢といった怪我の衝撃を査定する上でも有用であり得る。
【０００３】
除脂肪組織量の査定技術の１つにＤＥＸＡ（二重エネルギーＸ線吸収測定法：Ｄｕａｌ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｘ−ｒａｙ  Ａｂｓｏｒｔｉｏｍｅｔｒｙ）がある。ＤＥＸＡは、被検者のＸ線吸収走査を利用して、伝播したＸ線の減衰を判断する方法であり、これにより被検者の身体組成に関する情報の決定が可能になる。ＤＥＸＡは、特に、被検者の骨塩密度（被検者の灰分重量としても知られる）の決定に使用できる。これを、被検者の体重、細胞内液レベルおよび細胞外液レベルのような情報と組み合わせて使用することで、被検者の脂肪量と除脂肪量を導出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第００／７９２５５号
【特許文献２】国際公開第２００５／１２２８８８号
【特許文献３】国際公開第２００８／１３８６０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記方法は高額な画像機器を使用し、また、患者にＸ線を投与する必要があるため、望ましくない。
体液レベルなどの被検者に関する生体パラメータを決定する１つの既存の方法は、生体電気インピーダンスを使用するものである。これは、皮膚表面に設置した一連の電極を用いて、被検者の身体の電気インピーダンスを測定することを伴う。身体表面で測定される電気インピーダンスの変動は、心周期、浮腫などに関連する体液レベルの変動または体形に影響する他の状態のパラメータを決定するために使用される。
【０００６】
特許文献１は、同一被検者の２つの異なる解剖学的領域にて、単一の低周波交流電流において生体電気インピーダンスを測定することにより、浮腫を検出する方法を記載している。２つの測定値を、正規母集団から得たデータと比較して分析することで、組織浮腫の存在の兆候が得られる。
【０００７】
特許文献２は、被検者の組織浮腫を検出する方法を記載している。当該方法は第１および第２身体部位の測定インピーダンスを決定することを含む。次に、細胞内液に対する細胞外液の比を示す指数が各身体部位について計算され、その値を用いて、第１および第２身体部位に関する指数に基づき指数比が決定される。次に、この指数比を、例えば、基準値または事前に決定された指数比と比較することによって、組織浮腫の有無または程度を決定するために使用できる。
【０００８】
特許文献３は、被検者に対し実施されるインピーダンス測定の分析に用いる方法を記載している。同方法は、処理システムにおいて、少なくとも１つのインピーダンス値を決定すること、被検者の少なくとも１つの部位のインピーダンスを示すこと、少なくとも１つのインピーダンス値および基準を用いて被検者のパラメータを示す指標を決定すること、指標表現を表示することを含む。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の広義の形態において、本発明は、被検者の部位について除脂肪組織量の大きさを決定する方法を提供する。当該方法は、処理システムにおいて、
ａ）前記部位のインピーダンスを表す少なくとも１つのインピーダンス値を少なくとも１つの周波数において決定すること、
ｂ）前記少なくとも１つのインピーダンス値を用いて組織量インピーダンスパラメータ値を決定すること、
ｃ）前記組織量インピーダンスパラメータ値に少なくとも部分的に基づいて組織量指標を決定すること、を備える。
【００１０】
典型的には、前記組織量インピーダンスパラメータ値は細胞内抵抗を表す。
典型的には、前記方法は、
ａ）少なくとも１つのインピーダンス値を用いて体液レベルインピーダンスパラメータ値を決定すること、
ｂ）少なくとも１つの体液レベルインピーダンス値を用いて体液レベル指標を決定すること、を備える。
【００１１】
典型的には、前記少なくとも１つの体液レベルインピーダンスパラメータ値は、細胞内液レベルおよび細胞外液レベルを表す。
典型的には、前記体液レベル指標は、細胞内抵抗と細胞外抵抗との比率に基づいて決定される。
【００１２】
典型的には、前記方法は、次式
【００１３】
【数１】
0005970476.tif 000002
を用いて細胞内抵抗を決定することを備える。
【００１４】
典型的には、前記方法は、
ａ）１回目の測定で得られた少なくとも１つのインピーダンス値から第１インピーダンスパラメータ値を決定すること、
ｂ）２回目の測定で得られた少なくとも１つのインピーダンス値から第２インピーダンスパラメータ値を決定すること、
ｃ）前記処理システムにおいて前記第１および第２インピーダンスパラメータ値を使用して前記組織量指標と体液レベル指標とのうちの少なくとも１つを決定すること、を備える。
【００１５】
典型的には、前記方法は、前記処理システムにおいて、以下の等式
【００１６】
【数２】
0005970476.tif 000003
を用いて前記組織量指標を決定することを備え、ここで、Indは組織量指標、sfはスケーリング因子、Ri1は第１インピーダンスパラメータ値、Ri2は第２インピーダンスパラメータ値である。
【００１７】
典型的には、前記方法は、前記処理システムにおいて、以下の等式
【００１８】
【数３】
0005970476.tif 000004
を用いて前記組織量指標を決定することを備え、ここで、Indは組織量指標、Cは定数、sfはスケーリング因子である。
【００１９】
典型的には、前記定数Cは１０〜１５の間の値であり、前記スケーリング因子sfは０．００２〜０．００４の間の値である。
典型的には、前記定数Cは１３．３の値を有し、前記スケーリング因子は０．００３３の値を有する。
【００２０】
典型的には、前記方法は、
ａ）身体部位優位性
ｂ）身体部位の種類の違い
ｃ）民族性
ｄ）年齢
ｅ）性別
ｆ）体重
ｇ）身長
の要因のうちの少なくとも１つに基づいて選択した基準母集団から、定数とスケーリング因子とのうちの少なくとも１つが決定される。
【００２１】
典型的には、前記方法は、
ａ）５０Ｈｚ未満の周波数における第１インピーダンス値と、
ｂ）１００Ｈｚ超の高周波数における第２インピーダンス値と、
を含む少なくとも２つのインピーダンス値を決定することを備える。
【００２２】
典型的には、前記第１インピーダンス値は前記パラメータR0を表し、前記第２インピーダンス値は前記パラメータ値R∞を表す。
典型的には、前記方法は、
ａ）それぞれの周波数における複数のインピーダンス値を決定すること、
ｂ）前記複数のインピーダンス値を用いて、前記組織量インピーダンスパラメータ値と体液レベルインピーダンスパラメータ値とのうちの少なくとも１つを決定すること、を備える。
【００２３】
典型的には、前記方法は、
ａ）選択したそれぞれの周波数にて実行されたインピーダンス測定に基づいて値を推定すること、
ｂ）前記複数のインピーダンス値を用いて連立方程式を解くこと、
ｃ）前記複数のインピーダンス値に関する抵抗対リアクタンスのプロットから外挿すること、
ｄ）関数適合法を実行すること、
のうちの少なくとも１つによってインピーダンスパラメータ値を決定することを備える。
【００２４】
典型的には、前記方法は、前記組織量指標と体液レベル指標とのうちの少なくとも１つの表現を表示することを備える。
典型的には、前記方法は、前記処理システムにて１つ以上のインピーダンス測定を実行することを備える。
【００２５】
典型的には、前記方法は、前記処理システムにおいて、
ａ）少なくとも１つの駆動信号を前記被検者に印加すること、
ｂ）前記被検者に対して測定された少なくとも１つの信号を決定すること、
ｃ）前記駆動信号と前記被検者に対して測定された前記信号との表示を用いて少なくとも１つのインピーダンス値を決定すること、を備える。
【００２６】
典型的には、前記方法は、前記処理システムにおいて、
ａ）信号発生器を制御して少なくとも１つの駆動信号を前記被検者に印加すること、
ｂ）前記被検者に対して測定された少なくとも１つの信号をセンサを使用して決定すること、を備える。
【００２７】
典型的には、前記方法は、
ａ）複数の測定周波数の各々で少なくとも１つのインピーダンス測定値を含む複数のインピーダンス測定値を決定すること、
ｂ）前記複数のインピーダンス測定値を用いて前記インピーダンスパラメータ値を決定すること、を備える。
【００２８】
第２の広義の形態において、本発明は、被検者に対して実施されたインピーダンス測定の分析に使用する装置を提供する。当該装置は、
ａ）前記被検者の部位のインピーダンスを表す少なくとも１つのインピーダンス値を少なくとも１つの周波数において決定すること、
ｂ）前記少なくとも１つのインピーダンス値を用いて組織量インピーダンスパラメータ値を決定すること、
ｃ）前記組織量インピーダンスパラメータ値に少なくとも部分的に基づいて組織量指標を決定すること、
を実行する処理システムを備える。
【００２９】
典型的には、前記装置は、
ａ）第１組の電極を使用して１つ以上の電気信号を前記被検者に印加する信号発生器と、
ｂ）前記被検者に貼付した第２組の電極に現れた電気信号を測定するセンサと、
ｃ）制御装置と、を備え、前記制御装置は、
ｉ）前記信号発生器を制御し、
ｉｉ）前記測定された電気信号の表示を決定する。
【００３０】
典型的には、前記制御装置が前記処理システムを含む。
典型的には、前記処理システムが前記制御装置を含む。
本発明の上記広義の形態は組み合わせて使用することができ、また、トレーニング中やリハビリ中における細胞量の変化や栄養状態の変化をモニタリングする場合など広範囲に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】インピーダンス決定装置の一実施例の概略図である。
【図２】組織量指標を決定するプロセスの一実施例のフローチャートである。
【図３Ａ】生体組織のための論理等価回路の一実施例を示す略図である。
【図３Ｂ】ヴェッセルプロットとして知られるインピーダンスの軌跡の一実施例である。
【図３Ｃ】組織量指標の経時的変動の一実施例を示すグラフである。
【図３Ｄ】体液レベル指標の経時的変動の一実施例を示すグラフである。
【図４】組織量指標を決めるための指標を決定するプロセスの一実施例を示すフローチャートである。
【図５Ａ】四肢インピーダンスの測定に使用する電極位置の実施例の概線図である。
【図５Ｂ】四肢インピーダンスの測定に使用する電極位置の実施例の概線図である。
【図５Ｃ】四肢インピーダンスの測定に使用する電極位置の実施例の概略図である。
【図５Ｄ】四肢インピーダンスの測定に使用する電極位置の実施例の概略図である。
【図５Ｅ】ふくらはぎインピーダンスの測定に使用する電極位置の一実施例の概略図である。
【図６Ａ】指標表現の第１実施例の略図である。
【図６Ｂ】指標表現の第１実施例の略図である。
【図６Ｃ】指標表現の第１実施例の略図である。
【図７】ＤＸＡを用いて測定したインピーダンスパラメータ値Riと除脂肪組織量との間の関係の一実施例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の一実施例を添付の図面を参照して説明する。
まず、図１を参照して、被検者の生体電気インピーダンスの分析に好適な装置の一実施例を説明する。
【００３３】
図１に示されるように、装置は処理システム１０２を設けた測定機器１００を含み、この処理システム１０２は、第１リード１２３Ａ、１２３Ｂをそれぞれ介して１つ以上の信号発生器１１７Ａ、１１７Ｂに接続され、また、第２リード１２５Ａ、１２５Ｂをそれぞれ介して１つ以上のセンサ１１８Ａ、１１８Ｂに接続されている。接続はマルチプレクサなどのスイッチング素子を介してもよいが、このスイッチング素子は必須ではない。
【００３４】
使用時に、信号発生器１１７Ａ、１１７Ｂは２つの第１電極１１３Ａ、１１３Ｂに接続される。これら第１電極１１３Ａ、１１３Ｂは、信号を被検者Ｓに印加可能な駆動電極として機能する。一方、１つ以上のセンサ１１８Ａ、１１８Ｂは第２電極１１５Ａ、１１５Ｂに接続される。これら第２電極１１５Ａ、１１５Ｂは、被検者Ｓの信号を感知できる感知電極として機能する。
【００３５】
信号発生器１１７Ａ、１１７Ｂおよびセンサ１１８Ａ、１１８Ｂは、処理システム１０２と電極１１３Ａ、１１３Ｂ、１１５Ａ、１１５Ｂとの間の任意の位置に設けられてよく、また、測定機器１００内に統合されてもよい。しかし、一実施例では、信号発生器１１７Ａ、１１７Ｂおよびセンサ１１８Ａ、１１８Ｂは、電極システム内に統合されるか、または、信号発生器１１７Ａ、１１７Ｂおよびセンサ１１８Ａ、１１８Ｂを処理システム１０２に接続するリード１２３Ａ、１２３Ｂ、１２５Ａ、１２５Ｂによって、被検者Ｓの近傍に設けられた別のユニット内に統合されている。
【００３６】
前述のシステムは、標準的な４端子インピーダンス測定を実施するために用いられる、２チャネル機器であることが理解される。各チャネルは、それぞれ添字Ａ、Ｂで示されている。２チャネル機器の使用は単に例示であり、代替として、複数チャネル機器を使用して、電極を付け直さずに、複数の身体部位を測定できるようにしてもよい。このような機器の一実施例は、同時係属出願の国際公開第２００９／０５９３５１号に記載されている。
【００３７】
オプションである外部インターフェース１０３を用いて、測定機器１００を、有線、無線またはネットワーク接続を介し、外部データベースまたはコンピュータシステム、バーコードスキャナなどの１つ以上の周辺機器１０４に接続することができる。また、処理システム１０２は典型的に、タッチスクリーン、キーパッドおよびディスプレイなどの任意の適切な形態であり得る入出力機器１０５を含む。
【００３８】
使用時に、処理システム１０２は制御信号を発生するように適合され、この制御信号によって、信号発生器１１７Ａ、１１７Ｂが、第１電極１１３Ａ、１１３Ｂを介して被検者Ｓに印加され得る適切な波形の電圧信号または電流信号などの１つ以上の交流信号を発生する。次に、センサ１１８Ａ、１１８Ｂは、被検者Ｓの電圧または電流を、第２電極１１５Ａ、１１５Ｂを用いて決定し、適切な信号を処理システム１０２に伝送する。
【００３９】
したがって、処理システム１０２は、適切な制御信号を生成するとともに、測定信号を部分的に解釈して、被検者の生体電気インピーダンスを決定するために適切な任意の形態であってよく、任意で、例えば相対流体レベル、浮腫やリンパ浮腫などの疾患の有無または程度、身体組成の測定値、心機能などの他の情報を決定することができることが理解される。
【００４０】
したがって、処理システム１０２は、ラップトップ、デスクトップ、ＰＤＡ、スマートホンなどの適切にプログラムされたコンピュータシステムであってよい。代替的に、処理システム１０２は、ＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ）などの専用ハードウェア、または、プログラムされたコンピュータシステムと専用ハードウェアとの組み合わせなどから構成されてもよい。
【００４１】
使用時に、第１電極１１３Ａ、１１３Ｂは、１つ以上の信号が被検者Ｓに導入され得るように被検者上に設置される。第１電極の位置は、研究対象である被検者Ｓの検査部位によって決まる。そのため、例えば、第１電極１１３Ａ、１１３Ｂを、被検者Ｓの胸部および頸部に配置すれば、胸腔のインピーダンスを決定できるようになる。あるいは、被検者の片方の手首と両足首に電極を設置すれば、四肢、胴体、および／または全身のインピーダンスを決定することができる。
【００４２】
電極を配置すると、第１リード１２３Ａ、１２３Ｂおよび第１電極１１３Ａ、１１３Ｂを介して、１つ以上の交流信号が被検者Ｓに印加される。交流信号の特質は、測定機器の特質および次に実行される分析によって異なる。
【００４３】
例えば、本システムは、単一の低周波信号を被検者Ｓに導入し、測定されたインピーダンスを生体パラメータの決定に直接使用する生体インピーダンス分析法（ＢＩＡ：Ｂｉｏｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）を用いることができる。一実施例では、印加する信号の周波数は比較的低く、１００ｋＨｚ未満、より典型的には５０ｋＨｚ未満、より好ましくは１０ｋＨｚ未満などである。この場合には、こうした低周波信号を、印加周波数ゼロの時のインピーダンスの推定値として使用することができ、この推定値は、一般にインピーダンスパラメータ値R0と言及され、細胞外液レベルを示すことになる。
【００４４】
あるいは、印加する信号の周波数を、２００ｋＨｚ以上、より典型的には５００ｋＨｚ以上、または１０００ｋＨｚ以上と比較的高くすることができる。この場合には、こうした高周波信号を、印加周波数が無限大である時のインピーダンスの推定値として使用することができ、この推定値は、一般にインピーダンスパラメータ値R∞と言及され、以降でより詳細に述べるように、細胞外液レベルと細胞内液レベルとの組み合わせを示すことになる。
【００４５】
代替的に、および／またはこれに加えて、システムは、生体インピーダンス分光法（ＢＩＳ：Ｂｉｏｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を使用できる。ＢＩＳは、非常に低周波（４ｋＨｚ）からより高周波（１０００ｋＨｚ）までの範囲の多数の周波数の各々においてインピーダンス測定を実施する方法であり、この範囲内の２５６以上もの異なる周波数を使用することができる。こうした測定は、好ましい実現に応じて、複数の周波数を重ね合わせた信号を同時に、または各種周波数の多数の交流信号を連続的に印加することで実施できる。印加する信号の周波数または周波数範囲も、実施中である分析に応じて変更してよい。
【００４６】
複数の周波数にてインピーダンス測定を行う場合は、これらの信号を使用して、ゼロインピーダンス周波数、特性周波数、無限周波数に相当する値R0、Zc、R∞のような１つ以上のインピーダンスパラメータ値を導出できる。次にこのインピーダンスパラメータ値を使用して、以降でより詳細に説明するように、細胞内液レベルおよび細胞外液レベルの両方についての情報を決定することができる。
【００４７】
さらなる代替形では、システムは多周波数生体インピーダンス分析（ＭＦＢＩＡ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｂｉｏｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）を使用する。この分析では、各々が独自の周波数を有する複数の信号が被検者Ｓに導入され、測定したインピーダンスが体液レベルの評価に使用される。一実施例では、４種の周波数を使用することができる。ここでは、各周波数で得られたインピーダンス測定値を用い、例えば以降でより詳細に説明するように、測定されたインピーダンス値をコールモデルに適合させて、インピーダンスパラメータ値を導出する。あるいは、各々の周波数におけるインピーダンス測定値を単独で、または組み合わせて使用してもよい。
【００４８】
したがって、測定機器１００は、好ましい実現に応じて、交流信号を単一周波数で、同時に複数の周波数で、あるいは多数の交流信号を各種周波数にて連続的に印加してよい。印加する信号の周波数または周波数範囲は、実行中の分析に応じて変更してもよい。
【００４９】
一実施例では、印加される信号は、被検者Ｓに交流電圧を印加する電圧発生器によって発生されるものであるが、あるいは電流信号を印加しても構わない。一実施例では、電圧源は典型的に対称的に配列され、信号発生器１１７Ａ、１１７Ｂの各々は独立して制御可能であり、被検者の信号電圧を変化させ得る。
【００５０】
第２電極１１５Ａ，１１５Ｂの間において、電圧差および／または電流が測定される。一実施例では、電圧は差動で測定される。即ち、各センサ１１８Ａ、１１８Ｂは、各第２電極１１５Ａ、１１５Ｂにおける電圧を測定するために使用され、したがって、測定する電圧がシングルエンド・システムと比べて半分で済む。
【００５１】
取得される信号および測定される信号は、ＥＣＧ（心電図）のように人体によって生成された電圧と、印加された信号によって発生した電圧と、環境電磁妨害によって生じたその他の信号との重畳である。したがって、フィルタ処理やその他の適切な分析を用いて、不要な成分を除去してもよい。
【００５２】
取得された信号は、典型的に、システムの、印加された各周波数におけるインピーダンスを得るために復調される。重畳された周波数を復調する１つの適切な方法は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）アルゴリズムを使用して、時間ドメインデータを周波数ドメインに変換するというものである。典型的に、この方法は、印加された電流信号が、印加された周波数の重畳である場合に用いられる。測定した信号のウィンドウイングを必要としないその他の方法に、スライディングウィンドウＦＦＴがある。
【００５３】
印加された電流信号が、各種周波数をスイープして形成されたものである場合には、測定された信号に、信号発生器から導出された基準正弦波および余弦波を掛けるか、または測定された正弦波および余弦波を掛けた後に、これを全体のサイクル数にわたって積分するという信号処理法を用いることがより典型的である。このプロセスは、直交復調または同期検波として多様に知られているものであり、全ての無相関信号または非同期信号を拒否することで、ランダムノイズを大幅に低減する。
【００５４】
その他の適切なデジタルおよびアナログ復調法が当業者には明らかである。
ＢＩＳの事例では、記録された被検者の電圧および電流を比較することによって、各周波数における信号からインピーダンス測定値またはアドミタンス測定値が決定される。次に、復調アルゴリズムは、各周波数におけるインピーダンス値を決定できるようにするために、各周波数における振幅信号および位相信号を生じることができる。
【００５５】
前述のプロセスの一部として、第２電極１１５Ａ、１１５Ｂの間の距離を測定し、記録してもよい。同様に、身長、体重、年令、性別、健康状態、何らかの治療介入、およびこの治療介入が行われた日時など、被検者に関する他のパラメータを記録してもよい。また、現在の投薬など、他の情報を記録してもよい。この情報は、次に、浮腫の有無または程度の判定を可能にしたり、身体組成の評価を可能にしたりするために、インピーダンス測定値のさらなる分析を実施する際に使用できる。
【００５６】
インピーダンス測定の精度は、多くの外部要因に左右され得る。これらの外部要因は、例えば、被検者と周囲環境との間、リードと被検者との間、電極間などの容量結合の影響を含み、これら影響はリード構造、リード構成、被検者の姿勢などの要因に基づいて変化する。さらに、電極表面と皮膚との電気的接続のインピーダンス（「電極インピーダンス」として知られる）は変動することが典型的であり、これは皮膚水分レベル、メラトニンレベルなどの要因に依存し得る。さらなる誤差原因は、リード内の種々の導電体間、またはリード自体の間の誘導結合の存在である。
【００５７】
このような外部要因は、測定プロセスおよびその後の分析を不正確にする可能性があるため、測定プロセスへの外部要因の影響を抑制できるようにすることが望ましい。
発生し得る不正確性の一つの形態は、電圧が被検者に非対称に現れる、「不平衡」と呼ばれる状況によって生じ得る。このような状況は、被検者の身体中心に大きな信号電圧をもたらし、ひいては、被検者の胴部と、被検者が配置される支持面との間の寄生容量から発生する迷走電流を引き起こす。
【００５８】
被検者に現れる電圧が被検者の実効中心に対して対称にならない不平衡の存在は、「コモンモード」信号を引き起こすが、このコモンモード信号は、被検者Ｓにおける、被検者のインピーダンスとは関連しない信号の事実上の大きさである。
【００５９】
したがって、この影響の抑制を補助するために、被検者の身体中心周囲に対称な電圧を生じさせる信号を被検者Ｓに印加することが望ましい。その結果、測定装置の基準電圧に等しい被検者Ｓ内の基準電圧が、電極配置に関連して考えた場合の被検者の実効身体中心に近づく。測定装置の基準電圧は典型的にグランドであり、そのため、被検者Ｓの身体中心がグランドに可能な限り近づき、それによって、被検者の胴部に現れる信号の大きさ全体が最小化されて、迷走電流が最小化される。
【００６０】
一実施例では、感知電極の周囲の対称な電圧は、駆動電極１１３Ａ、１１３Ｂの各々に対称電圧を印加する差動双方向電圧駆動方式などの対称電圧源を使用することによって達成できる。しかしながら、２つの駆動電極１１３Ａ、１１３Ｂに対する接触インピーダンスが同等でない場合、または実際の環境で典型的である被検者Ｓのインピーダンスが被検者Ｓの丈に沿って変動する場合は、この方法は、必ずしも有効ではない。
【００６１】
一実施例では、装置は、種々の電極インピーダンスを補償して、被検者Ｓに現れる電圧の所望の対称性を復元するために、駆動電極１１３Ａ、１１３Ｂの各々に印加する差動電圧駆動信号を調節することによって、この問題を克服する。このプロセスは、本明細書では平衡化と呼ばれ、一実施例では、コモンモード信号の大きさを低減するように補助し、ひいては、被検者に関連する寄生容量によって生じる電流損失を低減させる。
【００６２】
不平衡の程度、ひいては、必要とされる平衡化の量は、感知電極１１５Ａ、１１５Ｂの信号を監視し、次に、これらの信号を用いて駆動電極１１３Ａ、１１３Ｂを介して被検者に印加される信号を制御することによって決定できる。特に、不平衡の程度は、感知電極１１５Ａ、１１５Ｂで検出された電圧から付加的な電圧を判定することによって計算することができる。
【００６３】
プロセスの一実施例では、感知電極１１５Ａ、１１５Ｂの各々で感知される電圧は、第１電圧を計算するために使用され、この計算は測定電圧を組み合わせるかまたは加えることによって達成される。それゆえ、第１電圧は、差動増幅器を用いて決定され得る付加電圧（一般にコモンモード電圧または信号と呼ばれる）であり得る。
【００６４】
この点について、差動増幅器は典型的に２つの感知電圧信号Va、Vbを組み合わせて第２電圧を決定するために使用され、一実施例において、この第２電圧は、被検者Ｓの関心点に現れる電圧差Va-Vbである。電圧差は、インピーダンス値を導出するために、被検者に流れる電流フローの測定値とともに使用される。しかしながら、差動増幅器は典型的に、「コモンモード」信号(Va+Vb) / 2をさらに出力する。(Va+Vb) / 2はコモンモード信号の大きさを表す。
【００６５】
差動増幅器はコモンモード除去能力を含むが、これは一般に効果が限られており、典型的に比較的高い周波数において有効性が低下し、ひいては、大きいコモンモード信号は、差動信号に重畳された誤差信号を生成する。
【００６６】
コモンモード信号によって発生する誤差は、各感知チャネルを較正することで最小化できる。差動増幅器の両方の入力が利得および位相特性において完全に一致し、信号増幅とともに線形に機能する理想的な事例では、コモンモード誤差がゼロとなる。一実施例では、差動増幅器の２つの感知チャネルは差動処理の前にデジタル化される。これにより、較正係数を各チャネルに個別に適用して、両特徴を高度な正確さで一致させ、ひいては低コモンモード誤差を達成することが容易となる。
【００６７】
したがって、コモンモード信号を決定することで、印加電圧信号を調整することができ、例えば、印加信号の相対的な大きさおよび／または位相を調整することで、コモンモード信号が最小化され、あらゆる不均衡がほぼ排除される。この処理の一実施例は、同時係属出願の国際公開第２００９／０５９３５１号に詳細に記載されている。
【００６８】
以下、インピーダンス測定の分析における装置の動作の一実施例について、図２を参照して説明する。
一実施例では、処理システム１０２が電流信号を被検者Ｓに印加させ、被検者Ｓに現れた誘導電圧を測定させ、続いて、測定電圧および印加電流を表す信号が、分析のために処理システム１０２に返される。
【００６９】
プロセスが組織量指標を決定するために用いられている場合には、この工程は、典型的に、被検者Ｓの組織量損失を生じやすいことが疑われる少なくとも１部位に対し実施される。これには、被検者の背中、脚、大腿部、ふくらはぎなどの任意の大規模な筋肉群が含まれ得る。
【００７０】
電流信号および電圧信号の印加は、指標導出のための分析の実施に用いられる別個の処理システムで制御でき、１つの処理システムの使用は単に例示を目的としたものであることが理解される。
【００７１】
ステップ２００で、処理システム１０２は、測定された電圧および電流信号を使用して、少なくとも１つの周波数で少なくとも１つのインピーダンス値を決定する。この少なくとも１つのインピーダンス値は、被検者の一部位のインピーダンスを表す。
【００７２】
ステップ２１０で、処理システム１０２は、この少なくとも１つのインピーダンス値を使用して、組織量インピーダンスパラメータ値を決定する。組織量インピーダンスパラメータ値の特質は種々であってよいが、総体的に、この値は、細胞内液量、ひいては除脂肪組織量に応じて変化する細胞内インピーダンスRiを表す。
【００７３】
これに関し、図３Ａは、生体組織の電気挙動を有効にモデリングする等価回路の一実施例である。この等価回路は、細胞外液および細胞内液の電流の流れをそれぞれ表す２つのブランチを設けている。生体インピーダンスの細胞外液成分は細胞外抵抗Reで、細胞内液成分は細胞内抵抗Riで表され、容量Cは細胞膜を表す。
【００７４】
交流（ＡＣ）のインピーダンスの細胞外成分および細胞内成分の相対的な大きさは、周波数によって変化する。ゼロ周波数においては、コンデンサは完全な絶縁体として機能し、全ての電流が細胞外液を流れるため、ゼロ周波数における抵抗R0は細胞外抵抗Reと等しい。無限周波数においては、コンデンサは完全な導体として機能し、電流は平行な抵抗の組み合わせを通過する。無限周波数R∞における抵抗は次式で与えられる。
【００７５】
【数４】
0005970476.tif 000005
したがって、細胞内抵抗は次式で与えられる。
【００７６】
【数５】
0005970476.tif 000006
このため、ω＝２π×周波数である角周波数における、図３Ａの等価回路のインピーダンスは次式で与えられる。
【００７７】
【数６】
0005970476.tif 000007
ここで、R∞＝無限印加周波数におけるインピーダンス、R0＝ゼロ印加周波数におけるインピーダンス＝Re、τは容量性回路の時定数である。
【００７８】
しかし、上式は細胞膜が不完全なコンデンサであるという事実を考慮に入れていない理想的な状況を示したものである。この事実を考慮に入れた場合は、次の変形モデルが得られる。
【００７９】
【数７】
0005970476.tif 000008
ここで、αは０〜１の値を有し、理想モデルとの実際のシステムのずれの指標として考えることができる。
【００８０】
図３Ｂに、典型的な多周波インピーダンス応答の一実施例を示す。周波数が上昇するにつれてリアクタンスは特徴周波数のピークまで増加し、その後低下するが、一方で、抵抗は低下し続ける。この結果、図示されるように、ｘ軸の下に中心を持った円形の軌跡となる。
【００８１】
インピーダンスパラメータの値Xc、R0、R∞、Zc、またはαは、以下に示す多数の方式の任意の１つより決定されてよい。
・選択された各周波数に対し実施されたインピーダンス測定値に基づいて値を推定する方式；
・各種周波数において決定されたインピーダンス値に基づいて連立方程式を解く方式；
・反復的な数学的方法を使用する方式；
・複数の周波数におけるインピーダンス測定値についてのリアクタンスに対する抵抗のプロットから外挿する方式（図３Ｂに示すものと類似の「ヴェッセルプロット」）；
・多項式関数の使用などの、関数適合法を実施する方式。
【００８２】
例えば、ヴェッセルプロットは、４ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚなどの幅広い周波数にわたってこの周波数範囲内の２５６個またはこれ以上の各種周波数を用いて複数の測定を実施するＢＩＳ機器に使用されることが多い。次に、Xc、R0、R∞、Zc、またはαを計算するために、回帰手順を使用して、測定データを理論上半円形の軌跡に適合させる。
【００８３】
このような回帰分析は、コンピュータ処理に多額の費用がかかり、典型的に、より大型またはより高価な機器を必要とする。回帰分析には、および大量のデータポイントも必要であり、測定プロセスに多大な時間がかかる原因となり得る。
【００８４】
代替として、測定ポイントを３つしか必要としない円形適合法を使用することができる。この方法では、測定ポイント間の幾何学的関係を表す３つの連立方程式を解くことによって、円を定義する３つのパラメータとして、円の半径（ｒ）および中心座標（ｉ、ｊ）が計算される。これらの円パラメータにより、Xc、R0、R∞、Zc、またはαが、幾何学的第一原理で容易に計算される。
【００８５】
この円形法は、Xc、R0、R∞、Zc、またはαの値を、コンピュータ処理の点において、回帰分析を実施した場合よりも安価な方式で導出できるようにし、さらに、必要なデータポイントの数が少なくて済むので、測定プロセスが高速化される。
【００８６】
連立方程式の使用に関する１つの潜在的な欠点は、インピーダンス測定値の１つが何らかの理由で不正確である場合、これによりXc、R0、R∞、Zc、またはαの計算値に大きな偏差をもたらし得ることである。したがって、一実施例では、インピーダンス測定が３つよりも多くの周波数にて実施され、３つの周波数におけるインピーダンス測定値のあらゆる可能な組み合わせに対して円パラメータが計算される。コールモデルに対するデータの適合度の尺度である標準偏差とともに、平均値が提供される。測定値の１つが不正確である場合には、平均値からの最大量のずれを示す測定値や、あるいは、平均値から、設定された標準偏差よりも大きく逸脱している測定値など、１つまたは複数の異常測定値を除外することによって平均値を再計算して、より正確な値を提供することで、不正確さを補うことができる。
【００８７】
このプロセスでは、４つまたは５つというようにさらに多くの測定値を使用しているが、これはＢＩＳ測定プロトコルを用いて典型的に実施される２５６またはそれ以上の周波数よりも依然としてかなり少なく、測定プロセスをより迅速に実施することができる。
【００８８】
一実施例では、使用される周波数は０ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚの範囲のものであり、特定の１実施例では、４つの測定値が２５ｋＨｚ、５０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、２００ｋＨｚの周波数にて記録されているが、使用する測定周波数は任意の適切なものであってよい。
【００８９】
Xc、R0、R∞、Zc、またはαなどのインピーダンスパラメータ値を決定するさらなる代替例では、１つの周波数にてインピーダンス測定を実施し、得られた測定値をパラメータ値の推定値として使用する。この例では、１つの低周波数（典型的に５０ｋＨｚ未満）にて実施される測定によってR0を、１つの高周波数（典型的に１００ｋＨｚ以上）にて実施される測定によってR∞を推定することで、前述の等式（２）を用いて値Riを求められるようにする。
【００９０】
前述した等価回路は抵抗を定数値としてモデリングするものであり、したがって、被検者のインピーダンス反応を正確に反映せず、特に被検者の血流中の赤血球の向きの変化、あるいはその他の緩和効果を正確にモデリングしない。人体の導電性をより精密にモデリングするには、改善されたＣＰＥベースのモデリング法を代替的に使用してよい。
【００９１】
いずれの場合でも、Xc、R0、R∞、Zcなどのパラメータ値を決定する任意の適切な方法を使用でき、これによりRiの導出が可能となることが理解される。
ステップ２２０で、組織量インピーダンスパラメータ値を用いて組織量指標を求めることができる。一実施例では、組織量指標は、除脂肪組織量の相対レベルを求めるために使用できる数値形式であり、したがって、一形態において、組織量指標は単に細胞内抵抗Riの数値である。
【００９２】
別の実施例では、１回の測定値を、例えば基準母集団の検査から求めたスケーリング因子に基づいてスケーリングすることができる。この点について、ＤＸＡなどの代替的方法を用いて大勢の被検者の除脂肪組織量を測定し、これを同一被検者の細胞内抵抗Riと比較することで行う。次に、ＬＴＭとRiとの間の関係を決定するべく、回帰分析を実施することができる。一実施例では、回帰分析は次式の関係を提供する。
【００９３】
【数８】
0005970476.tif 000009
ここで、Indは組織量指標、Cは定数、sfはスケーリング因子である。
【００９４】
別の実施例では、方法は、第１および第２組織量インピーダンスパラメータを決定すること、次いで、第１および第２組織量インピーダンスパラメータ値を用いて組織量指標を求めることを含む。第１および第２組織量インピーダンスパラメータ値は、典型的に、同一の身体部位について時間を変えて決定されるので、これにより縦分析の実施が可能になる。これは、組織量損失の程度を求めるために使用し得る組織量の経時的変化を監視する上で特に有用であることが理解される。
【００９５】
この実施例では、第１および第２組織量インピーダンスパラメータ値間の差を求め、これをスケーリング因子でスケーリングすることで、組織量損失の程度が示されることが理解される。
【００９６】
【数９】
0005970476.tif 000010
ここで、Ri1は第１組織量インピーダンスパラメータ値、Ri2は第２組織量インピーダンスパラメータ値である。
【００９７】
従って、スケーリング因子sfは、指標の値がＬＴＭの変動を示すように選択できる。
スケーリング因子の値および定数の値は、母集団および身体部位が異なれば変動することが理解される。これを考慮に入れると、定数とスケーリング因子は、以下のような様々な要因によって生じ得るインピーダンス測定値の変動を考慮して選択された基準母集団に基づいて、被検者に選択されることが典型的である。
【００９８】
・身体部位優位性
・身体部位の種類の違い
・民族性
・年齢
・性別
・体重
・身長
以下でより詳細に述べる検査から、１０〜１５のCの値と、０．００２〜０．００４のsfの値が得られる。特定の一実施例では、Cは１３．３の値を有し、スケーリング因子は０．００３３の値を有する。しかし、これらの値は単に例示であり、限定を意図するものではないことが理解される。
【００９９】
細胞内抵抗の変動、ひいては組織量指標の変動は、除細胞組織量に加えて、被検者の全身の体液レベルや浮腫の存在などの変化といったその他の要因にも依存する。したがって、これらその他の要因を考慮に入れると、例えば体液レベルの変化を反映するために、さらに第２指標を決定できる。この実施例では、ステップ２３０において、処理システム１０２が任意で１つ以上のインピーダンス値を用いて、１つ以上の体液レベルインピーダンスパラメータ値を決定することができる。体液レベルインピーダンスパラメータ値の特質は一様でなくてよいが、総体的に、少なくとも部分的に細胞外液レベルを、より典型的には細胞外液レベルおよび細胞内液レベルの両方を示すものである。したがって、体液レベルインピーダンスパラメータ値は、細胞内抵抗Riに基づくと同様に、ゼロ周波数f0におけるインピーダンスR0（代替的にαを使用してもよい）に基づいていてよい。
【０１００】
ステップ２４０で、体液レベルインピーダンスパラメータ値を使用して、体液レベル指標を決定できる。一実施例では、体液レベル指標は、浮腫やリンパ浮腫の症状の有無または程度を決めるために使用できる数値形式であり、典型的に細胞内液レベルと細胞外液レベルの比率に基づく。この場合、比率IRは次式で与えられる。
【０１０１】
【数１０】
0005970476.tif 000011
一実施例では、体液レベル指標は比率IRの数値で与えられる。しかしながら、代替として、この比率を、健康な人達の基準母集団から求めた基準値と比較したり、特に基準母集団の平均比率値と比較したりすることができる。これは、基準母集団内の健康な人達からの被検者の偏差比率を求めるために使用でき、浮腫の有無または程度を表す。
【０１０２】
したがって、一実施例では、体液レベル指標Indfを次式（８）を用いて決定することができる。
【０１０３】
【数１１】
0005970476.tif 000012
ここで、Indfは体液レベル指標、IRは比率、μは基準母集団の平均比率、３σは基準母集団の３つの標準偏差、sfはスケーリング因子である。
【０１０４】
典型的に、スケーリング因子は、浮腫の存在と不在のうち少なくとも１つを示す閾値が整数値となるように選択される。そのため、浮腫の有無または程度を示すために、「１０」などの値を組織指標として使用できる。ここでも、基準の正規母集団は、典型的に、以下のような多様な要因によって生じ得るインピーダンス測定の変動を考慮に入れて選択される。
【０１０５】
・身体部位優位性
・身体部位の種類の違い
・民族性
・年齢
・性別
・体重
・身長
代替的および／または追加的に、第１および第２体液レベルインピーダンスパラメータ値から求めた比率の変動を求め、これをスケーリング因子でスケーリングすることで、指標および閾値が整数などの顕著な値となるようにすることも可能である。これは、例えば体液レベル指標を次式のように計算することで達成できる。
【０１０６】
【数１２】
0005970476.tif 000013
ここで、IR1は第１比率、IR2は第２比率である。
【０１０７】
第１および第２比率を時間を変えて測定することで、体液レベル指標の経時的な変動を監視できる。この場合、体液指標を正規母集団から導出した範囲と比較することにより、被検者身体内の体液レベルの変動が浮腫を示すものなのか、あるいは予測される範囲から外れるものなのかを判断できる。
【０１０８】
ステップ２５０で、組織量指標を用いることで、また任意で体液レベル指標を用いることで、除脂肪組織量を査定したり、また特に、組織量指標の変動が総体的な体液レベルの変動によって生じたものか、あるいは、除脂肪組織量の変動によって生じたものかを判断したりすることができる。
【０１０９】
これに関連し、図３Ｃ、図３Ｄは、組織量指標３００と体液レベル指標３２０との経時的な変動の一実施例を示す。この実施例では、特に、指標を絶対値Riおよび比率Ri/R0で表し、これとともに、健康な人達の検査結果から導出された通常予測される値範囲を符号３１０、３３０でそれぞれ示している。
【０１１０】
この実施例では、初期（第１）測定値は基線を提供するために確立され、次の（第２）測定値は、この基線の変動が監視されることを許容するために使用される。この実施例では、これは、Riの値、ひいては組織量指標３００が、初期に経時的に上昇していることを示す。しかし、体液レベル指標３２０はほぼ平坦なままであり、正規母集団３３０に予想される範囲内に留まっている。これは、組織量指標３００の変動が、浮腫の存在などのより一般的な体液レベル変化とは対照的に、組織量の変動に関連したものであることを示している。したがって、この実施例では、Riの値ひいては組織量指標３００の上昇は、除細胞組織量の減少を示す。
【０１１１】
除細胞組織量の減少は、場合によっては、栄養障害や運動不足などの諸要因が原因で生じ得る。したがって、この実施例では、治療を行ったことが原因で、Riの値ひいては除脂肪組織量指標３００の減少が起こる。また、体液レベル指標３２０はほぼ不変のまま正常範囲３３０内にあり、これは、組織量指標３００の減少が組織量の増加に伴ったものであり、ひいては治療が成功したことを示している。
【０１１２】
次に、図４を参照して、組織量変動査定のための組織量指標を求めるべくインピーダンス測定を実施するプロセスの実施例と、オプションで、体液レベルを査定するための体液レベル指標とについてより詳細に述べる。
【０１１３】
この実施例では、ステップ４００で、被検者の詳細が決定され、処理システム１０２に提供される。被検者の詳細は、典型的に、被検者の年齢、体重、身長、性別、民族性などの被検者に関する情報に加えて、肢優位性、何らかの医療的介入の詳細などの情報を含む。被検者の詳細は、以下でより詳細に説明するように、報告書を作成する際と同様、適切な基準正規母集団を選択する際にも使用され得る。
【０１１４】
被検者の詳細は、入出力機器１０５などの適切な入力手段によって、処理システム１０２に提供されてよいことが理解される。そのため、被検者の測定を実施するたびに、この情報を測定機器１００に入力することができる。
【０１１５】
しかし、一度入力された情報は、外部インターフェース１０３を介して周辺機器１０４として接続していてよい適切なデータベースなどに格納されることがより典型的である。データベースは、過去の被検者の組織量指標、ベースラインインピーダンス測定値などに関する情報とともに、被検者の詳細を示す被検者データを含むことができる。
【０１１６】
この場合、オペレータは、被検者の詳細を提供する必要がある時に、処理システム１０２を使用してデータベース検索オプションを選択し、被検者の詳細を取得することができる。これは、典型的に、医療施設の承認の下で個人に割り当てられた一意数などの被検者識別子に基づいて実行されるが、あるいは、氏名などに基づいて実行されてもよい。こうしたデータベースはＨＬ７に準拠した遠隔データベース形態のものであるが、任意の適切なデータベースを使用してもよい。
【０１１７】
一実施例では、被検者に、被検者の識別子を示す符号化データを含んだリストバンドまたはその他の機器を提供することができる。この事例では、測定機器１００をバーコードやＲＦＩＤ（無線周波数識別）のリーダなどの周辺機器１０４に接続することで、被検者識別子の検出および処理システム１０２への提供を可能にし、これによりデータベースから被検者の詳細を取得できるようにしている。次に、処理システム１０２は、データベースから取得した被検者詳細を画面に表示して、オペレータがこれらの詳細を再考できるように、また、次の工程に進む前に情報の正確性を確認できるようにする。
【０１１８】
ステップ４１０で、身体の１つ以上の関心部位が決定される。この決定は、好ましい実現に応じて、多数の方法のうちの任意の１つにて達成されてよい。よって、例えば、入出力機器１０５などの適切な入力手段を使用して、患肢を指摘することが可能である。あるいは、この情報は被検者の詳細から直接引き出すこともできる。被検者の詳細には、あらゆる身体の危険兆候部位、あるいはこの危険兆候部位のその暗示的示唆となる、あらゆる医学的介入の実施や負傷経験の詳細が含まれていてよい。
【０１１９】
ステップ４２０で、インピーダンス測定を実施するために、オペレータは被検者Ｓに電極を設置し、次いで電極にリード１２３、１２４、１２５、１２６を接続する。一般的な配置は、手においては、図５Ａに示すように、指関節の付け根と、手首の骨性隆起間とに、また、脚においては、図５Ｂに示すように、足指の付け根と足首の前方とに電極を設置する。図５Ｃおよび図５Ｄに示す構成は、右腕５３１および右脚５３３をそれぞれ測定することができ、同等の配置によって、左脚および左腕のインピーダンスが測定できることが理解される。
【０１２０】
この構成では、等電位の理論を用いることで、電極位置によって、再現性のあるインピーダンス測定結果を提供できるようになっていることが理解される。例えば、図５Ｃにおいて、電極１１３Ａ、１１３Ｂの間に電流が導入されると、腕全体が等電位になるため、電極１１５Ｂを左腕５３２に沿ったあらゆる場所に設置できるようになる。これは、オペレータによる電極の不適切な設置に起因する測定値の変動を大幅に減少させるため有利である。さらに、身体部位の測定を実施するために必要な電極の数を大幅に減らせる上に、図示したように限られた数の接続部を使用して四肢の各々を別々に測定することが可能となる。しかし、あらゆる適当な電極およびリードの配置を使用してよいことが理解される。この点において、被検者の背中、ふくらはぎ、大腿部などを非限定的に含むあらゆる大規模な筋肉群のような、被検者の任意の適切な部位を測定することができる。例えば、図５Ｅに示す電極配置を使用して、被検者のふくらはぎ５４０の除脂肪組織量を測定することができる。
【０１２１】
ステップ４３０で、身体の危険兆候部位のインピーダンスを測定する。この測定は、被検者に１つ以上の電流信号を印加し、被検者Ｓにおいて誘発された、対応する電流を測定することで達成される。実際には、信号発生器１１７Ａ、１１７Ｂ、センサ１１８Ａ、１１８Ｂが、印加電流と測定電圧を示す信号を処理システム１０２に戻すことで、インピーダンスの決定を可能にしていることが理解される。
【０１２２】
次に、ステップ４４０で、身体の危険兆候部位の各々について、組織量値と、オプションで体液レベルインピーダンスパラメータ値とを、前述したとおりに決定することができる。組織量値および体液レベルインピーダンスパラメータ値は、典型的に細胞内および細胞外の抵抗を示すものであり、したがって１つ以上の周波数において行ったインピーダンス測定によって決定される。
【０１２３】
ステップ４５０で、定数値またはスケーリング因子の値、正常な予測される範囲などの、あらゆる必要な基準値が選択される。典型的に、この基準値は、研究対象の被検者と関連した基準母集団に対して行った同等測定から導出される。そのため、母集団の選択は、典型的に、実施された医学的介入、民族性、性別、身長、体重、肢優位性などを考慮に入れて行われる。したがって、被検者が女性で、身体の危険兆候部位が優位脚（利き足）である場合には、女性被検者の優位脚についての基準値が基準母集団データベースから引き出される。
【０１２４】
よって、この段階で、処理システム１０２が、データベースなどに格納されている基準母集団にアクセスすることが典型的である。このアクセスは、被検者の詳細を使用し、処理システム１０２によって自動的に実行されてよい。そのため、例えばデータベースは、被検者の特定の１組の詳細を与えられると使用すべき正規母集団を指定する、ルックアップテーブルを含んでいてよい。あるいは、医療資格を持ったオペレータが先行手順の最中に行った選択に基づいたヒューリスティックアルゴリズムを用いて導出できる所定の規則に従って、選択を達成してもよい。代替として、これは、好ましい実現に応じ、オペレータの制御の下で達成されてもよい。
【０１２５】
当業者は、オペレータがローカル機器に格納した独自の基準値を持っていてよいことを理解する。しかし、利用できる適切な基準値がない場合には、処理システム１０２を使用し、例えば適切なサーバ構成を介して中央レポジトリから基準値を取得することができる。一実施例では、これは従量課金ベースで実施されてよい。
【０１２６】
あるいは、使用できる適切な基準値がない場合には、所定の標準的な基準値を用いてもよい。しかし、各種の値を適宜使用することができ、また、これらの値は例示のためのみに提供されていることが理解される。
【０１２７】
さらなる代替形として、基準値は、事前に被検者について測定してあったベースライン値であってもよい。例えば、被検者が麻痺などの衰弱を伴う外傷を負った場合には、外傷を負った直後、および除脂肪組織量の大きな損失が生じる以前に、身体の危険兆候部位を測定することができる。次に、測定値の変動を用いて、除脂肪組織量の変動を経時的に正確に追跡することができる。
【０１２８】
これに続き、ステップ４６０で、例えば前述の等式（５）または（６）を用いて、組織量指標を決定することができる。前述したように、典型的に、これは、細胞内インピーダンス値をスケーリングして、これにより得られる指標が除脂肪組織量を表すようにすること、あるいは、細胞内インピーダンスをベースラインと比較し、組織量指標が除脂肪組織量における相対的な変動を表すようにすることで達成できる。体液レベル指標は、オプションで、例えば前述の等式（８）で求めた比率を使用しても決定することができる。
【０１２９】
次にステップ４７０で、組織量指標の表現、および任意で体液レベル指標の表現を必要に応じて表示させて、医療従事者またはその他の適切な個人が被検者の除脂肪組織量を査定できるようにすることが可能である。これは、上記説明で図３Ｃ、図３Ｄにて示したものと類似のグラフを使用して達成できる。しかし、ここで図６Ａ、図６Ｂを参照して述べるように、指標の代替表現も使用できる。
【０１３０】
これらの実施例において、この表現は、関連するスケール６０１とポインタ６０２とを有する直線指標６００の形態にある。スケール６０１に対するポインタ６０２の位置は指標値を示す。
【０１３１】
図６Ａの実施例では、指標表現に、被検者のベースライン読み取りを表すベースライン指標６１０がさらに含まれている。ベースライン指標は、スケール６０１上の値「０」に設定されている。上方閾値と下方閾値は、臨床的に関連性のある除脂肪組織量の変動を表すべく、ベースライン指標からの所定範囲を示すように設定される。したがって、これは除脂肪組織量の変動を表し、さらなる介入必要性の保証となる。この実施例では、範囲閾値は、スケール６０１上の「−１０」および「＋１０」にそれぞれ位置決めされているが、これは必須ではない。
【０１３２】
使用時には、下方閾値６１１と上方閾値６１２が、正常範囲６２０、要検査範囲６２１、要介入範囲６２２を画定する。これらの範囲は、直線指標の背景色を使用して、例えば、正常範囲６２０を影付きの緑色で、一方、要検査範囲６２１を影付きの、または影なしの赤色になるように示すことができる。これにより、オペレータは、各範囲におけるポインタ６０２の位置を即座に評価できるようになり、ひいては医学関連の組織量損失を迅速かつ正確に診断できるようになる。しかしながら、これは必須ではなく、代替として、好ましい実現に応じて、組織量の絶対値を表示してもよい。
【０１３３】
この実施例では、直線指標の最大長さは、求められた値１６．６を包含できる値「２０」になっている。しかし、直線指標は、求められた指標値を包含するために必要なあらゆる値にまで延ばせることが理解される。特に、最大指標値を表示する場合に、直線スケールをクリアなままにするためには、直線指標６００に中断部分を含めて、スケールの長さをより高い値まで拡張できるようにしてよい。この実施例を図６Ｃに示す。同図では、中断部分６０５を用いて直線指標６００を２つの部分６００Ａ、６００Ｂに分けている。この実施例では、直線指標部分６００Ａは「−１０」から「＋２０」まで、第２直線指標部分６００Ｂは「＋７０」から「＋９０」までであるので、指標値「８０」は、ポインタ６０２を指標部分６０５Ｂ内に適切に位置決めすることによって表示できる。
【０１３４】
直線指標６００は、あらゆる組織量損失の潜在的な重症度を、オペレータに対して容易に明示することができるため好適であるが、これは必須ではなく、代替として、特に異常指標値を決定する場合にはスケールを修正してもよい。そのため、例えば、直線指標の全長または一部に対数スケーリングなどを含めることで、決定された指標値を表示させられるようにすることが可能である。
【０１３５】
図６Ｂの実施例では、利用できる基準値がないため、平均値６１０、または下方閾値６１１や上方閾値６１２は含まれていない。この場合には、指標値は、基準母集団からの基準値を使い、等式（５）を用いて算出した絶対値であってよい。これを考慮に入れて、閾値６１１、６１２、ひいては特定範囲６２０、６２１、６２２を指標表現から除外して、スケーリングされた被検者パラメータ値が被検者の浮腫状態を非決定的に示している旨をオペレータに対して強調している。
【０１３６】
実験例
全身（ＴＢ）、右脚（ＲＬ）、左脚（ＬＬ）のＬＴＭを得るために、ＳＣＩ法、ＤＸＡ法（ＧＥ社製、Ｌｕｎａｒ  ｉＤＸＡ）を用いて、３６人の被検者に対し実験を行った。さらに、測定されたインピーダンス値を用い、ＩｍｐｅｄｉＭｅｄ社製のＳＦＢ７（登録商標）測定機器を使用して行ったＢＩＳ測定法によってRiを導出した。ＳＦＢ７（登録商標）は、掃引周波数アプローチを使用し、２５６種類の周波数にてインピーダンス測定を行う測定機器である。ＢＩＳ法およびＤＸＡ法を、１２時間の絶食の後、運動を禁止し、正常水分補給状態において、また、非導電性面上に仰向けになった状態で、同日に実施し、測定値を得た。
【０１３７】
全身（ＴＢ）インピーダンスを決定するために、等電位法則を用い、標準的な４極性配置を使用してリードを配置した。ＲＬ、ＬＬを測定するために、感知リードを、図５Ｄに示すように左足首の背面の、脛骨と腓骨にあたる部分へと移動し、さらに、右手上に残した駆動リードを除く電極構成を反転させた。
【０１３８】
被検者の特徴を以下の表１に提示する。
【０１３９】
【表１】
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図７に、収集したデータに対し実施した回帰分析の結果を示す。これらの結果は、ＴＢ  ＤＸＡ  ＬＴＭがRi（ｒ＝−０．５７、Ｐ＜０．００１）と逆関連したことを示す。この逆関連は、ＲＬ（ｒ＝−０．６４、Ｐ＜０．０００１）およびＬＬ（ｒ＝−０．６０、Ｐ＜０．００１）について、ＬＴＭとRiとの間にも見られた。負傷期間（ＤＯＩ）は、ＴＢ（それぞれ、Ｒ２＝０．１４、Ｐ＜０．０５、および、Ｒ２＝０．２８、Ｐ＜０．０１）、ＲＬ（それぞれ、Ｒ２＝０．１８、Ｐ＜０．０５、および、Ｒ２＝０．３８、Ｐ＜０．０００１）、ＬＬ（それぞれ、Ｒ２＝０．１５、Ｐ＜０．０５、および、Ｒ２＝０．１６、Ｐ＜０．０５）について、ＬＴＭとRiをほぼ等しく予測した。
【０１４０】
回帰分析から、スケーリング因子および定数に関連して上記概略した値が得られるが、これは、インピーダンスパラメータ値Riの変動を監視することで、除脂肪組織量の変動を追跡できることを示す。上記概説したスケーリング因子および定数は、追加の実験データが照合された後に精査できることが理解される。
【０１４１】
当業者は、多数の変更および変形が明白となることを理解する。当業者に明らかであるこうした変更および変形はすべて、前述の説明にて広範に述べられている本発明の思想と範囲内に含まれるものと考えられるべきである。
【０１４２】
したがって、例えば、前述した様々な実施例からの特徴を、相互交換可能に適宜用いてもよいことが理解される。さらに、前述の実施例は人間の被検者に焦点をあてているが、前述の測定機器および方法は、霊長類、家畜、競走馬などの演芸動物等を非限定的に含む、あらゆる動物に使用できることが理解される。
【図１】
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【図３Ａ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６Ｃ】
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【図２】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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