(57)【要約】  平均肺動脈圧（MPAP）、平均肺毛細管圧（MPCWP）と心係数はすべて、中心静脈圧（CVP）、平均動脈圧（MAP）、心拍数（HR）と体温（T）、次の関係式とから（方法または装置を使用して）決定できる。  MAPが５８ミリメートル水銀柱未満である場合、  MPAP=(a×MAP)+CVP              Va  MAPが５８ミリメートル水銀柱以上である場合、  MPAP=(a×MAP)+CVP-(10×INT[(MAX[(MAP-109),(CVP-7),0])/10])Vb  MPCWP=(b×MPAP)+CVP-(10×INT[CVP-7/10]    VI  CI＝K（T．CVP）／HR2                      VII  aとbは、約０．１５であり、MAX（x,y,z）はx、y、zの中で最大のもの、INT[x]はxの整数部分である。測定単位は、MAPとCVPはミリメートル水銀柱、Tは摂氏、HRは回数／分、CIはリットル／平方メートル／分である。KはCVPとHRの値に基づいた０から１０００までの変数である。
2005508693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
CVP、MAP、および／またはHRとTを計測あるいは決定すること、および一つ以上の次の関係式を用いることによって、MPAP、MPCWPとCIの少なくとも一つを決定する方法。
MPAP=f(MAP,CVP)                    II
MPCWP=f(MPAP,CVP)                  III
CI=f(CVP,HR2,T)                    IV
（ここでMPAP、MPCWP、CI、MAP、CVP、HRとTは、明細書中で定義されているとおりである。）
【請求項２】
前記関係式II、IIIおよび／またはIVはそれぞれ、
MPAP=(a1×MAP)+CVP-k1               V
MPCWP=(a2×MPAP)+CVP-k2             VI
【数１】
2005508693.tif 000010
を含む、請求項１に記載の方法。
（ここでa1とa2は定数であり、好ましくは互い別々に０．０１から１．０までであり、より好ましくは０．１０から０．２５まで、適当な値は０．１５から０．２０までである。k1とk2は変数であり、好ましくはCVPとMAPの値に基づく。測定単位は、MAPとCVPはミリメートル水銀柱、Tは摂氏、HRは回数/分、CIはリットル／平方メートル／分である。KはCVPとHRの値に基づいた１０から１００までの変数である。）
【請求項３】
MAPが５８ミリメートル水銀柱未満である場合、
k1=0                                            Va
MAPが５８ミリメートル水銀柱以上である場合、
k1=10×INT[(MAX[(MAP-109), (CVP-7),0])/10])     Vb
（ここでMAX[x,y,z]はx、y、zの中で最大のもの、INT[x]はxの整数部分である。）
である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
k2=10×INT[CVP-7/10]
である、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
次の表からKが選択される、請求項２、３または４に記載の方法。
【表１】
2005508693.tif 000011
【請求項６】
CVP、MAP、および／またはHRとTを計測あるいは決定するための手段と一つ以上の次の関係式、
MPAP=f(MAP,CVP)                    II
MPCWP=f(MPAP,CVP)                  III
CI=f(CVP,HR2,T)                    IV
を用いることから、MPAP、MPCWPとClの少なくとも一つを決定する装置。
（ここでMPAP、MPCWP、CI、MAP、CVP、HRとTは、明細書中で定義されているとおりである。）
【請求項７】
前記関係式II、IIIおよび/またはIVはそれぞれ、
MPAP=(a1×MAP)+CVP-k1               V
MPCWP=(a2×MPAP)+CVP-k2             VI
【数２】
2005508693.tif 000012
を備える、請求項６に記載の装置。
（ここでa1とa2は定数であり、好ましくは互い別々に０．０１から１．０までであり、より好ましくは０．１０から０．２５まで、適当な値は０．１５から０．２０までである。k1とk2は変数であり、好ましくはCVPとMAPの値に基づく。測定単位は、MAPとCVPはミリメートル水銀柱、Tは摂氏、HRは回数/分、CIはリットル／平方メートル／分である。KはCVPとHRの値に基づいた１０から１００までの変数である。）
【請求項８】
MAPが５８ミリメートル水銀柱未満である場合、
k1=0                                               Va
MAPが５８ミリメートル水銀柱以上である場合、
k1=10×INT[(MAX[(MAP-109), (CVP-7),0])/10])         Vb
（ここでMAX[x,y,z]はx、y、zの中で最大のもの、INT[x]はxの整数部分である。）
である、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
k2=10×INT[CVP-7/10]
である、請求項７または８に記載の装置。
【請求項１０】
次の表からKが選択される、請求項７、８または９に記載の装置。
【表２】
2005508693.tif 000013
【請求項１１】
MAP、CVP、TとHRの測定値を受け取る手段と、前記公式を用いた計算に基づいた、パラメーターMPAP、MPCWPおよびCIの少なくとも一つ、好ましくはすべてを出力する手段とを備えている、請求項６から１０までのいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
請求項６だけに従属する場合、前記関係式IVは、明細書中表２の心係数を求める経験的な生理学公式の図表より得られる、請求項６または１１に記載の装置。
【請求項１３】
請求項６だけに従属する場合、前記関係式IIおよび／またはIIIは、明細書中表３のMP
APとMPCWPを求める生理学フローチャートより得られる、請求項６、もしくは請求項１１または１２に記載の装置。
【請求項１４】
主要な静脈で患者の体に導入でき、心臓の右心房に入り込む脈管内またはその近傍で圧力をモニターすることができる、圧力測定器を備えた中心動脈圧カテーテルをさらに備える、請求項６から１３までのいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記測定と前記公式に基づいたMPAP、MPCWPおよび/またはCIの値を示す表示手段をさらに備えた、請求項６から１４までのいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
MAP、CVP、HR、T、MPAP、MPCWPおよび/またはCIに基づいた他の血流力学パラメーターを計算および表示するための手段をさらに備えた、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
明細書中の公式および／または表に関して明細書中に実体として記載されている、方法と装置。
【請求項１８】
【数３】
2005508693.tif 000014
に従った、CVPの値を決定することを含む継続的で非侵襲的な血流力学のモニタリング方法。
【請求項１９】
Kは０から１００％までの範囲である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
Kは約１７．５％である、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間患者または動物患者についての、血流力学モニタリングに関する。バクスター社の血流力学パラメーターと酸素化パラメーターは、普通は健康な患者に対しそれぞれ正常な範囲の値を持つ、多数の身体パラメーターを表示する。これらの値からの逸脱は、患者を診断する医者にとって、患者の状態の分析、または患者の治療もしくは進行のモニタリングを助ける有用な手段となる。
【背景技術】
【０００２】
このようなパラメーターは、患者が注意を必要とする生命の早期警告の徴候を知らせることができる、集中治療室で特に有用である。
【０００３】
これら体温、体重と体積、心拍数、心臓の拡張と収縮による血圧、さらに血液の酸素飽和度などのパラメーターは容易に計測できる。一方で、幾つかのより複雑で、精巧なモニタリングシステムを必要とするパラメーターがある。
【０００４】
付属図は、哺乳類の脈管系の概要図である。心臓１０は４つの部屋、左心房と右心房（LA, RA）、左心室と右心室 (LV, RV)を持つ。それぞれの心房は、それぞれの心室に供給する。右心室は、肺動脈１４を通して肺１２に血液を運ぶ。
【０００５】
酸素化された血液は、肺静脈１６を通して左心房に戻る。左心室は、動脈１９を通して、身体２０の大部分に提供する大動脈１８に血液を運ぶ。脱酸素化された血液は、静脈２１を通して、最終的に右心房に入る上大静脈あるいは下大静脈２２に戻ってくる。
【０００６】
４つの基本的な血圧に関心がある。（１４における）平均肺動脈圧（MPAP）、（１６における）平均肺動脈閉塞圧としても知られている平均肺毛細管圧（MPCWPまたはMPWP）、（２２における）中心静脈圧（CVP）と（１４における）平均動脈圧（MAP）である。さらに心拍出量（CO）を決定することができることから、実際の流量（心係数- CI）もまた非常に関心がある。CIは、体表面積（測定単位は平方メートルである）あたりの血流である。血液の酸素飽和度と共に心係数は、前記から推測される、血管の抵抗、１回心拍出量と１回拍出仕事量などの他のパラメーターと共に、患者の状態について有益な情報を与える。
【０００７】
平均動脈血圧は、人の血圧を通常に測るときに測定されるので最も測定が容易である。MAPは次の式により与えられる。
【数１】
2005508693.tif 000003
ASPは動脈心臓収縮圧、ADPは動脈心臓拡張圧である。この公式は、毎回の心臓サイクルを通して、３分の１は心臓収縮、３分の２は心臓拡張である、正常な心臓動作を仮定している。一方、その他３つの圧力は計測が困難であり、現在までに結果に対して非常に多くの修正がされ、精度が疑われてきた。
【０００８】
現在、カテーテルはその先端に膨張可能なバルーンを備えた柔軟な管で形成されており、様々な圧力測定器と温度測定器を付属して利用できる。カテーテルを丈夫な静脈２１に挿入し、心臓に到達させる。挿入後右心房に入るまでに、バルーンを血流によって運ばせるために膨張させる。そしてバルーンは右心室を通り、肺動脈１６に到達し、そこでバルーンは第１または第２領域に楔入する。
【０００９】
バルーンが収縮したとき、測定器は前記公式Iに類似した計算に基づいてMPAPを与え
る肺動脈圧を直接に計測する。バルーンが膨張したとき、遠位端での圧力を検出しMPCWPとする、または好ましくは再現可能な方法で少なくとも圧力について表示する。CVPは、MAPと他のパラメーターの任意の割合とされるが、通常は非侵襲的にCVPカテーテルを用いて直接に測定される。
【００１０】
心拍出量を測定するために、カテーテル内にカテーテル上流の温度測定器に流れていく、一定量の冷水を注入することによって熱希釈法を用いる。温度の上昇をモニターすることによって、グラフの下側領域を推定した下降率は血流率を示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この手順の問題点は、導入口を通したカテーテルの挿入が心臓に危険であることは言うに及ばず、まずカテーテルの挿入には相当な技術が必要とされる。次に前記３パラメーター、すなわちMPAP、MPCWPとCI／COの一定したモニタリングはない。前者２つは互いに代替的測定であり、CI／COは時間内で互い１０％以内で、少なくとも３つの測定値の平均である。しかしながら、一定したモニタリングは可能であるが、カテーテルの形状をより複雑にし、冷たい液体の一定既知量が要求される。いずれにしても、一方でそれについて得た測定値と計算されたパラメーターの精度については深刻な疑問である。医者は、他の方法を用いる診断で、および必要とされるかもしれない治療で、指針として、あるいは確定として単に結果だけを使用してしまう傾向がある。
【００１２】
心拍出量を計測する他の手段は、経食道ドップラー法を用いるがこれは心拍出量と心係数だけを決定する。
【００１３】
それでもやはり、これらの本質的な血流力学パラメーターを決定する、より簡単で信用できる方法が必要である。そのような方法を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は2つの基本的な認識に基づいている。最初はよく知られているように、すなわち、心臓の4つの領域内で血流は同じでなければならない。
【００１５】
一方でこの事実は次の関係式を導くことが認められてた。
MPAP = f ( MAP, CVP )                          II
MPCWP = f ( MPAP, CVP )                        III
次の新規な認識は、血流率は心拍数の２乗の関数である(事実、心拍数の２乗の逆数)。これは次の関係式を導く。
CI = f ( HR2, CVP, T )                         IV
（ここでHRは心拍数、Tは体温である。）
【００１６】
これに応じて、本質的な血流力学パラメーターを決定するために測定される必要のあるパラメーターは、MAP、HR、CVPとTだけである。残るパラメーター、MPAP、MPCWPとCIはこれらから決定できる。
【００１７】
［発明の実施の形態］
本発明の最初の態様によれば、CVP、MAP、および／またはHRとTを計測あるいは決定すること、および次の関係式の一つ以上を用いることから、それゆえに直接に測定することなく、少なくともMPAP、MPCWPとCIのうち一つを決定する方法を提供する。すなわち、
MPAP = f ( MAP、CVP )
MPCWP = f ( MPAP、CVP )
CI = f ( CVP、HR2、T )
（ここでMPAP、MPCWP、CI、MAP、CVP、HRとTは前記で定義されているとおりである。）
【００１８】
本発明の別の態様に従うと、CVP、MAP、および/またはHRとTを計測あるいは決定するための手段と、次の関係式の一つ以上を解くための計算手段とを備え、少なくともMPAP、MPCWPとCIのうち一つを決定する装置を提供する。すなわち、
MPAP = f ( MAP、CVP )
MPCWP = f ( MPAP、CVP )
CI = f ( CVP、HR2、T )
（ここでMPAP、MPCWP、CI、MAP、CVP、HRとTは前記で定義されているとおりである。）
【００１９】
前記関係式で利用できる方程式の例として、
MPAP = ( a1 × MAP ) + CVP - k1                 V
MPCWP = ( a2 × MPAP ) + CVP - k2               VI
【数２】
2005508693.tif 000004
（ここでa1とa2は定数、k1とk2はCVPとMAPの値に基づいた変数である。MAPとCVPはミリメートル水銀柱、 Tは摂氏、そしてHRは回数／分、CIはリットル／平方メートル／分で計測される。KはCVPとHRの値に応じた、０から１０００までの変数である。好ましくはa1とa2は互い別々に０．０１から１．０までであり、より好ましくは０．１０から０．２５まで、適当な値は０．１５から０．２０までである。）
【００２０】
好ましくは、MAPが５８ミリメートル水銀柱未満の場合、
k1 = 0                                                  Va
であるが、MAPが５８ミリメートル水銀柱以上である場合、
k1 = 10 × INT [ ( MAX [ ( MAP − 109 ), ( CVP − 7 ), 0 ] ) / 10 ] )       Vb 
（ここでMAX [ x , y , z ] は、x、y、z の中で最大のもの、INT [ x ] は x の整数部分である。）
k2 = 10 × INT [ CVP - 7/10 ]                          VIa 
前記公式VIIの最も適した値は、下記の表１からKの値が選択されるときである。
【００２１】
【表１】
2005508693.tif 000005
【００２２】
好ましくは前記装置は、測定されたMAP、CVP、TとHRの値を受け取り、前記公式V、VI、VIIを使用する計算に基づくパラメーターMPAP、MPCWPとCIの少なくとも一つ、好ましくはすべてを出力する手段を備えている。好ましくは、用いられるKの値は前記表1に示されているものである。
【００２３】
前記同定された公式は、表２で示されている心係数を求める経験的な生理学公式の図表と、表３で示されているMPAPとMPCWPを求める生物学フローチャートから導かれた。表２と３は生理学の研究および調査から得られたものである。
【００２４】
好ましくは、前記装置は主要な静脈で患者の体に導入でき、心臓の右心房に入り込む脈管内またはその近傍で圧力をモニターすることができる、圧力測定器を備えた中心動脈圧カテーテルをさらに備える。
【発明の効果】
【００２５】
このような手順は、心臓を通して経過を経るものよりはるかに単純で、患者に極力危険を冒さない。
【００２６】
確かに前記パラメーターと共に心拍出量と多くの他の有用なパラメーターを、他の通常に測定される体重、身長と酸素飽和度などと同様に、比較的単純に測定されたMAP、CVP、HRとTのパラメーターから現在決定することができる。例えば、バクスター社の血流力学パラメーターと酸素化パラメーターには、組織、または肺、血管の抵抗などの多くのパラメーターがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
表２を参照にして、これはCIを計算するために用いられる公式の図表を示す（測定されたCVPとHRの値に依存する）。
【００２８】
計算及びコンピューター分野の当業者にとって、測定されたCVPとHRの値により、心係数の値を出力する適当な公式を選択する装置を実行することは容易であろうと思われる。もし身長と体重も入力すると、心拍出量（CO）を以下の関係式より容易に計算できる。
CO = BSA × CI                                        VIII
ここでCOがリットル／分、BSAが平方メートルにおける体表面積である。
BSAは体重WTと身長HT、および経験的な公式から決定される。
【数３】
2005508693.tif 000006
（ここでHｔがメートル、Wｔがキログラムである。）
【００２９】
医者の経験に基づいて、ある領域が選択されるか、あるいはKの妥協値が用いられてもよい。（異なった状況で予想される、異なった生理学条件を示す）幾つかの領域間では重複があるので、確かに、前記表１の値は、領域が重複していることを示す。さらに前記公式VIIが与えられ、前記装置は前記表１におけるKの値を組み込んだ参照表を備えてもよい。従って、CVPとHRの値の入力で、適当なKの値は選択され、CIを計算するために前記公式VIIで適用される。
【表２】
2005508693.tif 000007
【表３】
2005508693.tif 000008
【００３０】
これから、表１は一方向または両方向に拡張されうること、もしくは縮小されうることは明らかである(CVPとHRの値の、より狭い、および広い範囲を用いて)。明らかにこれは単に修正の問題である。同様に、表で与えられるKの絶対値は幾分任意であり、様々な環境下で、様々なパラメーター間の関係式はより理解されるにつれて、時々調整がなされるかもしれない。
【００３１】
表３を参照にして、このフローチャートもまた容易に条件を計算で実行でき、前記公式Va、bとVIaを示す。
【００３２】
プロセスは２つの入力１００、１０２で始まる。初めの１００は幾つかの適当な手段によって検出される動脈血圧であり、これからMAP１０４は直接に推定される。次の１０２は、好ましくは前記カテーテルを用いて測定される、CVPである。
【００３３】
MPAPは本質的に、MAPの１０％から２０％の間に、CVPを加え、CVPとMAPの値によって決定される訂正因子を引く。
【００３４】
同様に、MPCWP(表３で用いられるようにMPWPとしても知られる)は、本質的に、MPAPの１０％から２０％の間に、CVPを加え、CVPとMAPの値によって決定される訂正因子を引く。
【００３５】
両方のこれらプロセスは、前記公式Va、bとVIaにまとめられることができる。通常の制限を超えたMAPとCVPの増加は、MPAPとMPCWPを減少させるが、もしMAPとCVPの両方が通常値以上であった場合、累積しないことは特に注意することである。一方２変数の大きい方が、この減少を計算するために用いられる。
【００３６】
さらに公式Vb,VIaと表３からは、MAPおよび/またはCVPの１０ミリメートル水銀柱の増加に基づいてそれぞれMPAPとMPCWPの決定法の調整が提案される。しかしながら、調整には異なる任意の指示を用いることができる。本明細書で提案されている段階的な調整よりもむしろ進歩的な調整を用いることができる。
【００３７】
本発明の基本的な態様の理解は、本明細書で示された血流力学パラメーターの有用な代表的な近似は、公式V（aとb）、VI（a）とVIIもしくは表２と３が現在最も適した近似である公式II、IIIとIVに示された一般化された関係から得ることができることを心にとめるできであろう。将来の研究では、特定の状況でのMPAP、MPCWPとCIのより正確な値を提供するためにこれらの公式の幾つかを改善してもよい。
【００３８】
実は本明細書では、なぜ関係式が正しいのか説明をしていない。なぜならばそのような理論は本発明に関係がない。
【００３９】
CVPを測定する侵襲的方法は公知であるが、例えば頸静脈圧などのCVP の代わりを用いることによって、非侵襲的方法もまた用いられる。患者が肺狭窄を患っているとき、CVPは、圧力パルスが首の表面で検出されうる頸静脈にフィードバックするために、実質的に上昇する。単純に心房のゼロ点より上でパルスの高さを測定するとCVPである。
【００４０】
このように、ほとんどすべての共通した血流力学パラメーターを、患者のために、身体には導入せずに定めることができる。
【００４１】
さらに本発明によって用いられる方法は実に継続的であるため、より非侵襲的または非侵襲的に血流力学パラメーターに反応することが必要である、治療装置を制御するために用いられる。明白な利用法は、心臓のペースメーカーである。体の中でCVP、TとHRを常にモニタリングするプローブは、前記公式に基づいた適切な血流力学パラメーターを順次に決定するプロセッサーを提供できる。それからそのようなパラメーターは、それ自体ペースメーカーの動作を制御するために用いられる。
【００４２】
他の可能性ある利用法は、ドラッグデリバリーシステムや、例えば遠隔医療の新開発領域もまた含まれる。次の表4はPac（肺動脈カテーテル（スワンガンツ）−熱希釈法）とCCDM（本発明の連続的な心臓力学のモニタリング公式）の両方を用いた５セットの測定を示し、開胸手術に従った患者の測定結果である。また患者は体外のバイパス機械からは切り離されている。
【００４３】
【表４】
2005508693.tif 000009
【００４４】
表では、略語CIとMPAPは前記で示したものである。MPWPは平均肺毛細管圧、ART sysは動脈心臓収縮圧であり、ART dysは動脈心臓拡張圧を意味する。CVPは中央静脈圧、HRは心拍数である。表４では、本発明の手法は、少なくとも熱希釈法によって供給された結果と同等の結果を提供することを示している。この測定は、二時間半後に繰り返され、患者が安定した状態であるということを示す同様の結果が得られた。
【００４５】
医療スタッフは特に、一連の個別の測定より血流力学の傾向を追跡することに関心がある。すなわち、治療の養生は効果的に働いているかどうか知りたい。
【００４６】
最後に、本発明は、人間の患者の循環系における流速に関して本明細書に記載されているが、発明は他の器官、胃、肝臓、その他に用途がある。さらに同等の公式は他の哺乳類や恐らく他の脊椎動物にも適用する。したがって少なくとも哺乳類に関して、このような公式は獣医の治療を助けるかもしれない。
【００４７】
発明に関する、すなわち、心拍、中心静脈圧、平均動脈圧と体温などのすべての生理学パラメーターは、それぞれのパラメーターの隅々まで変化する。
【００４８】
心係数、平均肺動脈圧と平均肺毛細管圧もしくは平均肺動脈閉塞圧を得るために、それぞれ一連の公式ですべての定数は、−１０から１０００までの広い範囲にわたって変化しうる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】哺乳類の脈管系の概要図である。
【図１】
2005508693.tif 000015
【国際調査報告】
2005508693.tif 000016
2005508693.tif 000017
2005508693.tif 000018
2005508693.tif 000019
2005508693.tif 000020