(57)【要約】  本発明は、個別の肺区画内の肺疾患のレベルを査定するシステム、方法、装置およびキットを提供する。肺区画は、葉、部分または小部分のような、肺の小部分を含む。個別の肺区画を測定することにより、肺系の疾患レベルが、肺の個別の小部分または区画を反映する疾患パラメータ値を決定することにより、より正確に規定され得る。区画は、さらなる測定情報を提供するために、別個に画像作成され得る。一旦個別の区画が特徴付けされると、それらは、例えば疾患レベルまたは処置の必要性を反映する多数の変数に基づき、比較および分類され得る。同じテストが、全体としての肺または両方の肺に対して、かつ全体の肺性能に対する罹病した肺区画の影響を決定するために、行われ得る。罹病した肺区画は、一時的に分離され得、そして全体の肺性能に対する分離の影響を決定するために、測定テストが行われ得る。最も有益な処置選択肢が選択され得る。
2005514081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
肺診断システムであって、
肺区画の呼吸特徴を反映する測定データを生成する、少なくとも１つのセンサ；
該肺区画に到達するように構成された肺カテーテルと接続可能な気管支内肺診断装置であって、
該肺カテーテルを通って該肺区画へ、または該肺区画から、流体または気体を伝達する手段と、
該センサから該測定データを受信する手段と、
該測定データを処理する手段と、
を含む装置；および
該処理済データを受信する、少なくとも１つのデータ受信構成要素、
を含む肺診断システム。
【請求項２】
前記呼吸特徴は、圧力、流量、速度、酸素濃度、二酸化炭素濃度、または希ガス濃度を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記測定データを処理する手段は、前記測定データを分析する分析手段を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記測定構成要素は、前記処理済データを可視的形態で表示する視覚的表示装置を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記可視的形態は、グラフ、チャート、表、数値、画像、または図を含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記分析手段は、平均圧力値、容量値、コンプライアンス値、平均一回呼吸量値、および抵抗を計算する、請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記測定データを処理する手段は、前記測定データをコンピュータ読み取り可能形式に変換する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記データ受信構成要素は、前記測定データをコンピュータ読み取り可能媒体に記録する記録手段を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記コンピュータ読み取り可能媒体は、ディスク、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭおよびテープを含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記流体または気体の源と、該流体または気体の流れを生成する手段とを含む、少なくとも１つの測定構成要素をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記流体または気体を伝達する手段は、前記流れを生成する手段と前記カテーテルとの間に導管を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記気体は、空気、酸素、二酸化炭素、希ガス、放射線不透過性気体、分極気体またはこれらのうちのいずれかの混合物を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記流体は、放射線不透過性造影溶液、水、または超音波画像作成流体を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記流体または気体を伝達する手段は、前記流体または気体の源と、該流体または気体の流れを生成する手段とを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記気体は、空気、酸素、二酸化炭素、希ガス、放射線不透過性気体、分極気体またはこれらのうちのいずれかの混合物を含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記流体は、放射線不透過性造影溶液、水、または超音波画像作成流体を含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
肺カテーテルをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記センサは、前記肺カテーテル上または肺カテーテル内に配置される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記肺カテーテルは、前記装置と接続可能な近位端と、遠位先端とを有し、かつ前記センサは、該遠位先端の付近に配置される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記センサは、前記装置内に配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
少なくとも１つの測定構成要素をさらに含む、請求項１に記載のシステムであって、前記センサが、測定構成要素内に配置される、システム。
【請求項２２】
肺診断システムであって、
肺区画内の圧力を反映する圧力測定データを生成する、少なくとも１つの圧力センサ；
該肺区画への流れまたは該肺区画からの流れを反映する流れ測定データを生成する、少なくとも１つの流れセンサ；
生理学的テストユニットであって、
流体源または気体源と、
該流体または気体の流れを生成する手段、と
該圧力と、該センサからの流れ測定データとを、受信する手段と、
該圧力および流れ測定データを処理する手段と、
を含む生理学的テストユニット；
該処理済圧力および処理済流れ測定データを受信する、データ受信構成要素；および
該生理学的テストユニットと、該測定構成要素と、該肺区画に到達するように構成された肺カテーテルとに接続可能な気管支内肺診断装置であって、
該肺区画へ、または該肺区画から、該流体または気体を伝達する手段と、
該流れの生成、および該生理学的テストユニットによる圧力および流れ測定データの受信、ならびに該測定構成要素による処理済圧力および処理済み流れ測定データの受信を、制御する手段と、
を含む装置；
を含む肺診断システム。
【請求項２３】
前記圧力および流れ測定データを処理する手段は、分析手段を含み、該分析手段は、前記流れ測定データから容量測定データを計算する手段、ならびに前記圧力測定データおよび該容量測定データから圧力−容量曲線を生成する手段を含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記データ受信構成要素は、前記圧力−容量曲線を表示する視覚的表示装置を含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記分析手段は、コンプライアンス値を計算する手段をさらに含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
前記分析手段は、前記圧力測定データおよび容量測定データの使用により、コンプライアンス値、平均一回呼吸量値または抵抗を計算する手段をさらに含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２７】
請求項２２に記載のシステムであって、
気体の濃度を測定するセンサ、および
前記装置と接続可能な気体希釈ユニット、
をさらに含み、
該気体希釈ユニットは、
希ガス源と、
該希ガスの流れを生成する手段と、
該センサから気体濃度測定データを受信する手段と、
該気体濃度測定データを処理する手段と、
を含む、システム。
【請求項２８】
前記測定構成要素は、前記処理済気体濃度測定データをさらに受信し、かつ前記装置は、前記希ガスの流れの生成、および前記気体希釈ユニットによる気体濃度測定データの受信、および該測定構成要素による処理済気体濃度測定データの受信を制御する手段をさらに含む、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記気体濃度を測定するセンサは、膜化学伝達センサ、光化学反応センサ、電位センサ、マイクロチップ、レーザダイオード、光透過率センサ、または圧電センサを含む、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３０】
前記気体濃度測定データを処理する手段は、該気体濃度測定データを使用して前記区画内の初期空気容量を計算する手段を含む分析手段を含む、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３１】
前記装置に接続可能な画像作成ユニットをさらに含む、請求項２２に記載のシステムであって、該画像作成ユニットは、
画像作成流体または画像作成気体の源、および
該画像作成流体または画像作成気体の流れを生成する手段、
を含む、システム。
【請求項３２】
前記画像作成ユニットまたは前記装置は、前記区画の少なくとも１つの画像を生成する機構と接続可能である、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記測定構成要素は、前記画像を受信する手段をさらに含み、かつ前記装置は、前記画像作成流体または画像作成気体の流れの生成および該測定構成要素による画像受信を制御する手段をさらに含む、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記流体または気体は、放射線不透過性であり、かつ前記画像は、蛍光透視法を使用して生成される、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３５】
前記流体または気体は、分極され、かつ前記画像は、磁気共鳴画像作成法を用いて生成される、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３６】
前記流体は、超音波画像作成流体であり、かつ前記画像は、超音波を使用して生成される、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３７】
前記機構は、前記区画の１つより多くの画像を生成し、かつ前記測定構成要素は、該画像から該区画の三次元複合画像を生成する手段をさらに含む、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３８】
肺診断システムであって、
肺通路を通って肺区画に到達するように構成された、肺カテーテル；
該肺区画を特徴付ける空気速度測定データを生成する、該カテーテルの先端付近に配置された少なくとも１つの速度センサ；
該カテーテルと接続可能な気管支内肺診断装置であって、
該センサから測定データを受信する手段と、
該測定データを処理する手段と、
を含む、気管支内肺診断装置；および
該処理済データを受信する、少なくとも１つのデータ受信構成要素、
を含む肺診断システム。
【請求項３９】
肺診断システムであって、
肺通路を通って肺区画に到達するように構成された、肺カテーテル；
該カテーテル上に配置された、少なくとも１つの信号放出センサ；
該センサから放出された信号を受信して抵抗率測定データを生成する、本体の外部に位置決め可能な少なくとも１つの受信器；
該カテーテルおよび該受信器と接続可能な気管支内肺診断装置であって、
該受信器から該測定データを受信する手段と、
該測定データを処理する手段と、
を含む、気管支内肺診断装置；および
該処理済データを受信する、少なくとも１つのデータ受信構成要素、
を含む肺診断システム。
【請求項４０】
前記測定データを処理する手段は、前記測定データを分析する分析手段を含む、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記区画は、肺組織を含み、かつ前記分析手段は、該区画の肺組織の抵抗を計算する、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
肺診断システムであって、
肺通路を通って肺区画に到達するように構成された、肺カテーテル；
該カテーテル上に配置された、少なくとも１つの信号放出センサ；
装置と接続可能なマッピングユニットであって、
該センサから信号を受信する手段と、
該信号を処理する手段と、
を含む、マッピングユニット；
該処理済信号を受信する少なくとも１つのデータ受信構成要素；および
該カテーテル、該マッピングユニットおよび該データ受信構成要素と接続可能な、気管支内肺診断装置であって、該データ受信構成要素による処理済信号の受信を制御する手段を含む、気管支内肺診断装置、
を含む肺診断システム。
【請求項４３】
前記信号を処理する手段は、前記肺通路内にある時に前記センサの位置を決定するために前記信号を分析する分析手段を含む、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４４】
前記データ受信構成要素は、可視的形態で前記センサの位置を表示する視覚的表示装置を含む、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
肺区画の査定方法であって、
気管支内肺診断装置と、該装置に接続された少なくとも１つの測定構成要素とを含む、肺診断システムを提供する工程；
該装置に肺カテーテルを接続する工程であって、該カテーテルは、近位端および遠位端を有する、工程；
肺区画に該カテーテルの遠位端を導入する工程；および
該肺診断システムを用いて該肺区画を特徴付ける測定データを生成する工程、
を包含する、方法。
【請求項４６】
前記区画は、肺部分を含み、かつ前記導入する工程は、気管支通路を通して該肺部分へ前記遠位端を前進させる工程を包含する、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記区画は、肺葉を含み、かつ前記導入する工程は、気管支通路を通して該肺葉へ前記遠位端を前進させる工程を包含する、請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記測定構成要素は、肺力学ユニットを含み、かつ前記測定データを生成する工程は、前記区画を特徴付ける圧力データまたは容量データを生成する工程を包含する、請求項４５に記載の方法。
【請求項４９】
前記測定構成要素は、生理学的テストユニットを含み、かつ前記測定データを生成する工程は、前記区画内へまたは前記区画外に気流を特徴付ける気流移動データを生成する工程、酸素飽和データを生成する工程、二酸化炭素飽和データを生成する工程、または前記肺区画を特徴付ける電気生理学的測定を生成する工程を包含する、請求項４５に記載の方法。
【請求項５０】
前記測定構成要素は、気体希釈ユニットを含み、かつ前記測定データを集める工程は、機能的残気量テストを行う工程を包含する、請求項４５に記載の方法。
【請求項５１】
前記測定構成要素は、画像作成ユニットを含み、かつ前記測定データを集める工程は、前記肺区画の少なくとも１つの画像を作成する工程を包含する、請求項４５に記載の方法。
【請求項５２】
前記測定データを集める工程は、前記肺区画の複合三次元画像を生成するために画像を組み合わせる工程をさらに包含する、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記測定構成要素は、マッピングユニットを含み、かつ前記測定データを生成する工程は、前記区画内の前記カテーテルの位置を反映する位置決めデータを生成する工程を包含する、請求項４５に記載の方法。
【請求項５４】
前記肺診断システムは、視覚的表示装置を含むデータ受信構成要素をさらに含み、かつ前記測定データを生成する工程は、前記区画を特徴付ける測定データを該視覚的表示装置に表示する工程を包含する、請求項４５に記載の方法。
【請求項５５】
前記カテーテルを肺の別の区画に位置変えする工程；および
前記肺診断システムの使用により、該肺の別の区画を特徴付ける測定データを生成する工程をさらに包含する、請求項４５に記載の方法。
【請求項５６】
請求項５５に記載の方法であって、前記肺診断システムは、視覚的表示装置を含むデータ受信構成要素をさらに含み、該方法は、前記区画を特徴付けるデータおよび前記別の区画を特徴付けるデータを該視覚的表示装置に表示することをさらに含む、方法。
【請求項５７】
前期データを表示する工程は、前記区画を特徴付けるデータおよび前記別の区画を特徴付けるデータを同時に表示する工程を包含する、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記区画特徴付けるデータおよび前記別の区画を特徴付けるデータを互いに比較する工程をさらに包含する、請求項５５に記載の方法。
【請求項５９】
前記区画を分類することをさらに含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記区画を減少させるために、肺容量減少処置を行う工程ををさらに包含する、請求項４５に記載の方法。
【請求項６１】
肺の査定方法であって、
気管支内肺診断装置と、該装置に接続された少なくとも１つの測定構成要素とを含む、肺診断システムを提供する工程；
該装置に遮断カテーテルを接続する工程であって、該カテーテルは、近位端および遠位端を有する、工程；
肺の標的区画に該遮断カテーテルの遠位端を導入し、そして該標的区画を分離する工程；および
該肺診断システムを用いて該分離された標的区画を有する肺を特徴付ける測定データを生成する工程；
を包含する、方法。
【請求項６２】
前記遮断カテーテルは、複数の遠位端を有し、かつ前記導入工程は、肺の異なる標的区画に各遠位端を導入し、そして該標的区画を分離する工程を包含する、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記測定データは、画像、肺活量測定データ、またはプレチスモグラフィデータを含む、請求項６１に記載の方法。
【請求項６４】
前記標的区画を含む肺のより大きな肺区画にアクセスカテーテルを導入する工程、および該アクセスカテーテルを用いて前記生成工程を行う工程をさらに包含する、請求項６１に記載の方法。
【請求項６５】
前記分離された標的区画を減少させるために、肺容量減少処置を行う工程をさらに包含する、請求項６１に記載の方法。
【請求項６６】
キットであって、
気管支内肺診断装置と、該装置に接続された少なくとも１つの測定構成要素とを含む、肺診断システム；および
使用説明書；
を含み、該使用説明書は、
該装置に肺カテーテルを接続する工程であって、該カテーテルは、近位端および遠位端を有する、工程；
肺区画に該カテーテルの遠位端を導入する工程；および
該肺診断システムの使用により該肺区画を特徴付ける測定データを集める工程；
を包含する方法を示す、キット。
【請求項６７】
肺カテーテルをさらに含む、請求項６６に記載のキット。
【請求項６８】
前記肺カテーテルは、アクセスカテーテル、マイクロカテーテル、または遮断カテーテルを含む、請求項６７に記載のキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願に対する相互参照）
本発明は、２００１年９月１０日に出願された米国仮特許出願第６０／３１８，５３９号に対する３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１．７８に基づく利益を主張する。この米国仮特許出願第６０／３１８，５３９号の完全な開示は、本明細書中に参考として援用される。
【０００２】
（連邦政府による委託研究または委託開発の下でなされた発明の権利に対する陳述）
適用なし
（コンパクトディスクで提出した「配列表」、表、またはコンピュータプログラムリスト添付書類への言及）
適用なし
（発明の背景）
（１．発明の分野）
本発明は、一般に、医療方法、システムおよびキットに関する。特に、本発明は、肺の個別小区分または個別部分に関する診断テストを行うための方法および装置に関する。さらに、本発明は、その小区分および部分における肺疾患の範囲および重症度、ならびに種々の処置選択肢の有効性についてのより正確な評価のための方法および装置を提供する。
【背景技術】
【０００３】
慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）は、１６００万の人々、すなわち、米国人口の約６％を冒している重大な医療問題である。このグループの具体的な疾患は、慢性気管支炎、喘息性気管支炎、および気腫を含む。一般に、ＣＯＰＤの範囲および重症度を決定するために、２つのタイプの診断テストが、患者に対して行われる：１）画像テストおよび２）機能テストである。胸部Ｘ線、ＣＴスキャン、ＭＲＩ、潅流スキャン、および気管支造影図のような画像テストは、罹病した組織の位置、均一性および進行についての良好な指標を提供する。しかしながら、これらのテストは、その疾患が患者の全体的な肺機能および呼吸能力をどのように冒しているかについての直接の指標を与えない。このことは、例を挙げると、肺活量測定、プレチスモグラフィ、酸素飽和および酸素消費応力テストのような、機能テストによって測定され得る。まとめると、これらの診断テストは、患者の処置コースを決定するために使用される。
【０００４】
気腫の処置は、多様な選択肢を含み得る、１つのこのような選択肢は、代表的には肺の罹病した部分を切除することを伴う、肺容量減少である。肺の罹病した部分の切除は、肺の罹病していない部位の拡張を促進し、かつ肺には行くが血液には酸素を運ぶことができない吸入空気部分を減少させもする。肺減少は、代表的には一体型切刃を有するステープル装置を使用して肺が切除される、開胸処置または胸腔鏡処置において従来行われる。多くの場合に有効であるが、従来の肺減少手術は、胸腔鏡処置が用いられる時でさえ、患者にとって著しく外傷性である。このような処置は、多くの場合、比較的健康な肺組織の意図せぬ除去、または比較的罹病した組織の置き忘れという結果になり、かつ頻繁に、空気漏れまたは感染を生じる。結果として、標的肺組織部分を他の肺領域から分離させるために、低侵襲性技術を利用する代替的療法が開発された。分離は、肺の標的通気道にアクセスカテーテルを気管内導入または胸腔鏡導入することによって、通常達成される。標的肺組織部分は、次に、その部分から空気を（および導入され得た他のいかなる気体または液体も）吸引することによって縮められ、かつ必要に応じて封じ込められる。このような分離処置を行うための代表的な方法およびシステムは、本明細書中に参考として援用される米国特許出願０９／６０６，３２０（代理人事件整理番号０１７５３４−０００７１０）に記載される。
【０００５】
現在、診断テストは、生み出され得る情報の量およびタイプが限られている。例えば、診断画像作成は、どの肺部分がより罹病したように「見える」かに関して医師に情報を提供し得るが、実際、より罹病したように見える部分は、より罹病したようには見えない部分よりも実際には良好に機能し得る。機能テストは、全体としての肺に対して行われる。従って、医師に提供される情報は、全肺に一般化され、かつ個別の肺部分の機能性に関する情報を提供しない。従って、医師は、最も必要な部分に介入性処置を標的化すること、および処置の必要がないかまたは処置の必要が少ない部分を不必要に処置することを回避することに、困難を感じ得る。一般的に、その罹病した部分は、区別され得ないか、処置について優先され得ないか、または治療に対する応答レベルについて処置後に査定され得ない。
【０００６】
これらの理由によって、上記に論じた欠点のうちの少なくともいくつかを克服するシステム、方法、装置およびキットを提供することが、望ましい。特に、個別の肺区画の機能状態を監視、査定または測定するシステムおよび方法を提供することが望ましい；このような区画は、全葉、部分または小部分その他であっても良い（本明細書中で以後、小部分その他は、簡単に部分と呼ばれる）。個別の肺区画の測定データを、他の個別の肺区画と、および／または全体としての肺の測定データと、比較するシステムおよび方法を提供することがさらに望ましい。さらに、実際の処置に先立ち、処置選択肢の結果を推定または予測するシステムおよび方法を提供すること、および処置後の疾患状態および機能性を査定することもまた望ましい。これらの目的の少なくともいくつかが、本明細書中以下に記載される発明によって満たされる。
【０００７】
（２．背景技術の説明）
肺への到達、肺の診断、および／または処置に関する特許および出願としては、米国特許第６，１７４，３２３号；同第６，０８３，２５５号；同第５，９７２，０２６号；同第５，７５２，９２１号；同第５，７０７，３５２号；同第５，６８２，８８０号；同第５，６６０，１７５号；同第５，６５３，２３１号；同第５，６４５，５１９号；同第５，６４２，７３０号；同第５，５９８，８４０号；同第５，４９９，６２５号；同第５，４７７，８５１号；同第５，３６１，７５３号；同第５，３３１，９４７号；同第５，３０９，９０３号；同第５，２８５，７７８号；同第５，１４６，９１６号；同第５，１４３，０６２号；同第５，０５６，５２９号；同第４，９７６，７１０号；同第４，９５５，３７５号；同第４，９６１，７３８号；同第４，９５８，９３２号；同第４，９４９，７１６号；同第４，８９６，９４１号；同第４，８６２，８７４号；同第４，８５０，３７１号；同第４，８４６，１５３号；同第４，８１９，６６４号；同第４，７８４，１３３号；同第４，７４２，８１９号；同第４，７１６，８９６号；同第４，５６７，８８２号；同第４，４５３，５４５号；同第４，４６８，２１６号；同第４，３２７，７２１号；同第４，３２７，７２０号；同第４，０４１，９３６号；同第３，９１３，５６８号；同第３，８６６，５９９号；同第３，７７６，２２２号；同第３，６７７，２６２号；同第３，６６９，０９８号；同第３，４９８，２８６号；同第３，３２２，１２６号号；ＥＰ１０７８６０１、ＷＯ０１／１３９０８、ＷＯ０１／１３８３９、ＷＯ０１／１０３１４、ＷＯ００／６２６９９、ＷＯ００／５１５１０、ＷＯ００／０３６４２、ＷＯ９９／６４１０９、ＷＯ９９／３４７４１、ＷＯ９９／０１０７６、ＷＯ９８／４４８５４、ＷＯ９５／３３５０６、およびＷＯ９２／１０９７１が挙げられる。
【０００８】
ＷＯ９９／０１０７６は、肺組織内のコラーゲンを収縮させるために熱エネルギーを加えることにより、肺組織の大きさを減少させる装置および方法を記載する。１つの実施形態で、空気が、肺内の小気胞から、その小気胞の大きさを減少させるために除去され得る。次に、その小気胞への通気道は、その小気胞の大きさを固定するために、例えば加熱によって密封され得る。ＷＯ９８／４９１９１は、空気がプラギングの前には組織から除去されない、肺組織の一領域を分離するために肺通気道内に配置するためのプラグ状装置を記載する。ＷＯ９８／４８７０６は、呼吸困難症候群を処置するための肺洗浄における界面活性剤の使用を記載する。
【０００９】
肺容量減少手術は、Ｂｅｃｋｅｒら（１９９８）Ａｍ．Ｊ．Ｒｅｓｐｉｒ．Ｃｒｉｔ．Ｃａｒｅ  Ｍｅｄ．１５７：１５９３−１５９９；Ｃｒｉｎｅｒら（１９９８）Ａｍ．Ｊ．Ｒｅｓｐｉｒ．Ｃｒｉｔ．Ｃａｒｅ  Ｍｅｄ．１５７：１５７８−１５８５；Ｋｏｔｌｏｆｆら（１９９８）Ｃｈｅｓｔ  １１３：８９０−８９５；およびＯｊｏら（１９９７）Ｃｈｅｓｔ  １１２：１４９４−１５００を含む、多くの刊行物に記載されている。
【００１０】
肺閉塞物を取り除くための粘液溶解薬の使用が、Ｓｃｌａｆａｎｉ（１９９９）ＡＡＲＣ  Ｔｉｍｅｓ，Ｊａｎｕａｒｙ，６９−９７に記載されている。難治性無気肺に罹患している肺部分を再び膨張させるために、バルーン−カフ付きの気管支ファイバースコープを使用することが、Ｈａｒａｄａら（１９８３）Ｃｈｅｓｔ  ８４：７２５−７２８に記載されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（発明の簡単な要約）
本発明は、個別の肺区画内の肺疾患のレベルを査定するシステム、方法、装置およびキットを提供する。肺区画は、例えば葉または部分のような、肺の小部分を含む。個別の肺区画をテストし、かつ肺の個別の小部分または区画を反映する疾患パラメータの値を決定することにより、肺系の疾患レベルが、より正確に規定され得る。同様に、さらなる診断情報を提供するために、区画は、別個に画像作成され得る。一旦個別の区画が特徴付けされると、それらは、例えば疾患レベルまたは処置の必要性を反映する多数の変数に基づき、比較および分類され得る。このような比較は、このような変数または画像を視覚的表示装置上に同時表示することによって補助され得る。さらに、同じ診断テストが、全体としての肺、または両肺に対して、かつ全体的肺性能に対する罹病した肺区画の効果を決定するために、行われ得る。さらに、罹病した肺区画は、一時的に分離され、かつ診断テストが、肺性能に対する分離の影響を決定するために、肺残部に対して行われ得る。結果として、最も有益な処置選択肢が選択され得る。
【００１２】
本発明の第１の局面において、気管支内肺診断（ＥＰＤ）装置を含む肺診断システムが、提供される。このＥＰＤ装置は、肺区画への導入用に構成された肺カテーテルと、接続可能である。この肺カテーテルは、種々の形態を取り得、各々の形態は、肺区画を特徴付けるためまたは肺区画の処置を行うために、測定データを取得するのに適している。ある場合に、このような測定は、このカテーテルに（多くの場合、カテーテル先端付近に）位置決めされた１つまたはそれ以上のセンサによって補助される。第１の実施形態において、この肺カテーテルは、アクセスカテーテルを含む。典型的なアクセスカテーテルは、このカテーテルを通って肺区画へ、および／またはこのカテーテルを通る肺区画からの、十分な気体または空気の流れを可能にするために、比較的大きな内径を有するカテーテル本体を含む。さらに、アクセスカテーテルは、その区画に通じるアクセスカテーテルの周りで肺通路を封じ込めるために、膨張式閉塞バルーンのような閉塞部材をその遠位端の付近に多くの場合備える。このことは、肺の残部から分離された肺区画との、直接的な連通を提供する。さらに、このアクセスカテーテルは、数例を挙げると、ガイドワイヤ管腔、光学的画像作成能力および操縦能力のような、多数の追加の特徴を有し得る。肺カテーテルの追加の実施形態が、それらの用途に関連して後に記載される。
【００１３】
上記のように、肺区画の呼吸特徴を反映する測定データを生成するために、センサがこのカテーテルに配置され得る。しかしながら、このようなセンサは、システム内のどこにでも（ＥＰＤ装置とともに、または接続された装置または構成要素内を含む）配置され得る。ＥＰＤ装置は、代表的には、肺カテーテルを通して肺区画へまたは肺区画から肺カテーテルを通して流体または気体を伝達する機構を含む。このことは、多くのテストまたは測定手順の間の望ましい状態である、肺区画を加圧するために行われ得る。いくつかの実施形態において、この伝達機構は、その流体または気体の通過のためのポンプまたは他の駆動機構および適当な管または導管を含み得る。他の実施形態において、ポンプまたは他の駆動機構が、ＥＰＤ装置の外側に配置され得る。この場合に、ＥＰＤ装置の流体または気体を伝達する機構は、上記駆動機構と肺カテーテルとの間に、導管を単に含み得る。
【００１４】
一般的に、このセンサは、ＥＰＤ装置に伝送される測定データまたは情報を集める。この場合、このＥＰＤ装置は、この測定データを受信する機構を有する。多くの場合、このＥＰＤ装置は、この測定データを処理する機構も含む。処理は、この測定データを、グラフ、チャート、表、数値、画像または図のような、可視的に表示され得る形態に変換することを含み得る。または、処理は、データを分析することを含み得、このデータは、二次情報または二次データ（例えば、数例を挙げると、平均圧力値、容量値、コンプライアンス値、平均一回呼吸量値および／または抵抗）を決定または計算するために使用される。あるいは、処理は、測定データをコンピュータ読み取り可能形式に変換することを含み得る。このような変換は、測定データ自体の変換であっても、または測定データから導かれた二次データの変換であっても良い。
【００１５】
この処理済データは、次に、データ受信構成要素によって受信される。この受信構成要素は、多くの場合、視覚的表示装置を含む。しかしながら、この構成要素は、数例を挙げると、コンピュータ読み取り可能媒体、プリンタ、またはチャート式記録計の形態を、あるいは取り得る。このコンピュータ読み取り可能媒体は、例えば、ディスク、ディスケット、ＣＤ  ＲＯＭおよびテープを含み得る。
【００１６】
多様な測定構成要素が、ＥＰＤ装置と接続して使用され得るか、またはＥＰＤ装置中に配置され得る。この構成要素は、測定されている肺区画を特徴付ける測定データを生成するために、機械的手段、電気的手段、化学的手段またはその他の手段を含む。例えば、構成要素は、その区画を圧力測定用または容量測定用の気体で満たすために使用される、気体源およびポンプを含み得る。代表的には、区画は、肺診断システム内のいかなる位置にでも位置付けられる、１つまたはそれ以上のセンサに関連して働く。この構成要素は、上記センサからデータを収集し得、かつそのデータをさらなる計算および測定機能において利用し得る。または、この構成要素は、このデータを視覚的表示装置または読み出し情報上に単に表示し得る。いかなる場合でも、このＥＰＤ装置は、例えば、測定手順を制御するためにユーザ入力を提供し、測定構成要素の活動を調整し、かつセンサ間で測定データを伝送する、測定システムの中央特徴として役立つ。
【００１７】
この測定構成要素の多数の実施形態が、示される。第１の実施形態において、この測定構成要素は、肺力学ユニットを含む。この肺力学ユニットは、肺区画の肺力学に関する多数の変数を測定するために使用される。代表的には、この肺力学ユニットは、その肺区画の圧力データおよび容量データを生成する機構を含む。圧力は、圧力センサによって測定され、かつ容量は、流れセンサによる測定から導かれる。上記のように、これらのセンサは、上記カテーテルの遠位端付近にも、または肺診断システム全体にわたるいかなる他の位置にも、位置付けられ得る。この圧力データおよび容量データは、グラフにプロットされ得、圧力データは、ｘ軸に沿ってプロットされ、かつ容量は、ｙ軸に沿ってプロットされ得る。結果として生じる圧力−容量（ＰＶ）曲線は、測定されている肺区画の物理的特徴および対応する疾患レベルに関する情報を提供する。このＰＶ曲線によって提供される情報に基づき、肺力学ユニットまたはＥＰＤ装置は、肺区画の物理的特徴に関する多様なデータ値を計算するために使用され得る。例えば、このユニットまたは装置は、肺区画のコンプライアンス値を計算する機構、平均一回呼吸量値を計算する機構、および肺区画に対応する抵抗を計算する機構を含み得る。
【００１８】
別の実施形態において、上記測定構成要素は、生理学的テストユニットを含む。この生理学的テストユニットは、肺区画の生理機能に関する多数の変数を測定するために使用される。例えば、この生理学的テストユニットは、肺区画へおよび肺区画からの、換気または気流の移動を測定する機構を含み得る。この場合、上記肺カテーテルは、その遠位端に速度センサが取り付けられたマイクロカテーテルを含み得る。測定される区画に入る通路内にこのセンサが位置付けられるようにこのマイクロカテーテルが位置決めされた後に、この速度センサは、区画へのおよび区画からの気流の移動を測定する。標準値または肺内の他の区画からの値とこれらの値を比較すると、その区画内の空気捕捉またはバルク気体交換の程度の指標を与える。あるいは、またはさらに、この生理学的テストユニットは、気体交換の指標を提供するために、呼吸サイクルの間にリアルタイムでその区画内のＣＯ２濃度および／またはＯ２濃度を測定する機構を含み得る。この生理学的テストユニットは、肺区画の電気生理学特徴を測定する機構を含み得る。１つの実施形態において、この機構は、その区画内の組織の電気抵抗を測定する機構を含み、かつ別の実施形態において、この機構は、その区画内の組織の筋系の電気活性を測定する機構を含む。この生理学的テストユニットまたはＥＰＤ装置によって生成されたこれらの値のグラフ表示または数値表示は、後の使用のために記憶され得るか、または視覚的表示装置上に表示され得る。
【００１９】
別の実施形態において、この測定構成要素は、気体希釈ユニットを含む。この気体希釈ユニットは、機能的残気量（ＦＲＣ）テストを行う機構を含む。ＦＲＣテストは、代表的には、例えばアクセスカテーテルを通して肺区画に、既知容量の希ガス（例えば、ヘリウム）を導入することを含む。この既知容量の希ガスは、区画内の未知容量の空気と混合可能にされる。次に、センサが、このシステム内の気体のうちの１つの濃度を測定し、次に、最初にその区画内にあった空気の容量が、計算される。最初にその区画内にあった空気の容量を決定することは、後の処置の間に使用される有用な情報であり得る。
【００２０】
いくつかの実施形態において、この測定構成要素は、画像作成ユニットを含む。この画像作成ユニットは、肺区画の少なくとも１つの画像を生成する機構を含み得る。代表的には、この画像は、Ｘ線画像、蛍光画像、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）画像、単一光子放射コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）画像、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）、または超音波画像を含む。多くの場合、伝統的な外部画像作成装置が使用される一方で、この画像作成ユニットは、例えば、肺区画へ種々の気体（放射線不透過性を有する気体、ＭＲＩの場合には分極気体、または超音波画像作成の場合には液体を含む）を伝達する機構を提供する。このような気体または液体の伝達は、いかなる肺カテーテルの使用によっても達成され得る。結果として生じる画像は、その肺区画の個別の表示でも良く、またはその表示は、その肺区画の複合三次元画像を生成するために組み合わされてもよい。あるいは、その表示は、分離した区画を差し引いた肺全体の表示であっても良い。
【００２１】
さらに別の実施形態において、その測定構成要素は、マッピングユニットを含む。このマッピングユニットは、肺カテーテルが肺に導入されそして気管支通路を進められた時に、肺カテーテルの位置を決定するために使用される。気管支の解剖学的構造の複数の分岐に起因して、その通路内のカテーテルの位置は、決定することが困難であり得る。従って、このマッピングユニットが、いかなる時でもカテーテルの位置決めるために使用され得る。多くの場合、センサがカテーテル先端に取り付けられる。このユニットは、このセンサを位置付けそして肺通路内のこのカテーテルのリアルタイム位置を反映する通路内のこのセンサの位置の画像作成をするための機構を含み得る。必要に応じて、このセンサは、指向性運動を追跡し得る。この位置決め画像は、ユーザにとって容易であるように視覚的表示装置に示され得る。
【００２２】
上記のように、上記ＥＰＤ装置は、種々の取得データおよびグラフ出力を表示するのに適した視覚的表示装置を含む、データ受信構成要素と接続され得る。この視覚的表示装置によって提供された情報は、多数の形式で示され得、かつ無限の数およびタイプの測定情報を含み得ることが、認識され得る。例えば、１つまたは多くの測定構成要素から収集および生成された情報が、集計され得そして視覚的表示装置に表示され得る。データのこのような組み合わせは、操作者または医師が、肺の解剖学的構造における種々の区画に関する情報をより容易に比較すること、個別の患者の肺区画に関するデータを他の患者のデータと比較すること、現在の測定データをベースライン値または以前の値と比較すること、および個別の区画を肺全体のデータと比較することを可能にし得る。このような表示は、グラフ、数値またはその他のいかなるタイプでも良い。複数組の情報が、同時または個別に表示され得、そこで表示は、ユーザによって制御される。このような提示は、ユーザが、疾患レベル順に、または処置の必要性の順に、区画を分類することを容易に可能にし得る。同様に、画像作成ユニットから生成された画像もまた、視覚的表示装置に提示され得ることが、認識され得る。
【００２３】
一旦その肺区画が、疾患レベルを決定するために十分に査定されると、その患者の処置選択肢が、決定され得る。ある場合に、肺容量減少が、望ましい処置手順として処方され得る。実際の処置に先立ってこのような減少の効果をテストするために、減少されるべき肺区画に通じる肺通路は、遮断カテーテルによって一時的に閉塞され得る。代表的には、この遮断カテーテルは、その遠位端付近に閉塞部材を取り付けられたカテーテル本体を含む。この遮断カテーテルは、減少されるべき区画へ肺通路を通って進められる。この時点で、この肺通路は、閉塞部材によって閉塞され、かつこの肺区画は、肺の残部から効果的に分離される。全体的肺性能のテスト、画像作成および評価が、このような分離の効果を測定するために、行われ得る。このことは、種々の通路内でこの遮断カテーテルの位置を動かすことか、または多数の通路を同時に遮断するように構成された遮断カテーテルを導入することのいずれかによって、分離される区画の複数の並べ替えによって行われ得る。このような効果が満足のゆくものであれば、医師は、標的区画を減少することを処置選択肢として選択し得る。遮断カテーテルによるこの一時的閉塞技術は、区画が分離され、かつ肺の残部が疾患レベルを査定するために機能的に測定または画像作成される、独立型診断道具として用いられ得る。
【００２４】
最後に、上記測定構成要素は、処置ユニットを含み得る。この処置ユニットは、肺区画に対する肺容量減少法、またはその他の任意の処置選択肢を行うために使用される。低侵襲性肺容量減少は、代表的には、区画をその解剖学的構造の残部から分離した後に、その区画の中身を吸引することを伴う。このことは、標的区画に気管内導入されるアクセスカテーテルの使用によって代表的には達成される。一旦位置決めが完了すると、その区画は、代表的にはそのアクセスカテーテルに取り付けられた閉塞バルーンを膨張させることにより、空気通路を閉塞することにより分離される。その標的区画は次に、導入され得た空気およびその他のいかなる気体または液体をも、代表的にはそのアクセスカテーテル内の管腔を通してその区画から吸引することによって収縮される。この通路は次に、例えば空気通路内にプラグを展開させることによって、密封され得る。
【００２５】
本発明の第３の局面において、肺区画を査定するための方法が提供される。ＥＰＤ装置およびこの装置に接続された少なくとも１つの測定構成要素を含む、上記のような肺診断システムを提供することにより、肺カテーテルは、患者の肺の解剖学的構造への導入のためにＥＰＤ装置に接続される。このカテーテルの遠位端が、肺の気管支通路を通って、測定されるべき肺区画に導入される。測定データが生成され、肺診断システムの使用によって肺区画が特徴付けられる。上記測定構成要素および／または肺カテーテルのいずれも、このような測定データを生成するために使用され得る。各構成要素に関して上記されたように、生成された情報および画像は、視覚的表示装置に表示され得る。この肺カテーテルは次に、肺の別の区画へと位置を動かされ得、次に、肺のその別の区画を特徴付ける測定データが、肺診断システムを使用して生成され得る。既に述べたように、このデータおよび／または画像は、視覚的表示装置に表示され得る。さらに、この区画を特徴付けるデータおよびこの別の区画を特徴付けるデータは、視覚的表示装置に同時に表示され得る。これらのステップが、患者の肺内の多数の区画に対しても繰り返され得、そして結果が、比較のために同時または個別に表示され得る。方法は、疾患レベルまたは処置の必要性に基づいてこれらの区画を分類することを、さらに含み得る。
【００２６】
処置が、１つまたはそれ以上の位置で望ましいのであれば、処置の効果は、実際の処置に先立って決定され得る。このことを達成するために、遮断カテーテルが、可能な処置のために標的とされる区画に導入され得る。その区画は次に、その遮断カテーテル上の閉塞部材を用いてその区画に通じる肺通路を閉塞することによって、肺残部から分離される。次に、肺カテーテルが、肺全体に通じるかまたは分離区画を内部に有する肺部分に通じる肺通路において、位置決めまたは再位置決めされ得る。この肺カテーテルは次に、肺診断システムの使用によって肺全体（または分離区画を内部に有する部分）を特徴付ける測定データを生成させるために、使用され得る。ＣＴまたはプレチスモグラフィのような従来の測定システムが、このようなデータを生成するために、適所にある遮断カテーテルとともに使用され得ることが、認識され得る。生成された測定データが、改善された肺機能を反映する場合、その分離された区画は、任意の方法によって減少され得る。このような処置は、肺診断システムの使用によって、具体的には処置ユニットの使用によって、行われ得る。
【００２７】
本発明の第４の局面において、上記方法および装置は、１つまたはそれ以上のキットの状態で提供され得る。このキットは、ＥＰＤ装置と、必要に応じてこの装置に接続可能な少なくとも１つの測定構成要素とを含む、肺診断システムを含み得る。さらに、このキットは、本発明による方法を示す使用説明書を含む。例えば、このような方法は、肺カテーテルをＥＰＤ装置に接続する工程、このカテーテルの遠位端を肺区画に導入する工程、およびこの肺診断システムの使用によって、その肺区画を特徴付ける測定データを生成する工程を包含し得る。このようなキットは、本発明に関して記載された他のシステム構成要素のいかなるものも、本発明に関連する他の材料または品目のいかなるものもさらに含み得る。
【００２８】
本発明の他の目的および利点は、添付の図面と共に、以下の詳細な説明から明らかになる。
【００２９】
（発明の詳細な説明）
本発明は、患者の疾患レベルの診断、処置および監視または臨時査定に使用し得る、肺の機能および／または外見に関する多数のパラメータの１つまたはそれ以上を測定する肺診断システムを提供する。図１〜２に示すように、気管支内肺診断（ＥＰＤ）装置１０２が、このようなシステム１００の中心となる。ＥＰＤ装置１０２は、意図される用途次第で、本明細書中以下に記載される、多様な機構および特徴を含み得る。この装置は、１つまたはそれ以上の肺通路を通して肺区画に到達するように構成された、図示されるような、肺カテーテル１２０と接続可能である。ここで、このカテーテル１２０は、近位端１２２、遠位端１２４、そこを通る必要に応じた管腔１２６、および必要に応じた閉塞部材１２８を有するものとして示され、管腔１２６および閉塞部材１２８は、破線で示される。多様な異なるタイプの肺カテーテル１２０が、使用され得、その少数の実施形態が、後段で論じられる。
【００３０】
所望の肺通路に位置決めされた肺カテーテル１２０により、測定情報が、到達した区画１５４に関して得られ得る。代表的には、このことは、少なくとも１つのセンサの使用を伴う。これらのセンサは、数例を挙げると、圧力センサ、温度センサ、気流センサ、ＣＯ２センサ、Ｏ２センサ、赤外線ドップラー装置、電流センサまたは抵抗率センサ、レーザダイオードセンサ、パルス放射ダイオードセンサ、および／または周波数放射ダイオードを含み得る。図１に示すように、このセンサ１４０は、カテーテル１２０の遠位端１２４付近に位置付けられ得る。あるいは、このセンサ１４０は、カテーテル１２０に沿った任意の点、またはＥＰＤ装置１０２または１つまたはそれ以上の測定構成要素１０４内の任意の点に位置付けられ得る。
【００３１】
ＥＰＤ装置１０２内の破線の箱として図１に概略的に示される測定構成要素１０４は、多くの形態を取り得、かつ多様な機能を行い得る。例えば、この構成要素１０４は、数例を挙げると、肺力学ユニット１０７、生理学的テストユニット１０９、気体希釈ユニット１０６、画像作成ユニット１０８、マッピングユニット１１２または処置ユニット１１３を含み得る。このような構成要素１０４の実施形態は、後段で詳細に論じられる。図解されるように、構成要素１０４は、ＥＰＤ装置１０２と一体であっても、ＥＰＤ装置１０２中に配置されてもよい。あるいは、図２に示されるように、構成要素１０４のうちのいくつかまたは全部は、ＥＰＤ装置１０２の外部にあり、かつ／または取り外し可能にＥＰＤ装置１０２に接続可能であり得る。さらに、データ受信構成要素１１５は、ＥＰＤ装置１０２と一体であっても、この装置中に配置されても、または取り外し可能にこの装置に接続可能であってもよい。ここで、このデータ受信構成要素１１５は、視覚的表示装置１１０として示される。しかしながら、この構成要素１１５は、数例を挙げると、コンピュータ読み取り可能媒体、プリンタ、またはチャート式記録計の形態をあるいは取り得る。
【００３２】
図３に図解されるように、カテーテル１２０は、肺の解剖学的構造１５０に、特に気管支通路に、導入されるように構成される。示されるように、このカテーテル１２０は、種々の深さまで肺ＬＮＧの気管支通路に導入され得る。例えば、実線で示されるように、カテーテル１２０は、その遠位端１２４が分岐通路の遠位肺部分１５２内に位置決めされるように、導入され得る。この位置で、このカテーテル１２０は、影付き破線の円で図解された肺ＬＮＧの個別の区画１５４を必要に応じて分離させ得、かつ測定し得る。あるいは、破線で示すように、この遠位端１２４は、分岐通路のより大きな肺部分１５６内に位置決めされ得る。この位置で、このカテーテル１２０は、より大きな影付き破線の円で図解された肺ＬＮＧの別の個別の区画１５４を測定し得る。同様に、この遠位端１２４は、１つまたはそれ以上の葉のような、なおより大きい区画１５４を測定するために、なおより大きな肺部分１５８内に位置決めされ得る。肺ＬＮＧへの主要な引き取り分岐１６０内に遠位端１２４を位置決めすることにより、肺ＬＮＧ自体が、個別の区画との比較のために測定され得る。また、引き取り分岐１６０の上に気管Ｔ内に遠位端１２４を位置決めすることにより、両方の肺が測定され得る。従って、区画１５４に関係して記載されるいかなるテスト、画像作成またはその他の機能も、肺ＬＮＧ全体または両方の肺に対しても行われ得ることが、認識され得る。
【００３３】
記載されたような所望の肺通路に位置決めされた肺カテーテル１２０により、分離区画１５４は、査定され得る。ある場合に、流体または気体が、肺カテーテルを通って肺区画へと、または肺カテーテルを通って肺区画から、伝達される。このことは、多くのテスト手順または測定手順の間に望ましい状態である、肺区画を加圧するために行われ得る。いくつかの実施形態において、ＥＰＤ装置１０２は、このような流体または気体を伝達する機構を含む。ある場合に、この伝達機構は、この流体または気体の通過のためのポンプまたはその他の駆動機構および適当な管または導管を含み得る。他の場合に、ポンプまたは他の駆動機構が、ＥＰＤ装置１０２の外側に配置され得る。この場合に、ＥＰＤ装置１０２の流体または気体を伝達する機構は、駆動機構と肺カテーテルとの間に導管を単に含み得る。
【００３４】
一般的に、センサ１４０は、ＥＰＤ装置１０２に伝送される測定データまたは情報を集める。この場合、ＥＰＤ装置１０２は、測定データを受信する機構を有する。多くの場合、ＥＰＤ装置１０２は、測定データを処理する機構も含む。処理は、測定データを、グラフ、チャート、表、数値、画像または図のような、可視的に表示され得る形態に変換することを含み得る。または、処理は、二次情報または二次データ（例えば、数例を挙げると、平均圧力値、容量値、コンプライアンス値、平均一回呼吸量値および／または抵抗）を決定または計算するために使用される、データを分析することを含み得る。あるいは、処理は、測定データをコンピュータ読み取り可能形式に変換することを含み得る。このような変換は、測定データ自体の変換であっても、または測定データから導かれた二次データの変換であっても良い。
【００３５】
処理済みデータは次に、データ受信構成要素１１５によって受信される。上記のように、この受信構成要素１１５は、多くの場合、視覚的表示装置１１０を含む。しかしながら、この構成要素１１５は、数例を挙げると、コンピュータ読み取り可能媒体、プリンタ、またはチャート式記録計の形態をあるいは取り得る。このコンピュータ読み取り可能媒体は、例えば、ディスク、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭおよびテープを含み得る。他の場合に、１つまたはそれ以上の測定構成要素１０４は、処理済データを受信する。この処理済データは、次に、構成要素内の他の機構に関連して使用され得る。例えば、構成要素は、肺区画を特定の加圧レベルに維持しながら、テスト機能を行い得る。従って、この構成要素は、テスト機能を行いながら、圧力センサからの測定データを利用し得る。
【００３６】
１つより多くの測定構成要素または測定構成要素１０４およびデータ受信構成要素１１５が、肺診断システム１００内に含まれる時、ＥＰＤ装置１０２は、測定構成要素の機能（例えば、数例を挙げると、構成要素と肺区画との間の気体または流体の伝達、この測定構成要素間の情報もしくは測定データの通過、センサとこの測定構成要素との間の情報もしくは測定データの通過、またはこの測定構成要素とデータ受信構成要素との間の情報もしくは測定データの通過）を調整する機構を含む。このような活動の制御は、事前プログラミング、ユーザ入力または両方にからもたらされ得る。
【００３７】
他の実施形態において、測定は、センサの使用なしに、１つまたはそれ以上の測定構成要素を単に伴う。このことは、構成要素１０４が画像作成流体または画像作成気体を分離区画１５４に注入する、肺画像作成において当てはまり得る。肺区画１５４は、蛍光透視法、核画像作成システム、ＭＲＩ画像作成システムまたはＣＴ画像作成システムの使用によって外部的に可視化され得るか、またはＥＰＤ装置１０２内にあるかもしくはこの装置に取り付けられた別の構成要素１０４の使用によって可視化され得る。このことはまた、潅流パラメータ測定において当てはまり得る。この測定情報は、次にＥＰＤ装置１０２によって処理され、そして受信構成要素１１５によって受信される。
【００３８】
所定の肺区画１５４の測定情報は、１つまたはそれ以上の他の肺区画１５４からの測定情報と比較され得る。例えば、遠位肺部分からの情報が、別の遠位肺部分からの情報と比較され得る。多数の肺部分を比較することにより、それらの部分は、例えば疾患レベルに関して分類され得る。または、葉からの情報が、その葉内の遠位肺部分からの情報と比較され得る。このようにして、その葉の全体的性能に対するその肺部分の影響が、比較され得る。さらに、肺区画１５４は、例えば減少および／または分離によって処置され得、そして肺の残りの領域が、その処置の効果を決定するために測定され得る。実際の処置に先立ってこのような効果を決定するために、処置のために標的にされた区画である標的区画に導入される遮断カテーテルが、使用され得る。適所にある遮断カテーテルによって、このような処置がシミュレートされ、そしてその処置の効果が、例えばＣＴ画像作成またはプレチスモグラフィを使用して、その標的区画を取り囲むかまたは含む、より大きな区画のような未処置領域を測定することによって決定され得る。従ってより効果的な処置が、処置する最も効率的な区画を正確に示すことによって、達成され得る。
【００３９】
上記のように、上記の測定データまたは情報は、種々の形式でユーザに提供され得る。代表的には、このような情報は、可視的形態で視覚的表示装置１１０に表示される。これは、数例を挙げるとグラフ、チャート、表、数値画像または図を含み得る。あるいは、このデータは、コンピュータ読み取り可能形式で、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、テープ等のようなコンピュータ読み取り可能媒体に記録され得る。このデータは次に、コンピュータ、プリンタ、視覚的表示装置または他の任意の付属品によって、利用され得る。いかなる場合であれ、多数の区画からの測定データまたは情報は、各区画からの情報の同時表示によって直接比較され得る。または、区画の多重画像作成表示が、その区画の三次元複合表示を作るために得られ得る。さらに、他のタイプの提示が提供され得る。
【００４０】
以上に一般的に記載されたように、ＥＰＤ装置１０２は、肺診断システム１００内に含まれる要素に依存する多様な機能、およびこのシステム１００が行うように構成された機能を行う。肺診断システム１００を含む可能な要素の説明的実施形態は、以下に示される。
【００４１】
（Ｉ．アクセスカテーテル）
多数の実施形態において、肺カテーテル１２０は、アクセスカテーテル１０を含む。代表的アクセスカテーテル１０が、図４に図解されており、かつカテーテル本体１２を含む。このカテーテル本体１２は、遠位端１４、近位端１６、その遠位端付近にある膨張式閉塞バルーン１８、およびそこを通る少なくとも１つの管腔を有する。通常、このカテーテルは、少なくとも２つの管腔を有し、かつカテーテル１０は、中央管腔２０と、内部本体部材２４およびこの内部本体部材の周りに同軸上に配置された外部本体部材２６によって規定される環状管腔２２との両方を含む。この環状管腔２２は、近位ハブ３１のポート３０に開口し、かつこの環状管腔２２は、バルーン１８の膨張を提供する。この中央管腔２０は、ハブ３１のポート３６に開口し、かつこの環状管腔２２は、ガイドワイヤを介した任意の導入、吸引、第２カテーテル（例えば、密封カテーテル、測定カテーテル等）の導入を含む、複数の機能を提供する。
【００４２】
アクセスカテーテル１０は、多数の方法で変更され得るが、そのいくつかが、図６Ａ〜６Ｆに図解される。例えば、内部および外部同軸チューブ構造の代わりに、このカテーテルは、図６Ａに図解されるように、環状主要管腔３２および三日月形膨張管腔３４を有するカテーテル本体３０を有する、単一の押し出し品であり得る。あるいは、図６Ｂに示されるように、カテーテル本体４０は、３つの管腔を有する単一の押し出し品として形成され得る。すなわちガイドワイヤを受け、吸引を加え、第２カテーテルを送出し、かつ／または他の機能のための第１管腔４２。第２管腔４４は、閉塞バルーンを膨張させるために設けられ得、かつ第３管腔４６は、代替的ガイドワイヤまたは機能的管腔として設けられ得る。カテーテル本体５０は、図６Ｃに示されるようにバルーン膨張に適した管腔５６を規定するために、外層５４をその上に融合した主要管状本体５２を含む。第１管腔５８は、主要管状部材５２内に形成される。僅かに代替物として、カテーテル本体６０は、第１管状部材６２および第２管状部材６４から形成され得、そこではその管状部材は、熱収縮によって適用される層のような外側部材６６によって、一緒に保持される。第１管状部材６２は、主要管腔６８を提供し、一方で、第２チューブ６４は、第２管腔７０を提供する。第２管腔７０は、代表的にはバルーン膨張に使用され、一方で第１管腔６８は、アクセスカテーテルのあらゆる他の機能に使用され得る。
【００４３】
アクセスカテーテル１０の寸法および材料は、肺気管支を通り、必要に応じてガイドワイヤを越え、かつ／または第１気管チューブ構造を通り、かつ／または気管支鏡の作業チャネル内部で、気管内導入および管腔内前進を可能にするように選択される。適当な材料は、特に内部管状部材２４に関して、低密度ポリエチレンおよび高密度ポリエチレン、ポリアミド、ナイロン、ＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ等を含む。閉塞バルーンを含む外側部材は、ポリウレタン、低密度ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、シリコーンゴム、ラテックス等のような、弾性材料から作られ得る。必要に応じて、膨張式バルーンに近接した外側管状部材２６の部分は、それらが、バルーンの加圧で拡張しないように、厚くされかつ／または強化され得る。アクセスカテーテル１０の代表的寸法は、その用途によって決まる。多目的アクセスカテーテル１０は、多数の手順のために適切に大きさを決められた中央管腔２０、主要管腔３２、第１管腔４２または類似するこのような管腔のような、作業管腔を有するべきである。カテーテル１０が、機能的残気量テストまたは圧力対容量曲線の生成のような手順に使用されるのであれば、約４５〜８０ｃｍのカテーテル１０の長さを想定すると、この作業管腔は内径約１．５〜３．５ｍｍであるべきである。しかしながら他の状況において、この作業管腔は、より小さくても良い。
【００４４】
必要に応じて、本発明のアクセスカテーテルは、光学的画像作成能力を備え得る。図６Ｅに示されるように、カテーテル本体８０は、代表的には従来の押し出しプロセスによって、４つの管腔を含むように形成され得る。管腔８２は、ガイドワイヤを介した通過に適している。管腔８４および管腔８６は、両方とも照明のための光ファイバ８８を含む。管腔９０は、光導波路または画像ファイバ９２を運ぶ。管腔８２は、代表的にはガイドワイヤが引っ込められた後に、潅注、吸引またはその他の機能のために使用され得る。バルーン膨張は、残っている空間および光ファイバ（ｌｉｇｈｔ  ｆｉｂｅｒｓ）８８を取り囲む管腔８４および管腔８６を通して行われ得る。図６Ｆを参照すると、カテーテル本体７１の代替的実施形態が、多数の別個のチューブの同軸配列として形成される。外側チューブ７２は、ガイドワイヤを介した導入、並びにガイドワイヤが除去された後の潅流および吸引を可能にする、管腔７６を規定する別個のガイドワイヤチューブ７４を含む。第２内側管状部材７５は、光画像ファイバ７７を運び、かつ複数の光ファイバ７８は、外側管状部材内の残りの空間７９内を通過させられる。両方のカテーテル構造８０および７０において、前方画像作成は、光ファイバを通して照明を当てること、およびカテーテルの遠位端にあるレンズを通して画像を検出することによって、行われ得る。その画像は、従来の陰極線タイプまたは他のタイプの画像作成スクリーンに表示され得る。特に、前方画像作成は、ユーザが、分岐気管支を通して所望のルートを通してカテーテルを進めるためのガイドワイヤを選択的に配置することを可能にする。機能的残気量テストでの使用に関係して以上に記載されたように、作業管腔が特に大きいいくつかの場合には、代替的断面設計が、必要な寸法を提供するために、実施される。
【００４５】
以前に記載されたように、カテーテル１０は、患者の気管を通して肺内の区画に進められ得る。気管Ｔを通る前進は、比較的簡易であり、かつ分岐気管支を通る前進ルートを選択するために、ガイドワイヤを必要に応じて用いる。上記のように、操縦が、図６Ｅ〜６Ｆに図解された画像作成アクセスカテーテルを使用して、リアルタイム画像作成下で行われ得る。必要に応じて、このカテーテルは、操縦用の気管支鏡ビジョンを使用して、気管支鏡の作業チャネルを通して導入され得る。または、アクセスカテーテル１０は、本出願の譲受人に実施許諾され、かつあらゆる目的のために参考として援用される、米国特許第５，２８５，７７８号に記載されたカテーテルのように、可視化気管チューブを通して導入され得る。図７に示されるように、可視化気管内チューブ１３０は、左気管支および右気管支（それぞれＬＢおよびＲＢ）の分岐のすぐ上の気管内で膨張され得る閉塞カフ１３２を含む。可視化気管内チューブ１３０は、左気管支ＬＢと右気管支ＲＢとの間の主要分岐の直接目視を可能にするために、照明ファイバおよび画像ファイバの両方を代表的には含む、前方目視光学システムを含む。従って、アクセスカテーテルの最初の配置は、可視化気管内チューブ１３０および必要に応じてアクセスカテーテル１０自体の可視化の下で、なされ得る。アクセスカテーテル１０は、その遠位端１４が肺区画に直接通じる気管支内領域に達するまで進められる。アクセスカテーテル１０は、気管支樹を通した前進および操縦を可能にするために、操縦および十分なトルク反応および押圧性のための要素または付属品を有し得る。さらに、カテーテル１０は、完全な肺の解剖学的構造に対するカテーテルの位置を決定するために、位置決めセンサを含み得る。このことは、後段で詳細に記載される。
【００４６】
さらに、アクセスカテーテル１０が、モジュラシステムまたは多構成要素システムであり得ることが認識され得る。例えば、アクセスカテーテル１０は、その完全な開示内容が本明細書中に参考として援用される、同時係属出願第０９／６９９３１３号（代理人事件整理番号１７５３４−００１３００）に記載されたような目視スコープおよびその目視スコープと共に使用するための外筒を含み得る。この目視スコープは、可撓性の細長い本体、光目視ファイバまたはビデオチップ、および光伝達束を含むか、または本質的にはそれらからなる。この目視スコープは、肺通路内および肺通路を通っての導入に適した寸法を有する、従来の気管支鏡または従来の連接型可撓性スコープの形態であり得る。この外筒は、近位端、遠位端およびそこを通る少なくとも第１管腔を有する、可撓性管状本体を含む。この外筒は、その遠位端付近に配置される膨張式カフをさらに含み、そこではこの膨張式カフは、管状本体自体の中に存在するかまたは別個の膨張チューブ内に形成される、管腔を通して膨張され得る。この目視スコープは、アセンブリを形成するために外筒の可撓性管状本体の管腔に導入され、そこではその目視スコープの目視端部は、その外筒の遠位端に位置付けられる。この目視スコープおよび外筒のアセンブリは次に、膨張式カフが通路の標的位置に隣接して位置するように、肺通路に導入され得る。このカフは次に、標的位置を一時的に閉塞するために膨張され得る。この外筒はまた、二酸化炭素検出または分極気体送出のような、診断テスト局面を行うために、追加作業チャネルを有し得る。
【００４７】
さらに、アクセスカテーテル１０は、肺機能に関する多様な変数を測定するために、１つまたはそれ以上のセンサを含み得る。このようなセンサは、代表的にはカテーテル１０の遠位端１４付近に位置付けられるが、しかしながらそれらは、カテーテル本体１２の長さに沿ったいかなる位置でも位置付けられ得る。個別のセンサタイプは、以下に記載される各タイプの測定に関係して記載される。
【００４８】
（Ｉ．肺力学ユニット）
いくつかの実施形態において、肺診断システム１００の測定構成要素１０４は、図８に示されるように肺力学ユニット２００を含む。明確にするために、肺力学ユニット２００は、別個の取り付け可能なユニットとして図解されるが、しかしながらこのユニット２００は、ＥＰＤ装置１０２の内部にあり得ることが認識され得る。肺力学ユニット２００は、肺ＬＮＧの区画１５４の肺力学に関する多数の変数を測定するために使用される。
【００４９】
例えば、肺力学ユニット２００は、肺区画１５４の圧力データおよび容量データを生成する機構２０２を含み得る。このようなデータの生成は、肺区画１５４をゆっくり膨張させ、かつ送出容量およびリアルタイム圧力を測定することによって、達成される。膨張プロセスは、圧力読み取りに関するいかなるシステム抵抗の影響も最小限に抑えるために、ゆっくり行われる。膨張媒体は、ＥＰＤ装置１０２に取り外し可能に取り付けられたアクセスカテーテル１０を通して、区画１５４に送出される。この場合に、カテーテル１０の遠位端１４は、測定されるべき区画１５４に通じる肺通路に挿入され、かつバルーン１８が、この通路を閉塞するために膨張される。このようにして、あらゆる膨張媒体は、区画１５４に送出され、かつ肺の他の領域に流出し得ない。
【００５０】
圧力は、圧力センサ２０４によって測定され、かつ容量は流れセンサ２０６による測定から導かれる。上記のように、センサ２０４、２０６は、カテーテル１０の遠位端１４付近、またはＥＰＤ装置１０２および／もしくは肺力学ユニット２００内を含む他の位置に、配置され得る。多数の異なるタイプの圧力センサ２０４が図９Ａ〜９Ｄに示される。図９Ａを参照すると、圧力センサ２０４の１つの実施形態は、閉塞バルーン１８に対して遠位にある、アクセスカテーテル１０の遠位端１４に配置された、第２カフ２１０を含む。図９Ｂに示される別の実施形態は、遠位端１４の壁に埋め込まれたホイートストーンブリッジ、マイクロベロー圧力変換器、または光ファイバ２１２を含む。図９Ｃの圧力センサ２０４の実施形態は、送信要素２１４および受信要素２１６を有する超音波または光ファイバ圧力変換器を含む。また図９Ｄに示される実施形態は、カテーテル１０内のチャネル２１９から突き出ているベローまたはホイートストーンブリッジ２１８を含む。
【００５１】
区画１５４の加圧は、肺の残部が、標的区画を本当に分離し、かつ無関係な事象を排除するために、呼気保留にある間に行われ得る。あるいは、加圧は、吸気保留の間、周期的な換気の間、または呼気終了時圧力と最高吸気圧力との間に挟まれている圧力保留の間に、行われ得る。これらの選択肢は、その区画の肺力学に関して有用な情報を提供し得る。
【００５２】
代表的には、圧力データおよび容量データは、図１０Ａに図解されるように、圧力データがｘ軸Ｘに沿ってプロットされ、かつ容量がｙ軸Ｙに沿ってプロットされる、グラフにプロットされる。結果として生じるＰＶ曲線２２０は、区画１５４の健康および疾患レベルに関する情報を提供する。図１０Ａは、３つのこのようなＰＶ曲線２２０を示し、これらの曲線の相違は、示されるような種々の疾患状態による。
【００５３】
ＰＶ曲線２２０から導かれ得る１つのタイプの情報は、コンプライアンスである。コンプライアンスは、（肺区画１５４のような）弾性構造の伸展性を指し、そしてこれは、その構造を通る圧力の変化によって引き起こされるその構造の容量の変化として規定される。換言すれば、コンプライアンスは、その曲線に沿った所定の点でのＰＶ曲線２２０の勾配として規定され得る。図１０Ｂに示されるように、低容量での正常の健康な肺区画内で、高コンプライアンス領域２２２によって示されるように、肺容量を相当に増加させるために、比較的少量の陽圧が加えられることが必要である。肺コンプライアンスは、肺区画が、さらに膨張されるように容量を増加させることにより、減少し、容量の同じ増加を得るためにはより多くの圧力が加えられねばならない。このことは、低コンプライアンス領域２２４に対応する。代表的には、コンプライアンスは、図１０Ａに特定される、上方変曲点または最高吸気圧力ＰＩＰで計算される。圧力データおよび容量データからコンプライアンス値を計算する機構２２６が、図８の肺力学ユニット２００内に描かれるが、しかしながらこのような機構２２６は、ＥＰＤ装置１０２内にあるいは配置され得る。ＰＶ曲線２２０およびコンプライアンス値は、視覚的表示装置１１０にて代表的には表示される。
【００５４】
あるいは、容量データおよび流れのデータは、図１１におけるようにグラフにプロットされ得る。ここでは、流れのデータは、ｘ軸Ｘに沿ってプロットされ、かつ容量は、ｙ軸Ｙに沿ってプロットされる。吸気の間、容量は、矢印２２１によって示されるように、流れが増加するにつれ増加し、次に低下する。呼気の間、容量は、矢印２２３によって示されるように、流れが増加するにつれ減少し、次に低下する。結果として生じるトレースは、到達された区画１５４の特徴を示す流れ容量を示すループ２２５である。ループ２２５は、区画１５４の健康および疾患レベルに関する情報を提供する。図１１は、３つのこのようなループ２２５を示し、このループ各々は、疾患が進行するにつれて経時的に、異なる区画１５４または同じ区画１５４に対応する。
【００５５】
追加の呼吸パラメータも、圧力データおよび容量データから導かれ得る。例えば、平均一回呼吸量が、所定の肺区画１５４について測定され得る。一回呼吸量は、各呼吸によって吸入されかつ吐出される空気の容量として、記載され得る。従って、肺力学ユニット２００またはＥＰＤ装置１０２は、平均一回呼吸量値を計算するための機構２２８を含み得る。ここで、圧力は、ＰＩＰに設定され、かつ区画は、その圧力で換気される。このことは、肺の残部が呼気保留にある間に行われ得る。容量は、代表的には約３０秒にわたる３回から５回の呼吸に対して測定される。そして平均一回呼吸量を決定するために、これらの値の平均が取られる。さらに、区画の抵抗が、圧力データおよび容量データから導かれ得る。抵抗は、容積流量によって分割された圧力として記載され得る。この場合に、ＥＰＤ装置１０２または肺力学ユニット２００は、抵抗を計算する機構２３０を含み得る。さらに、区画の呼吸作業が、圧力データおよび容量データから導かれ得る。このことは、圧力および容量をジュール／リットルに変換することによって行われる。ＥＰＤ装置１０２または肺力学ユニット２００は、呼吸値の平均作業を計算する機構２３４も含み得る。これらの値のグラフまたは数値の表示は、視覚的表示装置のデータ受信構成要素１１５によって受信され得る。
【００５６】
（ＩＩ．生理学的テストユニット）
いくつかの実施形態において、測定構成要素１０４は、図１２〜１５に示されるように、生理学的テストユニット３００を含む。再び、明確にするために、生理学的テストユニット３００は、別個の取り付け可能なユニットとして図解されるが、しかしながらユニット３００は、ＥＰＤ装置１０２と一体または内部にあり得ることが認識され得る。生理学的テストユニット３００は、肺ＬＮＧの区画１５４の生理学に関する多数の変数を測定するために使用される。
【００５７】
図１２を参照すると、生理学的テストユニット３００は、区画１５４内外の換気または空気移動の速度を測定する機構４００を含み得る。ここで、肺カテーテル１２０は、近位端４０４、遠位端４０６、そこを通る管腔４０８、およびその遠位端４０６に取り付けられた少なくとも１つのセンサ４１０を有するマイクロカテーテル４０２を含む。センサ４１０は、速度センサであっても良い。この場合に、マイクロカテーテル４０２は、その遠位端４０６が、測定される区画１５４に入るように位置決めされる。マイクロカテーテル４０２は、区画１５４が、分離されず、かつ空気移動が、遅れないように大きさが決められる。速度センサ４１０は、区画１５４へおよびからの気流の速度を測定する。他の区画とのこれらの値の比較は、区画の疾患程度の指標を与える。例えば、図１２Ａに示されるように、速度対時間データが記入され、そこでは時間はｘ軸Ｘに沿って記入され、かつ速度は、ｙ軸Ｙに沿って記入される。吸気中、速度は、吸気のピーク４２１へ増加し、かつ次に時間の経過に伴い減少する。呼気中、速度は、呼気のピーク４２３へ増加し、かつ次に時間の経過に伴い減少する。結果として生じるトレース４２５は、到達された区画１５４の特徴を示す。トレース４２５は、区画１５４の健康および疾患レベルに関する情報を提供する。図１２Ａは、各々が、疾患が進行するにつれ、時間の経過に伴う、異なる区画１５４または同じ区画１５４に対応する、２つのこのようなトレース４２５を示す。
【００５８】
他の実施形態において、センサ４１０は、酸素および／または二酸化炭素センサであり得る。マイクロカテーテル４０２の遠位端４０６が、肺区画に導入される時、センサ４１０は、例えば区画内に保持される二酸化炭素の量を測定し得る。二酸化炭素は、取り込まれた空気を示す。従って、このようなセンサから導かれるデータは、区画内の疾患レベルに関する情報を提供し得る。同様に、区画内に保持される酸素の量を測定するセンサは、肺胞嚢を通した気体伝達に影響を及ぼす疾患レベルを示し得る。酸素センサは、酸素洗い流しテストの性能においても使用され得る。ここで、肺区画内の空気は、１００％の酸素によってできるだけ多く取替えられる。次に、酸素濃度の減衰は、センサ４１０を使用して、時間の経過に伴い測定される。このような減衰は、区画が換気にいかに良好に貢献するかを示す。さらに、同じく疾患状態を示す二酸化炭素対酸素比率が、決定され得る。
【００５９】
図１３を参照すると、生理学的テストユニット３００は、肺区画１５４の電気生理学特徴を測定する機構４５０も含み得る。１つの実施形態において、機構４５０は、区画１５４内の組織の抵抗を測定することを含む。ここで、パルス放射センサ４５２は、肺カテーテル１２０の遠位端１２４に取り付けられる。カテーテル１２０の近位端１２２は、ＥＰＤ装置１０２に取り外し可能に取り付けられ、かつ遠位端１２４は、肺区画１５４に挿入される。受信器４５４は、第２位置に、例えば患者Ｐの外側に位置決めされ、かつＥＰＤ装置１０２に接続される。パルスは、センサ４５２から放射され、かつ信号は、受信器４５４によって測定される。信号は、組織の抵抗、およびそれ故に疾患の状態を決定する。例えば、罹病した組織は、弾性の破壊のためにおよび／または組織の水腫／炎症のために、異なる伝導率を有する。
【００６０】
別の実施形態において、肺区画１５４の電気生理学的特徴を測定する機構４５０は、区画１５４内の組織の筋系の電気活性を測定することを含む。ここで、２つまたはそれ以上のリード線が、肺カテーテルに取り付けられる。リード線は、疾患の状態を決定する、組織の特徴的な電圧信号を測定する。例えば、罹病した組織は、弾性の破壊のために、より弱い信号を有する。
【００６１】
別の実施形態において、センサ４１０は、気管支組織に対して位置決めされる赤外線センサであり、かつ静脈酸素飽和測定がなされる。血液を潅流させる罹病した肺区画は低い酸素付加を有するので、疾患レベルが決定され得る。
【００６２】
ＥＰＤ装置１０２または生理学的テストユニット３００によって生成されたこれらの値のグラフまたは数値表示は、視覚的表示装置１１０に表示され得る。
【００６３】
（ＩＩＩ．気体希釈ユニット）
いくつかの実施形態において、肺診断システム１００の測定構成要素１０４は、図１４に示されるように、気体希釈ユニット５００を含む。再び、明確にするために、気体希釈ユニット５００は、別個の取り付け可能なユニットとして図解されるが、しかしながらユニット５００は、ＥＰＤ装置１０２の内部にあり得ることが認識され得る。気体希釈ユニット５００は、肺ＬＮＧの区画１５４の機能的残気量（ＦＲＣ）テストおよび／または残気容量（ＲＶ）テストのために、これらのパラメータが疾患レベルを反映するので、第１に使用される。
【００６４】
代表的には、アクセスカテーテル１０は、示されるようにＥＰＤ装置１０２に取り付けられた肺カテーテル１２０として使用される。カテーテル１０の遠位端１４が、肺区画１５４に挿入され、かつ肺通路がバルーン１８によって閉塞された後、圧力および容量データを生成する機構２０２によって以前に決定されたように、区画１５４は、ＰＩＰへ膨張される。このことは、利用できるならば肺力学ユニット２００によって達成され得るか、またはそれは、気体希釈ユニット５００またはＥＰＤ装置１０２内の圧力および容量データを生成する機構５０４によって達成され得る。次に、既知の容量のヘリウムのような希ガスが、希ガス源５０６から区画１５４へ、アクセスカテーテル１０を通って導入される。既知の容量の希ガスは、（ＰＩＰで）区画１５４内の未知の容量の空気と混合することが可能にされる。徹底した混合が、振動運動においてアクセスカテーテル１０を通して気体を後方および前方に移動させるポンプ５０８を使用することにより達成される。区画１５４のそれと比較した低容量のアクセスカテーテル１０のために、完全な混合は、入ってくる希ガスの混合効率次第で、約１〜５分で達成されるべきである。
【００６５】
センサ５０２は、システム内の気体の１つの濃度を測定する。いくつかの実施形態において、センサ５０２は、示されるように、カテーテル１０の遠位端１４に取り付けられる。センサ５０２は、次のいずれであっても良い：膜化学伝達センサ、光化学反応センサ、電位センサ、マイクロチップ、レーザダイオード、光透過率センサ、または圧電センサ。この測定された気体の濃度が、平衡を保つ時、簡単な容量混合法則が、最初に区画内にあった空気の容量を計算するために使用される。従って気体希釈ユニット５００またはＥＰＤ装置１０２は、肺区画内の空気の最初の容量を計算するシステムおよび機構５１２内のヘリウムのような気体の濃度を決定する機構５１０を含み得る。最初に区画内の空気容量を決定することは、後の処置中に使用される有用な情報であり得る。例えば、区画は、区画内の取り込まれた空気を吸引することにより処置され得る。区画内の空気の計算された最初の容量と、吸引された空気の測定された容量を比較することによって、処置の有効性が決定され得る。
【００６６】
（ＩＶ．画像作成ユニット）
いくつかの実施形態において、肺診断システムの測定構成要素１０４は、図１５に示されるように、画像作成ユニット６００を含む。再び、明確にするために、画像作成ユニット６００は、別個の取り付け可能なユニットとして図解されるが、しかしながらユニット６００は、ＥＰＤ装置１０２と一体または内部にあり得ることが認識され得る。画像作成ユニット６００は、肺ＬＮＧの区画１５４の二次元または三次元画像を生成するか、または生成の補助をするために使用される。多くの場合伝統的な外部画像作成装置が、画像を生成するために使用され、しかるに画像作成ユニット６００は、以下に記載されるように個別の区画の可視的化を補助する。この場合、画像作成ユニット６００は、視覚的表示装置１１０内に表示するための画像を伝送し、かつ任意に操作することにも役立ち得る。
【００６７】
図１５を参照すると、アクセスカテーテル１０は、示されるようにＥＰＤ装置１０２に取り付けられた肺カテーテル１２０として代表的には使用される。カテーテル１０の遠位端１４が、肺区画１５４に挿入された後、区画は、画像作成によって可視的化され得る。このような画像作成は、可視的化に先立つバルーン１８による肺通路を閉塞することにより、向上され得る。画像作成ユニット６００は、肺区画１５４に放射線不透過性を有する流体または気体を伝達する機構６０２を含み得る。このような流体または気体は、放射線不透過性であるか、例えば放射線不透過性マーカによってラベルを付され得る。区画１５４は、圧力および容量データを生成する機構２０２によって以前に決定されたように、ＰＩＰへ流体または気体によって膨張される。このことは、利用できるならば肺力学ユニット２００またはＥＰＤ装置１０２によって達成され得るか、またはそれは、画像作成ユニット６００内の圧力および容量データを生成する機構６０４によって達成され得る。画像作成ユニット６００は、肺区画１５４の超音波またはＭＲＩ画像を生成する機構６０６をさらに含み得る。または画像は、ＣＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴ、Ｘ線、超音波、蛍光透視または潅流スキャンを使用して肺診断システム１００の外部の装置によって取られ得る。区画は、上記のように画像作成気体または流体で満たされるが、肺の残部は、より強いまたはより弱い画像作成能力を有する気体または流体で満たされ得る。例えば、肺区画は、放射線不透過性気体によって満たされ、かつ肺の残部は、より薄い濃度の放射線不透過性気体で満たされ得る。結果として、完全な肺は、肺区画が、より濃い濃度の放射線不透過性気体によって「強調され」て、蛍光透視によって見ることができる。濃度は、反対にされ、そこでは肺が、肺区画よりも高い濃度を有する気体または流体で満たされ、かつ肺区画は、より薄い濃度の放射線不透過性気体によって強調されることが認識され得る。同様に、個別の肺区画は、遮断または分離され得、かつ肺の残部は、上記方法によって画像作成され得る。いかなる場合でも、疾患レベルに関する情報を提供し得る個別の区画は、評価され得る。
【００６８】
肺区画１５４の複数の画像が、生成され得、各画像は、異なる表示を有する。このことは、外部で、または複数の画像を生成する機構６０８によって達成され得る。個別の表示から区画１５４の三次元複合画像を生成する機構６１０は、画像作成ユニット６００またはＥＰＤ装置１０２内にも含まれ得る。あるいは、肺区画１５４の多数の画像は、三次元画像が、区画の画像「スライス」を組み合わせることにより得られるように、生成され得る。このことは、区画の状態およびその疾患レベルに関する、さらにより多くの診断情報を提供し得る。
【００６９】
あるいは、またはさらに、画像作成ユニット６００は、肺区画１５４に分極気体を伝達する機構６１２を含み得る。再び、区画１５４は、圧力および容量データを生成する機構２０２または機構６０４によって、ＰＩＰへ気体で膨張される。画像作成ユニット６００は、肺区画１５４の少なくとも１つの磁気共鳴画像（ＭＲＩ）を生成する機構６１４をさらに含み得る。または画像は、外部ＭＲＩ装置によって取られ得る。いずれの場合においても、その疾患レベルに関する情報を提供し得る区画の解剖学的構造は、可視的化され得る。加えて、画像作成ユニット６００は、肺区画１５４の複数の磁気共鳴画像を生成する機構６１６、および肺区画１５４の三次元複合画像を生成する機構６１８をさらに含み得る。これらの機構のいくつかは、ＥＰＤ装置１０２に含まれ得ることが認識され得る。これらの画像は、区画の状態およびその疾患レベルに関する、さらにより多くの診断情報を提供し得る。
【００７０】
あるいは、またはさらに、画像作成ユニット６００は、肺区画１５４にパーフルロバン（ｐｅｒｆｌｕｒｏｂａｎ）のような液体を伝達する機構６２０を含み得る。画像作成ユニット６００は、肺区画１５４の超音波画像を生成する機構６２２をさらに含み得る。または画像は、外部超音波装置によって取られ得る。いずれの場合においても、その疾患レベルに関する情報を提供し得る区画の解剖学的構造は、可視的化され得る。
【００７１】
画像作成が、画像作成技術に適切ないかなる造影剤の使用によっても着手され得ることは、認識され得る。さらに、このような画像作成は、正常な吸気および吐出しの終了時および／または強制吸気および吐出しの終了時のような、呼吸サイクルの異なる点で行われ得る。これらの画像は次に、残気容量（ＲＶ）、総肺容量（ＴＬＣ）およびＲＶ／ＴＬＣのような、疾患に関連する肺容量を計算するために使用され得る。さらに、画像作成は、いかなる数の肺区画でも行われ得、かつ画像作成結果は、診断またはその他の目的のために比較され得る。
【００７２】
（Ｖ．マッピングユニット）
いくつかの実施形態において、肺診断システム１００の測定構成要素１０４は、図１６に示されるように、マッピングユニット７００を含む。再び、明確にするために、マッピングユニット７００は、別個の取り付け可能なユニットとして図解されるが、しかしながらユニット７００は、ＥＰＤ装置１０２と一体または内部にあり得ることが認識され得る。マッピングユニット７００は、肺カテーテル１２０の位置を、それが気管支通路を通して導入および進められる時に、決定するために使用される。気管支の解剖学的構造の複数の分岐により、通路内のカテーテル１２０の位置は、決定することが困難であり得、かつ従って測定される肺区画１５４も、決定することが困難であり得る。マッピングユニット７００の使用により、カテーテル１２０の位置は、より容易に可視的化され得る。
【００７３】
１つの実施形態において、センサ７０２は、気管支通路内でカテーテル１２０の位置を追跡するために使用される。センサ７０２は、代表的にはその遠位端１２４の付近で、カテーテル１２０に取り付けられる。センサ７０２は、数例を挙げると単純な磁気タイプ装置または周波数放射装置であり得る。別の例において、センサ７０２は、光画像作成要素であり得、かつカテーテル先端の連続指向性運動を追跡する人工知能と結合され得、それ故に、いかなる所定の時間でもその位置を知っている。マッピングユニット７００は、センサから信号を受信する機構７０４および信号を処理する機構７０６を含み得る。信号を処理する機構は、通路内のセンサ７０２の位置決めデータを生成する機構、およびセンサ７０２の位置決めデータを反映する通路内に位置決めされたセンサの画像を生成する機構を含む。このことは、図１６に図解される。ここで、カテーテル１２０は、ＥＰＤ装置１０２に取り付けられ、かつその遠位端１２４は、患者Ｐの肺通路に導入される。コンピュータで生成される肺の解剖学的構造画像７０８は、視覚的表示装置１１０に示される。さらに、カテーテル位置決め画像７１０は、実際の患者の解剖学的構造内のカテーテル１２０のリアルタイム位置を反映する解剖学的構造画像７０８内に示される。このようにして、標的肺区画は、より容易に位置を突き止められ、かつ所望するならば後の到達のために識別され得る。
【００７４】
（ＶＩ．データ受信構成要素）
データ受信構成要素１１５のいくつかの局面は、以上に示された。データ受信構成要素１１５は、ＥＰＤ装置１０２または構成要素１０４のいずれかから、ユーザへの出力のために処理済データを受信する。構成要素１１５が、視覚的表示装置１１０の時、処理済データは、可視的形態で示される。あるいは、構成要素１１５は、ディスク、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、テープ等のようなコンピュータ読み取り可能媒体であっても良い。コンピュータ読み取り可能媒体は、次に別の装置、例えばコンピュータ、ワークステーション、または使用するための別のＥＰＤ装置にさえも運搬され得る。いかなる場合でも、ある時点で処理済データは代表的には可視的形態で表示される。測定情報を可視的形態で表示する可能性は無限であることが認識され得る。少数の実施形態が例として示される。
【００７５】
以前に記載したように、肺診断システムは、肺区画を測定するために使用され、そこでは区画は、全体の葉、部分または小部分その他であり得る。区画から生成された情報は、区画自体の疾患レベルを決定することに使用され得るが、他の情報との生成された情報の比較もまた、疾患の診断および査定において有用である。例えば、区画から生成された情報は、患者からの基線情報または健康な患者からの情報と比較され得る。容易に比較をするために、両方または複数組の情報が、視覚的表示装置１１０に同時に表示され得る。このような表示は、グラフ、数値または他のいかなるタイプであっても良い。さらに、１つの区画から生成された情報は、同じ患者の別の類似した区画からの情報と比較され得る。この概念は、多数の区画に延長され得る。再び、容易に比較をするために、複数組の情報が、視覚的表示装置１１０に同時に表示され得る。このことは、今度は、疾患レベル順または処置の必要性順に区画を分類することを、医師に可能にし得る。同様に１つの区画から生成された情報は、他に対する各区画の影響を決定するために、区画の他のタイプまたは大きさからの情報と比較され得る。再び、複数組の情報が、この目的で視覚的表示装置１１０に同時に表示され得る。
【００７６】
さらに、画像作成ユニット６００およびマッピングユニット７００に関係して記載されたように、肺の解剖学的構造の可視的画像は、以上で上記のように視覚的表示装置１１０に表示され得る。このことは、疾患の診断、肺カテーテル１２０の位置決めおよび処置の影響を決定することの両方において有用であり得る。
【００７７】
（ＶＩＩ．遮断カテーテル）
一旦、肺区画１５４に十分な診断テスト、画像作成および評価が行われると、処置手順が、決定され得る。ある場合に、肺容量減少が処方され得る。実際の処置に先立ってこのような減少の効果をテストするために、減少される肺区画に通じる肺通路は、遮断カテーテルによって一時的に閉塞され得る。任意に、遮断カテーテルによるこの一時的閉塞は、それ自体が、診断テストであり得る。図１７Ａに示された１つの実施形態は、近位端７５６、遠位端７５４、およびその遠位端７５４の付近の膨張式閉塞バルーン７５８を有するカテーテル本体７５２を含むとして遮断カテーテル７５０を図解する。遮断カテーテル７５０は、種々のテスト目的で、大きな直径の管腔を有するアクセスカテーテル１０または他の肺カテーテル１２０よりも小さな外径を有し得る。ここで、管腔は、閉塞バルーン７５８の膨張またはガイドワイヤの通過のために単に大きさを決められ得る。図１７Ｂ〜Ｄに示される別の実施形態は、近位端７７２および多くの遠位端７７４を有するカテーテル本体７７０を含むとして遮断カテーテル７５０を図解し、各遠位端７７４は、そこに取り付けられた膨張式閉塞バルーン７７６を有する。代表的には、カテーテル本体７７０内の別個のガイドワイヤ管腔７８０およびバルーン膨張管腔７８２は、近位端７７２から各遠位端７７４に存在する。端部コネクタ７８４は、各管腔７８０、７８２への到達用の近位端７７２の付近に存在し得る。さらに、カテーテル本体７７０を入れる外側スリーブ７８６は、導入目的で遠位端７７４を結合させる。図１７Ｃは、カテーテル本体７７０の遠位端７７４の断面図を示す。カテーテル本体７７０は、各々が、外側スリーブ７８６または他の手段によって一緒に保持される、ガイドワイヤ管腔７８０、膨張管腔７８２および閉塞バルーン７７６を有する別個のカテーテルを含み得ることが認識され得る。図１７Ｄを参照すると、遮断カテーテル７５０の配置は、異なる肺通路への各遠位端７７４の位置決めを伴う。各遠位端７７４は、ガイドワイヤの用途により独立して位置決めされ得る。従って、多数の肺区画１５４は、遮断カテーテル７５０によって同時に分離され得る。
【００７８】
遮断カテーテル７５０が、定位置にあり、かつ肺通路がバルーンによって閉塞される時、影響を及ぼされる肺区画１５４は、肺の残部から分離される。この時点で、全体の肺性能のテスト、画像作成および評価は、分離の効果を測定するために、着手され得る。このような技術は、例えば、画像、肺活量測定データ、またはプレチスモグラフィデータをそれぞれを得るために、ＣＴスキャニング、肺活量測定、またはプレチスモグラフィを含み得る。このことは、今度は、その分離された区画の減少の効果を反映する。同様に、このようなテストおよび評価は、肺の特殊な領域を査定するために、肺の特定の部分に行われ得る。図１７Ａに戻って参照すると、遮断カテーテル７５０が定位置である間の肺カテーテル１２０によるこのようなテストが、図解されている。遮断カテーテル７５０は、肺カテーテル１２０内の管腔を通して導入され得るか、または遮断カテーテル７５０は、肺カテーテル１２０と平行に単に位置し得る。肺カテーテル１２０が、閉塞部材１２８を利用するならば、部材１２８は、遮断カテーテル７５０の管腔およびカテーテル本体７５２に対して密封し得る。遮断カテーテル７５０および肺カテーテル１２０の両方、またはいかなる追加のカテーテルも、所望ならばＥＰＤ装置１００に同時に接続され得る。このような査定の結果は、最も効果的な処置コースを決定し得る。
【００７９】
（ＶＩＩＩ．処置ユニット）
いくつかの実施形態において、肺診断システム１００の測定構成要素１０４は、図１８に示されるように、処置ユニット８００を含み得る。再び、明確にするために、処置ユニット８００は、別個の取り付け可能なユニットとして図解されるが、しかしながらユニット８００は、ＥＰＤ装置１０２と一体または内部にあり得ることが認識され得る。処置ユニット８００は、肺区画１５４に肺容量減少処置を行うために使用され得る。この場合に、ユニット８００は、肺容量減少を行う機構８０２を含む。このことは、解剖学的構造の残部から区画を分離した後に、区画の中身を吸引することを代表的には伴う。このことは、標的区画１５４に気管内で、アクセスカテーテル１０の遠位端１４を導入することによって代表的には達成される。一旦定位置になると、区画は、通路内で閉塞バルーン１８を膨張させることによるような、空気通路を閉塞することによって分離され得る。標的区画は次に、空気、およびアクセスカテーテル１０内の管腔を通ってのような、区画から導入され得たその他のいかなる気体または液体でも吸引することによって虚脱させられ得る。任意に、例えば空気通路内にプラグを展開することにより、通路が次に密封され得る。いくつかの密封方法は、組織接着剤、閉塞バルーン、拡張閉塞構造の使用、エネルギー誘発組織融合の使用等を含む。種々のタイプの処置の好ましい実施形態は、あらゆる目的で、参考としてその全てがここに援用される、同時係属米国特許出願第０９／４２５，２７２（代理人事件整理番号０１７５３４−０００６００）、同第０９／３４７，０３２（代理人事件整理番号０１７５３４−０００７００）、同第０９／６０６，３２０（代理人事件整理番号０１７５３４−０００７１０）、同第０９／５２３，０１６（代理人事件整理番号０１７５３４−００１０００）、同第０９／６９９，３０２（代理人事件整理番号０１７５３４−００１２００）に記載される。処置後に、処置の影響は、上記の測定方法のいくつかによって評価され得る。
【００８０】
本発明によるキット９００は、記載された肺診断システムに関するいかなる数の品目も、また使用説明書ＩＦＵを含む。図１９に示されるように、このようなキット９００は、ＥＰＤ装置１０２および本発明による方法を示す使用説明書ＩＦＵを代表的には含む。ＥＰＤ装置１０２は、１つまたはそれ以上の内部に配置された測定構成要素を含み得るが、しかしながらキット９００は、示されたような、１つまたはそれ以上の測定構成要素１０４も含み得る。任意に、キット９００は、１つまたはそれ以上の肺カテーテル１２０、ガイドワイヤ９０２のような上記の他のシステム構成要素、または受信器４５４のような多様な付属品のいずれかをさらに含み得る。いくつかの、または全部のキット構成要素は、パウチ９０５または他の従来の医療装置包装内に、通常一緒に包装される。通常、患者に処置を行うことにおいて使用される、肺カテーテル１２０のようなこれらのキット構成要素は、滅菌され、かつキット内に維持される。任意に、別個のパウチ、バッグ、トレイまたは他の包装が、より大きな包装内で提供され得、そこではより小さなパックが、構成要素を滅菌で別個に維持するために、別個に開放され得る。
【００８１】
前記の発明は、理解を明確にする目的で、図解および例によってある程度詳細に記載されたが、種々の代替物、変更および同等物が、使用され得、かつ以上の記載が、添付の請求項によって規定される、発明の範囲を限定するとして取られるべきでないことは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】図１は、ＥＰＤ装置の略図であり、ここで測定構成要素が、取り外し可能に取り付けられた典型的肺カテーテルを有するＥＰＤ装置内に収容されている。
【図２】図２は、ＥＰＤ装置の略図であり、ここで測定構成要素が、外部にあり、かつ取り外し可能に取り付けられた典型的肺カテーテルを有するＥＰＤ装置に、取り外し可能に取り付けられている。
【図３】図３は、肺カテーテルが、診断用および／または処置用の種々の異なる大きさの肺区画を分離する気管支内の種々の位置に導入されている、患者の肺を図解する。
【図４】図４〜５は、アクセスカテーテルの好ましい実施形態を図解する。
【図５】図４〜５は、アクセスカテーテルの好ましい実施形態を図解する。
【図６】図６Ａ〜６Ｆは、アクセスカテーテルの実施形態のカテーテル本体の略断面図である。
【図７】図７は、可視化気管内チューブを通して導入された肺カテーテルを図解する。
【図８】図８は、ＥＰＤ装置および肺力学ユニットを含む測定構成要素を図解し、ここでアクセスカテーテルが、ＥＰＤ装置に取り付けられている。
【図９】図９Ａ〜９Ｄは、アクセスカテーテルに位置付けられた多数の異なるタイプの圧力センサを図解する。
【図１０Ａ】図１０Ａは、グラフにプロットされたＰＶ曲線例を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、ＰＶ曲線に沿った種々の肺コンプライアンスの領域を図解する。
【図１１】図１１は、グラフにプロットされた流れ−容量ループ例を示す。
【図１２】図１２は、ＥＰＤ装置、および生理学的テストユニットを含む測定構成要素の略図である。さらに、マイクロカテーテルが、ＥＰＤ装置に取り外し可能に取り付けられて示される。
【図１２Ａ】図１２Ａは、グラフにプロットされた速度トレース例を示す。
【図１３】図１３は、肺区画の電気生理学特徴を測定する機構を含む、ＥＰＤ装置および生理学的テストユニットを含む測定構成要素の略図である。
【図１４】図１４は、肺カテーテルがＥＰＤ装置に取り付けられて示されている、ＥＰＤ装置および気体希釈ユニットを含む測定構成要素の略図である。
【図１５】図１５は、肺カテーテルがＥＰＤ装置に取り付けられて示されている、ＥＰＤ装置および画像作成ユニットを含む測定構成要素の略図である。
【図１６】図１６は、肺カテーテルがＥＰＤ装置に取り付けられておりかつ気管支を通って患者の肺内の位置に進められて示されている、ＥＰＤ装置およびマッピングユニットを含む測定構成要素の略図である。
【図１７】図１７Ａ〜１７Ｄは、遮断カテーテルの実施形態を示す。
【図１８】図１８は、処置カテーテルがＥＰＤ装置に取り付けられて示される、ＥＰＤ装置および処置ユニットを含む測定構成要素の略図である。
【図１９】図１９は、本発明の原理に従って組み立てられたキットを例示する。
【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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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2005514081.tif 000009
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
2005514081.tif 000011
【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
2005514081.tif 000016
【図９Ｂ】
2005514081.tif 000017
【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2005514081.tif 000021
【図１１】
2005514081.tif 000022
【図１２】
2005514081.tif 000023
【図１２Ａ】
2005514081.tif 000024
【図１３】
2005514081.tif 000025
【図１４】
2005514081.tif 000026
【図１５】
2005514081.tif 000027
【図１６】
2005514081.tif 000028
【図１７Ａ】
2005514081.tif 000029
【図１７Ｂ】
2005514081.tif 000030
【図１７Ｃ】
2005514081.tif 000031
【図１７Ｄ】
2005514081.tif 000032
【図１８】
2005514081.tif 000033
【図１９】
2005514081.tif 000034
【国際調査報告】
2005514081.tif 000035
2005514081.tif 000036