(57)【要約】  大動脈内バルーンポンプの膨張タイミングおよび収縮タイミングを全自動化するために、システムに固有のいくらかの遅延が考慮されなければならない。これらの遅延を計算するためのプロセスは、公称膨張コマンド時間（１０４）を決定することと、実際の膨張時間を得るために公称膨張コマンド時間にディザ時間期間（１０８）を加算することと、そして収縮コマンド時間を決定することとを含んでいる。膨張／収縮サイクルは、それから処理され、そこでは、大動脈内バルーンポンプが、実際の膨張コマンド時間にて膨張され、そして収縮コマンド時間にて収縮される。膨張／収縮サイクルの間に血圧データが患者から収集され（１１６）、そしてその後に大動脈内バルーンを膨張させる効果が血圧波形上に実現される実現時間を決定すべく分析される。これから、実際の膨張コマンド時間と実現時間との間の全遅延時間が決定され得る。
2007503883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
適切な時間における点での患者における血圧の発生と、血圧波形上での適切な時間における点での患者における血圧に対応する圧力値の表示との間の大動脈内バルーンポンプシステムにおける時間遅延を決定する方法であり、大動脈内バルーンポンプシステムが膨張可能チェンバを含むものであって、前記方法は、
（ａ）患者の心拍のＥＣＧ波形に基づいて膨張可能チェンバを膨張させるための膨張コマンドを発行すべき公称時間を決定することと、
（ｂ）実際の膨張コマンド時間を得るために公称膨張コマンド時間にディザ時間期間を加算することと、
（ｃ）血圧波形に基づいて膨張可能チェンバを収縮させるための収縮コマンドを発行すべき時間を決定することと、
（ｄ）膨張可能チェンバが実際の膨張コマンド時間にて膨張させられ、且つ収縮コマンド時間にて収縮させられる膨張／収縮サイクルを処理することと、
（ｅ）膨張／収縮サイクルの間に患者から血圧データを収集することと、
（ｆ）膨張可能チェンバを膨張させる効果が血圧波形上に実現される実現時間を決定すべく、収集された血圧データを分析することと、
（ｇ）実際の膨張コマンド時間と実現時間との間の遅延時間を決定することと、
を含む方法。
【請求項２】
選択された心拍について、ディザ時間期間は、選択された心拍の直前に先行する予め決定された数の患者の心拍群にわたるＲ−Ｒ期間の平均に基づいている請求項１に記載の方法。
【請求項３】
選択された心拍について、ディザ時間期間は、選択された心拍の直前に先行する予め決定された数の患者の心拍群にわたるＲ−Ｒ期間の平均に比例している請求項１に記載の方法。
【請求項４】
実際の膨張コマンド時間と収縮コマンド時間との間の持続期間を決定すること、および持続期間が予め決定された時間期間よりも短ければ、持続期間が少なくとも予め決定された時間期間と同じくらい長くなるように、収縮コマンド時間を調整すること
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
各膨張／収縮サイクルにおいては、公称膨張時間に加算されるディザ時間期間が、他の膨張／収縮サイクルにおける公称膨張コマンド時間に加算されるディザ時間期間とは異なっている、複数の膨張／収縮サイクルについて、ステップ（ａ）〜（ｅ）を繰り返すステップをさらに含み、
分析するステップは、全体平均を得るべく時間整列されたポイント毎の時間ベースにおける複数の膨張／収縮サイクルの間に収集される血圧データを平均化することと、膨張可能チェンバを膨張させる効果が血圧波形上に実現される平均実現時間を決定すべく、全体平均を分析することとを含み、且つ、
遅延時間を決定するステップは、膨張／収縮サイクルの各々についての実際の膨張コマンド時間に基づいて時間整列された膨張コマンド時間を決定することと、時間整列された膨張コマンド時間と平均実現時間との間の時間期間を決定することとを含む
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
各膨張／収縮サイクルについて、公称膨張コマンド時間に加算されるディザ時間期間は、直前に先行する膨張／収縮サイクルにおける公称膨張コマンド時間に加算されるディザ時間期間よりも長い請求項５に記載の方法。
【請求項７】
選択された心拍について、公称膨張コマンド時間を決定するステップは、
ＥＣＧ波形上の選択された心拍のＱ点と選択された心拍に直前に先行する心拍のＲ−Ｒ期間に基づく血圧波形上の選択された心拍のＳ2点との間のＱ−Ｓ2時間期間を決定することと、
選択された心拍のＱ点に基づいて膨張トリガ時間を決定することと、
選択された心拍のＱ点と膨張トリガ時間との間の膨張トリガ遅延時間を決定することと、
一定の遅延時間を与えるべく電気−気体遅延時間に膨張トリガ遅延時間を加算することと、
スタート時間を与えるべくＱ−Ｓ2時間期間から一定の遅延時間を減算することと、
を含み、
それによって公称膨張コマンド時間は、膨張トリガ時間以後スタート時間までの時間である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
患者の心機能をアシストするための装置であって、
患者の大動脈に関して操作可能に配置可能な膨張可能チェンバと、
膨張可能チェンバに流体連通して結合し得るカテーテルと、
制御プログラムに従って膨張可能チェンバを選択的に膨張させ、且つ収縮させるためにカテーテルに結合し得て、前記制御プログラムは、適切な時間における点で患者における血圧の発生と、血圧波形上で適切な時間における点で患者における血圧に対応する圧力値の表示との間の装置における時間遅延を決定するためのプロセスを含む駆動ユニットとを含み、前記プロセスは、
（ａ）患者の心拍のＥＣＧ波形に基づいて膨張可能チェンバを膨張させるための膨張コマンドを発行すべき公称時間を決定することと、
（ｂ）実際の膨張コマンド時間を得るために公称膨張コマンド時間にディザ時間期間を加算することと、
（ｃ）血圧波形に基づいて膨張可能チェンバを収縮させるための収縮コマンドを発行すべき時間を決定することと、
（ｄ）膨張可能チェンバが実際の膨張コマンド時間にて膨張させられ、且つ収縮コマンド時間にて収縮させられる膨張／収縮サイクルを処理することと、
（ｅ）膨張／収縮サイクルの間に患者から血圧データを収集することと、
（ｆ）膨張可能チェンバを膨張させる効果が血圧波形上に実現される実現時間を決定すべく、収集された血圧データを分析することと、
（ｇ）実際の膨張コマンド時間と実現時間との間の遅延時間を決定することと、
を含む装置。
【請求項９】
装置における時間遅延を決定するプロセスは、
各膨張／収縮サイクルにおいては、公称膨張時間に加算されるディザ時間期間が、他の膨張／収縮サイクルにおける公称膨張コマンド時間に加算されるディザ時間期間とは異なっている、複数の膨張／収縮サイクルについて、ステップ（ａ）〜（ｅ）を繰り返すステップをさらに含み、
分析するステップは、全体平均を得るべく時間整列されたポイント毎の時間ベースにおける複数の膨張／収縮サイクルの間に収集される血圧データを平均化することと、膨張可能チェンバを膨張させる効果が血圧波形上に実現される平均実現時間を決定すべく、全体平均を分析することとを含み、且つ、
遅延時間を決定するステップは、膨張／収縮サイクルの各々についての実際の膨張コマンド時間に基づいて時間整列された膨張コマンド時間を決定することと、時間整列された膨張コマンド時間と平均実現時間との間の時間期間を決定することとを含む
請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
各膨張／収縮サイクルについて、公称膨張コマンド時間に加算されるディザ時間期間は、直前に先行する膨張／収縮サイクルにおける公称膨張コマンド時間に加算されるディザ時間期間よりも長い請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
選択された心拍について、ディザ時間期間は、選択された心拍の直前に先行する予め決定された数の患者の心拍群にわたるＲ−Ｒ期間の平均に基づいている請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
選択された心拍について、ディザ時間期間は、選択された心拍の直前に先行する予め決定された数の患者の心拍群にわたるＲ−Ｒ期間の平均に比例している請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
装置における時間遅延を決定するプロセスは、
実際の膨張コマンド時間と収縮コマンド時間との間の持続期間を決定すること、および持続期間が予め決定された時間期間よりも短ければ、持続期間が少なくとも予め決定された時間期間と同じくらい長くなるように、収縮コマンド時間を調整すること
をさらに含む請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
患者の心機能をアシストする方法であって、
（ａ）患者の大動脈に対し選択された位置に膨張可能チェンバを挿入することと、
（ｂ）患者の心拍のＥＣＧ波形に基づいて膨張可能チェンバを膨張させるための膨張コマンドを発行すべき公称時間を決定することと、
（ｃ）実際の膨張コマンド時間を得るために公称膨張コマンド時間にディザ時間期間を加算することと、
（ｄ）患者における血圧に対応する圧力波形に基づいて膨張可能チェンバを収縮させるための収縮コマンドを発行すべき時間を決定することと、
（ｅ）膨張可能チェンバが実際の膨張コマンド時間にて膨張させられ、且つ収縮コマンド時間にて収縮させられる膨張／収縮サイクルを処理することと、
（ｆ）膨張／収縮サイクルの間に患者から血圧データを収集することと、
（ｇ）膨張可能チェンバを膨張させる効果が血圧波形上に実現される実現時間を決定すべく、収集された血圧データを分析することと、
（ｈ）実際の膨張コマンド時間と実現時間との間の遅延時間を決定することと、
（ｉ）修正された膨張コマンド時間を得るために公称膨張コマンド時間を遅延時間だけ調整することと、
（ｊ）膨張可能チェンバを修正された膨張コマンド時間にて繰り返し膨張させ、且つ膨張可能チェンバを収縮コマンド時間にて繰り返し収縮させることと
を含む方法。
【請求項１５】
修正された収縮コマンド時間を得るべく遅延時間によって収縮コマンド時間を調整することをさらに含み、膨張可能チェンバを繰り返し収縮させるステップは、修正された収縮コマンド時間にて膨張可能チェンバを繰り返し収縮させることを含む
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
選択された心拍について、ディザ時間期間は、選択された心拍の直前に先行する予め決定された数の患者の心拍群にわたるＲ−Ｒ期間の平均に基づいている請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
選択された心拍について、ディザ時間期間は、選択された心拍の直前に先行する予め決定された数の患者の心拍群にわたるＲ−Ｒ期間の平均に比例している請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
実際の膨張コマンド時間と収縮コマンド時間との間の持続期間を決定すること、および持続期間が予め決定された時間期間よりも短ければ、持続期間が少なくとも予め決定された時間期間と同じくらい長くなるように、膨張／収縮サイクルにおける収縮コマンド時間を調整すること
をさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
各膨張／収縮サイクルにおいては、公称膨張時間に加算されるディザ時間期間が、他の膨張／収縮サイクルにおける公称膨張コマンド時間に加算されるディザ時間期間とは異なっている、複数の膨張／収縮サイクルについて、ステップ（ｂ）〜（ｆ）を繰り返すステップをさらに含み、
分析するステップは、全体平均を得るべく時間整列されたポイント毎の時間ベースにおける複数の膨張／収縮サイクルの間に収集される血圧データを平均化することと、膨張可能チェンバを膨張させる効果が血圧波形上に実現される平均実現時間を決定すべく、全体平均を分析することとを含み、且つ、
遅延時間を決定するステップは、膨張／収縮サイクルの各々についての実際の膨張コマンド時間に基づいて時間整列された膨張コマンド時間を決定することと、時間整列された膨張コマンド時間と平均実現時間との間の時間期間を決定することとを含む
請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
各膨張／収縮サイクルについて、公称膨張コマンド時間に加算されるディザ時間期間は、直前に先行する膨張／収縮サイクルにおける公称膨張コマンド時間に加算されるディザ時間期間よりも長い請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
適切な時間における点での患者における血圧の発生と、血圧波形上での適切な時間における点での患者における血圧に対応する圧力値の表示との間の大動脈内バルーンポンプシステムにおける時間遅延を決定する方法であり、大動脈内バルーンポンプシステムが膨張可能チェンバを含むものであって、前記方法は、
（ａ）患者の血圧波形に基づいて膨張可能チェンバを膨張させるための膨張コマンドを発行すべき公称時間を決定することと、
（ｂ）実際の膨張コマンド時間を得るために公称膨張コマンド時間にディザ時間期間を加算することと、
（ｃ）血圧波形に基づいて膨張可能チェンバを収縮させるための収縮コマンドを発行すべき時間を決定することと、
（ｄ）膨張可能チェンバが実際の膨張コマンド時間にて膨張させられ且つ収縮コマンド時間にて収縮させられる膨張／収縮サイクルを処理することと、
（ｅ）膨張／収縮サイクルの間に患者から血圧データを収集することと、
（ｆ）膨張可能チェンバを膨張させる効果が血圧波形上に実現される実現時間を決定すべく、収集された血圧データを分析することと、
（ｇ）実際の膨張コマンド時間と実現時間との間の遅延時間を決定することと、
を含む方法。
【請求項２２】
患者の心機能をアシストするための装置であって、
患者の大動脈に関して操作可能に配置可能な膨張可能チェンバと、
膨張可能チェンバに流体連通して結合し得るカテーテルと、
制御プログラムに従って膨張可能チェンバを選択的に膨張させ、且つ収縮させるためにカテーテルに結合し得て、前記制御プログラムは、適切な時間における点で患者における血圧の発生と血圧波形上で適切な時間における点で患者における血圧に対応する圧力値の表示との間の装置における時間遅延を決定するためのプロセスを含む駆動ユニットとを含み、前記プロセスは、
（ａ）患者の血圧波形に基づいて膨張可能チェンバを膨張させるための膨張コマンドを発行すべき公称時間を決定することと、
（ｂ）実際の膨張コマンド時間を得るために公称膨張コマンド時間にディザ時間期間を加算することと、
（ｃ）血圧波形に基づいて膨張可能チェンバを収縮させるための収縮コマンドを発行すべき時間を決定することと、
（ｄ）膨張可能チェンバが実際の膨張コマンド時間にて膨張させられ、且つ収縮コマンド時間にて収縮させられる膨張／収縮サイクルを処理することと、
（ｅ）膨張／収縮サイクルの間に患者から血圧データを収集することと、
（ｆ）膨張可能チェンバを膨張させる効果が血圧波形上に実現される実現時間を決定すべく、収集された血圧データを分析することと、
（ｇ）実際の膨張コマンド時間と実現時間との間の遅延時間を決定することと、
を含む装置。
【請求項２３】
患者の心機能をアシストする方法であって、
（ａ）患者の大動脈に対し選択された位置に膨張可能チェンバを挿入することと、
（ｂ）患者における血圧に対応する圧力波形に基づいて膨張可能チェンバを膨張させるための膨張コマンドを発行すべき公称時間を決定することと、
（ｃ）実際の膨張コマンド時間を得るために公称膨張コマンド時間にディザ時間期間を加算することと、
（ｄ）血圧波形に基づいて膨張可能チェンバを収縮させるための収縮コマンドを発行すべき時間を決定することと、
（ｅ）膨張可能チェンバが実際の膨張コマンド時間にて膨張させられ、且つ収縮コマンド時間にて収縮させられる膨張／収縮サイクルを処理することと、
（ｆ）膨張／収縮サイクルの間に患者の大動脈から血圧データを収集することと、
（ｇ）膨張可能チェンバを膨張させる効果が血圧波形上に実現される実現時間を決定すべく、収集された血圧データを分析することと、
（ｈ）実際の膨張コマンド時間と実現時間との間の遅延時間を決定することと、
（ｉ）修正された膨張コマンド時間を得るために公称膨張コマンド時間を遅延時間だけ調整することと、
（ｊ）膨張可能チェンバを修正された膨張コマンド時間にて繰り返し膨張させ、且つ膨張可能チェンバを収縮コマンド時間にて繰り返し収縮させることと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、大動脈内バルーンポンプ治療に、そしてより詳細には、大動脈内バルーンを膨張および収縮させるためのシステムに関する。さらにより詳細には、本発明は、大動脈内バルーンポンプ治療におけるバルーン膨張および収縮サイクルのタイミングを設定するのに使用するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大動脈内バルーンポンプ（ＩＡＢＰ）治療は、心臓発作または他の何らかの形態の心臓病を患っている患者のためにしばしば処方される一時的な心臓アシストの１つの形態である。そのような治療においては、典型的には、細いバルーンが、大腿動脈を通して、患者の下行大動脈内に、挿入される。バルーンは、患者の心拍に合わせてバルーンに膨張および収縮を生じさせる制御装置に、一連の細いチューブを通して接続されている。バルーン治療は、冠状動脈の灌流を増大させることによって、そして左心室の仕事量を低減することによって、心臓の左心室を助ける。冠状動脈灌流は、心周期の拡張期の間の大動脈圧を増加させることによって増大される。左心室の仕事量は、心拡張期末期、すなわち、心室の駆出の開始、における大動脈圧を減少させることによって低減される。
【０００３】
膨張／収縮装置は、膨張サイクルの間にバルーンを膨張させるために陽圧を、そして収縮サイクルの間にバルーンを収縮させるために陰圧を供給する。従来の装置においては、図１に概略的に示されるように、大動脈内バルーン１０が、患者の下行動脈内に外科的に挿入され、そして細いカテーテル１２および大径のエクステンダ１４を通して、柔軟な膜２０によって一次側２２と二次側２４とに分割されたアイソレータ１８に接続される。膜２０とバルーン１０との間の全容積が、ガス源２６によって供給される、ヘリウムのような、シャトルガスで満たされる。陽圧源２８は、電磁弁３０を介してアイソレータ１８の入力すなわち一次側２２に接続されている。同様に、陰圧源３２は、電磁弁３４を介してアイソレータ１８の入力すなわち一次側２２に接続されている。アイソレータ１８の一次側２２は、電磁弁３６を介して通気孔すなわち排出口３８に接続されている。
【０００４】
中央管腔４０は、バルーン１０の先端から突出している開口端４２から、バルーン、カテーテル１２およびＹジャンクション４４を介して圧力トランスジューサ４６へ延びている。塩水のような、流体は、その中に連続流体柱を確立するように、管腔４０を満たしている。結果として、下行大動脈における血圧は、流体結合によって流体柱を介してそれが測定され得る圧力トランスジューサ４６へ伝達される。
【０００５】
膨張サイクルの間、電磁弁３０は、陽圧が、陽圧源２８からアイソレータ１８の一次側２２に入るのを許容するために開かれている。この陽圧は、膜２０に、二次側２４へ向かっての移動を生じさせ、それによって二次側におけるヘリウムが、バルーン１０に向かって移動し、且つバルーン１０を膨張させるようにする。収縮については、電磁弁３０が閉じられ、且つ電磁弁３６がガスを一次側２２から排出すべく一時的に開かれ、その後に弁３６が閉じられる。電磁弁３４は、それから、開かれ、その後に、陰圧源３２が、アイソレータ１８の一次側２２に陰圧を作り出す。この陰圧は、膜２０を一次側２２に向けて引き寄せ、それによってヘリウムは、バルーンから引き出される。
【０００６】
ＩＡＢＰシステムの使用から最適な治療上の利益を達成する目的で、膨張および収縮サイクルは、心周期に正確に同期されていなければならない。特に、バルーン１０は、心臓の左心室が休止しているときに、心拡張期間内に膨張され、且つ収縮されなければならない。心拡張期間は、バルーンの先端から管腔４０を介して圧力トランスジューサ４６に伝達されるような、下行大動脈における圧力波形に基づいて決定される。波形における重拍性ノッチは、心拡張期間の開始（すなわち、大動脈弁が閉じられ且つ左心室流が終了したとき）を示し、そして心収縮の始まりが心拡張期間の終了（すなわち、左心室流の発端）を規定する。
【０００７】
大動脈圧におけるＩＡＢＰの効果は、図２に示された一連のグラフにて説明されている。例証の目的のために、図は、時間的に整列された「既アシスト」および「未アシスト」大動脈圧波形を示している。既アシスト波形は、（心電図（ＥＣＧ）波形によって表現されている通りの）心周期に関するバルーン膨張および収縮の適正なタイミングを示している。収縮および膨張状態を反映するバルーン容積もまた適正な時間整列にて示されている。膨張サイクルおよび収縮サイクルの両方のための早い、遅いそして適正なタイミングの例が、図３のグラフに示されている。
【０００８】
連続ベースで適正なタイミングを維持するために、膨張および収縮サイクルのタイミングは、患者の心拍数、心拍リズムおよび左心室収縮性における変化を適応させるべく調整されなければならない。初期のＩＡＢＰシステムにおいては、これは、ＩＡＢＰの大動脈圧波形の連続的なオペレータの監視およびある一定の心臓事象または目標に基づく分離された膨張および収縮のタイミング制御の調整を通して手動的に達成される。現今のＩＡＢＰシステムにおいては、適正なタイミングの保全は、半自動的になされる。膨張タイミングは、最初は、先行するＲ−Ｒ期間から決定されるＱ−Ｓ2期間に基づいて自動的に設定され、そして大動脈圧波形上の重拍性ノッチに対する増強曲線の位置に基づいてオペレータによって手動的に調整される。その後は、適切な膨張タイミングが、予め規定された回帰アルゴリズムの使用を通して推定される。これらのアルゴリズムは、先行する心拍のＲ−Ｒ期間に基づいて、心拍対心拍ベースで、連続的にタイミングを調整する。患者の臨床的状態、または薬物療法における変化が、左心室の収縮性、冠状動脈血流、心拡張末期の容積および圧力、ならびに心拍数に影響を及ぼし得るので、随時のオペレータの介入が、これらの臨床的な変化に対してタイミングを適合させるため、または推定プロセスを検査し且つ修正するために必要とされる。タイミングを設定している間に視覚的な参照を提供するために、オペレータは、しばしば、毎心拍よりもむしろ１心拍おきにアシストすべく（すなわち膨張させるべく）ＩＡＢＰを設定する。１心拍おきにアシストすることによって、オペレータは、既アシストおよび未アシスト圧力波形を比較することによって、タイミング誤差を視覚的に検出することがより容易に可能となる。さらに、未アシスト心拍の間の大動脈圧波形は、バルーン膨張、カテーテル運動、等により誘起され得るアーティファクトを免れ、それによって適切な膨張および収縮タイミングのための目標を明確に視認し得るようにさせる。
【０００９】
膨張および収縮タイミングの部分的な自動化を介して達成される動作における改善にもかかわらず、ＩＡＢＰ治療は、オペレータによる頻繁な調整および監視を依然として必要としており、そして始動および周期的な調整の間の両方におけるオペレータエラーをこうむり易い。従って、オペレータによる恒常的な監視の必要を排除し且つそのようなオペレータエラーの可能性を回避するように、ＩＡＢＰタイミングを完全に自動化することが望まれるであろう。
【００１０】
ＩＡＢＰタイミングを完全に自動化するためのいかなる試みも、ＩＡＢＰ治療が心拡張期間の間に行われるという必要条件を考慮に入れなければならない。より詳細には、好ましくは、心拡張期間の開始時、すなわち重拍性ノッチ時に大動脈圧の増強が始まるように、バルーン膨張サイクルが始動される。同様に、好ましくは、心拡張期間の最後に、すなわち心収縮の始めに、完全収縮が達せられるように、バルーン収縮サイクルが始動される。バルーンを膨張または収縮させるためのコマンドが、これらの心臓の事象が検出されたときに発行されるならば、結果的なタイミングは、永続的に遅い。これは、ＩＡＢＰシステムに内在する遅延の結果である。例えば、バルーン膨張サイクルが、重拍性ノッチが検出されたときに始動されるならば、ＩＡＢＰシステムにおける固有の時間遅延が、結果として大動脈血圧の遅れた増強を生じさせる。同様に、バルーン収縮サイクルが、心拡張期間の最後が検出されたときに始動されるならば、固有の時間遅延が、遅すぎるバルーンの完全収縮を生じさせる。これらの心臓の事象の発生を予測するためのより早い代用物の使用が考慮されているけれども、そのような代用物は、概して信頼できないことがわかっている。
【００１１】
ＩＡＢＰシステムに固有の時間遅延は、いくつかの構成要素からなっている。遅延の一つの発生源は、全てバルーン膨張または収縮コマンドに続くバルーンの膨張または収縮を開始させるための弁の付勢、気体の体積の加圧およびシャトルガスの移動に関連する電気−気体遅延である。遅延の他の一つの発生源は、シャトルガスを実質的にバルーン内へ（すなわち膨張させる）またはバルーンから外へ（すなわち収縮させる）移動させるための時間である。また、さらなる一つの遅延は、大動脈弁の閉成からその事象（すなわち重拍性ノッチ）の結果生じる大動脈圧変化が血圧監視部位に伝達されるまでの時間である。図１に描画されたような、中央管腔監視については、監視部位は、バルーン１０の先端である。遅延のさらに他の一つの発生源は、圧力信号が、監視部位からその電気信号への変換まで伝達するのに要する時間である。中央管腔監視については、これは、圧力信号をバルーン１０の先端から圧力トランスジューサ４６へ伝達するための時間である。
【００１２】
これらの圧力遅延は、図４の参照によって最も良く理解され得る。この図は、下行大動脈に存在する通りの血圧を示す波形がそれに続くＥＣＧ波形を示している。大動脈弁から圧力監視部位へのそして監視部位からその電気信号への変換までの血圧変化の伝達により生ずる遅延のために、ＩＡＢＰシステムのコンソール上に表示される通りの血圧波形は、下行大動脈内の血圧から時間遅れを生ずるであろう。この時間遅れは、トランスジューサ４６によって測定された通りの血圧である図４に示される第３の波形に認められる時間シフトに見られ得る。
【００１３】
電気−気体遅延は、膨張の間にバルーンと圧力源との間の、そして収縮の間にバルーンと真空源との間の経路を開くソレノイド付勢気体弁の寄与によって支配される。この弁の可動域は、弁の移動に関連する遅延が、患者から患者へ且つＩＡＢＰのサイクルからサイクルへ繰り返し可能となるように、高度に繰り返し可能である。シャトルガスをバルーン内へそしてバルーンから外へ転移させるべき時間も、サイクルからサイクルへほとんど変化しない。従って、これら２つの遅延基準は、一定不変であるとみなされてもよい。
【００１４】
大動脈弁から血圧監視部位への大動脈圧における伝達変化に、そして監視部位からそれらが電気信号に変換されるまでの伝達圧力信号に関連する遅延は、しかしながら、高度に変化可能である。これらの圧力遅延に強い影響を与える要因は、バルーンの位置、血圧監視部位の位置、液圧結合の品質、および電子的監視考察を含んでいる。ＩＡＢＰシステムにおける他の可変または固定固有遅延が存在するかもしれない。例えば、電気−気体遅延およびシャトルガス転移時間が一定であるとみなされ得るが、それらの値は、収集されたデータに基づいた推定値に過ぎない。これらの推定における誤りは、推定値よりも大きいか推定値よりも小さい実際の遅延を、結果として生じるかもしれない。その発生源にかかわらず、ＩＡＢＰシステムにおける固有の遅延の全体量は、電気−気体遅延およびシャトルガス転移時間のような、特定された事象に割り当てられた一層小さないかなる推定された定数であっても、本明細書では集合的に動脈圧遅延（ＡＰＤ）と称される。
【００１５】
オペレータが、圧力波形における増強曲線の様相と重拍性ノッチの様相との間の相違に基づくＩＡＢＰ膨張および／または収縮タイミングを調整するとき、彼が暗黙的に行うことは、ＡＰＤを占めるべくタイミングを調整することである。すなわち、オペレータは、膨張および収縮コマンドが、心臓の事象に関して適切な時間に膨張および収縮が実現される効果を可能とすべく、適切な時間に発行されるであろうように、遅かれ早かれＩＡＢＰシステムにおける固有の遅延を占めるべくタイミングを作っている。
【００１６】
ＩＡＢＰ治療の最適なタイミングは、累積的な固有の遅延の知識を必要とするので、そして高度に繰り返し可能な遅延が知られているので、各患者について自動的にＡＰＤを決定するための方法の必要性が存在する。好ましくは、そのような方法は、ＩＡＢＰタイミングが、治療の開始時に患者ベースによって患者についてのみならず、治療の間に患者の心臓の動作における変化にもかかわらずタイミングを最適に維持することを確実にすべく、周期的な期間にて、最適に設定され得るように、ＡＰＤが正確に且つ迅速に決定されることを可能とするであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、これらの要求に取り組んでいる。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の１つの実施形態は、適切な時間における点(point in time)での患者における血圧の発生と血圧波形上での適切な時間における点(point in time)での患者における血圧に対応する圧力値の表示との間の大動脈内バルーンポンプシステムにおける時間遅延を決定する方法であり、大動脈内バルーンポンプシステムが膨張可能チェンバを含むものであって、上記方法は、（ａ）患者の心拍のＥＣＧ波形に基づいて膨張可能チェンバを膨張させるための膨張コマンドを発行すべき公称時間を決定することと、（ｂ）実際の膨張コマンド時間を得るために公称膨張コマンド時間にディザ時間期間(a dither time interval)を加算することと、（ｃ）血圧波形に基づいて膨張可能チェンバを収縮させるための収縮コマンドを発行すべき時間を決定することと、（ｄ）膨張可能チェンバが実際の膨張コマンド時間にて膨張させられ且つ収縮コマンド時間にて収縮させられる膨張／収縮サイクルを処理することと、（ｅ）膨張／収縮サイクルの間に患者から血圧データを収集することと、（ｆ）膨張可能チェンバを膨張させる効果が血圧波形上に実現される実現時間を決定すべく、収集された血圧データを分析することと、（ｇ）実際の膨張コマンド時間と実現時間との間の遅延時間を決定することと、を有する方法を提供するものである。
【００１９】
本発明の他の一つの実施形態は、患者の心機能をアシストするための装置を提供するものである。上記装置は、患者の大動脈に関して操作可能に配置可能な膨張可能チェンバと、膨張可能チェンバに流体連通して結合し得るカテーテルと、制御プログラムに従って膨張可能チェンバを選択的に膨張させ且つ収縮させるためにカテーテルに結合し得て、上記制御プログラムは、適切な時間における点で患者における血圧の発生と血圧波形上で適切な時間における点で患者における血圧に対応する圧力値の表示との間の装置における時間遅延を決定するためのプロセスを含む駆動ユニットとを含んでいる。上記プロセスは、（ａ）患者の心拍のＥＣＧ波形に基づいて膨張可能チェンバを膨張させるための膨張コマンドを発行すべき公称時間を決定することと、（ｂ）実際の膨張コマンド時間を得るために公称膨張コマンド時間にディザ時間期間を加算することと、（ｃ）血圧波形に基づいて膨張可能チェンバを収縮させるための収縮コマンドを発行すべき時間を決定することと、（ｄ）膨張可能チェンバが実際の膨張コマンド時間にて膨張させられ且つ収縮コマンド時間にて収縮させられる膨張／収縮サイクルを処理することと、（ｅ）膨張／収縮サイクルの間に患者から血圧データを収集することと、（ｆ）膨張可能チェンバを膨張させる効果が血圧波形上に実現される実現時間を決定すべく、収集された血圧データを分析することと、（ｇ）実際の膨張コマンド時間と実現時間との間の遅延時間を決定することとを含んでいる。
【００２０】
本発明のまたさらなる一つの実施形態は、患者の心機能をアシストする方法を提供する。上記方法は、（ａ）患者の大動脈に対し選択された位置に膨張可能チェンバを挿入することと、（ｂ）患者の心拍のＥＣＧ波形に基づいて膨張可能チェンバを膨張させるための膨張コマンドを発行すべき公称時間を決定することと、（ｃ）実際の膨張コマンド時間を得るために公称膨張コマンド時間にディザ時間期間を加算することと、（ｄ）患者における血圧に対応する圧力波形に基づいて膨張可能チェンバを収縮させるための収縮コマンドを発行すべき時間を決定することと、（ｅ）膨張可能チェンバが実際の膨張コマンド時間にて膨張させられ且つ収縮コマンド時間にて収縮させられる膨張／収縮サイクルを処理することと、（ｆ）膨張／収縮サイクルの間に患者から血圧データを収集することと、（ｇ）膨張可能チェンバを膨張させる効果が血圧波形上に実現される実現時間を決定すべく、収集された血圧データを分析することと、（ｈ）実際の膨張コマンド時間と実現時間との間の遅延時間を決定することと、（ｉ）修正された膨張コマンド時間を得るために公称膨張コマンド時間を遅延時間だけ調整することと；（ｊ）膨張可能チェンバを修正された膨張コマンド時間にて繰り返し膨張させ且つ膨張可能チェンバを収縮コマンド時間にて繰り返し収縮させることとを含んでいる。
【００２１】
本発明の上述の実施形態の各々において、選択された心拍について、ディザ時間期間は、選択された心拍の直前に先行する予め決定された数の患者の心拍群にわたるＲ−Ｒ期間の平均に基づいていてもよい。好ましくは、上記ディザ時間期間は、選択された心拍の直前に先行する予め決定された数の患者の心拍群にわたるＲ−Ｒ期間の平均に比例している。
【００２２】
時間遅延を決定するためのプロセスは、実際の膨張コマンド時間と収縮コマンド時間との間の持続期間を決定するステップをさらに含んでいてもよく、そして持続期間が予め決定された時間期間よりも短ければ、持続期間が少なくとも予め決定された時間期間と同じくらい長くなるように、収縮コマンド時間が調整されてもよい。
【００２３】
時間遅延を決定するためのプロセスは、複数の膨張／収縮サイクルについて繰り返されてもよい。各膨張／収縮サイクルにおいては、公称膨張時間に加算されるディザ時間期間が、他の膨張／収縮サイクルにおける公称膨張コマンド時間に加算されるディザ時間期間とは異なっていてもよい。そのような場合には、分析するステップは、全体平均を得るべく時間整列されたポイント毎の時間ベースにおける複数の膨張／収縮サイクルの間に収集される血圧データを平均化することと、膨張可能チェンバを膨張させる効果が血圧波形上に実現される平均実現時間を決定すべく、全体平均を分析することとを含んでいてもよい。遅延時間を決定するステップは、膨張／収縮サイクルの各々についての実際の膨張コマンド時間に基づいて時間整列された膨張コマンド時間を決定することと、時間整列された膨張コマンド時間と平均実現時間との間の時間期間を決定することとを含んでいてもよい。
【００２４】
各膨張／収縮サイクルについて、公称膨張コマンド時間に加算されるディザ時間期間は、直前に先行する膨張／収縮サイクルにおける公称膨張コマンド時間に加算されるディザ時間期間よりも長くてもよい。
【００２５】
本発明の主題のより完全な真価の認識およびその種々の利点は、添付図面の参照がなされている以下の詳細な説明を参照することによって充分に理解され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明は、心拡張期増強を最適化する目的で、患者内における心臓のアシスト装置のタイミングを制御するための方法に関連している。種々の心拡張期増強システムおよび装置が、現今において知られている。例えば、本発明は、患者の下行大動脈内に恒久的にまたは一時的に配置されるバルーンの膨張および収縮を制御するために使用されてもよい。図１に概略的に示されるものを含め、そのような装置は、当分野においては周知であり、そして従ってそれらの構成および動作の詳細な説明は省略されている。
【００２７】
ＩＡＢＰ治療の間に、バルーン膨張はリアルタイムで生ずる。しかしながら、大動脈血圧波形上に示される通り、膨張の効果は、リアルタイムで見られない。むしろ、バルーン膨張コマンドが発行されたときとバルーン膨張から結果として生じる圧力増強が、大動脈血圧波形上に見られるときとの間の遅延が存在する。この遅延は、ＩＡＢＰシステムおよびＡＰＤの電気−気体遅延からなっている。（膨張タイミングについて、血圧の影響は、膨張が実質的に完了されたときではなく、膨張が始まったのとほとんど同時に最初に見ることができるので、バルーンを充分に膨張させるための時間は厳密ではない）。収縮サイクルにおいて、バルーン収縮コマンドが発行されたときと、バルーンが実質的に収縮された（すなわち、約９０％のシャトルガスがバルーンから取り出された）ときとの間に、同様の遅延が存在する。この遅延も、シャトルガスがバルーンを去るのに要する時間のみならず、ＩＡＢＰシステムおよびＡＰＤの電気−気体遅延からなっている。
【００２８】
電気−気体遅延は、主としてＩＡＢＰシステムの形態に依存している。従って、特定のＩＡＢＰシステムについては、電気−気体遅延は、概してある患者から他のものへ、そして一つの膨張／収縮サイクルから他のものへ、概して繰り返すことが可能であり、従って一定であるとみなしてもよい。他方、ＡＰＤは、バルーン配置、液圧結合の考慮、および他の要素に依存しており、そして、従って患者から患者へ、且つ、もしかするとＩＡＢＰ治療の間にも変化する。
【００２９】
ＩＡＢＰ治療におけるこれらの固有の遅延のために、大動脈血圧波形の重拍性ノッチにて大動脈血圧増強を開始させる目的で、バルーンを膨張させるコマンドは、重拍性ノッチの発生にある時間先行して与えられるべきである。この時間は、電気−気体遅延とＡＰＤとの合計からなっている。同様に、バルーンが心拡張期の最後に実質的に収縮されるようにする目的で、バルーンを収縮させるためのコマンドが、電気−気体遅延、ＡＰＤおよびバルーンからシャトルガスを取り出すための時間からなる心拡張期間の最後にある時間先行して与えられなければならない。電気−気体遅延およびバルーンからシャトルガスを取り出すべき時間は、いかなるＩＡＢＰシステムについても既知であるから、本発明は、ＡＰＤを自動的に決定するプロセスを提供し、それによってバルーン膨張および収縮コマンドを発行する時間が、各患者について自動的に設定されることを可能とする。
【００３０】
いかなる特定のＩＡＢＰ治療セッションについてのＡＰＤも、血圧信号の発生源に部分的に依存するであろう。図１に示されるように、中央管腔監視において、血圧信号は、流体で満たされた管腔を通して下行大動脈から圧力トランスジューサへ伝達される。中央管腔監視が利用できないときは、動脈血圧が、患者の橈骨動脈のような、他の部位で監視されてもよい。この場合において、圧力もまた液圧的に結合された圧力トランスジューサを用いて監視される。この測定部位に関連する時間遅延（ＡＰＤ）は、大動脈弁からのそれより大きな距離に起因して中央管腔監視のそれを大きく超える。さらに他の構成において、外部監視源から得られる高レベル血圧信号が、ＩＡＢＰシステムに供給されてもよい。より長いＡＰＤさえも、そのような構成において大動脈弁からの測定部位の距離によってだけでなく、信号を処理し、且つ伝達することに関連する時間遅延によっても、期待される。期待されるＡＰＤは、血圧信号を収集するのに使用される構成に依存して異なるけれども、ＡＰＤを決定するための方法は、信号源にかかわらず同一である。
【００３１】
次の説明は、ＩＡＢＰシステムが、心拡張期の間大動脈圧を増強すべくバルーンが膨張および収縮されるアシストモードにあると仮定している。説明は、また、ＩＡＢＰが各心拍毎にバルーン（すなわち、ポンプ）を膨張／収縮させるべく設定されていると仮定している。ＩＡＢＰが各心拍毎にポンプオンすべく設定されていなくてもよい状況（例えば、既アシストおよび未アシスト圧力曲線が比較され得るように１心拍おきにポンプオンするように設定されていてもよい）が存在すると同時に、当業者は、それらの状況に適応させるべくプロセスをどのように変更するかを明確に理解するであろう。最後に、以下においては、ＥＣＧトリガが使用されるときにＡＰＤを決定するためのプロセスを説明しており、すなわち、そこでは、従前の心拍のＲ−Ｒ期間に基づいてバルーン膨張が始められる。
【００３２】
バルーンが、患者の下行大動脈内に挿入され、且つ全ての適切なセンサおよびリード線が患者に接続された後に、装置は、従来の除去／充填ルーチンに供される。そのようなルーチンにおいては、強力な真空がバルーンにそこから空気を除去すべく作用させられる。バルーンは、それから、固定された量のシャトルガス、典型的にはヘリウム、で満たされる。このプロセスは、それから、バルーンを膨張させるのに使用されたシャトルガスにおける高濃度のヘリウムを確実にすべく、繰り返される。
【００３３】
一旦、除去／充填ルーチンが完了されると、ＩＡＢＰソフトウェアは、バルーン膨張および収縮トリガ期間を確立するためのサブルーチンでＡＰＤを決定するためのプロセスを始める。図５Ａのフローチャートを参照すれば、ステップ１００で示される、サブルーチンの最初のステップは、シーケンシャル不首尾カウンタｊをゼロに、そしてＡＰＤ結果カウンタｐを１にセットする。続いて、ステップ１０２で、膨張／収縮カウンタＸｒ、アシスト持続期間カウンタｚ、およびディザ量Ｙｏ（以下に説明される）は、全てゼロにセットされる。プロセスは、それから、公称膨張トリガ期間がそこで決定されるステップ１０４へ進む。本明細書にＥＣＧトリガ処理に関連して使用されるように、「公称膨張トリガ期間」は、ＥＣＧ波形上のトリガ点からバルーン膨張コマンドが与えられるまでの時間を示し、ＡＰＤでないが、電気−気体遅延を考慮に入れる。第一のサイクルについての公称膨張トリガ期間は、Ｑ−Ｓ2期間を予測するためにＲ−Ｒ期間を用いる次の回帰方程式に基づいて従来の様式において決定される。
ｔQ（ｍｓｅｃ）＝ｍ  ＊  （ｔr-r_inf）＋Ｂ
ここで、
ｔＱは、Ｑ−Ｓ2期間、すなわちＥＣＧ波形上のＱ点と、大動脈血圧波形上の重拍性ノッチとの間の時間期間。
ｔr-r_infは、従前の心拍のＲ−Ｒ期間であり、そして、
ｍは、回帰曲線の傾斜であり、且つ、Ｂは、回帰曲線のＱ−Ｓ2切片である。これらの値の両者は、多くの患者にわたる多量のデータから決定される。典型的には、ｍは、約０．２１から約０．２５の値を有し、且つ、Ｂは、約１６５ｍｓｅｃから約２５５の値を有している。
【００３４】
公称膨張トリガ期間は、一定の遅延を計上すべく次式を用いてＱ−Ｓ2期間から決定される。
ｔi（ｍｓｅｃ）＝ｔQ−Ｄrtrig−Ｄep_inf
ここで、
ｔiは、公称膨張トリガ期間である。
【００３５】
Ｄrtrigは、ＥＣＧ波形上のＱ点とトリガ点との間の時間期間であり、そして３０ｍｓｅｃの定数であると仮定する。しばしば「トリガ遅延」と称されるこの期間は、ＱＲＳ群の振幅がトリガ閾値を超えるために必要とされる時間である。高いトリガ閾値は、トリガエラーを低減するが、トリガ遅延を増大させる。典型的なトリガ閾値は、ＱＲＳ群の振幅の５０％であり、そして、
Ｄep_infは、電気−気体遅延であり、そして２８ｍｓｅｃの定数であると仮定される。
Ｑ−Ｓ2期間、公称膨張トリガ期間およびトリガ点に対する電気−気体遅延の関係は、図７にグラフとして示されている。
【００３６】
一旦、公称膨張トリガ期間が第１のサイクルについて決定されると、プロセスは、そこではディザの量が次式から計算されるステップ１０６へ進む。
Ｙｏ＝Ｘｒ／１６  ＊  ｔr-r_inf_avg
ここで、
Ｘｒは、膨張および収縮トリガ期間がそれのための決定される膨張／収縮サイクルを示す数である。第１の膨張／収縮サイクルについては、Ｘｒ＝０、第２の膨張／収縮サイクルについては、Ｘｒ＝１、等。そして、
ｔr-r_inf_avgは、先行する８つの心拍または他の心拍の一定数にわたる平均Ｒ−Ｒ期間である。
【００３７】
本明細書に使用されているように、「ディザ(dither)」なる用語は、血圧曲線上の時間増分における膨張トリガ期間の意図的な動きを称している。このディザリングプロセス(dithering process)の目的は、膨張効果を、ノイズおよび血圧曲線上にあらわれる重拍性ノッチ、心拡張末期等のような生理学的な事象から絶縁し、それによってそのような生理学的な効果が、増強の開始について誤っていないことを保証することにある。この第１の膨張／収縮サイクルの間Ｘｒはゼロであるから、この第１のサイクルにおけるディザの量もゼロである。
【００３８】
ステップ１０８において、ディザＹｏの現在の量が、第１の膨張サイクルについて実際の膨張トリガ期間を与えるべく、公称膨張トリガ期間ｔiに加算される。プロセスは、それからステップ１１０へ進む。
【００３９】
ステップ１１０において、収縮トリガ期間がセットされる。ＥＣＧトリガプロセスに関して本明細書に使用されるように、「収縮トリガ期間」は、ＥＣＧ波形上のトリガ点からバルーン収縮コマンドが与えられるまでの時間を称している。収縮トリガ期間は、心拡張期の終点を決定すべく固定された数の従前のＲ−Ｒ期間の平均に基づいて圧力波形に周知の分析的技法を適用することによって、従来の様式にて決定されてもよい。その点から、電気−気体遅延、バルーン収縮の約９０％に到達すべき時間、およびＡＰＤの現在の推定をあらわす一定の定数が、減算される。ＡＰＤの現在の推定が生成されなければ、デフォールト値の４０ｍｓｅｃが、中央管腔監視を用いる実験を通して観察される通りのＡＰＤについての典型的な期待値として使用されてもよい。収縮トリガ期間、電気−気体遅延およびトリガ点に対する心拡張期の終点が図８にグラフとして示されている。
【００４０】
プロセスは、それからステップ１１２へ進み、そこでは、膨張および収縮設定点から決定されるような、バルーンアシストの存続期間（すなわち、実際の膨張トリガ期間から決定されるようなバルーン膨張コマンドの発行と、収縮トリガ期間から決定されるようなバルーン収縮コマンドの発行との間の時間）が、７２ｍｓｅｃ以上であろうかどうかの決定がなされる。７２ｍｓｅｃの時間期間は、決定的ではないが、測定可能な膨張効果がそれから得られる最小アシスト期間を保証する。従って、状況に依存して、７２ｍｓｅｃよりも小さいかそれよりも大きい閾値が、測定可能な収縮効果が取得可能である限り、使用されてもよい。
【００４１】
ステップ１１２で評価された時間期間が、７２ｍｓｅｃよりも小さいならば、プロセスはステップ１１４へ進み、そこでは、収縮トリガ期間が、バルーンアシストの存続期間が７２ｍｓｅｃとなるであろうように調整される。プロセスは、それからステップ１１６に進む。他方において、ステップ１１２がバルーンアシストの存続期間が７２ｍｓｅｃ以上であると決定すれば、ステップ１１４は省かれ、そしてプロセスはステップ１１６へ進む。
【００４２】
ステップ１１６では、ステップ１０８にて決定された実際の膨張トリガに等しいトリガ点から一度に２つのコマンドが発行される。膨張コマンドは、バルーンの膨張を始めるべく、弁３０を開かせる。第２のコマンドは、ディジタル化された血圧信号データの収集を始める。血圧信号は、血圧波形上の約７５データ点が収集されるように、固定された期間（ほぼ３００ｍｓｅｃ）について約２５０Ｈｚの一定の割合でサンプルされる。収集されたデータは、好ましくは、ノイズおよび信号アーティファクトを抑圧するために１１ＨｚのＩＩＲフィルタおよび６０ＨｚのＦＩＲフィルタを介してディジタル的にフィルタリングされる。バルーン１０を膨張させるのに充分な時間の期間の後に、弁３０が閉じられる。
【００４３】
ステップ１１８へ続き、バルーンの収縮を開始させるために弁３４を開くべく収縮コマンドが発行される。収縮コマンドは、ステップ１１０において決定されたように（またはステップ１１４において設定されたように）、収縮トリガ期間に等しいトリガ点から心拡張末期に先立って同時に発行される。バルーン１０を収縮させるのに充分な時間期間の後に、弁３４が閉じられる。プロセスは、それからステップ１１９へ進み、そこでは血圧信号データの収集が終結される。データ収集の終端は、経過時間に基づいておりそしていかなる特別な心臓のまたはバルーンの事象には基づいていないけれども、収集時間は、バルーン膨張効果を包含するように充分に長く設定される。
【００４４】
最初の膨張／収縮サイクルに続いて、プロセスは、ステップ１２０へ進み、そこでは、バルーンアシストが７２ｍｓｅｃ以上の期間について実際に継続されたかどうかについての決定がなされる。認識されるであろうように、ＩＡＢＰ治療を受けている若干数の患者は、非常に不安定な心拍を示すかもしれない。従って、バルーンアシストは、例えば、早まったＲ波が検出され、且つバルーンを自動的に収縮させるコマンドがスケジュールされた収縮時間以前に発行されるならば、スケジュールされた時間よりも短く持続したかもしれない。自動的な収縮は、心臓の心室駆出の間に、バルーンが、膨張されないことを保証する。７２ｍｓｅｃ以上に長いアシスト存続期間が観測されるならば、プロセスはステップ１２１へ進み、そこでは、アシスト存続期間カウンタｚが１つだけインクリメントされる。プロセスは、それから、ステップ１２２へ進む。他方では、７２ｍｓｅｃ未満のアシスト存続期間が観測されるならば、プロセスは、直接的に、ステップ１２２へ進む。ステップ１２２にて、Ｘｒが３に等しいかどうかの決定がなされる。Ｘｒが３に等しいならば、プロセスは以下に説明されるステップ１２６へ進む。他方、Ｘｒが３に等しくなければ、プロセスは、ステップ１２４へ進み、そこではカウンタＸｒが１つだけインクリメントされる。
【００４５】
ステップ１２４から、プロセスは、次の継続的なサイクルのための公称膨張トリガ期間を決定すべくステップ１０４へ戻る。この決定は、上でステップ１０４において説明したのと同じアルゴリズムを使用するが、回帰方程式からＱ−Ｓ2期間を決定すべく先行する心拍のＲ−Ｒ期間を使用する。公称膨張トリガ期間に基づいて、第２の膨張サイクルについての実際の膨張トリガ期間は、ステップ１０６にて計算されたディザの量を加算することによって決定され得る。第２の膨張サイクルについてのＸｒは、１に等しいから、ステップ１０６で計算されたディザの量は、１／１６  ＊  ｔr-r_inf_avgすなわち従前の８心拍についての平均Ｒ−Ｒ期間の１／１６に等しいであろう。平均Ｒ−Ｒ期間を決定するにあたり、最も最近のＲ−Ｒ期間が平均計算に加えられ、且つ先行平均から最も早期のＲ−Ｒ期間が計算から削除される。
【００４６】
第２の実際の膨張トリガ期間が、ステップ１０８で決定され、且つ第２の収縮トリガ期間がステップ１１０〜１１４で決定されたとき、プロセスは、再びステップ１１６へ進み、そこではバルーン膨張およびデータ収集が開始される。その後に、バルーンは、ステップ１１８で収縮され、ステップ１１９で圧力データ取得が終結され、そしてステップ１２０および１２１で、バルーンアシストの実際の期間の評価がなされる。ステップ１２２にて、カウンタＸｒがまだ３に等しくなっていなければ、ステップ１２４で、Ｘｒが再び１だけインクリメントされ、そしてプロセスはステップ１０４に戻り、次のサイクルについての実際の膨張トリガ期間および収縮トリガ期間を決定すべく進む。
【００４７】
ステップ１０４から１２４は、４回の連続する膨張／収縮サイクルにわたって繰り返され得、それらの各々において公称膨張トリガ期間に対して加算されるディザが従前の平均Ｒ−Ｒ期間の１／１６だけ増大される。従って、第１の膨張サイクルについてのディザはゼロであり、第２の膨張サイクルについてのディザは、１／１６  ＊  ｔr-r_inf_avgであり、第３の膨張サイクルについてのディザは、１／８  ＊  ｔr-r_inf_avgであり、そして第４の膨張サイクルについてのディザは、３／１６  ＊  ｔr-r_inf_avgである。第４のサイクルにおいて、Ｘｒは、３に等しいであろう。従って、第４のサイクルにおいて、プロセスは、ステップ１２２からステップ１２６へ進む。
【００４８】
ディザリングプロセスの効果は、図６に示される血圧波形に見られ得る。図６は、未アシスト心拍についての圧力波形を示しており、それに続いて４つの既アシスト心拍についての圧力波形が示され、それにはディザの増量が印加されている。第１の既アシスト心拍において（Ｘｒ＝０）、膨張タイミングに対してディザは加えられていない。点Ａは、バルーン膨張の効果（すなわち、血圧における上昇）が最初に実現されるときである。図６における点Ａは、第１の心拍についての重拍性ノッチと同期またはそれより先行しているけれども、それは本質的なことではなく、点Ａは、圧力波形におけるどこにでも生起し得る。膨張コマンド時間を決定するために上述されたプロセスを用いると、点Ａは、好ましくは、重拍性ノッチ時にまたはその後に生じる。第２の既アシスト心拍（Ｘｒ＝１）においては、１／１６  ＊  ｔr-r_inf_avgに等しいディザの量が膨張タイミングに加算され、点Ａが時間的に後に、そして明確に重拍性ノッチの後に移動する。このことは、点Ａの位置が、重拍性ノッチにおける生理学的な効果から干渉なしにより明確に評価されることを可能とする。第３の既アシスト心拍（Ｘｒ＝２）においては、ディザの量が、１／８  ＊  ｔr-r_inf_avgに増大され、点Ａはより後の心拡張期の流出における点に移動する。第４の既アシスト心拍（Ｘｒ＝３）においては、３／１６  ＊  ｔr-r_inf_avgのディザ量の付加が、点Ａを心拡張期の流出に沿ってさらに遠くにそして重拍性ノッチから離れるように移動させる。従って、より大量のディザが、ノイズおよび重拍性ノッチの発生のような生理学的な影響からバルーン膨張の影響を絶縁する効果を有することが理解され得る。しかしながら、膨張タイミングに多すぎるディザを加算することは、点Ａに心拡張末期の発生と同期させ、またはさもなければそれと視覚的に干渉を生じさせる望ましくない影響を有し得ることが認識されるであろう。従って、ディザの量は、そのような干渉を回避すべく制限されるべきである。
【００４９】
ステップ１２６にて、アシスト存続期間カウンタｚが１よりも大きいかどうかについての決定がなされる。すなわち、サイクルの少なくとも２つが少なくとも７２ｍｓｅｃのアシスト存続期間を有するならば、サイクル１〜４についての信頼できるＡＰＤが、決定され得る。カウンタｚが１よりも大きくなければ、プロセスはステップ１２７へ進み、そこでシーケンシャル不首尾カウンタｊが１つだけインクリメントされる。プロセスがサイクルの少なくとも１つが少なくとも７２ｍｓｅｃのアシスト存続期間を有するか、または３つまたは全てのサイクルが最小のアシスト存続期間を有することを要求し得ることが、もちろん、認識されるであろう。
【００５０】
他方では、アシスト存続期間カウンタｚが、ステップ１２６における１よりも大きいならば、プロセスはステップ１３０へ進む。ステップ１３０にて、サイクル１〜４の間に収集される血圧データの全体平均が得られる。本明細書で用いられているように、「全体平均」なる用語は、時間整列された点毎のベースで一緒に収集されたデータを加算し、そしてそれから各点におけるデータの数、この場合、４によって割り算する方法を称している。全体平均を得るプロセスは、実質的にランダムなバックグラウンドノイズを抑圧し、且つ相関された圧力データを強調する効果を有する。結果として生ずる平均血圧波形は、データ収集の開始からの計測された時間に（すなわち、時間整列された点から膨張コマンドが発行されたときに）単一の圧力の谷を示すはずである。圧力の谷は、バルーン膨張の効果が血圧波形上に最初に実現されたそのとき、すなわち図６における点Ａを示す。屈曲点解析技術を用いて、膨張コマンドが発行された時間整列点に対する圧力谷の時間位置が、ステップ１３２にて、決定される。曲線のピークまたは最小を見つけるための種々の屈曲点解析技術が、当分野において公知であり、そして本明細書に説明されたプロセスの目的のために圧力谷の位置を見つけるべく使用され得る。
【００５１】
ステップ１３２から、プロセスは、ステップ１３４へ進み、そこでは谷が識別されたかどうか、そして、それが大動脈圧におけるバルーン膨張の効果を示しているかどうかについての決定がなされる。適切な谷が検証されなければ、プロセスはステップ１２７へ進み、そこではシーケンシャル不首尾カウンタｊが１だけインクリメントされる。ステップ１３４で適切な谷が検証されれば、プロセスは、ステップ１３６へ進み、そこではシーケンシャルカウンタｊがゼロにリセットされる。プロセスは、それからステップ１３８へ進む。
【００５２】
ステップ１３２において決定される時間位置は、膨張コマンドとバルーン膨張の効果が最初に実現されたときとの間の平均遅延を示している。先に注目したように、この遅延は、固有の電気−気体遅延とＡＰＤとの合計である。電気−気体遅延は、約２８ｍｓｅｃの定数であると考えられるから、ステップ１３８は、ステップ１３２において、ＡＰＤpを与えるために決定された平均遅延からこの量を減算し、ここでｐは実行するＡＰＤ決定プロセスの数（そしてカウンタｐと同一の数）である。これは、最初のＡＰＤ決定であるから、ｐは１に等しくそして得られた結果は、ＡＰＤ1である。
【００５３】
上述されたプロセスから決定されるＡＰＤの精度を保証する目的で、プロセスは、繰り返され、且つ結果が比較されても良い。従って、ステップ１３８から、プロセスは、ｐが２に等しければ決定すべくステップ１４０へ進み得る。ｐが２に等しくなければ、プロセスは、ステップ１４２へ進み、そこではｐが１つだけインクリメントされる。それに続いて、プロセスはステップ１４４へ進み、そこでは標準ＩＡＢＰアシストが、約３０秒の期間にわたって実行される。ステップ１４４から、プロセスは、ステップ１０２へ戻りそしてＡＰＤを決定するための全プロセスが、ＡＰＤ2を得るべく繰り返される。
【００５４】
ステップ１４０において、ｐが２に等しければ、プロセスが、図５Ｂに示される、ステップ１４６へ進み、そこでは、第１のプロセスで決定されたＡＰＤ（ＡＰＤ1）が、第２のプロセスで決定されたＡＰＤ（ＡＰＤ2）と比較される。２つのＡＰＤの間の差異が１６ｍｓｅｃ以下であれば、ＡＰＤ決定プロセスは、検証され、そしてバルーン膨張および収縮タイミングは、ステップ１４８におけるＡＰＤ2によって調整される。ＡＰＤ決定プロセスは、それから終了される。もちろん、１６ｍｓｅｃよりも大きなまたは小さな値が、ＡＰＤ決定がどのくらい近いものであることが望まれるかに依存して、閾値として使用され得ることが認識されるであろう。ＡＰＤによる膨張および収縮タイミングの両方を調整するよりもむしろ、ＡＰＤによって膨張タイミングのみか、または収縮タイミングのみが、ＡＰＤによって調整されることが望ましいことも認識されるであろう。
【００５５】
他方において、２つのＡＰＤ値における差異が１６ｍｓｅｃまたは他の閾値よりも大きいならば、ＡＰＤ決定プロセスは、検証されず、そしてプロセスは、ステップ１５０へ進む。ステップ１５０にて、ＡＰＤ2は、ＡＰＤ1としてリセットされ、そしてプロセスはステップ１４４に戻り、そこでは、標準ＩＡＢＰアシストが、約３０秒の間にわたって再開される。その後に、プロセスがステップ１０２に戻りそこでは、カウンタＸｒおよびｚが、ゼロにリセットされ、そしてディザ量Ｙｏがゼロにリセットされる。しかしながら、カウンタｐがリセットされないので（それは２のままである）、この繰り返しにおいて決定されるＡＰＤは、ＡＰＤ2であり、そしてステップ１４６において、直前の繰り返しにおいて決定されたＡＰＤと比較されるであろう。もちろん、所望に応じて、３つまたはそれより多くのＡＰＤ値の比較がされてもよい。
【００５６】
ＡＰＤ決定プロセス全体は、それをあきらめる以前にＡＰＤを獲得するにあたり失敗した試みの数を制限してもよい。あまりに多くの膨張サイクルが少なくとも７２ｍｓｅｃまたは他の閾値についてアシストを提供しなければ、またはバルーン膨張の効果を示す適切な圧力谷が検証されなければ、失敗した試みが、結果として生じるかもしれない。例えば、プロセスは、これらの失敗した試みを、合計で３回の連続的な試行に制限してもよい。ＡＰＤ決定プロセスがこれらのいずれかの理由について３回を超えて連続する試行に失敗したならば、検証されたＡＰＤを得ようとする試みは終了してもよい。そのような場合には、ＩＡＢＰシステムは、その半自動モードにて実行してもよく、そこではオペレータは、膨張および収縮タイミングを手動的に調整する。先に注目したように、この動作モードにおいては、オペレータは、タイミングを設定している間にＡＰＤを暗黙のうちに補償する。
【００５７】
従って、図５Ａのフローチャートに戻り、シーケンシャル不首尾カウンタｊがステップ１２７でインクリメントされるたびに、その都度、プロセスはステップ１２８へ進みそして３回の連続するＡＰＤ決定試行に失敗したかどうかについての決定がなされる。答えが、イエスならば、ＡＰＤを得るためのさらなる試行はなされず、そして、プロセスは終了される。しかしながら、プロセスが３回の連続する失敗を経験していなければ、ステップ１４４で、標準ＩＡＢＰアシストが、約３０秒の間実行され、そしてプロセスは、ステップ１０２へ戻り、そこではＡＰＤを決定するための全プロセスが繰り返される。もちろん、失敗した試みは、３回の連続する試行よりも多くの回数、または少ない回数に制限されてもよく、あるいは合計で、ある回数までで、しかし連続していなくてもよい失敗を要求してもよい。
【００５８】
上述は、ＥＣＧトリガが使用されるときに、ＡＰＤを決定するためのプロセスを説明しているが、ＥＣＧが利用できない、またはノイズによって汚染されており、Ｒ−Ｒ期間が利用できない状況もある。例えば、ある外科的な処置は、血管を焼灼するために電流伝導外科用メスを採用し、従って、それによって出血を最小化するようにして切開がなされる。外科用メスにおける電流は、ＥＣＧ波形に、Ｒ−Ｒ期間が正確に決定され得ないような、過大なノイズを生じさせる。そのような状況においては、血圧トリガが使用されてもよく、そこではバルーン膨張は、電気的干渉にさらされない大動脈血圧波形上に生じる事象によってトリガされる。
【００５９】
ＡＰＤを決定するための上述された方法は、血圧トリガが使用される状況にも適用され得る。血圧信号に完全に基づくトリガ点を決定する技術は、当分野において周知であり、そして、従って本明細書には詳細に説明されていない。トリガ点に基づいて公称膨張および収縮コマンド時間を決定するための技術もまた公知である。これらの値の知識を有していれば、種々の量のディザが、上述されたような一連の膨張および収縮サイクルに適用されてもよい。収集されたデータは、それから膨張コマンドと、そこでバルーン膨張の効果が最初に具現される圧力波形における点との間の時間期間を決定すべく全体平均に供されてもよい。この時間期間は、上述されたプロセスを使用してＡＰＤを決定し且つ検証するのに使用されてもよい。
【００６０】
上述されたプロセスのいくつかの変形例は、本明細書に予期されている。これらの変形例の多くは、ディザリングのプロセスに関連している。そのような変形例において、連続する膨張／収縮サイクルについて従前の平均Ｒ−Ｒ期間の１／１６ずつ一様に増大するディザを有するよりもむしろ、各ディザ期間が全ての先行する期間と異なる限りは、ディザ期間のどのような連続も可能である。従って、初期サイクルについてのディザ期間は、各連続する膨張／収縮サイクルについて従前の平均Ｒ−Ｒ期間の１／１６ずつ減少される３／１６  ＊  ｔr-r_inf_avgにセットされてもよい。その代わりに、連続する膨張／収縮サイクルについてのディザ期間は、特別な順序でなく配列されてもよい。ディザ期間が公称膨張トリガ期間に加算される順序にかかわらず、結果として得られるデータ点が、データの合計平均とほぼ同様とすべきである。
【００６１】
他の変形例において、ディザ期間は、連続する心拍で変化させる必要はないが、１心拍おき、３心拍毎等で変化されるようにしてもよい。しかしながら、ＡＰＤが膨張および／または収縮タイミングに一層迅速に決定され且つ適用されることも可能であるので、連続する心拍におけるディザ期間を変化させることが好ましい。さらに、４つの膨張／収縮サイクルにわたるディザリングは、厳密ではない。そのことについては、ディザリングプロセスは、全体平均を用いて充分な時間における圧力谷について信頼できる配置を得るために充分な数のサイクルにわたって行われるべきである。従って、４回を超える膨張／収縮サイクルにわたるディザリングが好ましいけれども、より多数またはより少数のサイクルにわたるディザリングが本明細書に予期されている。
【００６２】
また他の変形例において、各膨張／収縮サイクルに加算されるディザの量が、１／１６  ＊  ｔr-r_inf_avgとは異なっていてもよい。さらに、ディザ期間は、サイズが均一である必要はなく、１サイクル毎に変化させることもできる。しかしながら、ディザ期間は、好ましくは、そのサイクルについてのバルーン膨張が、心拡張期の間に生じ、且つそのサイクルについてのバルーン収縮が心収縮の開始に先立って生じるであろうように選択される。
【００６３】
さらなる変形例において、ディザの量は、先行する心拍の予め決定した数にわたるＲ−Ｒ期間の平均に基づいている必要はない。従って、ディザ期間が、直前の単一の心拍のＲ−Ｒ期間に基づいているような状況であってもよい。
【００６４】
他の変形例は、収集されたデータの全体平均を得る方法に関連する。その場合において、収集されたデータが時間整列された点毎のベースで平均されるどのような方法も全体平均を得るのに使用され得る。
【００６５】
全体平均を決定するための一つの方法は、非巡回フィルタの効果と同様である。図９に図解されている、この方法においては、データ収集の各サイクルについての時間整列されたデータ点が、ポイント毎のベースで一緒に加算され、そして次式に従って、サイクル数によって割り算される。
Ｙnew（ｎ）＝１／４  ［Ｗ1（ｎ）＋Ｗ2（ｎ）＋Ｗ3（ｎ）＋Ｗ4（ｎ）］
ここで、
Ｙnew（ｎ）は、第ｎデータ点についての新たな全体平均である。
ｎは、１から収集されたデータ点の総数までの収集されたデータ点の数である。
そして、Ｗ1は、第１のデータ収集サイクル、Ｗ2は、第２のデータ収集サイクル、など。
【００６６】
例えば、データ収集の各サイクルについての膨張コマンドの発行後の最初のデータ点が、一緒に加算されそして第１のデータ点についての平均値を与えるべくデータ収集の４サイクルによって割り算する。各後続のデータ点は、収集されたデータの全体平均を示す結果として得られる曲線を得るべく同様の方法で平均化される。湾曲点解析を用いて、この曲線の圧力谷の時間位置が識別され、そして、それからＡＰＤを決定するために使用される。
【００６７】
全体平均を決定するための他の方法は、巡回フィルタの効果と同様である。図１０に示されている、この方法においては、全体平均の以前の計算がメモリに格納されている。そこで、新たなデータ収集サイクルについて各データ点が、次式に従って新たな全体平均を与えるべく重み付けされた様式で格納された全体平均に加算される。
Ｙnew（ｎ）＝ａ［Ｗ（ｎ）］＋（１−ａ）［Ｙprev（ｎ）］
ここで、
Ｙnew（ｎ）は、第ｎデータ点についての新たな全体平均である。
Ｙprev（ｎ）は、第ｎデータ点についての従前の全体平均である。
ｎは、１から収集されたデータ点の総数までの収集されたデータ点の数である。
そして、ａは、従前の全体平均の値に対しておよび現在のデータ点に対しての相対的な重み付け要素を適用する０と１の間の数である。
【００６８】
この式は、データ収集サイクルの各々におけるデータに適用され、各ケースにおいて、新たに計算されたＹnew（ｎ）を、次のデータ収集サイクルについてのＹprev（ｎ）として使用する。一連のデータ収集サイクルが完了した後に、結果として生ずる曲線は、それからＡＰＤの決定に使用される曲線の圧力谷の位置を識別すべく湾曲点技術を用いて解析される。
【００６９】
全体平均を決定するさらに他の方法においては、巡回または非巡回技術を用いて上述したように平均血圧波形の圧力谷の時間位置を決定するよりもむしろ、プロセスは、データの各セットについての圧力谷を位置検出すべく各サイクル１〜４についてのデータを解析してもよい。各サイクルについての膨張コマンドがそこで発行される時間に関するこれら４つの圧力谷の位置は、膨張コマンドの発行からバルーン膨張の効果が血圧波形上で最初に実現されるときまでの平均時間期間を得るべくそれから一緒に平均化されてもよい。この平均時間期間は、それからＡＰＤの決定に使用される。
【００７０】
ＡＰＤ決定プロセスは、ＩＡＢＰ治療の始動の間にのみ実行される必要はない。好ましい一つの構成においては、プロセスが、例えば１０分毎のように、予め決定された間隔で実行されてもよい。そのような構成において、新たに収集され、且つ検証されたＡＰＤは、バルーン膨張に現在印加されているＡＰＤと比較されてもよい。２つのＡＰＤの間の差異が、１６ｍｓｅｃまたは他の何らかの閾値、以下であれば、新たに取得されたＡＰＤは、後続のバルーン膨張および収縮タイミングに適用されてもよい。２つのＡＰＤの間の差異が、閾値以上であれば、ＡＰＤ決定プロセスは、２つの連続するＡＰＤの間の差異の決定が閾値よりも小さくなるまで選択された回数だけ繰り返されてもよい。しかるべき結果が得られなければ、すなわち、ＡＰＤが検証され得なければ、後続のバルーン膨張および収縮サイクルのタイミングは、ＡＰＤによって調整されなくてもよい。
【００７１】
規則的な間隔でのＡＰＤの決定に加えて、あるいは、それよりもむしろ、ＡＰＤプロセスは、オペレータによって手動的に開始されてもよい。オペレータは、臨床医が中央管腔監視から側方監視に切換えるときのように、血圧監視源が変化されることとなる場合には、ＡＰＤプロセスを実行させることを望むかもしれない。オペレータは、Ｒ−Ｒ期間に増強ハンプが視認されないときのように、患者の血圧曲線における劇的な変化がある場合にも、ＡＰＤプロセスを実行することを望むかもしれない。
【００７２】
本発明は、本明細書に特別な実施形態を参照して説明されてきたけれども、これらの実施形態は単に本発明の原理および応用の例証であることを理解されるべきである。従って、無数の変形が、例証的実施形態になされてもよく、そして添付された特許請求の範囲の請求項に述べられた通りの本発明の精神および視野から逸脱しない限り他の構成も案出され得ることが理解されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、膨張および収縮コマンドのタイミングを決定するときに自動的に計上されるべき大動脈内バルーンポンプに固有の遅延を可能とし、それによって動作性能を改善する。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】大動脈内バルーンを膨張させ、且つ収縮させるための従来のシステムを示す高度に概略的な図である。
【図２】膨張および収縮サイクルの間における、ＥＣＧ波形、未アシスト大動脈圧、既アシスト大動脈圧および大動脈内バルーン内の容積の間の関係を示す一連のグラフである。
【図３】未アシスト大動脈圧と、正確な膨張／収縮タイミングを有し且つ有さない、既アシスト大動脈圧との間の関係を示す一連のグラフである。
【図４】ＥＣＧ波形と、それが下行大動脈内にリアルタイムで存在するとき、およびそれが電気信号に変換されたときの未アシスト大動脈圧との間の関係を示す一連のグラフである。
【図５】ＥＣＧトリガが使用される特定のＩＡＢＰ治療セッションのためにＡＰＤを決定するための本発明のプロセスを示すフローチャートである。
【図６】大動脈血圧曲線上に且つ心周期に対する関係で表現された通りのＡＰＤを決定するための本発明のプロセスを示す一連のグラフである。
【図７】ＥＣＧ波形と、大動脈圧曲線と、バルーン容積とに関連してバルーン膨張コマンドのタイミングを示す一連のグラフである。
【図８】ＥＣＧ波形と、大動脈圧曲線と、バルーン容積とに関連してバルーン収縮コマンドのタイミングを示す一連のグラフである。
【図９】収集された圧力データの全体平均を得る一つの方法を図解する高度に概略的な図である。
【図１０】収集された圧力データの全体平均を得る他の一つの方法を図解する高度に概略的な図である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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