(57)【要約】【課題】術後ＣＳＦ動的検査を用いて患者のＣＳＦ動的状態及びそれと併せてＣＳＦシャントの動的状態を判定するための方法を提供する。【解決手段】水頭症シャントの設定を最適化する方法において、方法は、容器からポンプ管類を通して人工脳脊髄液を注入するための蠕動ポンプと、接触物体への頭蓋内圧を継続的に記録する圧力変換器とを備える装置を提供するステップを含み、方法は、調整機器によって、特定の患者の生体内の脳脊髄液圧のリアルタイムな調節を行うステップを含み、リアルタイムな調節は、最初のシャント手術のために、又は術後のシャント修正のために、特定の患者の生体内の圧力パラメータ及び流量パラメータに基づいて行われ、シャント開口圧力は、脳脊髄液動的検査中に、生体内のシャント開口圧力と患者の腹圧、コンプライアンス及び生理学的変動との間に認められる圧力差を補償するように調節される。【選択図】図３
2015083233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水頭症シャントの設定を最適化する方法において、前記方法は、
容器からポンプ管類を通して人工脳脊髄液を注入するための蠕動ポンプと、
脳脊髄液系との二重の流体接触を画定又は確立するための、脊柱管を通して腰椎に連通される２本の通路を用いて、接触物体への前記頭蓋内圧を継続的に記録する圧力変換器と
を備える装置を提供するステップを含み、
前記方法は、調整機器によって、特定の患者の生体内の脳脊髄液圧のリアルタイムな調節を行うステップを含み、前記リアルタイムな調節は、最初のシャント手術のために、又は術後のシャント修正のために、特定の前記患者の生体内の圧力パラメータ及び流量パラメータに基づいて行われ、シャント開口圧力は、脳脊髄液動的検査中に、生体内の前記シャント開口圧力と前記患者の腹圧、コンプライアンス及び生理学的変動との間に認められる圧力差を補償するように調節される、水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水頭症患者に使用されるシャントの設定及び術後機能の最適化の改善された方法の使用に関するものである。シャント術に関する現在の方法及び装置では、生体内での特定の患者の脳脊髄の開口圧力のリアルタイムな調節は可能ではない。シャントは、通常、患者の臨床評価の後で調整することができる標準設定で提供されている。本発明は、最初のシャント手術のために、又はシャント修正のために、特定の患者の生体内の圧力パラメータ及び流動パラメータに基づいてシャント設定を調節するリアルタイムな方法を可能にする。この新規の方法を使用して、患者の測定された脳脊髄液圧及び脳脊髄液流量の情報に基づいて、リアルタイムのシャント設定に関して、患者は最適化される。
【背景技術】
【０００２】
水頭症は、自身の脳脊髄液循環を適切に調節することができない人を冒す疾患である。脳室系により生成される脳脊髄液（ＣＳＦ：ｃｅｒｅｂｒｏｓｐｉｎａｌ  ｆｌｕｉｄ）は、通常、静脈系により吸収される。水頭症患者においては、脳脊髄液は、この方法では吸収されず、代わりに患者の脳の脳室（自由空隙）内に貯留される。正常圧水頭症（ＮＰＨ：ｎｏｒｍａｌ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｈｙｄｒｏｃｅｐｈａｌｕｓ）は、腰椎穿刺では正常圧であるにも関わらず、脳室の大きさが病的に拡大した疾患を指す。治療せずに放置した場合、液体量が増加することにより、患者の頭蓋内圧が上昇する可能性があり、脳組織の圧縮及び脳への血流障害などの深刻な病状がもたらされる可能性がある。
【０００３】
水頭症の最古の記述は、ヒポクラテス（Ｈｉｐｐｏｃｒａｔｅｓ）（紀元前４６６〜３７７年）のものとされている。ヒポクラテスは、頭痛、嘔吐、視覚障害などの症状を指摘している。また、ペルガモン（Ｐｅｒｇａｍｏｎ）のクラウディウス・ガレン（Ｃｌａｕｄｉｕｓ  Ｇａｌｅｎ）（紀元１３０〜２００年）及び中世アラビアの医師らも、水頭症について、水分の脳外貯留に起因すると考えられると記述している。
【０００４】
脳脊髄液系での液体貯留を低減するための外科手術は、１７４４年にルカ（Ｌｅ  Ｃａｔ）により最初に実施されている。しかし、十分な病態生理学的知識及び無菌状態が得られ、水頭症を治療するために外科的処置が正しく導入されたのは、１９世紀末期になってからである。１９６０年代に、シリコーン及び人工弁の発明が治療的な躍進をもたらした。過剰体液を迂回させる埋込み型シャント・システムの開発により、水頭症は、不治の病から治療可能なものになった（Ａｓｃｈｏｆｆ  Ａら、Ｎｅｕｒｏｓｕｒｇ  Ｒｅｖ  ２２：６７〜９３頁；論文９４〜５、１９９９）。
【０００５】
１９６５年、ハキム（Ｈａｋｉｍ）及びアダムス（Ａｄａｍｓ）は、シャント手術により利益を得る患者及び正常な脳脊髄液圧を有しシャント手術により利益を得る患者の新たに発見された分類を記載した（Ｈａｋｉｍ  Ｓ及びＡｄａｍｓ  ＲＤ．  Ｊ  Ｎｅｕｒｏｌ  Ｓｃｉ  ２：３０７〜２７頁、１９６５）。その症候群は、正常圧水頭症（ＮＰＨ）と名付けられた。それ以来、シャント埋込み手術により改善するＮＰＨ患者を識別するための新しい方法を、発見し開発することに多大な労力が注がれてきた。現在、脳室シャント術は、交通性水頭症及び非交通性水頭症並びにシャント奇形を含めて、最も一般的に実施される脳神経外科的処置の１つである。手術の年間発生率は地域診療所間で異なり、居住者１０万人当たり２．３人から６．３人であった（Ｔｉｓｅｌｌ  Ｍら、Ａｃｔａ  Ｎｅｕｒｏｌ  Ｓｃａｎｄ．２００５年８月；１１２(２)：７２〜５頁）。
【０００６】
シャント術は、水頭症患者の予後を劇的に変化させた。彼らの多くは普通の平均余命を享受し、基礎知能を取り戻している。しかし、シャントの使用によって、頻繁なシャント修正が大部分の水頭症患者にとって規則的に必要となり、シャントに依存する特有な問題を多く生じてきた。シャント合併症は、全ての神経外科医の労力の大部分を占める。
【０００７】
ＣＳＦシャント埋込み手術は、自然経路の閉塞を迂回するために、ＣＳＦ流のための副経路を確立することを含む。シャントは、ＣＳＦが脳室又はクモ膜下腔から、カテーテルとして既知の小管システムを経由して、心臓の右心房又は腹腔などの別の吸収部位内に排出されることを可能にするように配置される。圧力に応じてＣＳＦ流を調節するために、（バルブとして既知の）調節装置をカテーテルの通路内に挿入することができる。このドレナージによって、脳内の過剰なＣＳＦが排出され、それによって頭蓋内の圧力が低減されることを可能にする。
【０００８】
ＣＳＦを継続的に排出するバルブ機構が、患者のＣＳＦの開口圧力及び／又はドレナージ量を制御する及び／又は調節するバルブ機構として周知である。しかし、水頭症シャントの最適な開口圧力がどれくらいであるべきかを決定することに関して、現在利用可能な研究は結論に達していない。ＣＳＦシャントの以前のバージョンは、固定圧力シャントであった。これらのシャントの開口圧力は、低圧バルブ、中圧バルブ又は高圧バルブから選択される３つのレベルに、製造者によって固定されている。そのようなバルブの例が、Ｈａｋｉｍ標準バルブである。
【０００９】
現在、いくつかの病院では、標準的手順は、高い開口圧力バルブで開始し、次に、更なる改善が期待できる場合は、より低い圧力へ調節することになっている。他の病院では、その手順が逆になる。従って、選択される初期開口圧力は低く、次に、患者が経時的に目眩感又は他の過剰ドレナージの徴候などの問題を抱える場合は高められる。１９９８年、有望なドイツの研究において、９６名の患者で低圧シャントと高圧シャントの結果を比較して、どのシャント設定で開始するかの問題が調査された。著者らが、正常圧水頭症患者は低圧シャントで治療されるべきであると意見しているが、これら２つのグループ間の結果における最大の差異は統計的に有意でない（Ｂｏｏｎ  ＡＪら、Ｊ  Ｎｅｕｒｏｓｕｒｇ．１９９８年３月、８８(３)：４９０〜５頁）。
【００１０】
調節可能なＣｏｄｈａｍ  Ｈａｋｉｍ圧可変式（ＣＨＰ：Ｃｏｄｈａｍ  Ｈａｋｉｍ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ）バルブなどの調節式シャントバルブが導入されたとき、開口圧力を非侵襲的に調節し調整する可能性が出現した。Ｈバルブと比較してＣＨＰバルブが有利であるかどうかを明確にするために、圧可変式シャントバルブ（ＣＨＰ）対標準Ｈａｋｉｍバルブ（Ｈ）の遡及的比較が、４０７名の患者で分析された（Ｒｉｎｇｅｌ  Ｆら、Ｓｕｒｇ  Ｎｅｕｒｏｌ．２００５年１月、６３(１)：３６〜４１頁）。バルブ関連シャント合併症と外科的シャント修正とに関して、比較が行われた。Ｃｏｄｈａｍ  Ｈａｋｉｍ圧可変式バルブに関して暗示された利点は、臨床的に有意な所見に繋がらなかったが、非外傷性硬膜下血腫及びヒグローマが、ＣＨＰのグループにおいて高かった。従って、著者は、成人水頭症患者に標準Ｈａｋｉｍバルブを埋め込むことが依然として正当であると提言している。
【００１１】
固定バルブ及び調節式バルブの両方に関する前述の研究は、水頭症外科手術を必要とする患者の臨床的必要性に対してバルブの開口圧力をカスタマイズすることが必要であることを示している。バルブの選択における重要課題の１つが、患者の体内に挿入されるとシャントの現在の開口圧力がどのくらいになるかを知ることができないことである。これが、我々の本発明の目的が、術後ＣＳＦ動的検査を用いて患者及びＣＳＦシャントのＣＳＦ動的状態を併せて判定することであるという理由である。たとえ２つのシャントの生体外での設定が同一であっても、生じる生体内開口圧力は異なり、異なる腹圧及びコンプライアンスなどの、変動する患者の個々の状態に左右される。特定の測定及び分析によって、実際に生じる生体内のシャント開口圧力を判定することができ、次に、特定のプロトコルに基づいて調節して、シャント機能を最適化することができる。このことは、脳脊髄液系の流体力学を判定する、我々の以前に特許を取った装置を使用して達成することができる（国際公開第２００６／０９１１６４号）。
【００１２】
その発明（国際公開第２００６／０９１１６４号）の思想では、圧力情報及び流量情報を体系的に生成又は供給する機械を使用し、水頭症の診断を確認するために、患者の流体力学的パラメータを、不確実性評価を用いて決定する。プロトコルは、一定流量、特定のパターンに基づいて変化する、圧力変動パターンを生み出す流量、又は所定の圧力レベルを維持しながらの流量の調節により作り出される複数の圧力−流量レベルに基づくことが可能である。機械は、各圧力−流量レベルについて所定の時間間隔を使用することができ、受け入れられたデータと共に十分な累積時間が収集されたときに、次のレベルへ自動的に進むことができる。
【００１３】
また、各レベル下で判定される圧力及び流量の精度を推定し、調査が次の各圧力−流量レベルに進んだ場合にこの情報を用いて適応的に制御するために、分布の信頼区間（ｃｏｎｆｉｃｅｎｃｅ  ｉｎｔｅｒｖａｌｓ  ｏｆ  ａ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）などの信号解析リアルタイム法（ｓｉｇｎａｌ  ａｎａｌｙｔｉｃ  ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ  ｍｅｔｈｏｄ）を使用することが可能である。１つ又は複数の基礎流量レベルに重ねて、所定のパターンに基づく流量の周期変動に伴って注入が適用される。従って、圧力応答データは、例えば適応的モデル特性化法（ａｄａｐｔｉｖｅ  ｍｏｄｅｌ−ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）を用いて、流体力学モデルから開始して又はそれに基づいて分析される。そして、患者の流出抵抗、静止圧、及びコンプライアンスに関する値及び推定値の精度が継続的に更新されるようになっている。その結果、１つのレベルにおいて十分な精度が得られるとこの方法は次の基礎流量レベルに自動的に進む。
【００１４】
従って、（国際公開第２００６／０９１１６４号）に記載されているシステム若しくは動的ＣＳＦ圧を測定する類似のシステムを使用する場合、本発明によれば、患者のＣＳＦ圧に関する動的情報も集められ、患者の基準即ち静止圧に近いものとして解釈されることが可能である。このことがもたらす利点は、本発明によれば、そのような動的情報が、シャント圧力をリアルタイムで設定する新規の方法としての機能を果たすことである。これは、患者の静止臨床像を得て、たとえそれが調節可能であっても最適でない可能性があるシャントを埋め込むこととは対照的である。このことによって、より高品質のケアが患者に提供され、関連の医療コストが低減されると考えられる。
【００１５】
関連の特許である特開平１１２９９７４２Ａ号が、国際公開第２００６／０９１１６４号と比較して、ＣＳＦ圧に関する類似の情報を提供することができる。しかし、本発明と異なり、この特許は、継続的な圧力測定ではなく、ＣＳＦ吸収に対する抵抗値に基づいており、生体内シャント開口圧力値を動的に測定する方法を提供しない。その方法は手作業であり、ポンプと圧力測定との間にセキュリティ接続を有さない。従って、最終的な分析を実施することも技術的に困難であると考えられる。２点に基づいて判定すること及び５分〜１０分のような短時間で動的パラメータを決定することは精度が低く、統計的不確実性が記録されないということが欠点である。
【００１６】
圧可変式シャントを設定する別の方法が、Ｍｉｙａｋｅら（Ｎｅｕｒｏｌ  Ｍｅｄ  Ｃｈｉｒ（Ｔｏｋｙｏ）４８、４２７〜４３２頁、２００８）により記載されている。それらは、患者の身長及び肥満度指数（ＢＭＩ：ｂｏｄｙ−ｍａｓｓ  ｉｎｄｅｘ）を用いて、静水圧及び腹腔内圧を推定し、初期シャント設定を得る。シャント設定を臨床的に査定し、導き出すことに用いられる別の一般的技術は、腰椎タップテストである。これは、比較的に一般的な試験であり、事務手続きとして実施することが可能である。その処置の前又は３０分〜６０分後に、腰椎穿刺を用いて、患者の歩行及び認知機能についての書類の作成をしながら、３０ｍｌ〜５０ｍｌのＣＳＦが除去される。これは、フィッシャー検定（Ｆｉｓｈｅｒ  ｔｅｓｔ）と呼ばれることがある。ＣＳＦ除去の前後に測定される一般的なパラメータには、歩行速度、歩幅長、反応時間、並びに言語記憶及び視覚的注意の測定値が含まれる。
【００１７】
しかし、本発明とは異なり、それらの技術は静止ＣＳＦ圧を測定しない。そして、結果として生じる生体内シャント開口圧力を判定することは可能でない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】国際公開第２００６／０９１１６４号
【特許文献２】特開平１１２９９７４２Ａ号公報
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】Ａｓｃｈｏｆｆ  Ａら、Ｎｅｕｒｏｓｕｒｇ  Ｒｅｖ  ２２：６７〜９３頁；論文９４〜５、１９９９
【非特許文献２】Ｈａｋｉｍ  Ｓ及びＡｄａｍｓ  ＲＤ．、Ｊ  Ｎｅｕｒｏｌ  Ｓｃｉ  ２：３０７〜２７頁、１９６５
【非特許文献３】Ｔｉｓｅｌｌ  Ｍら、Ａｃｔａ  Ｎｅｕｒｏｌ  Ｓｃａｎｄ．２００５年８月；１１２(２)：７２〜５頁
【非特許文献４】Ｂｏｏｎ  ＡＪら、Ｊ  Ｎｅｕｒｏｓｕｒｇ．１９９８年３月、８８(３)：４９０〜５頁
【非特許文献５】Ｒｉｎｇｅｌ  Ｆら、Ｓｕｒｇ  Ｎｅｕｒｏｌ．２００５年１月、６３(１)：３６〜４１頁
【非特許文献６】Ｍｉｙａｋｅら、Ｎｅｕｒｏｌ  Ｍｅｄ  Ｃｈｉｒ（Ｔｏｋｙｏ）４８、４２７〜４３２頁、２００８
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の目的は、初期シャント配置又はシャント手術修正のために、埋込み型シャントのＣＳＦ開口圧力の設定を最適化する改善されたより正確な方法を提供することである。補足分析を伴う術後ＣＳＦ動的検査を実施すると、シャントが動作しようとしている環境におけるシャントの正確な機能を判定することができる。通常、シャントのパラメータはもっぱら標準的な卓上試験において決定されるが、この試験では、個々の患者及び彼らの自然な圧力変動により推測される差異に対応することができない。シャントの生体内機能を査定することにより、最適な開口圧力を判定することができ、それによって、埋込み型シャントの設定値を導き出すことができる。術後ＣＳＦ動的検査中に、頭蓋内圧がいくつかの異なるレベルに調節され、これらのレベルを維持するのに必要な流量が計算される。圧力／流量図に示されるこの結果、及びこの曲線の傾斜は、患者とＣＳＦシャントとの複合流出コンダクタンスに相当する。この回帰線とｘ軸との交差点は、シャントの開口圧力に相当する。
【００２１】
他の目的及び利点も読者に明らかになるであろう。また、これらの目的及び利点は本発明の範囲内にある。
【００２２】
術後ＣＳＦ動的検査の結果をシャント開口圧力の最適化にどのように用いることができるかを示すために、異なる２つの術後検査の図が、本明細書の図に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】流量（マイクロリットル）対頭蓋内圧（ＩＣＰ：Ｉｎｔｅｒ  Ｃｒａｎｉａｌ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）（ｋＰａ）のグラフである。この患者は、０．９ｋＰａの静止圧を有するが、シャントの開口圧力は２．０ｋＰａである。従って、患者の通常の日常生活ではシャントは開いていない。シャントの開口圧力は、効能を最適化するために、患者の静止圧に等しくなるように調節される必要がある。
【図２】流量（マイクロリットル）対頭蓋内圧（ＩＣＰ）（ｋＰａ）のグラフである。この患者は、１．３ｋＰａの静止圧を有するが、シャントの開口圧力は０．７ｋＰａである。従って、シャントは、患者の過剰ドレナージに付随する症状と共に、患者の日常生活において過剰なＣＳＦ流を生じる可能性が高い。シャントの開口圧力は、効能を最適化するために、患者の静止圧に等しくなるように調節される必要がある。
【図３】本発明の方法を実施するのに使用することができる装置、例えばＣＥＬＤＡ（登録商標）と称されるモデルの概略図である。この装置は、容器２から人工ＣＳＦを注入するためのホース・ポンプ１を含む。前記人工ＣＳＦは、ポンプ１によって、前記容器２から、ポンプ・ホース３及び頭蓋内圧の継続的記録のための圧力変換器４を通って、接触物体５へ供給される。そして、接触物体５へは、脊柱管を通して腰椎に（ｌｕｍｂａｒｌｙ）供給され、ＣＳＦ系との二重の流体接触が画定又は確立されている。この装置は、コンピュータによる収集及び分析並びにポンプの制御のためのソフトウェアを有するコンピュータ１２を更に含む。更に、システムは、垂直に配置されているスタンド・パイプ６を用いて較正試験を実施する。スタンド・パイプ６は、ホース・システム内に一体化されている。ポンプは、電子機器／ハードウェア７により、内部で制御される。また、その器具は、栓１１と、水平に吊り下げられたリニア・レーザ９とを含む。リニア・レーザ９は、変換器の高さと同じ高さに水平線を作り出す。
【実施例】
【００２４】
本発明は、患者のＣＳＦ動的状態及びＣＳＦシャントの動的状態を併せて判定するために術後ＣＳＦ動的検査を用いる新規の方法を記載している。ＣＳＦの動的状態は、国際公開第２００６／０９１１６４号の開示において提供されている機器を使用して判定することができ、その開示は、参照により本明細書に援用されている（図３）。シャントの選択及び設定を最適化するために、市販の種々のシャントの配置又は再調整中に、新規の方法を適用することができ、この方法は患者にとってより安全で、水頭症患者の障害に改善が示される。
【００２５】
図３には、ＣＳＦ系の流動力学的特性を測定する本発明方法を実施するための装置、例えばＣＥＬＤＡ（登録商標）機器が示されている。本装置は、例えば瓶又は袋などの容器２から人工ＣＳＦを注入するための蠕動ポンプ１を含む。人工ＣＳＦは、ポンプ１によって、容器２から、ポンプ管類３、及び頭蓋内圧の継続的記録のための圧力変換器４を通って、接触物体５へ供給される。そして、接触物体５へは、脊柱管を通して腰椎に供給され、ＣＳＦ系との二重の流体接触が画定又は確立されている。接触物体５は、２本の針又は１本の針又は二腔を有するカテーテルからなる。人工ＣＳＦ、又は当技術分野で既知の類似の液体は、ポンプ１によって、１本の通路を通して、ＣＳＦ系へ送り込まれたり、ＣＳＦ系から送り出されたりする。標準圧力変換器４によって、圧力は両通路において測定される。
【００２６】
２本の針を有する実施例において、本発明によれば、針の先端部の側面に複数の付加的な穴があけられた針が使用されることが好ましい。このようにして、ＣＳＦ系とのより良好な接触が得られ、液体を系外へ送り出しているときに脊椎管内の軟組織が針の方へ引き寄せられた場合のポンプ針の閉塞が回避される。
【００２７】
新しい二腔針及び二腔カテーテルを有する代替的実施例の利点は、装置が１つの入力通路しか必要としないことである。二腔カテーテルを用いる解決策に関しては、通常の病院用ベッドで調査及び検査を実施することができる。針は、穴を背部に有する特別なベッドを必要とする。この穴を通して針を脊柱管内に挿入することができる。
【００２８】
また、その器具のカテーテルの解決策及び圧力測定機能は、注入試験が終了した後に且つ何も新しい外科手術もせずに、水頭症検査のための他の予測試験、例えば長期間測定又は前述のいわゆるタップテストを実施することを可能にする。
【００２９】
本発明に基づいて使用する装置は、コンピュータによる収集及び分析並びにポンプ速度の制御のためのソフトウェアを有するコンピュータ１２を更に含むことが好ましい。コンピュータのソフトウェアの一部を形成する計算ユニットが、リアルタイムでソフトウェアにより制御され、現在のレベルでの圧力及び流量の測定された時間と測定された精度との間の関係が十分である場合に、計算するために各圧力−流量レベルで測定時間及び患者の生理学的信号の変動を考慮する適応的方法が使用される。現在のレベルでの測定された時間と測定された精度との間の関係が十分である場合、例えばＣＥＬＤＡ（商標）機器及びソフトウェア（図３）（Ｌｉｋｖｏｒ  ＡＢ、Ｔｖｉｓｔｅｖａｅｇｅｎ  ４７、９０７  １９、Ｕｍｅａ、Ｓｗｅｄｅｎ）を使用して、ソフトウェアは、所定のプロトコルに基づいて次の圧力−流量レベルを開始するための手段をもたらすよう設計されている。更に、ソフトウェアは、リアルタイムの分析のために設計されている。即ち、検査からの圧力−流量情報から、不確実性評価を用いて患者の流動力学的パラメータを決定し且つ説明するために、リアルタイムの分析のための手段をもたらす。
【００３０】
また、上記に定義した信号解析法によって、各圧力−流量レベルで判定された圧力及び流量の精度をリアルタイムで推定するように、且つこの情報によって、次のレベルに進むタイミングを適応的に制御するように、又は各圧力−流量レベルで所定の時間間隔中に測定を実施するように、計算ユニットを設計することができる。
【００３１】
ポンプ１は、１つ又は複数の基礎流量レベルに重ねて、所与のパターンに基づく流速の周期変動に伴って注入が適用されるように制御される。計算ユニットは、更に、流動力学的モデルから生じる圧力応答データを分析するように設計されており、患者の流出抵抗、静止圧、及びコンプライアンスに関する値及び推定値の精度が継続的に更新されるようになっている。その結果、１つのレベルでの十分な精度に達したときに、ソフトウェアが次の基礎流量レベルを自動的に開始する。
【００３２】
上記に定義した通り、ソフトウェアは、更に、既知の環境による信号変化を伴う測定された間隔、内蔵された安全システムにより示されたエラー、又はオペレータにより登録された事象を直接除去するように設計されている。また、ソフトウェアは、決定されたパラメータの結果として得られる精度の最終的な統計的推定を計算し、提示するように設計されている。
【００３３】
従来のシステムの、改良型の時間のかかる較正ルーティンは、ポンプ管３を備えた標準管セットを使用することにより回避される。その統計的変動が、管セットごとに慎重に試験される。更に、圧力変換器４及びポンプ・システム１、３の簡単な複合較正試験が、各検査の前に実施される。較正試験のための装置は、垂直に配置されたスタンド・パイプ６からなる。スタンド・パイプ６は、管システム内に一体化されており、ポンプ１により所定の容積まで自動的に充填される。支柱の高さの上昇に起因する圧力の増大は、圧力変換器４により記録され、所与の偏差標準を考慮して、自動的に制御される。このようにして、流量測定及び圧力測定の精度は、自動的な手順で試験される。
【００３４】
本明細書の手順で提供される侵襲的調査又は侵襲的検査の種類は、患者の安全を査定するときに大きな需要がある。能動的な注入が、頭蓋内圧を調節し、制御するために使用される。しかし、圧力が高く又は低くなり過ぎた場合、患者は生命にかかわる状態に置かれる。この種の測定のための既存の注入器具は、内蔵された安全ルーティンを含まず、オペレータに全責任を残す。本発明は、器具のハードウェア及びソフトウェアの欠陥に起因する有害な圧力の生成を排除するための複数の新規の技術的解決策を含む。
【００３５】
本発明を除く全ての自動化技術の１つの潜在的な危険は、ソフトウェアが適切に動作せず、実際の圧力に関連しない制御信号を生成した場合にある。このことは、本発明では、ソフトウェアが適切に動作するように制御している装置の電子機器／ハードウェア７とコンピュータ／ソフトウェア１２との間のトグル信号によって解決される。トグル信号が継続的に送信されない場合、ポンプ１はハードウェア７により停止される。
【００３６】
頭蓋内圧を確実に許容範囲内とするための制御が、電子機器／ハードウェア７により内部で行われる。そうでないときは、電子機器／ハードウェアは、ポンプ１を停止し、コンピュータ／ソフトウェア１２へエラー・メッセージを送信する。代替として、頭蓋内圧を確実に許容範囲内とするための制御が、ソフトウェアにより行われる。それによって、ポンプ１は有害な圧力で停止させられ、エラー・メッセージが提示される。圧力測定を確実に損傷なく行うための制御が、２つの流体通路からの圧力を比較することによって、そして心周期に関連する脈動が圧力信号内に存在するように制御することによって行われる。
【００３７】
流体管により生理学的血圧値を測定する場合、管内の静水柱に因り生じる静止誤差を補償することが重要である。本発明では、この補償は、患者のゼロ・レベルの所に（頭蓋内圧では、これは「外耳道の所に」を意味する）圧力変換器４を配置しクリアすることにより行うことができる。このレベルの配置を容易にするために、変換器４を含む装置全体は、電気的に持ち上げられる支柱８に取り付けられている。また、その器具は、水平に吊り下げられたリニア・レーザ９を含む。リニア・レーザ９は、変換器の高さと同じ高さに水平線を作り出す。このようにして、オペレータは、水平線が患者の外耳道に配置されるように支柱８を案内することによって、任意の静水圧部を容易に補償することができる。
【００３８】
一実施例では、滅菌標準管セットが使用される。このセットは、蠕動ポンプ１に適合されているポンプ管３と、２つの使い捨て圧力変換器４と、栓１１と、ＣＳＦ容器２から患者までの管とを含む。全てのものが、支柱９に取り付け易いようにプラスチック・シート上に取り付けられている。
【００３９】
いくつかの異なる圧力レベル又は注入流速を利用してＣＳＦ動的検査を実施することにより、生体内のシャントの開口圧力は、圧力／流量曲線と圧力軸との交差点として求められる。シャントの生体内開口圧力は、患者の腹圧、コンプライアンス、及び生理学的変動に加えて、生体外シャント開口圧力からなる。腹圧、コンプライアンス、及び生理学的変動は、ここでＰｒｅｓｉｓｔｉｖｅと称される量に統合されることができる。その量は患者間で大きく異なる。従って、各個々の患者の生体内開口圧力は、事前に予測することができず、測定されなければならない。
【００４０】
ＣＳＦシャントを通る駆動圧は、頭蓋内圧（ＩＣＰ）と、Ｐｒｅｓｉｓｔｉｖｅと、生体外シャント開口圧力（Ｐｏｐｅｎ）との間の差圧である。即ち、
Ｐｄｒｉｖｅ＝ＩＣＰ−Ｐｒｅｓｉｓｔｉｖｅ−Ｐｏｐｅｎ
そして、
シャントを通る流量＝Ｐｄｒｉｖｅ／Ｒｓｈｕｎｔ
ここで、Ｒｓｈｕｎｔは、ＣＳＦシャントの抵抗である。ＣＳＦは、Ｐｄｒｉｖｅが生体内のシャント開口圧力より大きい場合に且つその場合に限り、シャントを通って流動する。従って、患者にとって最適な状況は、シャントが、患者の最適な静止圧Ｐｒｅｓｔ以上で開いている場合であり、それより以下で開いている場合ではない。これが本当であることを再確認するために、ＣＳＦ動的検査中に、生体内のシャント開口圧力とＲｒｅｓｔとの間に認められる圧力差を補償するのに必要なステップ総数で、シャント開口圧力は調節されるべきである。これは、生体外シャント開口圧力をＰｄｒｉｖｅと等しく設定することと同じである。この問題はこの独特な発明で解決される。何故なら、例えばＣＥＬＤＡ（登録商標）機器を使用して、検査から必要な調節が推定され、それに従ってシャントを適宜調節することができるからである。
【００４１】
２つの異なる状況が、図１及び図２に示されている。第１の場合には、患者はシャントの開口圧力より低い静止圧を有する。一方、図２に示されている第２の場合には、患者の静止圧は、シャントの開口圧力より高い。どちらの場合にも、システムの効能を最適化するために、シャントは調節される必要がある。
【００４２】
以下の実施例の目的は、様々な種類及び製造のシャントを用いて、例えばＣＥＬＤＡ（商標）機器を用いて、どのようにして本発明の方法を行うことができるかを理解するために使用されることであるが、この実施例に限定されない。
【００４３】
「実施例１」：ＣＯＤＭＡＮ（登録商標）ＨＡＫＩＭ（登録商標）圧可変式バルブ・システムの使用
ＣＯＤＭＡＮ（登録商標）ＨＡＫＩＭ（登録商標）圧可変式バルブ・システム（Ｃｏｄｍａｎ  Ｉｎｃ．、３２５  Ｐａｒａｍｏｕｎｔ  Ｄｒｉｖｅ、Ｒａｙｎｈａｍ、ＭＡ  ０２７６、ＵＳＡ）は、外科医が、３０ｍｍＨ２Ｏ〜２００ｍｍＨ２Ｏの１８個の異なる圧力設定のうちの１つを事前に選択することが可能である。このシャントに調節可能な性質が備えられていれば、このシャントを、本明細書のシャント設定を最適化する本発明の方法と併せて生体内で使用することができる。外科医は、外部から印加される体系化された磁場を使用することにより、バルブの開口圧力を変更する。バルブは、ステッピング・モータを含む回転螺旋カムの上に載っているボールばね機構を含む。外科医がステッピング・モータに特定の磁場を印加した場合、カムは僅かに回転し、ばねボールの張力を増大又は減少させて、それによりバルブの開口圧力を変化させる。
【００４４】
ある患者に対して、生体外シャント開口圧力は、１．５ｋＰａ（キロパスカル）に設定された。術後ＣＳＦ動的検査中に、ＣＥＬＤＡ（商標）機器（Ｌｉｋｖｏｒ  ＡＢ、Ｔｖｉｓｔｅｖａｅｇｅｎ  ４７、９０７  １９、Ｕｍｅａ、Ｓｗｅｄｅｎ）を使用して、患者の静止圧は１．５ｋＰａであり、生体内シャント開口圧力は１．９ｋＰａであったことが判定された。このことは、腹圧、コンプライアンス、及び他の影響因子が、０．４ｋＰａに相当する抵抗圧（Ｐｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）を生じさせることを示している。従って、ＣＳＦ動的検査の結果として、その静止圧が最適な静止圧と同じであった場合、患者の日常生活において、シャントが正確に機能し、確実に「シャント不足（ｕｎｄｅｒ  ｓｈｕｎｔｉｎｇ）」とならないようにするために、シャント開口圧力は、０．４ｋＰａ下げて調整される。測定された静止圧よりｘｋＰａ低い最適な静止圧を有する患者に対しては、シャントは、０．４＋ｘｋＰａ下げて調整された。
【００４５】
抵抗圧は、いくつかの異なる生理学的パラメータに左右されるので、明確に測定することができない。従って、シャント開口圧力への患者間の影響を黙示的に判定する唯一の方法は、ＣＳＦ動的検査を使用することによる。
【００４６】
「実施例２」：ＳＯＰＨＹ（登録商標）調節式圧力バルブの使用
Ｓｏｐｈｙｓａ  ＵＳＡ，Ｉｎｃ．（３０３  Ｓ  Ｍａｉｎ  Ｓｔｒｅｅｔ、Ｃｒｏｗｎ  Ｐｏｉｎｔ、ＩＮ４６３０７、ＵＳＡ）は、１９８５年に最初の調節式圧力バルブを発売することにより、調節式バルブのパイオニアであった。１９８５年と２００３年の間に、世界中で、５５，０００個以上のＳＯＰＨＹ（登録商標）調節式圧力バルブが患者に埋め込まれた。ＳＯＰＨＹ（登録商標）調節式圧力バルブは、３０ｍｍＨ２Ｏ〜２００ｍｍＨ２Ｏの様々な８つの圧力設定を提供する。また、ＳＯＰＨＹ（登録商標）調節式圧力バルブは、ボールばね設計を使用している。ばねは、磁気回転子に取り付けられている。磁気回転子の位置は、調整磁石を使用して非侵襲的に修正することができる。このシャントに調節可能な性質が備えられていれば、このシャントを、本明細書のシャント設定を最適化する本発明の方法と併せて生体内で使用することができる。
【００４７】
ある患者に対して、生体外シャント開口圧力は、１ｋＰａに設定された。術後ＣＳＦ動的検査中に、患者の静止圧は２ｋＰａであり、生体内シャント開口圧力は１．３ｋＰａであったことが判定された。このことは、腹圧、コンプライアンス、及び他の影響因子が、０．３ｋＰａに相当する抵抗圧（Ｐｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）を生じさせることを示している。従って、ＣＳＦ動的検査の結果として、その静止圧が最適な静止圧と同じであった場合、患者の日常生活において、シャントが正確に機能しており、確実に過剰シャント（ｏｖｅｒ  ｓｈｕｎｔｉｎｇ）とならないようにするために、シャント開口圧力は、０．７ｋＰａ上げて調整される。測定された静止圧よりｘｋＰａ高い最適な静止圧を有する患者に対しては、シャントは、０．７＋ｘｋＰａ上げて調整された。
【００４８】
「実施例３」：ＳＴＲＡＴＡ−ＳＨＵＮＴ（登録商標）の使用
ＰＳ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｓｔｒａｔａバルブ（Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ  Ｉｎｃ．、７１０  Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ  Ｐｋｗｙ、Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ、ＭＮ５５４３２、ＵＳＡ）は、バルブの抵抗特性を介護人が変更することができる調節式流量制御バルブである。このバルブは、患者の姿勢に関わらず、脳脊髄液（ＣＳＦ）の過剰ドレナージを最小限にし、脳室内圧（ＩＶＰ：ｉｎｔｒａｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を通常の生理学的範囲内に維持するように設計されている。通常閉のＤｅｌｔａチャンバ機構は、心室内圧の正圧に応答して開く。ボールばねバルブと共に動作して、この機構は、流体力学的なてこ作用の原理を利用することによって、過剰ドレナージを最小限にする。このシャントに調節可能な性質が備えられていれば、このシャントを、本明細書のシャント設定を最適化する本発明の方法と併せて生体内で使用することができる。
【００４９】
１名の患者に対して、生体外シャント開口圧力は、２ｋＰａに設定された。術後ＣＳＦ動的検査中に、ＣＥＬＤＡ（商標）機器を使用して、患者の静止圧は１．５ｋＰａであり、生体内シャント開口圧力は２．１ｋＰａであったことが判定された。このことは、腹圧、コンプライアンス、及び他の影響因子が、０．１ｋＰａに相当する抵抗圧（Ｐｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）を生じさせることを示している。従って、ＣＳＦ動的検査の結果として、その静止圧が最適な静止圧と同じであった場合、患者の日常生活において、シャントが正確に機能し、確実に「シャント不足」とならないようにするために、シャント開口圧力は、０．６ｋＰａ下げて調整される。測定された静止圧よりｘｋＰａ高い最適な静止圧を有する患者に対しては、シャントは、０．６−ｘｋＰａ下げて調整された。
【００５０】
「実施例４」：ＰＲＯＧＡＶ（登録商標）の使用
ＰＲＯＧＡＶ（登録商標）は、位置依存性バルブ（Ｍｉｅｔｈｋｅ  ＧＭＢＨ、Ｕｌａｎｅｎｗｅｇ  ２、ｄ−１４４６９  Ｐｏｔｓｄａｍ、Ｇｅｒｍａｎｙ）である。このバルブの開口圧力は、患者の身体姿勢で継続的に変化する。ＰＲＯＧＡＶ（登録商標）を個々の患者に適合させるために、仰臥位に対して１つ、立位に対して１つの開口圧力が選択される。仰臥位の開口圧力は、調節式バルブにより排他的に定められる。重力単位は、この身体姿勢では開口圧力に影響を与えない。開口圧力は、臨床所見及び臨床的適応に応じて、０ｃｍＨ２Ｏ〜２０ｃｍＨ２Ｏの値に設定することができる。このシャントに調節可能な性質が備えられていれば、このシャントを、本明細書のシャント設定を最適化する本発明の方法と併せて生体内で使用することができる。
【００５１】
１名の患者に対して、生体外シャント開口圧力は、０．４ｋＰａに設定された。術後ＣＳＦ動的検査中に、ＣＥＬＤＡ（商標）機器を使用して、患者の静止圧は０．９ｋＰａであり、生体内シャント開口圧力は０．６ｋＰａであったことが判定された。このことは、腹圧、コンプライアンス、及び他の影響因子が、０．４ｋＰａに相当する抵抗圧（Ｐｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）を生じさせることを示している。従って、ＣＳＦ動的検査の結果として、その静止圧が最適な静止圧と同じであった場合、患者の日常生活において、シャントが正確に機能し、確実に過剰シャントとならないようにするために、シャント開口圧力は、０．３ｋＰａ上げて調整される。測定された静止圧よりｘｋＰａ低い最適な静止圧を有する患者に対しては、シャントは、０．３−ｘｋＰａ上げて調整された。
【００５２】
「実施例５」：臨床研究の静止圧
生体内のシャント開口圧力が静止圧と同じかどうかを判定するために、研究が実施される。研究には２０名の患者が含まれる。術後ＣＳＦ動的検査では、患者の静止圧が判定される。研究終了後に、推奨される医療処置に基づいて全てのシャントが調節される。
【００５３】
研究の仮説は、生体内のシャント開口圧力が患者の静止圧と同じである場合、最大臨床的改善と最小副作用との間の関係が最適化されるというものである。
【００５４】
患者らは、以前、現在使用されている選択基準に基づいて、シャント手術により治療されている。これらの患者は、手術に先立って、ＣＳＦ動的検査及び臨床評価により検査されている。約３か月後、外科手術患者の改善が記録され、ＣＳＦシャントが適切に働いていることを確認するために、別のＣＳＦ動的検査が実施される。
【００５５】
術後ＣＳＦ動的検査では、患者の静止圧が判定される。患者の頭蓋内圧をいくつかの異なるレベルへ上昇させることにより、シャントと関連する患者の流出コンダクタンスは、結果として得られる圧力流量曲線の傾斜として決定される。また、どの圧力でシャントが最初に開くかを、この圧力−流量曲線から計算することができる。この圧力は、シャントの開口圧力と称される。従って、無作為に選択された調査対象母集団の半数は、彼らの術後ＣＳＦ動的検査の結果に従って、シャント開口圧力を調節される。他方の半数は、そのシャントを調節されない。
【００５６】
次に、改善の第２の推定がグループ全体に実施される。これにより、調節されたグループの改善が調節されなかったグループの改善より大幅に大きかったかどうかが評価される。研究終了後、医師により推奨される方法で、全てのシャントが調節されてもよい。
【００５７】
特定の実施例を参照して本発明を記載してきたが、当然のことながら、多数の変形形態、変更形態、及び実施例が可能であり、従って、そのような変形形態、変更形態、及び実施例の全ては、本発明の精神及び範囲の内にあると見なされるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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