(57)【要約】  本発明は、呼吸器系の音響インピーダンスを測定する方法を提供する。本方法は、音波の周波数範囲を選択すること、音波を呼吸器系内に向けること、及び、呼吸器系から音波を受け取ることを含む。本方法はまた、呼吸器系の複数の容積又は容積範囲の音響インピーダンスを求めることも含む。各容積、又は各容積範囲内の容積は、ＲＶ又はＦＲＣよりも大きく且つＴＬＣよりも小さく、それによって、求められる音響インピーダンスはそれぞれの容積又は容積範囲に固有である。さらに、本方法は、呼吸器系の音響インピーダンスの容積又は容積範囲に対する依存性を求めること、及び、音響インピーダンスの容積又は容積範囲に対する依存性を分析することによって呼吸器系を特性化することを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸器系の音響インピーダンスを測定する方法であって、
音波の周波数範囲を選択すること、
前記音波を前記呼吸器系内に向けること、
前記呼吸器系から音波を受け取ること、
前記呼吸器系の複数の容積又は容積範囲の前記音響インピーダンスを求めることであって、前記容積のそれぞれ、又は前記容積範囲のそれぞれのうちの前記容積はＲＶ又はＦＲＣよりも大きく且つＴＬＣよりも小さく、それによって、該求められる音響インピーダンスはそれぞれの前記容積又は前記容積範囲に固有である、求めること、
前記呼吸器系の前記音響インピーダンスの容積又は容積範囲に対する依存性を求めること、及び
前記音響インピーダンスの前記容積又は前記容積範囲に対する前記依存性を分析することによって前記呼吸器系を特性化すること
を含む、方法。
【請求項２】
前記音響インピーダンスは、共振条件若しくは反共振条件において、又は該共振条件若しくは該反共振条件付近で求められる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記音波の前記周波数は、前記呼吸器系の前記音響インピーダンスが主に前記ヒト呼吸器系の所定の内部領域によって求められるように選択される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記所定の内部領域は気道を含むが、肺の周辺は含まない、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記選択される周波数は４０Ｈｚよりも高い、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記選択される周波数は６０Ｈｚよりも高い、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記選択される周波数は１００Ｈｚよりも高い、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記音波は、前記呼吸器系内に向けられ、該呼吸器系の容積が変化する間に該呼吸器系から受け取られる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記呼吸器系の複数の容積の前記音響インピーダンスを求めることであって、前記容積のそれぞれはＲＶ又はＦＲＣよりも大きく且つＴＬＣよりも小さく、それによって、該求められる音響インピーダンスはそれぞれの前記容積に固有である、求めることを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記呼吸器系の複数の容積範囲の前記音響インピーダンスを求めることであって、前記容積範囲のそれぞれのうちの前記容積はＲＶ又はＦＲＣよりも大きく且つＴＬＣよりも小さく、それによって、該求められる音響インピーダンスはそれぞれの前記容積範囲に固有である、求めることを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
被験体における呼吸器疾患及び呼吸器障害を診断する方法であって、
音波の周波数範囲を選択すること、
前記音波を前記被験体の前記呼吸器系内に向けること、
前記呼吸器系から音波を受け取ること、
前記呼吸器系の複数の容積又は容積範囲の前記音響インピーダンスを求めることであって、前記容積のそれぞれ、又は前記範囲のそれぞれのうちの前記容積はＲＶ又はＦＲＣよりも大きく且つＴＬＣよりも小さく、それによって、該求められる音響インピーダンスはそれぞれの前記容積又は前記容積範囲に固有である、求めること、
前記呼吸器系の前記音響インピーダンスの容積又は容積範囲に対する依存性を求めること、及び
前記音響インピーダンスを、前記呼吸器疾患又は前記呼吸器障害を有しない被験体から得られる基準音響インピーダンスと比較すること
を含む、方法。
【請求項１２】
被験体における呼吸器疾患又は呼吸器障害を対象とする治療の進行をモニタリングする方法であって、
ａ）音波の周波数範囲を選択すること、
ｂ）前記音波を前記被験体の前記呼吸器系内に向けること、
ｄ）前記呼吸器系から音波を受け取ること、
ｅ）前記呼吸器系の複数の容積又は容積範囲の前記音響インピーダンスを求めることであって、前記容積のそれぞれ、又は前記範囲のそれぞれのうちの前記容積はＲＶ又はＦＲＣよりも大きく且つＴＬＣよりも小さく、それによって、該求められる音響インピーダンスはそれぞれの前記容積又は前記容積範囲に固有である、求めること、
ｆ）前記呼吸器系の前記音響インピーダンスの容積又は容積範囲に対する依存性を求めること、
ｇ）前記被験体に治療を施すこと、及び
ｈ）方法ステップａ）〜ｅ）を使用して前記被験体を再評価すること
を含み、治療中又は治療後の音響インピーダンスの変化は前記治療の進行をモニタリングする、方法。
【請求項１３】
呼吸器疾患又は呼吸器障害の治療の特定の形態に対する被験体の潜在的な反応性を求める方法であって、
ａ）音波の周波数範囲を選択すること、
ｂ）前記音波を前記被験体の前記呼吸器系内に向けること、
ｃ）前記呼吸器系から音波を受け取ること、
ｄ）前記呼吸器系の複数の容積又は容積範囲の前記音響インピーダンスを求めることであって、前記容積のそれぞれ、又は前記範囲のそれぞれのうちの前記容積はＲＶ又はＦＲＣよりも大きく且つＴＬＣよりも小さく、それによって、該求められる音響インピーダンスはそれぞれの前記容積又は前記容積範囲に固有である、求めること、
ｅ）前記呼吸器系の前記音響インピーダンスの容積又は容積範囲に対する依存性を求めること、及び
ｆ）前記音響インピーダンスを、前記呼吸器疾患又は前記呼吸器障害を有しない被験体から得られる基準音響インピーダンスと比較することであって、それによって、治療の特定の形態に対する前記被験体の潜在的な反応性を予測する、比較すること
を含む、方法。
【請求項１４】
被験体における重篤且つ／又は持続性の呼吸器疾患又は呼吸器障害へ進行する危険性を予測する方法であって、
ａ）音波の周波数範囲を選択すること、
ｂ）前記音波を前記被験体の前記呼吸器系内に向けること、
ｃ）前記呼吸器系から音波を受け取ること、
ｄ）前記呼吸器系の複数の容積又は容積範囲の前記音響インピーダンスを求めることであって、前記容積のそれぞれ、又は前記範囲のそれぞれのうちの前記容積はＲＶ又はＦＲＣよりも大きく且つＴＬＣよりも小さく、それによって、該求められる音響インピーダンスはそれぞれの前記容積又は前記容積範囲に固有である、求めること、
ｅ）前記呼吸器系の前記音響インピーダンスの容積又は容積範囲に対する依存性を求めること、及び
ｆ）前記音響インピーダンスを、前記呼吸器疾患又は前記呼吸器障害を有しない被験体から得られる基準音響インピーダンスと比較すること
を含み、前記基準よりも高いインピーダンスのレベルは、重篤且つ／又は持続性の呼吸器疾患又は呼吸器障害へ進行する危険性の増加と関連する、方法。
【請求項１５】
前記音波の前記周波数は、前記音響インピーダンスを共振若しくは反共振で、又は共振付近若しくは反共振付近で求めることができるように選択される、請求項９〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記呼吸器系の複数の容積の前記音響インピーダンスを求めることであって、前記容積のそれぞれはＲＶ又はＦＲＣよりも大きく且つＴＬＣよりも小さく、それによって、該求められる音響インピーダンスはそれぞれの前記容積に固有である、求めることを含む、請求項９〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記呼吸器系の複数の容積範囲の前記音響インピーダンスを求めることであって、前記容積範囲のそれぞれのうちの前記容積はＲＶ又はＦＲＣよりも大きく且つＴＬＣよりも小さく、それによって、該求められる音響インピーダンスはそれぞれの前記容積範囲に固有である、求めることを含む、請求項９〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広範には呼吸器系の音響インピーダンスを測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
嚢胞性線維症、喘息、慢性閉塞性呼吸器疾患、気管支炎、及び炎症反応を特徴とする他の呼吸器疾患を含む、呼吸器疾患は、早期の診断及び／又は治療中のモニタリングが特に困難な疾患である。
【０００３】
気道及び組織の抵抗特性及び弾性特性に関する情報を得るために、ヒト呼吸器系の音響インピーダンスが測定されることが多い。たとえば、気腫は気道及び組織の弾性特性に影響するため、音響インピーダンス測定の結果から気腫を診断することが可能である。
【０００４】
ヒト呼吸器系の音響インピーダンス測定は通常、音波が呼吸器系内に向けられて反応が検出される、強制振動法を使用して行われる。音波のために選択される周波数は数ヘルツのように比較的低く、このような低い周波数に関しては、測定データの分析を容易にする数学モデルが利用可能である。音響インピーダンス測定の間、患者が呼吸し、得られたデータは、１つ又は複数の呼吸サイクルについての特性である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような測定は、それらが呼吸器系に関する有益な情報を提供する場合には有用である。しかしながら、より包括的な診断のために、付加的な情報が必要とされており、技術的な進歩が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１の態様において、呼吸器系の音響インピーダンスを測定する方法であって、
音波の周波数範囲を選択すること、
音波を呼吸器系内に向けること、
呼吸器系から音波を受け取ること、
呼吸器系の複数の容積又は容積範囲の音響インピーダンスを求めることであって、各容積、又は各容積範囲内の容積はＲＶ又はＦＲＣよりも大きく且つＴＬＣよりも小さく、それによって、求められる音響インピーダンスはそれぞれの容積又は容積範囲に固有である、求めること、
呼吸器系の音響インピーダンスの容積又は容積範囲に対する依存性を求めること、及び
音響インピーダンスの容積又は容積範囲に対する依存性を分析することによって呼吸器系を特性化すること
を含む、方法を提供する。
【０００７】
本明細書全体を通じて、機能的残気量について略称ＦＲＣを、残気量について略称ＲＶを、及び全肺気量について略称ＴＬＣを使用する。
【０００８】
容積範囲は連続した容積範囲とすることができ、容積の周期的な変化に対応することができる。
【０００９】
たとえば、音響インピーダンスの容積又は容積範囲に対する依存性の分析から、呼吸器系の気道及び組織の弾性及び／又は抵抗性が呼吸器系の容積に依存するか否か、及びいかに依存するかを特性化することができる。
【００１０】
音響インピーダンスは通常、当該音響インピーダンスが通常最小値を有する共振条件で、若しくは最大値を有する反共振条件で、又は当該共振条件付近あるいは反共振条件付近で求められる。
【００１１】
呼吸器系は通常、ヒト呼吸器系である。
【００１２】
音波の周波数は通常、呼吸器系の音響インピーダンスが主にヒト呼吸器系の所定の内部領域によって求められるように選択される。選択される周波数は数ヘルツ程度に低くすることができるが、通常４０Ｈｚ、６０Ｈｚ、８０Ｈｚ、１００Ｈｚ又は２００Ｈｚよりも高い。比較的高い周波数においては、インピーダンス測定は主に呼吸器系の気道を探査するが、肺の周辺の気道、すなわち組織及び胸壁は探査しない。
【００１３】
音波は通常、呼吸器系内に向けられ、呼吸器系の容積が第１の容積から第２の容積に変化する間に呼吸器系から受け取られる。
【００１４】
音波の周波数を選択するステップは、通常、音響信号の複数の周波数成分を選択することを含み、音波を呼吸器系内に向けるステップは、通常、音響信号を呼吸器系内に向けることを含む。たとえば、音響信号は、数ヘルツ〜数百ヘルツの範囲内の周波数成分を含むことができる。
【００１５】
呼吸器系から音波を受け取るステップは、通常、当該呼吸器系内に向けられたそれぞれの音響信号に関連する呼吸器系から音響信号を受け取ることを含む。
【００１６】
音響インピーダンスを求めるステップは、通常、呼吸器系内に向けられて当該呼吸器系から受け取られた音響信号の分析から音響インピーダンスを求めることを含む。
【００１７】
第２の態様において、本発明は、被験体における呼吸器疾患又は呼吸器障害を診断する方法であって、
音波の周波数範囲を選択すること、
音波を被験体の呼吸器系内に向けること、
呼吸器系から音波を受け取ること、
呼吸器系の複数の容積又は容積範囲の音響インピーダンスを求めることであって、各容積、又は各範囲内の容積はＲＶ又はＦＲＣよりも大きく且つＴＬＣよりも小さく、それによって、求められる音響インピーダンスはそれぞれの容積又は容積範囲に固有である、求めること、
呼吸器系の音響インピーダンスの容積又は容積範囲に対する依存性を求めること、及び
当該音響インピーダンスを、呼吸器疾患又は呼吸器障害を有しない被験体から得られる基準音響インピーダンスと比較すること
を含む、方法を提供する。
【００１８】
第３の態様において、本発明は、被験体における呼吸器疾患又は呼吸器障害を対象とする治療の進行をモニタリングする方法であって、
ａ）音波の周波数範囲を選択すること、
ｂ）音波を被験体の呼吸器系内に向けること、
ｃ）呼吸器系から音波を受け取ること、
ｄ）呼吸器系の複数の容積又は容積範囲の音響インピーダンスを求めることであって、各容積、又は各範囲内の容積はＲＶ又はＦＲＣよりも大きく且つＴＬＣよりも小さく、それによって、求められる音響インピーダンスはそれぞれの容積又は容積範囲に固有である、求めること、
ｅ）呼吸器系の音響インピーダンスの容積又は容積範囲に対する依存性を求めること、
ｆ）被験体に治療を施すこと、及び
ｇ）方法ステップａ）〜ｅ）を使用して被験体を再評価すること
を含み、治療中又は治療後の音響インピーダンスの変化は治療の進行をモニタリングする、方法を提供する。
【００１９】
本発明の第４の態様において、本発明は、呼吸器疾患又は呼吸器障害の治療の特定の形態に対する被験体の潜在的な反応性を求める方法であって、
ａ）音波の周波数範囲を選択すること、
ｂ）音波を被験体の呼吸器系内に向けること、
ｃ）呼吸器系から音波を受け取ること、
ｄ）呼吸器系の複数の容積又は容積範囲の音響インピーダンスを求めることであって、各容積、又は各範囲内の容積はＲＶ又はＦＲＣよりも大きく且つＴＬＣよりも小さく、それによって、求められる音響インピーダンスはそれぞれの容積又は容積範囲に固有である、求めること、
ｅ）呼吸器系の音響インピーダンスの容積又は容積範囲に対する依存性を求めること、及び
ｆ）当該音響インピーダンスを、呼吸器疾患又は呼吸器障害を有しない被験体から得られる基準音響インピーダンスと比較することであって、それによって、治療の特定の形態に対する被験体の潜在的な反応性を予測する、比較すること
を含む、方法を提供する。
【００２０】
インピーダンスの変化は通常、治療前の音響インピーダンスに対する減少である。
【００２１】
第５の態様において、本発明は、被験体における重篤且つ／又は持続性の呼吸器疾患又は呼吸器障害へ進行する危険性を予測する方法であって、
ａ）音波の周波数範囲を選択すること、
ｂ）音波を被験体の呼吸器系内に向けること、
ｃ）呼吸器系から音波を受け取ること、
ｄ）呼吸器系の複数の容積又は容積範囲の音響インピーダンスを求めることであって、各容積、又は各範囲内の容積はＲＶ又はＦＲＣよりも大きく且つＴＬＣよりも小さく、それによって、求められる音響インピーダンスはそれぞれの容積又は容積範囲に固有である、求めること、
ｅ）呼吸器系の音響インピーダンスの容積又は容積範囲に対する依存性を求めること、及び
ｆ）当該音響インピーダンスを、呼吸器疾患又は呼吸器障害を有しない被験体から得られる基準音響インピーダンスと比較すること
を含み、基準よりも高いインピーダンスのレベルは、重篤且つ／又は持続性の呼吸器疾患又は呼吸器障害へ進行する危険性の増加と関連する、方法を提供する。
【００２２】
本発明の第２〜第５の態様のいずれか１つによる方法における音波の周波数は、通常、音響インピーダンスを共振で若しくは反共振で、又は共振付近若しくは反共振付近で求めることができるように選択される。
【００２３】
第２〜第５の態様のいずれか１つによる方法は、通常、呼吸器系の複数の容積の音響インピーダンスを求めることであって、各容積はＲＶ又はＦＲＣよりも大きく且つＴＬＣよりも小さく、それによって、求められる音響インピーダンスはそれぞれの容積に固有である、求めることを含む。代替的に、本方法は、呼吸器系の複数の容積範囲の音響インピーダンスを求めることであって、各容積範囲内の容積はＲＶ又はＦＲＣよりも大きく且つＴＬＣよりも小さく、それによって、求められる音響インピーダンスはそれぞれの容積範囲に固有である、求めることを含んでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の方法を記載する前に、記載される特定の材料及び方法は変化し得るため、本発明はそれらに限定されないことは理解されたい。また、本明細書において使用される専門用語は特定の実施形態の記載のみを目的とするものであり、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の範囲を限定するようには意図されていないことも理解されたい。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「１つの」（"a," "an,"）及び「その」（"the"）は、文脈が別途明示的に指示しない限り、複数への言及を含むことに留意しなければならない。したがって、たとえば、「１つの障害」への言及は、複数のそのような障害を含み、「１つの音波」への言及は、１つ又は複数の音波への言及であり、他も同様である。別途定義しない限り、本明細書において使用されるすべての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されているものと同じ意味を有する。本明細書に記載のものと類似又は均等なあらゆる材料及び方法を使用して本発明を実施又は試験することができるが、ここでは一般的な材料及び方法を記載する。
【００２５】
本明細書において言及するすべての刊行物は、当該刊行物中に報告されていると共に本発明と組み合わせて使用され得るプロトコル、試薬及び装置を記載及び開示する目的で引用される。本明細書におけるいずれの記載も、本発明が、従来の発明のために当該開示を予期する資格を与えられないということを認めるものとして解釈されるべきではない。
【００２６】
本発明は、「呼吸器疾患若しくは呼吸器障害」を診断する方法、又は呼吸器疾患若しくは呼吸器障害の治療の有効性をモニタリングする方法に関する。本発明の方法及び装置によって診断又はモニタリングすることができる呼吸器疾患又は呼吸器障害の例は、嚢胞性線維症、喘息、気腫、慢性閉塞性呼吸器疾患、気管支炎、及び炎症反応を特徴とする他の呼吸器疾患を含む。
【００２７】
用語「被験体」は本明細書において使用される場合、呼吸器疾患又は呼吸器障害を患っている可能性のある任意の脊椎動物種を指す。本発明の方法は、温血脊椎動物における呼吸器疾患又は呼吸器障害の診断に特に有用である。したがって、特定の一実施形態において、本発明は哺乳類及び鳥類に関する。
【００２８】
特定の一実施形態において、本発明は主に、任意の年齢のヒト被験体における呼吸器疾患又は呼吸器障害の診断に関するが、獣医学の目的のために、犬、猫、家畜、霊長類及び馬のような、他の哺乳類被験体の診断のために利用することもできる。
【００２９】
本明細書において使用される場合、用語「診断（diagnosis）」又は「診断すること（diagnosing）」は、呼吸器疾患又は呼吸器障害を有する被験体を、呼吸器疾患又は呼吸器障害を有しない被験体から区別する方法を指し、呼吸器疾患又は呼吸器障害を有しない被験体は「正常」であるとみなされる。被験体は呼吸器疾患若しくは呼吸器障害の初期症状を有し得るか、又は無症候であり得る。
【００３０】
本発明はまた、呼吸器疾患又は呼吸器障害の発現を予測する方法にも関する。呼吸器疾患又は呼吸器障害に関して使用される場合、用語「発現を予測すること（predicting the development）」は、被験体が呼吸器疾患若しくは呼吸器障害を有しないか、又は呼吸器疾患若しくは呼吸器障害の臨床症状を有しないが、呼吸器疾患又は呼吸器障害を発現する傾向があることを意味する。
【００３１】
一実施形態では、用語「発現を予測すること」はまた、呼吸器疾患又は呼吸器障害を有する被験体も含み、本明細書において開示される方法は、疾患若しくは障害の重篤性をより正確に求めるか、又はその進行を予測するために使用される。
【００３２】
ここで図１を参照して、本発明の一実施形態による呼吸器系の音響インピーダンスを測定する方法を記載する。
【００３３】
本実施形態では、測定設備１０を使用しての音響インピーダンス測定のために、強制振動法（ＦＯＴ）が使用される。信号生成器１２によって音響信号が生成され、当該音響信号は導波管（wavetube）１４を介してヒト呼吸器系１６内に向けられる。音響信号は、それぞれの周波数を有する多数の音波によって形成される。この例では、音響信号に関連する周波数の大部分が、音響インピーダンスを反共振において測定することができるように選択される。４０Ｈｚ以上のようなより高い周波数における音響インピーダンスは、主に気道を探査するが、肺の周辺、すなわち組織及び胸壁は探査しない。周波数の大部分はまた、主に気道を探査するのに十分高いように選択された。この例では、音響信号は５Ｈｚ〜３０２．５Ｈｚの範囲のそれぞれの周波数を有する３９個の波によって形成された。
【００３４】
この例では、導波管１４は１２．７ｍｍの内径、及び２４５ｍｍの長さを有していた。トランスデューサ２０及び２２を使用して導波管１４の両端における音響インピーダンスを測定し、気流速度計１８を使用して気流を求めた。気流速度計１８によって検出された気流を積分して肺容積を推定した。また音響信号生成器１２を制御すると共に気流速度計１８並びにトランスデューサ２０及び２２からデータを受信するコンピュータシステム２４を使用して音響インピーダンスを求めた。適切なソフトウェアルーチンを使用して測定を制御し、インピーダンスを求めてデータを表示した。
【００３５】
測定中、被験体は２０秒の期間にわたってさまざまな呼吸法を行った。その呼吸法の間、それぞれ呼吸サイクルに必要な時間と比較して短い期間内に多数の音響インピーダンス測定を行った。ソフトウェアルーチンは、この例では、被験体の肺容積が変化している間に、それぞれの短い時間間隔中に音響インピーダンスを求めるように構成される。たとえば、音響インピーダンスが測定される、連続した容積範囲は、容積のタイダル(tidal)な変化に対応することができる。ソフトウェアは、呼吸サイクル全体を代表する平均音響インピーダンス値ではなく、０．４秒の期間中の容積変化のような、容積変化のそれぞれの短い期間の平均音響インピーダンス値を求める。したがって、それぞれの測定された音響インピーダンスは、特定の容積範囲の特性である。
【００３６】
測定を開始する際に、被験体は、ＦＲＣからＴＬＣまで吸息し、続いてＲＶまで呼息することで開始するか、又はＦＲＣからＲＶまで呼息し、続いてＴＬＣまで吸息することで開始するように指示された。気腫を有する被験体について、測定プロトコルは、タイダルな呼吸、続くＦＲＣからＴＬＣまでの吸息に簡略化された。
１６個体の健康な成体の被験体及び１２個体の気腫を有する成体の被験体について音響インピーダンスを求めた。これらの２つの群の一般的特性及び肺機能パラメータを表１に要約する。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１．健康な被験体及び気腫を有する被験体の一般的特性及び肺機能パラメータ。略称「ＦＥＶ１」は、全肺気量からの、標準的な努力呼気法の間の最初の１秒間に吐き出された空気の量に対して使用される。略称「ＤＬＣＯ」は、一酸化炭素の拡散能力に対して使用される。ＤＬＣＯは、肺胞気と肺循環中の血液との間のガス輸送効率を求めるために使用される（ＤＬＣＯが平均肺胞換気量（Valv）について補正される場合、ＤＬＣＯは、肺胞中の空気の量（すなわちガス容積）について補正することによって被験体間で正規化される）。
【００３９】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、周波数の関数としての、且つＦＲＣからＴＬＣへ、またＲＶへ変化する容積の関数としての、健康な被験体の音響インピーダンスの実成分Ｒｒｓの代表的なプロットを示す。各容積について、図２（ａ）に示されるプロットは特定の周波数において最大値を有する。最大値は反共振（ｆａｒ，１）を示し、プロットは、容積が変化する際に反共振が起こる周波数がいかに変化するかを示す。図２（ｂ）は同じプロットをわずかに異なる視点から示し、Ｒｒｓの度合いの呼吸器系の容積に対する依存性を視覚化する。当該プロットは、容積がＦＲＣからＴＬＣに変化するにつれてｆａｒ，１が減少し、次いで容積がＲＶへ減少するにつれて増加していることを示している。
【００４０】
すべての健康な被験体について、ＦＲＣからＴＬＣへの容積の変化についてのＲｒｓの吸息の範囲は、ＦＲＣを下回る肺容積において、又は呼息中に得られるデータと比較して相対的にアーチファクト、すなわちノイズがないことがわかった。したがって、データ分析はＲｒｓのＦＲＣとＴＬＣとの間の容積に対する依存性に焦点を合わせた。
【００４１】
結果は、反共振パラメータと容積との間の関係が線形であることを示している。
【００４２】
図３（ａ）は容積の関数としての、健康な被験体のｆａｒ，１のプロットを示し、図３（ｂ）は容積の関数としての、健康な被験体のＲｒｓ（ｆａｒ，１）のプロットを示し、図３（ｃ）は容積の関数としての、気腫を有する被験体のｆａｒ，１のプロットを示し、図３（ｄ）は容積の関数としての、気腫を有する被験体のＲｒｓ（ｆａｒ，１）のプロットを示す。これらのプロットは、ｆａｒ，１及びＲｒｓの、容積に対する線形な依存性を示しており、また、行われたすべての測定の平均勾配及び切片から導出された線形の一致も示す。
【００４３】
気腫を有する被験体のデータは、健康な被験体と比較して、（ｆａｒ，１及びＲｒｓ（ｆａｒ，１）の両方について）急な負の勾配を有することがわかった。容積の関数としての、ｆａｒ，１のプロットの勾配と、Ｒｒｓ（ｆａｒ，１）のプロットの勾配との間の関係の研究は、ｆａｒ，１（ｒ＝−０．４３９）についての緩やかだが意義のある相関、及び、Ｒｒｓ（ｆａｒ，１）（ｒ＝−０．５８９）の過膨張の程度との強い関係を示している。
【００４４】
上記のように、４０Ｈｚ以上の周波数のようなより高い周波数における音響インピーダンスは、主に気道を探査するが、肺の周辺、すなわち組織及び胸壁は探査しない。ヒト呼吸器系に関連する気道ツリーのための並列共振弾性管（parallel resonant compliant tube）のネットワークの単純なモデルを考えると、容積の増加によるｆａｒ，１の減少（図２を参照されたい）は、肺が拡張する際の、予測される、気道ツリー内の波伝播の平均経路長の伸長に一致する。ｆａｒ，１の中央値は、（自由大気中の音速ｃ＝３４０ｍ／ｓを使用して）管の長さが均等であると仮定すると、固定ＦＲＣにおける４０．６ｃｍ、及びＴＬＣにおける４４．８ｃｍの有効経路長に相当する。これは、ＦＲＣからＴＬＣへの、４．２ｃｍの経路長の伸長を示している。しかしながら、波伝播のそれぞれの可能な経路を音響伝送線路と捉えると、ｆａｒ，１の挙動は代替的に、気道における有効弾性率（compliance）の向上の観点から説明することができる。肺が拡張すると、膨張した気道において、ガスのかさ容積の増加によりガス圧縮性がより大きくなることが予測され、同時に気道壁は膨張によって弾性が低くなる。前者のみが、ｆａｒ，１におけるより低い周波数への観測される遷移に寄与する。
【００４５】
本発明を特定の例に関して記載してきたが、本発明を多くの他の形態で具体化することができることは当業者には理解されよう。たとえば、音響インピーダンスは呼吸器系の容積が変化している間に測定しなくてもよい。記載された実施形態の一変形形態では、容積は、短い期間で変化しなくてもよく、その間、容積に固有の音響インピーダンスを測定することができる。この態様では、容積範囲に固有の音響インピーダンスの測定は、音響インピーダンスのそれぞれが呼吸器系の異なる特定の容積に固有であるように行うことができる。さらに、音響インピーダンス測定は、必ずしも反共振条件において行わなくてもよく、代替的に共振条件、又は任意の他の適切な条件において行ってもよいことは理解されたい。加えて、呼吸器系は必ずしもヒトの呼吸器系でなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態による、ヒト呼吸器系の音響インピーダンスを測定する測定設備の概略表現を示す図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、容積の関数としての、且つ周波数の関数としての音響インピーダンスの実成分（Ｒｒｓ）の代表的なプロットを示す図である。
【図３】図３（ａ）及び（ｃ）は、容積の関数としての反共振周波数のプロットを示す図であり、図３（ｂ）及び（ｄ）は、容積の関数としての、反共振周波数における音響インピーダンスの実成分（Ｒｒｓ）のプロットを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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