(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の心拍出量ＣＯの測定値を決定する方法であって、前記方法は、
患者の１以上の生理学的特性の測定結果を取得するステップであって、前記生理学的特性は、患者の心拍数ＨＲ、患者の収縮期血圧Ｓ、及び患者の拡張期血圧Ｄを少なくとも含むステップと、
患者の心拍出量の測定値を決定するために、前記測定結果を処理するステップと、
を有し、
患者の前記心拍出量の測定値は、
【数１４】
0005779299.tif 000015
CO = K2HR(S-D)(PTT)2、及び／又は  CO = K2HR(S-D)(PAT-PEP)2、
の関係を用いて導き出され、ここでＫ１及びＫ２は患者固有の校正係数であり、ＰＡＴは脈波伝達時間であり、ＰＥＰは前駆出期であり、ＰＴＴは患者の体の２点間を脈波が伝わるのにかかる時間である脈波伝播時間である、方法。
【請求項２】
Ｋ１及び／又はＫ２は、患者の心拍出量の基準測定結果から決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
患者の前記心拍出量の測定値は、以前の心拍出量の測定結果からの、又は心拍出量に対する基準測定結果からの、心拍出量の変化の測定値であって、前記心拍出量の変化の測定値は、
【数１５】
0005779299.tif 000016
【数１６】
0005779299.tif 000017
及び／又は
【数１７】
0005779299.tif 000018
によって与えられ、ここで(..)refは、前記以前の心拍出量の測定結果又は前記心拍出量に対する基準測定結果を示す、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記測定結果を取得するステップは、心電図信号と、光電式容積脈波信号と、心音及びインピーダンス・カルジオグラム信号のうちの少なくとも１つとを取得するステップを有し、前記処理するステップは、脈波伝達時間を決定するために、前記心電図信号と前記光電式容積脈波信号とを処理するステップと、前駆出期を決定するために、前記心音及び前記インピーダンス・カルジオグラム信号のうちの前記少なくとも１つと、前記心電図信号とを処理するステップと、を有する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
患者の前記心拍出量の測定値又は患者の前記心拍出量の変化の測定値を、１つ以上の閾値と比較するステップと、
前記比較するステップの結果を示す出力を提供するステップと、
を更に有する、請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
患者の前記生理学的特性の測定中に、患者に作用する加速度の測定結果を取得するステップと、
患者の姿勢を決定するために、前記加速度の測定結果を処理するステップと、
患者の決定された前記姿勢を、患者に対する所定の姿勢と比較するステップと、
前記決定された姿勢が前記所定の姿勢と同じでない又は十分に近くない場合に、患者に当該患者の姿勢に関するフィードバックを提供するステップと、
を更に有する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記所定の姿勢は、患者の前記生理学的特性の以前の測定のセット中の、患者の姿勢に対応する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
SVR = MAP/COの関係を用いて、患者の前記心拍出量の測定値から患者の体血管抵抗ＳＶＲの測定値を決定するために、前記測定結果を処理するステップを更に有し、ここでＭＡＰは平均動脈圧であり、
MAP = S/3 + 2D/3
によって与えられる、請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
適切なコンピュータ又はプロセッサによって実行されたときに、前記コンピュータ又は前記プロセッサに請求項１乃至８の何れか一項に記載の方法を実行させるコンピュータ可読コードを有する、コンピュータプログラム。
【請求項１０】
患者の心拍出量ＣＯを監視するのに用いるための装置であって、前記装置は処理手段を有し、前記処理手段は、
患者の１以上の生理学的特性の測定結果を受け取り、前記生理学的特性は、患者の心拍数ＨＲ、患者の収縮期血圧Ｓ、及び患者の拡張期血圧Ｄを少なくとも含み、
患者の心拍出量の測定値を決定するために前記測定結果を処理し、
患者の前記心拍出量の測定値は、
【数１８】
0005779299.tif 000019
CO = K2HR(S-D)(PTT)2、及び／又は  CO = K2HR(S-D)(PAT-PEP)2、
の関係を用いて導き出され、ここでＫ１及びＫ２は患者固有の校正係数であり、ＰＡＴは脈波伝達時間であり、ＰＥＰは前駆出期であり、ＰＴＴは患者の体の２点間を脈波が伝わるのにかかる時間である脈波伝播時間である、
装置。
【請求項１１】
前記処理手段によって決定される患者の前記心拍出量の測定値は、以前の心拍出量の測定結果からの、又は心拍出量に対する基準測定結果からの、心拍出量の変化の測定値であって、前記処理手段は、前記心拍出量の変化の測定値を、
【数１９】
0005779299.tif 000020
【数２０】
0005779299.tif 000021
及び／又は
【数２１】
0005779299.tif 000022
を用いて決定するために前記測定結果を処理し、ここで(..)refは、前記以前の心拍出量の測定結果又は前記心拍出量に対する基準測定結果を示す、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記処理手段は更に、
患者の前記心拍出量の測定値又は患者の前記心拍出量の変化の測定値を、１つ以上の閾値と比較し、
比較の結果を示す出力を提供する、
請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１３】
血圧計、心拍センサ、心電センサ、光電式容積脈波センサ、インピーダンス・カルジオグラムセンサ、及び１以上のマイクロホンのうちの任意の１以上の生理学的特性センサを更に有する、請求項１０乃至１２の何れか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記１以上の生理学的特性センサは、患者によって着られる衣類の品目に組み込まれる、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記処理手段は更に、患者に作用する加速度の測定結果を受け取り、患者の姿勢を決定するために前記加速度の測定結果を処理する、請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭環境内で患者の健康状態を監視するための方法及び装置に関し、より詳細には、家庭環境内で患者の心拍出量（ＣＯ）を監視するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鬱血性心不全（ＣＨＦ）患者の管理は、現在、心拍数（ＨＲ）、体重、及び血圧（ＢＰ）等の取得し易い測定結果に基づいている。しかしながら、これらの測定結果は、患者の健康状態の変化に対する反応が遅く、薬物療法を個人化し適合させるために提供する情報は限定的である。
【０００３】
１分間あたりに心臓の左心室によって送り出される血液の量である心拍出量（ＣＯ）と、循環系を通る血液の送り出しに対する循環系の抵抗である体血管抵抗（ＳＶＲ）とは、ともに患者の健康状態の変化に対し適度に早く反応する、確立された臨床の測定値である。１心拍あたりに心室によって送り出される血液の量である１回拍出量（ＳＶ）は、患者の心臓血管系の健康状態の、別の有用な測定値である。しかしながら、現在のところ、ＣＯ、ＳＶＲ、及びＳＶの信頼できる測定を行うことは、臨床環境（病院等）内でのみ可能である。特に、現在のところ非侵襲的なＣＯ測定に対する臨床の「ゴールドスタンダード」である心エコーは、高価で大きな設備と、よく訓練された操作者とが必要である。インピーダンス・カルジオグラフィ（ＩＣＧ）は、家庭環境内での利用に対する最も有望な技術の１つと考えられているが、現在の実施はＣＨＦ患者の正確なＣＯ数値を提供するものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、在宅等の監督されていない環境内の患者に対し、ＣＨＦの管理を改善し薬剤の副作用を減少させるために、患者の心臓血管系の健康状態を監視し、患者に処方される薬剤の量又は種類を適合させるのに用いるための、心拍出量及び上記の他の測定値を、簡単にかつ信頼できるように決定する態様を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によると、患者の心拍出量ＣＯの測定値を決定する方法であって、前記方法は、患者の１以上の生理学的特性の測定結果を取得するステップであって、前記生理学的特性は、患者の心拍数ＨＲ、患者の収縮期血圧Ｓ、及び患者の拡張期血圧Ｄを少なくとも含むステップと、患者の心拍出量の測定値を決定するために、前記測定結果を処理するステップと、を有し、患者の前記心拍出量の測定値は、
【数１】
0005779299.tif 000002
CO = K2HR(S-D)(PTT)2、及び／又はCO = K2HR(S-D)(PAT-PEP)2、の関係を用いて導き出され、ここでＫ１及びＫ２は患者固有の校正係数であり、ＰＡＴは脈波伝達時間であり、ＰＥＰは前駆出期であり、ＰＴＴは患者の体の２点間を脈波が伝わるのにかかる時間である脈波伝播時間である、方法が提供される。
【０００６】
心拍出量の絶対測定値が必要とされるいくつかの実施形態では、Ｋ１及び／又はＫ２は、患者の心拍出量の基準測定結果から決定される。
【０００７】
別の実施形態では、患者の前記心拍出量の測定値は、以前の心拍出量の測定結果からの、又は心拍出量に対する基準測定結果からの、心拍出量の変化の測定値であって、前記心拍出量の変化の測定値は、
【数２】
0005779299.tif 000003
【数３】
0005779299.tif 000004
及び／又は
【数４】
0005779299.tif 000005
によって与えられ、ここで(..)refは、前記以前の心拍出量の測定結果又は前記心拍出量に対する基準測定結果を示す。
【０００８】
いくつかの実施形態では、前記測定結果を取得するステップは、心電図信号と、光電式容積脈波信号と、心音及びインピーダンス・カルジオグラム信号のうちの少なくとも１つとを取得するステップを有し、前記処理するステップは、脈波伝達時間を決定するために、前記心電図信号と前記光電式容積脈波信号とを処理するステップと、前駆出期を決定するために、前記心音及び前記インピーダンス・カルジオグラム信号のうちの前記少なくとも１つと、前記心電図信号とを処理するステップと、を有する。
【０００９】
好ましい実施形態では、前記方法は、患者の前記心拍出量の測定値又は患者の前記心拍出量の変化の測定値を、１以上の閾値と比較するステップと、前記比較するステップの結果を示す出力を提供するステップと、を更に有する。
【００１０】
いくつかの実施形態では、患者の前記生理学的特性の測定中に、患者に作用する加速度の測定結果を取得するステップと、患者の姿勢を決定するために、前記加速度の測定結果を処理するステップと、患者の決定された前記姿勢を、患者に対する所定の姿勢と比較するステップと、前記決定された姿勢が前記所定の姿勢と同じでない又は十分に近くない場合に、患者に当該患者の姿勢に関するフィードバックを提供するステップと、を更に有する。
【００１１】
好ましくは、前記所定の姿勢は、患者の前記生理学的特性の以前の測定のセット中の、患者の姿勢に対応する。このように、１以上の生理学的特性の測定において、患者の姿勢の変化によって相違が生じないことが保証され得る。
【００１２】
好ましい実施形態では、前記方法はSVR = MAP/COの関係を用いて、患者の前記心拍出量の測定値から患者の体血管抵抗ＳＶＲの測定値を決定するために、前記測定結果を処理するステップを更に有し、ここでＭＡＰは平均動脈圧であり、MAP = S/3 + 2D/3によって与えられる。
【００１３】
本発明の第２の態様によると、適切なコンピュータ又はプロセッサによって実行されたときに、前記コンピュータ又は前記プロセッサに上記の方法を実行させるコンピュータ可読コードを有する、コンピュータプログラム製品が提供される。
【００１４】
本発明の第３の態様によると、患者の心拍出量ＣＯを監視するのに用いるための装置であって、前記装置は処理手段を有し、前記処理手段は、患者の１以上の生理学的特性の測定結果を受け取り、前記生理学的特性は、患者の心拍数ＨＲ、患者の収縮期血圧Ｓ、及び患者の拡張期血圧Ｄを少なくとも含み、患者の心拍出量の測定値を決定するために前記測定結果を処理し、患者の前記心拍出量の測定値は、
【数５】
0005779299.tif 000006
CO = K2HR(S-D)(PTT)2、及び／又はCO = K2HR(S-D)(PAT-PEP)2、の関係を用いて導き出され、ここでＫ１及びＫ２は患者固有の校正係数であり、ＰＡＴは脈波伝達時間であり、ＰＥＰは前駆出期であり、ＰＴＴは患者の体の２点間を脈波が伝わるのにかかる時間である脈波伝播時間である、処理手段を有する装置が提供される。
【００１５】
心拍出量の絶対測定値が必要とされるいくつかの実施形態では、前記処理手段は、Ｋ１及び／又はＫ２を、患者の心拍出量の基準測定結果から取得する。
【００１６】
別の実施形態では、前記処理手段によって決定される患者の前記心拍出量の測定値は、以前の心拍出量の測定結果からの、又は心拍出量に対する基準測定結果からの、心拍出量の変化の測定値であって、前記処理手段は、前記心拍出量の変化の測定値を、
【数６】
0005779299.tif 000007
【数７】
0005779299.tif 000008
及び／又は
【数８】
0005779299.tif 000009
を用いて決定するために前記測定結果を処理し、ここで(..)refは、前記以前の心拍出量の測定結果又は前記心拍出量に対する基準測定結果を示す。
【００１７】
いくつかの実施形態では、前記処理手段は更に、患者の前記心拍出量の測定値又は患者の前記心拍出量の変化の測定値を、１つ以上の閾値と比較し、比較の結果を示す出力を提供する。
【００１８】
いくつかの実施形態では、前記装置は、任意の１以上の次の生理学的特性センサ：血圧計、心拍センサ、心電センサ、光電式容積脈波センサ、インピーダンス・カルジオグラムセンサ、及び１以上のマイクロホン、を更に有する。
【００１９】
好ましい実施形態では、前記１以上の生理学的特性センサは、患者によって着られる衣類の品目に組み込まれる。
【００２０】
特定の実施形態では、前記処理手段は、心電図、光電式容積脈波、並びに心音を録音するマイクロホン及びインピーダンス・カルジオグラムのうちの少なくとも１つから信号を受け取り、また、前記処理手段は、脈波伝達時間を決定するために、心電図信号と光電式容積脈波信号とを処理し、前駆出期を決定するために、心音及びインピーダンス・カルジオグラム信号のうちの少なくとも１つと、心電図信号とを処理する。
【００２１】
いくつかの実施形態では、前記処理手段は更に、患者に作用する加速度の測定結果を受け取り、患者の姿勢を決定するために、前記加速度の測定結果を処理する。
【００２２】
前記処理手段は更に、患者の決定された前記姿勢を、患者に対する所定の姿勢と比較し、前記決定された姿勢が前記所定の姿勢と同じでない又は十分に近くない場合に、患者に当該患者の姿勢に関するフィードバックを提供する。好ましくは、前記所定の姿勢は、患者の前記生理学的特性の以前の測定のセット中の、患者の姿勢に対応する。このように、１以上の生理学的特性の測定において、患者の姿勢の変化によって相違が生じないことが保証され得る。
【００２３】
好ましい実施形態では、前記処理手段は更にSVR = MAP/COの関係を用いて、患者の前記心拍出量の測定値から患者の体血管抵抗ＳＶＲの測定値を決定するために、前記測定結果を処理し、ここでＭＡＰは平均動脈圧であり、MAP = S/3 + 2D/3によって与えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本発明のよりよい理解のために、また、本発明がどのように実施されるかをより明確に示すために、添付の図面が単に例示的に参照される。
【００２５】
【図１】本発明の特定の実施形態による処理ユニットへの入力信号及び得られる心臓血管系のパラメータを示す略図である。
【図２】本発明の実施形態による、家庭環境内の患者の心拍出量を監視するのに用いるための装置のブロック図である。
【図３】参考となる心拍出量測定技術と比較した、本発明による心拍出量の算出の技術の有効性を示すグラフである。
【図４】前駆出期を測定するときに、患者が正しい姿勢にあることの重要性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態による方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明の実施形態による装置２を示し、装置２はａ）家庭環境内で信頼できるように、非侵襲的に患者によって監視されることができ、ｂ）患者の心臓血管の状態と密接に関わる、入力信号を用いた、複数の信号のアプローチに基づく。本発明の好ましい実施形態では、次の信号：心電図（ＥＣＧ）、心音（ＨＳ）、インピーダンス・カルジオグラム（ＩＣＧ）、及び光電式容積脈波（ＰＰＧ）が、例えば従来のカフベースの血圧計を用いた収縮期及び拡張期血圧の測定結果とともに取得され、分析のために処理ユニット４に提供される。これらの信号は、心臓のポンピング機能及び血管の状態についての補足情報及び重複情報を提供する。
【００２７】
これらのセンサを用いて取得された信号から、処理ユニット４は、収縮期時相（収縮時間）（ＳＴＩ）、胸水の状態及び胸部インピーダンス、並びに脈波伝播時間（ＰＴＴ）及び脈波伝達時間（ＰＡＴ）等の血管の状態のパラメータを推定することができる。
【００２８】
収縮期時相（ＳＴＩ）は、心臓の左心室の性能を評価するための有用な非侵襲的測定値であると示されてきた。ＳＴＩは電気機械的な全収縮の期間を反映し、２つの主要な構成要素：前駆出期（ＰＥＰ）及び左心室駆出期（ＬＶＥＴ）を提示する。ＰＥＰは、心室の脱分極の開始から大動脈弁開放の時点までの時間間隔であり、一方、ＬＶＥＴは左心室駆出の時間間隔として定義され、大動脈弁開放からこれに続く閉鎖までの間に発生する。ＰＥＰは左心室の機能の指標であり、心筋収縮能、前負荷及び後負荷の変化を示す。左心室駆出期（ＬＶＥＴ）もまた、収縮能及び心拍出量に関係し得る。
【００２９】
血管の状態、例えば血管硬化度は、脈波の方法論を用いて推測され得る。この方法のある実施は、同期的に測定されたＥＣＧ及びＰＰＧを分析し、これらＥＣＧ及びＰＰＧから、ＰＡＴのような動脈樹の脈波伝播特性が得られる。ＰＡＴは、心電図信号のＲ波のピークから末梢の光電式容積脈波の開始までの時間間隔として定義され、これは血圧（ＢＰ）及び血管硬化度の代替測定値として集中的に研究されてきた。ＰＡＴはＰＥＰとＰＴＴとの和なので、ＰＥＰがわかっている場合、ＰＴＴはＰＡＴから算出されることができる。
【００３０】
図２は、患者が家庭環境内で、患者の心拍出量ＣＯ又は患者のＣＯの変化を測定することを可能とするための、本発明の実施形態による装置２のブロック図を示す。上述のとおり、装置２は好ましくは、本発明による技術を用いてＣＯを算出するために必要な測定結果を収集する、複数の異なるタイプのセンサを有する。これらの測定結果は、当該測定結果を処理し、ＣＯと、オプションで体血管抵抗（ＳＶＲ）及び／又は１回拍出量（ＳＶ）等の患者の心臓血管系の健康状態に関係する他のパラメータと、を決定する、処理ユニット４に提供される。
【００３１】
好ましくは、装置２が在宅患者によって簡単にかつ信頼できるように利用されることを可能とするために、装置２は、衣類の品目が着られたときに、様々なセンサが患者の体の正しい位置にあるような態様で、衣類の品目に組み込まれる。
【００３２】
後述の本発明によるＣＯを決定するための技術によると、ＣＯ又はＣＯの変化を決定するために必要とされる最小限の測定結果は、患者の収縮期血圧Ｓ、拡張期血圧Ｄ、及び心拍数である。したがって装置２は、処理ユニット４に接続された、患者の収縮期血圧Ｓ及び拡張期血圧Ｄを測定する血圧計すなわちセンサ６を有する。血圧センサ６はカフ形式である。また、血圧センサ６は、患者の心拍数を計測するための組み込まれた心拍センサを有し、又は処理ユニット４は、血圧センサ６からの信号から患者の心拍数を決定することが可能である。
【００３３】
患者の他の生理学的特性の測定値が、ＣＯの決定において用いることができ、又は患者の健康状態の評価を改善するためのＣＯに対する代替測定値として用いることができるので、装置２は患者のこれら他の生理学的特性を測定することが好ましく、図２に示される装置２は、心電図（ＥＣＧ）センサ８、光電式容積脈波（ＰＰＧ）センサ１０、インピーダンス・カルジオグラム（ＩＣＧ）センサ１２、１以上のマイクロホン１４、及び加速度計１６を更に有する。１つの又は複数のマイクロホン１４は、患者の心臓の機械的活動の音を測定するために、心臓の領域の患者の胸壁上に（例えば胸骨左縁かつ心尖部位置に）配置される。以下により詳細に記載するとおり、患者の姿勢は、前駆出期（ＰＥＰ）等の様々な生理学的特性の測定結果に影響を及ぼす可能性があるので、患者が正しい姿勢にあるかどうかを（重力方向の検出を通じて）決定するために、加速度計１６からの信号が用いられる。本発明による装置２において用いられるセンサは、個々に当業者に知られており、本明細書においては詳細に記載されない。
【００３４】
図２は、本発明の好ましい実施形態における、例えばＥＣＧセンサ８及びＰＰＧセンサ１０を示すが、これらの「センサ」は、患者の体から関連のある情報を引き出し又は測定するために必要な単なる電子的構成要素（例えば、ＥＣＧセンサ８の場合には複数の皮膚電極、また、ＰＰＧセンサ１０の場合には光源及び光センサ）を有し、同時に処理ユニット４が、ＥＣＧ及びＰＰＧ測定結果を決定するために当該構成要素からの信号を解釈し分析することが理解されるであろう。センサ及び処理ユニット４をこのように構成することは、異なるタイプのセンサ各々に対して別個の処理ユニットを含む必要がないので、装置２の全体の大きさ及びコストを最小化することが可能となる。
【００３５】
装置２は、例えば、処理ユニット４による測定結果の処理前、処理中、及び／又は処理後の、センサからの当該測定結果、心拍出量及び他の生理的特性の推定結果、センサ測定結果の処理中に必要とされる任意の他のパラメータ又は患者特性（例えば患者の体重及び身長、患者固有の校正係数、及び／又は臨床環境内で取得された心拍出量若しくは他のパラメータの基準測定結果）を記憶するためのメモリモジュール１８を更に有する。
【００３６】
装置２はまた、患者に対しＣＯ若しくは他のパラメータの推定結果を表示するために、又は装置２の動作及び状態に関する指示を表示するために用いられることのできる、ディスプレイ２０を有する。最後に装置２は、患者が装置２の動作を制御することを可能とするための、ボタン、キーパッド、キーボード、又は他の接触感知式入力装置等のユーザインターフェース２２を有する。
【００３７】
本発明による心拍出量（又は心拍出量の変化）を推定するための３つの異なる方程式は、以下により詳細に記載される。
【００３８】
心臓血管系は、ＲＣネットワークによってモデル化されることができる。最も単純なモデルでは、心臓は電流源として、体循環は抵抗として表される。平均動脈圧（ＭＡＰ）及び体血管抵抗（ＳＶＲ）が与えられると、オームの法則を介してＣＯは次のように計算されることができる。
CO = MAP/SVR               (1)
【００３９】
より複雑なモデルは、動脈の血液を貯蔵する能力を考慮に入れ、これは静電容量Ｃによって表される。ここで、ＣＯは、
CO = HR*SV                 (2)
によって与えられ、ここでＳＶは１回拍出量であり、また、
CO ∝ HR*C(S-D)               (3)
であって、ここでＳは収縮期血圧であり、Ｄは拡張期血圧であり、これらはカフベースの血圧計６を用いて簡単に測定されることができる。しかしながら、Ｃの信頼できる推定値を提示し、患者固有の校正係数Ｋ（ここでＫはCO = K*(S-D)によって与えられる）を見つけることは難しい。
【００４０】
Liljestrandによって提案されたアプローチ（G Liljestrand 及び E Zander、Vergleichende Bestimmungen des Minutenvolumens des Herzens beim Menschen mittels der tickoxydulmethode und durch Blutdruckmessung、Z Ges Exp Med、59:105-122、1928）は、Ｃを
C ∝ 1/(S+D)               (4)
として推測し、これは、ＣＯの基準測定結果を介したＫでの校正（すなわち、K = COref/(S-D)）の後、ＣＯの良好な推定値を与える。
【００４１】
しかしながら、本発明に対して想定されるシナリオ等の家庭監視のシナリオでは、心拍出量に対する絶対値を決定することは厳密には必要でなく、心拍出量の相対的な変化を決定することで十分としてよい。
【００４２】
したがって、本発明の第１の実施形態では、処理ユニット４は心拍出量の相対的変化を、
【数９】
0005779299.tif 000010
を用いて評価することができ、ここで(..)refは心拍出量の以前の測定結果から取得される。この以前の測定結果は、本発明による装置２を用いて取得された以前の測定結果か、最先端の技術を用いて臨床環境内で取得されたＨＲ、Ｓ及びＤの測定結果であってよい。基準測定結果又は患者固有の校正係数は、メモリモジュール１８内に記憶されることができる。
【００４３】
したがって、このアプローチは、装置２が基準測定結果、例えば退院の前に病院で測定された測定結果又は患者の家で看護師の訪問中に測定された測定結果と比較した、心拍出量の相対的変化を追跡することを可能にする。
【００４４】
本発明の第２の実施形態では、処理ユニット４は絶対的な心拍出量を推定することができる。この実施形態では、患者固有の校正係数Ｋは、心拍出量の基準測定結果から決定される必要がある。
【数１０】
0005779299.tif 000011
【００４５】
図３は、式（６）を用いて取得された校正されたＣＯ測定結果（図３において「raw CO model」とラベルされている。）と、熱希釈法を用いて取得された基準測定結果（図３において「ref CO」とラベルされている。）との実績の対比を示す。係数ＫはＣＯの基準測定結果から決定される。左側のグラフは４５度のプロットを示し、右側のグラフは、異なる測定方法によって取得された測定値と比較するために用いられるブランド・アルトマン・プロットである。
【００４６】
本発明の第３の実施形態では、心拍出量の相対的変化は、脈波伝播時間（ＰＴＴ）の測定結果を介して静電容量／コンプライアンスＣを推定することによって追跡される。
【００４７】
Aubert等による「Non-Invasive Cuff-less Measurements of the Arterial Blood Pressure: What does Pulse Transit Time tell us all about?」、Proc. ESGCO’06, pp. 211-214, Jena, Germany, May 2006、に記載されるとおり、コンプライアンスＣは、脈波伝播時間（ＰＴＴ）と、
C ∝ PTT2                 (7)
を介した関係がある。
【００４８】
図２に示される装置２を用いて、ＰＴＴは、同期的に取得されたＥＣＧ、心音、ＩＣＧ、及び末梢のＰＰＧの測定結果における特性の時間差に基づいて測定されることができる。
PAT = PEP + PTT              (8)
なので、ＰＴＴは、
PTT = PAT - PEP               (9)
から算出されることができる。
【００４９】
ＰＡＴは、心電図のＲ波のピークから末梢の光電式容積脈波の開始までの時間間隔として定義され、これらの信号はともに上述の装置２によって取得される。
【００５０】
ＰＥＰは装置２によって取得される信号を用いて、１以上のやり方で取得されることができる。まず、ＰＥＰは、P. Carvalho等による「Comparison of Systolic Time Interval Measurement Modalities for Portable Devices」、EMBC-2010, 32nd Annual Int. Conf. of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 606-609, 2010、に記載されるとおり、同時に取得されたＥＣＧ及び心音から推測されることができる。代替として、ＰＥＰは、P. Carvalho等による「Robust Characteristic Points for ICG: Definition and Comparative Analysis」、Biosignals, Int. Conf. on Bio-Inspired Systems and Signal Processing, 2011、に記載されるとおり、ＥＣＧ及びＩＣＧから得られることができる。
【００５１】
例えばＰＥＰといった収縮期時相の信頼できる測定は、測定が行われる度に、患者が重力に対し同じ向きにあることを必要とする。ＰＥＰの推定での体の姿勢の影響の例は図４に示され、また、Muehlsteff J.、Aubert X.及びMorren G.による「Continuous Cuff-less Blood Pressure Monitoring based on the Pulse Arrival Time Approach: the Impact of Posture」、Proc. IEEE EMBC 2008, Vancouver, Canada, pp. 1691-1694, 20-24 August 2008、に記載されている。したがって、測定された前駆出期は、患者がきちんと座っているときは、横になっているときよりも長いことがわかる。ＰＥＰが測定されるときに患者がどの姿勢にあるかは問題ではないが、患者はＰＥＰが測定される度に同じ姿勢にあることが必要とされる。
【００５２】
したがって、ＰＥＰが測定されるべき本発明の実施形態では、ＰＥＰの測定中に、患者の胸部（又は加速度計１６が取り付けられる患者の上半身の任意の他の部分）の向きを決定するために、加速度計１６からの信号が処理される。対象の測定（すなわち、基準測定及びフォローアップ測定）の測定位置が同等でない場合、このとき、フィードバックシステムは、患者に当該患者の体を正しい姿勢に調整するように指導することができる。
【００５３】
式（３）を式（７）とともに用いることは、
CO ∝ HR(S-D)PTT2              (10)
を与える。あるいは、式（３）を式（７）及び（９）とともに用いることは、
CO ∝ HR(S-D)(PAT-PEP)2            (11)
を与える。
【００５４】
患者の心拍出量の変化を監視することだけが必要である場合、相対的ＣＯは、
【数１１】
0005779299.tif 000012
によって与えられる。
【００５５】
式（３）から、患者に対し１回拍出量（ＳＶ）が推定されるべき場合、
SV ∝ C(S-D)               (13)
なので、上記の３つの実施形態と同様のコンセプトを用いることができることがわかる。
【００５６】
この場合、心拍数は考慮に入れられない。
【００５７】
体血管抵抗（ＳＶＲ）の推定が得られるべき場合、式（１）は、
SVR = MAP/CO               (14)
を与え、ここでＭＡＰは平均動脈圧であり、ＭＡＰはＳ及びＤと次のように関係する。
MAP = S/3 + 2D/3              (15)
【００５８】
したがって、ＳＶＲの相対的変化は、式（１４）を介して、
【数１２】
0005779299.tif 000013
として与えられる。
【００５９】
ＭＡＰは測定されたＳ及びＤから簡単に導き出されるため、また、(COref/CO)は式（１２）又は（５）によって与えられるため、ＳＶＲの相対的変化は監視されることができる。
【００６０】
ＣＯ、ＳＶ、及びＳＶＲの推測を改善するために、並びに、決定的な閾値を個人化するために、年齢、性別、肥満度指数（ＢＭＩ）、体重、及び患者の既往歴のような患者特性もまた考慮に入れられ得ることが、理解されるべきであろう。
【００６１】
本発明の実施形態による心拍出量測定のための例示的方法が、図５に示される。当該方法はステップ１０１に始まる。ステップ１０３において、患者は当該患者自身に装置２を取り付ける。このステップは、装置２が組み込まれた衣類の品目を身に着けるステップ、及び／又は適切な１つ又は複数のセンサを患者の体の正しい部分に（例えば血圧カフを当該患者の腕に、ＥＣＧ電極を当該患者の胸に等）取り付けるステップを含む。
【００６２】
図５に示されていないが、装置２は、患者が装置２を身に着けた後に、センサが所要の測定結果を取得できることをチェックするために、診断ルーチンを実行する。任意のセンサが所要の測定結果を取得できないことが判明した場合、患者はディスプレイ２０を通じて、問題があることを警告される。また、ディスプレイ２０は、センサが患者の体に正しく配置され、正しく取り付けられていることを確認するために患者が従うべき指示を提供してもよい。
【００６３】
装置２が患者に取り付けられると、装置２は、加速度計１６からの測定結果を用いて患者の姿勢又は向きを決定する（ステップ１０５）。加速度計の測定結果から患者の向き又は姿勢を決定するための技術は、当業者によく知られており、本明細書においては更に記載されない。
【００６４】
ステップ１０７において、患者の姿勢又は向きが許容可能でない（すなわち、患者が以前の心拍出量の測定結果又は基準測定結果と同じでない又は十分に近くない向き又は姿勢にある）と判明した場合、装置２はディスプレイ２０を通じて、患者に当該患者の姿勢を正す又は変える必要があることを示すための指示又はエラーを出すことができる（ステップ１０９）。当該方法は、このとき、（おそらく患者が当該患者の姿勢を変えることを可能とする短い遅延の後）ステップ１０５に戻り、再び患者の姿勢がチェックされる。
【００６５】
ステップ１０７において、患者の姿勢又は向きが許容可能である（すなわち、患者が以前の心拍出量の測定結果又は基準測定結果と同じ又は十分に近い向き又は姿勢にある）と判明した場合、装置２は続けて（いくつかの実施形態では）心拍、収縮期血圧、拡張期血圧、脈波伝達時間、及び前駆出期の測定結果を取得する（ステップ１１１）。上述のとおり、これらのパラメータのいくつか（例えば心拍、収縮期血圧、及び拡張期血圧）は直接測定されることができ、一方、装置２内のセンサによる測定結果から導き出されることができるものもある。
【００６６】
次にステップ１１３において、装置２内の処理ユニット４は、心拍出量又は以前の測定結果若しくは基準測定結果からの心拍出量の変化の測定値を算出する。処理ユニット４は、ＣＯ又はＣＯの変化を以下の関係の１つ又は両方を用いて算出し、
【数１３】
0005779299.tif 000014
CO = K2HR(S-D)(PTT)2            (18)
CO = K2HR(S-D)(PAT-PEP)2            (19)
ここでＫ１及びＫ２は患者固有の校正係数である。もちろん、ＣＯの相対値が決定される場合、Ｋ１及びＫ２の値を知る又は導き出す必要はない。
【００６７】
ステップ１１５において、処理ユニット４は、患者の健康状態の変化を決定するために、ＣＯの測定値を以前の測定結果と比較する。処理ユニット４がＣＯの相対値を算出する場合、このステップは省略され得ることが理解されるであろう。
【００６８】
ステップ１１７において、以前の測定結果からの有意な乖離がないと判明した場合、装置２はＣＯの次の算出を行うときまで待機する（ステップ１１９）。有意な乖離は、以前の測定結果から少なくとも１５％の変化のオーダであるものとしてよい。
【００６９】
ＣＯの通常の値は、毎分４リットルから８リットルまでの範囲内である。心不全の患者は、低下したＣＯ（通常毎分４リットル未満）を有する。したがって、１５％のオーダの乖離は、毎分０．６リットル前後のＣＯの変化が有意であると判断されるであろうことを意味する。乖離が有意であるかどうかを決定するために、閾値（又は上限及び下限）が設定されることができ、この値又は限界は、特定の病状（例えば心不全）の患者のグループに対する所定の値に設定されてよく、又は医療従事者による患者の現状の評価に依存した患者に固有の値に設定されてよいことが理解されるであろう。
【００７０】
ステップ１１７において、以前の測定結果からの有意な乖離があると判明した場合、処理ユニット４はディスプレイ２０を通じて患者に警告又は指示を出すことができる（ステップ１２１）。この警告又は指示は、例えば、患者に直ちに医療支援を求めるように、当該患者の投薬計画を調整するように、又は別の測定を行うことにより測定結果を確認するように、助言することができる。
【００７１】
本発明は鬱血性心不全の患者の監視を対象とするものとして記載されているが、本発明による方法及び装置２は、心臓血管系の測定結果が患者の状態の有用な目安を提供する、任意の他の慢性健康障害の管理において用いられ得ることが理解されるであろう。また、本発明は、スポーツのアプリケーションにおいて、心臓血管系の能力及び効率のトレーニングの効果を監視するために用いられ得ることが理解されるであろう。
【００７２】
したがって、在宅等の監督されていない環境内の患者に対し、ＣＨＦの管理を改善し薬剤の副作用を減少させるために、患者の心臓血管系の健康状態を監視し、患者に処方される薬剤の量又は種類を適合させるのに用いるための、心拍出量及び上記の他の測定値を、簡単にかつ信頼できるように決定する方法を提供することが望まれる。
【００７３】
本発明が、図面及び前述の説明で詳細に例示され説明されたが、こうした例示や説明は、例示的又は典型的であると考えられるべきであり、限定と考えられるべきではなく、本発明は、開示された実施形態に限定されない。
【００７４】
開示された実施形態の他のバリエーションは、図面、開示、及び添付の請求項の研究から、特許請求された本発明を実施するにあたり、当業者によって理解されもたらされることができる。請求項において「有する」という文言は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項に記載される複数項目の機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味しない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又はその一部として供給される、光学式記憶媒体又はソリッド・ステート媒体等の、適切な媒体に格納／配布されてよいが、インターネット又は他の有線か無線かの遠隔通信システム等を通じて、他の形式で配布されてもよい。請求項のいかなる参照符号も範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図３】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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