(57)【要約】  本発明は、肺疾患のスクリーニング技術の分野に属する。具体的には、本発明は、肺疾患の存在について被検者をスクリーニングするためのシステムおよび方法を提供する。システムは、被検者胸部の拡張を記録するように構成されるセンサユニットを備え、該システムは、センサユニットにより出力されるデータから、被検者の胸部の局所拡張、および肺の内部気流分布を決定するように構成される。
2021506543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者胸部の拡張を記録するように構成されるセンサユニットを備えるシステムであって、前記システムは、前記センサユニットにより出力されるデータから、前記被検者の胸部の局所拡張および肺の内部気流分布、すなわちＩＡＤ、を決定するように構成され、
−前記センサユニットは、前記被検者の胸部領域へ皮膚から取外し可能式に取り付けるように構成される少なくとも２つの機械的センサ、および／または少なくとも１つの光学センサユニットを備え、かつ、
−前記被検者の肺のＩＡＤには、下肺葉へのＩＡＤと、上肺葉へのＩＡＤとが含まれる、システム。
【請求項２】
前記センサユニットにより出力される前記データは、前記被検者の局所的な上部胸部拡張および局所的な下部胸部拡張に対応するデータを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記システムは、前記上肺葉へのＩＡＤおよび前記下肺葉へのＩＡＤを、健常者および肺疾患のある被検者の肺葉の上部および下部ＩＡＤの参照データセットと胸部拡張パターンとを用いて作成されるモデルまたはデータベースに照会することによって決定する、請求項１または請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＩＡＤの参照データセットおよび胸部拡張パターンは、全肺気量および機能的残気量における健常者および肺疾患のある被検者の医用画像化により取得される医用画像から決定される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記センサユニットにより出力されるデータは、前記被検者の局所的上部および局所的下部胸部拡張に対応し得、前記上部胸部への上方境界位置は、第３肋間腔で画定され、かつ前記下部胸部への下方境界位置は、剣状突起で画定される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記センサユニットは、１つが前記被検者の上部胸部へ取り付けるように構成され、かつ１つが前記下部胸部へ取り付けるように構成される、少なくとも２つの機械的センサを備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記機械的センサは、歪ゲージまたは圧電センサであって、場合により、前記センサユニットは、歪ゲージと圧電センサとを備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの光学センサユニットは、前記被検者の上部胸部および下部胸部の光学画像を捕捉するように構成されるスキャナおよび／またはカメラを備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記システムは、呼吸周期の間に前記肺の時間分解された内部気流分布を決定するように構成される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記システムは、呼気および吸気の間に肺の統合された内部気流分布を決定するように構成される、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記システムは、さらに、吸気の間に取得される測定データと呼気の間に取得される測定データとの比較から、前記下葉容積および前記上葉容積を決定するように構成される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記被検者の肺の内部気流分布から、肺疾患に関する前記被検者の状態を決定するようにさらに構成される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記肺疾患は、特発性肺線維症、ＩＰＦ、喘息、ＣＯＰＤ、ＣＦ、ＢＯＳ、非ＣＦ気管支拡張症、ＰＨ、ＢＰＤ、Ａ１ＡＴ、ＩＬＤ、またはこれらの任意の組合せであり、好ましくは、突発性肺線維症である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記システムは、前記上肺葉への前記ＩＡＤが４０〜４５％である場合、および前記下肺葉への前記ＩＡＤが５５〜６０％である場合に、被検者の正常状態を識別する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
被検者の肺における内部気流分布、すなわちＩＡＤ、を決定するためのコンピュータ実装方法であって、
−前記被検者の前記胸部または胸部領域の局所拡張を記録するように構成されるセンサユニットから、センサデータを受信するステップであって、前記センサデータは、前記被検者の局所的上部および局所的下部胸部拡張に対応するステップと、
−前記センサユニットデータから、前記胸部の局所拡張と、前記被検者の肺の空間的および／または時間的に分解された容積変化を計算するステップと、
−前記容積変化から、前記被検者の下肺葉および上肺葉における前記ＩＡＤを計算するステップとを含み、前記気流分布は、場合により、時間的に分解される、コンピュータ実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肺疾患のスクリーニング技術の分野に属する。具体的には、本発明は、肺疾患の存在について被検者をスクリーニングするためのシステムおよび方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
肺活量測定は、呼吸パターンおよび肺機能の評価に使用すべく一般的に適用される検査であって、肺疾患の存在および重症度の双方を決定する手助けとなり得る。しかしながら、肺活量測定、かつ具体的には努力肺活量（ＦＶＣ）によって、肺線維症患者における高い死亡率が間接的に観察されると言うこともできる。ＦＶＣは、肺活量測定の結果パラメータの１つであり、多くの場合、肺線維症の新薬臨床試験における主たるエンドポイントである。ＦＶＣを取得する場合、患者は、可能な限り深く息を吸った後に、機械に向かって力強く息を吐くように求められ、機械は、患者が吐くことができる息の量を記録する。よって、ＦＶＣは、基本的に、全肺気量（ＴＬＣ）と残気量（ＲＶ）との動的な差となる。
【０００３】
肺線維症は、肺組織の瘢痕化を特徴とする呼吸器疾患であって、原因不明であることが多く、結果として拘束性疾患になる。胸腔内圧が同じであれば、肺の患部は、膨張が少ない。一般に、ＦＶＣの減少は、肺容量がより小さいことを示し、よって、疾患の優れた記述子であり得るとされている。しかしながら、優れた記述子である得るという点には異論もあり、必ずしもそうとは限らない。
【０００４】
最終的に肺および必然的にＦＶＣが小さくなっていくことは事実であるが、疾患の初期段階では、通常、疾患の進行に伴って肺の健康な部位が患部を補い、これにより、肺の健全さの低下にもかかわらず、正常な肺機能（すなわち、正常なＦＶＣ）が維持される。従って、肺活量測定は、肺がどの程度健全であるかの指標とはなり得るものの、スクリーニングの意図からすると、健全さではなく、肺がどの程度病んでいるか（すなわち、罹患しているか）を評価する方が興味深い場合がある。
【０００５】
たとえば、特発性肺線維症（ＩＰＦ）の患者に対して実施された臨床試験は、従来の肺機能検査で全て正常であることが示されていても、疾患が既にかなり進行していることを示している。病気の診断の遅れは、生存率の低下に繋がる。肺線維症などの肺疾患を患う被検者に対する患者ケアを改善するには、疾患の早期発見が必要である。
【０００６】
したがって、肺の機能を評価するための方法が幾つか知られていて、潜在的な肺疾患の判定に役立つスクリーニングツールとして機能している。しかしながら、これらの方法は、不正確であることが分かっている、または、特定の疾患または状態のみを対象とし、煩わしくかつ罹患患者にとって痛みを伴うこともあり得、うんざりする後続処置を要し、かつ／または小さい患者サブグループしか利用することができない。したがって、本発明の目的は、この技術上の課題を克服することにある。具体的には、肺疾患のスクリーニングをより良く支援できる、改善されたシステム、デバイスおよび／または方法が必要とされている。
【０００７】
欧州特許出願公開第２４３５１１８  Ａ１号は、医用画像研究から得られる、被検者の気道および肺葉モデルを介する気流力学の計算に基づいて、換気パラメータを決定するための方法を記述している。Ｄｅ  Ｂａｃｋｅｒ外著「Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  ｆｌｕｉｄ  ｄｙｎａｍｉｃｓ  ｃａｎ  ｄｅｔｅｃｔ  ｃｈａｎｇｅｓ  ｉｎ  ａｉｒｗａｙ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｉｎ  ａｓｔｈｍａｔｉｃｓ  ａｆｔｅｒ  ａｃｕｔｅ  ｂｒｏｎｃｈｏｄｉｌａｔｉｏｎ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ、（２００７年）、第４１巻第１号、１０６−１１３ページ、は、患者の医用画像に基づいて流体力学を計算し、医用画像データに基づいて喘息患者における気道抵抗の変化を検出する方法を記述している。
【０００８】
Ｄｅ  Ｂａｃｋｅｒ外著「Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  ｆｌｕｉｄ  ｄｙｎａｍｉｃｓ  ｔｏ  ｐｒｅｄｉｃｔ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｓｕｃｃｅｓｓ  ｏｆ  ｍａｎｄｉｂｕｌａｒ  ａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔ  ｄｅｖｉｃｅｓ  ｉｎ  ｓｌｅｅｐ−ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ  ｂｒｅａｔｈｉｎｇ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ、（２００７年）、第４０巻第１６号、３７０８−３７１４ページ、は、患者の医用画像に基づいて流体力学を計算し、睡眠障害患者の上気道抵抗に対する下顎前方固定装置の効果を判定する方法を記述している。
【０００９】
Ｄｅ  Ｂａｃｋｅｒ  Ｊ．Ｍ．外著「Ｎｏｖｅｌ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｕｐｐｅｒ  ａｉｒｗａｙ  ｉｎ  ｐａｔｉｅｎｔｓ  ｗｉｔｈ  ｓｌｅｅｐ−ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ  ｂｒｅａｔｈｉｎｇ：Ａ  ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  ｒｅｖｉｅｗ」、Ｓｌｅｅｐ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ  Ｒｅｖｉｅｗｓ、Ｍ．Ｂ．Ｓａｕｎｄｅｒｓ、（２００８年）、第１２巻第６号、４３７−４４７ページ、は、患者の医用画像に基づいて流体力学を計算し、睡眠障害患者の上気道呼吸を評価する方法を記述している。
【００１０】
Ａｎｄｒｉｙ  Ｍｙｒｏｎｅｎｋｏ外著「Ｐｏｉｎｔ−Ｓｅｔ  Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ：Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｐｏｉｎｔ  Ｄｒｉｆｔ」、Ｃｏｒｎｅｌｌ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｌｉｂｒａｒｙ、２０１  Ｏｌｉｎ  Ｌｉｂｒａｒｙ  Ｃｏｒｎｅｌｌ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ、Ｉｔｈａｃａ、ＮＹ  １４８５３、（２００９年）、は、２つの点セット間に対応づけを割り当てて、１つの点セットをもう一方の点セットへマップする変換を復元するための確率論的方法を記述している。
【００１１】
米国特許出願公開第２０１１／０６０２１５  Ａ１号は、少なくとも１つの送受信アンテナを有する、被検者の解剖学的構造の標的部位へ超広帯域無線信号を当てるための超広帯域レーダシステムを用いて、関連する呼吸パラメータを決定することについて記述している。
【００１２】
米国特許出願公開第２０１６／０３０６８９  Ａ１号は、胸部の局所動作を監視する被検者上の胸部センサを用いて、人工換気および胸部機能容積の変化を監視することについて記述している。これは、人工呼吸器の換気モデルについて、および動物実験において用いる、人工換気中の潮汐運動指数、最大膨張率、最大呼気率および対称（左対右）換気などのパラメータを決定するためのセンサについて記述している。
【００１３】
米国特許出願公開第２０１７／０１１９２２５  Ａ１号は、上腹部に装着するベルトタイプ構成として提供される、音響センサを含むマルチセンサ心肺装置を記述している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本開示によるデバイスおよび方法は、前述の課題を解決する。したがって、本明細書では、肺疾患をスクリーニングする技術のためのシステムおよび方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
提供するシステムは、被検者胸部の拡張を記録するように構成されるセンサユニットを備え、該システムは、センサユニットにより出力されるデータから、被検者の胸部の局所拡張および肺の内部気流分布、すなわちＩＡＤ、を決定するように構成され、
−該センサユニットは、被検者の胸部領域へ皮膚から取外し可能式に取り付けるように構成される少なくとも２つの機械的センサ、および／または少なくとも１つの光学センサユニットを備え、かつ、
−被検者の肺のＩＡＤには、下肺葉へのＩＡＤと、上肺葉へのＩＡＤとが含まれる。
【００１６】
提供するシステムは、被検者胸部の拡張を記録するように構成されるセンサユニットを備え、該システムは、センサユニットにより出力されるデータから、被検者の胸部の局所拡張、および（胸部の局所拡張から）肺の内部気流分布を決定するように構成される。
【００１７】
センサユニットにより出力されるデータは、被検者の局所的な上部胸部拡張および局所的な下部胸部拡張に対応するデータを含む。
【００１８】
システムは、上肺葉へのＩＡＤおよび下肺葉へのＩＡＤを、健常者および肺疾患のある被検者の肺葉の上部および下部ＩＡＤの参照データセットと胸部拡張パターンとを用いて作成されるモデルまたはデータベースに照会することによって、決定し得る。
【００１９】
ＩＡＤの参照データセットおよび胸部拡張パターンは、全肺気量および機能的残気量における健常者および肺疾患のある被検者の医用画像化により取得される医用画像から決定され得る。
【００２０】
センサユニットにより出力されるデータは、被検者の局所的上部および局所的下部胸部拡張に対応し得、上部胸部への上方境界位置は、第３肋間腔で画定され、かつ下部胸部への下方境界位置は、剣状突起で画定される。
【００２１】
肺の内部気流分布は、下肺葉への内部気流および上肺葉への内部気流（に関する情報）を含んでもよい。
【００２２】
肺の内部気流分布は、左肺葉への内部気流および右肺葉への内部気流（に関する情報）を含んでもよい。
【００２３】
肺の内部気流分布は、ありとあらゆる肺葉への内部気流（に関する情報）を含んでもよい。
【００２４】
センサユニットは、被検者の胸部領域へ皮膚から取外し可能式に取り付けるように構成される少なくとも１つの機械的センサ、および／または少なくとも１つの光学センサユニットを備えてもよい。
【００２５】
機械的センサは、歪、線形加速度、回転、振動または音を検出するように構成されてもよい。
【００２６】
センサユニットは、１つが被検者の上部胸部へ取り付けるように構成され、かつ１つが下部胸部へ取り付けるように構成される、少なくとも２つの機械的センサを備えてもよい。
【００２７】
機械的センサは、歪ゲージおよび／または圧電センサであってもよく、場合により、センサユニットは、歪ゲージと圧電センサとを備える。
【００２８】
少なくとも１つの光学センサユニットは、スキャナおよび／またはカメラを備えてもよい。
【００２９】
少なくとも１つの光学センサユニットは、被検者の上部胸部および下部胸部の光学画像を捕捉するように構成されるスキャナおよび／またはカメラを備える。
【００３０】
センサユニットは、少なくとも２つ（たとえば、２、３、４、５、６、７、８、９個またはそれ以上）の機械的センサを備えてもよく、かつ場合により、各機械的センサは、被検者胸部領域の異なる場所へ取り付けるように構成される。
【００３１】
システムは、呼吸周期の間に肺の時間分解された内部気流分布を決定するように構成されてもよい。
【００３２】
システムは、呼気および吸気の間の肺の統合された内部気流分布を決定するように構成されてもよい。
【００３３】
システムは、さらに、吸気の間に取得される測定データと呼気の間に取得される測定データとの比較から、下葉容積および上葉容積を決定するように構成されてもよい。
【００３４】
システムは、さらに、被検者の肺の内部気流分布から、肺疾患に関する被検者の状態を決定するように構成されてもよい。
【００３５】
肺疾患は、特発性肺線維症、ＩＰＦ、喘息、ＣＯＰＤ、ＣＦ、ＢＯＳ、非ＣＦ気管支拡張症、ＰＨ、ＢＰＤ、Ａ１ＡＴ、ＩＬＤ、またはこれらの任意の組合せであってもよい。
【００３６】
システムは、上肺葉へのＩＡＤが４０〜４５％である場合、および下肺葉へのＩＡＤが５５〜６０％である場合に、被検者の正常状態を識別する。
【００３７】
さらに提供する、被検者の肺における気流分布を決定するためのコンピュータ実施方法は、
−被検者の胸部または胸部領域の局所拡張を記録するように構成されるセンサユニットから、センサデータを受信するステップと、
−センサユニットデータから、胸部の局所拡張と、被検者の肺の空間的および／または時間的に分解された容積変化を計算するステップと、
−容積変化から、被検者の肺の気流分布を計算するステップとを含み、気流分布は、場合により、時間的に分解される。
【００３８】
さらに提供する、被検者の肺における内部気流分布、ＩＡＤ、を決定するためのコンピュータ実装方法は、
−被検者の胸部または胸部領域の局所拡張を記録するように構成されるセンサユニットから、センサデータを受信するステップであって、該センサデータは、被検者の局所的上部および局所的下部胸部拡張に対応するステップと、
−センサユニットデータから、胸部の局所拡張と、被検者の肺の空間的および／または時間的に分解された容積変化を計算するステップと、
−容積変化から、被検者の下肺葉および上肺葉におけるＩＡＤを計算するステップとを含み、気流分布は、場合により、時間的に分解される。
【００３９】
センサユニットは、被検者の胸部領域の皮膚へ取外し可能式に取り付けられる少なくとも１つの機械的センサを備えてもよく、かつ／または、少なくとも１つの光学センサユニットを備える。
【００４０】
該方法は、さらに、
−被検者の肺における気流分布から、ＩＡＤ上下肺葉比、ＩＡＤ左右肺葉比、および／または、ありとあらゆる肺葉への内部気流（比）を計算するステップを含んでもよい。
【００４１】
該方法は、さらに、
−被検者の肺における気流分布から、肺疾患に関する被検者の状態を決定するステップを含んでもよい。
【００４２】
さらに、本明細書に記述する１つまたは複数の実施形態によるシステムの使用法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
本発明の特有の実施形態の図面に関する以下の説明は、単に例示として行うものであって、本説明、その用途または使用法を限定するためのものではない。諸図において、同一の参照数字は、同じ、または類似の部品および特徴を指す。
【００４４】
【図１】本明細書に記述する１つまたは複数の実施形態による方法を実行するための例示的なフローチャートを示す。
【図２】モデルまたはデータベースを作成するための例示的なフローチャートを示す。実施例２は、該フローチャートの例示的な実装を示す。
【図３】図３Ａは、健常者の胸部拡張を示す。図３Ｂは、肺疾患を患っている被検者の胸部拡張を示す。実施例３は、図面の取得方法を詳述している。
【図４】健常者および軽症、中等症および重症の特発性肺線維症（ＩＰＦ）を患う被検者における上肺（ＵＬ）葉および下肺（ＬＬ）葉の内部気流分布（ＩＡＤ）の違いを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下の本文で使用する単数形の不定冠詞「１つの（ａ）」、「ある（ａｎ）」、不定冠詞「その（ｔｈｅ）」は、文脈による明らかな別段の指摘のない限り、単数形および複数形の双方を含む。
【００４６】
以下で使用する「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ、ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」という用語は、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ、ｉｎｃｌｕｄｅ、またはｃｏｎｔａｉｎ、ｃｏｎｔａｉｎｓ）」と同義であって、包括的またはオープンであり、言及されていない追加の部品、エレメントまたは方法ステップを排除するものではない。この明細書本文が特有の特徴、部品またはステップを「備える」製品またはプロセスに言及する場合、これは、他の特徴、部品またはステップも存在し得る可能性を指すが、列挙される特徴、部品またはステップのみを含む実施形態も指すことがある。
【００４７】
図の範囲による数値の列挙は、これらの範囲内の全ての値および小数部、ならびに記載される端点を含む。
【００４８】
パラメータ、量、時間期間およびこれらに類似するものなどの測定可能な値に言及する場合に使用する「約」という用語は、その変量が本明細書に記述する発明に当てはまる限り、指定の値の、かつ指定の値からの＋／−１０％以下、好ましくは＋／−５％以下、より好ましくは＋／−１％以下、さらに好ましくは＋／−０．１％以下の変量を包含することが意図される。「約」という用語が言及する値自体もまた、開示されていることは、理解されるべきである。
【００４９】
この明細書本文に記載される全ての引例は、参照によりその全体が開示に組み込まれるものとされる。
【００５０】
別段で定義されていない限り、本発明において開示する、技術用語および科学用語を含む全ての用語は、当業者が通常それに与える意味を有する。さらなる手引きとして、定義を記載し、本発明の明細書本文で使用する用語をさらに説明する。
【００５１】
本発明の一態様は、被検者胸部の拡張を記録するように構成されるセンサユニットを備えるシステムを提供し、該システムは、センサユニットにより出力されるデータから、被検者の胸部の局所拡張、および（胸部の局所拡張から）肺の内部気流分布（ＩＡＤ）を決定するように構成される。被検者の肺の内部気流分布（ＩＡＤ）からは、肺疾患に関する症候性被検者の状態が決定されてもよい。本明細書において、胸部および胸部領域という用語は、互換的に使用されている。胸部とは、首と腹部との間の身体部分を指す。センサユニットによる測定値は、典型的には、被検者が仰臥位（すなわち、顔および胸部が上向き）で横たわった状態における腹側のものである。センサユニットによる測定値は、典型的には、前胸部の皮膚上または該皮膚に関して取得される。
【００５２】
症候性被検者は、健康な個人であることもあれば、１種または複数種の肺疾患を患っている患者である場合もある。症候性被検者の状態は、被検者が肺疾患を患っている確率の指標であり得る。たとえば、陽性の状態または確率は、症候性被検者に起因し得、その症候性被検者が肺疾患を患っている危険性があるかどうかを判定するための指標となり得る。陽性状態である症候性被検者は、他の手法によるさらなる評価へとまわされることがある。
【００５３】
肺疾患は、多岐に渡り得、たとえば、特発性肺線維症（ＩＰＦ）、喘息、慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）、嚢胞性線維症（ＣＦ）、閉塞性細気管支炎症候群（ＢＯＳ）、非ＣＦ気管支拡張症、肺高血圧症（ＰＨ）、気管支肺異形成症（ＢＰＤ）、アルファ１−アンチトリプシン欠乏症（Ａ１ＡＴ）、間質性肺疾患（ＩＬＤ）、他のうちの１つまたはそれ以上であり得る。異なる肺疾患は、肺の様々な領域に様々な速度で影響を与え得る。さらに、被検者は、肺疾患を組み合わせて患っていることがあり、これにより、被検者の呼吸パターンおよび肺機能がさらに害されることになり得る。また、気道閉塞または解剖学的異常などの特有の肺疾患のリスクを判断するに当たっては、被検者の位置（仰臥位、腹臥位、傾斜位、側臥位）を交互に変更することが適切である場合がある。
【００５４】
上記に鑑みて、本発明は、被検者に肺疾患を患っている危険性があるかどうかを判断することに適する、潜在的リスクファクタのより早期かつより正確な検出を可能にし得る。潜在的な肺疾患の早期検出は、罹患者のケアおよび回復率の向上を可能にする。さらに、本発明は、（より高度かつ侵襲的な）診断システムおよび方法と比較してより迅速な検出を可能にし得、これは、被検者および医療提供者にとっさほど煩わしくなくかつさほど時間がかからないものであり得、かつ医療システムにとっても低コストであり得る。
【００５５】
さらに、本発明は、被検者の肺における内部気流分布のより正確な決定も提供し得る。これは、たとえば、特有の被検者における肺の健康状態を評価するために、たとえば、アスリートについて、局所換気が、運動耐容能に影響することが分かっている換気灌流マッチングに影響を与え得ることを調査する場合、あるいは、長時間に亘る関連手術後の患者について、局所換気が、補正領域のマスキングをマスクすることなく局所回復率の指標として機能し得ることを評価する場合に、使用されることも可能である。
【００５６】
本システムおよび方法は、内部気流分布を決定するために被検者の医用画像を取得する必要性を回避する。医用画像とは、ＨＲＣＴスキャナ、Ｘ線撮影法、超音波、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）を含む核医学、および磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）を含む放射線学的方法を用いて体内で撮影されるものを指す。これらは、光センサと、赤外、可視および／または紫外スペクトルの光とを用いて取得される画像とは異なっていて、身体外面に関連するものであることが理解される。放射線学的方法から取得される医用画像は、データベースを作成するため、または、本明細書において別段で論じるように、センサユニットに取得される測定データを変換するためのモデルを訓練するために使用され得ることが認識される。
【００５７】
ヒトの呼吸器系は、胸の胸腔、または胸部にある。呼吸周期の間、肺は膨張しかつ収縮して、胸部の自然な膨張および収縮によって引き起こされる十分なガス交換を可能にする。必然的に、胸部の局所拡張は、一般に肺葉と称される肺の対応する各領域の内部気流分布（ＩＡＤ）と相関され得る。肺葉は、上下の肺葉に分類されることが可能であり、上肺葉は、右上肺葉、右中肺葉および左上肺葉から成り、下肺葉は、右下肺葉および左下肺葉から成る。
【００５８】
健常者（すなわち、肺疾患を患っていない被検者）による正常な呼吸周期の間、内部気流は、肺葉および対応する肺領域に渡って分配され得る。合計値（たとえば、量）は、被検者の性別、身長、年齢、体力などの変数に基づいて変わり得る。しかしながら、発明者は、変数を減らすと、ＩＡＤが肺葉または肺領域にのみ依存することを認めている。
【００５９】
健常者（すなわち、肺疾患を患っていない被検者）の場合、右上肺葉（ＲＵＬ）へ向かう内部気流分布（ＩＡＤ）は、全気流の１６．０５％から１７．１９％までの範囲であり得、好ましくは約１７％であり得、左上肺葉（ＬＵＬ）へ向かうＩＡＤは、２０．１１％から２１．４８％までの範囲であり得、好ましくは約２１％であり得、右中肺葉（ＲＭＬ）へ向かうＩＡＤは、６．０５％から６．５５％までの範囲であり得、好ましくは約６％であり得、右下肺葉（ＲＬＬ）へ向かうＩＡＤは、２５．７３％から２７．３９％までの範囲であり得、好ましくは２９％であり得、左下肺葉（ＬＬＬ）へ向かうＩＡＤは、２７．８５％から２９．６１％までの範囲であり得、好ましくは２７％であり得る。健常者に関するこれらの列挙された範囲は、標準ＩＡＤ値と称されることがある。健常者で観察される標準ＩＡＤ値の概要についての詳細は、実施例１に、具体的には表１に、記載されている。
【００６０】
あらゆる肺葉に関する上述の標準ＩＡＤの範囲に鑑みて、ＩＡＤは、１つまたは複数の肺領域に基づいて、すなわち、まずは、空気が上肺葉（たとえば、ＲＵＬ、ＬＵＬおよびＲＭＬ）と下肺葉（たとえば、ＲＬＬおよびＬＬＬ）との間でどのように配分されるか、第２に、空気が左肺葉（たとえば、ＬＵＬおよびＬＬＬ）と右肺葉（たとえば、ＲＬＬ、ＲＭＬおよびＲＬＬ）との間でどのように配分されるかに基づいて、決定されてもよい。
【００６１】
したがって、健常者の場合、上肺葉へ向かうＩＡＤは、４０〜４５％、４２．７５％〜４４．６１％の範囲であり得、好ましくは約４３％であり得、かつ下肺葉へ向かうＩＡＤは、５５〜６０％、５４．０６％〜５６．４８％の範囲であり得、好ましくは約５５％であり得る。この特有の気流分布は、ＩＡＤ上下肺葉比、または単に上下ＩＡＤ比と称されることがある。したがって、「正常な」上下ＩＡＤ比を指す場合、これは、（４２．７５〜４４．６１）：（５４．０６〜５６．４８）％の範囲、好ましくは約４３：５５％の比を指すものと理解されてもよい。
【００６２】
したがって、健常者の場合、左肺葉へ向かうＩＡＤは、４６．２６％から４８．４１％までの範囲であり得、好ましくは約４７％であり得、かつ下肺葉へ向かうＩＡＤは、５０．５３％から５２．７０％までの範囲であり得、好ましくは約５２％であり得る。この特有の気流分布は、ＩＡＤ左右肺葉比、または単に左右ＩＡＤ比と称されることがある。したがって、「正常な」左右ＩＡＤ比を指す場合、これは、（４６．２６〜４８．４１）：（５０．５３〜５２．７０）％の範囲、好ましくは４７：５２％の比を指すものと理解されてもよい。
【００６３】
１種または複数種の肺疾患を患っている被検者のＩＡＤ比は、僅かに（たとえば、±３〜５％）、中程度（たとえば、±５〜１０％）、かなり（たとえば、±１０〜１５％）、または大幅に（たとえば、±１５％以上）変化し得る。たとえば、ごく軽症の肺線維症患者（ＦＶＣ＞１００％ｐ）の場合、典型的には、下肺葉（たとえば、ＲＬＬおよびＬＬＬ）より上肺葉（たとえば、ＲＵＬ、ＬＵＬおよびＲＭＬ）へとより多くの空気が流れることが観察され得る。これは、健康な上肺葉が、罹患している下肺葉を補っていることを示している可能性もある。従って、特定の被検者に対して実行される（日常的な）スクリーニングの間に、ＩＡＤ比が正常なＩＡＤ比から逸脱していること、たとえば、５０：５０（％）という中程度に変化したＩＡＤ上下肺葉比、が観察された場合、被検者には、潜在的肺疾患である危険性を指し得るステータスが割り当てられることがある。実施例３では、具体的には図３Ａおよび図３Ｂにおいて、例示的な一実施形態の図解を見出し得る。スクリーニングは、たとえば、肺線維症を発症するリスクがあるとされる母集団から選択される被検者に対して実行されてもよい。
【００６４】
センサユニットにより出力される測定データは、抽出され、変換されかつ分析されてもよい。データは、空間的かつ／または時間的に分解された容積変化を含んでもよく、これは、システムユーザからの情報入力を必要とする場合もあれば、必要としない場合もある。たとえば、空間的に分解された容積変化を決定するために、ユーザは、（相対的）センサ位置、胸部サイズを含む患者パラメータ、肺活量（推定値または測定値）、他などの空間関連パラメータを入力するように要求されることがある。あるいは、または追加的に、空間関連パラメータは、センサユニットによって測定されかつ自動的に入力されてもよい。同様に、肺における時間的に分解された気流分布を決定するに当たっては、ユーザが呼吸周期の始まりなどの時間関連パラメータを入力するように要求される場合もあれば、センサユニットによってこれらが測定されかつ自動的に入力される場合もある。
【００６５】
実施形態によっては、肺の内部気流分布は、下肺葉への内部気流および上肺葉への内部気流（に関する情報）を含む。ＩＡＤ上下肺葉比は、肺疾患の存在の指標として機能し得る。
【００６６】
さらなる実施形態によっては、システムは、ＩＡＤの上下肺葉比を決定する。好ましくは、システムが決定するＩＡＤ上下肺葉比（％）は、少なくとも１０：９０から最大９０：１０であってもよく、好ましくは２０：８０〜８０：２０、好ましくは２５：７５〜７５：２５、より好ましくは３０：７０〜７０：３０、より好ましくは３５：６５〜６５：３５、さらにより好ましくは、４０：６０〜６０：４０、最も好ましくは４３：５７〜４５：５５、たとえば４４：５６であってもよい。先に論じたように、標準のＩＡＤ上下肺葉比からのずれは、何れも、肺疾患の存在の指標として機能し得る。
【００６７】
実施形態によっては、肺の内部気流分布は、左肺葉への内部気流および右肺葉への内部気流（に関する情報）を含む。ＩＡＤ左右肺葉比も、肺疾患の存在の指標として機能し得る。
【００６８】
さらなる実施形態によっては、システムは、ＩＡＤ左右肺葉比を決定する。好ましくは、システムが決定するＩＡＤ左右肺葉比（％）は、少なくとも１０：９０から最大９０：１０であってもよく、好ましくは２０：８０〜８０：２０、好ましくは２５：７５〜７５：２５、より好ましくは３０：７０〜７０：３０、より好ましくは３５：６５〜６５：３５、さらにより好ましくは、４０：６０〜６０：４０、最も好ましくは４６：５４〜４９：５１、たとえば４７：５３、たとえば４８：５２であってもよい。先に論じたように、標準のＩＡＤ左右肺葉比からのずれは、何れも、肺疾患の存在の指標として機能し得る。
【００６９】
さらなる実施形態によっては、肺の内部気流分布は、下肺葉への内部気流、上肺葉への内部気流、左肺葉への内部気流および右肺葉への内部気流（に関する情報）を含む。異なる肺疾患は、肺の様々な領域を侵し得るが、これは、補完的である健康な領域（たとえば、上肺葉に対する下肺葉および／または右肺葉に対する左肺葉、逆もまた同様）によって補われ得る。従って、各肺領域の内部気流分布を決定すれば、肺疾患に関する被検者の状態をより正確に決定することが可能となり、かつ各肺領域からのデータを比較することにより、潜在的罹患肺領域における肺疾患の位置を少なくとも大まかに決定することが可能となり得る。
【００７０】
実施形態によっては、肺の内部気流分布は、ありとあらゆる肺葉への内部気流（に関する情報）を含む。ありとあらゆる肺葉は、右上肺葉（ＲＵＬ）の内部気流分布、左上肺葉（ＬＵＬ）の内部気流分布、右中肺葉（ＲＭＬ）の内部気流分布、右下肺葉（ＲＬＬ）の内部気流分布、および左下肺葉（ＬＬＬ）の内部気流分布（に関する情報）を含む。各肺葉への気流を決定すると、最高の精度がもたらされ、かつ健康な肺葉またはさほど罹患していない肺葉のいずれかによって実行されるあらゆる補正が検出され得る。
【００７１】
さらなる実施形態によっては、システムは、ありとあらゆる肺葉のＩＡＤ肺葉比を決定する。好ましくは、システムが決定する、ＲＵＬ肺葉の、他の肺葉（たとえば、ＬＵＬ、ＲＭＬ、ＲＬＬおよびＬＬＬ）の合算比率に対するＩＡＤ肺葉比（％）は、少なくとも０％〜最大４０％の範囲であってもよく、好ましくは少なくとも１０％〜最大３０％、より好ましくは１５％〜最大２５％、最も好ましくは１８％〜２０％、たとえば１９％であってもよい。好ましくは、システムが決定する、ＬＵＬ肺葉の、他の肺葉（たとえば、ＲＵＬ、ＲＭＬ、ＲＬＬおよびＬＬＬ）の合算比率に対するＩＡＤ肺葉比（％）は、少なくとも０％〜最大４０％の範囲であってもよく、好ましくは少なくとも１０％〜最大３０％、より好ましくは１５％〜最大２５％、最も好ましくは２２％〜２４％、たとえば２３％であってもよい。好ましくは、システムが決定する、ＲＭＬ肺葉の、他の肺葉（たとえば、ＲＵＬ、ＬＵＬ、ＲＬＬおよびＬＬＬ）の合算比率に対するＩＡＤ肺葉比（％）は、少なくとも０％〜最大２０％の範囲であってもよく、好ましくは少なくとも３％〜最大１５％、より好ましくは５％〜最大１０％、最も好ましくは７％〜９％、たとえば８％であってもよい。好ましくは、システムが決定する、ＲＬＬ肺葉の、他の肺葉（たとえば、ＲＵＬ、ＬＵＬ、ＲＭＬおよびＬＬＬ）の合算比率に対するＩＡＤ肺葉比（％）は、少なくとも０％〜最大４０％の範囲であってもよく、好ましくは少なくとも１５％〜最大３５％、より好ましくは２０％〜最大３０％、最も好ましくは２５％〜２７％、たとえば２６％であってもよい。好ましくは、システムが決定する、ＬＬＬ肺葉の、他の肺葉（たとえば、ＲＵＬ、ＬＵＬ、ＲＭＬおよびＲＬＬ）の合算比率に対するＩＡＤ肺葉比（％）は、少なくとも０％〜最大４０％の範囲であってもよく、好ましくは少なくとも１５％〜最大３５％、より好ましくは２０％〜最大３０％、最も好ましくは２２％〜２４％、たとえば２５％であってもよい。先に論じたように、標準の肺葉比からのずれは、何れも、肺疾患の存在の指標として機能し得る。
【００７２】
胸部の局所拡張も、肺における換気の分布、具体的には、肺の各領域、具体的には肺葉および／または肺領域、の吸気量および／または容量と相関され得る。肺葉の分布は、全肺気量に対して（ＴＬＣ−ＬＤ）、かつ／または、残気量に対して（ＦＲＣ−ＬＤ）決定されてもよい。健常者の各肺葉および肺領域の標準値の概要についてのさらなる詳細は、実施例１に、具体的には各々表２および表３に、記載されている。
【００７３】
ＩＡＤと同様に、肺葉分布は、センサユニットにより出力される測定データから決定され得る。発明者は、変数を減らすと、肺葉分布が肺葉または肺領域にのみ依存することを認めている。１種または複数種の肺疾患を患っている被検者の肺葉分布比も、僅かに（たとえば、±３〜５％）、中程度（たとえば、±５〜１０％）、かなり（たとえば、±１０〜１５％）、または大幅に（たとえば、±１５％以上）変化し得る。
【００７４】
健常者の全肺気量（ＴＬＣ−ＬＤ）を測定する場合、右上肺葉（ＲＵＬ）は、全空気量の１８．２９％から１９．２５％までの範囲であり得、好ましくは約１８％であり得、左上肺葉（ＬＵＬ）は、全空気量の２２．４６％から２３．５９％までの範囲であり得、好ましくは約２３％であり得、右中肺葉（ＲＭＬ）は、全空気量の７．９７％から８．４６％までの範囲であり得、好ましくは約８％であり得、右下肺葉（ＲＬＬ）は、全空気量の２５．２９％から２６．５３％までの範囲であり得、好ましくは約２６％であり得、左下肺葉（ＬＬＬ）は、全空気量の２２．９１％から２４．０６％までの範囲であり得、好ましくは約２３％であり得る。健常者に関するこれらの列挙された範囲は、標準ＴＬＣ−ＬＤ値と称されることがある。健常者で観察される標準ＴＬＣ−ＬＤ値の概要についてのさらなる詳細は、実施例１に、具体的には表２に、記載されている。
【００７５】
したがって、健常者のＴＬＣ−ＬＤを測定する場合、上肺葉は、全空気量の４９．２２％から５０．７８％までの範囲であり得、好ましくは約５０％を占めるのに対して、下肺葉は、全空気量の４８．５４％から５０．２３％までの範囲であり、好ましくは約５０％を占める。この特有の気流分布は、ＴＬＣ−ＬＤ上下肺葉比、または単に上下ＴＬＣ−ＬＤ比と称されることがある。したがって、「正常な」上下ＴＬＣ−ＬＤ比を指す場合、これは、（４９．２２〜５０．７８）：（４８．５４〜５０．２３）％の範囲を指し、好ましくは約５０：５０％の比であると理解されてもよい。
【００７６】
したがって、健常者のＴＬＣ−ＬＤを測定する場合、左肺葉は、全空気量の４５．６９％から４７．３０％までの範囲であり得、好ましくは約４７％を占めるのに対して、右肺葉は、全空気量の５２．０６％から５３．７１％までの範囲であり、好ましくは約５３％を占める。この特有の気流分布は、ＴＬＣ−ＬＤ左右肺葉比、または単に左右ＴＬＣ−ＬＤ比と称されることがある。したがって、「正常な」左右ＴＬＣ−ＬＤ比を指す場合、これは、（４５．６９〜４７．３０）：（５２．０６〜５３．７１）％の範囲を指し、好ましくは４７：５３％の比であると理解されてもよい。
【００７７】
健常者の機能的残気量（ＦＲＣ−ＬＤ）を測定する場合、右上肺葉（ＲＵＬ）は、残気量の２０．２６％から２１．１８％までの範囲であり得、好ましくは約２０％であり得、左上肺葉（ＬＵＬ）は、全空気量の２４．５５％から２５．４７％までの範囲であり得、好ましくは約２５％であり得、右中肺葉（ＲＭＬ）は、全空気量の９．６９％から９．６９％までの範囲であり得、好ましくは約１０％であり得、右下肺葉（ＲＬＬ）は、全空気量の２３．００％から２３．９２％までの範囲であり得、好ましくは約２３％であり得、左下肺葉（ＬＬＬ）は、全空気量の２０．２３％から２１．１５％までの範囲であり得、好ましくは約２１％であり得る。健常者に関して観察されるこれらの範囲は、標準ＦＲＣ−ＬＤ値と称されることがある。健常者で観察される標準ＦＲＣ−ＬＤ値の概要についてのさらなる詳細は、実施例１に、具体的には表３に、記載されている。
【００７８】
したがって、健常者のＦＲＣ−ＬＤを測定する場合、上肺葉は、全空気量の５５．０８％から５６．６８％までの範囲であり得、好ましくは約５６％を占めるのに対して、下肺葉は、全空気量の４３．５０％から４４．８０％までの範囲であり、好ましくは約４４％を占める。この特有の気流分布は、ＦＲＣ−ＬＤ上下肺葉比、または単に上下ＦＲＣ−ＬＤ比と称されることがある。したがって、「正常な」上下ＦＲＣ−ＬＤ比を指す場合、これは、（５５．０８〜５６．６８）：（４３．５０〜４４．８０）％の範囲を指し、好ましくは約５６：４４％の比であると理解されてもよい。
【００７９】
したがって、健常者のＦＲＣ−ＬＤを測定する場合、左肺葉は、全空気量の４５．０４％から４６．３５％までの範囲であり得、好ましくは約４６％を占めるのに対して、右肺葉は、全空気量の５３．５４％から５５．１４％までの範囲であり、好ましくは約５４％を占める。この特有の気流分布は、ＦＲＣ−ＬＤ左右肺葉比、または単に左右ＦＲＣ−ＬＤ比と称されることがある。したがって、「正常な」左右ＦＲＣ−ＬＤ比を指す場合、これは、（４５．０４〜４６．３５）：（５３．５４〜５５．１４）％の範囲を指し、好ましくは４６：５４％の比であると理解されてもよい。
【００８０】
実施形態によっては、肺の葉分布は、下肺葉の容積および上肺葉の容積（に関する情報）を含んでもよい。上下肺葉の肺葉分布は、肺疾患の存在の指標として機能し得る。
【００８１】
さらなる実施形態によっては、システムは、ＴＬＣ−ＬＤの上下肺葉比を決定する。好ましくは、システムが決定する上下肺葉ＴＬＣ−ＬＤ（％）は、少なくとも１０：９０から最大９０：１０であってもよく、好ましくは２０：８０〜８０：２０、好ましくは２５：７５〜７５：２５、より好ましくは３０：７０〜７０：３０、より好ましくは３５：６５〜６５：３５、さらにより好ましくは、４０：６０〜６０：４０、最も好ましくは４９：５１〜５１：４９、たとえば５０：５０であってもよい。
【００８２】
さらなる実施形態によっては、システムは、ＦＲＣ−ＬＤの上下肺葉比を決定する。好ましくは、システムが決定する上下肺葉ＦＲＣ−ＬＤ（％）は、少なくとも１０：９０から最大９０：１０であってもよく、好ましくは２０：８０〜８０：２０、好ましくは２５：７５〜７５：２５、より好ましくは３０：７０〜７０：３０、より好ましくは３５：６５〜６５：３５、さらにより好ましくは、４０：６０〜６０：４０、最も好ましくは５７：４３〜５５：４５、たとえば５６：４４であってもよい。
【００８３】
実施形態によっては、肺の葉分布は、左肺葉の容積および右肺葉の容積（に関する情報）を含んでもよい。左右肺葉の肺葉分布も、肺疾患の存在の指標として機能し得る。
【００８４】
さらなる実施形態によっては、システムは、左右肺葉のＴＬＣ−ＬＤを決定する。好ましくは、システムが決定する左右肺葉ＴＬＣ−ＬＤ（％）は、少なくとも１０：９０から最大９０：１０であってもよく、好ましくは２０：８０〜８０：２０、好ましくは２５：７５〜７５：２５、より好ましくは３０：７０〜７０：３０、より好ましくは３５：６５〜６５：３５、さらにより好ましくは、４０：６０〜６０：４０、最も好ましくは４５：５５〜４７：５３、たとえば４６：５４であってもよい。
【００８５】
さらなる実施形態によっては、システムは、左右肺葉のＦＲＣ−ＬＤを決定する。好ましくは、システムが決定する左右肺葉ＦＲＣ−ＬＤ（％）は、少なくとも１０：９０から最大９０：１０であってもよく、好ましくは２０：８０〜８０：２０、好ましくは２５：７５〜７５：２５、より好ましくは３０：７０〜７０：３０、より好ましくは３５：６５〜６５：３５、さらにより好ましくは、４０：６０〜６０：４０、最も好ましくは４５：５５〜４７：５３、たとえば４６：５４であってもよい。
【００８６】
さらなる実施形態によっては、肺の葉分布は、下肺葉の葉分布、上肺葉の葉分布、左肺葉の葉分布、および右肺葉の葉分布（に関する情報）を含んでもよい。
【００８７】
実施形態によっては、肺の葉分布は、ありとあらゆる肺葉の容積（に関する情報）を含んでもよい。ありとあらゆる肺葉は、右上肺葉（ＲＵＬ）の葉分布、左上肺葉（ＬＵＬ）の葉分布、右中肺葉（ＲＭＬ）の葉分布、右下肺葉（ＲＬＬ）の葉分布、および左下肺葉（ＬＬＬ）の葉分布（に関する情報）を含む。各肺葉の容積を決定すると、最高の精度がもたらされ、かつ健康な肺葉またはさほど罹患していない肺葉のいずれかによって実行されるあらゆる補正が検出され得る。
【００８８】
さらなる実施形態によっては、システムは、ありとあらゆる肺葉について、ＴＬＣに対する葉分布を決定する。好ましくは、システムが決定する、ＲＵＬ肺葉の、他の肺葉（たとえば、ＬＵＬ、ＲＭＬ、ＲＬＬおよびＬＬＬ）の合算比率に対するＴＬＣ−ＬＤは、少なくとも０％〜最大４０％の範囲であってもよく、好ましくは少なくとも１０％〜最大３０％、より好ましくは１５％〜最大２５％、最も好ましくは１８％〜２０％、たとえば１９％であってもよい。好ましくは、システムが決定する、ＬＵＬ肺葉の、他の肺葉（たとえば、ＲＵＬ、ＲＭＬ、ＲＬＬおよびＬＬＬ）の合算比率に対するＴＬＣ−ＬＤは、少なくとも０％〜最大４０％の範囲であってもよく、好ましくは少なくとも１０％〜最大３０％、より好ましくは１５％〜最大２５％、最も好ましくは２２％〜２４％、たとえば２３％であってもよい。好ましくは、システムが決定する、ＲＭＬ肺葉の、他の肺葉（たとえば、ＲＵＬ、ＬＵＬ、ＲＬＬおよびＬＬＬ）の合算比率に対するＴＬＣ−ＬＤは、少なくとも０％〜最大２０％の範囲であってもよく、好ましくは少なくとも３％〜最大１５％、より好ましくは５％〜最大１０％、最も好ましくは７％〜９％、たとえば８％であってもよい。好ましくは、システムが決定する、ＲＬＬ肺葉の、他の肺葉（たとえば、ＲＵＬ、ＬＵＬ、ＲＭＬおよびＬＬＬ）の合算比率に対するＴＬＣ−ＬＤは、少なくとも０％〜最大４０％の範囲であってもよく、好ましくは少なくとも１５％〜最大３５％、より好ましくは２０％〜最大３０％、最も好ましくは２５％〜２７％、たとえば２６％であってもよい。好ましくは、システムが決定する、ＬＬＬ肺葉の、他の肺葉（たとえば、ＲＵＬ、ＬＵＬ、ＲＭＬおよびＲＬＬ）の合算比率に対するＴＬＣ−ＬＤは、少なくとも０％〜最大４０％の範囲であってもよく、好ましくは少なくとも１５％〜最大３５％、より好ましくは２０％〜最大３０％、最も好ましくは２２％〜２４％、たとえば２５％であってもよい。
【００８９】
さらなる実施形態によっては、システムは、ありとあらゆる肺葉のＦＲＣ−ＬＤ（ＦＲＣ−ＬＤ）を決定する。好ましくは、システムが決定する、ＲＵＬ肺葉の、他の肺葉（たとえば、ＬＵＬ、ＲＭＬ、ＲＬＬおよびＬＬＬ）の合算比率に対するＦＲＣ−ＬＤは、少なくとも０％〜最大４０％の範囲であってもよく、好ましくは少なくとも１０％〜最大３０％、より好ましくは１５％〜最大２５％、最も好ましくは２０％〜２２％、たとえば２１％であってもよい。好ましくは、システムが決定する、ＬＵＬ肺葉の、他の肺葉（たとえば、ＲＵＬ、ＲＭＬ、ＲＬＬおよびＬＬＬ）の合算比率に対するＦＲＣ−ＬＤは、少なくとも０％〜最大４０％の範囲であってもよく、好ましくは少なくとも１０％〜最大３０％、より好ましくは１５％〜最大２５％、最も好ましくは２４％〜２６％、たとえば２５％であってもよい。好ましくは、システムが決定する、ＲＭＬ肺葉の、他の肺葉（たとえば、ＲＵＬ、ＬＵＬ、ＲＬＬおよびＬＬＬ）の合算比率に対するＦＲＣ−ＬＤは、少なくとも０％〜最大２０％の範囲であってもよく、好ましくは少なくとも３％〜最大１５％、より好ましくは５％〜最大１０％、最も好ましくは９％〜１１％、たとえば１０％であってもよい。好ましくは、システムが決定する、ＲＬＬ肺葉の、他の肺葉（たとえば、ＲＵＬ、ＬＵＬ、ＲＭＬおよびＬＬＬ）の合算比率に対するＦＲＣ−ＬＤは、少なくとも０％〜最大４０％の範囲であってもよく、好ましくは少なくとも１５％〜最大３５％、より好ましくは２０％〜最大３０％、最も好ましくは２２％〜２４％、たとえば２３％であってもよい。好ましくは、システムが決定する、ＬＬＬ肺葉の、他の肺葉（たとえば、ＲＵＬ、ＬＵＬ、ＲＭＬおよびＲＬＬ）の合算比率に対するＦＲＣ−ＬＤは、少なくとも０％〜最大４０％の範囲であってもよく、好ましくは少なくとも１５％〜最大３５％、より好ましくは２０％〜最大３０％、最も好ましくは２０％〜２２％、たとえば２１％であってもよい。
【００９０】
システムは、具体的には肺葉、具体的には上肺葉および下肺葉への内部気流分布（ＩＡＤ）を、健常者および肺疾患のある被検者のＩＡＤの参照データセットと胸部拡張パターンとを用いて作成されるモデルまたはデータベースに照会することによって決定し得る。
【００９１】
モデルまたはデータベースは、記録されるセンサユニット情報、および場合により症候性患者パラメータを使用して照会されてもよい。モデルまたはデータベースは、ＩＡＤを出力し、具体的には肺葉のＩＡＤ、具体的には上肺葉および下肺葉へのＩＡＤを出力する。
【００９２】
データベースまたはモデルの参照ＩＡＤは、肺葉の容積値に基づいて計算されてもよい。参照ＩＡＤは、被検者固有の気道の医用画像から決定されてもよい。ＩＡＤを決定するために、医用画像は、ＴＬＣ（全肺気量）または完全吸気、およびＦＲＣ（機能的残気量）または正常呼気の双方において撮られてもよい。肺（葉）の所定の領域のＩＡＤは、その領域へ向かう換気（すなわち、ＴＬＣにおける肺葉容積−ＦＲＣにおける肺葉容積）を肺の全換気量（ＴＬＣにおける肺容量−ＦＲＣにおける肺葉容積）で除算したものとして計算される。したがって、ＩＡＤは、肺の全換気量に対する、関心領域（上下肺葉）へ向かう換気の割合から決定されてもよい。ＩＡＤは、Ｈａｊｉａｎ  Ｂ、Ｄｅ  ｂａｃｋｅｒ  Ｊ、Ｖｏｓ  Ｗ、Ｖａｎ  ｈｏｌｓｂｅｋｅ  Ｃ、Ｃｌｕｋｅｒｓ  Ｊ、Ｄｅ  ｂａｃｋｅｒ  Ｗ共著「Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ  ｉｍａｇｉｎｇ（ＦＲＩ）ｆｏｒ  ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ  ｔｈｅｒａｐｙ  ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ａｎｄ  ｐａｔｉｅｎｔ  ｃａｒｅ」Ｅｘｐｅｒｔ  Ｒｅｖ  Ｒｅｓｐｉｒ  Ｍｅｄ．２０１６；１０（２）：１９３−２０６、に記述されている技法を用いて、医用画像から計算されてもよい。
【００９３】
この同じ医用画像からは、参照外部胸部拡張パターンを決定することができ、これらのパターンは、センサユニットにより検出されることが可能である。医用画像化で記録される個々の胸部は、３Ｄモデルを作成され、かつ点群に変換されてもよい。吸気医用画像の点群は、呼気医用画像スキャンの点群上へモーフィングされてもよく、これは、たとえば、非剛体のコヒーレント・ポイント・ドリフト（ＣＰＤ）アルゴリズム（Ａ．Ｍｙｒｏｎｅｎｋｏ、Ｘ．Ｓｏｎｇ共著、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ、第３２巻、２２６２−２２７５ページ）を用いて達成されてもよい。各点の変形は、コンピュータグラフィックスおよびコンピュータ支援設計アプリケーションソフトウェア（Ｒｈｉｎｏ  ３Ｄ）を使用し、主として原点とモーフィングされた点との距離に焦点を当てて視覚化されてもよい。実施例４は、医用画像から外部胸部拡張パターンを決定するプロセスを記述している。実施例３に示すように、肺の１つまたは複数のゾーンまたは領域に作用する肺疾患は、呼吸周期（呼気／吸気）の間に胸部の局所拡張を変化させる。データベースまたはモデルは、胸部の局所拡張の変化をＩＡＤに関連付け、これは、センサユニットからのデータによって照会されることが可能である。
【００９４】
センサユニットは、特に特有の技術に限定されるものではなく、当業者により、現在または将来の市販の技術から、その意図された用途に最も適合するように、具体的には、被検者の胸部または胸部領域の（局所的な）拡張を記録するように、適切に選択されてもよい。本明細書において、胸部および胸部領域という用語は、互換的に使用されている。
【００９５】
一般的に言えば、センサユニットは、肺の領域（たとえば、葉）の局所拡張を反映する被検者胸部の機械的変形を測定し、かつ該変形を電気信号などの可読信号に変換するように構成され得る。信号は、測定データであっても、場合により追加のデータセットまたはユーザ入力と比較することによって、測定データに外挿されてもよい。典型的には、測定データは、将来の使用のために記憶されてもよく、これは、記憶媒体に局所的に記憶されても、サーバおよびデータベースを含むネットワークなどの外部記憶装置へ転送されてもよい。センサユニットへは、好ましくは、センサユニットにより実行されるすべての測定を管理しかつ監視するデバイスが接続され、またはセンサユニット内に含まれる。
【００９６】
センサユニットにより出力されるデータは、好ましくは、局所的な上部胸部拡張および局所的な下部胸部拡張に対応する。
【００９７】
システムとセンサユニットとの接続は、有線式であっても、無線式であってもよい。例示的な（無線）通信タイプは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｓｍａｒｔを含むがこれらに限定されない）、ＬｏＲａ、ｓｕｂ−ＧＨｚネットワーク（たとえば、ＳｉｇＦｏｘ、ＬｏＲａ、ＬｏＲａＷＡＮ、ＺｉｇＢｅｅ）、無線ローカルエリアネットワーキング（ＷｉＦｉ）、近距離無線通信（ＮＦＣ）、ＲＦＩＤチップ、またはアンテナ、ハードウェア接続およびケーブル配線、およびこれらの任意の組合せより成るグループから選択されてもよいが、これらに限定されない。
【００９８】
機械的変形は、幾つかの方法で、たとえば、圧電気現象、幾何学的形状による電気抵抗の変化、電気容量の変化、振動システムの共振周波数の音響変化、および他の方法、で測定することができる。センサユニットは、小型化され得る、機械的エレメントと電気機械的エレメントとの組合せ（たとえば、ＭＥＭＳ、ＮＥＭＳ）を含んでもよい。あるいは、または追加的に、機械的変形は、画像を記録または捕捉するための光学機器によっても記録され得る。後処理技術の使用は、参照画像に対する拡張を正確に決定することを可能にし得る。
【００９９】
さらに、センサユニットは、電源などの、センサ技術の分野で一般的に使用される他のコンポーネントおよび機能を含む場合もあれば、電源、電子回路、情報を受信するための入力デバイス、情報を視覚的または触覚的な形で提示するための出力デバイス、トランスデューサ、アクチュエータ、等々へ接続される場合もある。好ましくは、センサのコンポーネントは、部分的に、または完全にハウジングに入れられ、ハウジングは、該コンポーネントを支持しかつ保護するように適合化されてもよい。
【０１００】
好ましい実施形態によっては、センサユニットは、被検者の胸部または胸部領域の局所拡張を記録するように構成される光学センサユニットを備える。具体的には、光学センサユニットは、胸部または胸部領域の動き（たとえば、拡張および収縮）を視覚的に捉えるように構成されてもよい。
【０１０１】
光学センサユニットは、画像化センサ（たとえば、ＣＭＯＳ、ＣＣＤ）を備えてもよい。光学センサユニットは、オブジェクトからの光を画像化センサ上へ集束させるためのレンズシステムを備えてもよい。光学センサユニットは、スキャナおよび／またはカメラを備えてもよい。光学センサユニットは、赤外（７００ｎｍ−１０００ｎｍ）、可視（４００ｎｍ−７００ｎｍ）および／または紫外（１００ｎｍ−３８０ｎｍ）スペクトル、より好ましくは、可視／ＩＲ光レンジ（４００ｎｍ−１０００ｎｍ）のスペクトルにおける光を用いて画像を取得するものと理解されている。これは、身体外面に関する画像を捕捉する。光学センサユニットにより出力されるデータは、好ましくは、局所的な上部胸部拡張データおよび局所的な下部胸部拡張データを含む。
【０１０２】
光学センサユニットは、カメラ（たとえば、２Ｄまたは３Ｄ）を備えてもよく、非コヒーレント光源により提供される光は、画像化センサ上へ集束されるオブジェクトを照明し得る。具体的には、カメラの場合、カメラは、好ましくは、胸部の局所拡張の程度を正確に識別することに適するパラメータ（たとえば、解像度、アスペクト比、フレームレート、他）を有する。カメラは、静止時および最大拡張時などの予め決められた時点で撮像するように構成されても、後処理を可能にするビデオを記録するように構成されてもよい。
【０１０３】
光学センサユニットは、レーザスキャナを備えてもよく、レーザなどの光源は、光学センサユニットのハウジング内に含まれても、別個であってもよい。レーザは、単一の縞を投射しても、交差する場合もしない場合もある、または幾何学的パターンを形成し得る複数の縞を投射してもよい。
【０１０４】
光学センサは、被検者のポジションおよび／または胸部に対する光学センサの較正を支援するように構成されてもよい。これは、ソフトウェア支援の較正であってもよいが、ガイドラインなどのフィードバックをユーザに提供する専用デバイスも備える場合がある。光学センサユニットは、半自動化または完全自動化されてもよく、適切な標的が検出されると自動的にデータを捕捉する。
【０１０５】
好ましい実施形態によっては、センサユニットは、被検者の胸部領域へ皮膚から取外し可能式に取り付けるように構成される少なくとも１つの機械的センサを備える。機械的センサは、好ましくは、圧力、湿度、温度または他のパラメータにより活性化される場合もあればされない場合もある粘性物質などの、吸引または（一時的な）接着によって取り付けられてもよい。あるいは、センサは、（自己）粘着テープ、ストラップまたはピンなどのアタッチメント手段によって取り付けられてもよい。センサは、被検者の胸部の上または胸部を覆って置かれ得る、ウェアラブルデバイスの一部である場合もある。好ましくは、皮膚から取り外し可能なアタッチメントは無痛であり、かつ被検者の皮膚に（永久的な）圧痕を残さない。
【０１０６】
実施形態によっては、機械的センサは、歪、線形加速度、回転、振動または音を検出するように構成される。したがって、適切なセンサとしては、歪ゲージ、圧電センサ、力およびトルクセンサ、慣性センサ、運動または速度センサ（たとえば、加速度計）、振動センサ、音センサ（たとえば、エコー）および／またはこれらの任意の組み合わせのうちのいずれかが含まれ得る。
【０１０７】
好ましい実施形態によっては、機械的センサは、歪ゲージである。歪ゲージは、正常な呼吸周期の間に胸部の拡張および収縮に関連づけられる低周波の容積変化を測定する。また、可聴周波数までの低周波数および高周波数情報も、パターンなどの呼吸関連パラメータのスクリーニングに有用であり得る。
【０１０８】
好ましい実施形態によっては、機械的センサは、圧電センサである。圧電センサは、正常な呼吸周期の間に胸部の拡張および収縮に関連づけられる圧力、加速、歪または力を測定する。また、加速および力の関連情報も、呼吸関連パラメータのスクリーニングに有用であり得る。
【０１０９】
さらなる実施形態によっては、センサユニットは、少なくとも２つの（たとえば、２、３、４、５、６、７、８、９個以上の）機械的センサを備える。センサユニットは、同じタイプである２つ以上の機械的センサ（たとえば、２つ以上の歪ゲージ、２つ以上の圧電物質、２つ以上の加速度計）を備えてもよい。センサユニットは、タイプが異なる２つ以上の機械的センサ（たとえば、歪ゲージ、圧電物質または加速度計から選択される２つ以上）を備えてもよい。複数の機械的センサは、肺の内部気流分布をより正確に決定することを可能にし得る。
【０１１０】
さらなる実施形態によっては、センサユニットは、少なくとも２つの（たとえば、２、３、４、５、６、７、８、９個以上の）光学センサユニットを備える。複数の光学センサユニットは、肺の内部気流分布をより正確に決定することを可能にし得る。
【０１１１】
実施形態によっては、センサユニットは、少なくとも１つの機械的センサと、少なくとも１つの光学センサユニットとを備える。異なるセンサタイプの組合せは、情報の検証および比較を可能にし、これにより、システムの精度および信頼性が向上し得る。
【０１１２】
実施形態によっては、各機械的センサは、被検者の胸部領域の異なる場所へ取り付けるように構成される。たとえば、少なくとも２つの機械的センサは、被検者の少なくとも２つの（異なる）胸部領域上へ配置され、よって、胸部の２つの（異なる）局所拡張を決定するように構成される。異なる領域は、異なる肋骨または肺葉の場所などの解剖学的領域に関連するものであっても、ｎ  ｃｍ（たとえば、５ｃｍ、１０ｃｍ、他）おきなどの距離または表面積に関連するものであってもよい。
【０１１３】
実施形態によっては、センサユニットは、１つの歪ゲージおよび／または１つの圧電センサを含む、少なくとも２つの機械的センサを備える。胸部の異なる領域、たとえば下部領域と上部領域、の局所拡張は、異なるセンサタイプを用いてより正確に決定されてもよい。
【０１１４】
あるいは、または追加的に、各センサは、被検者の胸部領域の同じ場所へ取り付けるように構成される。たとえば、被検者の同じ胸部領域に２つの異なるセンサが置かれてもよく、よって、より正確な局所測定が可能にされる。これらは、積み重ねられても、互いに隣り合わせに、または近接して置かれてもよい。情報は、比較または補足的なデータ分析を提供する場合もあれば、各センサ測定の完全性を検証するためのチェックアップとして機能する場合もある。
【０１１５】
好ましい実施形態によっては、センサユニットは、少なくとも１つの機械的センサと、少なくとも１つの光学センサユニットとを備える。少なくとも１つの機械的センサと、少なくとも１つの光学センサユニットとの組合せは、局所拡張の特に正確な決定を可能にする。さらに、局所的に取り付けられる機械的センサは、光学センサユニットによって拡張を決定するための参照点として機能し得る。たとえば、光学センサユニットがレーザを備える場合、レーザは、特定の機械的センサの変位に追従するように構成されてもよい。たとえば、光学センサユニットがカメラを備える場合、光学センサユニットの画像上に捕捉される機械的センサは、後処理の間に参照点として機能し得る。
【０１１６】
センサユニットは、胸部の局所拡張を測定するように構成される。センサユニットは、１つまたは複数の局所位置において胸部の拡張を測定するように構成される。
【０１１７】
胸部の局所拡張は、測定されるべき１つまたは複数の局所位置に機械的センサを直に配置することによって測定されてもよい。機械的センサは、１つの局所位置において被検者の胸部へ取り付けるように構成されてもよい。局所位置に置かれる機械的センサによって出力されるデータは、その局所位置における胸部の拡張を示す。
【０１１８】
胸部の局所拡張は、一連の光学画像から、測定されるべき１つまたは複数の局所位置における胸部の動きを決定することによって測定されてもよい。光学センサユニットは、胸部の光学画像を捕捉するように構成されてもよく、画像は、胸部の１つまたは複数の局所位置を含む。光学センサユニットにより出力されるデータは、１つまたは複数の局所位置における胸部の拡張を示す。局所拡張は、胸部（胸）の上部および下部領域双方における最大拡張を表す等高線に沿って置かれる解剖学的マーカを追跡することにより、測定されてもよい。測定されるべき１つまたは複数の局所位置は、本明細書の他の箇所で記述するように、医用画像化の考察、および、特異な胸部局所拡張を示す医用画像と気流分布との相関から決定されてもよい。局所位置には、上部胸部と下部胸部とが含まれ得る。上部胸部との位置的な上方境界は、第３肋間腔の位置によって画定されてもよい。下部胸部との位置的な下方境界は、剣状突起の位置によって画定されてもよい。被検者胸部の局所拡張を記録することは、胸部の局所収縮の記録をも含意する。センサユニットは、肺の領域（たとえば、葉）の局所拡張を反映する被検者胸部の機械的変形を記録し、かつ該変形を電気信号などの可読信号に変換するように構成され得る。
【０１１９】
実施形態によっては、システムは、呼吸周期の間に肺の時間分解された内部気流分布を決定するように構成される。呼吸周期は、典型的には、全肺気量（ＴＬＣ）から機能的残気量（ＦＲＣ）までの呼気と、これに続く、機能的残気量（ＦＲＣ）から全肺気量（ＴＬＣ）までの吸気とを含む。呼吸周期の捕捉は、肺疾患に関する追加情報を提供し得る。たとえば、異なる内部気流量は、特定の肺閉塞およびその場所に関する構造的情報を提供することがある。
【０１２０】
実施形態によっては、システムは、呼気および吸気の間の肺の統合された内部気流分布を決定するように構成される。呼気および吸気速度は、肺疾患に関する追加情報を提供するために比較されかつ／または重畳されてもよい。
【０１２１】
実施形態によっては、システムは、さらに、吸気の間に取得される測定データと呼気の間に取得される測定データとの比較から、下葉容積および上葉容積を決定するように構成される。
【０１２２】
実施形態によっては、システムは、さらに、吸気の間に取得される測定データと呼気の間に取得される測定データとの比較から、肺葉分布を決定するように構成される。
【０１２３】
好ましい実施形態によっては、システムは、さらに、吸気の間に取得される測定データと呼気の間に取得される測定データとの比較から、ありとあらゆる肺葉の容積を決定するように構成される。
【０１２４】
実施形態によっては、システムは、さらに、被検者の肺の内部気流分布から、肺疾患に関する被検者の状態を決定するように構成される。先に述べたように、被検者の状態は、被検者が肺疾患を患っている危険性があるかどうかを判定するための指標と見なされ得る。状態は、「危険性あり」または「危険性なし」などのブール値であってもよいが、危険性９０％、または危険性５０％、または肺疾患の危険性表示に適する他の任意の数値などのパーセントベースの値であってもよい。
【０１２５】
さらに、状態には、ＩＰＦの危険性あり、またはＩＬＤの危険性あり、などの特有の肺疾患タイプが与えられる場合もある。
【０１２６】
実施形態によっては、肺疾患は、ＩＰＦ、喘息、ＣＯＰＤ、ＣＦ、ＢＯＳ、非ＣＦ気管支拡張症、ＰＨ、ＢＰＤ、Ａ１ＡＴ、ＩＬＤ、またはこれらの任意の組合せである。原則として、健常者で観察される基準からの内部気流分布の逸脱を引き起こす、肺に構造的影響を与え得る肺疾患はいずれも、本システムによって決定可能であるものと考えられ得る。
【０１２７】
さらなる実施形態によっては、システムは、内部気流分布パラメータが決定する肺における内部気流を、医療従事者に報告するためのインタフェースを含む。インタフェースは、パラメータを視覚的または触覚的形態で報告し得る出力デバイスを介して提供されてもよい。
【０１２８】
実施形態によっては、インタフェースは、症候性被検者の内部気流分布が正常範囲内にあるか、範囲外にあるかを示すように構成される。範囲は、事前に画定され得るが、好ましくは、被検者の性別、体力、健康状態、他を含み得る被検者情報パラメータに基づいて適合化されてもよい。症候性被検者のパラメータは、システムのユーザにより、たとえば入力デバイスを介して入力されてもよいが、（複数の）被検者情報を含むネットワークなどの外部デバイスから受信される場合もある。
【０１２９】
実施形態によっては、インタフェースは、内部気流分布が正常範囲外である場合に、機能的呼吸イメージング測定のフォローアップを提案するように構成される。提案は、上述の被検者状態に基づいてもよい。
【０１３０】
本発明のさらなる態様は、被検者の肺における気流分布を決定するためのコンピュータ実装方法を提供し、該方法は、
−被検者の胸部または胸部領域の局所拡張を記録するように構成されるセンサユニットから、センサデータを受信するステップと、
−センサユニットデータから、胸部の局所拡張と、被検者の肺の空間的および／または時間的に分解された容積変化を計算するステップと、
−容積変化から、被検者の肺の気流分布を計算するステップとを含み、気流分布は、場合により、時間的に分解される。
【０１３１】
実施形態によっては、センサユニットは、被検者の胸部領域の皮膚へ取外し可能式に取り付けられる少なくとも１つの機械的センサを備え、かつ／または、少なくとも１つの光学センサユニットを備える。
【０１３２】
実施形態によっては、該方法は、さらに、
−被検者の肺における気流分布から、ＩＡＤ上下肺葉比、ＩＡＤ左右肺葉比、および／または、ありとあらゆる肺葉への内部気流（比）を計算するステップを含む。
【０１３３】
実施形態によっては、該方法は、さらに、
−被検者の肺における気流分布から、肺疾患に関する被検者の状態を決定するステップを含む。
【０１３４】
実施形態によっては、該方法は、本明細書に記述する１つまたは複数の実施形態によるシステムによって実行される。
【０１３５】
本発明のさらなる態様は、本明細書に記述する１つまたは複数の実施形態によるシステムの使用法を提供する。
【０１３６】
実施形態によっては、該システムの使用法は、肺疾患に関する被検者の状態を決定するためのものである。実施形態によっては、肺疾患は、ＩＰＦ、喘息、ＣＯＰＤ、ＣＦ、ＢＯＳ、非ＣＦ気管支拡張症、ＰＨ、ＢＰＤ、Ａ１ＡＴ、ＩＬＤ、またはこれらの任意の組合せである。実施形態によっては、該システムの使用法は、ＩＰＦに関する被検者の状態を決定するためのものである。
【０１３７】
実施形態によっては、該システムの使用法は、被検者の健康状態を決定するためのものである。好ましくは、健康状態には、被検者の運動耐容能が含まれる。たとえば、健康状態は、スポーツマンまたはアスリートであり得る被検者の体力の指標であり得、該健康状態は、トレーニング体制、生物学的能力、食事療法および／または他の運動関連パラメータのフォローアップに有用であり得る。
【０１３８】
実施形態によっては、該システムの使用法は、被検者の回復を決定するためのものである。好ましくは、回復は、肺葉および／または肺領域の局所的回復である。たとえば、治療または手術、好ましくは長時間に亘る関連手術、の後、回復は、治療または手術に対する被検者の反応の指標であり得る。
【実施例】
【０１３９】
実施例１
表１を参照する。表１は、健常者（すなわち、肺疾患のない被検者）のありとあらゆる肺葉および特有の肺領域について観察された標準的なＩＡＤ範囲の概要を示す。
【０１４０】
【表１】
2021506543.tif 000003
表１：健常者の標準ＩＡＤ値；推定値＝混合効果モデルにより予測される平均値、ＣＬ＝９５％信頼レベル
【０１４１】
表１に示すデータは、固定効果：肺葉＋性別＊身長＋年齢、およびランダム切片：被検者、による混合効果モデルに基づくものである。モデルの縮小後、ＩＡＤは、肺葉または肺領域にのみ依存することが観察された。
【０１４２】
ある例示的な実施形態において、提示した表１は、肺疾患に関する被検者の状態を決定する際の基準として機能し得る。
【０１４３】
具体的には、最初の被検者の肺におけるＩＡＤが、表１に示す標準のＩＡＤ範囲内にあること、たとえば、ＩＡＤ上下肺葉比４４：４６（％）、が観察された場合、最初の被検者には、潜在的肺疾患の危険性が低いことを示し得る陰性状態が割り当てられ得る。
【０１４４】
しかしながら、第２の被検者の肺におけるＩＡＤが、表１に示す標準ＩＡＤの範囲外にあること、たとえば、ＩＡＤ上下肺葉比５０：５０（％）、が観察された場合、第２の被検者には、潜在的肺疾患の危険性がより高いことを示し得る陽性状態が割り当てられ得る。さらに、異常な比率は、たとえば、肺上部が肺下部を部分的に補正していることの指標として機能することがある。
【０１４５】
比較のために、表２および表３を参照して、健常者の標準的な肺葉分布を規定する。表２は、健常者のありとあらゆる肺葉および特有の肺領域の全肺気量（ＴＬＣ）を測定する際に観察された標準的な肺葉分布範囲の概要を示し、表３は、機能的残気量（ＦＲＣ）を測定する際の標準値の概要を示す。
【０１４６】
【表２】
2021506543.tif 000004
表２：健常者のＴＬＣにおける標準肺葉分布値；推定値＝混合効果モデルにより予測される平均値、ＣＬ＝９５％信頼レベル
【０１４７】
表２に示すデータは、固定効果：肺葉＋性別＊身長＋年齢、およびランダム切片：被検者、による混合効果モデルに基づくものである。モデルの縮小後、ＴＬＣにおける肺葉分布は、肺葉または肺領域にのみ依存することが観察された。
【０１４８】
【表３】
2021506543.tif 000005
表３：健常者のＦＲＣにおける肺葉分布値；推定値＝混合効果モデルにより予測される平均値、ＣＬ＝９５％信頼レベル
【０１４９】
表３に示すデータは、固定効果：肺葉＋性別＊身長＋年齢、およびランダム切片：被検者、による混合効果モデルに基づくものである。モデルの縮小後、ＦＲＣにおける肺葉分布は、肺葉または肺領域にのみ依存することが観察された。
【０１５０】
ある例示的な実施形態において、提示した表２は、肺疾患に関する被検者の状態を決定する際の基準として機能し得る。同様の観察が表３にも当てはまる。
【０１５１】
具体的には、最初の被検者の肺における肺葉分布測定値が、表２に示す標準の肺葉分布範囲内にあること、たとえば、上下肺葉の肺葉分布比５０：５０（％）、が観察された場合、最初の被検者には、潜在的肺疾患の危険性が低いことを示し得る陰性状態が割り当てられ得る。
【０１５２】
しかしながら、第２の被検者の肺における肺葉分布測定値が、表２に示す標準肺葉分布の範囲外にあること、たとえば、上下肺葉の肺葉分布比５５：４５（％）、が観察された場合、第２の被検者には、潜在的肺疾患の危険性がより高いことを示し得る陽性状態が割り当てられ得る。さらに、異常な比率は、たとえば、肺上部が肺下部を部分的に補正していることの指標として機能することがある。
【０１５３】
実施例２
図１を参照する。図１は、本明細書に記述する１つまたは複数の実施形態による方法を実行するためのフローチャートを示す。
【０１５４】
この例示的な実施形態では、データ取得（１１０）を介して、症候性被検者または患者のセンサデータ［ＰＳＳ］が入手される。［ＰＳＳ］データは、本明細書に記述している、ひずみセンサである第１の機械的センサ、加速度計である第２の機械的センサなどの複数の機械的センサを備えるセンサユニットから入手されてもよい。センサユニットは、光学センサユニットである第３のセンサを備えてもよい。［ＰＳＳ］データは、１つまたは複数の吸気／呼気周期の間に入手され得、これにより、空間的および／または時間的に分解された容積変化を計算できるようになり得る。さらに、性別、身長、体重、年齢、病状などの症候性患者パラメータ［ＰＰＰ］が記されてもよい（１２０）。
【０１５５】
［ＰＰＳ］データおよび場合により［ＰＰＰ］は、モデル［ＭＯＤ］またはデータベース［ＤＡＴ］に照会される（１３０）。（ａ）症候性患者の内部気流分布［ＰＰ−ＩＡＤ］、
（ｂ）［ＰＰ−ＩＡＤ］が正常範囲内であるかどうかの表示、
（ｃ）［ＰＰ−ＩＡＤ］が疾患範囲に一致するかどうかの状態確率の表示、
のうちの１つまたはそれ以上が出力されてもよい（１４０）。
【０１５６】
図２は、参照データベース［ＤＡＴ］またはモデル［ＭＯＤ］が形成される方法の一例である。複数の履歴患者事例毎の、履歴患者の履歴患者センサユニットデータ［ＨＰＳ］、場合により履歴患者パラメータ［ＨＰＰ］、および履歴内部気流分布［ＨＩＡＤ］。［ＨＩＡＤ］は、画像化データ（ＣＴまたはＭＲ）の機能的呼吸イメージング（ＦＲＩ）によって決定される。履歴とは、データが被検者から事前に取得されていることを意味する。データから、［ＨＳ］および場合により［ＨＰＰ］をイメージング由来の［ＩＡＤ］と相関させるモデル［ＭＯＤ］またはデータベース［ＤＡＴ］が作成され得る。モデルまたはデータベースを改良するために、複数の履歴患者からのデータが入力される。
【０１５７】
被検者の健康度を示し得る、気流分布の標準範囲または既定範囲。被検者が肺疾患を患っていることを示し得る、気流分布の標準範囲または既定範囲。好ましくは、後者は、肺疾患に関して被検者に状態を割り当てることを可能にし得る。
【０１５８】
実施例３
肺疾患を最もよく示す胸部領域を識別するために、一連のＨＲＣＴ医用画像化スキャンを実行した。仰臥位で横たわる合計３０名の被検者について、局所的な胸部拡張を記録した。医用画像化スキャンより、被検者の皮膚を残りのデータから離して分けた。スキャンされた皮膚は、次に、平均的な呼気および吸気レベルを表す３Ｄモデルとして再構築することができた。これらの再構成から、あらゆる被検者について、胸部全体に渡る皮膚変位の正確な評価を行うことができた。
【０１５９】
３０名の被検者のうち、１５名は、健康である（すなわち、肺疾患がない）ことが分かっていて参照としての働きをし、１５名は、肺疾患ＩＰＦを罹患していることが分かっていて、結果として異常な気流を示すことが予期された。
【０１６０】
ＨＲＣＴ画像化で記録される個々の胸部の３Ｄモデルを、点群に変換した。データポイントの量は、実行時間を制限するために５０００未満に維持したが、この数は、必要に応じて、かつ／または適切なコンピューティングハードウェアを用いて増やすことも可能である。吸気医用画像化スキャンの点群を、医用画像化呼気スキャンの点群上へ、非剛体のコヒーレント・ポイント・ドリフト（ＣＰＤ）アルゴリズム（引例：Ａ．Ｍｙｒｏｎｅｎｋｏ、Ｘ．Ｓｏｎｇ共著、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ、第３２巻、２２６２−２２７５ページ）を用いてモーフィングした。各点の変形を、コンピュータグラフィックスおよびコンピュータ支援設計アプリケーションソフトウェア（Ｒｈｉｎｏ  ３Ｄ）を使用し、主として原点とモーフィングされた点との距離に焦点を当てて視覚化した。
【０１６１】
図３Ａおよび図３Ｂを参照する。２つのグループの各々について、あらゆる被検者の結果をオーバーレイして平均的な画像を作成した。具体的には、図３Ａは、健常者から受信される被検者のセンサデータから計算した（オーバーレイされた）胸部拡張を示し、図３Ｂは、肺疾患ＩＰＦを罹患している被検者からの（オーバーレイされた）胸部拡張を示す。
【０１６２】
結果を要約すると：図３Ａは、胸部全体の拡張が観察される、正常な胸部拡張パターンを示し、上部胸部領域が中央および下部領域より僅かに多く拡張している。したがって、仰臥位の被検者の場合、胸部は、主として中央で上向きに拡張する。
【０１６３】
比較として、図３Ｂは、肺疾患を患っている胸部拡張パターンを示す。図３Ａとは対照的に、中部および下部胸部領域にほとんど拡張を観察することができない。代わりに、上部胸部領域にはるかに強い側方への拡張が観察され、仰臥位における被検者の側面に沿って延びている。これらの観察は、上肺葉が下肺葉を補っていることを示し得、これは、肺疾患ＩＰＦに冒されている肺に対する予想と一致する。
【０１６４】
上記に鑑みれば、健常者および非健常者の胸部拡張パターンを明確に区別できることが確認される。これらの局所的な皮膚の拡張は、センサユニットを用いて、具体的には、罹患しかつ補正している肺領域に焦点を合わせた場合に記録可能である。
【０１６５】
実施例４
ＩＰＦおよび健康の双方のコホートについて、機能的残気量（ＦＲＣ）、または正常呼気および全肺気量（ＴＬＣ）、または完全吸気における被検者の医用画像を収集する。これらの医用画像から、被検者毎に胸部をセグメント化する。肺直上の第１椎骨（上方境界）および肺直下の第１椎骨（下方境界）によって、全胸部領域の関心領域を決定する。
【０１６６】
セグメント化した胸部モデルを、点群に変換する。点群は、全患者および全医用画像に渡って一定量のグリッド点を持つグリッドを含む。グリッドは、胸部モデル全体をカバーする。
【０１６７】
非剛体のコヒーレント・ポイント・ドリフト・アルゴリズムにより、ＦＲＣレベル上のグリッド点を、患者毎にＴＬＣレベル上のグリッド点でマッピングする。このプロセスによって変換行列が生成され、ＦＲＣグリッド点から対応するＴＬＣグリッド点への絶対変位ベクトルの計算が可能となる。
【０１６８】
剣状突起および第３肋間腔を含む患者固有の解剖学的ランドマークによって、胸部を上下肺葉に対応する上下領域に分割する（文献：Ｂｏｃｋｅｎｈａｕｅｒ  ＳＥ、Ｃｈｅｎ  Ｈ、Ｊｕｌｌｉａｒｄ  ＫＮ、Ｗｅｅｄｏｎ  Ｊ．共著、Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｔｈｏｒａｃｉｃ  ｅｘｃｕｒｓｉｏｎ：ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｃｌｏｔｈ  ｔａｐｅ  ｍｅａｓｕｒｅ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ、Ｊ  Ａｍ  Ｏｓｔｅｏｐａｔｈ  Ａｓｓｏｃ．２００７；１０７（５）：１９１−６に基づく）。上下胸部間の分界線は、剣状突起および第３肋間腔によって外部境界として決定してもよく、頂部椎骨（セグメント化された胸の上部）から一定の距離（決定されるべき最適距離、以下参照）に配置する。
【０１６９】
上下の合計胸部拡張の比を計算し、患者固有の要素（主として、患者のサイズ）を無効にする。（剣状突起プロセスから第３肋間腔へ進む）分割線のさまざまなレベルについて、健康な母集団およびＩＰＦ母集団の双方の比を計算する。健康なコホートおよびＩＰＦコホートで最も大きい胸部拡張比の差をもたらす分割線が、理想的な分割線である。
【０１７０】
この分割を達成すると、健康な患者およびＩＰＦ患者の双方について、ＦＲＣ（呼気）からＴＬＣ（正常な吸気）へ進む最大の伸び率を経験する、等高線の制限された上下胸部領域を識別する。これらの等高線は、上下胸部の拡張を最も一般的な方法で表す、局所的に位置合わせされる機械的センサおよび／または光学センサ用マーカの最終的な位置合わせを決定する。
【０１７１】
実施例５
健常者および異なる病期（軽度、中程度、重度）の特発性肺線維症（ＩＰＦ）の被検者における上下肺葉間のＩＡＤを、機能的残気量（ＦＲＣ）および全肺気量（ＴＬＣ）における被検者の医用画像に基づいて測定した。合計３０名の健康な患者、軽症４名、中等症１４名、重症２４名のＩＰＦ患者を分析した。上下肺葉の各々のＩＡＤを、各肺葉へ向かう換気として、すなわち、ＴＬＣにおける肺葉容積からＦＲＣにおける肺葉容積を減算し、肺の全換気量、すなわち、ＴＬＣにおける肺容量からＦＲＣにおける肺葉容積を差し引いたもので除算して計算した。健常者では、吸気の４０％が上肺葉（ＵＬ）へ配向され、かつ６０％が下肺葉（ＬＬ）へ配向された。ＩＰＦの被検者の場合、この比は、図４に示すように、全ての病期（軽度から重度まで）で一貫して変わった。結果は、ＩＡＤの変化が、下肺葉へより大きくより早期に影響を与えるというＩＰＦ疾患の発現の不均質性によって引き起こされることを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年10月10日(2019.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者胸部の拡張を記録するように構成されるセンサユニットを備えるシステムであって、前記システムは、前記センサユニットにより出力されるデータから、前記被検者の胸部の局所拡張および肺の内部気流分布、すなわちＩＡＤ、を決定するように構成され、
−前記センサユニットは、光学センサユニットを備え、かつ、
−前記被検者の肺のＩＡＤには、下肺葉へのＩＡＤと、上肺葉へのＩＡＤとが含まれ、
前記少なくとも１つの光学センサユニットは、前記被検者の上部胸部および下部胸部の光学画像を捕捉するように構成されるスキャナおよび／またはカメラを備える、システム。
【請求項２】
前記センサユニットが、前記被検者の胸部領域へ皮膚から取外し可能式に取り付けるように構成される、少なくとも２つの機械的センサを、さらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記センサユニットにより出力される前記データは、前記被検者の局所的な上部胸部拡張および局所的な下部胸部拡張に対応するデータを含む、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記システムは、前記上肺葉へのＩＡＤおよび前記下肺葉へのＩＡＤを、健常者および肺疾患のある被検者の肺葉の上部および下部ＩＡＤの参照データセットと胸部拡張パターンとを用いて作成されるモデルまたはデータベースに照会することによって決定する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＩＡＤの参照データセットおよび胸部拡張パターンは、全肺気量および機能的残気量における健常者および肺疾患のある被検者の医用画像により取得される医用画像から決定される、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記センサユニットにより出力されるデータは、前記被検者の局所的上部および局所的下部胸部拡張に対応し得、前記上部胸部への上方境界位置は、第３肋間腔で画定され、かつ前記下部胸部への下方境界位置は、剣状突起で画定される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記センサユニットは、１つが前記被検者の上部胸部へ取り付けるように構成され、かつ１つが前記下部胸部へ取り付けるように構成される、少なくとも２つの機械的センサを備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記機械的センサは、歪ゲージまたは圧電センサであって、場合により、前記センサユニットは、歪ゲージと圧電センサとを備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記システムは、呼吸周期の間に前記肺の時間分解された内部気流分布を決定するように構成される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記システムは、呼気および吸気の間に肺の統合された内部気流分布を決定するように構成される、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記システムは、さらに、吸気の間に取得される測定データと呼気の間に取得される測定データとの比較から、前記下葉容積および前記上葉容積を決定するように構成される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記被検者の肺の内部気流分布から、肺疾患に関する前記被検者の状態を決定するようにさらに構成される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記肺疾患は、特発性肺線維症、ＩＰＦ、喘息、ＣＯＰＤ、ＣＦ、ＢＯＳ、非ＣＦ気管支拡張症、ＰＨ、ＢＰＤ、Ａ１ＡＴ、ＩＬＤ、またはこれらの任意の組合せであり、好ましくは、突発性肺線維症である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記システムは、前記上肺葉への前記ＩＡＤが４０〜４５％である場合、および前記下肺葉への前記ＩＡＤが５５〜６０％である場合に、被検者の正常状態を識別する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
被検者の肺における内部気流分布、すなわちＩＡＤ、を決定するためのコンピュータ実装方法であって、
−スキャナおよび／またはカメラを有する光学センサユニットを少なくとも備えるセンサユニットから、センサデータを受信するステップであって、センサユニットは、前記被検者の胸部または胸部領域の局所拡張を記録するように構成され、前記センサデータは、前記被検者の局所的上部および局所的下部胸部拡張に対応し、
−前記センサユニットデータから、前記胸部の局所拡張と、前記被検者の肺の空間的および／または時間的に分解された容積変化を計算するステップと、
−前記容積変化から、前記被検者の下肺葉および上肺葉における前記ＩＡＤを計算するステップとを含み、前記気流分布は、場合により、時間的に分解される、コンピュータ実装方法。
【国際調査報告】
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