(57)【要約】【課題】本発明は、幼児等における心臓出力を測定する新しい方法を提供することを目的としている。【解決手段】  幼児の心臓の出力を決定する方法は、幼児の体重を測定し（ステップ21）、心臓から流れる血液の速度時間積分と患者のストローク距離を測定し、それら２つの測定結果を使用して幼児の心臓の出力を決定する（ステップ25）。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
幼児の心臓の出力を決定する方法において、
（ａ）幼児の体重を測定し、
（ｂ）患者の心臓から流れる血液の速度時間積分とストローク距離を測定し、
（ｃ）上記ステップ（ａ）および（ｂ）における２つの測定結果を使用して幼児の心臓出力を決定するステップを含んでいる心臓出力の決定方法。
【請求項２】
さらに、幼児の体重と幼児の母集団の心臓弁の断面積との間の相関関係を測定して前記ステップ（ｃ）においてその相関関係を使用して幼児の心臓出力を決定する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記母集団は前記幼児に対する体の類似した特性を有しているものが選択されている請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記方法は大動脈環状体または肺環状体からの出力を決定する請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記使用するステップは、
式；大動脈環状体直径＝０．０９３×体重（ｋｇ）＋０．２５ｃｍ
を実質上を使用して大動脈環状体の直径を決定し、それに基づいて断面積を決定する請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記使用するステップは、
式；肺環状体直径＝０．１×体重（ｋｇ）＋０．３６８ｃｍ
を実質上を使用して肺の弁の直径を決定し、それに基づいて断面積を決定する請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記方法は幼児の体重の評価値を使用して生まれていない幼児について行われる請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予定日より速い幼児や胎児を含む幼児の心臓出力の測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓の出力、心臓のディメンションの測定、および血行は、健康の測定または病気の検出における非常に重要な指示手段である。心臓出力、すなわち毎分当り心臓によって送り出され血液の量は心臓の健康状態の本質的な測定値である。
【特許文献１】ＰＣＴ／ＡＵ９９／００５０７号
【特許文献２】米国特許第６５６５５１３号明細書（発明の名称：超音波心臓出力モニタ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
残念ながら、実際に心臓出力を測定することはしばしば困難である。正常な血液流の出力は流動速度と断面積の積からなるが、心臓ベッセルの断面積を正確に測定することは困難である。したがって、実際の心臓測定に関連した大きなエラーが存在することがしばしば認められる。  
これは、少し予定日より早い幼児、さらに胎児の場合に特に問題である。したがってそのような個人の心臓出力を測定することのできる方法およびシステムが望まれている。
【０００４】
本発明の目的は幼児等における心臓出力を測定することのできる改良された、新しい方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の特徴によれば、幼児の心臓の出力を決定する方法が提供され、その方法は、（ａ）幼児の体重を測定し、（ｂ）患者の心臓から流れる血液流の速度時間積分とストローク距離を測定し、（ｃ）前記ステップ（ａ）および（ｂ）における２つの測定結果を使用して幼児の心臓出力を決定するステップを含んでいる。
【０００６】
好ましくは、この方法はまた、幼児の体重と幼児の母集団の心臓弁の対応する断面積との間の相関関係を測定して前記ステップ（ｃ）においてその相関関係を使用して幼児の心臓出力を決定する。好ましくは、本発明の方法は大動脈環状体または肺環状体からの出力を決定する。
【０００７】
好ましくは、１例として、本発明の方法は、
式；大動脈環状体直径＝０．０９３×体重（ｋｇ）＋０．２５ｃｍを実質上を使用して大動脈環状体の直径を決定し、それに基づいて断面積を決定する。
【０００８】
好ましくは、１例として、本発明の方法は、
式；肺環状体直径＝０．１×体重（ｋｇ）＋０．３６８ｃｍを実質上を使用して肺の弁の直径を決定し、それに基づいて断面積を決定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
好ましい実施形態では、本発明の方法は、体重測定と積分された心弁を通過する血行との間の相関の利用により小さい幼児の心臓出力の測定を行う。  
特に、好ましい実施形態では、本発明の方法は、幼児の体重は血行測定における幼児の心臓の断面積との間の相関が利用される。
【００１０】
最近、前記特許文献１および２には心弁を通過する心臓の血行の連続波ドップラ直接測定を行うシステムが提案されており、本発明の参考文献とされる。このようなシステムは幼児の血液流出力の測定に本発明の好ましい実施形態で使用できるように容易に適合させることができる。
【００１１】
図１は前記特許文献に記載されているようなシステムを示している。図１において、超音波トランスデューサ装置1 は小型の処理コンピュータ3 に接続され、患者2 の心臓内を流れる血液を監視するために使用されている。
【００１２】
好ましい実施形態では、特に早産のような若い幼児に適用されるのに適している。図２は幼児5 に対するトランスデューサ装置1 の接続の適用が示されている。この場合には、幼児5 は、血液流の連続波ＣＷ超音波モニタを行うように幼児の胸に接続されたトランスデューサ装置6 を有している。
【００１３】
図３を参照すると、心弁を通過する血流を測定するように前記特許文献に記載されている技術にしたがって配置された超音波トランスデューサ装置からの典型的なスクリーンの状態が示されている。図４には図３の映像の解析が示されている。このような出力により心臓出力（ＣＯ）は図３の映像のドップラスペクトル流のプロファイルの測定により計算することができて曲線の下の面積または速度時間積分（ｖｔｉ）またはストローク距離が決定され、その距離は脈拍当たりの単一の赤血球の移動距離である。図４には“曲線の下の面積”測定であるｖｔｉ10が示されている。さらに心拍レートはピーク例えば11と12の間の時間としてスペクトル流のプロファイルから決定されることができる。
【００１４】
血液流の断面積（ＸＳＡ）の測定から速度、時間積分ｖｔｉを乗算することによりストローク容積（ＳＶ）を決定することができる。すなわち、ＳＶ＝ｖｔｉ×ＸＳＡである。ＳＶはｃｍ3 で表した心拍当たりの心臓により送出される血液の容積である。心臓出力ＣＯはＳＶと脈拍（ＨＲ）の関数であり、または心拍当たりの容積と毎分の脈拍数との積であり、それ故、毎分当たりのリットルで表したＣＯ−ＳＶ×ＨＲである。
【００１５】
これらの式に対する値は血液流の断面積が除外されて図３および４のドップラ流プロファイルの直接測定から得ることができる。
【００１６】
血液流の断面積を測定する１つの可能な方法は、２次元の超音波を使用して血液流の直径を測定し、πｒ2 を使用してＸＳＡを計算することである。しかしながら、得られた血液流の直径に対する正常な値は大人に対して１．５乃至２．５ｃｍ程度であり、生後１ケ月以内の新生児では０．５ｃｍ程度である。３ＭＨｚの２次元Ｂモード超音波の解像度は約１ｍｍまたは５％である。この５％の線形エラーは最良の可能な結果であり、９５％の信頼できるインターバルが感度を規定し、２つの標準的な変位が等しければ、エラーは約１０％となる。ＸＳＡを決定するためにπｒ2 公式を使用するときこのエラーが２乗されるならば、心臓出力の測定における結果的な潜在的なエラーは約２１％である。生後１ケ月以内の新生児に対しては低い周波数の超音波、例えば７．５ＭＨｚを使用して対応する空間的解像度を増加させることができるが、しかしながら、対象とする直径もまた非常に小さくなり生後１ケ月以内の新生児では０．５ｃｍであり、％エラーは類似したものとなる。
【００１７】
これらの血流式の適用に対してドップラ機能のみの測定と関連しているエラーは５％より少ないことに注目される。心臓出力ＣＯにおける変化のドップラエコー検出の感度に対する図は臨床データに反映される。
【００１８】
好ましい実施形態では、流体直径の測定のさらに正確な方法はドップラ超音波の感度を増加させるために心臓出力における変化を検出してそれにより幼児のドップラ血液流測定の臨床の有用性を改善している。
【００１９】
ＣＯ測定は一般的に大動脈および肺の弁を横切るドップラ血液流プロファイルから行われる。しかしながら、僧帽弁および三尖弁を横切る血液流からＣＯを決定することもまた可能である。ＸＳＡが得られる２次元測定による大動脈の環状直径の測定は、一般的に合理的な正確度で行うことができ、それは動脈壁は通常パラ胸骨の縦軸位置におけるインソネーション(insonation)に垂直であるからであり、反射された高い信号レベルを生じる。肺の環状直径の測定はさらに問題がある。何故ならば、ベッセル壁はしばしば超音波ビームに平行であり、反射信号強度が低いためである。付加的に重要なことは肺動脈はＣＯのドップラ測定に対して最もアクセス可能な血液流信号である。
【００２０】
好ましい実施形態の方法の開発では、一連の研究が新生児の心臓出力について行われ、新生児の体重と対応する肺動脈環状直径との間の相関が決定された。その研究において９７８の早産の幼児は２０〜３０週の懐胎期間、0.420 乃至1.690 ｋｇの平均値、体重＝0.989 ±0.269 ｋｇ、ＰＶ＝0.507 ±0.059 ｃｍ、ｒ＝0.649 、ｐ＜0.000 後退、ＰＶ＝0.1 ｗｔ（ｋｇ）±0.059cm であった。
【００２１】
図５を参照すると、体重対肺動脈環状直径の関係曲線が示されている。後退ライン7 は標準的な技術を使用して導出された。
【００２２】
体重は導出されないユニットである付加的な利点を有し、幼児で測定することが容易であり、通常耐えることのできる情報値である。次の解析を通じて、動脈環状直径の寸法は後退式；ＡＶ＝0.093 ｗｔ（ｋｇ）＋0.343 ｃｍとして近似的に記載される。もしも心臓が調和して予め定められた割合で成長するならば、肺動脈環状直径は幼児において動脈環状体に対する関係が一定であることを示す。したがって、心臓出力は動脈環状直径後退式および積分された血行流を使用して予測されることができる。入力ＣＯは分流または顕著な逆流なしに出力ＣＯに等しいので、肺動脈環状直径を予測する体重基準式は利用されることができる。これは血液流のＸＳＡ、ＳＶ、およびＣＯを決定するために標準的な血行に適用することができる。
【００２３】
それ故、図６は好ましい実施形態に含まれているステップのフローチャートを示している。最初に幼児の体重が決定される（ステップ21）。次に、トランスデューサモニタ装置の出力スクリーン表示から心臓の脈拍が決定され、速度時間積分が測定される（ステップ23）。これらのパラメータはその後対応するＡＶおよびＰＶ直径を計算するために使用され、それらはその後心臓出力を計算するために使用される。
【００２４】
第１の最初の実施形態においては個々の人の母集団に対する測定が研究され、子供と大人の速度時間積分ｖｔｉが得られ、サンプル母集団では次のような関係が認められた。
【００２５】
Ｐｖｔｉ＝20.76 ±3.36cmおよびＡｖｔｉ＝23.38 ±3.38cmであり、
ｖｔｉＰＶ、ＡＶ比は１：１．１２６である。
【００２６】
一方、上記の値は計算に使用されたが、他の母集団サンプルが使用できることは明白である。
【００２７】
ＣＯ＝ＯＴ×ＨＲ×ｖｔｉであり、肺の血液流は分流れまたは顕著な逆流がない場合にはシステム（大動脈）流に等しいので、
ＰＶＸＳＡ×ＨＲ×ＰＶｖｔｉ＝ＡＶＸＳＡ×ＨＲ×ＡＶｖｔｉ
ＸＳＡ＝πｒ2 であり、ＡＶ直径＝(0.093×ｗｔ＋0.343)および
ＡＶ半径＝(0.093×ｗｔ＋0.343)であるから、
（π×（ＰＶｄ/2）2 ）×20.76 ×ＨＲ＝
（π×(0.093×ｗｔ＋0.343)/2）2 ）×23.38 ×ＨＲ
もしも、ＨＲＰＶ＝ＨＲＡＶである場合には、
（π×（ＰＶｄ/2）2 ）×20.76 ＝
（π×(0.093×ｗｔ＋0.343)/2）2 ）×23.38/20.76 
（π×（ＰＶｄ/2）2 ）＝（π×(0.093×ｗｔ＋0.343)/2）2 ）×23.38/20.76 
π×（ＰＶｄ/2）2 ）＝π×((0.093 ×ｗｔ＋0.343)/2）2 ×1.126/π
（ＰＶｄ/2）2   ＝((0.093 ×ｗｔ＋0.343)/2）2 ×1.126 
両辺の平方根を取ると、
√（ＰＶｄ/2）2 ＝√((0.093 ×ｗｔ＋0.343)/2）2 ×√1.126 
ＰＶｄ/2＝(0.093×ｗｔ＋0.343)/2×1.06
ＰＶｄ/2＝(0.093×ｗｔ＋0.343)×1.06/2
したがって，
ＰＶ半径＝ＰＶｄ/2＝(0.093×ｗｔ＋0.343)×0.53−0.04929 ×ｗｔ＋0.18179 
また、
ＰＶ直径＝ＰＶｄ/2×2 ＝(0.093×ｗｔ＋0.343)×1.06＝0.09858 ×ｗｔ＋0.36358 
それ故、大動脈環状体および肺環状体直径の両者は簡単な体重測定から次のように決定することができる。  
ＡＶｄ＝0.093 ×ｗｔ＋0.343 およびＰＶｄ＝0.1 ×ｗｔ＋0.363 
結果として、上記の式は大動脈および肺の弁の断面積を計算するために使用されることができる。この計算からストローク容積およびＣＯもまた決定することができる。
【００２８】
ｃｍ2 で表した血液流の断面積ＸＳＡは血液流の容積を計算するために必要であり、直接２次元測定から決定することができ、また、高さ基準アルゴリズムから計算されることができる。上記から、ＸＳＡアルゴリズムは、
大動脈では、ＡＶｄ＝0.093 ×ｗｔ＋0.343 であり、
肺では、ＰＶｄ＝0.1 ×ｗｔ＋0.368 であるので、
ＰＶ  ＸＳＡ＝π{(0.1 ×ｗｔ＋0.368)/2} 2 である。
【００２９】
ストローク容積
ｃｍ2 で表したストローク容積は脈拍当たりの心臓から出る血液の容積であり、断面積と血液流のｖｔｉ（速度時間積分値）との積に等しい。それ故、
ＳＶ  ＡＶ（大人＋子供）＝π{(0.093 ×ｗｔ＋0.343)/2} 2 ×ＡＶｖｔｉ
ＳＶ  ＰＶ（大人＋子供）＝π{(0.1 ×ｗｔ＋0.363)/2} 2 ×ＰＶｖｔｉである。
【００３０】
心臓出力
毎分当たりリットルで表した心臓出力は毎分当たり心臓から送出される血液の容積であり、断面積と、血液流のｖｔｉと、脈拍との関数である。すなわち、
ＣＯ  ＡＶ（大人＋子供）＝π{(0.093 ×ｗｔ＋0.343)/2} 2 ×ＡＶｖｔｉ×ＨＲ
ＣＯ  ＰＶ（大人＋子供）＝π{(0.1 ×ｗｔ＋0.363)/2} 2 ×ＰＶｖｔｉ×ＨＲ
上記の式を使用することによって重要な臓の形態学的のディメンションの決定は幼児の測定から行われることができる。この測定は複雑な映像方法を使用する現在実用されているこれらのディメンションの直接測定に代る手段を提供する。これは複雑で高価な映像装置を使用せずに心臓の機能の正確な測定を行うためのドップラ装置だけの方法を可能にする。これは実際のエコーカーディオクラフにおけるＣＯ決定方法を改善する。
【００３１】
本発明の好ましい実施形態はまた子宮の壁を通して心臓パラメータの測定を行うまた生まれていない赤ん坊の心臓出力を決定するために利用することができ、胎児によって占められたスペースの容積の測定から赤ん坊の体重を評価し、胎児の組成の体重に対する近似を行うために利用することができる。
【００３２】
以上本発明の好ましい実施形態について説明した。変更は当業者によって本発明の技術的範囲を逸脱することなく可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】大人の心臓監視の横から見た斜視図。
【図２】新生児の心臓監視を示す説明図。
【図３】例示的な心臓出力を示す図。
【図４】図３の本発明の心臓出力の解析を示す図。
【図５】幼児の心室直径の測定に対する体重の例示的な関係の特性図。
【図６】好ましい実施形態の方法のステップのフローチャート。
【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５】
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【図６】
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