(57)【要約】  頸動脈内の渦から生じる音を測定する方法では、第１および第２の品質管理を実施し、品質管理は、検出された音を所定の音と比較し、品質管理手順による確認時、心臓の出す音および頸動脈内の渦から生じる音を少なくとも３０秒間検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
頸動脈内の渦からの音を測定する方法であって、
ａ．少なくとも２つの検出素子に関して第１の品質管理手順を実施するステップを含み、前記品質管理手順は、ベースユニット内に所定の１組のトーンを出すことによって実施され、前記少なくとも２つの検出素子は、前記１組のトーンを検出し、前記検出されたトーンは、前記所定の１組のトーンと比較され、
ｂ．少なくとも２つの検出素子に関して第２の品質管理手順を実施するステップを含み、前記第２の品質管理手順は、心臓および前記頸動脈を通る血流の出す音を検出することによって実施され、前記少なくとも２つの検出素子は、前記心臓および前記頸動脈を通る血流の出す前記音を検出し、前記検出された音は、前記心臓および前記頸動脈を通る血流の出す前記音に対応したあらかじめ記録された１組の音と比較され、
ｃ．少なくとも３０秒間、前記心臓の出す音および前記頸動脈内の渦から生じる音を検出するステップを含む、方法。
【請求項２】
前記頸動脈内の前記渦から検出される前記音は、４０Ｈｚ〜１６００Ｈｚである、請求項１記載の方法。
【請求項３】
別のステップ（ｄ）が４０Ｈｚから１６００Ｈｚまでの範囲から外れた前記頸動脈からの音をなくすステップから成る、請求項１記載の方法。
【請求項４】
別のステップ（ｅ）が前記ステップ（ｄ）からの前記音のパワースペクトル密度グラフを生成するステップから成る、請求項３記載の方法。
【請求項５】
３つのセンサポッドを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
ステップａでは、前記検出トーンと前記所定のトーンの比較により振幅または波長に対して５％を超えるばらつきが存在する場合、前記検出素子は交換される必要がある、請求項１記載の方法。
【請求項７】
ステップｂでは、あらかじめ記録された音と比較された前記検出音が振幅または波長に関して２５％を超えるばらつきを有する場合、前記検出素子は再位置決めされる必要がある、請求項１記載の方法。
【請求項８】
頸動脈内のプラーク堆積に起因して前記頸動脈内で生じる渦を測定する方法であって、
ａ．少なくとも２つの検出素子に関して第１の品質管理手順を実施するステップを含み、前記品質管理手順は、ベースユニット内に所定の１組のトーンを出すことによって実施され、前記少なくとも２つの検出素子は、前記１組のトーンを検出し、前記検出されたトーンは、前記所定の１組のトーンと比較され、前記トーンが振幅および波長の５％以内に収まっている場合、前記品質管理手順が合格したものとされ、前記品質管理が不合格である場合、１つまたは２つ以上の検出素子の交換が必要とされ、
ｂ．少なくとも２つの検出素子に関して第２の品質管理手順を実施するステップを含み、前記第２の品質管理手順は、心臓および前記頸動脈を通る血流の出す音を検出することによって実施され、前記少なくとも２つの検出素子は、前記心臓および前記頸動脈を通る血流の出す前記音を検出し、前記検出された音は、前記心臓および前記頸動脈を通る血流の出す前記音に対応したあらかじめ記録された１組の音と比較され、検出された音が振幅および波長に基づいて前記あらかじめ記録された１組の音の２５％の範囲内にあることは、位置が適切であることを裏付けており、検出された音が２５％を超える場合、前記センサのうちの１つまたは２つ以上の再位置決めが必要であり、
ｃ．少なくとも３０秒間、前記心臓の出す音および前記頸動脈内の渦から生じる音を検出するステップを含む、方法。
【請求項９】
前記ステップ（ｃ）において、前記心臓の出す音および前記頸動脈内の前記渦からの音の検出が３つのセンサポッドによって同時に行われる、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記ステップ（ｃ）で検出された前記音は、４０〜１６００Ｈｚである、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
頸動脈内の渦を測定するシステムであって、コンピュータと、ソフトウェアを実行することができるマイクロプロセッサおよび前記マイクロプロセッサに取り付けられたメモリと、ソフトウェアプログラムと、少なくとも１つのスピーカを含むベースユニットと、少なくとも３つのセンサポッドを含むアレイとを有し、前記センサポッドは、４０Ｈｚから１６００Ｈｚまでの範囲にある音を検出するのに適した圧電ユニットを有し、
ａ．前記アレイおよび前記センサポッドは、前記ベースユニットのクレードル内に位置決めされ、前記ソフトウェアは、前記少なくとも１つのスピーカを通って１組の所定のトーンを発生させ、前記所定のトーンは、前記センサポッドにより検出され、前記ソフトウェアは、前記検出された音を前記発生した所定のトーンと比較して各センサポッドが前記所定のトーンの波長（Ｈｚ）および振幅の５％以内にある前記所定のトーンを正確に検出していることを確かめ、
ｂ．前記センサおよび前記センサポッドは、患者に装着され、１つのセンサポッドは、心臓に隣接して配置され、第２および第３のセンサポッドは、左および右頸動脈に隣接して配置され、
ｃ．第２の品質管理手順が１５秒間実施され、前記センサポッドは、前記心臓および前記頸動脈からの音を検出し、前記ソフトウェアは、前記検出した音を前記心臓の音および前記頸動脈内の流体の流れによって生じる音に対応した所定の１組の音と比較し、
ｄ．前記心臓および前記頸動脈からの音を３０〜１２０秒間検出し、
ｅ．前記検出された音を２０ｋＨｚのサンプリングレートでアナログからディジタルにダウンサンプリングし、
ｆ．４０Ｈｚから１６００Ｈｚまでの範囲の外にある音を前記ディジタルから除去する、システム。
【請求項１２】
ヒト患者の頸動脈の狭窄を判定する方法であって、アレイおよび３つの検出素子を有する検出装置を患者に装着する第１のステップから成り、第１の検出素子が心臓の近くに配置され、残りの２つの検出素子は、前記頸動脈に隣接して配置され、前記検出素子は、次に、前記３つの検出素子の各々からの音を測定し、その結果、３つのチャネルからの音が生じ、前記音は、アナログで測定され、そして前記検出された音を２０ｋＨｚのサンプリングレートでダウンサンプリングすることによりディジタルフォーマットに変換され、４０Ｈｚ〜１６００Ｈｚの前記ディジタル音が維持され、パワースペクトル密度分析が実施され、前記パワースペクトル密度グラフは、頸動脈内の狭窄に起因して生じた渦に関連づけられたピークを明示し、前記パワースペクトル密度グラフは、前記頸動脈内の狭窄の判定を可能にする、方法。
【請求項１３】
ヒト患者の頸動脈内の狭窄を検出する方法であって、３つで１組の圧電センサを患者に当てるステップを含み、前記圧電センサは、第１のセンサを心臓の上に位置決めするとともに残りの２つのセンサを前記患者の頸部の各側で前記頸動脈に隣接して位置決めするＹ字形アレイに位置決めされ、前記３つのセンサからの前記音を同時に検出して記録するステップを含み、前記測定された音を２０ｋＨｚでのデータのダウンサンプリングによりアナログからディジタルにフォーマットするステップを含み、前記ディジタル音をパワースペクトル密度グラフで４０Ｈｚから１６００Ｈｚまでの範囲からグラフ化して他の全ての音を除去するステップを含み、前記パワースペクトル密度グラフのグラフ表示に基づいて狭窄レベルを決定するステップを含む、方法。
【請求項１４】
３つのセンサを含むＹ字形アレイを用いて頸動脈内の狭窄を定量化する方法であって、前記Ｙ字形アレイのレッグに取り付けられた第１のセンサを心臓の近くに位置する位置に当てるステップと、第２のセンサを左外頸動脈の近くの位置に当てるとともに第３のセンサを右外頸動脈の近くの位置に当てるステップと、前記センサを利用して前記心臓ならびに前記右および左頸動脈から４０〜１６００Ｈｚの音を記録するステップと、前記音をディジタルに変換するステップと、前記記録した音からパワースペクトル密度のグラフをプロットするステップと、前記頸動脈内の狭窄レベルを決定するステップとを含む、方法。
【請求項１５】
ヒト患者の頸動脈内の狭窄を検出する方法であって、３つで１組の圧電センサを患者に当てるステップを含み、前記圧電センサは、第１のセンサを心臓の上に位置決めするとともに残りの２つのセンサを前記患者の頸部の各側で前記頸動脈に隣接して位置決するＹ字形アレイの状態に位置決めされ、前記第１のセンサならびに第２および第３のセンサからの音を測定するステップを含み、前記測定した音をアナログからディジタルにフォーマットするステップを含み、データからノイズを除去するステップを含み、パワースペクトル密度グラフで４０〜１６００Ｈｚまでの前記音をグラフ化するステップを含み、前記パワースペクトル密度グラフからのデータに対するアルゴリズムに基づいて狭窄レベルを決定するステップを含む、方法。
【請求項１６】
頸動脈内の渦を測定するのに適した装置であって、ベースユニットと、アレイと、３つのセンサポッドとを有し、前記ベースは、コンピュータシステムと関連したスピーカを有し、前記アレイは、各枝に設けられたセンサポッドを有するＹ字形アレイであり、各センサポッドは、４０〜１６００Ｈｚの音を検出して該音を前記頸動脈内の渦の検出のために前記コンピュータシステムに伝送することができる圧電ユニットを有する、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願の説明〕
本願は、２０１５年６月１５日に出願された米国特許仮出願第６２／１７５，８９４号および２０１５年６月１５日に出願された米国特許仮出願第６２／１７５，９１３号の権益主張出願であり、これらの米国特許仮出願を参照により引用し、これらの開示内容全体を本明細書の一部とする。
【０００２】
本願は、一般に、頸動脈内の渦を測定する方法であって、頸動脈を通過する渦によって生じる流体または体液の流れの音を検出するために、圧電素子を含む少なくとも３つのセンサポッドを含むＹ字形アレイを用いる方法において、検出が、頸動脈内の狭窄を予測または測定するために用いることができる方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
脳卒中は、世界における成人の神経障害の主な原因である［マルコフ（Malkoff）１９９７］。すべての脳卒中の約８０パーセントが血管閉塞によって生じる。脳卒中は、社会にとって健康上の大きな負担である。虚血性脳卒中は、成人における障害の最も一般的な原因であり、先進国における死亡率の主要原因の第３位である［バーチャル（Birchall）２００６，シルヴェノイネン（Silvennoinen）２００７，タン（Tan）２００８］。世界中で、脳卒中は全死亡の９パーセント（１１人に１人）を占め、死因の第２位である［ケファヤティ（Kefayati）２０１３］。世界保健機関（World Health Organization）によれば、毎年、１５００万人の人々が脳卒中を患っている。この内、５００万人は死亡し、他の５００万人は永続的に障害を残す。アメリカ合衆国においては、脳卒中は死因の第５位（米国内では１９人に１人）であり、毎年８０万人の人々が冒されている（http://www.cdc.gov/stroke/）。脳への血液供給が不十分なことによって生じる虚血性脳卒中は、脳卒中の中で最も大きな数（８８％）を占めており、脳出血（９％）とクモ膜下出血（３％）がそれに続いている。（http://www.strokeassociation.org/STROKEORG/AboutStroke/TypesofStroke/IschemicClots/Ischemic-Strokes-Clots_UCM_310939_Article.jsp#.V17hu46TRE4）
【０００４】
虚血性脳卒中の一番の原因はアテローム性動脈硬化症である。この疾患は長期炎症性疾患であり、内腔側の表面に発生し、最終的に内皮異常を引き起こす。血管壁の肥厚および硬化によって、最終的に、主に脂質繊維組織および炎症細胞で構成されるアテローム硬化性のプラークが生じる。プラークの進行によって、内腔の狭小化、すなわち狭窄を生じる可能性がある（本明細書で引用する狭窄率は、狭窄の測定のためのＮＡＳＣＥＴ基準による）。頸動脈が表在性であることから、頸動脈内の異常な血流の検出に非侵襲的方法を用いることが可能となる。計算機シミュレーションおよび実験的流れの可視化の両方によって、中等度および重度狭窄患者の中心性狭窄および偏心性狭窄の遠位における流れパターンに顕著な違いが明らかとなる［スタインマン（Steinman）２０００］。これは、血流特性の重要なパラメータの一例であり、単に狭窄率に依存するだけはない。
【０００５】
すべての脳卒中のおおよそ半分が、アテローム血栓塞栓症によって引き起こされ、その大部分は、頭蓋外アテローム病変であり、ほとんどの場合、内頸動脈（ＩＣＡｓ）の狭窄を伴う［シルヴェノイネン（Silvennoinen）２００７］。重度狭窄を有する症候性患者（７０〜９９％）は、頸動脈の動脈内膜切除によって利益を得る。動脈内膜切除によって、中等度（５０〜６９％）狭窄からの脳卒中のリスクを軽減することができることもまた示唆されている。したがって、脳虚血の症状を有する患者において、頸動脈の画像化が必要とされる［バートレット（Bartlett）２００６］。動脈における狭窄のレベルを正確に判定することを試みるための技術分野で公知の方法がいくつかある。
【０００６】
米国において、脳卒中による死が劇的に減少したことは公知の事実である［ゴー（Go）２０１４，ラックランド（Lackland）２０１４］。最近は、脳卒中よりも肺癌が原因でより多くの人が死んでいるため、脳卒中は、死因の第３位ではなく、死因の第５位として挙げられている。アメリカ脳卒中協会は、それぞれの専門技術分野における最近の研究に基づいて選ばれた医師団（脳卒中協議会）に、脳卒中の死亡率の減少にどのような因子が影響しているかの評価を委任した。この協会は、２００８年に、「アメリカ心臓協会／アメリカ脳卒中協会からのステートメント」としてその結論を公表した。この報告書は、系統的文献検索、公表された臨床研究および疫学研究、罹患率・死亡率報告、臨床および公衆衛生ガイドライン、当局からのステートメント、個人ファイルならびに根拠をまとめるための専門家の意見に基づいていた。この文書は、アメリカ心臓協会科学諮問および調整委員会による審議・承認の前に、大規模な、アメリカ心臓協会による内部査読、脳卒中協議会のリーダーシップによるレビューおよび科学声明監視委員会によるレビューを受けた。このレビューは、「過去１０年間にわたる脳卒中による死亡率の減少は、両性ならびにすべての人種／民族集団および年齢層に認められる、集団健康における大きな改善を示している。脳卒中の死亡率における大きな減少は、損失残余年数の減少を示している」ことを言明している。
【０００７】
脳卒中の死亡率の顕著な減少は、２０世紀における公衆衛生上の１０の成果の１つとして認められた。この減少は、先の１０年間（２００１年〜２０１０年）にわたって継続し、脳卒中の死亡率の減少は、２１世紀の最初の１０年間における公衆衛生上の１０の大きな成果の１つとして再度認められた。脳卒中協議会報告書は、米国における脳卒中の死亡率が、ここ数十年の間、虚血性心疾患の死亡率よりも速く減少し続けていることを述べている。血圧調節のための投薬は、心疾患に対するよりも脳卒中に対して、より大きく、直接的な影響を発揮した。公衆衛生当局者は、血圧低下および高血圧コントロールが脳卒中の減少の主要な要因であるとみなしている。
【０００８】
脳卒中の減少に寄与するものとして、禁煙プログラム、糖尿病および異常なコレステロール値のコントロールの改善、ならびにそれらに対するより優れた、より迅速な治療もあったことも述べられている。脳卒中協議会は、１９７０年代に開始された高血圧コントロールにおける努力が、脳卒中の死亡率の減少に最も実質的な影響を与えたと結論した。この長大な報告書［ラックランド（Lackland）２０１４］の興味深い側面は、デュプレックス超音波検査法（Duplex Ultrasonograph：ＤＵＳ）が、数十年にわたって改善されてきたにも関わらず、特に述べられていないことである。このことは、ＤＵＳは、狭窄の種々の小分類間で互いに区別することができないという点で精度を欠いており、一般に、ＤＵＳ装置が、小数点以下のパーセントの下位区分全体におよぶエラーバーを有する結果をもたらすという事実と密接につながっている。この事の他の例として、ＤＵＳは、他のレベルの狭窄と比較して、「中等度」狭窄レベルである５０〜６９％の狭窄の検出・確認において大変高い変動性を有している。この精度の欠如および変動性が懸案である。
【０００９】
脳卒中治療における最近の成果はあるものの、患者が脳卒中を経験した後ではなく、その前での患者の早期検出およびその治療という点に関して大きな弱点が残っている。脳卒中は、すべて、たとえ軽いものでも、しばしば生活の質の急速な低下をもたらす。改善された装置および患者の走査によって、多数の脳卒中発症を抑え、避けることができるため、一般に中等度リスクまたは低リスクとみなされる患者にとって、この病的状態は特に問題である。
【００１０】
例えば、動脈雑音の検出などによる、体内の狭窄の予測に使用するための非侵襲的方法および装置がいくつかある。聴診で聞かれる音である雑音は、年齢および動脈性高血圧などの、脳卒中の強い危険因子と関連している。渦によって生成される音よりも一般に高い周波数の乱流音を含む雑音は、狭窄の遠位における血液の乱流の動きによるものである。血流中の渦運動によるこれらの音は聴診器で直接聴くことはできない。なぜなら、それらの強度の振幅は、十分に大きいとは言えないからである。しかしながら、雑音の存否は、潜在的なアテローム性動脈硬化症を必ずしも予測するものであるとは言えない。それは、予測因子としてのみ役立つだけである。
【００１１】
フラミントン（Framington）の研究［マルコフ（Malkoff）１９９７］において、４４〜５４歳の患者の３．５％、６５〜７９歳のカテゴリーの患者の７％に無症候性の頸動脈の雑音が見いだされた。頸動脈の雑音は、年齢、動脈性高血圧および糖尿病などの脳卒中の強力な予測因子に関連するが、雑音の存否では、潜在的な頸動脈のアテローム性動脈硬化症を確実には予測できないことが結論された。彼らの研究において、頸動脈雑音を有する患者をドプラ超音波または血管造影で検査するとき、潜在的な頸動脈狭窄を６０％が有することが結論付けられた。この研究はまた、既知の頸動脈狭窄を有する患者を雑音に関してチェックするとき、おおよそ１０％のみがその狭窄と同側において頸動脈雑音を有していたことを示した。したがって、頸動脈疾患が存在するかどうかを判定するためには、そして頸動脈疾患が存在する場合、その疾患の程度を判定するためには、雑音は信頼性がなかった。頸動脈のアテローム性動脈硬化症と雑音との関係に関する他の研究もまた、同様な結論に到達した。すなわち、雑音は、頸動脈のアテローム性動脈硬化症の存在の信頼すべき徴候ではなく、存在する場合でも、動脈の疾患または閉塞率の程度に関する信頼すべき徴候でもない。
【００１２】
血管音検査法
【００１３】
血管音検査は、動脈狭窄の遠位における乱流音の周波数（スペクトル）分析による方法である。１９７０年に最初に提案され［リーズ等（Lees et. al.）１９７０，ダンカン等（Duncan et. al.）１９７５］、その後の何年もの間、その方法に関する多くの公表がなされたが、これは雑音の周波数スペクトルの定量分析によって、非侵襲的に行われる頸動脈狭窄の程度の臨床診断を確立するための努力である。５０Ｈｚ未満の周波数は除去される。音の強度は、それが（一般に）単一の不連続の極大値に到達するまで周波数と共に増加し、それを超えると特徴的な急勾配と共にそれは減少する。この方法における重要な因子は、一般に単一ピークである周波数ピークの検出である。ピーク振幅が生じる周波数は、「ブレーク」周波数ｆ0と呼ばれる。これは、簡潔な実験式によって推定狭窄率に関連づけられる。人間の頸動脈および大腿動脈において、ブレーク周波数は８００Ｈｚと１０００Ｈｚの間に現れる。犬の大動脈において、それは１０００Ｈｚと１５００Ｈｚの間に現れる。頸動脈の狭窄の測定のための有望な非侵襲的方法と考えられたこの方法は、少なくとも４０年間にわたって、ドプラ超音波または他の非侵襲的方法に競合する装置を市場に出すことができなかった。
【００１４】
ドプラ超音波法
【００１５】
デュプレックス超音波検査法（Duplex Ultrasonograph：ＤＵＳ）は、一般に、内頸動脈（Internal Carotid Artery：ＩＣＡ）狭窄の評価のための主要な非侵襲的スクリーニング法とみなされ、臨床診療において、血管造影もしくは何らかの他の非侵襲的方法または患者自身の動脈内膜切除に患者を選択するために広く使用されている［ジャロミ（Jahromi）２００５］。しかしながら、血管造影は多くの資源を消費し、頸動脈内膜切除の潜在的利益を減少させる罹患率・死亡率の固有リスクを有する。その結果として、ＤＵＳ所見単独または磁気共鳴血管造影（Magnetic Resonance Angiography：ＭＲＡ）もしくはＣＴ血管造影法（Computed Tomography Angiography ：ＣＴＡ）と組み合わせた所見に基づいた動脈内膜切除を支持する臨床医もいる。ジャロミ（Jahromi）は、「測定特性は、研究所間で多岐にわたるため、その変動の大きさは臨床的に重要である。ランダム誤差が優勢であることは、データが示している」、「ＤＵＳ報告書は、速度と狭窄率との間の複雑な関係に基づいた、予想される装置固有の狭窄を含むべきである」と結論した。ジャロミ（Jahromi）は、しきい値選択の問題、データの較正および、しきい値が感度と特異度の最適の組み合わせを提供することに関連する問題を議論している。このような問題は、症候性患者よりは無症候性患者にとってより重要であり、それはリスク便益比が前者にとってより少ないであるからであるとジャロミ（Jahromi）は述べている。高い特異性と高い陽性適中率の維持ができなければ、狭窄を持たない患者を特定のリスクにさらすことになるとジャロミ（Jahromi）は警告している。
【００１６】
この［ジャロミ（Jahromi）２００５］論文以後、大部分の超音波検査室によって基準が採用されたが、より最近の論文［アレクサンドロフ（Alexandrov）２０１２］では、「一定のコンセンサスに到達し、より統一的なアプローチを推奨する必要性から、デ・ブライ（De Bray）およびグラット（Glatt）（１９９５）によるヨーロッパ公開公報［デ・ブライ等（De Bray, et. al.）１９９５］、米国超音波・放射線技師会議の多職種からのメンバーによるコンセンサスパネル（２００３）［グラント等（Grant, et. al.）２００３］および英国ワーキンググループ記録（２００８）［オーツ等（Oates, et. al.）２００９］が導かれた」と説明している。その実体は、「……頸動脈狭窄を等級付けするためにどうにか一連の基準の合意に達しようとしたが……その採択は一般的と言うには程遠いものである。この新しいコンセンサスは……［いくつかの］基準の組み合わせを用いる超音波診断を成文化している……これらのガイドラインは、大部分の他の人々が以前［行った］ものよりもより正式に基準を組み合わせている」である。その著者らはさらに「人が疾患のカテゴリーを定義するために基準の数を増やすとき……感度と特異度に何が起きるか？そのスクリーニング検査はよりよく機能するか？これは……より優れた陽性適中率をもたらす可能性があるが、感度を劇的に低下させる可能性がある……。十分に高い感度なしにその高い特異性のために選択された基準は、単独で分析すれば許容されるかもしれないが、他の基準と組み合わされたとき、予期しない結果を引き起こす恐れがある」と続けている。
【００１７】
他のグループは、ＤＵＳ検査を２回実施するかまたは、他の非侵襲的方法による狭窄率の推定値とＤＵＳ検査結果とを組み合わせることを推奨している。例えば、米国超音波・放射線技師会議のコンセンサス・カンファレンスの会議参加者の統一見解を反映する著者らによる２００３年の論文［グラント等（Grant, et. al.）２００３］において、著者らは、すべてのＩＣＡ検査に関する５つの推奨項目のリストを提案した。そのうちの最初のもののみをここで述べるが、それは、３つのドプラ法の結果、すなわち、グレースケールドプラ、カラードプラおよびスペクトルドプラ結果を組み合わせることである。この著者らは、会議の統一見解を、「［検査の］結論は、これらの［５つの］カテゴリーにおいて反映されたＩＣＡ狭窄の推定率を述べるべきである」と述べている。さらにまた、この会議のコンセンサスを代表する著者らは、「将来の研究に役立ついくつかの未解決の重要な問題を特定する」。もちろん、このような特異度および確認の向上は、理論上は素晴らしいが、このような推奨の実施は、これらの推奨に従って実施する検査に関する費用を劇的に増加させるであろう。
【００１８】
このような会議が行われたいくつかの理由は、デパートメンツ・オブ・ラジオロジー（Departments of Radiology）、メディシン・フォー・ジ・エルダリー・アンド・ストローク・サービス（Medicine for the Elderly and Stroke Service）、カーディオヴァスキュラー・リサーチ・センター（Cardiovascular Research Centre）、デパートメント・オブ・ヴァスキュラー・サージェリー、デパートメント・オブ・クリニカル・ニューロロジー（Department of Vascular Surgery, Department of Clinical Neurology）およびナショナル・ホスピタル・フォー・ニューロロジー・アンド・ニューロサージェリー（National Hospital for Neurology and Neurosurgery）を含む、種々のイギリスおよびスコットランドの大学および病院の著者による報告として２００９年の文献に再び述べられている［チャペル等（Chappell, et. al. ）２００９］。２５４１の頸動脈を含め、この研究に用いられた高い基準を満たす４１の研究に基づいて、元データを分析した。この研究は、「重度および中等度症候性［および無症候性］頸動脈狭窄の両方の診断において……非侵襲的画像化‐ＤＵＳ、ＣＴＡ、ＭＲＡおよび造影ＭＲＡ（Contrast-Enhanced MRA：ＣＥＭＲＡ）の正確さの臨床的に優位な推定値を見いだし……２つの非侵襲的検査間の一致の確率を推定する」ために行った。元データセットは、「非侵襲的検査の直接比較を行うか、または組み合わせでの非侵襲的検査の正確さを決定するように求められた。臨床診療を告知するために、……［いくつかの因子および］真の感度と特異度の過大評価に導く、予想される出版バイアス」。この研究は、症候性患者（全２５４１の大部分）［Ｎａｓｃｅｔ基準を用いて］のＤＵＳの感度は、重度狭窄（７０〜９９％）に関して８３％、中等度狭窄（５０〜６９％）に関して３１％、非狭窄または軽度狭窄（０〜４９％）に関して５２％であったと結論している。無症候性患者に関して、感度結果はそれぞれ、分類の３つのカテゴリーに関して６７％、４０％および８８％であった。合計したすべての患者に関して、ＤＵＳ感度は、それぞれ８２％、３４％および７４％であった。症候性患者に関するＤＵＳの特異度は、それぞれ５４％，８４％および９６％であり、無症候性患者に関して９３％，９０％および８３％であった。すべての患者に関して、ＤＵＳ特異度は、それぞれ７６％，８５％および９４％であった。これらの値は、低い値の感度と特異度に基づいて、特に中等度狭窄率に関係するが、それらはまた、すべてのレベルの検出にも関係する。実際、これらの値は、これらの重要な検査の実施において、あいまいさおよび不確実性が高いレベルで存在することを反映している。
【００１９】
この不確実性およびあいまいさは、２つの検査を連続して実施するときにさらに強固となる。その点で、狭窄率の一致は、同じ検査を実施するときでさえ、驚くべき低さだった。２つの非侵襲的検査の比較：ＤＵＳに続いてＤＵＳ：重度狭窄に対して８６％の一致、中等度狭窄に対して５８％の一致、軽度狭窄または非狭窄に対して９１％の一致。ＤＵＳに続いてＣＥＭＲＡ：重度狭窄に対して８０％の一致、中等度狭窄に対して４３％の一致、軽度／非狭窄に対して６６％の一致。やはり、特に中等度狭窄に関して値は低かった。
【００２０】
ワシントン大学メディカルセンター外科およびアプライド・フィジクス・ラボラトリー（Applied Physics Laboratory）の著者らによる後に書かれた論文［ビーチ等（Beach, et. al.）２０１２］は、ＤＵＳと解剖学的Ｘ線血管造影法とを比較している。この論文中、「血管造影法分類５０％〜６９％に関する検査の不一致」において、ＤＵＳが収縮期流速、拡張期流速またはその２つの間の速度比のいずれかのパラメータの１つに基づく場合には、ＤＵＳ対血管造影は５５〜６２％であるとしている。したがって、ＤＵＳは通例、頸動脈の画像化の第１方法［ティティ等（Titi, et. al. ）２００７］であるが、ＤＵＳは依然信頼性に欠ける。
【００２１】
ＤＵＳは、１５〜２０分のオーダーを要するなど迅速であり、非侵襲的であり、Ｘ線による色素または電離放射線を用いず、広く利用可能である（ＤＵＳ装置の使用は世界中に普及している）などの多くの利点を有するため、依然一般に行われているとこの論文は述べている。しかしながら、介入が考慮される場合には、確認のための画像化法が必要と考えられ、狭窄率がＤＵＳによって測定されないままであれば、確かにそれが所望される［グラント等（Grant, et. al.）２００３］。したがって、侵襲的処置とは対照的に、より優れた正確さを患者評価にもたらすためには、３つのタイプのドプラ、すなわちグレイスケール、カラーおよびスペクトルＤＵＳの提案は、状況によっては是認されるかも知れない。しかしながら、このことは、検査のための費用および時間を増加させるのに加え、中等度狭窄（狭窄率：５０〜６９％）に分類される場合だけでなく、狭窄が７０パーセント以下であるかそれ以上であるかの判定にもしばしば困難が生じている。
【００２２】
別の装置および手順がセムロー（Semmlow）およびラハルカール（Rahalkar），「冠動脈疾患の音波検出」［Annu. Rev. Biomed. Eng. 2007;9;449-69］によって詳述され、この論文は、いくつかのリスニング装置の詳細な調査を提供し、この装置のそれぞれの欠点を説明している。しかしながら、そこで述べられているように、頸動脈における狭窄をよりよく同定・定量化することができる方法に使用するための方法および装置を見いだすためには、まだ著しい困難が残っている。
【００２３】
米国特許明細書および刊行物の中には、狭窄を測定するための新規方法を説明しようとしたものがある。例えば、米国特許第７，６２１，８７５号明細書（以下「第´８７５号特許明細書」という）において、発明者らは、狭窄を推定するために、動脈からの音を効果的に測定するいくつかの手法を提案した。しかしながら、第´８７５号特許明細書は、存在するノイズを十分に取り除いて有意なデータを作り出すことができなかった。実際、第´８７５号特許明細書は、どのようなデータを同定するかさえ明らかでないであろう。２つ目に、この装置は、狭窄の有無により動脈でどのように音がするか正確な信号を判定することができなかった。したがって、第´８７５号特許明細書は、動脈内の狭窄の推定を行うために提案されたが、それができなかった。
【００２４】
実際、第´８７５号特許明細書は、得られた音響信号の周波数および関連寿命の複合周波数グリッドを生成することを示唆し、次に、初期動脈疾患と共に生じる生体内の境界摂動に起因するピーク‐摂動音波シグナルと関連した複合周波数の予測モデルの生成を示唆した。しかしながら、未知の周波数グリッドおよび関連寿命の生成は、それだけでは一般にノイズであり、第´８７５号特許明細書に従って収集したこの周波数グリッドに基づいて狭窄を判定または予測することは完全に不可能であった。
【００２５】
エー・オー・ボリシュク（A.O. Borisyuk）による先行研究によって、頸動脈における音のピーク周波数判定に関する開示がなされた。彼の研究の概要は、次のとおりである。局所軸対称狭窄の後ろにおける堅くて弾性のある管における壁圧力変動を研究する。ジェット再付着点の上流において著しい極大値に達する、狭窄の直下流の有限領域における二乗平均平方根（root mean-squared：ｒｍｓ）レベルの急激な増加が見いだされる。極大ｒｍｓ圧力点までの狭窄からの距離、およびこの点におけるｒｍｓの大きさの両方のおおよその推定値が得られる。壁圧力パワースペクトルを検査することによって、低周波数の極大点の存在が明らかとなる。極大点は、剥離流および再付着流の領域における大規模な渦に関連していることが見いだされ、それらの周波数は、渦の形成の特性周波数に近接している。これらの極大点は、狭窄のない管において十分に発達した乱流における壁圧力変動のパワースペクトルと比較して、研究中のスペクトルの主な顕著な特徴である。剛性および弾性管のデータの比較分析によって、管壁の曲げ剛性における変化は、壁の近くの流れ構造および、渦中の流れエネルギーの対応する再分布の改変を引き起こすことが示される。これは、壁圧力の振幅および壁圧力パワースペクトルの低周波数レベルだけでなく、このドメインの新規周波数成分の外観の増加をもたらす［Journal of Fluids and Structures 2010;26:658-674］。しかしながら、本開示に記載されているように、これらの形態によって、特定の渦は測定されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】米国特許第７，６２１，８７５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
したがって、頸動脈における狭窄を予測する装置は存在するものの、これらの方法は時代遅れの技術を用いており、最新の医学における有効な治療法に必要な精度を欠いている。したがって、頸動脈における渦を検出する新規方法であって、その測定法が、頸動脈における狭窄または閉塞の定量化および判定に用いることができる方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
これらの目的および他の目的に従って、本明細書において開示する本発明の第１の実施形態は、ヒト患者の頸動脈内の狭窄を検出する方法であって、３つで１組の圧電センサを患者に当てるステップを含み、圧電センサは、第１のセンサを心臓の上に位置決めするとともに残りの２つのセンサを患者の頸部の各側で頸動脈に隣接して位置決めするＹ字形装置上に配置され、第１のセンサならびに第２および第３のセンサからの音を測定して記録するステップと、記録した音を２０ｋＨｚのサンプリングレートでアナログからディジタルにフォーマットするステップと、４０Ｈｚから１６００Ｈｚまでの音をパワースペクトル密度グラフでグラフ化するステップとを更に含むことを特徴とする方法に関する。
【００２９】
別の実施形態では、頸動脈内の渦を測定する方法であって、検出システムを含み、この検出システムは、ベースユニット、アレイ、少なくとも２つの検出ポッド、検出システムを動かすためのソフトウェアが実装されたコンピュータ、およびディスプレイを含み、本方法は、ベースユニット上に取り付けられた検出ポッドによって検出されるべきベースユニットからの音の送り出しを含む品質管理試験を実施するステップを含み、検出ポッドを患者の上に置くステップを含み、少なくとも１つの検出ポッドは、心臓に隣接して位置し、１つの検出ポッドは、頸動脈に隣接して位置し、検出ポッドによって検出された音に基づいて第２の品質管理手順を実施するステップを含み、検出ポッドからの音を検出するとともに心臓および頸動脈からの音を検出ポッドで記録するステップを含み、記録した音をディジタルにフォーマットして４０〜１６００Ｈｚの音をパワースペクトル密度グラフにグラフ化するステップを含むことを特徴とする方法が提供される。
【００３０】
頸動脈内の渦から生じる音を測定する方法であって、少なくとも２つの検出素子に関して第１の品質管理手順を実施するステップを含み、品質管理手順は、ベースユニット内に所定の１組のトーンを出すことによって実施され、少なくとも２つの検出素子は、１組のトーンを検出し、検出されたトーンは、所定の１組のトーンと比較され、本方法は、少なくとも２つの検出素子に関して第２の品質管理手順を実施するステップを更に含み、第２の品質管理手順は、心臓および頸動脈を通る血流の出す音を検出することによって実施され、少なくとも２つの検出素子は、心臓および頸動脈を通る血流の出す音を検出し、検出された音は、心臓および頸動脈を通る血流の出す音に対応したあらかじめ記録された１組の音と比較され、本方法は、少なくとも３０秒間、心臓の出す音および頸動脈内の渦から生じる音を検出するステップを含むことを特徴とする方法が提供される。
【００３１】
別の実施形態では、頸動脈内の渦から検出される音は、４０Ｈｚ〜１６００Ｈｚである。別の実施形態は、４０Ｈｚから１６００Ｈｚまでの範囲から外れた頸動脈からの音をなくす別のステップ（ｄ）を含む。別の実施形態は、ステップ（ｄ）からの音のパワースペクトル密度グラフを生成する別のステップ（ｅ）を含む。別の実施形態では、３つのセンサポッドが心臓および頸動脈からの音を同時に検出するために利用される。
【００３２】
別の実施形態では、本発明において、検出トーンと所定のトーンの比較により振幅または波長に対して５％を超えるばらつきが存在する場合、検出素子は交換される必要がある。そして、別の実施形態では、あらかじめ記録された音と比較された検出音が振幅または波長に関して２５％を超えるばらつきを有する場合、検出素子は再位置決めされる必要がある。
【００３３】
頸動脈内のプラーク堆積に起因して頸動脈内で生じる渦を測定する方法であって、少なくとも２つの検出素子に関して第１の品質管理手順を実施するステップを含み、品質管理手順は、ベースユニット内に所定の１組のトーンを出すことによって実施され、少なくとも２つの検出素子は、１組のトーンを検出し、検出されたトーンは、所定の１組のトーンと比較され、トーンが振幅および波長の５％以内に収まっている場合、品質管理手順が合格したものとされ、品質管理が不合格である場合、１つまたは２つ以上の検出素子の交換が必要とされ、本方法は、少なくとも２つの検出素子に関して第２の品質管理手順を実施するステップを更に含み、第２の品質管理手順は、心臓および頸動脈を通る血流の出す音を検出することによって実施され、少なくとも２つの検出素子は、心臓および頸動脈を通る血流の出す音を検出し、検出された音は、心臓および頸動脈を通る血流の出す音に対応したあらかじめ記録された１組の音と比較され、検出された音が振幅および波長に基づいてあらかじめ記録された１組の音の２５％の範囲内にあることは、位置が適切であることを裏付けており、検出された音が２５％を超える場合、センサのうちの１つまたは２つ以上の再位置決めが必要であり、本方法は、少なくとも３０秒間、心臓の出す音および頸動脈内の渦から生じる音を検出するステップを更に含むことを特徴とする方法が提供される。
【００３４】
好ましい実施形態では、本方法は、３つのセンサポッドを利用し、心臓の出す音および頸動脈内の渦からの音の検出は、４０〜１６００Ｈｚで３つのセンサポッドによって同時に検出される。
【００３５】
頸動脈内の渦を測定するシステムであって、コンピュータと、ソフトウェアを実行することができるマイクロプロセッサおよびマイクロプロセッサに取り付けられたメモリと、ソフトウェアプログラムと、少なくとも１つのスピーカを含むベースユニットと、少なくとも３つのセンサポッドを含むアレイとを有し、センサポッドは、４０Ｈｚから１６００Ｈｚまでの範囲にある音を検出するのに適した圧電ユニットを有し、アレイおよびセンサポッドは、ベースユニットのクレードル内に位置決めされ、ソフトウェアは、少なくとも１つのスピーカを通って１組の所定のトーンを発生させ、所定のトーンは、センサポッドにより検出され、ソフトウェアは、検出された音を発生した所定のトーンと比較して各センサポッドが所定のトーンの波長（Ｈｚ）および振幅の５％以内にある所定のトーンを正確に検出していることを確かめ、アレイおよびセンサポッドは、患者に装着され、１つのセンサポッドは、心臓に隣接して配置され、第２および第３のセンサポッドは、左および右頸動脈に隣接して配置され、第２の品質管理手順が１５秒間実施され、センサポッドは、心臓および頸動脈からの音を検出し、ソフトウェアは、検出した音を心臓および頸動脈内の流体の流れによって生じる音に対応した所定の１組の音と比較し、心臓および頸動脈からの音を３０〜１２０秒間検出し、検出された音を２０ｋＨｚのサンプリングレートでアナログからディジタルにダウンサンプリングし、４０Ｈｚから１６００Ｈｚまでの範囲の外にある音をディジタルから除去することを特徴とするシステムが提供される。
【００３６】
別の実施形態は、ヒト患者の頸動脈の狭窄を判定する方法であって、アレイおよび３つの検出素子を有する検出装置を患者に装着する第１のステップから成り、第１の検出素子が心臓の近くに配置され、残りの２つの検出素子は、頸動脈に隣接して配置され、検出素子は、次に、３つの検出素子の各々からの音を測定し、その結果、３つのチャネルからの音が生じ、音は、アナログで測定され、そして検出された音を２０ｋＨｚのサンプリングレートでダウンサンプリングすることによりディジタルフォーマットに変換され、４０Ｈｚ〜１６００Ｈｚのディジタル音が維持され、パワースペクトル密度分析が実施され、パワースペクトル密度グラフは、頸動脈内の狭窄に起因して生じた渦に関連づけられたピークを明示し、パワースペクトル密度グラフは、頸動脈内の狭窄の判定を可能にすることを特徴とする方法に関する。
【００３７】
別の実施形態は、ヒト患者の頸動脈内の狭窄を検出する方法であって、３つで１組の圧電センサを患者に当てるステップを含み、圧電センサは、第１のセンサを心臓の上に位置決めするとともに残りの２つのセンサを患者の頸部の各側で頸動脈に隣接して位置決めするＹ字形アレイの状態に位置決めされ、３つのセンサからの音を同時に検出して記録するステップを含み、測定された音を２０ｋＨｚでのデータのダウンサンプリングによりアナログからディジタルにフォーマットするステップを含み、ディジタル音をパワースペクトル密度グラフで４０Ｈｚから１６００Ｈｚまでの範囲からグラフ化して他の全ての音を除去するステップを含み、パワースペクトル密度グラフのグラフ表示に基づいて狭窄レベルを決定するステップを含むことを特徴とする方法に関する。
【００３８】
別の実施形態は、３つのセンサを含むＹ字形アレイを用いて頸動脈内の狭窄を定量化する方法であって、Ｙ字形アレイのレッグに取り付けられた第１のセンサを心臓の近くの位置に当てるステップと、第２のセンサを左外頸動脈の近くの位置に当てるとともに第３のセンサを右外頸動脈の近くの位置に当てるステップと、センサを利用して心臓ならびに右および左頸動脈から４０〜１６００Ｈｚの音を記録するステップと、音をディジタルに変換するステップと、記録した音からパワースペクトル密度のグラフをプロットするステップと、頸動脈内の狭窄レベルを決定するステップとを含むことを特徴とする方法に関する。
【００３９】
別の実施形態は、ヒト患者の頸動脈内の狭窄を検出する方法であって、３つで１組の圧電センサを患者に当てるステップを含み、圧電センサは、第１のセンサを心臓の上に位置決めするとともに残りの２つのセンサを患者の頸部の各側で頸動脈に隣接して位置決するＹ字形アレイの状態に位置決めされ、第１のセンサならびに第２および第３のセンサからの音を測定するステップを含み、測定した音をアナログからディジタルにフォーマットするステップを含み、データからノイズを除去するステップを含み、パワースペクトル密度グラフで４０から１６００Ｈｚまでの音をグラフ化するステップを含み、パワースペクトル密度グラフからのデータに対するアルゴリズムに基づいて狭窄レベルを決定するステップを含むことを特徴とする方法に関する。
【００４０】
別の実施形態は、頸動脈内の渦を測定するのに適した装置であって、ベースユニットと、アレイと、３つのセンサポッドとを有し、ベースは、コンピュータシステムと関連したスピーカを有し、アレイは、各枝に設けられたセンサポッドを有するＹ字形アレイであり、各センサポッドは、４０〜１６００Ｈｚの音を検出してこの音を頸動脈内の渦の検出のためにコンピュータシステムに伝送することができる圧電ユニットを有することを特徴とする装置に関する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】部分的に閉塞状態の動脈を示すとともに部分的に閉塞状態の動脈内で測定された渦の形成状態を示す図である。
【図２】頸動脈のところの渦を検出して測定するために患者に装着された頸動脈狭窄センサを示す図である。
【図３】頸動脈内の渦を測定する方法を示すフローチャートである。
【図４】頸動脈内の渦を測定する方法を示すフローチャートである。
【図５】頸動脈狭窄装置から集められた代表的な１組のデータを示す図であり、最上部の図が左頸動脈からのデータを示し、中間の図が右頸動脈からのデータを示し、最も下の図が胸骨上に配置されたセンサからのデータを示す図であり、３つ全てが同時に測定され、全部で７つの心拍動が示されている図である。
【図６】代表的なパワースペクトル密度グラフであり、左側には生のスペクトルデータを示すとともに右側には平滑化されたデータを示す図である。
【図７】センサアレイ、センサベース、および３つのセンサパッドの実施形態を示す図である。
【図８】センサベースの分解組立て図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の実施形態ならびにこれら実施形態の種々の特徴および利点をかかる実施形態の以下の説明において記載されるとともに説明される非限定的な実施形態および実施例により十分に説明する。周知のコンポーネントおよび技術の説明は、本発明をぼかすのを回避するために省かれている場合がある。本明細書で用いられる実施例は、本発明を実施する仕方についての理解を容易にするとともに更に当業者が本発明を実施することができるようにすることを意図しているに過ぎない。したがって、本明細書に記載する実施例および実施形態は、本発明の範囲を限定するものと解されるべきではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。
【００４３】
原文明細書で用いられる例えば“ａ”、“ａｎ”、および“ｔｈｅ”という用語は、明示の特段の必要がなければ、単数および複数を含む。
【００４４】
本明細書で用いられる「狭窄判定」または「狭窄定量化」という用語は、頸動脈内の渦から集められたデータの使用を意味し、かかるデータは、次に、頸動脈の狭窄の量を予想するために用いられる。本出願人の認識するところによれば、動脈の実際の物理的計算または可視化を含むより侵襲的な手技が存在しないことは、判定または定量化が本明細書において説明する方法により提供されるデータに基づく推定値のままであることを意味する。
【００４５】
本明細書で用いられる“ＳＤＤ”という用語は、狭窄検出装置を意味し、この狭窄検出装置は、２つまたは３つ以上のセンサポッドを有し、少なくとも１つのポッドは、心臓に隣接して位置し、少なくとも１つのポッドは、動脈、典型的には頸動脈に隣接して位置する。ある特定の装置は、センサポッドを支持してこれらセンサポッドを検出に適した場所に配置するアレイを更に有する。ある特定の実施形態は、センサポッドを充電して品質管理措置を実施する機構を提供するベースユニットを更に含む。ＳＤＤは、品質管理方法を実施しかつセンサポッドによって検出されたデータを処理するとともに捕捉するプログラムが実装されたコンピュータを更に有する。
【００４６】
本明細書において引用する全ての特許文献および刊行物を参照により引用し、これらの記載内容全体を本明細書の一部とする。任意の刊行物の引用は、本願の出願日以前におけるその開示のためであり、かかる刊行物が先行技術でありまたは本発明が先の発明によりかかる刊行物に先立つという権利を有しないことの承認として解されるべきではない。
【００４７】
医学分野において、循環器系を通る血液の流れは、狭窄、血管の絞りまたは狭窄の結果として脳卒中、心臓発作、または他の医学的非常事態が生じる場合が多いので、特に関心のあるものである。体内における血液および他の液体の流れは、幾つかの音を生じ、これら音のうちの多くは、警告兆候を示す。医師は、聴診器を用いてこの手持ち型器具で識別可能な体内のこれらの音を聞くとともに、患者を調べるためのかかる既知の兆候に耳を傾ける場合が多い。しかしながら、手持ち型聴診器では識別できず、渦の検出ならびに狭窄判定および定量化のための別の装置および方法を必要とするかすかな音が更に存在する。
【００４８】
今日まで、頸動脈内の閉塞状況を迅速に評価する能力は、ＤＵＳシステムを含む数個の装置のうちの１つによって発揮される。ＤＵＳは、本明細書において説明する方法で利用される装置と同様、音響リスニング装置ではない。確かなこととして、ＤＵＳシステムは、専門的訓練を必要とし、かかるＤＵＳシステムは、最も熟練した技術者に使用された場合でも高いばらつきの影響を受ける。確かなこととして、ドプラシステムは、数パーセンテージ単位で、頸動脈の閉塞率を判定するための精度を欠いている。これにより、例えばＤＵＳシステムが偽陽性報告と偽陰性報告の両方とも許容できないほど高い割合を呈するという問題を生じる。偽陽性報告の場合、これにより、患者は、ＭＲＩスキャンを含む検査を更に受け、または、場合によっては、侵襲的手術を受ける場合が多い。偽陰性報告の場合、不正確な評価は、潜在的に更にいっそうのダメージを与え、と言うのは、偽陰性という結果により、患者が潜在的に狭窄治療を受け損なうからである。
【００４９】
さらに、ＤＵＳシステムは、画像化装置として、頸動脈および心臓内の音を検出することができず、増幅することができず、しかも記録することができない。本明細書において説明するＳＤＤ装置および開示する方法は、動脈壁内のプラーク堆積によって生じる頸動脈内の渦を検出する新規な機構を提供する。
【００５０】
本発明の好ましい実施形態では、渦と呼ばれる凝集性の流れ構造を測定するための方法が適当な医療装置と関連して利用される。狭窄部の領域内の渦の運動は、二次流れと考えられ、と言うのは、この渦運動は、乱流運動よりも測定するのが非常に難しく、しかも乱流により生じる強度よりも極めて低い強度の音を生じさせるからである。乱流は、本明細書において説明する方法において測定される渦運動とは異なり、全く健常な動脈内であっても常時存在する。二次運動は、動脈内の曲がり部および二股部に起因して生じ、同じ種類の事柄は、血流中の渦を生じさせる。
【００５１】
頸動脈は、頭内の２つの主要な領域に血液供給する枝部を有する。一方の主要な枝部は、脳に行き、他方の枝部は、顔面に行く。頸動脈のうちこれら２つの領域に枝分かれしている領域が検査される。かくして、１本の枝部内または２本の枝部内に狭窄部が存在しているかどうかに応じて、結果的に、多数の音がピックアップされる場合がある。これら音／振動は、かかる低いレベルにあるので、音を適正に濾波するとともに４０Ｈｚから１６００Ｈｚまでの選択された範囲に関してパワースペクトル密度だけをプロットすることが必要である。この範囲は、システムがピークをプロットして体内の狭窄率を判定することができるのに十分なデータを提供する。
【００５２】
例えば、図１は、動脈が細くなっている状態および動脈に対する渦の発生の仕組みを示している。渦は、凝縮性の外乱となり、軸方向に向けられた速度に垂直な円周方向の速度に起因して別々の周波数の振動を動脈壁に生じさせる。乱流ノイズの強度が実質的に低減されると、強度信号内のほぼベル形曲線形状の周りの別々の周波数の広がりまたは広幅化が生じる。円周方向である血液の運動における振動ならびに壁に垂直な半径方向振動の強度のうちの何割かは、渦の運動と関連している。
【００５３】
強度の低い音を聞く際の主要な問題は、周波数が４０Ｈｚから１．６ｋＨｚまでの範囲内にある、振幅が渦により生じる低強度音に対応した音（渦運動に起因して生じる）を正確に検出するのに足るほど敏感である装置を利用するかどうかである。説明するセンサポッド内の圧電センサは、約４０Ｈｚ以下から２８ｋＨｚまでの範囲の音を検出することができるが、問題の音は、典型的には、４０Ｈｚから１６００Ｈｚまでの範囲内、特に６０Ｈｚから１２００Ｈｚまでの範囲内にあることが見いだされている。健常な患者の体内の通常の血流により、この装置によって検出可能なある特定の音が生じる。頸動脈に狭窄のある患者は、本発明の装置によってピックアップできる別の２つまたは３つの追加の音を有する場合が多いであろう。狭窄の量および多くの狭窄の生じている領域がどのような状態であるかに応じて、音は、変化し、これらの変化を聞き、定量化し、そして最終的には利用して狭窄率を判定することができる。
【００５４】
本明細書において説明する方法は、好ましくは、３つのセンサポッドが取り付けられたＹ字形装置を利用し、センサポッドは、心臓のところならびに左頸動脈と右頸動脈の両方のところの音を検出することによって頸動脈内の渦を測定することができる。この装置は、渦と呼ばれる凝集性の流れ構造に対して直接的に反応し、かかる凝集性の流れ構造は、プラーク堆積の原因に直接関連していると考えられ、したがって、流れの兆候は、閉塞および脳卒中の予想と直接的な相関を有する。この装置は、オペレータ独立性であり、結果の分析および表示は、完全にコンピュータにより行われる。これは、オペレータ依存性である装置、例えばＤＵＳとは正反対である。
【００５５】
頸動脈内の狭窄の有無を判定するようになった市場に出ている装置が普及しているにもかかわらず、これら低強度渦の検出を行うのに適した方法で用いられる装置および方法は、従来開示されていない。したがって、完全に新規な形態のリスニング装置が十分な特異性のデータが得られるよう渦の効果的な検出および測定に必要な特異性を定めるために必要であり、データは、最終的には、頸動脈内の閉塞部または狭窄を判定または特定するために下流側の処理で利用できる。多くの繰り返しの後にのみ、本発明者が探し求めていた音を検出するとともに本発明者が測定している渦とは関連のない音を除去するのに必要な特徴を備えた装置を構成することができた。さらに、かかる装置を具体化するとともに用いるのに必要な方法論は、頸動脈内の渦からの検出された音を使用して狭窄を予測する新規かつ有用な方法を提供する。
【００５６】
図２は、代表的な患者に装着されたアレイを示している。狭窄の検出に利用されるアレイは、３つの圧電ユニットが取り付けられたＹ字形アレイを利用している。圧電ユニットの一端にはゲル物質、例えばシリコーンまたは粘弾性物質の別の混合物で作られたセンサパッドが取り付けられている。センサパッドが体の上にいったん配置されると、この装置のオペレータは、装置により、体の上に配置されまたは体に隣接して位置するセンサの各々からの音の記録を開始する。
【００５７】
図２に示されているように、アレイは、ステム１０および２本のアーム３０，４０を備えた全体として“Ｙ”字形を有する。ステム１０ならびに左アーム４０および右アーム３０の各々は、センサを支持することができる。検査中、アーム３０，４０の各々上に位置決めされたセンサポッド１が頸動脈の近くに位置決めされ、ステム１０上に位置決めされた第３のセンサポッド１が全体として胸骨／心臓の近くに位置決めされる。
【００５８】
上側の２つの枝部３０，４０またはアームは、検査対象の患者の体格および体型とは無関係に、各検出素子を頸動脈上に適正に位置決めするためにセンサを調節することができるようショルダ２０に可撓的に連結されている。この点に関し、図１Ａおよび図１Ｂに示されているように、上側の２つの枝部３０，４０は、ショルダ２０に取り付けられた状態で互いに向かって内方に付勢されている。ショルダ２０のところの角度の開きは、約９０°〜１４５°である。この角度を容易に変更することができ、と言うのは、左および右アーム３０，４０の各々および特にショルダ２０が患者に合うように変更されるのに十分可撓性だからである。アーム３０，４０は、ベースの非撓み位置を有し、これらアームを異なる向きまたは幅を必要とする患者に合うように外方に曲げ／撓ませることができまたは内方に縮めることができる。
【００５９】
ショルダ２０は、ネック頂部に取り付けられ、このネック頂部は、しかる後、ネック３に取り付けられ、このネックは、ステム頂部１５に連結され、このステム頂部は、ステム１０に連結されている。ネック３とステム１０は、約１２５°〜約１７５°の角度をなしてステム頂部１５のところで互いに繋がっている。ネック３およびステム１０の位置決めにより、底部センサポッド１を心臓の上にまたはこの近くに適正に位置決めすることができる。
【００６０】
最終的には、ネック３は、ネック頂部２に繋がり、このネック頂部は、ショルダ２０に繋がり、このショルダは、左および右アーム３０，４０に繋がっている。各アーム３０，４０は、図４に示されているように切欠き付き開口部３１，４１を有し、この切欠き付き開口部は、軽量化を助けるとともに体格の異なる患者に合うようプラスチック材料を曲げるのに適した弾性率を提供している。さらに、切欠き付き開口部は、センサポッド１がアーム３０，４０およびステム１０に摺動可能に係合してこれらに沿って移動できるように、軌道状の特徴を提供している。
【００６１】
利用されるプラスチックは、強度、安定性および使いやすさの少なくとも１つに基づいて選択される。したがって、好ましい材料としては、ポリプロピレンまたは他のプラスチック材料が挙げられる。かかる材料は、多くの手段を介して製造でき、かかる手段としては、当業者による印刷、成形、押し出し、または二次成形が挙げられる。コンポーネントを別々に製造して互いに連結しまたは一体品として製造することができる。
【００６２】
図２に示されかつ本明細書において説明されるとともに本発明の方法で使用されるセンサアレイは、体の内側に存在していて４０Ｈｚ未満から１６００Ｈｚまでの周波数範囲で流れる音波を受け取ることができる高感度音響捕捉装置である。Ｙ字形アレイは、外部ノイズを濾波するとともに人体から受動的に出る音響信号を増幅するよう個人相互の体の構造の差を考慮に入れるよう調節可能に構成されている。センサアレイに取り付けられたセンサポッド１は、音を検出してかかる音をコンピュータシステムに伝送するのに適した高感度圧電検出ユニットを有し、かかる音は捕捉され処理のために記憶される。
【００６３】
一実施形態によれば、センサ素子は、ＰＣまたは主コンピュータ計算ユニット上で動作するソフトウェアまたはアプリケーションと協働して、頸部内の右および左頸動脈からおよび胸骨の真下の心臓から同時に３つの読み取り値を取得し、音響信号を較正し、濾波し、次に分析のためにデータをディジタル化する。遮蔽ケーブルが信号を主コンピュータ計算ユニットに伝送する。別の実施形態では、信号およびデータを他の送信手段経由で送信することができ、かかる送信手段としては、ワイヤレス、ブルートゥース（Bluetooth）（登録商標）、または他の適当なデータ送信機構が挙げられる。
【００６４】
アレイは、大多数の大人に合うように、しかも頸動脈検査を実施する際に患者または第三者によって保持されるように調節可能に設計されている。好ましい実施形態では、アレイは、患者に装着されると、狭窄を正確に判定するのに十分な品質の基準を達成するよう患者に十分な圧力を加え、その間ずっと、頸動脈に加えられる圧力を制限する。目的は、検出素子を位置決めするとともに、検査中、約２〜３分間これらの位置を維持するのを助けるほど十分圧力が存在するが、かかる圧力が評価対象の頸動脈の形状および寸法に著しい影響を及ぼすほどではないことである。確かなこととして、全体として、アレイおよび検出素子は、非放出性であって非侵襲的であり、しかもどんな人でも許可を必要としないで検査を行うことができるよう構成された受動型の検査であるよう設計されている。
【００６５】
好ましい実施形態では、図３に示されているように、頸動脈内の渦を検出する方法は、患者に対する分析を開始するステップ（１００）を含む。このステップによって、センサポッド１が患者に装着され、そしてオペレータがＣＤＤに関与してセンサポッド１の各々からの音の記録を開始する。音をアナログで頸動脈および心臓から捕捉し、そして２０ｋＨｚのサンプリングレートでダウンサンプリングすることによってディジタルに変換する（１０１）。次のステップでは、システムは、心臓、左および右頸動脈に対応したダウンサンプリングされたディジタルファイルを記憶させる（１０２）。ファイルを３つの別々のチャネルに分解し、そしてノイズ除去し、そして分析するとともに分離する（１０３）。最後に、パワースペクトル密度分析を実施し、ピークを判定する（１０４）。
【００６６】
かくして、適切な方法は、以下のステップ、すなわち、（１）検出装置を患者の上に置くステップ、検出装置は、Ｙ字形アレイ２を有し、アレイのステム１０および２本のアーム３０，４０の各々には、渦により生じた低周波数および低強度の音の検出に適した検出ポッド１が取り付けられている。以下のステップでは、（２）ステム検出ポッドを心臓に隣接して配置し、そして左および右アーム検出ポッドを左および右頸動脈に隣接して配置する。検出ポッドを適当な場所の上に置いた後、（３）心臓および頸動脈内の渦から放出された音を測定する。最後に、（４）音をアナログフォーマットで捕捉し、そしてかかる音をディジタルに変換する。したがって、これらの特定のタスクを実行するとともに装置からデータを捕捉して変換し、そしてデータを組織化してデータを表示するスペクトル密度グラフを生成するのにある特定のソフトウェアが必要であり、この場合、データをある特定の実施形態では更に利用して狭窄を予測することができる。
【００６７】
別の実施形態では、例えば、図４に示されているように、実施形態が品質管理手順を実施することによって装置が適正に機能していることを保証するのに必要な追加のステップを含む。これら追加のステップでは、装置に対して品質管理手順を実施する（１１０）。この品質管理手順１１０は、センサポッドが正確に機能していることを確認する（１１１）。次にこの装置を患者の上に載せる（１１２）のが良く、別の品質管理手順１１３を実施してこの装置が患者の上に適正に配置されていることを保証する。次に、分析１００が患者に対して開始可能である。
【００６８】
好ましい実施形態では、本発明は、狭窄検出装置（ＳＤＤ）から検出ポッドの適正な配置を決定する方法に関する。ＳＤＤは、頸動脈内、または該当する場合には他の動脈もしくは血管内の狭窄の適正な検出に必要な幾つかのコンポーネントを有する。ＳＤＤは、ベースユニット、コンピュータ、ディスプレイ、および少なくとも２つのセンサポッドを有する。
【００６９】
ベースユニット（以下、「ベース」とも言う）９０は、図７および図８に示されているように、センサポッドの充電、センサポッドの品質管理およびセンサポッドの較正を含むＳＤＤに関する幾つかの特徴を提供する。
【００７０】
ベースユニット９０は、誘導充電によりセンサポッド１を充電する。したがって、各ポッド１は、ベースユニット９０内に設けられたクレードル内に配置された誘導充電装置により電荷を受け取るレセプタを有する。図７は、ベース９０上に配置されたセンサアレイ５およびベース９０に隣接して位置する交換可能なセンサパッド８０を示している。ベース９０は、センサポッド１の充電、センサポッド１の品質管理、およびセンサポッド１の較正を含むアレイ５に関する幾つかの特徴を提供する。一実施形態では、ベース９０および／またはセンサポッド１は、充電が行われているときを指示する充電指示器を有する。さらに、充電指示器は好ましくは、充電が完了した時期を指示する。図７は、ベース９０から取り外されたアレイ５を示しているが、ベース９０は、アレイ５がベース上に配置されたときにセンサポッド１を受け入れる数個のクレードルまたは凹みを備えている。
【００７１】
ベース９０は、誘導充電によりセンサポッド１を充電する。したがって、各センサポッド１は、ベース９０内の誘導充電装置から電荷を受け取るレセプタ、ワイヤレス充電コイルを有する。変形例として、アレイ５は、充電接点を有するのが良く、ベース９０は、充電電力をセンサポッド１に提供するための対応の充電接点を有するのが良い。
【００７２】
さらに、ベースユニット内には、特にセンサポッドの各々のためのクレードルに隣接してスピーカ９７が配置されている。スピーカ９７は、コンピュータに関連しており、ＳＤＤが動作すると、コンピュータシステムを介して動作するプログラムがセンサポッドの各々について診断および品質管理プログラムを実行する。
【００７３】
図８は、アレイ５のための充電および較正を可能にするベース９０の分解組立て図である。ベース９０は、ベースエンクロージャ頂部９２、ベースエンクロージャ底部９６、および底部クロージャプレート９８を有する。装飾エラストマーＴＰＥオーバーモールド９１がベース９０およびアレイ５を保護するために設けられるのが良い。ベース９０内には、電子モジュール９５およびワイヤレス充電コイル９３，９４が配置されている。ワイヤレス充電コイル９３，９４は、センサポッド１のそれぞれのワイヤレス充電コイル６７に電力供給するよう配置されている。また、ベース９０内には、較正スピーカ９７が配置されている。電子モジュール９５は、ワイヤレス充電コイル９３，９４に電力供給する。一実施形態では、電子モジュールは、較正スピーカ９７によって再現されるべき較正および検証信号を発生させる。ベースエンクロージャ底部９６には、１つまたは２つ以上のサウンドホール９９が設けられている。
【００７４】
一実施形態では、ベース９０内に、特にセンサポッド１の各々のためのクレードルに隣接してそれぞれのスピーカ９７が配置されている。コンピュータがＵＳＢ接続、ブルートゥース（登録商標）、近距離無線通信、ＲＳ‐２３２などを介して通信可能にベース９０に結合されている。コンピュータは、スピーカ９７に結合し、ＳＤＤが動作すると、コンピュータシステムによってプログラムが実行され、その結果、このプログラムは、センサポッド１の各々に対して診断および品質管理検査を実行するようにする。
【００７５】
診断手順および品質管理手順は、患者の身体に関する音を測定するとき、検出・録音される音に対応する既知の音のセットを再生するプログラムを含む。これらの音は、一般的には、頸動脈によって生成される音を模倣する振幅で低周波音および高周波音を含む。その音が再生されれば、センサポッドがその音を検出し、その音を、再生される音の所定のプロットに合致するディジタルに変換する。センサポッドのそれぞれは、許容される基準を満たすように独立して決定される。
【００７６】
センサポッドのどれもが適切な音を検出していない場合、そのシステムはユーザにエラーを伝える。たいていの場合、そのエラーは、特定のセンサポッドがその耐用寿命を使い果たし、取り換える必要があることを意味する。これらの装置は、理論上は、完全な状態では数百回の使用寿命を有することができるが、診療所の現実によりしかも装置を患者に接してまたは患者に隣接して設置することおよび実際の音を検出・録音することによって、数回使用した後であっても歪を生じる場合がある。したがって、本システムは、検出された音が、単に、検出された音のわずかな変化であるドリフトであっても、センサの１つにおいてエラーまたは欠陥が存在する場合でも、検出することができる。わずかなドリフトのみが存在する場合、システムから測定されたノイズが使用を通じて一定であるように、そのシステムは各ユニットを較正することができる。
【００７７】
測定された音がわずかなドリフトを超える場合、すなわち、波長および振幅に関して約５％を超える場合、そのシステムは、ディスプレイ上の画像、センサポッドのライト、オーディオメッセージまたはエラーを伝えるための他の手段にユーザを関与させ、そこで、欠陥のあるセンサポッドが特定される。適切なエラー範囲は、この品質管理規定については、約０．１〜約２０％を含む。次いで、ユーザは、欠陥がある、使い捨て可能かつ取り換え可能な部品であるセンサポッドを迅速に交換し、最初から品質管理プログラムをやり直すことができる。センサポッドを取り換え、品質管理プログラムをやり直し、交換用センサポッドが適切に作動することを確認した後、本システムは、いつでも患者に装着することができることを知らせる。センサポッドの各々を適切に患者に装着することができる。
【００７８】
したがって、他の実施形態において、本方法は、患者に本装置を装着した後、本装置の品質管理手順を実施するステップをさらに含む。センサが身体の正確な位置に装着されない場合、弱いかまたは不適切なシグナルがデータを歪めるかまたは不正確な結果を提供する可能性があるため、この品質管理ステップは必要である。これはオペレータおよびユーザにとって重要な問題である。なぜなら、不適切なシグナルは不正確な結果を生じる可能性があるからである。
【００７９】
検査が頸動脈に関する場合、センサポッドの１つを心臓に隣接して装着し、少なくとも１つのセンサポッドを、左頸動脈または右頸動脈のいずれかに隣接して装着する。好ましい実施形態において、センサポッドは、左頸動脈および右頸動脈の両方に隣接して装着される。ベースユニットに関する品質管理手順と同様に、いったんセンサポッドを患者に装着すれば、オペレータは、ＳＤＤシステムに接続し、患者に関して検出を開始し、録音することができる。検出・録音されている音は、一般に、５〜３０秒間持続する特定の周波数および振幅を有することが知られているため、ＳＤＤシステムは、センサポッドが患者からの適切な音を検出していることを確実にするために、別のセンサポッド品質管理診断を行う。
【００８０】
少なくとも２つ、おそらくは３つのセンサポッドが存在するため、各ポッドはコンピュータと通信し、検出された音を同定するが、これはシステムによって録音され、予測される音とリアルタイムで比較することができる。したがって、心臓部位でのセンサポッドは、特定の音を予測し、頸動脈部位でのセンサポッド（単数または複数）は他の音を予測する。１つ又は２つ以上のセンサが、予測される音を検出しない場合、予測される音を適切に検出していないセンサを同定するために、シグナルが作動する。このシグナルは、オペレータに、特定の検査のための音を適切に検出するための異なる位置にセンサポッドを調整する必要があることを警告する。調整後、オペレータは、人に装着した１つ又は２つ以上のアレイの位置を調節後に、品質管理手順を再開することができる。品質管理検査が適切な位置（一般的には約２５％未満の変動）を確認したとき、システムは、データの検出・録音を自動的に開始することができる。波長および振幅に対する好ましい変動は、この検査に関しては約０．１％〜約４０％である。一般的には、全検査は３０〜１２０秒間行われ、ここでデータは検出され、コンピュータに送られ、分析のために保存される。
【００８１】
したがって、各検査に関してＣＤＤが適切に行われることを確実にするために品質管理測定が必要である。実際、品質管理ステップは、センサポッドが、患者から渦運動を検出する用意ができていることを確実にする。頸動脈における渦運動は、約４０〜約１６００Ｈｚの範囲で存在し、最も関連性がある範囲は約６０〜約１２００Ｈｚである。したがって、本システムは、頸動脈および心臓からの音を検出・録音し、検出されたすべての音を捕捉・保存する。しかしながら、データのクリーニングにおける最初のステップとして、４０〜１６００Ｈｚの範囲の上下の音は、データから除去する。もちろん、センサポッドによって検出・録音される他の音の繰り返しが存在する。したがって、渦に関連する特定の音の同定を助けるために、不要な音をフィルタリングして除去することが必要とされている。
【００８２】
図５は、センサポッドにより受信・録音されたデータの例を示す画像である。左側の画像は、プロットに沿ったギザギザしたデータを示し、右側の画像は、データのベストフィットラインを提供する。したがって、別のステップは、４０〜１６００Ｈｚ領域外の音を除去することによる、データのノイズ除去を含む。いくつかのフィルタリングプログラムによるこれらの音の除去によって、次いでパワースペクトル密度グラフの作成に用いられる、よりクリーンなデータが提供される。フィルタリングした音は、好ましくは、離散ウェーブレット変換プロセスを用いてフィルタリングされる。これによって、別の処理のために適切にグラフ化することができるクリーンデータが得られる。加工処理し、ノイズ除去したデータは、一般的に渦に関連性がある音よりも広範囲な音を含む。しかしながら、不要なデータの除去のためにカットオフを行うとき、すべての関連性があるデータの捕捉を確実にし、パワースペクトル密度グラフをグラフで同定するために、より広い範囲の４０〜１６００Ｈｚを用いるが、一般的には、我々の目的には６０〜１２００Ｈｚの範囲のみが関連性がある。
【００８３】
クリーンデータと生データとの比較を図６に示す。図中、左側の画像は生データを示す。図中、右側のデータは、フィルタリングして平滑化したデータである。平滑化したデータは、特定のＨｚで作成したデータの上にクリーンなベストフィットスタイルラインを作成する。
【００８４】
実際、クリーニングしたデータはその後、パワースペクトルディスプレイの作成に用いられる。パワースペクトルディスプレイは、６０〜１２００Ｈｚの最大振幅の周波数を測定するために、渦から検出されるピークのグラフ表示を行う。例えば、図６は、代表的なパワースペクトル密度グラフである。例えば右側のこれらのピークは、次いで頸動脈の狭窄の測定に用いられる。
【００８５】
このプロセスのステップはアナログサウンドを用い、アナログをディジタルに変換する。検出された音をアナログからディジタルに変換するとき、アナログシグナルは、２０ｋＨｚのサンプリングレートを用いてダウンサンプリングした。当業者には知られているように、他の実施形態において、ダウンサンプリングの適切な範囲を用いることができる。
【００８６】
別の実施形態において、データからノイズを除去するために、録音された音にフィルタリングを行う必要がある。センシングポッドは音に対して高感度であり、渦に関連のない多くのノイズを捕捉する。したがって、４０Ｈｚ〜約１６００Ｈｚの範囲から外れる音を除去するために、本実施形態は、あらかじめ定められたカットオフ値を用いる。
【００８７】
頸動脈における渦を検出・測定する好ましい方法において、本方法は、次の７ステッププロセスを含む。
【００８８】
（１）本装置は最初に、本装置と連携した一連の品質管理ステップを遂行する。特に、本システムは、センサポッドによって検出可能なトーンの所定のセットを再生し、かつ本システムは、システムによって再生される実際のトーンと、センサポッドによって検出されるトーンとを比較する。適切な機能の確認後、本装置は患者に装着することが可能である。センサポッドが、欠陥があると確認される場合、最初の品質管理ステップをやり直す前に取り換えが保証される。
【００８９】
（２）少なくとも２つのセンサポッドを（１つは、心臓に隣接して、１つは頸動脈に隣接して）患者に装着する。このように、センサポッドは、音の捕捉のために、身体に接して装着される。
【００９０】
（３）センサポッドが、対象の動脈および心臓に隣接して装着されたら、第２品質管理プロセスが実施される。このプロセスで、品質管理プロセスは、２つの頸動脈および心臓からのシグナルに関連し、心収縮時間（最も急速に体液が流れる期間）を同定するシグナルのセンサ素子への正確な受け取りを確実にする。本システムは、心臓および頸動脈から、検出されると予想される音のあらかじめ定められたセットと、検出される音とを比較する。これらの音の確認によって検査が自動的に開始されるが、オペレータがボタンを押すことによって検査を開始することもできる。センサポッドの装着が外れれば、アラートを生成し、そこでオペレータは、１つ又は２つ以上のセンサポッドの位置を変更し、第２品質管理プロセスをやり直すことができる。
【００９１】
（４）心臓および頸動脈からの音を３０秒間〜１２０秒間検出・録音して、処理のためのデータを収集する。このステップは、２０ｋＨｚのダウンサンプリングレートを用いてアナログからディジタルへ音を変換する。１０Ｈｚ〜３２ｋＨｚのサンプリングレートを含む、当業者に公知の種々のサンプリングレートまたは他の任意の変換機構を用いることができる。
【００９２】
（５）音が録音されれば、ディジタルシグナルを処理してスペクトル分析を実施するために、本システムがデータを準備する。
【００９３】
（６）４０Ｈｚ〜１６００Ｈｚの範囲外のデータのクリーニングを行って、データをクリーニングする。さらにまた、データをクリーニングするためのウェーブレット分析の利用を含む、任意の別のクリーニングプロセスを用いることができる。
【００９４】
（７）最後に、データがクリーニングされて、本システムはクリーンデータのパワースペクトル密度グラフを作成する。
【００９５】
別の実施形態において、別の第８（８）ステップは、パワースペクトル密度グラフに基づいて動脈における狭窄を定量化するステップである。実際、このデータは、各頸動脈内の狭窄率の分類を行うために、複数のパラメータに対して行う統計分析と組み合わせて用いることができる。閉塞率として狭窄のレベルを示すレポートがアウトプットされる。
【００９６】
図３は、既に取り上げたとおり、以下のステップから成る頸動脈内の渦の検出の単純化されたフローチャートを提供している。すなわち、最初に、患者１００からデータを採取し、音／振動を、アナログからディジタルに変換する（１０１）。そのデータを、装置からストリーミングし、３つのチャネル（心臓ならびに左頸動脈および右頸動脈）からの音を含むディジタルファイルとして保存する（１０２）。データを３つのストリーム（左センサのストリーム、右センサのストリームおよび心臓のストリーム）中で捕捉して分析し（１０３）、特に、データからノイズを除去する。パワースペクトル密度分析を行い、パワースペクトル密度（power spectrum density：ＰＳＤ）を求める（１０４）。ＰＳＤによって、データ内に見いだされるノイズの周波数およびノイズがどれほど強いか／パワフルであるかを識別し、そしてＰＳＤをグラフ化することによってグラフ上の１つ又は２つ以上のピークを特定する。別の実施形態は、ピーク間の相関がその後、患者に存在する狭窄の量を測定する別のステップから成る。追加の実施形態は、本明細書において説明したプロセスの別のステップを含んでも良い。
【００９７】
滑らかな壁を備え、コレステロールもしくは動脈壁へ沈積したその他老廃物・物質の付着がない動脈は、小児および若年成人に共通である。しかしながら、特定の遺伝的問題やライフスタイルの選択によって、動脈壁に沿って物質が徐々に付着することが誘導される可能性があり、それによって最終的には、時間とともにその動脈が完全にブロックされる恐れがある。壁に沿った物質の付着の生成によって、５０％を超える、または７０もしくは９０％を超える動脈の閉塞が確かに起こり得るため、ＰＳＤには、２以上のピークが存在する。頸動脈における狭窄に相関するいくつかのピークを同定している図６を参照のこと。
【００９８】
したがって、ヒト患者において頸動脈の狭窄を判定する方法は、アレイおよび３つの検出素子を含む検知装置を患者に装着する第１ステップであって、第１検出素子が心臓に近接して装着され、残りの２つの検出素子が頸動脈に隣接して装着されるステップからなる。次いで、検出素子は、３つの検出素子のそれぞれからの音を測定し、３つのチャネルからの音を得る。音はアナログで測定され、ディジタルフォーマットに改変され、次いで、３つのチャネルのそれぞれが分析され、次いで、パワースペクトル密度分析が行われる。パワースペクトル密度グラフによってピークが明らかとなり、次いでそれが分析されて、頸動脈の狭窄率または閉塞率の計算を提供する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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