(57)【要約】  心臓モニタリングシステムは、ディスプレイと、患者の動脈の血圧を感知するように構成された血圧センサと、血圧センサからの血圧信号をデジタル血圧データに変換するように構成されたアナログ-デジタルコンバータ(ADC)と、ハードウェアプロセッサと、ソフトウェアコードとを含む。ハードウェアプロセッサは、血圧データに基づいて、患者の大動脈インピーダンスおよび大動脈コンプライアンスのうちの1つまたは複数を含む患者の心臓血管測定基準を識別し、大動脈インピーダンスおよび/または大動脈コンプライアンスを含む心臓血管測定基準のサブセット、ならびに追加因子を使用して、患者の一回拍出量(SV)を決定するために、ソフトウェアコードを実行する。追加因子は、組合せパラメータの加重和を含むメタパラメータに基づいており、各組合せパラメータは、心臓血管測定基準の別のサブセットを含む。
2020536665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の心臓モニタリングのための心臓モニタリングシステムであって、
ディスプレイと、
前記患者の動脈の血圧を感知し、血圧信号を生成するように構成された血圧センサと、
前記血圧信号を受信し、前記血圧信号をデジタル形式の血圧データに変換するように構成されたアナログ-デジタルコンバータ(ADC)と、
ハードウェアプロセッサであって、ソフトウェアコードを実行して、
前記血圧データに基づいて前記患者の複数の心臓血管測定基準を識別することであって、前記複数の心臓血管測定基準が、前記患者の大動脈インピーダンスおよび大動脈コンプライアンスのうちの少なくとも1つを含む、識別することと、
前記複数の心臓血管測定基準の第1のサブセットと追加因子とを使用して前記患者の一回拍出量(SV)を決定することであって、前記複数の心臓血管測定基準の前記第1のサブセットが、前記患者の前記大動脈インピーダンスおよび前記大動脈コンプライアンスのうちの前記少なくとも1つを含む、決定することと
を行うように構成され、
前記追加因子が、組合せパラメータの加重和を含むメタパラメータに基づいており、各組合せパラメータが、前記複数の心臓血管測定基準の第2のサブセットを含む、
ハードウェアプロセッサと
を備える心臓モニタリングシステム。
【請求項２】
前記ハードウェアプロセッサが、前記ソフトウェアコードを実行して、
非線形モデルを使用し、前記血圧の少なくとも1つの測定値に基づいて、前記大動脈インピーダンスおよび前記大動脈コンプライアンスのうちの前記少なくとも1つを識別すること
を行うようにさらに構成される、請求項1に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項３】
前記ハードウェアプロセッサが、前記ソフトウェアコードを実行して、
パルス輪郭法を使用して前記患者の前記SVを決定すること
を行うようにさらに構成される、請求項1に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項４】
前記追加因子が、前記メタパラメータを含む分子と、前記患者の平均動脈血圧(MAP)を含む分母とを有する、請求項1に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項５】
前記追加因子の前記分子が、前記メタパラメータと、前記患者の動脈血圧波形の標準偏差(σ)との積である、請求項4に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項６】
前記追加因子の前記分母が、(MAP-I)として表され、Iが10未満の整数である、請求項4に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項７】
感覚アラームをさらに備え、
前記ハードウェアプロセッサが、前記ソフトウェアコードを実行して、
前記患者の高心拍出量状態が検出されたとき、前記感覚アラームを呼び出すこと
を行うようにさらに構成される、請求項1に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項８】
前記ハードウェアプロセッサが、前記ソフトウェアコードを実行して、
心臓状態データを前記ディスプレイに出力すること
を行うようにさらに構成される、請求項1に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項９】
前記ハードウェアプロセッサが、前記ソフトウェアコードを実行して、
前記SVに基づいて前記患者の心拍出量(CO)を決定すること
を行うようにさらに構成される、請求項1に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項１０】
前記メタパラメータの前記組合せパラメータのうちの少なくとも1つに含まれる心臓血管測定基準が、1よりも大きい指数で冪乗される、請求項1に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項１１】
前記メタパラメータの前記組合せパラメータのうちの少なくとも1つに含まれる心臓血管測定基準が、負の指数で冪乗される、請求項1に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項１２】
前記メタパラメータの前記組合せパラメータのうちの少なくとも1つに含まれる心臓血管測定基準が、-1よりも負の、負の指数で冪乗される、請求項1に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項１３】
前記メタパラメータの前記組合せパラメータのうちの少なくとも1つに含まれる心臓血管測定基準が、前記患者の動脈血圧波形の標準偏差(σ)を含む、請求項1に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項１４】
前記メタパラメータの前記組合せパラメータのうちの少なくとも1つに含まれる心臓血管測定基準が、前記患者の脈拍数(PR)を含む、請求項1に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項１５】
前記メタパラメータの前記組合せパラメータのうちの少なくとも1つに含まれる心臓血管測定基準が、前記患者の平均動脈血圧(MAP)を含む、請求項1に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項１６】
前記メタパラメータの前記組合せパラメータのうちの少なくとも1つに含まれる心臓血管測定基準が、前記患者の動脈血圧の歪度(SKU)を含む、請求項1に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項１７】
前記メタパラメータの前記組合せパラメータのうちの少なくとも1つに含まれる心臓血管測定基準が、前記患者の動脈血圧の尖度(KURT)を含む、請求項1に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項１８】
前記メタパラメータの前記組合せパラメータのうちの少なくとも1つに含まれる心臓血管測定基準が、前記患者の体表面積(BSA)に正比例する、請求項1に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項１９】
前記メタパラメータの前記組合せパラメータのうちの少なくとも1つに含まれる心臓血管測定基準が、前記患者の体表面積(BSA)に反比例する、請求項1に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項２０】
前記メタパラメータの前記組合せパラメータのうちの少なくとも1つに含まれる心臓血管測定基準が、前記患者の動脈血圧波形の収縮期面積(SYS_AREA)を含む、請求項1に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項２１】
前記メタパラメータの前記組合せパラメータのうちの少なくとも1つに含まれる心臓血管測定基準が、前記患者の動脈血圧波形の収縮期時間(SYS_T)を含む、請求項1に記載の心臓モニタリングシステム。
【請求項２２】
前記メタパラメータの前記組合せパラメータのうちの少なくとも1つに含まれる心臓血管測定基準が、前記患者の動脈血圧波形の拡張期時間(DIA_T)を含む、請求項1に記載の心臓モニタリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、心臓モニタリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓モニタリングは、病院において、特に、重症または手術を受けている患者にとって、患者ケアの重要な部分であり得る。顕著な臨床的重要性を持つ多くの心臓パラメータを、連続的または周期的な血圧モニタリングを介して取得された中心動脈血圧波形から導出することができる。そのような顕著な心臓パラメータの例は、いくつか例を挙げると、心拍出量、一回拍出量、および一回拍出量の変動を含む。それらの心臓パラメータを正確に計算することは、治療決定を行うことを担当する臨床医にとって非常に重要であり得る。
【０００３】
正常な血行動態状態にある患者にとって、例えば、心拍出量および一回拍出量、ならびに関心のある他の心臓パラメータを迅速かつ正確に決定するために、大腿動脈または橈骨動脈において取られた血圧測定値を使用することができるように、末梢で測定された動脈血圧と中心動脈血圧との関係が理解される。しかしながら、高心拍出量状態にある患者にとって、末梢動脈血圧および中心動脈血圧は、分離される場合があり、末梢動脈血圧測定値に基づいて心臓パラメータを決定するための従来の解決策を信頼できないものにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０１６３４０１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実質的に、図のうちの少なくとも1つに示され、および/または図のうちの少なくとも1つに関連して説明され、特許請求の範囲において、より完全に記載される、心臓モニタリングを実行するためのシステムおよび方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】一実装形態による例示的な心臓モニタリングシステムの図である。
【図２Ａ】正常な血行動態状態にある患者についての中心動脈血圧波形を末梢動脈血圧波形と比較する例示的な図である。
【図２Ｂ】高心拍出量状態にある患者についての中心動脈血圧波形を末梢動脈血圧波形と比較する例示的な図である。
【図３Ａ】正常な血行動態状態にある患者において測定された動脈血圧波形の収縮期面積の分布を、高心拍出量状態にある患者において測定された動脈血圧波形の収縮期面積の分布と比較する例示的な図である。
【図３Ｂ】正常な血行動態状態にある患者において測定された動脈血圧波形の収縮期時間の分布を、高心拍出量状態にある患者において測定された動脈血圧波形の収縮期時間の分布と比較する例示的な図である。
【図４Ａ】患者の四肢における末梢動脈血圧を非侵襲的に検出するための例示的な実装形態を示す図である。
【図４Ｂ】患者の末梢動脈血圧の最小限に侵襲的な検出を実行するための例示的な実装形態を示す図である。
【図５】一実装形態による、患者の末梢動脈血圧の、当該患者の中心動脈血圧波形への変換を示す図である。
【図６】心臓モニタリングを実行するためにシステムによって使用するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図７】例示的な心臓血管測定基準を含む動脈血圧波形のトレースを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下の説明は、本開示における実装形態に関連する特定の情報を含む。当業者は、本明細書で具体的に論じられたものとは異なる方法で本開示が実施されてもよいことを認識するであろう。本開示の図面およびそれらに付随する詳細な説明は、単に例示的な実装形態に向けられている。特に記述がない限り、図間の同様のまたは対応する要素は、同様のまたは対応する参照番号によって示される場合がある。さらに、本開示における図面および図は、概して一定の比率ではなく、実際の相対的な寸法に対応することを意図していない。
【０００８】
上述のように、心臓モニタリングは、特に、重症または手術を受けている患者にとって、病院の設定における患者ケアの重要な部分であり得る。重要な臨床的重要性の多くの心臓パラメータを、連続的または周期的な血圧モニタリングを介して取得された中心動脈血圧波形から導出することができる。そのような重要な心臓パラメータの例は、いくつか例を挙げると、心拍出量、一回拍出量、および一回拍出量の変動を含む。それらの心臓パラメータを正確に計算することは、治療決定を行うことを担当する臨床医にとって非常に需要であり得る。
【０００９】
さらに上述のように、正常な血行動態状態にある患者にとって、例えば、心拍出量および一回拍出量、ならびに関心のある他の心臓パラメータを迅速かつ正確に決定するために、大腿動脈または橈骨動脈において取られた血圧測定値を使用することができるように、末梢で測定された動脈血圧と中心動脈血圧との関係が理解される。しかしながら、高心拍出量状態にある患者にとって、末梢動脈血圧および中心動脈血圧は、分離される場合があり、末梢動脈血圧測定値に基づいて心臓パラメータを決定するための従来の解決策を信頼できなくする。
【００１０】
本開示は、高心拍出量状態にある患者に適用される場合の従来の手法の欠陥を克服する心臓モニタリングを実行するためのシステムおよび方法を提供する。患者に関する血圧データに基づいて患者の複数の心臓血管測定基準を識別し、追加因子によって補足されたそれらの心臓血管測定基準の第1のサブセットを使用することによって、本解決策は、臨床環境における患者の信頼できる心臓モニタリングを可能にする。さらに、心臓血管測定基準の第2のサブセットを含む組合せパラメータの加重和を含むメタパラメータに基づいて追加因子を決定することによって、本解決策は、有利なことに、正常な血行動態状態にあろうと高心拍出量状態にあろうと、患者に関する心拍出量および/または一回拍出量の信頼できる決定をさらに可能にする。
【００１１】
本開示の目的のために定義されるように、「正常な血行動態状態」という表現は、従来技術において知られているかまたは予測可能な方法において末梢動脈血圧が中心動脈血圧に対応する患者の状態を指すことに留意されたい。結果として、正常な血行動態状態にある患者について、末梢動脈血圧測定値は、中心動脈血圧、ならびに、中心動脈血圧に基づいて決定される一回拍出量および心拍出量などの心臓パラメータを確実に計算するために使用されてもよい。
【００１２】
対照的に、本開示の目的のためにさらに定義されるように、「高心拍出量状態」という表現は、末梢動脈血圧と中心動脈血圧との間の正常な対応が信頼することができない患者の状態を指す。言い換えれば、高心拍出量状態において、中心動脈血圧および末梢動脈血圧は、分離される。その結果、高心拍出量状態にある患者について、末梢動脈血圧測定値は、中心動脈血圧を計算するために確実に使用することができず、従来の技法を使用して一回拍出量および心拍出量などの心臓パラメータを決定するために確実に使用することもできない。
【００１３】
図1は、一実装形態による例示的な心臓モニタリングシステム100の図を示す。心臓モニタリングシステム100は、ハードウェアプロセッサ102と、システムメモリ104と、アナログ-デジタルコンバータ(ADC)106に結合された血圧センサ120とを含む。図1に示すように、システムメモリ104は、心臓血管測定基準112を含むソフトウェアコードを記憶する。図1にさらに示すように、心臓モニタリングシステム100はまた、ユーザインターフェース126を提供するディスプレイ124と、デジタル-アナログコンバータ(DAC)108と、感覚アラーム128とを含む。ディスプレイ124は、液晶ディスプレイ(LCD)、発光ダイオード(LED)ディスプレイ、有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイ、または、信号の光への物理的変換を実行する別の適切なディスプレイ画面の形態をとってもよい。
【００１４】
図2Aを参照すると、図2Aは、正常な血行動態状態にあるときの患者について、中心動脈血圧波形246aを末梢大腿動脈血圧波形244a1および末梢橈骨動脈血圧波形244a2と比較する図200Aを示す。図2Bは、高心拍出量状態にあるときの患者について、中心動脈血圧波形246bを末梢大腿動脈血圧波形244b1および末梢橈骨動脈血圧波形244b2と比較する図200Bを示す。
【００１５】
図2Aに示すように、正常な血行動態状態において、末梢大腿動脈血圧波形244a1および末梢橈骨動脈血圧244a2の収縮期ピークは、中心動脈血圧波形246aの収縮期ピークよりも実質的に高い。対照的に、高心拍出量状態において、末梢大腿動脈血圧波形244a1および末梢橈骨動脈血圧244a2の収縮期ピークが中心動脈血圧波形246aの収縮期ピークよりも実質的に低くなるように、それらの関係は、逆転する場合がある。したがって、高心拍出量状態は、患者の末梢動脈血圧における突然のおよび/または有意な低下をもたらす場合がある。
【００１６】
図3Aを参照すると、図3Aは、正常な血行動態状態にある患者において測定された動脈血圧波形の収縮期面積の分布363を、高心拍出量状態にある患者において測定された動脈血圧波形の収縮期面積の分布364と比較する図300Aを示す。図3Aからわかるように、高心拍出量状態は、収縮期面積における著しいシフト、ならびに、分布362に対する分布364の標準偏差における著しい変化に関連する。したがって、高心拍出量状態は、平均収縮期面積における突然のおよび/もしくは有意なシフトを、ならびに/または、収縮期面積分布の標準偏差における突然のおよび/もしくは有意な増加をもたらす場合がある。
【００１７】
図3Bは、正常な血行動態状態にある患者において測定された動脈血圧波形の収縮期時間の分布366を、高心拍出量状態にある患者において測定された動脈血圧波形の収縮期時間の分布368と比較する図300Bを示す。図3Bからわかるように、高心拍出量状態は、収縮期時間における著しいシフト、ならびに、分布366に対する分布368の標準偏差における著しい変化に関連する。したがって、高心拍出量状態は、平均収縮期時間における突然のおよび/もしくは有意なシフトを、ならびに/または、収縮期時間分布の標準偏差における突然のおよび/もしくは有意な増加をもたらす場合がある。
【００１８】
図1に戻ると、心臓モニタリングシステム100は、例えば、集中治療室(ICU)または手術室(OR)などの患者ケア環境内に実装されてもよい。図1に示すように、心臓モニタリングシステム100に加えて、患者ケア環境は、患者130と、ユーザインターフェース126を介して心臓モニタリングシステム100を利用するように訓練された医療従事者140(以下、「ユーザ140」)とを含む。ユーザインターフェース126は、ユーザ140から入力142を受信するように構成され、心臓状態データを出力するおよび/または感覚アラーム128を提供することができる。
【００１９】
血圧センサ120は、図1における例示的な実装形態において示され、患者130に取り付けられている。血圧センサ120は、患者130に取り付けられた侵襲的または非侵襲的なセンサであってもよいことに留意されたい。一実装形態において、図1に示すように、血圧センサ120は、患者130の手首または指において測定された動脈血圧などの患者130の末梢動脈血圧を感知するために、非侵襲的に取り付けられてもよい。図1には明示的に示されていないが、他の実装形態において、血圧センサ120は、患者の足首または足指における末梢動脈血圧を測定するために、非侵襲的に取り付けられてもよい。
【００２０】
代替的には、いくつかの実装形態において、血圧センサ120は、患者130の手首における末梢動脈血圧(すなわち、橈骨血圧)、または患者130の大腿における末梢動脈血圧(すなわち、大腿血圧)を測定するために、侵襲的または非侵襲的に取り付けられてもよい。血圧センサ120から心臓モニタリングシステム100のADC106によって受信される血圧信号122は、患者130の動脈血圧に対応する信号を含んでもよく、患者130の動脈血圧波形を含んでもよい。
【００２１】
図1に示す例示的な実装形態によれば、システムプロセッサ102は、血圧信号122をデジタル形式の血圧データ144に変換するためにADC106を利用し、血圧データ144に基づいて複数の心臓血管測定基準112を識別するように構成される。システムプロセッサ102は、心臓血管測定基準112のサブセットと追加因子とを使用して患者130の一回拍出量(以下、「SV」)を決定するようにさらに構成される。以下でより詳細に説明するように、追加因子は、組合せパラメータの加重和を含むメタパラメータに基づき、各組合せパラメータは、心臓血管測定基準112の別のサブセットを含む。
【００２２】
さらに、システムプロセッサ102は、患者130が心臓血管系の危機を経験しているか、またはそのような危機が差し迫っていると判断された場合、感覚アラーム128を呼び出すためにソフトウェアコード110を実行するようにさらに構成されてもよい。様々な実装形態において、感覚アラーム128は、視覚アラーム、聴覚アラーム、および触覚アラームのうちの1つまたは複数を含んでもよい。例えば、視覚アラームを提供するように実装される場合、感覚アラーム128は、ディスプレイ124上のユーザインターフェース126によって示される点滅するおよび/または色付きのグラフィックスとして呼び出されてもよい。聴覚アラームを提供するように実装される場合、感覚アラーム128は、サイレンまたは繰り返し音などの任意の適切な警告音として呼び出されてもよい。さらに、触覚アラームを提供するように実装される場合、感覚アラーム128は、システム100の1つまたは複数の構成要素を振動させるか、または別の方法でユーザ140に知覚可能な物理的衝撃を送達してもよい。
【００２３】
図4Aは、患者の四肢において非侵襲的に末梢動脈血圧を感知するための例示的な実装形態を示す。図4Aに示す心臓モニタリングシステム400Aは、ADC406とソフトウェアコード410とを含む。図4Aによって示すように、患者430の動脈血圧は、血圧感知カフ420aを使用して患者430の指432において非侵襲的に感知される。血圧感知カフ420aから心臓モニタリングシステム400AのADC406によって受信される血圧信号422と、ADC406によって血圧信号422から変換されたデジタル血圧データ444と、ソフトウェアコード410によってデジタル血圧データ444に基づいて識別された心臓血管測定基準412も図4Aにおいて示されている。
【００２４】
患者430、血圧信号422、デジタル血圧データ444は、それぞれ概して、図1における患者130、血圧信号122、およびデジタル血圧データ144に対応し、それらの対応する特質は、本開示によるいずれかの対応する特徴に起因する特質のいずれかを共有してもよい。さらに、図4Aにおける血圧感知カフ420aと、ADC406と、心臓血管測定基準412を含むソフトウェアコード410とを含む心臓モニタリングシステム400Aは、図1における血圧センサ120と、ADC106と、心臓血管測定基準112を含むソフトウェアコード110とを含む心臓モニタリングシステム100に概して対応し、それらの対応する特徴は、本開示のいずれかの対応する特徴に起因する特質のいずれかを共有してもよい。言い換えれば、図4Aには明示的に示されていないが、心臓モニタリングシステム400Aは、それぞれ、ハードウェアプロセッサ102、DAC108、ディスプレイ124、ユーザインターフェース126、および感覚アラーム128に対応する機能を含む。
【００２５】
図4Aに示す実装形態によれば、血圧感知カフ420aは、患者130/430の指432において非侵襲的に患者130/430の末梢動脈血圧を感知するように設計される。さらに、図4Aに示すように、血圧感知カフ420aは、患者130/430による長期の装着に適した、小さく、軽量で、快適な血圧センサの形態をとってもよい。図4Aにおいて、血圧感知カフ420aは、指カフとして示されているが、他の実装形態において、血圧感知カフ420aは、患者130/430への取り付け用の手首、足首、または足指カフとして適切に適合されてもよいことに留意されたい。
【００２６】
指カフとして実装された場合の血圧感知カフ420aについて上記で説明した有利な長期装着能力は、手首、足首、および足指カフの実装形態に起因する場合もあることにさらに留意されたい。結果として、血圧感知カフ420aは、例えば、数分または数時間などの長期の時間にわたって、患者130/430の末梢動脈血圧の実質的に連続的な脈拍ごとのモニタリングを提供するように構成されてもよい。
【００２７】
図4Bは、患者の末梢動脈血圧の最小限に侵襲的な検出を実行するための例示的な実装形態を示す。図4Bによって示すように、患者130/430の橈骨血圧は、最小限に侵襲的な血圧センサ420bを介して検出される。図4Bに示し、図4Aに示すものと同一の参照番号によって識別される特徴は、それぞれ、それらの以前に説明した特徴に対応し、上記のそれらに起因する特質のいずれかを共有してもよいことに留意されたい。血圧センサ420bは、概して、図1における血圧センサ120に対応し、それらの対応する特徴は、本開示によるいずれかの対応する特徴に起因する特性のいずれかを共有してもよいことにさらに留意されたい。
【００２８】
図4Bに示す実装形態によれば、血圧センサ420bは、最小限に侵襲的な方法で患者130/430の末梢動脈血圧を感知するように設計される。例えば、血圧センサ420bは、患者130/430の腕に挿入された橈骨動脈カテーテルを介して患者130/430に取り付けられてもよい。代替的には、図4Bにおいて明示的に示されていないが、別の実装形態において、血圧センサ420bは、患者130/430の脚に挿入された大腿動脈カテーテルを介して患者130/430に取り付けられてもよい。図4Aにおける非侵襲的血圧感知カフ420aと同様に、図4Bにおける最小限に侵襲的な血圧センサ420bは、数分または数時間などの長期の時間にわたって、患者130/430の末梢動脈血圧の実質的に連続的な脈拍ごとのモニタリングを提供するように構成されてもよい。
【００２９】
図5は、一実装形態による、血圧信号522からADC506によって変換されたデジタル血圧データ544の中心動脈血圧波形546への変換を示す図500を示す。図5において、患者530、血圧センサ520、およびソフトウェアコード310も示される。血圧センサ320、血圧信号322、ADC306、デジタル血圧データ544、およびソフトウェアコード510は、それぞれ概して、図1、図4A、および図4Bにおける血圧センサ120/420a/420b、血圧信号122/422、ADC106/406、デジタル血圧データ144/444、およびソフトウェアコード110/410に対応し、それらの対応する特徴は、本開示による任意の対応する特徴に起因する特質を共有してもよい。
【００３０】
したがって、血圧信号522およびデジタル血圧データ544は、血圧センサ120/420a/420b/520を使用して検出される患者130/430/530の末梢動脈血圧波形に対応する。図5に示すように、ADC106/406/506によって血圧信号122/422/522から変換されたデジタル血圧データ144/444/544は、患者130/430/530の大動脈血圧波形または上腕血圧波形に対応する中心動脈血圧波形546に変換されてもよい。図5によってさらに示すように、そのような変換は、デジタル血圧データ144/444/544への伝達関数の適用を通してソフトウェアコード110/410/510によって実行されてもよい。すなわち、そのような伝達関数の適用は、ハードウェアプロセッサ102によって実行されるソフトウェアコード110/410/510によって実行されてもよい。
【００３１】
本開示の例示的な実装形態について、図6および図7を参照して以下にさらに説明する。図6は、心臓モニタリングを実行するためにシステムによって使用するための例示的な方法を概説するフローチャート650を提示する。図7は、例示的な心臓血管測定基準を含む中心動脈血圧のトレースを示す。
【００３２】
図1、図4A、図4B、および図5と組み合わせて図6を参照すると、フローチャート650は、患者130/430/530の動脈の血圧に対応する血圧信号122/422/522をデジタル形式の血圧データ144/444/544に変換することから始まる(アクション652)。上記で論じたように、デジタル血圧データ144/444/544は、心臓モニタリングシステム100/400A/400BのADC 106/406/506によって、血圧センサ120/420a/420b/520を使用して感知された血圧信号122/422/522から変換されてもよい。一実装形態において、例えば、血圧センサ120/420a/420b/520は、患者130/430/530の末梢動脈血圧を感知し、その末梢動脈血圧に対応するアナログ信号として血圧信号122/422/522を生成するために使用されてもよい。そのような実装形態において、ADC106/406/506は、血圧信号122/422/522をデジタル形式の血圧データ144/444/544に変換するために使用することができる。
【００３３】
フローチャート650は、患者130/430/530のデジタル血圧データ144/444/544に基づいて患者130/430/530の心臓血管測定基準112/412を識別することで継続する(アクション654)。図5を参照して上述したように、デジタル血圧データ144/444/544は、ハードウェアプロセッサ102によって実行されるソフトウェアコード110/410/510によって患者130/430/530の中心動脈血圧波形546に変換されてもよい。
【００３４】
図7における中心動脈血圧波形746のトレース700を参照すると、中心動脈血圧波形746は、概して図5における中心動脈血圧波形546に対応し、それらの対応する特徴は、本開示によるいずれかの対応する特徴に起因する特質のいずれかを共有してもよいことに留意されたい。図7に示すように、中心動脈血圧波形546/746は、心臓モニタリングを実行するために重要な様々な心臓血管測定基準を識別するために使用されてもよい。
【００３５】
例えば、トレース700は、心拍の開始、収縮期上行脚の終わりをマークする最大収縮期血圧、収縮期下行脚の終わりをマークするダイクロティックノッチの存在、および患者130/430/530の心拍の拡張期にそれぞれ対応する例示的な心臓血管測定基準712a、712b、712c、および712dを含む心臓血管測定基準712を示す。心臓血管測定基準712には、中心動脈血圧波形546/746の例示的な勾配712eも含まれる。勾配712eは、中心動脈血圧波形546/746に沿った複数の位置において測定されてもよい複数の勾配の単なる代表であることに留意されたい。心臓血管測定基準712は、概して、図1、図4A、および図4Bにおける心臓血管測定基準112/412に対応することにさらに留意されたい。その結果、それらの対応する特徴は、本開示による任意の対応する特徴に起因する特質を共有してもよい。
【００３６】
心臓血管測定基準712a、712b、712c、および712dに加えて、それらのイベント間の間隔中の中心動脈血圧波形546/746の挙動も、心臓モニタリングにおいて使用するための心臓血管測定基準として使用されてもよい。例えば、心臓血管測定基準712aにおける心拍の開始と心臓血管測定基準712bにおける最大収縮期圧力との間の間隔は、収縮期上行脚の持続時間(以下、「収縮期上行脚712a〜712b」)をマークする。中心動脈血圧波形546/746の収縮期下行脚は、心臓血管測定基準712bにおける最大収縮期圧力と心臓血管測定基準712cにおけるダイクロティックノッチとの間の間隔(以下、「収縮期下行脚712b〜712c」)によってマークされる。一緒に、収縮期上行脚712a〜712bおよび収縮期下行脚712b〜712cは、収縮期段階全体(以下、「収縮期段階712a〜712c」)をマークし、心臓血管測定基準712cにおけるダイクロティックノッチと心臓血管測定基準712dにおける拡張期との間の間隔は、中心動脈血圧波形546/746の拡張期段階(以下、「拡張期段階712c〜712d」)をマークする。
【００３７】
また、潜在的な臨床的関心のあるものは、心臓血管測定基準712bにおける最大収縮期圧力から心臓血管測定基準712dまでの間隔(以下、「間隔712b〜712d」)における中心動脈血圧波形546/746の挙動、ならびに、心臓血管測定基準712aにおける心拍の開始から心臓血管測定基準712dにおける拡張期まで(以下、「心拍間隔712a〜712d」)の中心動脈血圧波形546/746の挙動である。間隔中の中心動脈血圧波形546/746の挙動、1)収縮期上行脚712a〜712b、2)収縮期下行脚712b〜712c、3)収縮期段階712a〜712c、4)拡張期段階712c〜712d、5)間隔712b〜712d、および6)心拍間隔712a〜712dは、例えば、それらの間隔の各々における中心動脈血圧波形546/746の曲線下面積と中心動脈血圧波形546/746の標準偏差とを測定することによって識別されてもよい。上記の間隔1、2、3、4、5、および6について測定されたそれぞれの面積および標準偏差は、心臓モニタリングにおいて使用するための追加の心臓パラメータとして機能してもよい。
【００３８】
心拍間隔712a〜712、すなわち、上記の間隔6にわたる中心動脈波形546/746の標準偏差は、以下、小文字のギリシア文字のシグマによって「σ」として表されることに留意されたい。中心動脈血の曲線下面積であり、当技術分野において脈波収縮期面積と呼ばれるものは、以下、「PSA」と呼ばれることにさらに留意されたい。
【００３９】
トレース700を参照して上記で説明した例示的な心臓血管測定基準に加えて、心臓血管測定基準312/412/712は、多くの他の測定基準を含んでもよい。それらの他の心臓血管測定基準のいくつかの例は、大動脈の入力インピーダンス(以下、「大動脈インピーダンス」または「Z」)、ならびに大動脈のコンプライアンス(以下、「大動脈コンプライアンス」または「C」)に対応するコンプライアンス係数を含む。大動脈インピーダンス「Z」および大動脈コンプライアンス「C」は、当技術分野において知られている様々な技法を使用して決定することができることに留意されたい。例えば、非線形モデルを使用し、血圧の少なくとも1つの測定値に基づいてZおよび/またはCを決定するための技法は、2013年5月17日に出願され、2014年6月12日に米国特許出願公開第2014/0163401A1号として公開された、「Method, a System and a Computer Program Product for Determining a Beat-to-Beat Stroke Volume and/or a Cardiac Output」と題する、米国特許出願第13/896,873号(特許文献1)において開示されている。この特許出願は、これによって参照により本出願に完全に組み込まれる。
【００４０】
心臓血管測定基準の追加の例は、脈拍数(以下、「PR」)、平均動脈血圧(以下、「MAP」)、動脈血圧の歪度(以下、「SKU」)、および動脈血圧の尖度(以下、「KURT」)を含む。心臓血管測定基準のさらに他の追加の例は、患者130/430/530の動脈血圧波形546/746の全収縮期面積(以下、「SYS_AREA」)、収縮期時間(以下、「SYS_T」)、および拡張期時間(以下、「DIA_T」)を含む。心臓血管測定基準112/412/712の識別は、ハードウェアプロセッサ102によって実行されるソフトウェアコード110/410/510によって実行されてもよい。
【００４１】
フローチャート650は、心臓血管測定基準112/412/712の第1のサブセットと、組合せパラメータの加重和を含むメタパラメータに基づく追加因子とを使用して、高心拍出量状態にあるときの患者130/430/530のSVを決定することで継続することができ、各組合せパラメータは、心臓血管測定基準112/412/712の第2のサブセットを含む(アクション656)。例えば、患者130/430/530のSVは、上記で論じた心臓血管測定基準PSAおよびZを使用して、以下の式1のように決定することができる。ここで、追加因子は、Ψによって表される。したがって、一実装形態において、心臓血管測定基準112/412/712の第1のサブセットは、PSAとZ(すなわち、それぞれ、脈波収縮期面積と、大動脈のインピーダンス)を含む。
【００４２】
【数１】
2020536665.tif 000003
【００４３】
追加因子Ψは、Φによって表されるメタパラメータの関数として表されてもよく、式2の通りである。
【００４４】
【数２】
2020536665.tif 000004
【００４５】
ここで、σは、中心動脈血圧波形546/746の標準偏差であり、記号*は、乗算を示し、MAPは、患者130/430/530の平均動脈血圧であり、Iは、例えば、5などの、10未満の整数である。したがって、一実装形態において、追加因子Ψは、メタパラメータΦを含む分子と、患者130/430/530のMAPを含む分母とを含む。さらに、式2によって示すように、いくつかの実装形態において、追加因子Ψの分子は、メタパラメータΦとσの積である。
【００４６】
したがって、一実装形態において、式2を式1に代入し、式3となる。
【００４７】
【数３】
2020536665.tif 000005
【００４８】
上述のように、メタパラメータΦは、組合せパラメータの加重和を含み、各組合せパラメータは、心臓血管測定基準112/412/712の第2のサブセットを含む。1つの例示的実装形態において、心臓血管測定基準112/412/712の第2のサブセットは、以下の列挙された10の測定基準のサブセット、すなわち、
1.  σ/10
2.  600/PR
3.  MAP/100
4.  SKU
5.  KURT+3
6.  (100*C)/BSA
7.  BSA
8.  SYS_AREA/1000
9.  SYS_T*10
10.  DIA_T*10
を含んでもよい。
【００４９】
メタパラメータΦの組合せパラメータ内に含まれる心臓血管測定基準は、式1の導入前に上記で識別した心臓血管測定基準のうちの1つまたは複数に正比例または反比例してもよい。例えば、上記の測定基準7は、患者130/430/530のBSAに正比例し、測定基準6は、患者130/430/530のBSAに反比例する。
【００５０】
Φ内に含まれる組合せパラメータは、そのサブセットに対する演算子Oの使用を通じて上記で列挙した心臓血管測定基準の列挙されたサブセット112/412/712から取得されてもよい。演算子Oは、式4として表形式で表現されてもよい。
【００５１】
【数４】
2020536665.tif 000006
【００５２】
ここで、各行は、組合せパラメータを表す。Oの最初の3列は、上記で列挙した心臓血管測定基準のインデックスであり、最後の3列は、組合せパラメータにおいて現れるように各心臓血管測定基準の指数冪であり、第4の列は、第1の列において列挙された心臓血管測定基準の冪であり、第5の列は、第2の列において列挙された心臓血管測定基準の冪であり、第6の列は、第3の列において列挙された心臓血管測定基準の冪である。
【００５３】
具体的な例として、一実装形態において、Oは、式5として表されてもよい。
【００５４】
【数５】
2020536665.tif 000007
【００５５】
式5は、Oの第1の列から第4の列にそれぞれ対応する4つの組合せパラメータP1、P2、P3、およびP4を識別する。上記の心臓血管測定基準の列挙されたリストと組み合わせて図5を参照すると、P1、P2、P3、およびP4は、式5-1、式5-2、式5-3、式5-4として表されてもよい。
【００５６】
【数６】
2020536665.tif 000008
【００５７】
すなわち、組合せパラメータのうちの1つまたは複数に含まれる心臓血管測定基準は、1よりも大きい指数で、負の指数で、または-1よりも負(例えば、-2)の指数で冪乗されてもよい。
【００５８】
メタパラメータΦは、P1、P2、P3、およびP4に関して、式6のように表されてもよい。
【００５９】
【数７】
2020536665.tif 000009
【００６０】
ここで、C0およびCnは、実験的に決定されてもよい係数である。心臓血管測定基準112/412/712の第1のサブセットとメタパラメータΦに基づく追加因子Ψとを使用する患者130/430/530のSVの決定は、ハードウェアプロセッサ102によって実行されるソフトウェアコード110/410/510によって実行されてもよい。さらに、いくつかの実装形態において、ハードウェアプロセッサ102は、心臓血管測定基準112/412/712の第1のサブセットと追加因子Ψとに基づき、当技術分野において知られており、上記の参照によって組み込まれる米国特許出願第13/896,873号によって開示されるようにパルス輪郭法を使用して、患者130/430/530のSVを決定するためにソフトウェアコード110/410/510を実行するように構成される。
【００６１】
いくつかの実装形態において、フローチャート650によって概説した方法は、ハードウェアプロセッサ102によって実行されるソフトウェアコード110/410/510によって、患者130/430/530が心臓血管系の危機を経験しているか、またはそのような危機が差し迫っていると判断された場合、感覚アラーム128を呼び出すことを含むことができる。図3に示すように、例えば、ソフトウェアコード110/410/510は、心臓状態データをディスプレイ324に出力するように構成されてもよい。図1にさらに示すように、いくつかの実装形態において、ソフトウェアコード110/410/510の出力は、デジタル信号を、ディスプレイ124およびユーザインターフェース126を介する提示のためのアナログ信号に変換するために、DAC108を使用して処理されてもよい。
【００６２】
加えて、いくつかの実装形態において、本方法は、ハードウェアプロセッサ102によって実行されるソフトウェアコード110/410/510によって、SVに基づく患者130/430/530の心拍出量(以下、「CO」)を決定することを含んでもよい。例えば、従来技術において知られているように、正常な血行動態状態にある患者のCOは、式7のように患者のSVに基づいて決定されてもよい。ここで、PRは、患者の脈拍数である。
【００６３】
【数８】
2020536665.tif 000010
【００６４】
その結果、患者130/430/530のCOは、式8のように式7への式3の代入を通じて取得されてもよい。
【００６５】
【数９】
2020536665.tif 000011
【００６６】
したがって、本開示は、高心拍出量状態にある患者に適用される場合の従来の手法の欠陥を克服する心臓モニタリングを実行するためのシステムおよび方法を提供する。患者に関する血圧データに基づいて患者の大動脈インピーダンスおよび/または大動脈コンプライアンスを含む複数の心臓血管測定基準を識別し、追加因子によって補足されたそれらの心臓血管測定基準の第1のサブセットを使用することによって、本解決策は、臨床環境における患者の信頼できる心臓モニタリングを可能にする。さらに、心臓血管測定基準の第2のサブセットを含む組合せパラメータの加重和を含むメタパラメータに基づいて追加因子を決定することによって、本解決策は、有利なことに、正常な血行動態状態にあろうと高心拍出量状態にあろうと、患者に関するCOおよび/またはSVの信頼できる決定をさらに可能にする。
【００６７】
上記の説明から、本開示において説明する概念を、それらの概念の範囲から逸脱することなく実装するために、様々な技法を使用することができることが明らかである。さらに、特定の実装形態を具体的に参照して概念を説明したが、当業者は、それらの概念の範囲から逸脱することなく形態および詳細において変更を行うことができることを認識するであろう。したがって、説明した実装形態は、あらゆる点で例示的であり、限定的ではないとみなされるべきである。本開示は、本明細書で説明した特定の実装形態に限定されず、本開示の範囲から逸脱することなく、多くの再配置、修正、および置換が可能であることも理解すべきである。
【符号の説明】
【００６８】
100  心臓モニタリングシステム
102  ハードウェアプロセッサ
104  システムメモリ
106  アナログ-デジタルコンバータ(ADC)
108  デジタル-アナログコンバータ(DAC)
110  ソフトウェアコード
112  心臓血管測定基準
120  血圧センサ
122  血圧信号
124  ディスプレイ
126  ユーザインターフェース
128  感覚アラーム
130  患者
140  医療従事者
142  入力
144  デジタル血圧データ
400A  心臓モニタリングシステム
400B  心臓モニタリングシステム
406  ADC
410  ソフトウェアコード
412  心臓血管測定基準
420a  非侵襲的血圧感知カフ
420b  血圧センサ
422  血圧信号
430  患者
432  指
444  デジタル血圧データ
500  患者
506  ADC
510  ソフトウェアコード
520  血圧センサ
522  血圧信号
530  患者
544  デジタル血圧データ
546  中心動脈血圧波形
【図１】
2020536665.tif 000012
【図２Ａ】
2020536665.tif 000013
【図２Ｂ】
2020536665.tif 000014
【図３Ａ】
2020536665.tif 000015
【図３Ｂ】
2020536665.tif 000016
【図４Ａ】
2020536665.tif 000017
【図４Ｂ】
2020536665.tif 000018
【図５】
2020536665.tif 000019
【図６】
2020536665.tif 000020
【図７】
2020536665.tif 000021
【国際調査報告】
2020536665.tif 000022
2020536665.tif 000023