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課題・解決手段

超音波装置を使用して心拍出量を測定するための方法であって、造影剤注入された心臓のある部位の複数の画像が、異なる時間に、超音波装置によって取得され、その部位の強度の値が画像から抽出され、心拍出量は、基準関数の少なくとも1つのパラメータ(k)に与えられた値から計算され、上記関数が測定された強度値の変化を最も良く表現するように調整される。

概要

背景

心拍出量は、1分間に心臓によって駆出される血液の量を表し、収縮ごとに心臓によって駆出される血液の量、すなわち収縮期駆出量、に心拍数掛けた積である。集中治療中または血行動態が安定しない麻酔下、およびショック状態の人々においては、このパラメータは、厳密に監視されなければならない。様々な方法により、心拍出量を測定することができる。

主要な技法の1つは、「熱希釈法」と呼ばれる方法である。いわゆる「スワンガンツ」カテーテルが、大きい中心静脈を通して導入され、右心に、次いで肺動脈に押し進められる。このカテーテルは、右心房および肺動脈に出口開口を有する。血液温度の小変動を測定するために、カテーテル中には低慣性サーミスタがある。開口によって冷たい液体ボーラスが右心房に注入され、血液を0.数度冷やす温度変動は、カテーテルの端部で記録され、図1に示す挙動を有する。温度変動を知ると、心拍出量を計算することができる。多数の動物および人間の研究が、この測定技法妥当性を確認し、これを、特に集中治療患者において心拍出量を測定するための標準的な技法にした。経熱希釈法と呼ばれる変形例も開発され、これは大動脈における温度変動を可能にして、収集する。

これらの熱希釈法は、1つまたは複数の血管内カテーテルを配置する必要があるので、侵襲的である。そのような手技に関連する厄介な問題はよく知られており、特に、血腫気胸または心膜血腫、ならびに血栓塞栓症または感染合併症発症など、カテーテルを位置決めする難しさに関係する機械操作の問題が知られている。

心拍出量は、ドップラー心エコー検査(DE)によって測定することもできる。

DEは、心臓内の流量を正確に計算する。収縮期駆出量は、2つの測定値、すなわち、一方では大動脈の直径Dと、パルスドップラーに記録された大動脈の血流速度時間積分値VTIaoとから、計算することができる。左心室の収縮中に、いくらかの量の血液が、所与レートで大動脈に駆出される。この量の血液は、駆出の平均速度および持続時間がわかっている場合、計算することができる距離にわたって、大動脈に流れる。DEは、この平均速度を測定すること、および駆出持続時間を知ることを可能にする。したがって、円筒として扱われる大動脈において血液の円柱が移動する距離を計算することができる。心拍出量COは、公式CO = (πD2/4) x VTIao x HRに従って、この量に心拍数を掛けることによって得られる。この技法は非侵襲的であり、比較的実装しやすく、測定される出量は、熱希釈法による出量の測定とよく相関している。しかしながら、この技法は、自動化することができず、患者エコー輝度が乏しい可能性がある、すなわち、心臓構造を見ることさえ困難であるので、経胸腔的に集中治療において行うのは難しいことがある。さらに、出量は大動脈の直径の測定値の2乗から得られるので、このレベルにおいての誤差は、どんなに小さくても、出量を計算する際に大きい誤差となる可能性がある。

心臓が経胸壁心エコー検査によって可視化できない場合には、食道に配置されるカテーテルを使用することができる。この技法は、経食道心エコー検査と呼ばれる。経胸腔的手法と同様の方法で、心拍出量を計算するために大動脈の直径および流れを測定することができる。

これらの心エコー検査技法は、自動化することができず、操作者に左右されるものである。さらに、大動脈弁異常または左心室の出口障害があることなど、いくつかの病気は測定値をゆがめる

国際出願WO 95/29705は、超音波画像、および微泡を含む造影剤静脈注射を使用して、心拍出量を測定する方法を記載する。心拍出量は、注入される量の関数としての、時間と微泡の通過中に取得される画像のビデオ密度との関係を積分することによって計算される。

心エコー図中に、心房内または心室連絡を示す、卵円孔開存と呼ばれる、心臓の右部分とその左部分との間の病的な穴を探さなければならないことが一般的である。これを行うために、90%の生理食塩水血清(saline serum)と10%の空気の混合物が使用され、これは、懸濁状態の多数の微泡のある溶質を得るために、2つの注射器を使用して一方の注射器から他方の注射器に混合物を押し出すことによって行われる。この混合物は、静脈に注射され、超音波を強く反射し、混合物が心臓に到達するとき、超音波で視認できる実質の造影剤を作り出す。生成物が心臓の右部から左部に通過する場合は、心臓に穴がある。このコントラストは徐々に消える。穴がない場合、溶液は血液中希釈され、肺毛細管を通過しない。

多くの科学論文が、微泡を含む造影剤の注射による、すなわち生成物が希釈されたとき、心エコー検査によって取得される画像を使用することによる、いくつかの心臓パラメータの測定を教示する。

Mehtaらによる論文「Validation of a novel method for cardiac output estimation by CT coronography angiography」は、心拍出量と微泡の注入後の大動脈基部におけるコントラストの減衰との間の相関関係記述する。時間に伴う生成物濃度の変化は、取得された画像中の関心領域を使用することによって決定される。

Yunらによる論文「Usefulness of ultrasound contrast media for cardiac output measurement with echocardiography」、Korean Journal of Veterinary Research、2015、55(1):47〜52頁は、心臓の領域の可視化を向上させるために造影剤の注入後に分析される領域のセグメントへのスコア属性を使用し、心拍出量を計算するためにSimpson法を使用する。

Jansenらによる論文「Novel ultrasound contrast agent dilution method for the assessment of ventricular ejection fraction」、European Journal of Echocardiography、2008、vol 9、489〜493頁は、駆出される血液の量に対応する、心室駆出分画を測定するために、微泡の注入後の希釈指標曲線を使用することを記述する。

Cardiovascular Ultrasound、2014、12: 44に発表された、Choiらによる論文「Estimation of cardiac output and pulmonary vascular resistance by contrast echocardiography transit time measurement: a prospective pilot study」は、心臓の右側と左側との間の微泡の移動時間を使用することによって、造影剤の移動時間と心拍出量との間の相関関係を示した。

EURASIP Journal on Applied Signal Processing 2003: 5、479〜489頁に発表された、Mischiらによる論文「Videodensitometric methodsfor cardiac output measurements」は、測定領域の模型を作るためのプラスチック袋と、安定化されたガスであって、いくぶん長いライフサイクルを有するSonoVue(商標)造影剤と、再循環のない無限変形不能円柱(infinite nondeformable cylinder)に基づく理論希釈モデルとを使用して、生体外で行われる、心拍出量を測定するための実験的方法を記述する。この論文は、希釈曲線マッピングするための統計型アルゴリズムを提案する。

概要

超音波装置を使用して心拍出量を測定するための方法であって、造影剤が注入された心臓のある部位の複数の画像が、異なる時間に、超音波装置によって取得され、その部位の強度の値が画像から抽出され、心拍出量は、基準関数の少なくとも1つのパラメータ(k)に与えられた値から計算され、上記関数が測定された強度値の変化を最も良く表現するように調整される。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

超音波機械を使用して心拍出量を測定するための方法であって、-造影剤注入された心臓の領域の複数の画像が、異なる時間に、前記超音波機械によって取得され、-前記領域の信号強度値が、前記画像から抽出され、-少なくとも1つの基準関数パラメータ(k)に与えられた値から、心拍出量が計算され、前記関数が測定された前記強度値進展を最も良く表現するように調整される、方法。

請求項2

前記画像から抽出された、観察される前記領域の前記強度値の時間に伴う増加および減少を表す信号(A)が得られる、請求項1に記載の方法。

請求項3

前記強度値の時間に伴う前記増加および減少を表す前記信号(A)が、減少指数関数と時間のべき乗の積である基準曲線y=a.tb.e-ktによって調整される、請求項2に記載の方法。

請求項4

前記画像から抽出された、観察される前記領域の前記強度値の時間に伴う前記減少のみを表す信号(B)が得られる、請求項1に記載の方法。

請求項5

前記心拍出量が、減少パラメータ(k)に与えられた前記値から計算され、前記基準関数Q(t)=Qo.e-ktが、測定された前記強度値の前記進展を最も良く表現するように調整され、ここでQ(t)は時間に伴う造影剤の量であり、k = r/Vは流出量(r)と観察される前記領域の体積(V)との比である、請求項4に記載の方法。

請求項6

前記強度値を計算するために使用される関心領域が決定され、取得された前記画像すべてにおいて報告される、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。

請求項7

減少信号最大値(Smax)が定義されるとともに、対応する時間(Tmax)が定義され、前記減少信号が、前記最大値(Smax)によって正規化され、前記対応する時間(Tmax)に関してx軸上に再位置決めされる、請求項4から6のいずれか一項に記載の方法。

請求項8

ローパスフィルタコントラスト減少信号曲線に適用される、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。

請求項9

観察される前記領域、特に右心房のサイズが異常に大きい患者に対して、前記減少パラメータ値(k)が、特に、観察される前記領域の面積と、この領域について通常観察される平均面積との比を掛けることによって補正される、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。

請求項10

前記造影剤が、血清と空気の混合物である、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。

請求項11

請求項1から10のいずれか一項に定義されるような超音波機械を使用して心拍出量を測定するための方法を実装するためのコンピュータプログラム製品であって、プロセッサによって実行されると、-造影剤が注入された心臓の領域の複数の画像が、異なる時間に、前記超音波機械によって取得されることと、-前記領域の信号強度値が、前記画像から抽出されることと、-少なくとも1つの基準関数パラメータ(k)に与えられた値から、心拍出量が計算され、前記関数が測定された前記強度値の進展を最も良く表現するように調整されることとを行うコード命令を含む、コンピュータプログラム製品。

請求項12

特に、請求項1から10のいずれか一項に記載の心拍出量を測定するための方法を実装するために、心臓の領域に注入されることを意図された、造影剤としての微細気泡を作成するための装置(10)であって、-カテーテルに接続されるように設計された弁(7)およびエクステンダ(6)に接続された、固有注射器(5)と、-連続して数回、特に5〜20回、前記注射器のプランジャ(5a)を自動的に作動させるように構成された機構であって、前記弁が閉じられている間に前記プランジャが後方に引っ張られると前記注射器内真空が生成され、次いで圧迫をやめるために前記プランジャがゆるめられる、機構とを備える、装置。

技術分野

0001

本発明は、心拍出量の測定に関する。

背景技術

0002

心拍出量は、1分間に心臓によって駆出される血液の量を表し、収縮ごとに心臓によって駆出される血液の量、すなわち収縮期駆出量、に心拍数掛けた積である。集中治療中または血行動態が安定しない麻酔下、およびショック状態の人々においては、このパラメータは、厳密に監視されなければならない。様々な方法により、心拍出量を測定することができる。

0003

主要な技法の1つは、「熱希釈法」と呼ばれる方法である。いわゆる「スワンガンツ」カテーテルが、大きい中心静脈を通して導入され、右心に、次いで肺動脈に押し進められる。このカテーテルは、右心房および肺動脈に出口開口を有する。血液温度の小変動を測定するために、カテーテル中には低慣性サーミスタがある。開口によって冷たい液体ボーラスが右心房に注入され、血液を0.数度冷やす温度変動は、カテーテルの端部で記録され、図1に示す挙動を有する。温度変動を知ると、心拍出量を計算することができる。多数の動物および人間の研究が、この測定技法妥当性を確認し、これを、特に集中治療患者において心拍出量を測定するための標準的な技法にした。経熱希釈法と呼ばれる変形例も開発され、これは大動脈における温度変動を可能にして、収集する。

0004

これらの熱希釈法は、1つまたは複数の血管内カテーテルを配置する必要があるので、侵襲的である。そのような手技に関連する厄介な問題はよく知られており、特に、血腫気胸または心膜血腫、ならびに血栓塞栓症または感染合併症発症など、カテーテルを位置決めする難しさに関係する機械操作の問題が知られている。

0005

心拍出量は、ドップラー心エコー検査(DE)によって測定することもできる。

0006

DEは、心臓内の流量を正確に計算する。収縮期駆出量は、2つの測定値、すなわち、一方では大動脈の直径Dと、パルスドップラーに記録された大動脈の血流速度時間積分値VTIaoとから、計算することができる。左心室の収縮中に、いくらかの量の血液が、所与レートで大動脈に駆出される。この量の血液は、駆出の平均速度および持続時間がわかっている場合、計算することができる距離にわたって、大動脈に流れる。DEは、この平均速度を測定すること、および駆出持続時間を知ることを可能にする。したがって、円筒として扱われる大動脈において血液の円柱が移動する距離を計算することができる。心拍出量COは、公式CO = (πD2/4) x VTIao x HRに従って、この量に心拍数を掛けることによって得られる。この技法は非侵襲的であり、比較的実装しやすく、測定される出量は、熱希釈法による出量の測定とよく相関している。しかしながら、この技法は、自動化することができず、患者エコー輝度が乏しい可能性がある、すなわち、心臓構造を見ることさえ困難であるので、経胸腔的に集中治療において行うのは難しいことがある。さらに、出量は大動脈の直径の測定値の2乗から得られるので、このレベルにおいての誤差は、どんなに小さくても、出量を計算する際に大きい誤差となる可能性がある。

0007

心臓が経胸壁心エコー検査によって可視化できない場合には、食道に配置されるカテーテルを使用することができる。この技法は、経食道心エコー検査と呼ばれる。経胸腔的手法と同様の方法で、心拍出量を計算するために大動脈の直径および流れを測定することができる。

0008

これらの心エコー検査技法は、自動化することができず、操作者に左右されるものである。さらに、大動脈弁異常または左心室の出口障害があることなど、いくつかの病気は測定値をゆがめる

0009

国際出願WO 95/29705は、超音波画像、および微泡を含む造影剤静脈注射を使用して、心拍出量を測定する方法を記載する。心拍出量は、注入される量の関数としての、時間と微泡の通過中に取得される画像のビデオ密度との関係を積分することによって計算される。

0010

心エコー図中に、心房内または心室連絡を示す、卵円孔開存と呼ばれる、心臓の右部分とその左部分との間の病的な穴を探さなければならないことが一般的である。これを行うために、90%の生理食塩水血清(saline serum)と10%の空気の混合物が使用され、これは、懸濁状態の多数の微泡のある溶質を得るために、2つの注射器を使用して一方の注射器から他方の注射器に混合物を押し出すことによって行われる。この混合物は、静脈に注射され、超音波を強く反射し、混合物が心臓に到達するとき、超音波で視認できる実質の造影剤を作り出す。生成物が心臓の右部から左部に通過する場合は、心臓に穴がある。このコントラストは徐々に消える。穴がない場合、溶液は血液中希釈され、肺毛細管を通過しない。

0011

多くの科学論文が、微泡を含む造影剤の注射による、すなわち生成物が希釈されたとき、心エコー検査によって取得される画像を使用することによる、いくつかの心臓パラメータの測定を教示する。

0012

Mehtaらによる論文「Validation of a novel method for cardiac output estimation by CT coronography angiography」は、心拍出量と微泡の注入後の大動脈基部におけるコントラストの減衰との間の相関関係記述する。時間に伴う生成物濃度の変化は、取得された画像中の関心領域を使用することによって決定される。

0013

Yunらによる論文「Usefulness of ultrasound contrast media for cardiac output measurement with echocardiography」、Korean Journal of Veterinary Research、2015、55(1):47〜52頁は、心臓の領域の可視化を向上させるために造影剤の注入後に分析される領域のセグメントへのスコア属性を使用し、心拍出量を計算するためにSimpson法を使用する。

0014

Jansenらによる論文「Novel ultrasound contrast agent dilution method for the assessment of ventricular ejection fraction」、European Journal of Echocardiography、2008、vol 9、489〜493頁は、駆出される血液の量に対応する、心室駆出分画を測定するために、微泡の注入後の希釈指標曲線を使用することを記述する。

0015

Cardiovascular Ultrasound、2014、12: 44に発表された、Choiらによる論文「Estimation of cardiac output and pulmonary vascular resistance by contrast echocardiography transit time measurement: a prospective pilot study」は、心臓の右側と左側との間の微泡の移動時間を使用することによって、造影剤の移動時間と心拍出量との間の相関関係を示した。

0016

EURASIP Journal on Applied Signal Processing 2003: 5、479〜489頁に発表された、Mischiらによる論文「Videodensitometric methodsfor cardiac output measurements」は、測定領域の模型を作るためのプラスチック袋と、安定化されたガスであって、いくぶん長いライフサイクルを有するSonoVue(商標)造影剤と、再循環のない無限変形不能円柱(infinite nondeformable cylinder)に基づく理論希釈モデルとを使用して、生体外で行われる、心拍出量を測定するための実験的方法を記述する。この論文は、希釈曲線マッピングするための統計型アルゴリズムを提案する。

0017

国際出願WO 95/29705

先行技術

0018

Mehtaら、「Validation of a novel method for cardiac output estimation by CT coronography angiography」
Yunら、「Usefulness of ultrasound contrast media for cardiac output measurement with echocardiography」、Korean Journal of Veterinary Research、2015、55(1):47〜52頁
Jansenら、「Novel ultrasound contrast agent dilution method for the assessment of ventricular ejection fraction」、European Journal of Echocardiography、2008、vol 9、489〜493頁
Choiら、「Estimation of cardiac output and pulmonary vascular resistance by contrast echocardiography transit time measurement: a prospective pilot study」、Cardiovascular Ultrasound、2014、12: 44
Mischiら、「Videodensitometric methodsfor cardiac output measurements」、EURASIP Journal on Applied Signal Processing 2003: 5、479〜489頁

発明が解決しようとする課題

0019

侵襲の少ない、自動化された、信頼性が高い技法を得るために、心拍出量を測定するための方法をさらに改善する必要がある。

課題を解決するための手段

0020

本発明は、この必要を満たすことを目的とし、その態様の1つによれば、超音波機械を使用して心拍出量を測定するための方法によりそれを行い、この方法は、
-造影剤が注入された心臓の領域の複数の画像が、異なる時間に、超音波機械によって取得され、
- その領域の超音波信号強度値が、画像から抽出され、
- 少なくとも1つの基準関数パラメータに与えられた値から、心拍出量が計算され、上記関数が、測定された強度値の進展を最も良く表現するように調整される。

0021

「領域の超音波信号強度」は、領域における画像のピクセル平均グレーレベルを表す情報を意味する。

0022

本発明は、容易に自動化し、再現することができる、侵襲の少ない心拍出量測定が得られるようにする。測定は、測定を行う操作者に依存していないので、再現可能である。本発明による方法は、不安定性の危険がある患者の麻酔中に使用されてもよい。集中治療において、すべての血行動態的に不安定な患者に使用されてもよい。

0023

熱希釈法中の温度変動が、心拍出量の測定を可能にするのと同様の方法で、本発明は、造影剤の変動および消失レートが、心拍出量と相関することを利用する。観察される心臓の領域における微泡の経過に関係する超音波信号の記録は、したがって、微泡を運ぶ血液の流量に関する情報を含む物理法則に従う。

0024

本発明のおかげで、造影剤の消失のレートを自動的に分析することにより、心拍出量測定値を得ることができる。造影剤は、好ましくは、微細気泡で満たされた血清から構成される。そのような造影剤は、非常に容易に生成され、測定後は体内に完全に吸収され得る。

0025

心拍出量を測定するための方法は、したがって、造影剤として微細気泡を注入するステップ先行してもよい。この注入は、一定の間隔で、自動的に行うことができる。各注入後に、心拍出量もまた、自動的に測定することができる。異常な心拍出量値が検出される場合、アラームが生成されてもよい。

0026

この方法は、必要な場合は動物を犠牲にして、動物において実装される場合もある。

0027

本発明による方法は、リアルタイムで実装されるのに適しており、計算された心拍出量値に従って医療チームがより迅速に反応することを可能にする。本発明はまた、患者の状態を監視するために、一定の間隔で自動的に実装されてもよい。

0028

本発明はまた、経胸壁または経食道心エコー検査によって実装されてもよい。

0029

造影剤は、静脈アクセスにより右心房を通って導入される。このアクセスは、首にある頸静脈、またはコントラストがよりゆっくりと高まる大腿静脈、または末梢静脈であってもよい。

0030

右心房および/または右心室において、コントラストの観察および超音波信号強度の測定が行われる。これらの心腔は、収縮期および拡張期に伴って変形する。血液は、心拍数に伴って開閉する弁を通ってこれらの心室を出る。

0031

造影剤の作成
本発明はまた、その態様の別のものによれば、特に、上記で定義したような本発明による心拍出量を測定するための方法を実装するために、造影剤として微細気泡を作成するための装置に関し、この装置は、
- 弁に接続された注射器と、
- 弁が閉じた状態でプランジャを引っ張ることによって注射器の内部に真空を作り、次いで、真空を壊すために引っ張る力をゆるめることにより、連続して数回、たとえば5〜20回、注射器プランジャを自動的に作動させる機構
を備える。

0032

造影剤を作成するためにそのような装置を使用すると、操作者に左右されない、超音波画像に標準的および再現可能なコントラストを得ることができる。

0033

本発明による造影剤を作成するための装置は、既存の超音波機械に適合されてもよく、または独立したシステムの一部であってもよい。

0034

造影剤は、好ましくは血清および空気の無菌混合物であり、特に、5ml〜10mlの生理食塩水血清および0.5ml〜1mlの空気を含み、たとえば、4mlの血清および0.5mlの空気を含む。

0035

弁は、微細気泡で満たされた血清を注入するために、真空および再与圧(repressurization)サイクルが終了すると、開くことによって自動的に制御可能である。

0036

造影剤が注入されると、混合によって形成された微細気泡は、右心室から左心室に通過せず、肺で止められる。微泡はライフサイクルが短く、造影剤が注入される心臓の領域に造影剤があるのを短時間にする。

0037

画像の分析
造影剤が注入された心臓の領域の複数の画像は、好ましくは、これらの画像間で経過した時間に注意しながら、異なる時間に、超音波機械によって取得される。

0038

画像は、DICOM(医療におけるデジタル画像通信)フォーマット、すなわち医療画像データコンピュータ管理のための標準規格で記録されてもよい。変形例として、画像は、任意の可能なエクスポートフォーマット、たとえば、ビデオで記録される。

0039

最大値投影法」については、画像中のコントラストの拡張を評価するために、MIPタイプ中間画像が作成されてもよい。

0040

心臓の領域の関心領域は、手動または自動で決定されて、時間ともに取得される画像のすべてに引き継がれてもよい。

0041

関心領域の輪郭は、たとえば、円形楕円形多角形、またはその他であり、たとえば、右室の形態に従う。

0042

信号強度は、たとえば、この輪郭内の画像ピクセルグレーレベルを平均化することによって得られる。

0043

各画像の、特に関心領域の強度値からの時間に伴うコントラストの変化は、有利には記録される。

0044

心拍出量の計算
画像から抽出された、観察される部位の強度値の時間に伴う増加および減少を表す信号が得られる場合がある。この信号は、基準曲線、すなわち減少指数関数および時間のべき乗の積、y=a.tb.e-kt (k>0 ; b >または= 0)によって、調整されてもよい。

0045

信号包絡線は、有利には、熱希釈法の知られている技法によって得られる信号と同様である。熱希釈法に使用される公式と同一の公式が、全体としてこの信号に適用され、次いで心拍出量を計算するために使用されてもよい。

0046

一変形例では、画像から抽出された、領域の強度値の時間に伴う減少を単に表す信号が得られる。これらの信号は、検査される心臓の領域に注入された造影剤の進展を示す。

0047

重量評価により、造影剤が流れている心室中に存在する造影剤の量Q(t)を決定するための基準関数は、以下のように表すことができる。

0048

0049

これにより、
Q(t)=Qo.e-kt
となり、ここで、k = r/Vは、出力流量rと観察される部位の体積Vとの比を表す。この比kは、基準関数の減少のパラメータである。

0050

心拍出量は、少なくとも1つの減少パラメータkに与えられた値から計算され、上記関数が測定された強度値の進展を最も良く表現するように調整される。

0051

コントラスト減少のみを表す信号が記録される場合には、信号の最大値Smaxが定義されてもよく、それとともに対応する時間Tmaxが定義されてもよい。信号は、最大値Smaxによって正規化され、対応する時間Tmaxに関してx軸上に再位置決めされてもよい。曲線を滑らかにするために、コントラスト減少信号曲線にローパスフィルタが適用されてもよい。

0052

パラメータkと検査される部位のサイズとの関係
減少パラメータkは、観察される心室の体積/面積に直接結び付けられる。この体積が非常に大きい場合、測定されたパラメータk値、したがって、計算される心拍出量の過小評価がある。

0053

異常に大容量の心室、特に心房を有する患者に対して、減少パラメータkの値は、心室面積と、この心室について通常観察される平均面積との比をそれに掛けることによって補正されてもよい。

0054

心室について通常観察される平均面積は、超音波推奨による、一定数のいわゆる標準的患者について得られる面積の平均を取ることによって得られてもよい。

0055

したがって方法は、超音波信号強度を測定するために使用される関心領域の面積を決定することと、この面積を考慮し、測定された値を、基準面積領域に得られた値に匹敵する値まで下げるために補正を適用することによって、または、観察される領域の面積の関数として異なる基準曲線を使用することによって心拍出量を計算することとからなるステップを含んでもよい。

0056

コンピュータプログラム製品
本発明はまた、その態様の別のものによれば、前に定義したような超音波機械を使用して心拍出量を測定するための方法の実装のためのコンピュータプログラム製品に関し、このコンピュータプログラム製品は、プロセッサによって実行されると以下を行うコード命令を含む。
-造影剤が注入された心臓の領域の複数の画像が、異なる時間に、超音波機械によって取得され、
- その領域の信号強度値が、画像から抽出され、
- 少なくとも1つの基準関数パラメータに与えられた値から、心拍出量が計算され、上記関数が測定された強度値の進展を最も良く表現するように調整される。

0057

本発明による方法のための上で述べた特性は、コンピュータプログラム製品に適用される。

0058

本発明によるコンピュータプログラム製品は、超音波機械に組み込むことができ、特に、心エコー検査機械に組み込まれるマイクロプロセッサカードに記録することができる。一変形例では、コンピュータプログラム製品は、外部システムに組み込まれる。

図面の簡単な説明

0059

本発明は、その実施形態の非限定的な例の、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を調べると、より良く理解することができる。
従来技術の熱希釈法によって得られた温度信号の時間に伴う変化を示す図である。
本発明による方法の一例を実装するためのステップを示す図である。
関心領域の輪郭を示す、本発明を実装するために使用される経食道心エコー検査の画像である。
造影剤を作成するための従来技術による装置を示す図である。
造影剤を作成するための本発明による装置を示す図である。
造影剤の使用に関係するコントラストの出現を示す図である。
本発明による方法を適用することによって得られた強度値信号のタイミング図である。
本発明による方法を適用することによって得られた強度値信号のタイミング図である。
本発明により得られ、調整されたコントラスト進展信号の一例を示す図である。
図9a〜図9dは、本発明により、および従来技術により得られた信号の比較の別の例を示す図である。
図10aおよび図10bは、本発明による方法を適用することによって得られた強度値の減少信号を示す図である。
正規化後の、ならびにフィルタリングの前および後の、減少信号の別の例を示す図である。
フィルタリング後図11減少曲線に対応させるための基準関数のフィッティングを示す図である。
熱希釈法によって測定された心拍出量と減少パラメータkとの相関関係を示す図である。
標準的な右心房面積を持つ患者について、減少パラメータkに従って計算された心拍出量を示す曲線の図である。
拡張した右心房(面積28cm2)を持つ患者の図14の曲線に含まれるものを示す図である。
減少パラメータkを補正した、図15の曲線を示す図である。

実施例

0060

本発明による心臓の心拍出量を測定するための方法を実装するための異なるステップが、図2に示されている。

0061

第1のステップ11の間に、患者は、パラメータの中でも患者の心拍出量を測定するために、心エコー図の準備がされる。

0062

本発明の実施形態の一例では、図3に示すように、右心房RAの画像を得るために、経食道心エコー検査プローブが使用される。

0063

血清の1つまたは複数の注射器、たとえば、4mlの生理食塩水血清および0.5mlの空気を含む、5つの注射器があらかじめ用意される。血清/空気混合が広く好ましいが、本発明は特定のタイプの造影剤に限定されない。

0064

造影剤は、図4に示すように、3方弁4によって接続された2つの注射器2および3を含む装置を使用することによって作成することができる。第1の注射器2に含まれた血清は、第2の空の注射器3の方へ進められ、次いで、微細気泡を含む均一溶液を得るために第1の注射器2に再び注入される。

0065

変形例として、弁7およびエクステンダ6に接続され、注入カテーテルに接続されるように設計された、単一の注射器5を含む、図5に示すような本発明による装置10が使用される。注射器5のプランジャ5aは、微細気泡を形成するために、図示しない機構によって、連続して数回、たとえば10回、自動的に作動されてもよい。プランジャ5aを引っ張る度に、注射器に真空が作り出され、次いでプランジャ5aは、真空を壊すためにゆるめられる。

0066

次いで弁7が開けられ、微細気泡を含む血清が注入される。

0067

図2のステップ12は、頸静脈へのカテーテルによる、またはスワンガンツカテーテルのDesiletイントロデューサにある注入ルートによる、造影剤の注入に対応する。

0068

ステップ13の間に、注入の開始から超音波においてコントラストが完全に消失するまで、複数の画像の記録が行われる。本発明によるコントラスト検査例が、図6に示されている。

0069

各画像が、画像分析によって信号コントラストに関して分析される。ステップ14において検討される例では、図3の楕円形の輪郭によって画定される関心領域は、実験条件、特に注入箇所に従って、超音波画像に配置される。

0070

超音波信号強度は、関心領域に位置するピクセルのグレーレベルの平均値である。

0071

右心房から遠く離れて、特に大腿静脈において、注入が行われるとき得られる信号Aの進展は、図7Aに示されている。時間の関数として、関心領域では信号強度の増加および減少が観察される。造影剤の到達、次いで造影剤の離脱に対応するこの信号Aは、心臓の動によって変調される。信号Aの包絡線は、図1に示す熱希釈法によって得られる信号と同様である。次いで心拍出量が、ステップ16の間に計算される。

0072

熱希釈法測定方法との比較を行うために、微泡溶液の5〜10mlの少なくとも3つの注射器が使用され、実験は、これらの注射器の各々で繰り返された。各注射器の内容物は、カテーテルを使用して右心房に注入される。熱希釈法による心拍出量は、前に説明したように、温度低下曲線で得られる。

0073

Aおよび熱希釈法信号は、前に述べたように、減少指数関数および時間のべき乗によって生成される基準曲線によって調整することができる。1つのフィッティング例が、図8Aに点線の曲線で示されている。

0074

図9は、信号Aのタイプを示し、これから、対応する熱希釈法曲線に重ねられる包絡線の点が抽出される。重ね合わせは注目に値する。これは、従来技術によって得られる曲線と、本発明によって得られる曲線との類似性確証し、造影剤の分散が、心拍出量測定の基本原理として役立つことができることを示す。

0075

変形例または組合せにおいて、図7Bに示す、コントラストの減少のみが記録された第2の信号Bが得られる。この場合、減少は、前に説明したように、指数方程式によって調整される。患者の超音波画像から抽出された信号Bの一例が、図10の曲線に示されている。x軸上の曲線の起点は、図10の曲線(b)でわかるように、最大信号Smaxおよび対応する時間Tmaxを決定した後、基準関数によるフィッティングを用いて、移動される。減少パラメータkの減少指数関数による曲線当てはめ満足の行くものである。

0076

検討される例では、ステップ15の間に、コントラスト減少信号Bのローパスフィルタリングが行われ、図11の曲線(b)となる。

0077

前に説明したように、図12に示すように、検討される例において図11の曲線(b)から、有利には、信号Bの基準関数によるフィッティングが行われる。最良の適合は、基準関数が測定される強度値の進展を最も良く表現するように、パラメータkの値に作用することによって求められる。

0078

したがってパラメータkは、各患者を検査するとき、場合によっては、フィッティングの品質と同様に、行われるいくつかのコントラスト検査にわたって平均して、抽出することができる。

0079

心拍出量と減少パラメータkとの相関関係は、図13に示すように、熱希釈法によって測定されたその流量がわかっているパラメータkの値から確立される。これらの予備的な結果は、熱希釈法によって測定された流量と本発明により測定されたパラメータkとの間で、p誤差(p error)が5.10-4未満の優れた相関関係を示す。

0080

図14〜図16の曲線は、患者の右心房のサイズによる、減少パラメータkの関数として計算された心拍出量の例を示す。図14は、18cm2未満の右心房を持つ患者に対応する。28cm2の面積を有する右心房を持つ患者に得られた値は、図15のこの曲線に含められた。この場合、減少パラメータkは過大評価される。前に説明したように、図16に示すように、減少パラメータkは、その後、有利には、たとえば、観察された関心領域の面積と、通常この領域に観察される平均面積との比によって補正される。

0081

本発明は、ショックおよび/または呼吸困難内科集中治療で入院した患者に使用することができる。好ましくは、測定は血行動態の安定化後に行われ、すなわち、患者は、2時間以上の間、血圧または心拍度数変動、当てはまる場合は、治療の変更または人工呼吸器設定の変更を全く体験していない。経食道超音波検査探触子を所定の位置に置くことができ、測定を行うことができる。探触子は、患者の血行動態を監視するために、所定の位置に置いておくことができる。

0082

本発明は上記で説明した例に限定されない。

0083

経胸腔的に測定を行うことが可能である。

0084

造影剤の注入、および外部的に用意されるその即時調製(extemporaneous preparation)が、自動的に行われてもよい。

0085

2注射器
3 注射器
4 弁
5 注射器
5aプランジャ
6エクステンダ
7 弁
10 装置

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