【発明の詳細な説明】
心臓内のシャントの大きさを検出、測定するための装置発明の技術分野
本発明は熱希釈を用いて、心臓内部のシャントの大きさを検出、測定するため
の装置に関する。関連技術についての説明
心臓内のシャントは、今日では、心臓内部の異なる部位からの血液のサンプル
を計算することにより検出されるのが通常である。酸素の飽和の差によって、シ
ャントが存在するか否かが示される。この方法は、また、特に感度がよいもので
は無く、また、特に心房隔膜に欠陥のある患者では誤測定となりがちである。
ＳＵ-Ａ-1109124は、高圧の塩水を高圧の心室内に導入し、その後でそれが低
圧で心室に到着する瞬間を記録することにより、心臓内血流のシャントの欠陥を
診断する方法を記述している。低圧の心室内での血液の電気抵抗が、高圧塩水の
導入の前後で測定され、初期の抵抗と比較して心室内の血液の電気抵抗が異なる
場合は、病理的な心臓内の血液のシャントによる心臓の欠陥が診断される。発明の要約
本発明は上記の問題を解決し、熱希釈を用いて心臓内のシャントの大きさを検
出、測定するための装置を提供する。公知の熱希釈の技術を用いて、心臓の異な
る部分から、二つの熱希釈の曲線が測定される。心臓内のシャントの存在は、測
定された熱希釈曲線の形状
を、シャントの無い心臓から得られた熱希釈曲線の形状と比較することにより検
出される。もし比較された形状がお互いに相応しないものならば、心臓内にシャ
ントが存在することを示す。心臓内のシャントの大きさを測定するためには、測
定された熱希釈曲線の下の面積が計算される。この面積情報が心臓の吐出力、即
ち単位時間当たり心臓によって吐出される血液の容量、そして、シャントの大き
さの計算に用いられる。熱希釈は、心臓の吐出力を測定するためのいくつかの異
なる方法の一つであるが、一つの利点は、熱希釈がどちらかと言えば、単純で正
確な方法であるということである。
熱希釈は心臓の吐出力を得るのに用いられる指示薬希釈の一つの一般的な型で
ある。この技術では、熱希釈のカテーテルが、例えば心臓の右の部分に置かれ、
カテーテルの注入口が右心房にあるようにして、カテーテル上のサーミスタは下
流の肺動脈中にあるようにする。冷たい塩水のかたまりが、注入口を通して右心
房に注入され、そこで、それが血液と混合して、サーミスタで検出される温度変
化を作る。これから、熱希釈曲線がプロット出来て、曲線の形は流量に依存する
。
本発明に従う熱希釈の利用による心臓内シャントの大きさの検出、測定のため
の装置は、心臓の異なる部分から得られる二つの異なる熱希釈曲線を与えるため
の、時間の関数としての血液の温度変化を測定するための手段からなる。そして
、熱希釈曲線はデジタル化手段、例えばＡ/Ｄ変換器によってデジタル化される
。デジタル化された熱希釈曲線は、それからデジタル化手段に接続されたメモリ
装置中に保存される。本発明に従う装置は、また、測定された熱希釈曲線の形と
、シャントの無い心臓から得られた熱希釈曲線の形を比
較するための、メモリ装置に接続された比較装置からなる。もし比較された形状
がお互いに相応しなければ、これは心臓内にシャントが存在することを意味する
。比較装置には校正装置が接続されていて、熱希釈曲線上の左から右へのシャン
ト（Ｌ-Ｒシャント）の影響を取り除く。これは熱希釈曲線を外挿することによ
ってなされる。本発明に従う装置は、したがって、また熱希釈曲線下の面積を、
第一に計算するための計算用の、校正装置に接続された計算手段からなる。第二
に、計算手段はシャントの型、左から右へのシャント、または右から左へのシャ
ントに依存して、また、心臓の欠陥の型、心房隔膜欠陥ＡＳＤ、心室隔膜欠陥Ｖ
ＳＤ、あるいは動脈管開存症ＰＤＡに依存して、心臓の吐出力の異なる組み合わ
せを計算して、シャントの大きさを最終的に決定する。
本発明に従う装置を用いることにより、心臓内のシャントの大きさを検出、測
定するための正確で、信頼できる方法が提供される。心臓内のシャントの大きさ
は、心臓の外科処置を決定することにおいて、最も重要なパラメータである。
本発明は、追加の特徴とそれによる利点と共に、添付した説明図面に関連して
いる以下の記述を参照することにより、最もよく理解される。図面の簡単な説明
第１図は人の心臓の概略の断面図である。
第２図はシャントの無い心臓について得られる熱希釈曲線のグラフである。
第３図は左から右へのシャント（Ｌ-Ｒシャント）のある心臓について得られ
る熱希釈曲線のグラフである。
第４図は右から左へのシャント（Ｒ-Ｌシャント）のある心臓について得られ
る熱希釈曲線のグラフである。
第５図は本発明に従った装置の概略のブロック図である。好ましい実施例の詳細説明
第１図に、人の心臓の概略断面図が示されている。心臓は右半分と左半分に分
割されている。心臓の右半分は右心室ＲＶと右心房ＲＡからなる。同様に、心臓
の左半分は左心室ＬＶと左心房ＬＡからなる。第１図において下大静脈ＩＶＣが
示されており、それは右心房ＲＡと、肺に導く肺動脈ＰＡに導いている。肺静脈
ＰＶは左心房ＬＡに導き、そして、大動脈ＡＯが血液を“体の他の部分”に導く
。
シャントを引き起こす心臓の欠陥には三つの異なる型があり、即ち、右心房Ｒ
Ａと左心房ＬＡの間の壁に穴が生じる心房隔膜欠陥ＡＳＤと、右心室ＲＶと左心
室ＬＶの間の壁に穴が生じる心室隔膜欠陥ＶＳＤ及び大動脈ＡＯと肺動脈ＰＡの
異常連結である動脈管開存症（または冠動静脈瘻）ＰＤＡがある。シャントは、
左から右へのシャント（心臓の左半分から右半分への異常な連結）のＬ-Ｒシャ
ントと、右から左へのシャント（心臓の右半分から左半分への異常な連結）のＲ
-Ｌシャントとに分けられる。
熱希釈技術が基礎とする原理は、ある物質の熱変化は、与えられた温度変化に
対しての、その質量と比熱に関係するということである。静的な系では、もし異
なる温度の二つの物質が混合されれば、その結果得られる混合物の温度は、二物
質の初期温度の中間になるだろう。もし一つの物質の質量が未知ならば、平衡で
の二つの物質の熱変化を等しいと置き、その結果の方程式から未知の質量を計算
して決定出来る。
連続流れの系、心臓と血管系のようなものに、この原理が適用される時、少量
の比較的冷たい物質（例えば塩水）が血液に注入され、混合され、それによって
、その系に塩水が注入された点の少し下流で検出出来る時間−温度曲線を与える
。この曲線は熱希釈曲線と呼ばれ、その熱希釈曲線下の面積は検出点での瞬間的
な混合温度の和を表わす。通常、その結果得られる時間−温度曲線は正負が反転
しているので、曲線は正の値として表示される。
第２図はシャントの無い心臓、即ち健全な心臓について得られる熱希釈曲線の
グラフである。曲線の立ち上がり部分は血液の冷却を示し、曲線の減衰部はその
後の血液の加熱を示す。曲線は指数関数的な減衰が特徴的である。
第３図は左から右へのシャント（Ｌ-Ｒシャント）、即ち心臓の左半分から右
半分への異常な連結のある心臓について得られた熱希釈曲線２０のグラフである
。もし第２図と第３図の曲線がお互いに比較されれば、第３図の曲線の下降部は
ある点Ｓから先はもう一つの指数関数の形に従い、第３図のこの点Ｓは曲線２０
の最大値の５６％に位置していることが明らかである。
第４図は右から左へのシャント（Ｒ-Ｌシャント）、即ち心臓の右半分から左
半分への異常な連結を持つ心臓について得られる熱希釈曲線３０のグラフである
。この曲線は心房隔膜欠陥ＡＳＤ、即ち右心房ＲＡ（第１図参照）と左心房ＬＡ
の間の壁に穴のある患者から記録された。第４図から明らかなように、“通常の
”熱希釈曲線にＲ-Ｌシャントの波３２が付加されている。
熱希釈曲線が記録されるためには、カテーテルが、例えば大きな
静脈中に挿入され、静脈に沿って、例えば右心臓に向かって通され、心臓の右の
部分を通ってさらに少し先の距離まで通される。カテーテルはカテーテルの外部
に向かってオリフィス切り口を持ち、液体がこのオリフィスでカテーテルの末端
から血流中に注入される。カテーテルには、カテーテルに沿った異なる場所に置
かれた、一つないし二つのサーミスタが配置されている。これらのカテーテルは
医学の分野では公知であり、したがって、詳細が示されたり、説明されていない
。
本発明に従う装置で、心臓内のシャントの大きさを検出、測定可能であるため
には、二つの異なる熱希釈を記録しなければならない。シャントの型や心臓欠陥
の型により、カテーテルは心臓内部の異なる場所に置かれねばならない。即ち、
冷たい塩水は異なる場所に注入され、その温度計（または温度計群）は心臓内の
異なる場所で温度を測定しているのである。以下に、本発明に従う装置に必要な
情報を提供するため、冷たい塩水をどこに注入するか、またどこにその温度計（
または温度計群）を置くかのリストを示す。Ｌ-Ｒシャントの測定
１．心房隔膜欠陥（ＡＳＤ）第一曲線
：冷たい塩水の右心房（ＲＡ）または上大静脈（ＳＶＣ）または下大静
脈（ＩＶＣ）への注入。肺動脈（ＰＡ）内の温度計で肺の血流（ＰＢＦ＝ＣＯR
）を測定する。第二曲線
：冷たい塩水の左心室（ＬＶ）への注入。大動脈（ＡＯ）中の温度計で
全身の血流（ＳＢＦ＝ＣＯL）を測定する。Ｌ-Ｒシャント＝ＰＢＦ−ＳＢＦ（全
てリットル/分）
２．１．動脈管開存症（または冠動静脈瘻）ＰＤＡ：冷たい塩水の左
心室（ＬＶ）への注入。温度計：最初は下降大動脈（ＤＡ）中でＰＢＦを測定し
、次に肺動脈（ＰＡ）中でＬ-Ｒを測定する。
２．２．心室隔膜欠陥（ＶＳＤ）：第一曲線
：冷たい塩水の右心房（ＲＡ）への注入。肺動脈（ＰＡ）中の温度計で
ＰＢＦを測定する。第二曲線
：冷たい塩水の左心室（ＬＶ）への注入。肺動脈（ＰＡ）中の温度計で
Ｌ-Ｒを測定する。Ｌ-Ｒシャントは比として計算される：
ＡL-R／ＡPBFｘ１００＝Ｌ-Ｒ（ＰＢＦの％）
Ｌ-Ｒ（リットル／分）＝Ｌ-Ｒ（ＰＢＦの％）ｘＰＢＦ／１００
ＳＢＦ＝ＰＢＦ−Ｌ-Ｒ（全てリットル／分）
ただし ＡL-R＝第二曲線の面積
ＡPBF＝第一曲線の面積Ｒ-Ｌシャントの測定
全部の欠陥、心房隔膜欠陥、開口動脈、及び心室隔膜欠陥において、カテーテ
ルの同じ取り付け法が用いられた。第一曲線
：冷たい塩水の左心房（ＬＡ）への注入。大動脈（ＡＯ）中の温度計で
全身の血流（ＳＢＦ）を測定する。第二曲線
：冷たい塩水の右心房（ＲＡ）または上大静脈（ＳＶＣ）または下大静
脈（ＩＶＣ）への注入。大動脈（ＡＯ）中の温度計でＲ-Ｌを測定する。Ｒ-Ｌシ
ャントは比として計算される；
Ｒ-Ｌ（ＳＢＦの％）＝ＡR-L／ＡSBFｘ１００
Ｒ-Ｌ（リットル／分）＝Ｒ-Ｌ（ＳＢＦの％）ｘＳＢＦ/１００
ＰＢＦ＝ＳＢＦ−Ｒ-Ｌ（全てリットル／分）
ただし ＡR-L＝第二曲線の面積
ＡSBF＝第一曲線の面積
第５図に、本発明に従う装置４０の概略のブロック図が示されている。装置４
０は時間の関数として血液の温度を測定するための手段４２からなる。測定手段
４２はカテーテル中の温度計（温度計群）から温度計入力を受信する。測定手段
４２は、もしカテーテルが二つの温度計を持つならば、同時に二つの異なる温度
計信号を受信出来なければならない。測定手段４２は、熱希釈曲線の形（第２−
４図）で、アナログ信号を、熱希釈曲線（または曲線群）をデジタル化するため
のデジタル化手段４４に出力する。装置４０はまた、デジタル化された熱希釈曲
線を保存するためのデジタル化手段４４に接続されたメモリ装置４６からなる。
二つの熱希釈に含まれる情報が、両方とも心臓内部のシャントの検出、測定が可
能なために必要なので、メモリ装置４６は、少なくとも二つのデジタル化された
熱希釈曲線を保存するように作られている。比較装置４８は、測定された熱希釈
曲線の形をシャントのない心臓から得られた熱希釈曲線の形と比較するため、メ
モリ装置４６に接続されている。もし比較された形がお互いに相応しないならば
、これは心臓内部にシャントが存在することを意味する。装置４０はまた、熱希
釈曲線上の左から右へのシャント（Ｌ-Ｒシャント）（第３図参照）の影響を排
除するための、比較装置４８に接続された校正装置５０からなる。もし心臓に左
から右へのシャントが存在すれば、曲線２０の下降線は、特定の点Ｓ、これは第
３図の曲線２０の最高値の５６％に位置するが、それから先はもう一つの指数関
数に従う。校正装置５０は、シャントの流れについての曲線の校正に外挿法を使
う。熱希釈曲線（第３図参照）上に二つの点が選ばれるが、その一つは点Ｓであ
り、そこで曲線の通常の指数関数部分がシャントのために変化させら
れる。他の点、Ｔは曲線の最高値の７９％で、曲線の通常の、変化のない減衰部
上に選ばれる。曲線の最後の部分、即ち第３図の点Ｓの右側の曲線が、二つの上
記点ＴＮＳに合うように、指数関数の減衰を用いて外挿され、校正された“曲線
”２２をあたえる。このようにして、曲線の下の面積、それは例えば、心臓の出
力、ＣＯの計算に用いられるのだが、それがシャントの流れについて校正される
。（以下の方程式を参照）。校正装置５０には、計算装置５２が計算のために接
続され、第一に、測定された熱希釈曲線下の面積を、シャントが左から右へのシ
ャントの時に計算し、第二に、心臓の右半分の心臓出力ＣＯR、そして（心臓の
左半分の心臓出力ＣＯL、及び左から右へのシャントの大きさ）あるいは左から
右へのシャントの大きさを計算する。シャントが右から左へのシャントである時
、第二の計算装置は心臓の左半分での心臓出力ＣＯLと右から左へのシャントの
大きさを計算する。左から右へのシャントは次のように定義される：
Ｌ-Ｒシャント流れ＝ＳＢＦ−ＰＢＦ
ただし ＰＢＦ＝ＣＯR；ＳＢＦ＝ＣＯL
シャントの大きさは、しばしばパーセントで表現される。即ち：
Ｌ-Ｒ％SBF＝（ＣＯL−ＣＯR）／ＣＯL
Ｌ-Ｒ％PBF＝（ＣＯL−ＣＯR）／ＣＯR
心臓出力ＣＯは、修正スチュアート−ハミルトン式により次のように与えられ
る：
ＣＯ＝（Ｖ＊（ＴB−ＴI）／Ａ）＊（（ＳI＊ＣI）（／ＳB＊ＣB））＊６０＊
ＣT
ただし Ｖ＝注入体積（ｌ）；Ａ＝熱希釈曲線の面積（℃＊Ｓ
）；ＴB＝血液温度（℃）；ＴI＝注入液体の温度（℃）；ＳI＝注入液体の比重
；ＣI＝注入液体の比熱；ＳB＝血液の比重；ＣB＝血液の比熱；ＣT＝注入液体の
カテーテル中での加熱のための補正因子。
異なるシャント群の大きさもまた、次のように計算出来る。
Ｌ-Ｒ（ＰＢＦの％）＝ＡL-R／ＡPBF＊１００
Ｌ-Ｒ（リットル／分）＝Ｌ-Ｒ（ＰＢＦの％）＊ＰＢＦ／１００
ただし ＡL-R＝Ｒ-Ｌ曲線の面積
ＡSBF＝ＳＢＦ曲線の面積
装置４０はまた、計算手段５２とメモリ装置４６に接続された表示装置５４か
らなる。表示装置５４は、測定された熱希釈曲線のグラフと心臓内シャントの大
きさを表示する。
デジタル化装置４４は、従来からのＡ／Ｄ変換器４４でよい。
発明の実施例が示され、説明されたが、本発明の精神と範囲から必ずしも逸脱
することなしに、通常の技術を持つ者によって、多くの変更、修飾、代替が可能
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Device for detecting and measuring the size of shunts in the heartTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention uses thermodilution to detect and measure the size of a shunt inside the heart.
Device.Explanation of related technologies
Intracardiac shunts are nowadays blood samples from different parts of the heart
Is usually detected by calculating Due to the difference in oxygen saturation,
Indicates whether the agent is present. This method is also particularly sensitive
And are prone to erroneous measurements, especially in patients with defective atrial septum.
SU-A-1109124 introduces high pressure saline into the high pressure ventricle, after which it
By recording the moment of arrival at the ventricle with pressure, a shunt defect in intracardiac blood flow can be identified.
Describes how to diagnose. The electrical resistance of blood in a low-pressure ventricle is
Measured before and after induction, with different electrical resistance of blood in the ventricle compared to the initial resistance
If a pathological intracardiac blood shunt causes a heart defect to be diagnosed.Summary of the Invention
The present invention solves the above problem and uses thermodilution to detect the size of the shunt in the heart.
Provide a device for exit and measurement. Differentiating the heart using known thermodilution techniques
From this point, two thermodilution curves are measured. The presence of a shunt in the heart is
Fixed thermodilution curve shape
By comparing the shape of a thermodilution curve obtained from a heart without a shunt.
Will be issued. If the compared shapes are not compatible with each other,
Indicates that the event exists. To measure the size of the shunt in the heart,
The area under the defined thermodilution curve is calculated. This area information is the heart's ejection power,
The volume of blood pumped by the heart per unit time and the size of the shunt
It is used for calculating the height. Thermodilution provides several different methods for measuring cardiac ejection force.
One advantage is that thermodilution is rather simple and correct.
That is a surefire way.
Thermodilution is one common type of indicator dilution used to obtain cardiac power
is there. In this technique, a thermodilution catheter is placed, for example, in the right part of the heart,
With the catheter inlet in the right atrium, the thermistor on the catheter goes down.
So that it is in the pulmonary artery of the stream. A cold saltwater chunk flows right through the inlet
Injected into the chamber, where it mixes with the blood and changes in temperature detected by a thermistor
Make From this, a thermodilution curve can be plotted, and the shape of the curve depends on the flow rate
.
For detecting and measuring intracardiac shunt size by using thermodilution according to the present invention
Device gives two different thermodilution curves obtained from different parts of the heart
Means for measuring the change in blood temperature as a function of time. And
The thermodilution curve is digitized by means of digitizing means, for example an A / D converter
. The digitized thermodilution curve is then stored in a memory connected to the digitizing means.
Stored in the device. The device according to the invention also relates to the shape of the measured thermodilution curve.
, Compare the shape of the thermodilution curve obtained from a shunt-free heart
A comparing device connected to the memory device for comparing. If the shape compared
If they do not correspond to each other, this means that there is a shunt in the heart
. A calibration device is connected to the comparison device, and a left-to-right
(LR shunt). This is done by extrapolating the thermodilution curve.
It is done. The device according to the invention therefore also reduces the area under the thermodilution curve:
The first consists of calculation means connected to the calibration device for calculation. second
In addition, the calculation means is the type of shunt, shunt from left to right, or shunt from right to left.
And the type of heart defect, atrial diaphragm defect ASD, ventricular diaphragm defect V
Different combinations of cardiac ejection force depending on SD or patent ductus arteriosus PDA
The size of the shunt is finally determined by calculating the height of the shunt.
By using the device according to the present invention, the size of the shunt in the heart can be detected and measured.
An accurate and reliable method for determining The size of the shunt in the heart
Is the most important parameter in determining cardiac surgery.
The present invention, together with additional features and advantages thereof, are described in connection with the accompanying illustrative drawings.
It is best understood by referring to the following description.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
FIG. 1 is a schematic sectional view of a human heart.
FIG. 2 is a graph of a thermodilution curve obtained for a heart without a shunt.
FIG. 3 is obtained for a heart with a left-to-right shunt (LR shunt).
7 is a graph of a thermodilution curve.
FIG. 4 is obtained for a heart with a right-to-left shunt (RL shunt).
7 is a graph of a thermodilution curve.
FIG. 5 is a schematic block diagram of an apparatus according to the present invention.Detailed Description of the Preferred Embodiment
FIG. 1 shows a schematic sectional view of a human heart. Heart divided into right and left halves
Cracked. The right half of the heart consists of the right ventricle RV and the right atrium RA. Similarly, heart
Consists of a left ventricle LV and a left atrium LA. In FIG. 1, the inferior vena cava IVC
Shown, which leads to the right atrium RA and the pulmonary artery PA leading to the lungs. Pulmonary vein
PV leads to left atrium LA, and aorta AO leads blood to "other parts of the body"
.
There are three different types of heart defects that cause shunts:
Atrial septum defect ASD with a hole in the wall between A and left atrium LA, right ventricle RV and left heart
Ventricular diaphragm defect VSD with a hole in the wall between ventricles LV and aorta AO and pulmonary artery PA
There is a patent ductus arteriosus (or coronary arteriovenous fistula) PDA that is an abnormal connection. The shunt is
Left-to-right shunt (abnormal connection from left half of heart to right half)
And the R of the right-to-left shunt (abnormal connection from the right half of the heart to the left half)
-Divided into L shunts.
The principle on which thermodilution technology is based is that the thermal change of a substance
It is related to its mass and specific heat. In a static system, if different
If two substances at different temperatures are mixed, the temperature of the resulting mixture will be
Will be in the middle of the initial temperature of quality. If the mass of one substance is unknown,
Calculate the unknown mass from the resulting equation
Can be determined.
When this principle is applied to continuous flow systems, such as the heart and vasculature, small amounts
A relatively cold substance (eg saline) is injected into the blood and mixed,
Gives a time-temperature curve that can be detected slightly downstream of the point where the saline was injected into the system
. This curve is called the thermodilution curve, and the area under the thermodilution curve is the instantaneous
Represents the sum of various mixing temperatures. Usually, the resulting time-temperature curve is inverted
The curve is displayed as a positive value.
FIG. 2 shows a thermodilution curve obtained for a heart without a shunt, ie, a healthy heart.
It is a graph. The rising part of the curve indicates the cooling of the blood,
Figure 7 shows the subsequent heating of the blood. The curves are characterized by exponential decay.
FIG. 3 shows a left-to-right shunt (LR shunt), ie, from the left half of the heart to the right.
FIG. 4 is a graph of a thermodilution curve 20 obtained for a heart with abnormal connection to half.
. If the curves of FIG. 2 and FIG. 3 are compared with each other, the descending part of the curve of FIG.
From one point S onward, according to another exponential function, this point S in FIG.
Is clearly located at 56% of the maximum value of.
FIG. 4 shows a right-to-left shunt (RL shunt), ie, from the right half of the heart to the left.
5 is a graph of a thermodilution curve 30 obtained for a heart with an abnormal connection to half.
. This curve shows the atrial septum defect ASD, ie, the right atrial RA (see FIG. 1) and the left atrial LA.
Recorded from patient with hole in wall between. As is apparent from FIG.
"The RL shunt wave 32 has been added to the thermodilution curve.
For a thermodilution curve to be recorded, the catheter must
Inserted into the vein and passed along the vein, for example, towards the right heart,
It is passed a little further distance through the part. The catheter is outside the catheter
Hold the orifice cut toward the
Is injected into the bloodstream. Catheters can be placed at different locations along the catheter.
One or two thermistors are arranged. These catheters
Well known in the medical arts, and therefore not shown or described in detail
.
With the device according to the invention, it is possible to detect and measure the size of the shunt in the heart
Must record two different thermodilutions. Shunt types and heart defects
Depending on the type, the catheter must be placed at different locations inside the heart. That is,
Cold saline is injected into different places, and its thermometer (or thermometers)
They measure temperature in different places. Below, the necessary components for the device according to the invention
In order to provide information, where to inject the cold brine and where the thermometer (
Or a list of thermometers).Measurement of LR shunt
1. Atrial diaphragm defect (ASD)First curve
: Right atrium (RA) or superior vena cava (SVC) or inferior stasis in cold saline
Infusion into the pulse (IVC). Pulmonary blood flow (PBF = CO) with thermometer in pulmonary artery (PA)R
) Is measured.Second curve
: Injection of cold saline into the left ventricle (LV). With a thermometer in the aorta (AO)
Whole body blood flow (SBF = COL) Is measured. LR shunt = PBF-SBF (all
L / min)
2.1. Patent ductus arteriosus (or coronary arteriovenous fistula) PDA: cold saline left
Infusion into the ventricle (LV). Thermometer: first measures PBF in the descending aorta (DA)
The LR is then measured in the pulmonary artery (PA).
2.2. Ventricular septum defect (VSD):First curve
: Injection of cold saline into right atrium (RA). With a thermometer in the pulmonary artery (PA)
Measure PBF.Second curve
: Injection of cold saline into the left ventricle (LV). With a thermometer in the pulmonary artery (PA)
Measure LR. The LR shunt is calculated as a ratio:
ALR/ APBFx100 = LR (% of PBF)
LR (liter / min) = LR (% of PBF) × PBF / 100
SBF = PBF-LR (all liters / minute)
However, ALR= Area of the second curve
APBF= Area of the first curveMeasurement of RL shunt
For all defects, atrial diaphragm defects, open arteries, and ventricular diaphragm defects,
The same mounting method was used.First curve
: Injection of cold saline into left atrium (LA). With a thermometer in the aorta (AO)
The systemic blood flow (SBF) is measured.Second curve
: Right atrium (RA) or superior vena cava (SVC) or inferior stasis in cold saline
Infusion into the pulse (IVC). Measure RL with a thermometer in the aorta (AO). RL
Ant is calculated as a ratio;
RL (% of SBF) = ARL/ ASBFx100
RL (liter / minute) = RL (% of SBF) x SBF / 100
PBF = SBF-RL (all liters / minute)
However, ARL= Area of the second curve
ASBF= Area of the first curve
FIG. 5 shows a schematic block diagram of an apparatus 40 according to the invention. Device 4
0 comprises means 42 for measuring blood temperature as a function of time. Measuring means
42 receives a thermometer input from a thermometer (a group of thermometers) in the catheter. Measuring means
42, if the catheter has two thermometers, two different temperatures at the same time
It must be able to receive meter signals. The measuring means 42 has the shape of the thermodilution curve (second
4) to digitize the analog signal into a thermodilution curve (or group of curves)
To the digitizing means 44. Device 40 also includes a digitized thermodilution curve.
It comprises a memory device 46 connected to digitizing means 44 for storing lines.
The information contained in the two thermodilutions can both detect and measure shunts inside the heart
Memory device 46 has at least two digitized
It is designed to store thermodilution curves. The comparison device 48 measures the measured thermodilution.
To compare the shape of the curve to the shape of a thermodilution curve obtained from a heart without a shunt,
It is connected to the memory device 46. If the compared shapes do not correspond to each other
This means that there is a shunt inside the heart. Device 40 may also be
Eliminate the effect of left-to-right shunts (LR shunts) on the curve (see Fig. 3).
And a calibration device 50 connected to the comparison device 48 for removal. If left to heart
If there is a shunt from to the right, the descending line of curve 20 will be at a particular point S,
It is located at 56% of the maximum value of curve 20 in FIG.
Follow the numbers. Calibrator 50 uses extrapolation to calibrate the curve for the shunt flow.
U. Two points are selected on the thermodilution curve (see FIG. 3), one of which is point S.
Where the normal exponential part of the curve is changed due to the shunt.
It is. The other point, T, is 79% of the maximum value of the curve, the normal, constant attenuation of the curve.
Selected above. The last part of the curve, the curve to the right of point S in FIG.
Extrapolated and calibrated "curve" using exponential decay to fit the notation TNS
"22. In this way, the area under the curve, for example,
Used to calculate force, CO, but it is calibrated for shunt flow
. (See equation below). The computing device 52 is connected to the calibration device 50 for calculation.
First, the area under the measured thermodilution curve is taken by the shunt from left to right.
Second, the heart output CO of the right half of the heartR, And (heart
Left half heart output COL, And shunt size from left to right) or from left
Calculate the size of the shunt to the right. When the shunt is a right-to-left shunt
, The second computing device is the cardiac output CO in the left half of the heartLAnd of the shunt from right to left
Calculate the size. A left-to-right shunt is defined as:
LR shunt flow = SBF-PBF
However, PBF = CORSBF = COL
Shunt size is often expressed as a percentage. That is:
LR%SBF= (COL-COR) / COL
LR%PBF= (COL-COR) / COR
The cardiac output CO is given by the modified Stuart-Hamilton equation as
RU:
CO = (V * (TB-TI) / A) * ((SI* CI) (/ SB* CB)) * 60 *
CT
Where V = injection volume (l); A = area of thermodilution curve (° C * S
); TB= Blood temperature (° C); TI= Temperature of injected liquid (° C); SI= Specific gravity of injected liquid
CI= Specific heat of the injected liquid; SB= Specific gravity of blood; CB= Specific heat of blood; CT= Injected liquid
Correction factor for heating in the catheter.
The size of the different shunt groups can also be calculated as follows:
LR (% of PBF) = ALR/ APBF* 100
LR (liter / min) = LR (% of PBF) * PBF / 100
However, ALR= Area of RL curve
ASBF= Area of SBF curve
The device 40 also comprises a display device 54 connected to the calculating means 52 and the memory device 46.
Become. The display 54 displays a graph of the measured thermodilution curve and the size of the intracardiac shunt.
Display the magnitude.
The digitizing device 44 may be a conventional A / D converter 44.
While embodiments of the invention have been shown and described, it does not necessarily depart from the spirit and scope of the invention.
Many modifications, qualifications, and substitutions can be made by those of ordinary skill without having to
It is.
【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項
【提出日】平成１０年７月４日（１９９８．７．４）
【補正内容】
補正後の明細書
心臓内のシャントの大きさを検出、測定するための装置発明の技術分野
本発明は熱希釈を用いて、心臓内部のシャントの大きさを検出、測定するため
の装置に関する。関連技術についての説明
心臓内のシャントは、今日では、心臓内部の異なる部位からの血液のサンプル
を計算することにより検出されるのが通常である。酸素の飽和の差によって、シ
ャントが存在するか否かが示される。この方法は、また、特に感度がよいもので
は無く、また、特に心房隔膜に欠陥のある患者では誤測定となりがちである。
ＳＵ-Ａ-1109124は、高圧の塩水を高圧の心室内に導入し、その後でそれが低
圧で心室に到着する瞬間を記録することにより、心臓内血流のシャントの欠陥を
診断する方法を記述している。低圧の心室内での血液の電気抵抗が、高圧塩水の
導入の前後で測定され、初期の抵抗と比較して心室内の血液の電気抵抗が異なる
場合は、病理的な心臓内の血液のシャントによる心臓の欠陥が診断される。
ＵＳ-4,417,588は、冷たい液体の注入場所の下流の場所で、主な血液の流れ方
向に関して、熱希釈曲線を得るために、血液温度を時間の関数として測定するた
めの手段からなる心臓出力の計算を開始するための装置を説明する；そして熱希
釈曲線をデジタル化して保存するための手段と、心臓出力を測定するため、デジ
タル化した熱希釈曲線下の面積を計算するための手段を説明する。発明の要約
本発明は上記の問題を解決し、熱希釈を用いて心臓内のシャントの大きさを検
出、測定するための装置を提供する。公知の熱希釈の技術を用いて、心臓の異な
る部分から、二つの熱希釈の曲線が測定される。心臓内のシャントの存在は、測
定された熱希釈曲線の形状を、シャントの無い心臓から得られた熱希釈曲線の形
状と比較することにより検出される。もし比較された形状がお互いに相応しない
ものならば、心臓内にシャントが存在することを示す。心臓内のシャントの大き
さを測定するためには、測定された熱希釈曲線の下の面積が計算される。この面
積情報が心臓の吐出力、即ち単位時間当たり心臓によって吐出される血液の容量
、そして、シャントの大きさの計算に用いられる。熱希釈は、心臓の吐出力を測
定するためのいくつかの異なる方法の一つであるが、一つの利点は、熱希釈がど
ちらかと言えば、単純で正確な方法であるということである。
熱希釈は心臓の吐出力を得るのに用いられる指示薬希釈の一つの一般的な型で
ある。この技術では、熱希釈のカテーテルが、例えば心臓の右の部分に置かれ、
カテーテルの注入口が右心房にあるようにして、カテーテル上のサーミスタは下
流の肺動脈中にあるようにする。冷たい塩水のかたまりが、注入口を通して右心
房に注入され、そこで、それが血液と混合して、サーミスタで検出される温度変
化を作る。これから、熱希釈曲線がプロット出来て、曲線の形は流量に依存する
。
本発明に従う熱希釈の利用による心臓内シャントの大きさの検出、測定のため
の装置は、心臓の異なる部分から得られる二つの異な
る熱希釈曲線を与えるための、時間の関数としての血液の温度変化を測定するた
めの手段からなる。そして、熱希釈曲線はデジタル化手段、例えばＡ/Ｄ変換器
によってデジタル化される。デジタル化された熱希釈曲線は、それからデジタル
化手段に接続されたメモリ装置中に保存される。本発明に従う装置は、また、測
定された熱希釈曲線の形と、シャントの無い心臓から得られた熱希釈曲線の形を
比較するための、メモリ装置に接続された比較装置からなる。もし比較された形
状がお互いに相応しなければ、これは心臓内にシャントが存在することを意味す
る。比較装置には校正装置が接続されていて、熱希釈曲線上の左から右へのシャ
ント（Ｌ-Ｒシャント）の影響を取り除く。これは熱希釈曲線を外挿することに
よってなされる。本発明に従う装置は、したがって、また熱希釈曲線下の面積を
、第一に計算するための計算用の、校正装置に接続された計算手段からなる。第
二に、計算手段はシャントの型、左から右へのシャント、または右から左へのシ
ャントに依存して、また、心臓の欠陥の型、心房隔膜欠陥ＡＳＤ、心室隔膜欠陥
ＶＳＤ、あるいは動脈管開存症ＰＤＡに依存して、心臓の吐出力の異なる組み合
わせを計算して、シャントの大きさを最終的に決定する。
本発明に従う装置を用いることにより、心臓内のシャントの大きさを検出、測
定するための正確で、信頼できる方法が提供される。心臓内のシャントの大きさ
は、心臓の外科処置を決定することにおいて、最も重要なパラメータである。
本発明は、追加の特徴とそれによる利点と共に、添付した説明図面に関連して
いる以下の記述を参照することにより、最もよく理解される。図面の簡単な説明
第１図は人の心臓の概略の断面図である。
第２図はシャントの無い心臓について得られる熱希釈曲線のグラフである。
第３図は左から右へのシャント（Ｌ-Ｒシャント）のある心臓について得られ
る熱希釈曲線のグラフである。
第４図は右から左へのシャント（Ｒ-Ｌシャント）のある心臓について得られ
る熱希釈曲線のグラフである。
第５図は本発明に従った装置の概略のブロック図である。好ましい実施例の詳細説明
第１図に、人の心臓の概略断面図が示されている。心臓は右半分と左半分に分
割されている。心臓の右半分は右心室ＲＶと右心房ＲＡからなる。同様に、心臓
の左半分は左心室ＬＶと左心房ＬＡからなる。第１図において下大静脈ＩＶＣが
示されており、それは右心房ＲＡと、肺に導く肺動脈ＰＡに導いている。肺静脈
ＰＶは左心房ＬＡに導き、そして、大動脈ＡＯが血液を“体の他の部分”に導く
。
シャントを引き起こす心臓の欠陥には三つの異なる型があり、即ち、右心房Ｒ
Ａと左心房ＬＡの間の壁に穴が生じる心房隔膜欠陥ＡＳＤと、右心室ＲＶと左心
室ＬＶの間の壁に穴が生じる心室隔膜欠陥ＶＳＤ及び大動脈ＡＯと肺動脈ＰＡの
異常連結である動脈管開存症（または冠動静脈瘻）ＰＤＡがある。シャントは、
左から右へのシャント（心臓の左半分から右半分への異常な連結）のＬ-Ｒシャ
ントと、右から左へのシャント（心臓の右半分から左半分への異常な連結）のＲ
-Ｌシャントとに分けられる。
熱希釈技術が基礎とする原理は、ある物質の熱変化は、与えられた温度変化に
対しての、その質量と比熱に関係するということである。静的な系では、もし異
なる温度の二つの物質が混合されれば、その結果得られる混合物の温度は、二物
質の初期温度の中間になるだろう。もし一つの物質の質量が未知ならば、平衡で
の二つの物質の熱変化を等しいと置き、その結果の方程式から未知の質量を計算
して決定出来る。
連続流れの系、心臓と血管系のようなものに、この原理が適用される時、少量
の比較的冷たい物質（例えば塩水）が血液に注入され、混合され、それによって
、その系に塩水が注入された点の少し下流で検出出来る時間−温度曲線を与える
。この曲線は熱希釈曲線と呼ばれ、その熱希釈曲線下の面積は検出点での瞬間的
な混合温度の和を表わす。通常、その結果得られる時間−温度曲線は正負が反転
しているので、曲線は正の値として表示される。
第２図はシャントの無い心臓、即ち健全な心臓について得られる熱希釈曲線の
グラフである。曲線の立ち上がり部分は血液の冷却を示し、曲線の減衰部はその
後の血液の加熱を示す。曲線は指数関数的な減衰が特徴的である。
第３図は左から右へのシャント（Ｌ-Ｒシャント）、即ち心臓の左半分から右
半分への異常な連結のある心臓について得られた熱希釈曲線２０のグラフである
。もし第２図と第３図の曲線がお互いに比較されれば、第３図の曲線の下降部は
ある点Ｓから先はもう一つの指数関数の形に従い、第３図のこの点Ｓは曲線２０
の最大値の５６％に位置していることが明らかである。
第４図は右から左へのシャント（Ｒ-Ｌシャント）、即ち心臓の右
半分から左半分への異常な連結を持つ心臓について得られる熱希釈曲線３０のグ
ラフである。この曲線は心房隔膜欠陥ＡＳＤ、即ち右心房ＲＡ（第１図参照）と
左心房ＬＡの間の壁に穴のある患者から記録された。第４図から明らかなように
、“通常の”熱希釈曲線にＲ-Ｌシャントの波３２が付加されている。
熱希釈曲線が記録されるためには、カテーテルが、例えば大きな静脈中に挿入
され、静脈に沿って、例えば右心臓に向かって通され、心臓の右の部分を通って
さらに少し先の距離まで通される。カテーテルはカテーテルの外部に向かってオ
リフィス切り口を持ち、液体がこのオリフィスでカテーテルの末端から血流中に
注入される。カテーテルには、カテーテルに沿った異なる場所に置かれた、一つ
ないし二つのサーミスタが配置されている。これらのカテーテルは医学の分野で
は公知であり、したがって、詳細が示されたり、説明されていない。
本発明に従う装置で、心臓内のシャントの大きさを検出、測定可能であるため
には、二つの異なる熱希釈を記録しなければならない。シャントの型や心臓欠陥
の型により、カテーテルは心臓内部の異なる場所に置かれねばならない。即ち、
冷たい塩水は異なる場所に注入され、その温度計（または温度計群）は心臓内の
異なる場所で温度を測定しているのである。以下に、本発明に従う装置に必要な
情報を提供するため、冷たい塩水をどこに注入するか、またどこにその温度計（
または温度計群）を置くかのリストを示す。Ｌ-Ｒシャントの測定
１．心房隔膜欠陥（ＡＳＤ）第一曲線
：冷たい塩水の右心房（ＲＡ）または上大静脈（ＳＶＣ）また
は下大静脈（ＩＶＣ）への注入。肺動脈（ＰＡ）内の温度計で肺の血流（ＰＢＦ
＝ＣＯR）を測定する。第二曲線
：冷たい塩水の左心室（ＬＶ）への注入。大動脈（ＡＯ）中の温度計で
全身の血流（ＳＢＦ＝ＣＯL）を測定する。Ｌ-Ｒシャント＝ＰＢＦ−ＳＢＦ（全
てリットル/分）
２．１．動脈管開存症（または冠動静脈瘻）ＰＤＡ：冷たい塩水の左心室（ＬＶ
）への注入。温度計：最初は下降大動脈（ＤＡ）中でＰＢＦを測定し、次に肺動
脈（ＰＡ）中でＬ-Ｒを測定する。
２．２．心室隔膜欠陥（ＶＳＤ）：第一曲線
：冷たい塩水の右心房（ＲＡ）への注入。肺動脈（ＰＡ）中の温度計で
ＰＢＦを測定する。第二曲線
：冷たい塩水の左心室（ＬＶ）への注入。肺動脈（ＰＡ）中の温度計で
Ｌ-Ｒを測定する。Ｌ-Ｒシャントは比として計算される：
ＡL-R／ＡPBFｘ１００＝Ｌ-Ｒ（ＰＢＦの％）
Ｌ-Ｒ（リットル／分）＝Ｌ-Ｒ（ＰＢＦの％）ｘＰＢＦ／１００
ＳＢＦ＝ＰＢＦ−Ｌ-Ｒ（全てリットル／分）
ただし ＡL-R＝第二曲線の面積
ＡPBF＝第一曲線の面積Ｒ-Ｌシャントの測定
全部の欠陥、心房隔膜欠陥、開口動脈、及び心室隔膜欠陥において、カテーテ
ルの同じ取り付け法が用いられた。第一曲線
：冷たい塩水の左心房（ＬＡ）への注入。大動脈（ＡＯ）中の温度計で
全身の血流（ＳＢＦ）を測定する。第二曲線
：冷たい塩水の右心房（ＲＡ）または上大静脈（ＳＶＣ）または下大静
脈（ＩＶＣ）への注入。大動脈（ＡＯ）中の温度計でＲ-Ｌを測
定する。Ｒ-Ｌシャントは比として計算される；
Ｒ-Ｌ（ＳＢＦの％）＝ＡR-L／ＡSBFｘ１００
Ｒ-Ｌ（リットル／分）＝Ｒ-Ｌ（ＳＢＦの％）ｘＳＢＦ/１００
ＰＢＦ＝ＳＢＦ−Ｒ-Ｌ（全てリットル／分）
ただし ＡR-L＝第二曲線の面積
ＡSBF＝第一曲線の面積
第５図に、本発明に従う装置４０の概略のブロック図が示されている。装置４
０は時間の関数として血液の温度を測定するための手段４２からなる。測定手段
４２はカテーテル中の温度計（温度計群）から温度計入力を受信する。測定手段
４２は、もしカテーテルが二つの温度計を持つならば、同時に二つの異なる温度
計信号を受信出来なければならない。測定手段４２は、熱希釈曲線の形（第２ー
４図）で、アナログ信号を、熱希釈曲線（または曲線群）をデジタル化するため
のデジタル化手段４４に出力する。装置４０はまた、デジタル化された熱希釈曲
線を保存するためのデジタル化手段４４に接続されたメモリ装置４６からなる。
二つの熱希釈に含まれる情報が、両方とも心臓内部のシャントの検出、測定が可
能なために必要なので、メモリ装置４６は、少なくとも二つのデジタル化された
熱希釈曲線を保存するように作られている。比較装置４８は、測定された熱希釈
曲線の形をシャントのない心臓から得られた熱希釈曲線の形と比較するため、メ
モリ装置４６に接続されている。もし比較された形がお互いに相応しないならば
、これは心臓内部にシャントが存在することを意味する。装置４０はまた、熱希
釈曲線上の左から右へのシャント（Ｌ-Ｒシャント）（第３図参照）の影響を排
除するための、比較装置４８に接続された校正装置５０からなる。も
し心臓に左から右へのシャントが存在すれば、曲線２０の下降線は、特定の点Ｓ
、これは第３図の曲線２０の最高値の５６％に位置するが、それから先はもう一
つの指数関数に従う。校正装置５０は、シャントの流れについての曲線の校正に
外挿法を使う。熱希釈曲線（第３図参照）上に二つの点が選ばれるが、その一つ
は点Ｓであり、そこで曲線の通常の指数関数部分がシャントのために変化させら
れる。他の点、Ｔは曲線の最高値の７９％で、曲線の通常の、変化のない減衰部
上に選ばれる。曲線の最後の部分、即ち第３図の点Ｓの右側の曲線が、二つの上
記点Ｔ、Ｓに合うように、指数関数の減衰を用いて外挿され、校正された“曲線
”２２をあたえる。このようにして、曲線の下の面積、それは例えば、心臓の出
力、ＣＯの計算に用いられるのだが、それがシャントの流れについて校正される
。（以下の方程式を参照）。校正装置５０には、計算装置５２が計算のために接
続され、第一に、測定された熱希釈曲線下の面積を、シャントが左から右へのシ
ャントの時に計算し、第二に、心臓の右半分の心臓出力ＣＯR、そして（心臓の
左半分の心臓出力ＣＯL、及び左から右へのシャントの大きさ）あるいは左から
右へのシャントの大きさを計算する。シャントが右から左へのシャントである時
、第二の計算装置は心臓の左半分での心臓出力ＣＯLと右から左へのシャントの
大きさを計算する。左から右へのシャントは次のように定義される：
Ｌ-Ｒシャント流れ＝ＳＢＦ−ＰＢＦ
ただし ＰＢＦ＝ＣＯR；ＳＢＦ＝ＣＯL
シャントの大きさは、しばしばパーセントで表現される。即ち：
Ｌ-Ｒ％SBF＝（ＣＯL−ＣＯR）／ＣＯL
Ｌ-Ｒ％PBF＝（ＣＯL−ＣＯR）／ＣＯR
心臓出力ＣＯは、修正スチュアート−ハミルトン式により次のように与えられ
る：
ＣＯ＝（Ｖ＊（ＴB−ＴI）／Ａ）＊（（ＳI＊ＣI）（／ＳB＊ＣB））＊６０＊
ＣT
ただし Ｖ＝注入体積（ｌ）；Ａ＝熱希釈曲線の面積（℃＊Ｓ）；ＴB＝血液温
度（℃）；ＴI＝注入液体の温度（℃）；ＳI＝注入液体の比重；ＣI＝注入液体
の比熱；ＳB＝血液の比重；ＣB＝血液の比熱；ＣT＝注入液体のカテーテル中で
の加熱のための補正因子。
異なるシャント群の大きさもまた、次のように計算出来る。
Ｌ-Ｒ（ＰＢＦの％）＝ＡL-R／ＡPBF＊１００
Ｌ-Ｒ（リットル／分）＝Ｌ-Ｒ（ＰＢＦの％）＊ＰＢＦ／１００
ただし ＡL-R＝Ｒ-Ｌ曲線の面積
ＡSBF＝ＳＢＦ曲線の面積
装置４０はまた、計算手段５２とメモリ装置４６に接続された表示装置５４か
らなる。表示装置５４は、測定された熱希釈曲線のグラフと心臓内シャントの大
きさを表示する。
デジタル化装置４４は、従来からのＡ／Ｄ変換器４４でよい。
発明の実施例が示され、説明されたが、本発明の精神と範囲から必ずしも逸脱
することなしに、通常の技術を持つ者によって、多くの変更、修飾、代替が可能
である。
補正後の請求の範囲
１． 熱希釈を利用して、心臓内部のシャントの大きさを検出、測定する装置（
４０）で、冷たい液体が、例えば右心房に注入されて、その結果としての血液の
冷却、その後の加熱が、例えば、肺動脈内で測定される、以下からなる上記装置
（４０）：
− 熱希釈曲線を得るため、主要な血液の流れの方向に関して、冷たい液の注入
場所の下流の場所で、時間の関数として血液温度を測定するための手段（４２）
；
− 測定手段（４２）に接続され、熱希釈曲線デジタル化のための手段（４４）
；
− デジタル化手段（４４）に接続され、デジタル化された熱希釈曲線を保存す
るためのメモリ装置（４６）；
測定手段（４２）が、心臓の異なる部分から得られる二つの異なった熱希釈曲線
を提供することと、上記装置（４０）がまた、以下からなることを特徴とするも
の：
− メモリ装置（４６）に接続され、測定された熱希釈曲線の形と、シャントの
無い心臓から得られた熱希釈曲線の形を比較するための比較装置（４８）で、も
し比較された形がお互いに相応しなければ、心臓内シャントが存在することを示
すもの、
− 比較装置（４８）に接続され、熱希釈曲線の左から右へのシャント（Ｌ-Ｒ
シャント）の影響を排除するための校正装置（５０）、
− 校正装置（５０）に接続され、第一に熱希釈曲線下の面積群を計算し、第一
で計算された面積群を使って第二に心臓内のシャントの大きさを計算するための
手段（５２）。
２． 請求項１記載の装置（４０）で、その計算手段（５２）が心臓出力ＣＯの
計算のため修正スチュアート−ハミルトン方程式を用いるように準備されていて
、心臓出力がシャント大きさの計算前に計算されることを特徴とするもの：
ＣＯ＝（Ｖ＊（ＴB−ＴI）／Ａ）＊（（ＳI＊ＣI）／（ＳB＊ＣB））＊６０＊
ＣT
ただし Ｖ＝注入体積（１）；Ａ＝熱希釈曲線の面積（℃＊ｓ）；ＴB＝血液温
度（℃）；ＴI＝注入された液温度（℃）；ＳI＝注入液の比重；ＣI＝注入液の
比熱；ＳB＝血液の比重；ＣB＝血液の比熱；ＣT＝注入液のカテーテル内での加
熱のための補正因子。
３． 請求項２記載の装置（４０）で、校正装置（５０）が、左から右へのシャ
ントの影響を排除するため、熱希釈曲線を外挿するように準備されていることを
特徴とするもの。
４． 請求項３記載の装置（４０）で、校正装置（５０）が、測定された熱希釈
曲線上の二つの異なる点（Ｔ、Ｓ）を利用して外挿するように準備されているこ
とを特徴とするもの、ただし、第一の点（Ｔ）は測定された熱希釈曲線の最高値
の予め定めた割合の点で選ばれ、第二の点（Ｓ）は、曲線の減衰が、シャントの
無い心臓の熱希釈曲線の指数関数的減衰から逸脱しない熱希釈曲線上のもう一つ
の点に選ばれ、外挿は上記二つの点（Ｔ、Ｓ）に適合するように、指数関数の減
衰を用いて行われるものとする。
５． 請求項４記載の装置（４０）で、第一の点（Ｔ）が測定された熱希釈曲線
の最高値の７９％に選ばれることを特徴とするもの。
６． 請求項５記載の装置（４０）で、異なるシャント群の大きさを計算するた
めの計算手段（５２）が、以下の方程式を利用することを特徴とするもの。
Ｌ-Ｒ％ＣＯL＝（ＣＯL−ＣＯR）／ＣＯL
Ｌ-Ｒ％ＣＯR＝（ＣＯL−ＣＯR）／ＣＯR
Ｌ-Ｒ％ＣＯR＝ＡL-R／ＡCORｘ１００
Ｒ-Ｌ％ＣＯL＝ＡR-L／ＡCOLｘ１００
ただし、Ａは異なる熱希釈曲線の異なる面積である。
７． 請求項６記載の装置（４０）で、デジタル化手段が（４４）Ａ／Ｄ変換器
（４４）であることを特徴とするもの。
８． 上記いづれかの請求項記載の装置（４０）で、装置（４０）がまた、測定
された熱希釈曲線のグラフと心臓内シャントの大きさを表示するための表示装置
（５４）からなることを特徴とするもの。[Procedure of Amendment] Article 184-8, Paragraph 1 of the Patent Act
[Submission date] July 4, 1998 (1998.7.4)
[Correction contents]
Statement after amendment
Device for detecting and measuring the size of shunts in the heartTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention uses thermodilution to detect and measure the size of a shunt inside the heart.
Device.Explanation of related technologies
Intracardiac shunts are nowadays blood samples from different parts of the heart
Is usually detected by calculating Due to the difference in oxygen saturation,
Indicates whether the agent is present. This method is also particularly sensitive
And are prone to erroneous measurements, especially in patients with defective atrial septum.
SU-A-1109124 introduces high pressure saline into the high pressure ventricle, after which it
By recording the moment of arrival at the ventricle with pressure, a shunt defect in intracardiac blood flow can be identified.
Describes how to diagnose. The electrical resistance of blood in a low-pressure ventricle is
Measured before and after induction, with different electrical resistance of blood in the ventricle compared to the initial resistance
If a pathological intracardiac blood shunt causes a heart defect to be diagnosed.
US-4,417,588 describes the main way blood flows downstream of a cold liquid injection site.
Blood temperature as a function of time to obtain a thermodilution curve
A device for initiating the calculation of the cardiac output comprising means for measuring;
A means for digitizing and storing the dilatation curve and a means for measuring cardiac output.
A means for calculating the area under the tallized thermodilution curve will be described.Summary of the Invention
The present invention solves the above problem and uses thermodilution to detect the size of the shunt in the heart.
Provide a device for exit and measurement. Differentiating the heart using known thermodilution techniques
From this point, two thermodilution curves are measured. The presence of a shunt in the heart is
The shape of the specified thermodilution curve is converted to the shape of the thermodilution curve obtained from a heart without a shunt.
It is detected by comparing with the shape. If the compared shapes do not correspond to each other
If so, it indicates the presence of a shunt in the heart. The size of the shunt in the heart
To determine the size, the area under the measured thermodilution curve is calculated. This side
The product information is the ejection power of the heart, that is, the volume of blood ejected by the heart per unit time.
, And is used to calculate the size of the shunt. Thermodilution measures the ejection force of the heart.
While one of several different methods for determining
In short, it is a simple and accurate method.
Thermodilution is one common type of indicator dilution used to obtain cardiac power
is there. In this technique, a thermodilution catheter is placed, for example, in the right part of the heart,
With the catheter inlet in the right atrium, the thermistor on the catheter goes down.
So that it is in the pulmonary artery of the stream. A cold saltwater chunk flows right through the inlet
Injected into the chamber, where it mixes with the blood and changes in temperature detected by a thermistor
Make From this, a thermodilution curve can be plotted, and the shape of the curve depends on the flow rate
.
For detecting and measuring intracardiac shunt size by using thermodilution according to the present invention
The device has two distinct parts obtained from different parts of the heart.
Measuring the temperature change of blood as a function of time to give a thermodilution curve
Means. Then, the thermodilution curve is digitized by an A / D converter, for example.
Digitized by The digitized thermodilution curve is then digital
Stored in a memory device connected to the optimizing means. The device according to the invention also provides
And the shape of the thermodilution curve obtained from a heart without a shunt.
It comprises a comparison device connected to the memory device for comparison. If the shape compared
If the shapes do not correspond to each other, this means that there is a shunt in the heart
You. A calibration device is connected to the comparison device, and a left-to-right shift on the thermodilution curve is used.
LR shunt. This involves extrapolating the thermodilution curve.
This is done. The device according to the invention therefore also reduces the area under the thermodilution curve.
, Firstly, calculation means connected to the calibration device for calculation for calculation. No.
Second, the means of calculation is the type of shunt, shunt from left to right, or shunt from right to left.
Dependent on the type of heart defect, type of heart defect, atrial diaphragm defect ASD, ventricular diaphragm defect
Different combinations of cardiac ejection force depending on VSD or PDA
The size of the shunt is finally determined by calculating the size of the shunt.
By using the device according to the present invention, the size of the shunt in the heart can be detected and measured.
An accurate and reliable method for determining The size of the shunt in the heart
Is the most important parameter in determining cardiac surgery.
The present invention, together with additional features and advantages thereof, are described in connection with the accompanying illustrative drawings.
It is best understood by referring to the following description.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
FIG. 1 is a schematic sectional view of a human heart.
FIG. 2 is a graph of a thermodilution curve obtained for a heart without a shunt.
FIG. 3 is obtained for a heart with a left-to-right shunt (LR shunt).
7 is a graph of a thermodilution curve.
FIG. 4 is obtained for a heart with a right-to-left shunt (RL shunt).
7 is a graph of a thermodilution curve.
FIG. 5 is a schematic block diagram of an apparatus according to the present invention.Detailed Description of the Preferred Embodiment
FIG. 1 shows a schematic sectional view of a human heart. Heart divided into right and left halves
Cracked. The right half of the heart consists of the right ventricle RV and the right atrium RA. Similarly, heart
Consists of a left ventricle LV and a left atrium LA. In FIG. 1, the inferior vena cava IVC
Shown, which leads to the right atrium RA and the pulmonary artery PA leading to the lungs. Pulmonary vein
PV leads to left atrium LA, and aorta AO leads blood to "other parts of the body"
.
There are three different types of heart defects that cause shunts:
Atrial septum defect ASD with a hole in the wall between A and left atrium LA, right ventricle RV and left heart
Ventricular diaphragm defect VSD with a hole in the wall between ventricles LV and aorta AO and pulmonary artery PA
There is a patent ductus arteriosus (or coronary arteriovenous fistula) PDA that is an abnormal connection. The shunt is
Left-to-right shunt (abnormal connection from left half of heart to right half)
And the R of the right-to-left shunt (abnormal connection from the right half of the heart to the left half)
-Divided into L shunts.
The principle on which thermodilution technology is based is that the thermal change of a substance
It is related to its mass and specific heat. In a static system, if different
If two substances at different temperatures are mixed, the temperature of the resulting mixture will be
Will be in the middle of the initial temperature of quality. If the mass of one substance is unknown,
Calculate the unknown mass from the resulting equation
Can be determined.
When this principle is applied to continuous flow systems, such as the heart and vasculature, small amounts
A relatively cold substance (eg saline) is injected into the blood and mixed,
Gives a time-temperature curve that can be detected slightly downstream of the point where the saline was injected into the system
. This curve is called the thermodilution curve, and the area under the thermodilution curve is the instantaneous
Represents the sum of various mixing temperatures. Usually, the resulting time-temperature curve is inverted
The curve is displayed as a positive value.
FIG. 2 shows a thermodilution curve obtained for a heart without a shunt, ie, a healthy heart.
It is a graph. The rising part of the curve indicates the cooling of the blood,
Figure 7 shows the subsequent heating of the blood. The curves are characterized by exponential decay.
FIG. 3 shows a left-to-right shunt (LR shunt), ie, from the left half of the heart to the right.
FIG. 4 is a graph of a thermodilution curve 20 obtained for a heart with abnormal connection to half.
. If the curves of FIG. 2 and FIG. 3 are compared with each other, the descending part of the curve of FIG.
From one point S onward, according to another exponential function, this point S in FIG.
Is clearly located at 56% of the maximum value of.
FIG. 4 shows a right-to-left shunt (RL shunt), ie, the right side of the heart.
A graph of the thermodilution curve 30 obtained for a heart with an abnormal connection from half to the left half.
It is rough. This curve represents the atrial septum defect ASD, ie, the right atrial RA (see FIG. 1).
Recorded from a patient with a hole in the wall between the left atrium LA. As is clear from FIG.
RL shunt wave 32 is added to the "normal" thermodilution curve.
In order for the thermodilution curve to be recorded, the catheter must be inserted, for example, into a large vein.
And passed along a vein, for example, towards the right heart and through the right part of the heart
It is passed a little further away. The catheter is turned toward the outside of the catheter.
With a orifice cut, liquid is introduced into the bloodstream from the end of the catheter at this orifice.
Injected. The catheter has one, placed at different locations along the catheter
Or two thermistors. These catheters are used in medicine
Are known and, therefore, are not shown or described in detail.
With the device according to the invention, it is possible to detect and measure the size of the shunt in the heart
Must record two different thermodilutions. Shunt types and heart defects
Depending on the type, the catheter must be placed at different locations inside the heart. That is,
Cold saline is injected into different places, and its thermometer (or thermometers)
They measure temperature in different places. Below, the necessary components for the device according to the invention
In order to provide information, where to inject the cold brine and where the thermometer (
Or a list of thermometers).Measurement of LR shunt
1. Atrial diaphragm defect (ASD)First curve
: Right atrium (RA) or superior vena cava (SVC) in cold saline
Is an infusion into the inferior vena cava (IVC). Pulmonary blood flow (PBF) with a thermometer in the pulmonary artery (PA)
= COR) Is measured.Second curve
: Injection of cold saline into the left ventricle (LV). With a thermometer in the aorta (AO)
Whole body blood flow (SBF = COL) Is measured. LR shunt = PBF-SBF (all
L / min)
2.1. Patent ductus arteriosus (or coronary arteriovenous fistula) PDA: Left ventricle (LV
Injection). Thermometer: first measures PBF in the descending aorta (DA), then pulmonary movement
LR is measured in the pulse (PA).
2.2. Ventricular septum defect (VSD):First curve
: Injection of cold saline into right atrium (RA). With a thermometer in the pulmonary artery (PA)
Measure PBF.Second curve
: Injection of cold saline into the left ventricle (LV). With a thermometer in the pulmonary artery (PA)
Measure LR. The LR shunt is calculated as a ratio:
ALR/ APBFx100 = LR (% of PBF)
LR (liter / min) = LR (% of PBF) × PBF / 100
SBF = PBF-LR (all liters / minute)
However, ALR= Area of the second curve
APBF= Area of the first curveMeasurement of RL shunt
For all defects, atrial diaphragm defects, open arteries, and ventricular diaphragm defects,
The same mounting method was used.First curve
: Injection of cold saline into left atrium (LA). With a thermometer in the aorta (AO)
The systemic blood flow (SBF) is measured.Second curve
: Right atrium (RA) or superior vena cava (SVC) or inferior stasis in cold saline
Infusion into the pulse (IVC). Measure RL with thermometer in aorta (AO)
Set. RL shunt is calculated as a ratio;
RL (% of SBF) = ARL/ ASBFx100
RL (liter / minute) = RL (% of SBF) x SBF / 100
PBF = SBF-RL (all liters / minute)
However, ARL= Area of the second curve
ASBF= Area of the first curve
FIG. 5 shows a schematic block diagram of an apparatus 40 according to the invention. Device 4
0 comprises means 42 for measuring blood temperature as a function of time. Measuring means
42 receives a thermometer input from a thermometer (a group of thermometers) in the catheter. Measuring means
42, if the catheter has two thermometers, two different temperatures at the same time
It must be able to receive meter signals. The measuring means 42 determines the shape of the thermodilution curve (second-
4) to digitize the analog signal into a thermodilution curve (or group of curves)
To the digitizing means 44. Device 40 also includes a digitized thermodilution curve.
It comprises a memory device 46 connected to digitizing means 44 for storing lines.
The information contained in the two thermodilutions can both detect and measure shunts inside the heart
Memory device 46 has at least two digitized
It is designed to store thermodilution curves. The comparison device 48 measures the measured thermodilution.
To compare the shape of the curve to the shape of a thermodilution curve obtained from a heart without a shunt,
It is connected to the memory device 46. If the compared shapes do not correspond to each other
This means that there is a shunt inside the heart. Device 40 may also be
Eliminate the effect of left-to-right shunts (LR shunts) on the curve (see Fig. 3).
And a calibration device 50 connected to the comparison device 48 for removal. Also
If there is a left-to-right shunt in the heart, the descending line of curve 20 will be at a particular point S
, Which is located at 56% of the maximum value of curve 20 in FIG.
Obeys two exponential functions. The calibration device 50 is used to calibrate the curve of the shunt flow.
Use extrapolation. Two points are selected on the thermodilution curve (see Fig. 3).
Is the point S, where the normal exponential part of the curve is changed due to the shunt
It is. The other point, T, is 79% of the maximum value of the curve, the normal, constant attenuation of the curve.
Selected above. The last part of the curve, the curve to the right of point S in FIG.
Extrapolated and calibrated "curves" using exponential decay to fit the points T, S
"22. In this way, the area under the curve, for example,
Used to calculate force, CO, but it is calibrated for shunt flow
. (See equation below). The computing device 52 is connected to the calibration device 50 for calculation.
First, the area under the measured thermodilution curve is taken by the shunt from left to right.
Second, the heart output CO of the right half of the heartR, And (heart
Left half heart output COL, And shunt size from left to right) or from left
Calculate the size of the shunt to the right. When the shunt is a right-to-left shunt
, The second computing device is the cardiac output CO in the left half of the heartLAnd of the shunt from right to left
Calculate the size. A left-to-right shunt is defined as:
LR shunt flow = SBF-PBF
However, PBF = CORSBF = COL
Shunt size is often expressed as a percentage. That is:
LR%SBF= (COL-COR) / COL
LR%PBF= (COL-COR) / COR
The cardiac output CO is given by the modified Stuart-Hamilton equation as
RU:
CO = (V * (TB-TI) / A) * ((SI* CI) (/ SB* CB)) * 60 *
CT
Where V = injection volume (l); A = area of thermodilution curve (° C * S); TB= Blood temperature
Degree (° C); TI= Temperature of injected liquid (° C); SI= Specific gravity of injected liquid; CI= Injected liquid
Specific heat of SB= Specific gravity of blood; CB= Specific heat of blood; CT= In the catheter of infused liquid
Correction factor for the heating of the body.
The size of the different shunt groups can also be calculated as follows:
LR (% of PBF) = ALR/ APBF* 100
LR (liter / min) = LR (% of PBF) * PBF / 100
However, ALR= Area of RL curve
ASBF= Area of SBF curve
The device 40 also comprises a display device 54 connected to the calculating means 52 and the memory device 46.
Become. The display 54 displays a graph of the measured thermodilution curve and the size of the intracardiac shunt.
Display the magnitude.
The digitizing device 44 may be a conventional A / D converter 44.
While embodiments of the invention have been shown and described, it does not necessarily depart from the spirit and scope of the invention.
Many modifications, qualifications, and substitutions can be made by those of ordinary skill without having to
It is.
Claims after amendment
1. A device that detects and measures the size of a shunt inside the heart using thermodilution (
At 40), a cold liquid is injected into, for example, the right atrium and the resulting blood
The above device, wherein the cooling and subsequent heating are measured, for example, in the pulmonary artery, consisting of
(40):
-Injection of cold liquid with respect to the main blood flow direction to obtain a thermodilution curve;
Means for measuring blood temperature as a function of time at a location downstream of the location (42)
;
-Means (44) connected to the measuring means (42) for digitizing the thermodilution curve.
;
-Connected to the digitizing means (44) to store the digitized thermodilution curve;
Memory device (46) for:
The measuring means (42) is adapted to determine two different thermodilution curves obtained from different parts of the heart
And the device (40) also comprises:
of:
Connected to the memory device (46), the shape of the measured thermodilution curve and the
A comparison device (48) for comparing the shape of the thermodilution curve obtained from an absent heart, also
If the compared shapes do not match each other, it indicates that an intracardiac shunt is present.
Things
-A shunt (LR) from left to right of the thermodilution curve, connected to the comparator (48)
Calibration device (50) for eliminating the effect of shunt)
-Connected to the calibration device (50) to calculate first the area group under the thermodilution curve,
Secondly, to calculate the size of the shunt in the heart using the area group calculated in
Means (52).
2. 2. The device (40) according to claim 1, wherein the calculating means (52) is adapted to calculate the cardiac output CO.
Prepared to use the modified Stuart-Hamilton equation for calculations
Wherein the cardiac output is calculated before calculating the shunt size:
CO = (V * (TB-TI) / A) * ((SI* CI) / (SB* CB)) * 60 *
CT
Where V = injection volume (1); A = area of thermodilution curve (° C * s); TB= Blood temperature
Degree (° C); TI= Injected liquid temperature (° C); SI= Specific gravity of infusate; CI= Of the infusate
Specific heat; SB= Specific gravity of blood; CB= Specific heat of blood; CT= Addition of infusate in catheter
Correction factor for heat.
3. 3. The device (40) according to claim 2, wherein the calibration device (50) has a left-to-right shut-off.
Be prepared to extrapolate the thermodilution curve to eliminate the effects of
Features.
4. 4. The device (40) according to claim 3, wherein the calibration device (50) comprises the measured thermodilution.
Be prepared to extrapolate using two different points (T, S) on the curve
Wherein the first point (T) is the highest value of the measured thermodilution curve
And a second point (S) is the point at which the decay of the curve is
Another on the thermodilution curve that does not deviate from the exponential decay of the thermodilution curve of the heart without
And the extrapolation is reduced by an exponential function to fit the above two points (T, S).
It shall be performed using decay.
5. 5. The thermodilution curve according to claim 4, wherein the first point (T) is measured.
Which is selected as 79% of the highest value of
6. An apparatus (40) according to claim 5 for calculating the size of different shunt groups.
Calculating means (52) for utilizing the following equation:
LR% COL= (COL-COR) / COL
LR% COR= (COL-COR) / COR
LR% COR= ALR/ ACORx100
RL% COL= ARL/ ACOLx100
Where A is different areas of different thermodilution curves.
7. 7. The device (40) according to claim 6, wherein the digitizing means is (44) an A / D converter.
(44).
8. Device (40) according to any of the preceding claims, wherein the device (40) is also a measuring device.
For displaying the graph of the measured thermodilution curve and the size of the intracardiac shunt
(54).