JP2000512864A

JP2000512864A - 心臓内のシャントの大きさを検出、測定するための装置

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Publication number: JP2000512864A
Application number: JP10502607A
Authority: JP
Inventors: エントリス、イーリ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-06-17
Filing date: 1997-06-16
Publication date: 2000-10-03
Also published as: EP0906055A1; SE9602388D0; WO1997048334A1

Abstract

(57)【要約】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（４０）に関する。心臓の異なる部分から二つの熱希釈曲線が測定される。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こと（４８）によって検出される。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（５２）。この面積の情報が、心臓の吐出力と、それからのシャントの大きさの計算（５２）に用いられる。

Description

【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ＲＡ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＝ＣＯ_R ）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＝ＣＯ_L）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：Ａ_L-R／Ａ_PBFｘ１００＝Ｌ-Ｒ（ＰＢＦの％）Ｌ-Ｒ（リットル／分）＝Ｌ-Ｒ（ＰＢＦの％）ｘＰＢＦ／１００ＳＢＦ＝ＰＢＦ−Ｌ-Ｒ（全てリットル／分）ただしＡ_L-R＝第二曲線の面積Ａ_PBF＝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％）＝Ａ_R-L／Ａ_SBFｘ１００Ｒ-Ｌ（リットル／分）＝Ｒ-Ｌ（ＳＢＦの％）ｘＳＢＦ/１００ＰＢＦ＝ＳＢＦ−Ｒ-Ｌ（全てリットル／分）ただしＡ_R-L＝第二曲線の面積Ａ_SBF＝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４０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ＣＯ_R、そして（心臓の左半分の心臓出力ＣＯ_L、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ＣＯ_L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＝ＣＯ_R；ＳＢＦ＝ＣＯ_L 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＝（ＣＯ_L−ＣＯ_R）／ＣＯ_L Ｌ-Ｒ％_PBF＝（ＣＯ_L−ＣＯ_R）／ＣＯ_R 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＊（Ｔ_B−Ｔ_I）／Ａ）＊（（Ｓ_I＊Ｃ_I）（／Ｓ_B＊Ｃ_B））＊６０＊Ｃ_T ただしＶ＝注入体積（ｌ）；Ａ＝熱希釈曲線の面積（℃＊Ｓ）；Ｔ_B＝血液温度（℃）；Ｔ_I＝注入液体の温度（℃）；Ｓ_I＝注入液体の比重；Ｃ_I＝注入液体の比熱；Ｓ_B＝血液の比重；Ｃ_B＝血液の比熱；Ｃ_T＝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％）＝Ａ_L-R／Ａ_PBF＊１００Ｌ-Ｒ（リットル／分）＝Ｌ-Ｒ（ＰＢＦの％）＊ＰＢＦ／１００ただしＡ_L-R＝Ｒ-Ｌ曲線の面積Ａ_SBF＝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。

【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ＲＡ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＝ＣＯ_R）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＝ＣＯ_L）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：Ａ_L-R／Ａ_PBFｘ１００＝Ｌ-Ｒ（ＰＢＦの％）Ｌ-Ｒ（リットル／分）＝Ｌ-Ｒ（ＰＢＦの％）ｘＰＢＦ／１００ＳＢＦ＝ＰＢＦ−Ｌ-Ｒ（全てリットル／分）ただしＡ_L-R＝第二曲線の面積Ａ_PBF＝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％）＝Ａ_R-L／Ａ_SBFｘ１００Ｒ-Ｌ（リットル／分）＝Ｒ-Ｌ（ＳＢＦの％）ｘＳＢＦ/１００ＰＢＦ＝ＳＢＦ−Ｒ-Ｌ（全てリットル／分）ただしＡ_R-L＝第二曲線の面積Ａ_SBF＝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４０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ＣＯ_R、そして（心臓の左半分の心臓出力ＣＯ_L、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ＣＯ_L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＝ＣＯ_R；ＳＢＦ＝ＣＯ_L 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＝（ＣＯ_L−ＣＯ_R）／ＣＯ_L Ｌ-Ｒ％_PBF＝（ＣＯ_L−ＣＯ_R）／ＣＯ_R 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＊（Ｔ_B−Ｔ_I）／Ａ）＊（（Ｓ_I＊Ｃ_I）（／Ｓ_B＊Ｃ_B））＊６０＊Ｃ_T ただしＶ＝注入体積（ｌ）；Ａ＝熱希釈曲線の面積（℃＊Ｓ）；Ｔ_B＝血液温度（℃）；Ｔ_I＝注入液体の温度（℃）；Ｓ_I＝注入液体の比重；Ｃ_I＝注入液体の比熱；Ｓ_B＝血液の比重；Ｃ_B＝血液の比熱；Ｃ_T＝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％）＝Ａ_L-R／Ａ_PBF＊１００Ｌ-Ｒ（リットル／分）＝Ｌ-Ｒ（ＰＢＦの％）＊ＰＢＦ／１００ただしＡ_L-R＝Ｒ-Ｌ曲線の面積Ａ_SBF＝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＊（Ｔ_B−Ｔ_I）／Ａ）＊（（Ｓ_I＊Ｃ_I）／（Ｓ_B＊Ｃ_B））＊６０＊Ｃ_T ただしＶ＝注入体積（１）；Ａ＝熱希釈曲線の面積（℃＊ｓ）；Ｔ_B＝血液温度（℃）；Ｔ_I＝注入された液温度（℃）；Ｓ_I＝注入液の比重；Ｃ_I＝注入液の比熱；Ｓ_B＝血液の比重；Ｃ_B＝血液の比熱；Ｃ_T＝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％ＣＯ_L＝（ＣＯ_L−ＣＯ_R）／ＣＯ_L Ｌ-Ｒ％ＣＯ_R＝（ＣＯ_L−ＣＯ_R）／ＣＯ_R Ｌ-Ｒ％ＣＯ_R＝Ａ_L-R／Ａ_CORｘ１００Ｒ-Ｌ％ＣＯ_L＝Ａ_R-L／Ａ_COLｘ１００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。

Claims

【特許請求の範囲】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）： − 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提供するため、時間の関数として血液温度を測定する手段（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）； − 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、シャントが左から右へのシャントの時は、第二に、心臓の右半分の心臓出力ＣＯ_R と、（心臓の左半分の出力ＣＯ_L、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し、シャントが右から左へのシャント（Ｒ-Ｌシャント）の時は、第二に、心臓の左半分の心臓出力ＣＯ_L及び右から左へ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ることを特徴とするもの：ＣＯ＝（Ｖ＊（Ｔ_B−Ｔ_I）／Ａ）＊（（Ｓ_I＊Ｃ_I）／（Ｓ_B＊Ｃ_B））＊６０＊Ｃ_Tただし、Ｖ＝注入体積（ｌ）；Ａ＝熱希釈曲線の面積（℃＊ｓ）；Ｔ_B＝血液温度（℃ ）；Ｔ_I＝注入された液温度（℃）；Ｓ_I＝注入液の比重；Ｃ_I＝注入液の比熱；Ｓ_B＝血液の比重；Ｃ_B＝血液の比熱；Ｃ_T＝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％ＣＯ_L＝（ＣＯ_L−ＣＯ_R）／ＣＯ_L Ｌ-Ｒ％ＣＯ_R＝（ＣＯ_L−ＣＯ_R）／ＣＯ_R Ｌ-Ｒ％ＣＯＲ＝Ａ_L-R／Ａ_CORｘ１００Ｒ-Ｌ％ＣＯＬ＝Ａ_R-L／Ａ_COLｘ１００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。