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特許7375183局所的インピーダンス及び患者の配置を介しての肺の特徴の分析のためのデバイス、システム、及び方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-27
(45)【発行日】2023-11-07
(54)【発明の名称】局所的インピーダンス及び患者の配置を介しての肺の特徴の分析のためのデバイス、システム、及び方法
(51)【国際特許分類】
A61B 5/091 20060101AFI20231030BHJP
A61B 5/107 20060101ALI20231030BHJP
A61B 5/085 20060101ALI20231030BHJP
A61B 5/0536 20210101ALI20231030BHJP
A61M 16/00 20060101ALI20231030BHJP
【ＦＩ】
A61B5/091
A61B5/107 300
A61B5/085
A61B5/0536
A61M16/00 370Z
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2022521023
(86)(22)【出願日】2020-10-06
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-12-09
(86)【国際出願番号】 IB2020059384
(87)【国際公開番号】W WO2021070059
(87)【国際公開日】2021-04-15
【審査請求日】2022-04-06
(31)【優先権主張番号】62/911,887
(32)【優先日】2019-10-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】518411132
【氏名又は名称】ティンペル・メディカル・ベー・フェー
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】グラシエレ・クリスティーナ・アルカラ
【審査官】高松 大
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１０－５１６３４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０２１－５１３４４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００８／０１８５００９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ ５／０９１
Ａ６１Ｂ ５／１０７
Ａ６１Ｂ ５／０８５
Ａ６１Ｂ ５／０５３６
Ａ６１Ｍ １６／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
患者の肺の特性の分析方法であって、０ｃｍＨ２Ｏから４０ｃｍＨ２Ｏの間の一定の呼気終端陽圧が適用されている間に、患者の第１の位置を識別することと、
前記患者が前記第１の位置にある場合に、前記患者の肺の少なくとも１つの領域を示す第１のインピーダンスデータを取得することと、
前記一定の呼気終端陽圧が適用されている間に、前記患者の第２の異なる位置を識別することと、
前記患者が前記第２の位置にある場合に、前記患者の肺の少なくとも前記領域を示す第２のインピーダンスデータを取得することと、
前記第１のインピーダンスデータを前記第２のインピーダンスデータと比較することと、
適用された前記一定の呼気終端陽圧が肺胞リクルートメントをもたらすか持続するために十分であるかを判定することと、
を含み、
第１のインピーダンスデータを取得することが、前記患者が前記第１の位置にある場合に、水平面であって、前記水平面内で脊髄の重心を水平軸が貫通する前記水平面の上方に位置する前記肺の領域に関するインピーダンスデータを取得することを含み、第２のインピーダンスデータを取得することが、前記患者が前記第２の位置にある場合に、前記水平面の下方に位置する前記肺の前記領域に関するインピーダンスデータを取得することを含む、前記分析方法。
【請求項2】
第１のインピーダンスデータを取得することが、前記患者が前記第１の位置にある間の前記肺の前記少なくとも１つの領域内の第１の呼気終末肺インピーダンスを測定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
第２のインピーダンスデータを取得することが、前記患者が前記第２の位置にある間の前記肺の前記少なくとも１つの領域内の第２の呼気終末肺インピーダンスを測定することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記第１のインピーダンスデータを前記第２のインピーダンスデータと比較することが、前記肺の前記少なくとも１つの領域内の呼気終末肺インピーダンスの変化を判定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記第１のインピーダンスデータを前記第２のインピーダンスデータと比較することが、局所的な一回換気量の変化を判定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記第１のインピーダンスデータを前記第２のインピーダンスデータと比較することが、前記肺の前記少なくとも１つの領域内の呼気終末肺気量の変化を判定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記第１の位置が背臥位を含み、前記第２の位置が側臥位を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記一定の呼気終端陽圧が適用される間に、前記患者が前記第１の位置に戻ったことを判定することと、前記患者が戻された前記第１の位置にある場合に、患者の肺の前記少なくとも１つの領域を示す第３のインピーダンスデータを取得することと、
前記第１のインピーダンスデータを前記第３のインピーダンスデータと比較することと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記一定の呼気終端陽圧が適用される間に、前記患者の第３の異なる位置を識別することと、前記患者が前記第３の位置にある場合に、患者の肺の前記少なくとも１つの領域を示す第４のインピーダンスデータを取得することと、
前記第１のインピーダンスデータを前記第４のインピーダンスデータと比較することと、
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
患者の肺の特性を分析するためのシステムであって、少なくとも１つのプロセッサと、
命令を貯蔵する少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読取り可能な記憶媒体であって、前記命令が、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行された場合に、前記少なくとも１つのプロセッサに、
換気システムに、前記患者に一定の呼気終端陽圧を適用させるとともに維持させることと、
前記患者の第１の位置を識別することと、
水平面であって、前記水平面内で脊髄の重心を水平軸が貫通する前記水平面の上方に位置する前記患者の肺の領域において、前記患者の肺の第１のインピーダンスデータを取得することであって、前記第１のインピーダンスデータが前記患者の前記第１の位置を反映する、前記取得することと、
前記患者の第２の異なる位置を識別することと、
前記患者が前記第２の位置にある場合に、前記水平面の下方に位置する前記患者の肺の領域において、前記患者の肺の第２のインピーダンスデータを取得することであって、前記第２のインピーダンスデータが前記患者の前記第２の位置を反映する、前記取得することと、
前記患者の肺の特性の変化を識別するために、前記第１のインピーダンスデータを前記第２のインピーダンスデータと比較することと、
をさせる、前記非一時的なコンピュータ読取り可能な記憶媒体と、
を備えた前記システム。
【請求項11】
前記患者の第１の位置を識別することが、前記患者に取り付けられた方位センサを介して前記患者の前記第１の位置を識別することを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項12】
前記患者の第１の位置を識別することが、前記患者の画像を取得することと、
前記患者の前記第１の位置を識別するために、前記患者の前記画像を分析することと、
を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項13】
前記患者の第１の位置を識別することが、患者支持具の向きに関する前記患者支持具からのデータを受信することと、
前記患者支持具から受信されたデータに基づき、前記患者の前記第１の位置を判定することと、
を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項14】
前記患者の第１の位置を識別することが、前記患者の肺の前記第１のインピーダンスデータを取得することと、前記第１のインピーダンスデータに基づき、前記患者の前記第１の位置を判定することと、を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項15】
前記少なくとも１つのプロセッサによって実行された場合に、前記少なくとも１つのプロセッサに、適用された前記一定の呼気終端陽圧がリクルートメントをもたらすか持続するために十分であるかを判定させる命令をさらに含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項16】
前記第１のインピーダンスデータを前記第２のインピーダンスデータと比較することが、前記肺の少なくとも１つの領域内のコンプライアンスの変化を判定することを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項17】
コンプライアンスの変化を判定することが、前記第１のインピーダンスデータ内の第１の電気的インピーダンストモグラフィ画像の各ピクセルによって示されるコンプライアンスを判定することと、
前記第２のインピーダンスデータ内の第２の電気的インピーダンストモグラフィ画像の各ピクセルによって示されるコンプライアンスを判定することと、
を含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項18】
患者に関する潜在的な肺リクルートメント値を判定するためのシステムであって、換気システムと、
電気的インピーダンストモグラフィシステムと、
位置センサと、
コントローラであって、前記換気システム、前記電気的インピーダンストモグラフィシステム、及び前記位置センサが、前記コントローラに操作可能に結合されており、前記コントローラが、
少なくとも１つのプロセッサと、
命令を貯蔵する少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読取り可能な記憶媒体であって、前記命令が、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行された場合に、前記少なくとも１つのプロセッサに、
前記換気システムに、患者に一定の呼気終端陽圧を適用させるとともに維持させることと、
前記患者の第１の位置を識別することと、
水平面であって、前記水平面内で脊髄の重心を水平軸が貫通する前記水平面の上方に位置する前記患者の肺の領域において、前記患者の肺の第１のインピーダンスデータを取得することであって、前記第１のインピーダンスデータが前記患者の前記第１の位置を反映する、前記取得することと、
前記患者の第２の異なる位置を識別することと、
前記患者が前記第２の位置にある場合に、前記水平面の下方に位置する前記患者の肺の領域において、前記患者の肺の第２のインピーダンスデータを取得することであって、前記第２のインピーダンスデータが前記患者の前記第２の位置を反映する、前記取得することと、
前記患者の肺の特性の変化を識別するために、前記第１のインピーダンスデータを前記第２のインピーダンスデータと比較することと、
適用された前記一定の呼気終端陽圧がリクルートメントをもたらすか持続するために十分であるかを判定することと、
をさせる、前記少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読取り可能な記憶媒体と、
を備えている前記コントローラと、
を備えた前記システム。
【請求項19】
前記第１の位置が背臥位を含み、前記第２の位置が側臥位を含む、請求項１８に記載のシステム。
【請求項20】
前記少なくとも１つのプロセッサによって実行された場合に、前記コントローラに、患者支持具と通信させ、前記患者の肺の前記特性に少なくとも部分的に基づき、前記患者の位置を制御するための制御信号を送信させる命令をさらに含む、請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
優先権
本出願は、２０１９年１０月７日に出願された米国仮特許出願第６２／９１１，８８７号の、３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ． §１１９（ｅ）の下での利益を主張する。この文献の開示は、これにより、この参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０１９年１０月７日に出願された米国仮特許出願第６２／９１１，８８７号の、３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ． §１１９（ｅ）の下での利益を主張する。この文献の開示は、これにより、この参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は、概して電気的インピーダンストモグラフィシステムに関し、より詳細には、患者の肺胞のリクルーティングのための有効なＰＥＥＰレベル、電気的インピーダンストモグラフィを使用した、肺胞リクルートメント手技に対する患者の潜在的な反応性、及び患者の肺の特性を判定するためのデバイス、システム、及び方法に関する。
【背景技術】
【0003】
急性呼吸窮迫症候群（ＡＲＤＳ）の治療には、適切な機械換気手法が含まれる。肺胞リクルートメント手技（ＡＲＭ）は、ＡＲＤＳの中程度及び極度のケースにおいて適用される治療処置である。ＡＲＭは、肺に搬送される機械換気圧力の一時的及び制御された増大であり、前に虚脱した肺胞を開くことを目的としている。しかし、ある患者は、ＡＲＭ手技に良好に反応し（本明細書では「反応者」と称する）、一方、他の患者は、ＡＲＭ手技には良好には反応しない（本明細書では「非反応者」と称する）。介護者は、ＡＲＭ手技に対する患者の反応性を分析し、ＡＲＭ手技から利益を得る患者（反応者）にのみ、ＡＲＭ手技を適用するべきである。ＡＲＭ手技は、人工呼吸器誘発肺損傷（ＶＩＬＩ）及び血行動態障害など、いくらかの追加のリスクをも導入する場合がある。患者がＡＲＭ手技に反応するかを判定するために慣習的な方法には、コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）及び肺性機構（Ｐｕｌｍｏｎａｒｙ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ）が含まれる。
【0004】
ＣＴは、肺の虚脱の量（たとえば、グラムで、及び／または肺の重量のパーセンテージでの量）、及び、ＡＲＭに反応してふたたび開いた肺の量を概算する方法として使用される場合がある。しかし、ＣＴは静的画像のみを提供し、ＣＴは、過度な放射（少なくとも、２つの異なる呼吸終末用圧（ＰＥＥＰ）レベルで肺全体をスキャンする必要がある）を必要とし、また、ＣＴは、長い吸入／吐出しのポーズを必要とする（炭酸過剰及び血行動態障害のリスクがある）。最後に、患者をＩＣＵから放射線科に移送する必要があり、よく知られているリスクを伴う。
【0005】
肺性機構は、機械換気装置でのＰＥＥＰ治療を使用して、患者の反応性を判定する方法として使用される場合がある。患者には、第１のＰＥＥＰでＰＥＥＰ治療が提供される。第１の呼吸終末肺気量（ＥＥＬＶ）が、患者から測定される。ＰＥＥＰ治療は、第２のＰＥＥＰにおいて患者に提供される。第２のＥＥＬＶが、患者から測定される。第１のＥＥＬＶ及び第２のＥＥＬＶからの差異が計算される場合がある。ＰＥＥＰ治療に対する患者の反応性を示す値は、第１のＥＥＬＶと第２のＥＥＬＶとの間の差異から計算される。ΔＥＥＬＶ／機能的残気量（ＦＲＣ）の割合が、高いリクルーターを低いリクルーターから区別するために使用される場合がある。しかし、これら手法は、換気がサポートされた患者に限定され、ＰＥＥＰの増大を必要とし（手技は漸増的であるか漸減的であり得る）、血行動態障害の既知のリスクを伴う。リクルートメント手技に対する反応性などの、インピーダンスの変化及びＥＩＴの局所的な情報を使用する他の評価は、ＰＥＥＰの変化をも必要とする。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】本開示の１つまたは複数の実施形態に係る、患者の解析対象領域の周りに配置された複数の電極を示すＥＩＴシステムの一部の概略図である。
【図2】本開示の１つまたは複数の実施形態に係る、電極の平面に沿う患者の胸腔の断面を示す概略図である。
【図3】本開示の一実施形態に係るＥＩＴシステムの概略ブロック図である。
【図4】本開示の１つまたは複数の実施形態に係る、患者の位置、患者の肺の特性、及び患者の肺の潜在的なリクルートメント値を識別するためのシステムの概略図である。
【図5】本開示の１つまたは複数の実施形態に係る、患者の肺の特性を判定する方法のフローチャートである。
【図6A】背臥位での患者の胴の断面を概略的に示す図である。
【図6B】側臥位での患者の胴の断面を概略的に示す図である。
【図7】ＡからＤは、様々な位置での患者からの情報を示すグラフである。
【図8】患者が様々な位置に向いている間の、グローバルＥＩＴプレチスモグラフ及び局所的なＥＩＴプレチスモグラフを示すグラフである。
【図9】様々なＰＥＥＰレベルでの患者の全体のＥＩＴプレチスモグラフを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0007】
この仮特許出願は、本開示の一部も形成する、本明細書に添付されるＡｐｐｅｎｄｉｘ Ａに関する。Ａｐｐｅｎｄｉｘ Ａの終わりの参照セクションで参照された、公開された文献は、本明細書により、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【0008】
以下の詳細な説明では、詳細な説明の一部を形成する添付の図面を参照する。図面では、説明のために、本開示が実施され得る特定の実施形態が示されている。これら実施形態は、当業者が本開示を実施することを可能にするために十分に詳細に記載されている。しかし、詳細な説明及び特定の実施例は、本開示の実施形態の実施例を示す一方で、説明としてのみ与えられ、限定としては与えられていないことを理解されたい。本開示から、本開示の範囲内にある様々な代替、変更、追加再配置、またはこれらの組合せが形成され得、また、当業者には明らかとなるであろう。
【0009】
慣例に従い、図面に示される様々な特徴は、拡縮して図示されない場合がある。本明細書に提供されるイラストは、任意の特定の装置（たとえば、デバイス、システムなど）または方法の実際の見え方であることは意図されているものではなく、本開示の様々な実施形態を記載するために採用された表示に過ぎない。したがって、様々な特徴の寸法は、明確化のために、任意に拡大または縮小される場合がある。さらに、いくつかの図は、明確化のために簡略化されている場合がある。このため、図は、所与の装置のすべての構成要素、または、特定の方法のすべての操作を示さない場合がある。
【0010】
本明細書に記載の情報及び信号は、様々な異なる技術及び技法のいずれかを使用して表示される場合がある。たとえば、詳細な説明を通して参照される場合があるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、及びチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは粒子、光学場もしくは粒子、またはこれらの任意の組合せによって示される場合がある。いくつかの図は、提供及び記載の明確化のために、単一の信号として信号を図示する場合がある。信号が信号のバスを示す場合があり、バスが、様々なビット幅を有する場合があり、また、本開示が、単一のデータ信号を含む任意の数のデータ信号で実施される場合があることを、当業者には理解されたい。
【0011】
本明細書に開示の実施形態と関連して記載される様々な説明的な論理ブロック、モジュール、及び回路は、本明細書に記載の機能を実施するように設計された、多目的プロセッサ、特定目的プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくは他のプログラマブルロジックデバイス、別個のゲートもしくはトランジスタロジック、別個のハードウェア構成要素、またはこれらの任意の組合せで実施される場合があるか、実行される場合がある。多目的プロセッサは、マイクロプロセッサである場合があるが、代替形態では、プロセッサは、任意の慣習的なプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械である場合がある。多目的プロセッサは、特定目的プロセッサが考慮される場合があるが、多目的プロセッサは、コンピュータ可読媒体に記録された命令（たとえば、ソフトウェアコード）を実行する。プロセッサは、コンピュータデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに関連する１つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実施される場合がある。
【0012】
同様に、各実施形態が、フローチャート、フロー図、構造図、またはブロック図として記載される場合があるプロセスに関して記載される場合があることに留意されたい。フローチャートが、連続したプロセスとして操作上の動作を記載する場合があるが、これら動作の多くは、別のシークエンスで、並行して、または実質的に同時に、実施され得る。さらに、動作の順番は、再配置される場合がある。プロセスは、方法、機能、手順、サブルーチン、サブプログラムなどに対応する場合がある。さらに、本明細書に開示の方法は、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの両方で実施される場合がある。ソフトウェアで実施される場合、機能は、１つまたは複数の命令またはコードとして、コンピュータ可読媒体上で貯蔵されるか移送される場合がある。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ貯蔵媒体と通信媒体との両方を含み、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの移送を促進する任意の媒体が含まれる。
【0013】
本明細書に使用される場合、「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」に続く単数の形態は、文脈が別様に明確に示していない限り、複数の形態も含むことが意図されている。
【0014】
本明細書で使用される場合、材料、構造、特徴、または方法の動作に関する「ｍａｙ」との用語は、そのようものが、本開示の実施形態の実施態様において使用するために考慮されることを示し、また、そのような用語が、より制限的な用語「ｉｓ」に優先して使用され、それにより、これらと組み合わせて使用可能である他の互換性のある材料、構造、特徴、及び方法が除外されるべきであるか、除外されなければならないことのあらゆる含意を避けるようになっている。
【0015】
「第１の」、「第２の」などの指摘を使用する本明細書の要素に対する任意の参照が、そのような限定が明確に述べられていない限り、それら要素の量または順番を制限しないことを理解されたい。むしろ、これら指定は、２つ以上の要素または要素の例の間で識別するための便宜的な方法として本明細書で使用される場合がある。このため、第１の要素及び第２の要素に対する参照は、２つの要素のみがそこで採用される場合があること、または、第１の要素がいくらかの方式で第２の要素に先行しなければならないことを意味していない。同様に、別様に述べられていない限り、要素のセットは、１つまたは複数の要素を含む場合がある。
【0016】
本明細書で使用される場合、所与のパラメータ、特性、または状況を参照する「実質的に」との用語は、所与のパラメータ、特性、または状況が、許容可能な製造公差内など、わずかな変化の度合いを伴って満たされることを当業者が理解する程度を意味するとともに含んでいる。たとえば、実質的に満たされるパラメータは、少なくとも約９０％満たされているか、少なくとも約９５％満たされているか、少なくとも約９９％満たされてさえいる場合がある。
【0017】
本明細書で使用される場合、所与のパラメータに関して使用される「約」との用語は、述べられている値を包含するものであり、文脈によって指示される意味を有している（たとえば、このことは、所与のパラメータの測定に関連する誤差の程度、及び、製造公差の結果として生じる変化などを含む）。
【0018】
本明細書で使用される場合、「背臥位」との用語は、人（たとえば患者）が、患者の顔及び胴が上を向いた状態で、概して水平に寝ている場合の位置に関する場合がある。
【0019】
本明細書で使用される場合、「側臥位」との用語は、人が、概して水平に寝ているが、一方側（たとえば、右側または左側）が下方に傾き、他方側が上方に傾いた状態である場合の位置に関する場合がある。たとえば、人は、３０°、４５°、または６０°一方側に傾いている場合がある。たとえば、側臥位は、図６Ｂに描写されている位置などの位置に関する場合がある。いくつかの実施形態では、側臥位は、人が一方側（たとえば、右側または左側）を下にして寝ている場合の位置に関する場合がある。
【0020】
本明細書で使用される場合、「腹臥位」との用語は、人が、概して水平に、患者の胴が下を向いた状態で寝ている場合の位置に関する場合がある。
【0021】
本開示の実施形態は、肺の特徴（たとえば、ＰＥＥＰレベルに顕著な変化を伴わない、コンプライアンスの変化、局所的な一回換気量の変化（すなわち、呼吸のインピーダンス）、動脈血化の変化（たとえば、呼気終末肺気量、呼気終末肺気インピーダンス、プレチスモグラフのベースラインなど）などを分析するための、電気的インピーダンストモグラフィ（ＥＩＴ）及び位置判定システムを含んでいる。本開示の実施形態は、肺胞リクルートメントをもたらすように、患者に適用するための有効なＰＥＥＰレベルを判定するためのＥＩＴ及び位置判定システムを含んでいる。いくつかの実施形態では、有効なＰＥＥＰレベルは、肺胞を開いた状態に維持しつつ、肺を傷つけ、血行動態を減じる可能性を低減させる最小のＰＥＥＰレベルである場合がある。さらに、本開示の実施形態は、前に虚脱したエリアをリクルートするための位置決めリクルートメント手技の効果を分析するため、及び／または肺胞を開いた状態に維持するため、及び／または呼吸の同質性を減じるためのＥＩＴ及び位置判定システムを含んでいる。
【0022】
いくつかの実施形態では、ＥＩＴ及び位置判定システムは、ＥＩＴデバイス及び１つまたは複数の位置センサを含んでいる。ＥＩＴは、患者の身体のある領域周り（たとえば、肺の撮像のための、患者の胸の周り）に配置された電極ベルトを介して電極を位置決めすることと、一対の電極を通して電気励起信号を注入することと、電極ベルトの他の電極によって検出された、誘導された反応信号を測定することと、を伴う撮像技術である。結果として、ＥＩＴシステムは、概算のインピーダンス値を示す、電圧の測定値に基づいて画像を生成する場合がある。他の撮像技術とは対照的に、ＥＩＴは非侵襲性であり、（たとえば、Ｘ線などの技術のような）モニタリング動作の数及び周期を制限し得る特定の露出のリスクを有していない。結果として、ＥＩＴは、測定値が、患者の呼吸及び血行動態のパラメータを判定し、リアルタイムの２次元画像を監視するために使用される場合があることから、患者の肺を監視する特定の用途で、患者の状況を継続的に監視するために適している。
【0023】
本開示の実施形態は、電気的インピーダンストモグラフィ（ＥＩＴ）によって実施されるか、ＥＩＴと流れ及び／または圧力センサ（たとえば、ガス監視センサを使用する肺状の機構）とによって提供される情報の組合せによって実施される場合がある。各実施形態は、ＰＥＥＰを増大させる必要なしに、周期呼吸の間に実施される場合もある。いくつかの実施形態では、ＥＩＴ画像内のピクセルレベルでの情報（たとえば、位置を変更する動作の間の、ピクセルの位置、ピクセルの動脈血化の変化、及びピクセルコンプライアンスの変化）は、より正確で局所的な定量化を提供するために合わせられる場合がある。
【0024】
図１は、患者１０５の解析対象領域（たとえば、胸腔）の周りに配置された複数の電極１１０を示すＥＩＴシステム１００の一部の概略図である。慣習的なＥＩＴシステム１００の電極１１０は、通常は、電極ベルト１０３によって定位置に物理的に保持されている。電極１１０の配置は、通常、患者の頭尾軸１０４を横断する。患者１０５の周りに部分的にのみ配置されているものとして電極１１０が図１に示されているが、電極１１０は、測定のために利用可能であるか望ましい特定の解析対象領域に応じて、患者１０５全体の周りに配置される場合がある。電極１１０は、電極１１０の動作を制御し、ＥＩＴ画像の再構築を実施するように構成されたコンピュータシステム（図示せず）に結合されている場合がある。
【0025】
図２は、電極の平面に沿う患者１０５の胸腔の断面を示す概略図である。ある電圧が、一対の電極１１０（＋及び－のシンボルを有する電極によって示されている）に適用されて、電極の対の間の患者に励起電流を注入する場合がある。結果として、電圧（たとえば、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、…、Ｖｎ）は、他の電極によって検出され、ＥＩＴシステム１００によって測定される場合がある。電流注入は、励起電流を生成するために、異なる電極の各対を使用して円形パターンに従って、測定サイクルに関して実施される場合がある。
【0026】
図３は、本開示の一実施形態に係るＥＩＴシステム３００の概略ブロック図である。ＥＩＴシステム３００は、データ処理システム３２０に操作可能に結合された電極ベルト３１０を含む場合がある。電極ベルト３１０及びデータ処理システム３２０は、有線接続（たとえば、ケーブル）を介してともに結合されている場合があり、及び／または、互いに無線で通信するために通信モジュールを有する場合がある。データ処理システム３２０は、電子ディスプレイ３２４、入力デバイス３２６、及びメモリデバイス３２８に操作可能に結合されたプロセッサ３２２を含む場合がある。電子ディスプレイ３２４は、電極ベルト３１０に結合されたＥＩＴデバイスのための単一の形状因子になるように、データ処理システム３２０とともに構築される場合がある。いくつかの実施形態では、電子ディスプレイ３２４及びデータ処理システム３２０は、電極ベルト３１０に結合されたＥＩＴデバイスの別々のユニットである場合がある。さらに他の実施形態では、ＥＩＴシステム３００は、追加の医療測定及び／または手順を実施するように構成された別のホストシステム内に組み込まれている場合があり、この中で、電極ベルト３１０は、すでにそれ自体の入力デバイス、メモリデバイス、及び電子ディスプレイを有するホストシステムのポートに結合されている場合がある。したがって、ホストシステムは、ＥＩＴ処理ソフトウェアが内部にインストールされている場合がある。そのようなソフトウェアは、現場での使用の前にホストシステムに組み込まれている場合があるか、インストールの後にアップデートされる場合がある。
【0027】
プロセッサ３２２は、様々なデバイスの間で通信を調整し、また、メモリデバイス３２８のコンピュータ可読媒体内に貯蔵された命令を実行して、電流の励起、データの取得、データの分析、及び／または画像の再構築を管理する場合がある。実施例として、メモリデバイス３２８は、画像の再構築を実施するために、解析対象領域内の患者の身体をモデル化するように、プロセッサ３２２によって使用される有限の要素のメッシュのライブラリを含む場合がある。入力デバイス３２６は、ＥＩＴシステム３００のオペレータからの入力を受領するように、プロセッサ３２２によって使用される場合がある情報を受領するように構成された、キーボード、タッチスクリーンインターフェース、コンピュータマウス、リモートコントロール、モバイルデバイス、または他のデバイスなどのデバイスを含む場合がある。このため、タッチスクリーンインターフェースに関しては、ユーザ入力を受領する電子ディスプレイ３２４及び入力デバイス３２６が、同じデバイス内に組み込まれている場合がある。電子ディスプレイ３２４は、データを受領し、オペレータが見るための、プロセッサによって再構築されたＥＩＴ画像を出力するように構成されている場合がある。さらなるデータ（たとえば、数字のデータ、グラフ、トレンド情報、及び、オペレータにとって有用であると思われる他の情報）も、測定されたＥＩＴデータのみから、または、プロセッサ３２２に結合された他の設備に応じて他の非ＥＩＴデータと組み合わせて、プロセッサ３２２によって生成される場合がある。そのような追加のデータは、電子ディスプレイ３２４上に表示される場合がある。
【0028】
ＥＩＴシステム３００は、図に示されていないが、１つまたは複数のアナログデジタル変換器、信号処理回路、復調回路、出力源などを含むなど、当業者によって理解されるように、電極ベルト３１０での通信及び／または電流の励起を促進するために含まれる場合もある構成要素を含む場合がある。
【0029】
図４は、患者の様々な位置で、かつ一定のＰＥＥＰで、患者の肺の特性を分析するためのＥＩＴ及び位置判定システム４００の概略図を示している。たとえば、図４は、第１の位置と第２の位置とにおける患者の肺の測定値を比較し、測定値に基づいて患者の肺の特性を判定するためのシステム４００を示している。図４を参照すると、ＥＩＴ及び位置判定システム４００は、換気システム４０２と、ＥＩＴシステム４０４と、位置センサ４０５と、システム４００ならびに具体的には換気システム４０２、ＥＩＴシステム４０４、及び位置センサ４０５を操作するためのコントローラ４０６と、を含む場合がある。換気システム４０２、ＥＩＴシステム４０４、及び位置センサ４０５は、コントローラ４０６に操作可能に結合されている場合がある。
【0030】
いくつかの実施形態では、換気システム４０２は、患者４１０の呼吸を補助するか、呼吸をアシストする機械換気装置４０８を含んでいる。たとえば、機械換気装置４０８は、空気、酸素、窒素、及びヘリウムの１つまたは複数を含む場合がある医療用ガスの流れを提供する場合がある。いくつかの実施形態では、医療用ガスの流れは、エアゾール薬または麻酔薬などの添加物をさらに含む場合がある。換気システム４０２は、呼吸回路４１２、吸気用肢４１４、患者用肢４１６、及び患者接続部４１８をさらに含む場合がある。いくつかの実施形態では、機械換気装置４０８は、医療用ガスの流れを呼吸回路４１２に、吸気用肢４１４を通して提供する場合がある。吸気用肢４１４は、機械換気装置４０８の吸気ポート４２０に接続されている。医療用ガスは、吸気用肢４１４を通り、呼吸回路４１２の患者用肢４１６内に流れる（たとえば、移動する）場合がある。したがって、機械換気装置４０８は、医療用ガスを患者４１０に、患者接続部４１８を通して提供する場合がある。
【0031】
患者４１０から吐き出されたガスは、患者接続部４１８及び患者用肢４１６を通して機械換気装置４０８に戻るように搬送される場合がある。いくつかの実施形態では、吐き出されたガスは、呼吸回路４１２の呼気用肢４２２内に、１つまたは複数のバルブ（たとえば、チェックバルブ）を介して向けられる場合がある。たとえば、換気システム４０２は、患者４１０へ、または患者４１０からの適切な通路に沿う所望の方向での医療用ガス流のみを許容するためなど、呼吸回路４１２に沿う様々なポイントに配置される場合がある複数のチェックバルブをさらに含む場合がある。
【0032】
さらに、吐き出されたガスは、機械換気装置４０８の呼気用ポート４２４を通って機械換気装置４０８に戻される場合がある。
【0033】
いくつかの実施形態では、呼気用ポート４２４は、呼吸回路４１２内の圧力を制御するように調整可能な、制御可能なフローバルブを含む場合がある。フローバルブを調整することにより、後方圧が生成される場合がある。この後方圧は、呼気終端陽圧（「ＰＥＥＰ」）を生成するように、吐き出しの間に患者４１０に適用される。したがって、システム４００は、患者４１０にＰＥＥＰ治療を提供するための任意の慣習的なシステムを含む場合がある。さらに、当業者によって理解されるような他のシステム及び構成が、本開示の範囲内となる。
【0034】
換気システム４０２は、１つまたは複数のガス監視センサ４２６をさらに含む場合がある。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のガス監視センサ４２６は、呼吸回路４１２の患者接続部４１８内に配置されている場合がある。代替的実施形態では、１つまたは複数のガス監視センサ４２６は、呼吸回路４１２または換気システム４０２の任意の他の構成要素に流体接続されている場合がある。いくつかの実施形態では、ガス監視センサ４２６は、圧力、流れ、及びガス濃度のセンサの１つまたは複数を含む場合がある。以下にさらに記載されるように、コントローラ４０６及び機械換気装置４０８は、機械換気装置４０８の動作を監視し、最終的には制御し、情報を提供する（たとえば、ユーザ（たとえば臨床医）にフィードバックする）ために、１つまたは複数のガス監視センサ４２６を利用する場合がある。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のガスセンサ４２６は、任意の慣習的なガスセンサを含む場合がある。非限定的な例として、１つまたは複数のガス監視センサ４２６は、体積センサ、流量センサ、圧力センサ、濃度センサ、またはこれらの任意の組合せの１つまたは複数を含む場合がある。
【0035】
ＥＩＴシステム４０４は、図１から図３に関して上述したＥＩＴシステムのいずれかを含む場合があり、また、上述の実施形態のいずれかに従って動作する場合がある。いくつかの実施形態では、ＥＩＴシステム４０４は、任意の慣習的なＥＩＴシステムを含む場合がある。さらに、上述のように、ＥＩＴシステム４０４は、コントローラ４０６に操作可能に結合されている場合があり、また、ＥＩＴシステム４０４によって実施される測定に関し、コントローラ４０６に情報を提供する場合がある。いくつかの実施形態では、ＥＩＴシステム４０４は、換気システム４０２とは完全に独立している場合があり、また、ＥＩＴシステム４０４に操作可能に結合されたそれぞれの圧力センサを介してＰＥＥＰレベルを判定する場合がある。１つまたは複数の実施形態では、ＥＩＴシステム４０４は、それぞれの電子ディスプレイと、ディスプレイから離れた入力デバイス及び／または換気システム４０２の入力デバイスと、をも有する場合がある。さらに、ＥＩＴシステム４０４の電子ディスプレイ及び入力デバイスは、ＰＥＥＰ及び／または他の換気のパラメータに関する情報を入力する（たとえば、手作業で入力する）ために利用される場合がある。
【0036】
位置センサ４０５は、患者の位置及び臥位（たとえば、側臥位、背臥位、または腹臥位、及びこれらの程度）を判定する（たとえば、識別する）ためのセンサを含む場合がある。いくつかの実施形態では、位置センサ４０５は、患者、及び／または患者の支持具（たとえば、患者のベッドもしくはマットレス）に結合された方位センサを含む場合がある。さらなる実施形態では、位置センサ４０５は、１つまたは複数の撮像器（たとえば、カメラ）を含む場合がある。この１つまたは複数の撮像器は、患者の位置を識別するために、コントローラ４０６によって分析される画像を取得する場合がある。さらに別の実施形態では、患者の位置は、局所的なインピーダンス信号及び／または局所的なＥＩＴ画像を分析することによって判定される場合がある。さらなる実施形態では、位置センサ４０５は、患者の支持具（たとえば、患者のベッド）に操作可能に接続されている場合があり、また、患者のベッドによって提供される情報に基づいて位置を判定する場合がある。さらに別の実施形態では、患者の位置は、ユーザ（たとえば、患者の介護者）により、ユーザインターフェースを介して、ＥＩＴ及び位置判定システム４００に手作業で入力される場合がある。
【0037】
コントローラ４０６は、メモリ４３０に結合されたプロセッサ４２８、及び入力／出力構成要素４３２を含む場合がある。プロセッサ４２８は、マイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、及び／または他の適切な論理デバイスを備えている場合がある。メモリ４３０は、揮発性及び／または不揮発性媒体（たとえば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスク貯蔵媒体、光学貯蔵媒体、フラッシュメモリデバイス、及び／または他の適切な貯蔵媒体）、及び／または、データを貯蔵するように構成された他のタイプのコンピュータ可読貯蔵媒体を含む場合がある。メモリ４３０は、プロセッサ４２８によって実行される、換気システム４０２及びＥＩＴシステム４０４を操作するためのアルゴリズム及び／または命令を貯蔵している場合がある。たとえば、コントローラ４０６は、図３に関して上述したデータ処理システム３２０を含む場合がある。いくつかの実施形態では、プロセッサ４２８は、サーバまたはパーソナルコンピュータなど、コントローラ４０６に（たとえばインターネットを介して）作用するように結合されたコンピュータデバイスにデータを送信するように、操作可能に結合されている。入力／出力構成要素４３２は、ディスプレイ、タッチスクリーン、キーボード、マウス、及び／または、オペレータからの入力を受領し、オペレータに出力を提供するように構成された、他の適切なタイプの入力／出力デバイスを含むことができる。
【0038】
引き続き図４を参照すると、図５から図１３に関して以下により詳細に記載するように、システム４００は、患者の位置が変化する間、患者に一定のＰＥＥＰレベルを適用するように、換気システム４０２を利用する場合がある。患者の位置の変化により、患者の呼吸系の少なくとも一部の内のベースライン圧力が増大する場合がある。慣習的なＰＥＥＰ圧力は４０ｃｍＨ２Ｏまでの範囲であるが、より高いＰＥＥＰ圧力も使用される場合がある。高いＰＥＥＰは、１０ｃｍＨ２Ｏを超えて、より具体的には１０ｃｍＨ２Ｏから３０ｃｍＨ２Ｏで適用されるＰＥＥＰ治療に関する。低いＰＥＥＰは、１０ｃｍＨ２Ｏ未満のＰＥＥＰ圧力に関し、このことは、しばしば５ｃｍＨ２Ｏから８ｃｍＨ２Ｏで適用される。
【0039】
いくつかの実施形態では、ＰＥＥＰを患者に適用することの効果は、ＰＥＥＰの適用に応じた患者の肺の容量を測定することによって測定される。ＰＥＥＰの適用の後は、患者の肺の容量は、呼気終末肺気量（ＥＥＬＶ）として測定され、また、患者に適用される特定のＰＥＥＰ圧力に関して測定される。いくつかの実施形態では、ＥＥＬＶは、ゼロＰＥＥＰ（「ＺＥＥＰ」）で測定される。ＺＥＥＰでのＥＥＬＶの測定は、本明細書では、機能的残気量（ＦＲＣＺＥＥＰ）と称され、自然に息を吐き終わった際に肺の中に残った空気の容量の測定値である。いくつかの実施形態では、ＥＥＬＶを測定及び／または判定するためにＥＩＴシステム４０４を利用する場合、ＦＲＣＺＥＥＰは、いくつかの例では、ゼロであるものと解され得、それにより、ＦＲＣが特定の計算には影響しないようになっている。前述の観点では、ＥＥＬＶは、ＦＲＣＺＥＥＰに、適用されたＰＥＥＰだけ増大した肺の容量を足したものである。
【0040】
ＰＥＥＰの適用に関連するＥＥＬＶの増大は、２つの生理学的ソースから来ている。容量の増大の第１の生理学的ソースは、肺組織へのさらなる圧力の適用から生じる。肺組織へさらなる圧力を適用することにより、肺、及びすでに開いている肺胞が膨張し（たとえば、肺の内側の圧力に起因して膨らみ）、さらなる肺の容量を形成する。肺を膨張させることは、肺を損傷させる、容量損傷（すなわち、正常な肺胞の局所的な過度な膨張）の形態の、患者に対するリスクを生じる。容量損傷は、急性呼吸窮迫症候群（ＡＲＤＳ）に類似の、患者の医療上の合併症に繋がり得る。肺の容量の増大の第２の生理学的ソースは、「ｐｏｐ－ｏｐｅｎ」として知られるプロセスにおける肺胞の「リクルートメント」である。このプロセスでは、１つの肺胞の内容積が、ゼロ容量（たとえば、虚脱している）から、隣接する肺胞（たとえば、隣接するユニット）によって得られる容量へ突然ジャンプする。当該技術で既知であるように、肺胞は、患者の血液とのガスのやりとりを促す、肺内の空気袋である。いくつかの肺胞、特に病気であるか苦しんでいる肺胞は、肺内の圧力が非常に低く低下する際に虚脱し、肺胞（たとえば、ユニット）がゼロ容量を得るかゼロ容量に達する。ＰＥＥＰを患者に適用する（たとえば、ＰＥＥＰ治療を適用する）ことにより、肺内の最小の気道圧力を維持することができ、いくつかの例では、肺胞（たとえば、虚脱した肺胞）を開いたままにすることができる。
【0041】
肺胞は、肺胞が開いている場合に、いくらかの気体のやりとりの生成のみすることができる。したがって、ＰＥＥＰが不十分である場合にいくらかの気体のやりとりを維持するために、閉じた肺胞（たとえば、ユニット）の機能の損失を補填するために、すでに開いている肺胞を呼吸亢進させるように、より高い駆動吸気圧力が必要である。高められた呼吸の力により、残りの開いた肺胞により大きい膨張を生じ、このことは、肺の組織のさらなるダメージを生じ得る。対照的に、ＰＥＥＰが十分である場合、気体のやりとりは、ほとんどの肺胞（たとえば、ユニット）の間で共有され、これにより、駆動呼吸圧力、及びいくつかの例では、肺のダメージが低減される。したがって、肺胞のリクルートメントは、ＥＥＬＶをも増大させる。このことは、複数の胞状ユニットのポップオープンによって生成された過度な容量に対応する。開いた胞状ユニットによって生成された過度な容量は、特定の圧力における肺の容量ゲイン（または、圧力－容量のプロットにおける垂直の変移）として知られている。第１のプロットが、リクルートメントがないケースにおける肺の膨張を示し、第２のプロットが、肺の肺胞（たとえば、ユニット）が膨張の開始から開かれた場合の肺の暫定的な膨張を示す、肺の膨張を示す２つの圧力－容量のプロットを有するグラフでは、２つのカーブの間の垂直距離が、リクルートメントによって生じる容量のゲインを示している。
【0042】
図５は、ＥＩＴ及び位置判定システム４００が、患者の肺、灌流、及び／または換気に関する特性を分析する場合がある方法を示している。
【0043】
いくつかの実施形態では、方法５００は、動作５０２に示すように、患者の肺に一定のＰＥＥＰレベルを適用することを含む場合がある。本明細書で使用される場合、「一定のＰＥＥＰ」との用語は、少なくとも実質的に一定のＰＥＥＰレベル（たとえば、＋２ｃｍＨ２Ｏまたは－２ｃｍＨ２Ｏの範囲内）に関する場合がある。１つまたは複数の実施形態では、ＰＥＥＰレベルは、約１０ｃｍＨ２Ｏから約３０ｃｍＨ２Ｏの間である場合がある。ＰＥＥＰは、慣習的な方式を介して、及び、本明細書に記載のシステムのいずれかを介して適用される場合がある。
【0044】
さらに、方法５００は、図５の動作５０４及び動作５０６に示すように、患者の肺に関するインピーダンス情報を取得することと、患者の第１の位置を判定することと、を含む場合がある。いくつかの実施形態では、動作５０４は、患者が第１の位置（たとえば、背臥位）にある間の患者の肺の呼気終末肺インピーダンス（「ＥＥＬＺ」）を測定することを含む場合がある。いくつかの実施形態では、適用されたＰＥＥＰにおける患者の肺のＥＥＬＺを測定することは、患者の肺のＥＩＴ画像に示されたインピーダンス値を判定することを含む場合がある。さらに、ＥＥＬＺは、呼吸端の肺を示す場合がある（「ＥＥＬＶ」）。たとえば、肺のＥＥＬＶは、測定された肺のＥＥＬＺに基づいて（たとえば、ＥＥＬＺから）判定される場合がある。本開示の観点から理解されるように、いくつかの実施形態では、動作５０４は、患者の肺のある領域（たとえば、少なくとも１つの領域、解析対象領域など）のみのＥＥＬＺを判定することを含む場合がある。いくつかの実施形態では、動作５０４は、図４に関して上述した１つまたは複数のガス監視センサ４２６を介して、適用されたＰＥＥＰにおける患者の肺のＥＥＬＶを直接判定及び／または測定することをさらに含む場合がある。たとえば、１つまたは複数のガス監視センサ４２６は、体積センサ、流量センサ、圧力センサ、濃度センサ、またはこれらの任意の組合せの１つまたは複数を含む場合がある。さらに、ＥＥＬＶは、身体のプレチスモグラフィ、ヘリウムの希釈、不活性ガス洗浄技術、または当該技術で知られている任意の他の慣習的な方法を含む様々な方法を介して測定及び／または判定される場合がある。
【0045】
さらに、方法５００の動作５０４は、適用されたＰＥＥＰにおける患者の肺（たとえば、肺の少なくとも１つの領域）の気道コンプライアンス（または圧力－容量の関係）を判定することをさらに含む場合がある。いくつかの実施形態では、動作５０４は、適用されたＰＥＥＰにおける患者の肺の少なくとも一部のＥＩＴ画像を取得することを含む場合がある。たとえば、動作５０４は、図１から図４に関して上述した方式のいずれかを介してＥＩＴ画像を生成すること（たとえば、再構築すること）と、図１から図４に関して上述したＥＩＴシステムのいずれかを利用することと、を含む場合がある。
【0046】
いくつかの実施形態では、動作５０４は、ピクセル対ピクセルのレベルで、患者の肺の気道コンプライアンスを判定することを含む場合がある。たとえば、動作５０４は、生成された各ＥＩＴ画像の各ピクセルによって示されるインピーダンスに少なくとも部分的に基づき、生成された各ＥＩＴ画像の各ピクセルによって示された気道コンプライアンスを判定することを含む場合がある。
【0047】
さらに、ＥＩＴプレチスモグラフは、時間に対してプロットされたＥＩＴ画像（またはＥＩＴ画像全体）（フレーム）の所与の解析対象領域内のピクセルの合計から得られる波形を含んでいる。具体的には、ＥＩＴプレチスモグラフは、解析対象領域の内外を移動する空気の量（本明細書では、呼吸振動（ΔＺＶＴ）と称される）を示している。ＥＩＴプレチスモグラフ内の換気の振動は、コンピュータを使用するトモグラフィによって概算された肺の容量の変化と相関する。さらに、ＥＥＬＶの変化は、生成されたＥＩＴ画像に示される呼吸端肺インピーダンス（ＥＥＬＺ）の変化と相関する。このため、生成されたＥＩＴ画像は、本明細書に記載するように、たとえば位置変化によって生じる（ΔＥＥＬＺを介する）肺による動脈血化の変化を示している。
【0048】
前述の観点から、ＥＩＴ画像は、ピクセル毎のインピーダンスの呼吸の変化を示すものである。換言すると、ＥＩＴ画像は、ピクセル毎のΔＺ（たとえば、ΔＺＶＴ）のカラーマップを示している。したがって、ＥＩＴ画像に基づき、適用されたＰＥＥＰに関する所与の方向（たとえば、腹から背への方向）における換気の分布を判定することができる。さらに、ピクセル毎のΔＺに基づき、適用されたＰＥＥＰにおいて、コンプライアンスを、肺に入る空気の量（ΔＺ）、及び、プラトー圧（Ｐｐｌａｔｅａｕ）と適用されたＰＥＥＰ（たとえば、肺の弾性圧力）との間の差異から計算することができる。たとえば、プラトー圧（Ｐｐｌａｔｅａｕ）及び適用されたＰＥＥＰを、ゼロの流れにおいて吸入及び吐出の肺胞内圧で置き換えることができることから、ＥＩＴ画像のピクセルの各々のコンプライアンスは、以下のように概算することができる。
【数1】
【0049】
各ピクセルの判定されたコンプライアンスに基づき、所与のＥＩＴ画像の各ピクセルの判定されたコンプライアンスの合計は、画像の全体のコンプライアンス（たとえば、所与のＰＥＥＰにおける患者の肺の全体のコンプライアンス）を生じる。同様に、ＥＩＴ画像の解析対象領域内の各ピクセルの判定されたコンプライアンスの合計は、解析対象領域の全体のコンプライアンスを生じる。
【0050】
ふたたび図５を参照すると、１つまたは複数の実施形態では、動作５０６が、患者の第１の位置を識別することを含む場合がある（図６Ａ及び図６Ｂ）。たとえば、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、第１の位置は、患者の脊髄が重力ベクトルに対し、概して垂直に延びる場合の位置を含む場合があり、患者の胴及び顔が上方を向く場合がある。たとえば、第１の位置は、概略的な背臥位（すなわち、患者が上方を向く場合の位置）である場合がある。さらなる実施形態では、第１の位置は、脊髄が重力ベクトルに対して概して垂直なままの状態で、患者が一方側に傾いた場合の第１の側臥位である場合がある。さらに、特定の位置が本明細書に示されているが、第１の位置は、任意の側臥位、背臥位、腹臥位、及び／または中間位置を含む場合がある。
【0051】
図６Ｂに示すように、第２の位置は、脊髄が重力ベクトルに対して概して垂直なままの状態で、患者が一方側に傾いた場合の第２の側臥位を含む場合がある。たとえば、第２の位置は側臥位を含む場合がある。さらに、特定の位置が本明細書に示されているが、第２の位置は、任意の側臥位、背臥位、腹臥位、及び／または中間位置を含む場合がある。引き続き図５、図６Ａ、及び図６Ｂをともに参照すると、いくつかの実施形態では、動作５０６は、患者及び／または患者の支持具（たとえば、患者のベッド）に結合された（たとえば、取り付けられた）方位センサを介して患者の第１の位置を判定することを含む場合がある。方位センサは、磁気計、加速度計、ジャイロスコープ、慣性測定デバイス、及び／または任意の他の既知の方位センサの１つまたは複数を含む場合がある。さらなる実施形態では、動作５０６は、撮像システムを通して取得された画像を分析することを介して、患者の第１の位置を判定することを含む場合がある。たとえば、動作５０６は、既知の方法を介して、患者の位置の画像を分析することにより、患者の位置及び／または位置の変化を識別するために、画像認識方法を使用することを含む場合がある。さらなる実施形態では、動作５０６は、患者の向きを判定するために、患者の支持具と情報をやりとりすることを含む場合がある。たとえば、動作５０６は、支持具の向き、そして結果として、患者の向きを判定するために、患者の支持具（たとえば、ベッド）と情報をやりとりすることを含む場合がある。さらに別の実施形態では、動作５０６は、動作５０４で取得された局所的なインピーダンス信号または局所的なＥＩＴ画像を分析することにより、患者の位置を識別することを含む場合がある。さらに別の実施形態では、動作５０６は、ＥＩＴ及び位置判定システム４００のユーザインターフェースを介して患者の位置の通知を受領することを含む場合がある。局所的なインピーダンス信号または局所的なＥＩＴ画像を分析することによる患者の位置の識別は、図８に関して以下により詳細に記載する。
【0052】
さらに、方法５００は、図５の動作５０８及び動作５１０に示すように、患者の肺に関するインピーダンス情報を取得することと、患者の第２の位置を識別することと、を含む場合がある。たとえば、患者は、第１の位置から第２の位置に移動される場合があり、次いで、ＥＩＴ及び位置判定システム４００は、第２の位置によって特徴付けられるインピーダンス情報を取得する場合があり、また、第２の位置を識別する場合がある。ＰＥＥＰは、患者の第１の位置及び第２の位置の間、少なくとも実質的に一定のままである場合がある。患者のインピーダンス情報（たとえば、第２のインピーダンス情報）及び第２の位置は、図５の動作５０４及び動作５０６に関して上述した方式のいずれかを介して判定される場合がある。さらに、患者の第２の位置は、図６Ａ及び図６Ｂに関して上述した位置のいずれかを含む場合がある。さらに、第１の位置及び第２の位置が、ＥＩＴ及び位置判定システム４００によって識別されるものとして本明細書に記載されているが、本開示はそのようには限定されない。たとえば、いくつかの実施形態では、第１の位置及び第２の位置に関するデータは、ユーザ（たとえば、管理者）によってＥＩＴ及び位置判定システム４００に入力される場合がある。
【0053】
患者の肺に関するインピーダンス情報を取得し、患者の第２の位置が判定されると、本方法は、図５の動作５１２に示すように、第１の位置のインピーダンス情報を、第２の位置のインピーダンス情報と比較することを含む場合がある。いくつかの実施形態では、動作５１２は、コンプライアンスの変化、局所的な一回換気量（すなわち、一回の換気のインピーダンス）の変化、及び／または動脈血化の変化（たとえば、呼気終末肺気量の変化、呼気終末肺インピーダンスの変化、プレチスモグラフのベースラインの変化など）の１つまたは複数を判定することを含む場合がある。たとえば、動作５１２は、２０１９年２月１１日に出願され、「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ａ ｐａｔｉｅｎｔ’ｓ ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｎｅｓｓ ｔｏ ａｎ ａｌｖｅｏｌａｒ ｒｅｃｒｕｉｔｍｅｎｔ ｍａｎｅｕｖｅｒ」と題された、Ｈｏｌｚｈａｃｋｅｒに対する米国出願第１６／２７２，６００号に記載される方式のいずれかを介して、特性、及び／または特性の変化（たとえば、測定値）を判定することを含む場合がある。この文献の開示は、本明細書で参照することにより、その全体が組み込まれる。
【0054】
さらに、動作５１２に関して上述した比較に基づき、ＥＩＴ及び位置判定システム４００は、患者に関する潜在的な肺リクルートメントの値、有効なＰＥＥＰの値などを判定する場合がある。さらに、比較に基づき、ＥＩＴ及び位置判定システム４００は、２０１９年２月１１日に出願され、「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ａ ｐａｔｉｅｎｔ’ｓ ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｎｅｓｓ ｔｏ ａｎ ａｌｖｅｏｌａｒ ｒｅｃｒｕｉｔｍｅｎｔ ｍａｎｅｕｖｅｒ」と題された、Ｈｏｌｚｈａｃｋｅｒに対する米国出願第１６／２７２，６００号に記載の値（たとえば、潜在的な肺リクルートメント値）、特性、及びインデックスのいずれかを判定する場合がある。この文献の開示は、本明細書で参照することにより、その全体が組み込まれる。
【0055】
いくつかの実施形態では、この比較は、第１の位置及び第２の位置にある患者の肺のある領域に関するものである場合がある。さらに、いくつかの実施形態では、患者が第１の位置にある場合、その領域は、水平面（図６Ａ及び図６Ｂの６０２）の上方にある場合があり、この水平面では、脊髄の重心を貫通する水平軸が概して置かれ、患者が第２の位置にある場合、この領域は水平面の下方にある場合がある。代替的には、いくつかの実施形態では患者が第１の位置にある場合、その領域は、水平面の下方にある場合があり、患者が第２の位置にある場合、この領域は水平面の上方にある場合がある。
【0056】
図７Ａは、背臥位にある患者（ＲＥＦ）と比べ、左の側臥位にある患者（ＣＵＲ）からのインピーダンス情報を図示するグラフを示している（すなわち、動作１）。さらに、このグラフは、右肺の、より高い動脈血化のレベル、及び、より低い一回換気量（Ｖｔ）を示している。さらに、このグラフは、左肺の向上された局所的なコンプライアンスと、右肺の減じられたコンプライアンスと、をも示している。
【0057】
図７Ｂは、もともとの背臥位にある患者（ＲＥＦ）と比較した、戻された背臥位に関する値（ＣＵＲ）を図示するグラフを示している（すなわち、動作２）。さらに、このグラフは、左肺内、及び全体的な、より高い動脈血化のレベルを示している。さらに、このグラフは、左肺のコンプライアンスが向上されたことを示している。前述のことは、適用されたＰＥＥＰレベル（一定のＰＥＥＰレベル）が、図７Ａに関して上述した左側臥位の間に発生した肺胞のリクルートメントを維持するために十分であったことを示している。
【0058】
図７Ｃは、背臥位にある患者（ＲＥＦ）と比べ、右の側臥位にある患者（ＣＵＲ）に関する値を図示するグラフを示している（すなわち、動作３）。さらに、このグラフは、左肺内の、より高い動脈血化のレベル、及びより低いＶｔを示している。さらに、このグラフは、右肺の向上された局所的なコンプライアンスと、左肺の減じられたコンプライアンスと、をも示している。
【0059】
図７Ｄは、もともとの背臥位にある患者（ＲＥＦ）と比較した、第２の戻された背臥位に関する値（ＣＵＲ）を図示するグラフを示している（すなわち、動作４）。さらに、このグラフは、左肺内、右肺内、及び全体的な、より高い動脈血化のレベルを示している。さらに、このグラフは、左肺及び右肺のコンプライアンスが向上されたことを示している。前述のことは、適用されたＰＥＥＰレベル（一定のＰＥＥＰレベル）が、図７Ａに関して上述した左側及び右側の側臥位の間に発生した肺胞のリクルートメントを維持するために十分であったことを示している。
【0060】
図８は、患者が、図７Ａ及び図７Ｂに関して参照した動作１から動作４に関して記載された位置に向いている間に測定及び取得された、グローバルＥＩＴプレチスモグラフ及び局所的なＥＩＴプレチスモグラフ（すなわち、左及び右のＥＩＴプレチスモグラフ）を示すグラフである。
【0061】
上述のように、ＥＩＴ及び位置判定システム４００は、患者の横の位置決め、及び患者の側臥位の変化を分析するために、右及び／または左のＥＩＴプレチスモグラフを利用する場合がある。たとえば、「左が下」フェイズ（たとえば、左の側臥位）の間、右及び左のＥＩＴプレチスモグラフは、右のプレチスモグラフのベースラインの著しい増大、及び、左のプレチスモグラフのベースラインの減少を示している。さらに、右及び左のＥＩＴプレチスモグラフは、患者が背臥位に戻された場合に、右のプレチスモグラフのベースラインが依然として増大していたことを示している。前述のことは、患者が依然としてリクルーティングしており、左が下の位置からより多く、さらなる利益を得ることができたことを示している。
【0062】
さらに、「右が下」フェイズ（たとえば、右の側臥位）の間、右及び左のＥＩＴプレチスモグラフは、左のプレチスモグラフのベースラインの著しい増大、及び、右のプレチスモグラフのベースラインの減少を示している。さらに、右及び左のＥＩＴプレチスモグラフは、患者が背臥位に戻された際に、左のプレチスモグラフのベースラインが依然として増大していたことを示している。前述のことは、患者が依然としてリクルーティングしており、右が下の位置からより多く、さらなる利益を得ることができたことを示している。
【0063】
図８に示す実施例では、１７ｃｍＨ２ＯのＰＥＥＰレベルが患者に適用され、患者は、プレチスモグラフのベースラインにおける、持続された著しい増大を示した（たとえば、図８の全体のプレチスモグラフ内に示される動脈血化またはＦＲＣ）。前述のことは、このＰＥＥＰレベルが、患者に関するリクルートメントを引き起こすために十分であることを示している。さらに、このＰＥＥＰレベルは、ＰＥＥＰレベルを増大または変化させる必要なしに分析された。
【0064】
図９は、様々なＰＥＥＰレベルでの患者の全体のＥＩＴプレチスモグラフを示すグラフである。図９に示すように、１１ｃｍＨ２Ｏ及び１４ｃｍＨ２ＯのＰＥＥＰレベルでの、患者の横の位置決め（たとえば、患者に上述の右が下及び左が下の位置を取らせること）は、プレチスモグラフのベースラインの持続された著しい増大、または局所的なコンプライアンスの向上には繋がらなかった。前述のことは、１１ｃｍＨ２Ｏ及び１４ｃｍＨ２ＯのＰＥＥＰレベルが、肺胞をリクルーティングすること、及び肺胞のリクルートメントを維持すること（たとえば、肺胞を開いた状態に維持すること）には不十分であったことを示している。
【0065】
図１から図９をともに参照すると、本明細書に記載のＥＩＴ及び位置判定システム４００ならびに方法は、慣習的な方法に対する利点を提供する。たとえば、ＥＩＴ及び位置判定システム４００は、放射線なしで、かつ、ＰＥＥＰを増大及び／または変化させることなく、ベッドサイドで、肺機能及び換気動作に対する反応性の局所的な評価を可能にする。さらに、ＥＩＴ及び位置判定システム４００は、挿管治療されていない患者の肺機能の局所的な評価を可能にする。
【0066】
本明細書に記載のＥＩＴ及び位置判定システム４００ならびに方法は、最適な位置を識別し、換気の設定（たとえば、ＰＥＥＰレベル）を最適にして、換気動作に対する反応性を最大にし、一方、患者の肺を傷つけないように、及び／または、肺の血行動態を妨げないように、可能な限りもっとも低いＰＥＥＰレベルを適用し、かつ、肺胞を開いた状態に維持する、ガイド動作（たとえば、患者の位置を背臥位から左の側臥位に変更する）をさらに提供する。
【0067】
さらに、本明細書に記載のＥＩＴ及び位置判定システム４００ならびに方法は、横の位置決め動作の効果（たとえば、前に虚脱したエリアのリクルートメント、または、換気の同質性のさらなる悪化を評価することを可能にする。
【0068】
本開示の実施形態は、以下の実施形態をさらに含んでいる。
【0069】
実施形態１。患者の肺の特性の分析方法であって、０ｃｍＨ２Ｏから４０ｃｍＨ２Ｏの間の呼気終端陽圧が適用されている間に、患者の第１の位置を識別することと、前記患者が前記第１の位置にある場合に、前記患者の肺の少なくとも１つの領域を示す第１のインピーダンスデータを取得することと、前記呼気終端陽圧が適用されている間に、前記患者の第２の異なる位置を識別することと、前記患者が前記第２の位置にある場合に、前記患者の肺の少なくとも前記領域を示す第２のインピーダンスデータを取得することと、前記第１のインピーダンスデータを前記第２のインピーダンスデータと比較することと、適用された前記呼気終端陽圧が肺胞リクルートメントをもたらすか持続するために十分であるかを判定することと、を含む、前記分析方法。
【0070】
実施形態２。第１のインピーダンスデータを取得することが、前記患者が前記第１の位置にある間の前記肺の前記少なくとも１つの領域内の第１の呼気終末肺インピーダンスを測定することを含む、請求項１に記載の方法。
【0071】
実施形態３。第２のインピーダンスデータを取得することが、前記患者が前記第２の位置にある間の前記肺の前記少なくとも１つの領域内の第２の呼気終末肺インピーダンスを測定することを含む、請求項２に記載の方法。
【0072】
実施形態４。第１のインピーダンスデータを取得することが、前記患者が前記第１の位置にある場合に、水平面であって、前記水平面内で脊髄の重心を水平軸が貫通する前記水平面の上方に位置する前記肺の領域に関するインピーダンスデータを取得することを含み、第２のインピーダンスデータを取得することが、前記患者が前記第２の位置にある場合に、前記水平面に下方に位置する前記肺の前記領域に関するインピーダンスデータを取得することを含む、実施形態１から実施形態３のいずれかに記載の方法。
【0073】
実施形態５。前記第１のインピーダンスデータを前記第２のインピーダンスデータと比較することが、前記肺の前記少なくとも１つの領域内の呼気終末肺インピーダンスの変化を判定することを含む、実施形態１から実施形態４のいずれかに記載の方法。
【0074】
実施形態６。前記第１のインピーダンスデータを前記第２のインピーダンスデータと比較することが、局所的な一回換気量の変化を判定することを含む、実施形態１から実施形態５のいずれかに記載の方法。
【0075】
実施形態７。前記第１のインピーダンスデータを前記第２のインピーダンスデータと比較することが、前記肺の前記少なくとも１つの領域内の呼気終末肺気量の変化を判定することを含む、実施形態１から実施形態６のいずれかに記載の方法。
【0076】
実施形態８。前記第１の位置が背臥位を含み、前記第２の位置が側臥位を含む、実施形態１から実施形態７のいずれかに記載の方法。
【0077】
実施形態９。前記呼気終端陽圧が適用される間に、前記患者が前記第１の位置に戻ったことを判定することと、前記患者が戻された前記第１の位置にある場合に、患者の肺の前記少なくとも１つの領域を示す第３のインピーダンスデータを取得することと、前記第１のインピーダンスデータを前記第３のインピーダンスデータと比較することと、をさらに含む、実施形態１から実施形態８のいずれかに記載の方法。
【0078】
実施形態１０。前記呼気終端陽圧が適用される間に、前記患者の第３の異なる位置を識別することと、前記患者が前記第３の位置にある場合に、患者の肺の前記少なくとも１つの領域を示す第４のインピーダンスデータを取得することと、前記第１のインピーダンスデータを前記第４のインピーダンスデータと比較することと、をさらに含む、実施形態１から実施形態９のいずれかに記載の方法。
【0079】
実施形態１１。患者の肺の特性を分析するためのシステムであって、少なくとも１つのプロセッサと、命令を貯蔵する少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読取り可能な記憶媒体であって、前記命令が、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行された場合に、前記少なくとも１つのプロセッサに、前記患者の第１の位置を識別することと、前記患者の肺の第１のインピーダンスデータを取得することであって、前記第１のインピーダンスデータが前記患者の前記第１の位置を反映する、前記取得することと、前記患者の第２の異なる位置を識別することと、前記患者の肺の第２のインピーダンスデータを取得することであって、前記第２のインピーダンスデータが前記患者の前記第２の位置を反映する、前記取得することと、前記患者の肺の特性の変化を識別するために、前記第１のインピーダンスデータを前記第２のインピーダンスデータと比較することと、をさせる、前記非一時的なコンピュータ読取り可能な記憶媒体と、を備えた前記システム。
【0080】
実施形態１２。前記患者の第１の位置を識別することが、前記患者に取り付けられた方位センサを介して前記患者の前記第１の位置を識別することを含む、実施形態１１に記載のシステム。
【0081】
実施形態１３。前記患者の第１の位置を識別することが、前記患者の画像を取得することと、前記患者の前記第１の位置を識別するために、前記患者の前記画像を分析することと、を含む、実施形態１１及び実施形態１２のいずれかに記載のシステム。
【0082】
実施形態１４。前記患者の第１の位置を識別することが、患者支持具の向きに関する前記患者支持具からのデータを受信することと、前記患者支持具から受信されたデータに基づき、前記患者の前記第１の位置を判定することと、を含む、実施形態１１から実施形態１３のいずれかに記載のシステム。
【0083】
実施形態１５。前記患者の第１の位置を識別することが、前記患者の肺の前記第１のインピーダンスデータを取得することと、前記第１のインピーダンスデータに基づき、前記患者の前記第１の位置を判定することと、を含む、実施形態１１から実施形態１４のいずれかに記載のシステム。
【0084】
実施形態１６。前記少なくとも１つのプロセッサによって実行された場合に、前記少なくとも１つのプロセッサに、適用された前記呼気終端陽圧がリクルートメントをもたらすか持続するために十分であるかを判定させる命令をさらに含む、実施形態１１から実施形態１５のいずれかに記載のシステム。
【0085】
実施形態１７。前記第１のインピーダンスデータを前記第２のインピーダンスデータと比較することが、前記肺の少なくとも１つの領域内のコンプライアンスの変化を判定することを含む、実施形態１１から実施形態１６のいずれかに記載のシステム。
【0086】
実施形態１８。コンプライアンスの変化を判定することが、前記第１のインピーダンスデータ内の第１の電気的インピーダンストモグラフィ画像の各ピクセルによって示されるコンプライアンスを判定することと、前記第２のインピーダンスデータ内の第２の電気的インピーダンストモグラフィ画像の各ピクセルによって示されるコンプライアンスを判定することと、を含む、実施形態１７に記載のシステム。
【0087】
実施形態１９。患者に関する潜在的な肺リクルートメント値を判定するためのシステムであって、換気システムと、電気的インピーダンストモグラフィシステムと、位置センサと、コントローラであって、前記換気システム、前記電気的インピーダンストモグラフィシステム、及び前記位置センサが、前記コントローラに操作可能に結合されており、前記コントローラが、少なくとも１つのプロセッサと、命令を貯蔵する少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読取り可能な記憶媒体であって、前記命令が、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行された場合に、前記少なくとも１つのプロセッサに、前記換気システムに、患者に呼気終端陽圧を適用させるとともに維持させることと、前記患者の第１の位置を識別することと、前記患者の肺の第１のインピーダンスデータを取得することであって、前記第１のインピーダンスデータが前記患者の前記第１の位置を反映する、前記取得することと、前記患者の第２の異なる位置を識別することと、前記患者の肺の第２のインピーダンスデータを取得することであって、前記第２のインピーダンスデータが前記患者の前記第２の位置を反映する、前記取得することと、前記患者の肺の特性の変化を識別するために、前記第１のインピーダンスデータを前記第２のインピーダンスデータと比較することと、適用された前記呼気終端陽圧がリクルートメントをもたらすか持続するために十分であるかを判定することと、をさせる、前記少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読取り可能な記憶媒体と、を備えている前記コントローラと、を備えた前記システム。
【0088】
実施形態２０。前記第１の位置が背臥位を含み、前記第２の位置が側臥位を含む、実施形態１９に記載のシステム。
【0089】
実施形態２１。前記少なくとも１つのプロセッサによって実行された場合に、前記コントローラに、患者支持具と通信させ、前記患者の肺の前記特性に少なくとも部分的に基づき、前記患者の位置を制御するための制御信号を送信させる命令をさらに含む、実施形態１９及び実施形態２０のいずれかに記載のシステム。
【0090】
本開示が、特定の図示の実施形態に関して本明細書に記載されてきたが、当業者は、本開示がそのように限定されないことを認識及び理解することになる。むしろ、図示の実施形態に対する多くの追加、削除、及び変更が、本発明の法的な均等を含む、添付のように請求される本開示の範囲から逸脱することなくなされる場合がある。さらに、１つの実施形態からの特徴は、本開示の範囲に依然として包含されつつ、別の実施形態の特徴と合わせられる場合がある。さらに、本開示の実施形態は、異なる様々な検出器のタイプ及び構成で有用である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】