特表 2024-522503 機械的換気のための気管内チューブの画像ベースのサイズ設定最適化

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-06-21

(54)【発明の名称】機械的換気のための気管内チューブの画像ベースのサイズ設定最適化

(51)【国際特許分類】

   A61M 16/04 20060101AFI20240614BHJP

   A61B 34/20 20160101ALI20240614BHJP

【ＦＩ】

A61M16/04 Z

A61B34/20

【審査請求】有

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2023573041

(86)(22)【出願日】2022-06-13

(85)【翻訳文提出日】2023-11-27

(86)【国際出願番号】 EP2022065957

(87)【国際公開番号】W WO2022268549

(87)【国際公開日】2022-12-29

(31)【優先権主張番号】63/213,247

(32)【優先日】2021-06-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

【氏名又は名称原語表記】Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ．

【住所又は居所原語表記】Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈ Ｃａｍｐｕｓ ５２， ５６５６ ＡＧ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】100122769

【弁理士】

【氏名又は名称】笛田 秀仙

(74)【代理人】

【識別番号】100163809

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 貴裕

(74)【代理人】

【識別番号】100145654

【弁理士】

【氏名又は名称】矢ヶ部 喜行

(72)【発明者】

【氏名】コエラー トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ウィムカー ラファエル

(72)【発明者】

【氏名】ヘンドリクス コルネリス ペトルス

(72)【発明者】

【氏名】サブジンスキー ヨルグ

(72)【発明者】

【氏名】デリモア キラン ハミルトン ジェイ

(72)【発明者】

【氏名】ポルキー マイケル

(57)【要約】

挿管支援装置は、患者の１つ以上の画像から、少なくとも気管の直径及び挿管経路の長さを含む患者に関する情報を識別し、決定される気管の直径及び決定される挿管経路の長さから、ＥＴＴの直径及びＥＴＴの挿入の深さを含む推奨されるＥＴＴのサイズを決定し、並びに推奨されるＥＴＴのサイズを表示装置に表示するように構成される電子コントローラを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

患者の１つ以上の画像から、少なくとも気管の直径及び挿管経路の長さを含む、前記患者に関する情報を識別し、
決定される気管の直径及び決定される挿管経路の長さから、ＥＴＴの直径及びＥＴＴの挿入の深さを含む推奨されるＥＴＴのサイズを決定し、並びに
前記推奨されるＥＴＴのサイズを表示装置に表示する
ように構成される電子コントローラを有する挿管支援装置。

【請求項2】

前記電子コントローラは、前記患者の上気道のランドマーク、気管及び気管分岐部を識別するために、前記１つ以上の画像をセグメント化することによって、前記患者の上気道を識別するように構成される、請求項１に記載の挿管支援装置。

【請求項3】

前記セグメント化することは、前記患者の上気道のランドマークから前記気管を通って前記気管分岐部までの距離に基づいて、前記挿管経路の長さを識別することをさらに含む、請求項２に記載の挿管支援装置。

【請求項4】

前記電子コントローラは、前記ＥＴＴの剛性を決定するために、ＥＴＴモデルを使用することによって前記ＥＴＴのサイズを決定するように構成され、前記ＥＴＴの挿入の深さの決定は、前記ＥＴＴの剛性にさらに基づいている、請求項１に記載の挿管支援装置。

【請求項5】

前記電子コントローラは、前記患者の１つ以上の画像を所望する位置に変形させるために、患者の解剖学的モデルを用いて前記１つ以上の画像を調整するようにさらに構成され、前記患者に関する情報は、調整される前記１つ以上の画像から識別される、請求項１に記載の挿管支援装置。

【請求項6】

前記１つ以上の画像は、前記患者の上気道の少なくとも一部を描写しない、及び
前記電子コントローラは、前記患者の外観の１つ以上の画像に基づいて患者の解剖学的モデルを修正するようにさらに構成され、
前記患者に関する情報を識別することは、前記患者の外観の１つ以上の画像に基づいて修正される前記患者の解剖学的モデルにさらに基づいている、請求項１に記載の挿管支援装置。

【請求項7】

前記電子コントローラは、
前記患者の１つ以上の画像から３Ｄ撮像モデルを生成する、及び
前記３Ｄ撮像モデルから前記患者の外観の１つ以上の画像を生成する
ことによって、前記患者の外観の１つ以上の画像を生成するようにさらに構成される、請求項６に記載の挿管支援装置。

【請求項8】

前記患者の外観の１つ以上の画像は、１つ以上の３Ｄカメラから取得される１つ以上の３Ｄ画像から構成される、請求項６に記載の挿管支援装置。

【請求項9】

前記電子コントローラは、
ハイブリッド撮像データセットを生成するために、前記患者の外観の１つ以上の画像から抽出される前記患者の解剖学的モデルを前記患者の１つ以上の画像と位置合わせ、及び
前記ハイブリッド撮像データセットに基づいて前記挿管経路を決定する
ように構成される、請求項６に記載の挿管支援装置。

【請求項10】

前記電子コントローラは、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナを制御して、前記患者の上気道の１つ以上の画像を取得するようにさらに構成される、請求項１に記載の挿管支援装置。

【請求項11】

前記電子コントローラは、
第１のＸ線レベルで診断用の胴体ＣＴ画像を取得するように前記ＣＴスキャナを制御し、
前記第１のＸ線レベルよりも低い第２のＸ線レベルで前記診断用の胴体ＣＴ画像から上方に拡張する拡張上部ＣＴ画像を取得するように前記ＣＴスキャナを制御し、及び
前記患者の上気道の１つ以上の画像を生成するために、前記診断用の胴体ＣＴ画像と前記拡張上部ＣＴ画像とを組み合わせる
ことを含む動作によって、前記患者の上気道の１つ以上の画像を取得するように、前記ＣＴスキャナを制御するように構成される、請求項１０に記載の挿管支援装置。

【請求項12】

電子コントローラを使用して、
患者の１つ以上の画像から、少なくとも気管の直径及び挿管経路の長さを含む、前記患者に関する情報を識別するステップ、
決定される気管の直径及び決定される挿管経路の長さから、ＥＴＴの直径及びＥＴＴの挿入の深さを含む推奨されるＥＴＴのサイズを決定するステップ、並びに
前記推奨されるＥＴＴのサイズを表示装置に表示するステップ
を有する、挿管支援方法。

【請求項13】

前記推奨されるＥＴＴのサイズを持つＥＴＴを患者に挿入するステップ、及び
前記挿入されるＥＴＴを使用して前記患者の機械的換気を行うステップ
をさらに有する、請求項１２に記載の挿管支援方法。

【請求項14】

前記患者の上気道のランドマーク、気管及び気管分岐部を識別するために、前記１つ以上の画像をセグメント化するステップをさらに有する、請求項１２に記載の挿管支援方法。

【請求項15】

関連付けられる前記ＥＴＴのサイズを決定するステップは、
前記ＥＴＴの剛性を決定するためにＥＴＴモデルを使用するステップを含み、前記挿管経路の長さの識別は、前記ＥＴＴの剛性にさらに基づいている、請求項１２に記載の挿管支援方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本特許出願は、米国特許法第１１９条の下、２０２１年６月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／２１３，２４７号の優先権を主張し、その内容は、参照することにより本明細書に組み込まれる。

【0002】

以下のことは、一般に、呼吸療法技術、気管挿管技術、気管内チューブサイズ設定技術、及び関連技術に関する。

【背景技術】

【0003】

患者の機械的換気は、典型的には、気管挿管として知られる処理において、患者の気管内に気管内チューブ（ＥＴＴ）の留置を必要とする。ＥＴＴの先端の所望する位置は、気管分岐部(carina)（すなわち、気管が左右の主気管支に分岐する位置）の約５．０ｃｍ（±２．０ｃｍ）上である。気管挿管は、通常、麻酔専門医又は他の有資格の医療専門家によって行われ、一般的な順序では、気道を確保するために頭部を後方に移動させ、喉頭鏡を使用して、食道に誤留置することなく、声帯と気管との間にＥＴＴを適切に留置にする。

【0004】

機械的換気が必要とされる一般的な状況には、集中治療室（ＩＣＵ）症例及び大手術中が含まれる。そのような患者は、特に患者の状態が肺関連疾患（例えば、Covid-19）又は外傷である場合、ＩＣＵに送られる前に胸郭の画像（すなわち、コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）画像）をしばしば取得する。

【0005】

しかしながら、ＥＴＴは、誤って（例えば、食道又は気管支の一方に）位置決められる、又はＥＴＴに空気漏れが存在することがある。まれではあるが、これらの状況が起こると、脳低酸素症に起因する長期的な影響を伴う重度の合併症を引き起こすことがある。

【0006】

患者に挿管するとき考慮すべき重要なことは、ＥＴＴのサイズの適切な選択である。ＥＴＴは、様々なサイズ、例えば、幾つかのサイズ設定方法では２ｍｍから１０．５ｍｍまでの内径で利用可能であり、最も小さいサイズは、乳児に挿管するために使用される。１歳よりも大きい患者の場合、前記内径をミリメートルで選択するための１つの式は、（年齢＋１６）／４である。ＥＴＴの直径を選択することに加えて、ＥＴＴを挿入する深さは、もう１つの重要なサイズ設定パラメタである。ＥＴＴの端部は、右肺及び左肺の両方を均等に換気しつつ、十分に密閉された嵌合を確実にするために、好ましくは、気管分岐部、すなわち、気管が夫々の肺に通じる左右の気管支に分岐する場所、の上方に位置決められる。ＥＴＴは、通常、気管挿管の処理中に、チューブ挿入の深さを視覚的に追跡するように、そのチューブの長さに沿って印（例えば、１ｃｍ毎の目盛り又は同様なもの）を持つ。この挿入の深さをセンチメートルで選択するための１つの式は、（年齢＋１２）／２である。これらは一般的な法則であるが、患者特有の解剖学的構造は、ＥＴＴのサイズ設定（最適なチューブ径及び挿入の深さ）、及び気管挿管を行うことの困難さに著しく影響を与えることがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

不適切な気管挿管は、例えば、気管の穿孔（又はＥＴＴが誤留置される場合は食道の穿孔）、神経損傷、脊髄損傷、声帯損傷、挿入されるＥＴＴを介した不十分な機械的換気、気管支挿管（ＥＴＴの挿入が深すぎて、ＥＥＴが左又は右の気管支に入る）及びＥＴＴの偶発的な脱落等のような重度の合併症を引き起こす可能性がある。間違ったサイズのチューブを用いて気管挿管を行うことは、多くの上記合併症を直接的又は間接的に引き起こす可能性がある。直径が小さすぎるＥＴＴを用いた挿管は、不十分な換気及び脱落する可能性がある一方、直径が大きすぎると、気道に過度の力が加えられ、神経、声帯又は他の気道組織に損傷をもたらす可能性がある。同様に、挿入の深さが不十分であると、不十分な換気及び脱落する可能性がある一方、挿入の過度の深さは、気管支挿管を引き起こす可能性がある。喉頭鏡は、上気道の構造（声門及び喉頭）のみの目視観察を可能にするので、気管挿管は、部分的に「目に見えない(blind)」手続きである。

【0008】

以下のことは、これらの問題及び他の問題を克服するための特定の改良を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

ある態様において、挿管支援装置は、患者の１つ以上の画像から、少なくとも気管の直径及び挿管経路の長さを含む、患者に関する情報を識別する、決定される気管の直径及び決定される挿管経路の長さから、ＥＴＴの直径及びＥＴＴの挿入の深さを含む推奨されるＥＴＴのサイズを決定する、並びに前記推奨されるＥＴＴのサイズを表示装置に表示するように構成される電子コントローラを含む。

【0010】

別の態様において、挿管支援方法は、電子コントローラを使用して、患者の１つ以上の画像から、少なくとも気管の直径及び挿管経路の長さを含む、患者に関する情報を識別するステップ、前記決定される気管の直径及び前記決定される挿管経路の長さから、ＥＴＴの直径及びＥＴＴの挿入の深さを含む推奨されるＥＴＴのサイズを決定するステップ、並びに前記推奨されるＥＴＴのサイズを表示装置に表示するステップを含む。

【0011】

ある利点は、患者の気管に挿入される適切な直径サイズのＥＴＴを用いた機械的換気療法を患者に提供することにある。

【0012】

別の利点は、患者の気管内への適切な挿入の深さのサイズ設定のＥＴＴを用いた機械的換気療法を患者に提供することにある。

【0013】

別の利点は、患者の個別の解剖学的構造を考慮する、ＥＴＴの適切なサイズを決定することにある。

【0014】

別の利点は、患者の１つ以上の画像に基づいて、患者に適したＥＴＴのサイズを決定することにある。

【0015】

別の利点は、ＥＴＴの適切なサイズを決定するために、ＥＴＴの１つ以上のモデル及び／又は患者の患者形状を使用することにある。

【0016】

別の利点は、患者の気管へのＥＴＴの挿入の深さを決定するために、ＥＴＴの１つ以上のモデル及び／又は患者の患者形状を使用することにある。

【0017】

所与の実施形態は、上述した利点の何れも提供しないか、１つ、２つ、それ以上、若しくは全てを提供することができる、及び／又は本開示を読み、理解すると当業者に明らかとなるような他の利点を提供することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【0018】

本開示は、様々な構成要素及び構成要素の配列、並びに様々なステップ及びステップの配列の形態をとることができる。図面は、好ましい実施形態を例示することだけを目的とし、本開示を限定するものとして解釈されるべきではない。

【図1】図１は、本開示による例示的な機械的換気の撮像システムを概略的に示す。

【図2】図２は、図１のシステムによって適切に行われる動作の例示的なフローチャートを示す。

【図3】図３は、図１のシステムによって決定される挿管経路を有する画像を示す。

【発明を実施するための形態】

【0019】

明細書において、特に文脈上はっきりと述べていない限り、複数あると述べていなくても、それらが複数あることを含む。本明細書に用いられるように、２つ以上の部品又は構成要素が“結合される”、“接続される”又は“係合される”という表現は、連接している限り、これら部品が直接的又は間接的に、すなわち、１つ以上の中間部品又は構成要素を介して接合され、動作する又は協働することを意味する。本明細書に用いられる方向の表現、例えば、限定するものではないが、頂部、底部、左側、右側、上部、下部、前方、後方及びそれらの派生語は、図面に示される要素の向きに関連し、本明細書に明確に記載されない限り、特許請求される発明の範囲を限定するものではない。“有する”又は“含む”という言葉は、明細書に記載される及び／又は特許請求の範囲に挙げられる要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。

【0020】

幾つかの手段から構成される装置において、これらの手段の幾つかは、ハードウェアの同一のアイテムによって具現化されてもよい。

【0021】

図１を参照すると、関連する患者Ｐに換気療法を施すための人工呼吸器(mechanical ventilator)２が示されている。図１に示されるように、人工呼吸器２は、患者Ｐに機械的換気を送達するために、患者呼吸回路５と接続可能な出口４を含む。患者呼吸回路５は、人工呼吸器にとって典型的な構成要素、例えば、吸気ライン６、任意の排気ライン７（人工呼吸器がシングルリムの患者回路を使用する場合、この排気ラインは省略されてもよい）、ＥＴＴと接続するためのコネクタ又はポート８、並びに１つ以上の呼吸センサ（図示せず）、例えば、気体流量計、圧力センサ及び／又は呼気終末二酸化炭素（ｅｔＣＯ_２）センサなどを含む。人工呼吸器２は、ＥＴＴを介して患者を換気するために、プログラムされた圧力及び／又は流量で、空気、空気-酸素混合物、又は他の呼吸可能なガス（図示せず）を出口４に送達するように設計される。

【0022】

図１は、医用撮像装置１５（画像取得装置、撮像装置などとも呼ばれる）も示す。画像取得装置１５は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像取得装置、Ｃアーム撮像装置或いは他のＸ線撮像装置、磁気共鳴（ＭＲ）画像取得装置、超音波（ＵＳ）画像取得装置、又は別のモダリティの医用撮像装置とすることができる。本明細書に主として説明されるように、医用撮像装置１５は、ＣＴ医用撮像装置１５を有する。本明細書に説明されるように、医用撮像装置１５は、ＥＴＴのサイズ設定を行うことに基づいて患者Ｐの画像を取得するために使用される。撮像装置１５は、人工呼吸器２と同じ部屋に設置されなくてもよいし、又は同じ部署に設置されなくてもよい。例えば、医用撮像装置１５は、放射線検査室に設置されるのに対し、人工呼吸器２は、集中治療室（ＩＣＵ）、心疾患集中治療室（ＣＣＵ）又は患者Ｐに割り当てられた病室等に設置されてもよい。このことは、区切り線Ｌによって図１に概略的に示される。

【0023】

図１は、気管内チューブ（ＥＴＴ）１６（その下部は患者Ｐの内部にあるため、幻影で示される）を挿管された患者Ｐを図式的に示す。コネクタ又はポート８は、ＥＴＴ（１６）と接続し、ＥＴＴ（１６）を介して呼吸可能な空気を患者Ｐに送出するために、人工呼吸器２と動作可能に接続する。人工呼吸器２によってＥＴＴ（１６）を介して供給される機械的換気は、肺気腫又は肺炎のような様々な種類の肺の状態、例えばCOVID-19感染症又は重度のインフルエンザのような呼吸に影響を及ぼすウイルス感染症或いは細菌感染症、又は患者Ｐが酸素を富化した呼吸可能ガスを受け取る心血管疾患等の様々な状態に対して治療的であり得る。

【0024】

図１は、既に挿管された患者Ｐを示す。すなわち、図１は、気管挿管を行い、ＥＴＴ（１６）を患者に挿入した後の患者を示す。しかしながら、この気管挿管を安全に行うために、麻酔医又は他の有資格の医療専門家は最初に、患者Ｐの評価を行い、ＥＴＴ（１６）のサイズを選択し、次いで、気管挿管の手続きによって前記選択されたサイズのＥＴＴを患者Ｐに挿入する。

【0025】

さらなる注記として、本明細書に用いられる場合、“ＥＴＴのサイズ”は、ＥＴＴの直径及び挿入の深さを含む。ＥＴＴ（１６）の長さは、前記挿入の深さよりも長く、この挿入の深さは、ＥＴＴ自体の特徴的なメトリックではない。しかしながら、この挿入の深さは通例、気管挿管を行う前に、所与の患者に対し決定される。従って、患者Ｐに対するＥＴＴのサイズ設定は、ＥＴＴの直径及び挿入深さの両方のサイズ設定を含む。すなわち、本明細書に用いられるＥＴＴのサイズは、チューブ径（内径（ＩＤ）、外径（ＯＤ）又は内径（ＩＤ）と外径（ＯＤ）の両方によって指定される）、及び挿入の深さを含む。

【0026】

図１は、気管挿管を行う前に、推奨されるＥＴＴのサイズ（例えば、直径及び挿入の深さ）を提供することによって、ＥＴＴ（１６）の挿管を支援するように構成される挿管支援装置１８をさらに示す。挿管支援装置１８は、電子処理装置、例えば、ワークステーションコンピュータ（より一般的には、コンピュータ）、スマートデバイス（例えば、スマートフォン及びタブレット等）、又は（例えば、サーバクラスタ又はクラウドコンピューティングリソース等を形成するために相互接続される）サーバコンピュータ若しくは複数のサーバコンピュータを有することができる。挿管支援装置１８は、典型的な構成要素、例えば、電子コントローラ２０（例えば、電子プロセッサ又はマイクロプロセッサ）、少なくとも１つのユーザ入力装置２２（例えば、マウス、キーボード、トラックボール及び／又はスマート装置のタッチスクリーン上で指をスワイプする等）、並びに少なくとも１つの表示装置２４（例えば、ＬＣＤディスプレイ、プラズマディスプレイ及び／又は陰極線管ディスプレイ等）を含む。幾つかの実施形態において、表示装置２４は、電子処理装置１８とは別個の構成要素とすることができる。表示装置２４は、２つ以上の表示装置を有してもよい。

【0027】

電子コントローラ２０は、１つ以上の非一時的記憶媒体２６と動作可能に接続される。非一時的記憶媒体２６は、非限定的な例示的な例として、磁気ディスク、ＲＡＩＤ若しくは他の磁気記憶媒体、ソリッドステートドライブ、フラッシュドライブ、電子的消去可能読取り専用メモリ（ＥＥＲＯＭ）若しくは他の電子メモリ、光ディスク若しくは他の光記憶装置、又はそれらの様々な組み合わせ等の１つ以上を含んでもよく、例えば、ネットワーク記憶装置、挿管支援装置１８の内蔵のハードドライブ又はそれらの様々な組み合わせ等でもよい。本明細書における非一時的記憶媒体２６に対する如何なる言及も、同じ又は異なる種類の単一の媒体又は複数の媒体を包含するものとして広く解釈されるべきであることを理解されたい。同様に、電子コントローラ２０は、単一の電子プロセッサとして又は２つ以上の電子プロセッサとして具体化されてもよい。非一時的記憶媒体２６は、少なくとも１つの電子コントローラ２０によって実行可能な命令を記憶している。前記命令は、遠隔オペレータの表示装置２４上に表示するためのグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）２８を生成するための命令を含む。

【0028】

幾つかの実施形態において、１つ以上のカメラが、医用撮像装置１５が設置される領域に設置される。例えば、図１に示されるように、３次元（３Ｄ）カメラ３０が患者Ｐを撮像するように位置決められる。図１において１つの３Ｄカメラ３０がけが示されているが、任意の適切な数の３Ｄカメラ３０が使用されることができる。任意の適切な３Ｄカメラ３０を使用することができる（例えば、FAST Integrated Workflow (siemens-healthineers.com)を参照されたい）。

【0029】

さらに、本明細書に開示されるように、非一時的記憶媒体２６は、患者Ｐに換気療法を施すために人工呼吸器２と共に使用される、ＥＴＴ（１６）の適切なサイズ及び／又は挿入の深さを決定する挿管支援方法又は処理１００を行うために、少なくとも１つの電子コントローラ２０によって実行可能な命令を記憶している。

【0030】

上述したように、人工呼吸器２（及び３Ｄカメラ３０）は、医療施設の第１の部屋に設置されるのに対し、画像取得装置１５及び電子処理装置１８は、前記医療施設の第２の別の部屋に設置され得ることが理解されよう。このことは、図１の概ね“中間”部分にある破線Ｌによって示される。別の例において、人工呼吸器２及び電子処理装置１８が前記第１の部屋に設置されるのに対し、画像取得装置１５は、前記医療施設の第２の部屋に設置される。さらなる例において、人工呼吸器２、画像取得装置１５及び電子処理装置１８の各々が、医療施設の別々の部屋に設置されることができる。これらは単に例示的な例である。

【0031】

（ｉ）撮像装置１５を用いた患者Ｐの画像の取得、及び挿管支援装置１８を用いた患者Ｐに対するＥＴＴサイズの推奨の決定と、（ｉｉ）患者Ｐの実際の気管挿管との間に実質的な時間的分離があってもよい。例えば、患者Ｐは最初に、撮像及びＥＴＴのサイズ設定のために、ガーニー（又はストレッチャー）で撮像装置１５を収容している放射線検査室に搬送され、次いで、ガーニー上で前記放射線検査室から人工呼吸器２の場所まで搬送される。本明細書に記載される幾つかの実施形態において、前記時間的分離は、これよりもさらに大きくてもよい。例えば、患者Ｐが、何らかのルーチン又は診断用の医療目的に、胸部ＣＴ検査を受ける場合、本明細書に開示されるように、取得される画像は、そのルーチン又は診断用の医療目的に使用され、患者Ｐの電子医療記録（ＥＨＲ）又は他の医療記録に記憶されるＥＴＴの推奨を生成するために二次的に活用されてもよい。その後、ある時点（おそらくは数週間、数ヶ月又は数年後）に、患者Ｐが医療を受けて、機械的換気を必要とする場合、前記ＥＴＴの推奨が、患者ＰのＥＨＲ又は他の医療記録から取り出され、麻酔科医又は気管挿管を行う他の有資格の医療専門家によって参照される。

【0032】

図２を参照する共に、引き続き図１を参照すると、挿管支援方法１００の例示的な実施形態がフローチャートとして概略的に示される。動作１０２において、患者の１つ以上の画像３４が、医用撮像装置１５によって取得される。特定の例において、取得される画像３４は、ＣＴ画像３４である。幾つかの例において、ＣＴ画像３４を取得するために、電子コントローラ２０は、医用撮像装置１５（すなわち、ＣＴスキャナ）を制御して、患者Ｐの上気道（例えば、口から気管分岐部まで）のＣＴ画像３４を取得するように構成される。幾つかの実施形態において、電子コントローラ２０は、医用撮像装置１５を制御して、第１のＸ線レベルでの患者Ｐの診断用の胴体ＣＴ画像と、第１のＸ線レベルよりも低い第２のＸ線レベルでの患者Ｐの前記診断用の胴体ＣＴ画像から上方に拡張する拡張上部ＣＴ画像とを取得するように構成される。他の実施形態において、単一のＣＴ画像３４は、前記診断用の胴体ＣＴ画像及び前記拡張上部ＣＴ画像の両方をカバーする患者軸に沿って取得されてもよい。次いで、電子コントローラ２０は、前記診断用の胴体ＣＴ画像と前記拡張上部ＣＴ画像とを組み合わせて、患者Ｐの上気道のＣＴ画像３４を生成するように構成される。前記拡張上部ＣＴ画像のＸ線レベルを低下させるこの手法は、咽喉領域が人体構造の他の部分と同様に放射線損傷に敏感であるため、この領域におけるより低いＸ線レベルは低い線量を提供するので有利である。加えて、開示されるＥＴＴのサイズ設定を行うために必要とされる画像詳細の量は、胴体ＣＴ検査が命じられた診断又はスクリーニングのタスクに通常必要とされる量よりも少なくできるので、この拡張上部ＣＴ画像に使用される前記より低いＸ線レベルは、この目的に十分である。この種類の撮像シーケンスのワークフローは、ＥＴＴのサイズ設定とは関係のない特定の診断又はスクリーニングのタスクのために命じられた胴体ＣＴ検査の二次結果としてＥＴＴのサイズ設定を行うときに特に有利である。

【0033】

動作１０４において、取得されるＣＴ画像３４から患者Ｐに関する情報が識別される。この識別される情報は、例えば、患者Ｐの上気道、患者Ｐの気管の直径及び患者Ｐの挿管経路の長さを含むことができる。幾つかの実施形態において、電子コントローラ２０は、患者の上気道のランドマーク（すなわち、気管分岐部の５．０ｃｍ上）、気管及び気管分岐部を識別するためにＣＴ画像３４をセグメント化することによって、患者Ｐの上気道を識別するように構成される。挿管経路の長さは、前記上気道のランドマークから気管を通って患者Ｐの気管分岐部までの距離に基づいて識別することができる。幾つかの例において、前記セグメント化は、気管の中心線を含むこともできる。前記セグメント化は、歯から、気管及び食道が咽喉に入る地点までの長さの測定値をさらに提供することができる。この情報は、ＥＴＴの留置中に食道に入らないように、医療専門家がＥＴＴの挿入の深さを選択するのにも有用である。他の例において、患者Ｐの唇から気管分岐部までの長さが測定される。

【0034】

動作１０４を行う際、任意の適切なセグメンテーションアルゴリズムを使用することができる（例えば、Automatic 3D segmentation of human airway tree in CT image, IEEE Conference Publication, IEEE Xplore, DOI: 10.1109/BMEI.2010.5639658、Automatic segmentation of airway tree based on local intensity filter and machine learning technique in 3D chest CT volume, SpringerLink, DOI 10.1007/s11548-016-1492-2、及びAirway Segmentation and Centerline Extraction from Thoracic CT - Comparison of a New Method to State of the Art Commercialized Methods (plos.org), DOI 10.1371/journal.pone.0144282を参照）。

【0035】

挿管経路の長さの識別は、ＥＴＴ（１６）の入口点（すなわち、前歯）を識別することを含むこともできる。挿管経路は、前歯から所望の終点（例えば、気管分岐部の５．０ｃｍ上）まで識別される。この処理のために、任意の適切なアルゴリズムを用いることができる（例えば、Assessment of automatic segmentation of teeth using a watershed-based method(nih.gov), doi: 10.1259/dmfr.20170220; ToothNet、Automatic Tooth Instance Segmentation and Identification From Cone Beam CT Images(reserchgate.net), DOI: 10.1109/CVPR.2019.00653、及びRapid Automatic Segmentation and Visualization of Teeth in CT-Scan Data(scialert.net), DOI: 10.3923/jas.2009.2031.2044を参照）。

【0036】

幾つかの実施形態において、ＣＴ画像３４の取得中、患者Ｐの頭部は、所望の位置（すなわち、気管挿管中、頭部が通常の位置にあるように、後方に曲げられる）にないことがある。これが起こると、電子コントローラ２０は、任意選択で、非一時的コンピュータ可読媒体２６から患者の解剖学的モデル３６（頭部及び頸部、並びに任意選択で少なくとも胸郭の上部を含む）を取り出すように構成される。電子コントローラ２０は、この患者の解剖学的モデル３６を使用して、ＣＴ画像３４に示される患者Ｐの頭部及び頸部の画像を所望の位置に変形させ、（例えば、頭部が後方に曲げられる）変形されたＣＴ画像３４ｄを結果生じさせる。患者の解剖学的モデル３６は、人間の解剖学的構造、及び任意選択で生体力学的特性を表す。患者の解剖学的モデル３６は、比較的シンプルである（例えば、ＣＴ画像３４の弾性変形を可能にする）か、又は詳述される（例えば、周囲の解剖学的構造（例えば、硬い骨、収縮可能な筋肉、腱及び軟組織）を考慮することができる）。患者の解剖学的モデル３６の頭部及び頸部に関しては、任意の適切な患者の解剖学的モデル３６を使用することができる（例えば、” Biomechanical modelling of neck flexion for deformable alignment of the salivary glands in head and neck cancer images”, Phys Med Biol. 2019 Sep 5;64(17): 175018. doi: 10.1088/1361- 6560/ab2fl3を参照）。

【0037】

他の実施形態において、取得されるＣＴ画像３４は、（例えば、画像取得中、患者Ｐが動いている、及び患者Ｐが撮像するための正しい位置にいないこと等が原因で）患者Ｐの上気道の少なくとも一部を描写していない。このような場合、電子コントローラ２０は、３Ｄカメラ３０を介して取得される患者Ｐの１つ以上の３Ｄ画像３８に基づいて、患者の解剖学的モデル３６を適応させる又は修正するように構成される。３Ｄ画像３８は、患者Ｐの外観（例えば、頭部及び胸部）を示す。一実施形態において、電子コントローラ２０は、ＣＴ画像３４から３Ｄモデル４０を生成することによって、及び３Ｄモデル４０から患者Ｐの外観の３Ｄ画像３８を生成することによって、３Ｄ画像３８を生成するように構成される。別の実施形態において、患者Ｐの外観の３Ｄ画像３８は、３Ｄカメラ３０によって取得され、電子処理装置１８に送信される。次いで、電子コントローラ２０は、挿管経路を決定するために使用されるハイブリッド撮像データセットを取得するために、患者の解剖学的モデル３６をＣＴ画像３４と位置合わせするように構成される。患者Ｐに関する識別情報はさらに、抽出される患者の解剖学的モデル３６に基づいている。

【0038】

他の実施形態において、取得されるＣＴ画像３４は、（例えば、画像取得中、患者Ｐが動いている、及び患者Ｐが撮像するための正しい位置にいないこと等が原因で）患者Ｐの上気道の少なくとも一部を描写していない。このような場合、電子コントローラ２０は、非一時的コンピュータ可読媒体２６から患者の解剖学的（頭部、頸部及び任意選択で胸部）モデル３６を取り出すように構成される。電子コントローラ２０は、患者の解剖学的モデル３６とＣＴ画像３４とが重複する領域を識別し、患者の解剖学的モデルを調整するようにさらに構成され、前記調整は、調整される患者の解剖学的モデル３６ａが前記重複する領域においてＣＴ画像３４に合うように調整される。電子コントローラ２０は、測定されるＣＴ画像３４（利用可能な場合）及び調整される患者の解剖学的モデル３６ａ（画像３４からの所望する情報が欠落している場合）からハイブリッド撮像データセットを生成するようにさらに構成される。このハイブリッド撮像データセットは、その後、挿管経路を決定するために使用される。

【0039】

動作１０４において挿管経路が決定されると、前記方法１００は動作１０６に進み、動作１０６において、電子コントローラ２０は、決定される気管の直径及び決定される挿管経路の長さから患者Ｐに対し推奨されるＥＴＴのサイズを決定するように構成される。そうするために、ＥＴＴモデル４２を非一時的コンピュータ可読媒体２６から取り出すことができる。電子コントローラ２０は、ＥＴＴモデル４２を使用して、前記決定される気管の直径及び前記決定される挿管経路の長さをＥＴＴモデル４２に入力することによってＥＴＴモデル１６の所望する剛性を決定するように構成され、このＥＴＴモデル４２は、次いで、ＥＴＴ（１６）の推奨される挿入の深さを含む、患者Ｐに対し推奨されるＥＴＴ（１６）のサイズを出力する。挿管経路の長さの識別は、さらにＥＴＴ（１６）の剛性に基づいている。幾つかの例において、気管及び上気道の中心線は、ＥＴＴ（１６）の形状に適合しないので、ＥＴＴ（１６）は、異なる側面において気管壁に触れる又は接触することがある。ＥＴＴモデル４２は、ＥＴＴ（１６）の実際に必要とされる挿入の深さと、前記決定される挿管経路の長さの中心線の長さとの差を説明するために使用される。

【0040】

動作１０８において、患者Ｐに対し推奨されるＥＴＴのサイズが、ＧＵＩ（２８）を介して、電子処理装置１８の表示装置２４上に表示される。追加的に又は代替的に、この推奨されるＥＴＴのサイズは、表示装置１４上に表示するために人工呼吸器２に送信することができる。有利には、人工呼吸器２が設置されている部屋にいる医療専門家は、患者Ｐに対し推奨されるＥＴＴのサイズを人工呼吸器２上で迅速に見ることができる。

【0041】

動作１１０において、患者Ｐに対し推奨されるＥＴＴのサイズを持つＥＴＴ（１６）は、患者Ｐの気管に挿入される。医療専門家は、ＥＴＴ（１６）に従来含まれるしるしを用いて、ＥＴＴの挿入の深さの進捗を決定することができる。ＥＴＴ（１６）は、ＥＴＴ（１６）の先端を所望する地点（例えば、気管分岐部の５．０ｃｍ上）に留置するように、推奨される挿入の深さまで気管内に挿入される。幾つかの実施形態において、例えば、拡張現実（ＡＲ）グラス又はヘッドセット（例えば、Microsoft HoloLens, Bellevue, WA, United States）のようなヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）（図示せず）を使用して、ＥＴＴ（１６）の留置（及びその後の除去）中に医療専門家を案内することができる。特に、ＡＲ装置は、ＣＴ画像３４及び／又は患者の解剖学的モデル３６から得られる患者の身体内の関連する解剖学的構造に対するＥＴＴ（１６）の位置を示すために使用することができる。これは、ＥＴＴ（１６）の位置決めの精度を向上させ、それによって合併症のリスクを低減させるのにさらに役立つ。

【0042】

動作１１２において、ＥＴＴ（１６）は、（例えば、ポート又はコネクタ８において）人工呼吸器２に接続される。次いで、医療専門家は、人工呼吸器２を操作し、人工呼吸器２を用いて患者Ｐに換気療法を送達する。

【0043】

任意の胸部ＣＴ画像３４から（任意選択で患者の解剖学的モデル３６と組み合わせて）情報を取得することができるので、ＣＴ画像の取得及び換気療法は、数日、数週間、数ヶ月又は数年を単位に時間的に分離することができる。例えば、何らかの関係のない医療目的のために患者が胸部ＣＴ画像３４を得る場合、ＥＴＴの直径及び挿入の深さを含む患者にとって最適なＥＴＴのサイズを日常的に計算し、（例えば、患者の血液型と同様に）ＥＨＲに記憶することができる。患者が後で機械的換気を必要とする場合（例えば、自動車事故の後）、ＥＨＲから情報を取り出すことができる。これは、麻酔科の顧問医師ではなく救急救命士によってＥＴＴ（１６）が留置されてもよく、多くの場合、時間的制約及び臨床的問題（例えば、気道内の血液）がＥＴＴの留置をより困難にさせる可能性がある状況において、特に有用である。

【0044】

図３は、挿管経路の計画（例えば、動作１０４）及びＥＴＴ（１６）の推奨されるサイズ（例えば、動作１０６）の一例を示す。図３は、患者の頭部及び頸部のＣＴ画像３４の側面図及び正面図を示す。両方の図に示される挿管経路は、（参照符号５０によって示される）患者Ｐの前歯から（参照符号５２によって示される）所望する終点（例えば、気管分岐部の５．０ｃｍ上）まで延在している。

【0045】

本開示は、好ましい実施形態を参照して説明されてきた。前述した詳細な説明を読み及び理解すると、修正及び変更を他者が思い付くことがある。例示的な実施形態は、そのような修正及び変更が添付の特許請求の範囲又はその等価物の範囲内に入っている限りにおいて、そのような全ての修正及び変更を含むものと解釈されることが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【手続補正書】

【提出日】2024-05-27

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

患者の１つ以上の画像から、少なくとも気管の直径及び挿管経路の長さを含む、前記患者に関する情報を識別し、
決定される気管の直径及び決定される挿管経路の長さから、気管内チューブ（ＥＴＴ）の直径及びＥＴＴの挿入の深さを含む推奨されるＥＴＴのサイズを決定し、並びに
前記推奨されるＥＴＴのサイズを表示装置に表示する
ように構成される電子コントローラを有する挿管支援装置において、
前記電子コントローラは、前記患者の上気道のランドマーク、気管及び気管分岐部を識別するために、前記１つ以上の画像をセグメント化することによって、前記患者の上気道を識別するように構成される、挿管支援装置。

【請求項2】

前記セグメント化することは、前記患者の上気道のランドマークから前記気管を通って前記気管分岐部までの距離に基づいて、前記挿管経路の長さを識別することをさらに含む、請求項１に記載の挿管支援装置。

【請求項3】

前記電子コントローラは、ＥＴＴモデルを使用して、前記ＥＴＴの剛性を決定することによって、前記ＥＴＴのサイズを決定するように構成され、前記ＥＴＴの挿入の深さの決定は、前記ＥＴＴの剛性にさらに基づいている、請求項１に記載の挿管支援装置。

【請求項4】

前記電子コントローラは、前記患者の１つ以上の画像を所望する位置に変形させるために、患者の解剖学的モデルを用いて前記１つ以上の画像を調整するようにさらに構成され、前記患者に関する情報は、調整される前記１つ以上の画像から識別される、請求項１に記載の挿管支援装置。

【請求項5】

前記１つ以上の画像は、前記患者の上気道の少なくとも一部を描写しない、及び
前記電子コントローラは、前記患者の外観の１つ以上の画像に基づいて患者の解剖学的モデルを修正するようにさらに構成され、
前記患者に関する情報を識別することは、前記患者の外観の１つ以上の画像に基づいて修正される前記患者の解剖学的モデルにさらに基づいている、請求項１に記載の挿管支援装置。

【請求項6】

前記電子コントローラは、
前記患者の１つ以上の画像から３Ｄ撮像モデルを生成する、及び
前記３Ｄ撮像モデルから前記患者の外観の１つ以上の画像を生成する
ことによって、前記患者の外観の１つ以上の画像を生成するようにさらに構成される、請求項５に記載の挿管支援装置。

【請求項7】

前記患者の外観の１つ以上の画像は、１つ以上の３Ｄカメラから取得される１つ以上の３Ｄ画像から構成される、請求項５に記載の挿管支援装置。

【請求項8】

前記電子コントローラは、
ハイブリッド撮像データセットを生成するために、前記患者の外観の１つ以上の画像から抽出される前記患者の解剖学的モデルを前記患者の１つ以上の画像と位置合わせ、及び
前記ハイブリッド撮像データセットに基づいて前記挿管経路を決定する
ように構成される、請求項５に記載の挿管支援装置。

【請求項9】

前記電子コントローラは、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナを制御して、前記患者の上気道の１つ以上の画像を取得するようにさらに構成される、請求項１に記載の挿管支援装置。

【請求項10】

前記電子コントローラは、
第１のＸ線レベルで診断用の胴体ＣＴ画像を取得するように前記ＣＴスキャナを制御し、
前記第１のＸ線レベルよりも低い第２のＸ線レベルで前記診断用の胴体ＣＴ画像から上方に拡張する拡張上部ＣＴ画像を取得するように前記ＣＴスキャナを制御し、及び
前記患者の上気道の１つ以上の画像を生成するために、前記診断用の胴体ＣＴ画像と前記拡張上部ＣＴ画像とを組み合わせる
ことを含む動作によって、前記患者の上気道の１つ以上の画像を取得するように、前記ＣＴスキャナを制御するように構成される、請求項９に記載の挿管支援装置。

【国際調査報告】