JP6898946B2 - 患者の血行動態パラメータを決定するシステム及び方法 - Google Patents

Description

本開示は、画像データをキャプチャし、及び患者の血行動態パラメータを決定するシステム及び方法に関する。

集中治療室におけるクリティカルな患者は、心臓及び循環に関連する血行動態パラメータを介して監視される生理学的機能を持つ。

不安定な患者の場合、心拍出量（ＣＯ）、卒中容積（ＳＶ）及び駆出率（ＥＦ）などの血行動態パラメータの連続的な監視が行われる。更に、血行動態的に不安定な患者を治療するため、上大動脈直径（ＳＶＣ）の変動に基づき決定され得る流体状態が監視される。なぜなら、投与流体が患者を回復させるのに役立つ一方、投与量が多すぎると患者にとって有害であり得るからである。

従って、本開示の１つ又は複数の態様は、患者の血行動態パラメータを決定するよう構成されたシステムに関する。このシステムは、圧電要素のマトリックスアレイを備える超音波トランスデューサを含む経食道心エコー検査（ＴＥＥ）プローブと、上記経食道心エコー検査（ＴＥＥ）プローブ及び／又は他の要素に動作可能に接続される１つ又は複数のプロセッサとを有する。経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブは、患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを単一の位置から得るよう構成される。１つ又は複数のプロセッサは、患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを取得するため、超音波トランスデューサにより提供される超音波ビームを電子的に操縦することにより経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブを制御し、上記経食道心エコー検査（ＴＥＥ）プローブにより提供される患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを受信し、及び上記患者の心臓の受信された複数の臨床的に関連するビューに基づき、上記患者の心臓の１つ又は複数の生理学的パラメータを決定する機械可読命令により構成される。

本開示の別の態様は、システムを用いて患者の血行動態パラメータを決定する方法に関する。このシステムは、圧電要素のマトリックスアレイを備える超音波トランスデューサを含む経食道心エコー検査（ＴＥＥ）プローブであって、上記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを単一の位置から取得する、経食道心エコー検査（ＴＥＥ）プローブと、上記経食道心エコー検査（ＴＥＥ）プローブに動作可能に接続される１つ又は複数のプロセッサであって、機械可読命令により構成される１つ又は複数のプロセッサとを有する。この方法は、上記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを得るため、上記超音波トランスデューサにより提供される超音波ビームを電子的に操縦することにより、上記経食道心エコー検査（ＴＥＥ）プローブを上記１つ又は複数のプロセッサにより制御するステップと、上記経食道心エコー検査（ＴＥＥ）プローブにより提供される患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを、上記１つ又は複数のプロセッサにより受信するステップと、上記患者の心臓の受信された複数の臨床的に関連するビューに基づき、上記患者の心臓の１つ又は複数の生理的パラメータを、上記１つ又は複数のプロセッサにより決定するステップとを有する。

本開示の更に別の態様は、患者の血行動態パラメータを決定するシステムに関する。このシステムは、上記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを単一の位置から取得する手段と、上記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを得る手段を制御する手段であって、上記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを得る手段により提供される超音波ビームを電子的に操縦する手段を含む、制御する手段と、上記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを得る手段により提供される上記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを受信する手段と、上記患者の心臓の受信された複数の臨床的に関連するビューに基づき、上記患者の心臓の１つ又は複数の生理学的パラメータを決定する手段とを有する。

本発明のこれら及び他の目的、特徴及び特性が、この構造の関連要素及び部品の組合せにおける動作方法及び機能、並びに製造コストと共に、対応する図面を参照して以下の明細書及び添付の特許請求の範囲を考慮することにより、一層明らかになるだろう。図面、明細書及び特許請求の範囲はすべて、この明細書の一部を形成する。同様な参照符号は、さまざまな図面における対応する部分を表す。しかしながら、図面が図示及び説明のためにだけあること、及び本発明の範囲を規定するものとして意図されないことは、明示的に理解されたい。

経胸壁心エコー検査（ＴＴＥ）処置中のＴＴＥプローブの位置及び対応する心臓のビューを示す図である。 は、経食道心エコー（ＴＥＥ）処置中のＴＥＥプローブの位置を示す図である。 患者の血行動態パラメータを決定するよう構成されたシステムの概略説明を示す図である。 １つ又は複数の実施形態による超音波トランスデューサの電子ビーム操縦を示す図である。 １つ又は複数の実施形態による電子ビーム操縦を伴う経食道心エコー（ＴＥＥ）手順を示す図である。 患者の血行動態パラメータを決定する方法を示す図である。

本書における、単数形の「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が他の態様を明確に記載しない限り、複数の参照を含む。本書で使用される、２つ又はこれ以上の部分又は要素が「結合される」という記載は、その部分が接続されること、又は、リンクが発生する限り、その部分が、直接又は間接的に、即ち１つ若しくは複数の中間的な部分若しくは要素を介して一緒に作動することを意味する。本書で使用される、「直接結合される」は、２つの要素が直接的に互いに接触していることを意味する。本書で使用される、「固定して結合される」又は「固定される」は、互いに対して一定の方向を維持しつつ、２つの要素が１つとして動くよう結合されることを意味する。

本書で使用される、「ユニタリ」という単語は、ある要素が、単一のピース又はユニットとして作成されることを意味する。即ち、別々に作成されて、ユニットとして一緒に結合されるピースを含む要素は、「ユニタリ」要素又は体ではない。本書で使用される、２つ又はこれ以上の部分又は要素が互いに「係合する」との記載は、この部分が直接、又は１つ若しくは複数の中間的な部分若しくは要素を介して、互いに対して力を及ぼすことを意味する。本書で使用される、「数」という用語は、１又は１より大きい整数（即ち、複数）を意味する。

本書で使用される指向性フレーズは、例えば以下に限定されるものではないが、上面、底面、左、右、上部、下部、前、後及びこれらの派生用語は、図面に示される要素の方向に関連するものであり、明示的に記載されない限り、請求項を限定するものではない。

図１は、経胸壁心エコー（ＴＴＥ）処置中のＴＴＥプローブの位置及び対応する心臓のビューを示す。経胸壁心エコー（ＴＴＥ）は、心臓の解剖学及び機能の定量的及び定性的評価に関する非侵襲的撮像手順である。ＴＴＥ手順の間に、ＴＴＥトランスデューサ１０２を４つのウィンドウ：胸骨内１０４ａ、尖端１０４ｃ、肋骨下１０４ｂ、及び胸骨上平面（図示省略）における患者の胸部に直接的に配置することにより、心臓が複数の視野角１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ等から撮像されることができる。ＴＴＥは、右心室、右心室流出路、肺動脈弁、及び前心膜などの前方構造の優れた分解能を提供する。ＴＴＥ先端ビューは、心膜及び左心室頂点の優れた撮像を提供する。しかしながら、超音波によるより深い浸透を達成するためのより低い超音波周波数（３〜５ＭＨｚ）の使用が原因で、空間分解能が低下する場合がある。ＴＴＥの非侵襲性のため、超音波は、皮膚、筋肉、及び／又は骨組織を通過しなければならない。従って、トランスデューサが胸壁に置かれるとき、体重過多であること又は特定の肺疾患を持つことは、心臓の画像を妨害する可能性がある。

左心房、僧帽弁及び小結節装置、心房中隔及び左心房付属器のような後部構造の撮像は、経食道心エコー（ＴＥＥ）により最良に達成される。図２は、経食道心エコー（ＴＥＥ）処置中のＴＥＥプローブの位置を示す。経食道心エコー（ＴＥＥ）手順中に、柔軟な超音波胃鏡２０２（例えば、内視鏡の端部に取り付けられた超音波トランスデューサ）が、心臓を撮像するため、食道（喉を胃に接続する管）に沿って胃まで進められる。ＴＥＥ処置の性質及びＴＥＥプローブの心臓への近接性のために、超音波によるより少ない深度の侵入が必要とされる。従って、トランスデューサは、後部心臓構造の優れた空間分解能を提供するため、より高い周波数（５〜７ＭＨｚ）を利用することができる。ＴＥＥプローブは、所望の画像若しくはビューを取得するため、又は曲がった通路内をナビゲートするため、プローブが曲がることを可能にする曲げネックアセンブリを含むことができる。典型的には、図２に示されるように、ＴＥＥプローブは、心臓の経胃ビューを得るために１つの位置２０４ａに、心臓の食道ビューを得るための別の位置２０４ｂに、及び心臓のＳＶＣビューを得るための更に別の位置２０４ｃにあることを必要とされる。

血行動態パラメータを測定するための現在の解決策は、複数の動脈ライン（例えば、Ｓｗａｎ-Ｇａｎｚ、ＰｉＣＣＯ）を必要とする非常に侵襲的であるか、又は連続測定（例えば、ＰｉＣＣＯ、経胸腔超音波）を提供しないか、又は不安定な患者に対して正確ではない（Ｆｉｎａｐｒｅｓ、ＣｌｅａｒＳｉｇｈｔなど）。更に、経胸腔鏡（ＴＴＥ）超音波は、肥満患者に関して確実に機能するものではない。更に、一般的に使用されるＴＥＥプローブ（例えば、ＩｍａＣｏｒにより提供されるプローブ）は、連続的な監視をサポートしない。なぜなら、血行動態パラメータを決定するのに必要なビューを得るため、プローブが食道の異なる位置に手動で移動される必要があるからである。例えば、プローブが手動で位置を循環される場合、「同じ」ビューは、毎回わずかに異なる位置からキャプチャされる。これは、同じパラメータの連続する各測定間にかなりの差異をもたらす。

図３は、患者３６の血行動態パラメータを決定するよう構成されたシステム１０の概略図である。システム１０は、プローブを再配置する必要なしにＴＥＥプローブで得られた患者３６の心臓の複数のビューから患者３６の血行動態パラメータを監視することを容易にし、これにより血行動態パラメータの連続的な監視が可能にされる。

システム１０は、ユーザ３４の介入及び／又はプローブの再配置を必要とせずに、長時間にわたる患者３６の血行動態監視を容易にするよう構成される。患者３６の血行動態監視は、経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブ２２を使用して、異なる血行動態パラメータを実質的に連続的に測定することを含むことができる。斯かる監視に使用される経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブ２２は、ＴＥＥプローブ上に配置された個々の圧電トランスデューサにより放出される超音波ビームを電子的に操縦する手段を含むことができる。その結果、患者３６の心臓の複数の臨床的に関連するビューが得られることができる。画像解析アルゴリズムを使用して患者３６の心臓の複数の関連するビューを分析することにより、異なる生理学的パラメータが患者３６の心臓の複数の関連ビューから得られることができる。いくつかの実施形態では、システム１０は、プロセッサ１２、電子ストレージ１４、外部リソース１６、コンピューティングデバイス１８、ＴＥＥプローブ２２、及び／又は他の要素の１つ又は複数を含む。

経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブ２２は、マトリックス構成に配置された複数の音響要素を含む２次元トランスデューサアレイで形成されることができる。マトリクスアレイは、超音波ビームの３次元操縦を容易にし、その結果、単一のトランスデューサを使用することが、可変角度での検査に十分であり得る。更に、マトリックスアレイは、複雑な形状を備える対象及び／又は器官のより迅速な検査を容易にすることができる。音響要素は、異なる時間に独立して波を送信／受信することができる圧電結晶を含むことができる。電気駆動信号に基づき、音響要素は機械的に変形し、これにより、トランスデューサから媒体（例えば、患者３６の心臓）に伝搬する音響波（例えば、超音波）が生成される。媒体における異なる音響インデックスを備える異なるインタフェースに遭遇すると、波のエコーが生成され、トランスデューサアレイの個々の要素に向けて伝搬（例えば、反射）される。反射波の受信に基づき、トランスデューサの個々の要素が変形し、これにより、電気信号が生成される。これは、処理され、デジタル画像に変換され、及び／又は生理学的パラメータを決定するために分析され得る。トランスデューサアレイの個々の要素において受信された反射波に対応する電気駆動信号及び／又は電気信号の時間遅延を調整することにより、トランスデューサアレイから放射される超音波ビームが電子的に操縦及び／又は焦点合わせされることができる。例えば、超音波ビームの操縦をもたらす波面の強め合い干渉を生成するため、この要素に時間遅延が適用されることができる。いくつかの実施形態では、経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブは、患者３６の心臓の複数の臨床的に関連するビューを取得しながら、単一の位置に静止している。いくつかの実施形態では、ＴＥＥプローブ２２による撮像セッション中に、患者３６の心臓の複数の臨床的に関連するビューが得られる。撮像セッションは、経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブ２２が患者３６の食道に挿入されたときに始まり、経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブ２２が患者３６の食道から除去されるとき終了する。いくつかの実施形態では、経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブ２２は、（例えば、撮像セッション中にプローブを再配置する必要なく）撮像セッション中単一の位置に静止している。

プロセッサ１２は、システム１０において情報処理能力を提供するよう構成される。そのようなものとして、プロセッサ１２は、デジタルプロセッサ、アナログプロセッサ、情報を処理するように設計されたデジタル回路、情報を処理するように設計されたアナログ回路、状態機械、及び／又は情報を電子的に処理する他の機構の１つ又は複数を有することができる。プロセッサ１２が図３に１つのエンティティとして示されるが、これは、説明のためだけのものである。いくつかの実施形態では、プロセッサ１２は、複数の処理ユニットを有することができる。これらの処理ユニットは、物理的に同じデバイス（例えばサーバ）に配置されることができ、又はプロセッサ１２は、協調して動作する複数のデバイス（例えば、サーバ、ユーザ３４に関連付けられたコンピュータデバイス１８、外部リソース１６の一部であるデバイス、及び／又は他のデバイス）の処理機能を表すことができる。

図３に示されるように、プロセッサ１２は、１つ又は複数のコンピュータプログラム要素を実行する機械可読命令２４を介して構成される。斯かる命令２４は、Ｌ１／Ｌ２／等キャッシュのような非一時的記憶媒体、システムメモリ、又はストレージデバイスに記憶されてもよい。本書で使用される「非一時的機械可読記憶媒体」という用語は、揮発性メモリ（例えば、ＳＲＡＭ及びＤＲＡＭ）及び不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ、磁気メモリ、及び光学メモリ）の両方を含むが、一時的な信号それ自体を除外すると理解される。１つ又は複数のコンピュータプログラム要素は、ＴＥＥプローブ制御要素２６、心臓撮像要素２８、画像解析要素３０、提示要素３２、及び／又は他の要素の１つ又は複数を有することができる。プロセッサ１２は、ソフトウェア；ハードウェア；ファームウェア；ソフトウェア、ハードウェア、及び／若しくはファームウェアのいくつかの組み合わせ；並びに／又はプロセッサ１２における処理能力を構成する他の機構により要素２６、２８、３０及び／又は３２を実行するよう構成されてもよい。

要素２６、２８、３０及び３２は、図３において単一の処理ユニットに共に配置されるものとして示されるが、プロセッサ１２が複数の処理ユニットを含む実施形態では、要素２６、２８、３０及び／又は３２の１つ又は複数が、他の要素から離れて配置されてもよい点を理解されたい。以下に説明される異なる要素２６、２８、３０及び／又は３２により提供される機能性の説明は、説明目的のためのものであり、限定を意図するものではない。なぜなら、要素２６、２８、３０、及び／又は３２のいずれかは、説明されるより多くの又はより少ない機能を提供する場合があるからである。例えば、要素２６、２８、３０及び／又は３２の１つ又は複数が削除され、その機能の一部又は全部は他の要素２６、２８、３０及び／又は３２により提供されることができる。別の例として、プロセッサ１２は、要素２６、２８、３０、及び／又は３２の１つに起因する機能の一部又は全部を実行することができる１つ又は複数の追加要素を実行するよう構成されてもよい。

ＴＥＥプローブ制御要素２６は、患者３６の心臓の複数の臨床的に関連するビューを得るため、超音波トランスデューサにより提供される超音波ビームを電子的に操縦することにより、経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブを制御するよう構成される。超音波ビームを電子的に操縦することによるＴＥＥプローブの電子制御は、ＴＥＥプローブの物理的な曲げ及び／又は再配置なしに、患者３６の心臓の複数の臨床的に関連するビューを得ることを容易にする。斯かる制御は、トランスデューサアレイの個々の要素に対応する駆動信号に関する時間遅延を提供することにより容易にされ得る。ＴＥＥプローブ制御要素２６は、媒体における最大音響パワー伝播の経路を生成するため、互いに対して駆動信号の時間遅延を調整してもよい。結果として生じる伝播波は、送信要素により送信された個々の波の合計（例えば、送信のために選択された要素の音響寄与）を表すことができる。反射波の受信に基づき、ＴＥＥプローブ制御要素２６は、対応する要素により生成される個々の信号を時間調整することができる。その結果、変化する送信角（操縦されたビーム）が考慮される。非限定的な例として、図４は、１つ又は複数の実施形態による超音波トランスデューサの電子ビーム操縦を示す。図４に示されるように、アレイ４０２における個々の要素４０４により送信される信号に異なる遅延４０６が適用される。この例では、アレイ４０２の個々の要素４０４に非対称の湾曲した遅延プロファイル４０８が適用され、結果のビーム４１０が水平軸４１４から角度４１２で偏向される。遅延プロファイル４０８は、既知の時間遅延回路を用いて得られることができる。これらの時間遅延は、特定の深さ及び方向でビームが強め合い干渉することをもたらす。画像の平面を作成するため、遅延プロファイルが調整され、ビームが画像平面内で連続的に異なる方向に操縦されることができる。マトリックスアレイを使用することは、３Ｄボリューム内の任意の画像平面の選択における柔軟性を提供する。

図３に戻ると、心臓撮像要素２８は、経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブ２２により提供される患者３６の心臓の複数の臨床的に関連するビューを受信するよう構成される。いくつかの実施形態では、心臓撮像要素２８は、患者３６の心臓の複数の臨床的に関連するビューを時間多重方式で容易に切り替えるよう構成されることができる。いくつかの実施形態では、心臓撮像要素２８は、患者３６の心臓の複数の臨床的に関連するビューのフレームレート更新を調整することを容易にすることができる。その結果、患者３６の血行動態状態における変化が検出される。例えば、患者３６の心臓の左心室における第１のビューは、壁の動きの変化が検出されるよう、高いフレームレートで更新される必要があり得る。上大静脈（ＳＶＣ）撮像に関する第２のビューは、直径における呼吸変動が検出される限り、より低いフレームレートを必要とする場合がある。異なるビューに関するフレームレート更新は、ルックアップテーブルにおいて先験的に選択されてもよい。いくつかの実施形態では、ユーザ３４は、ユーザインタフェース２０に含まれるダイヤルを利用することにより、フレームレート更新を選択することができる。フレームレート更新はまた、測定された生理学的パラメータからの情報を用いて調整されてもよい。例えば、１つのパラメータがより迅速に変化する場合、心臓撮像要素２８は、そのパラメータを提供するビューのフレームレート更新を増加させることにより、フレームレート更新を調整することができる。非限定的な例として、図５は、１つ又は複数の実施形態による電子ビーム操縦を伴う経食道心エコー検査（ＴＥＥ）手順を示す。図５に示されるように、電子ビーム操縦を使用することにより、２つの臨床的に関連するビュー（左ビュー５０４ａ：食道、右ビュー５０４ｂ：ＳＶＣ）がＴＥＥプローブ５０２の同じ位置５０６から得られることができる（例えばＴＥＥプローブは、食道及びＳＶＣの両方のビューに関して、心臓の大動脈／上大静脈近くのまっすぐな位置にある）。

図３に戻ると、画像解析要素３０は、患者３６の心臓の受信された複数の臨床的に関連するビューに基づき、患者３６の心臓の１つ又は複数の生理学的パラメータを決定するよう構成される。いくつかの実施形態では、患者３６の１つ又は複数の生理学的パラメータを決定することが、患者３６の心臓の複数の臨床的に関連するビューを分析して、心拍出量（ＣＯ）、一回拍出量（ＳＶ）、駆出率（ＥＦ）、上大静脈（ＳＶＣ）直径変動、及び／又は他のパラメータの１つ又は複数を含む血行動態パラメータを抽出することを含むよう、画像解析要素３０は構成され得る。いくつかの実施形態では、画像解析３０は、患者３６の心臓の受信された複数の臨床的に関連するビューから血行動態パラメータを決定するアルゴリズムを利用することができる。いくつかの実施形態では、アルゴリズムは、１つ又は複数の血行動態パラメータが導出されるよう心臓チャンバの境界を描写するよう構成された自動境界抽出アルゴリズムと、異常な心臓壁の動きを決定するよう構成された領域壁モーションアルゴリズムとを含むことができる。心臓チャンバの境界は、モデルベースのセグメンテーションアプローチを使用して決定されることができる。ここで、心臓チャンバに適合させるために心臓モデルが使用されることができる。使用可能な他のパラメータは、強度レベル及びスペックルパターンを含む。いくつかの実施形態では、画像解析要素３０は、患者３６の流体状態（例えば、患者３６が適切に水和されているか否か）を決定するよう構成されてもよい。患者３６の流体状態は、監視されてもよい。なぜなら、流体の投与は、患者３６の回復を助けることができる一方で、投与量が多すぎると患者３６に有害であり得るからである。画像解析要素３０は、上大静脈（ＳＶＣ）における直径変動（例えば、静脈脈動）を解析することにより、患者３６の流体状態を決定することができる。例えば、患者３６が脱水状態にある及び／又は相当量の血液を失っている場合、ＳＶＣの直径変動は、ＳＶＣの異常で頻繁な脈動を表し、患者３６が水分過剰である場合、ＳＶＣの直径変動は、ＳＶＣの非常に貧弱でまれな脈動を表す場合がある（例えば、ＳＶＣは非常に堅いかもしれない）。

いくつかの実施形態では、提示要素３２は、コンピューティングデバイス１８により提供されるディスプレイにおける患者３６の心臓の複数の臨床的に関連するビューに対応する画像の提示を実現するよう構成される。提示を実行することは、決定されたパラメータの１つ又は複数に関連する情報、患者３６の心臓の複数の臨床的に関連するビューに対応する画像、及び／又は他の情報をユーザ３４に伝達する１つ又は複数のフィールド（後述）を備える１つ又は複数のビュー（以下に説明する）をＧＵＩが表示することをもたらすことを有する。いくつかの実施形態では、提示要素３２は、コンピューティングデバイス１８により提供されるディスプレイにおいて、決定された生理学的パラメータの提示を実現するよう構成される。非限定的な例として、図５は、心臓の中咽頭ビュー５０４ａ及びＳＶＣビュー５０４ｂに対応する心エコー画像を示す。いくつかの実施形態では、心室、静脈、動脈、及び／又は他の心臓解剖学的構造は、ラベル付けされる（例えば、中咽頭ビュー５０４ａでは、右心房（ＲＡ）、右心室（ＲＶ）、左心房（ＬＡ）及び左心室（ＬＶ）がラベル付けされ、ＳＶＣビュー５０４ｂでは、右肺動脈（ＲＰＡ）、上大静脈（ＳＶＣ）、及び大動脈（ＡＯ）がラベル付けされる）。いくつかの実施形態では、図５に示されるビューは、心拍周期（例えば、心拍）を視覚的に示す心拍フィールドを含むことができる。いくつかの実施形態では、図５は、決定された血行動態パラメータの１つ又は複数を表示するよう構成された１つ又は複数のパラメータフィールドを含むことができる。いくつかの実施形態では、決定された血行動態パラメータの１つ又は複数が１つのパラメータフィールドに表示されることができる。いくつかの実施形態では、ユーザ３４は、１つ又は複数のパラメータフィールドに表示される個々の決定された血行動態パラメータを選択することができる。

図３に戻ると、電子ストレージ１４は、電子的に情報を記憶する電子記憶媒体を含む。電子ストレージ１４の電子記憶媒体は、システム１０と一体的に（即ち、実質的に取り外し不能に）提供されるシステムストレージ、及び／又は例えばポート（例えば、ＵＳＢポート、ファイヤーワイヤーポートなど）若しくはドライブ（例えば、ディスクドライブなど）を介してシステム１０に取り外し可能に接続可能なリムーバブルストレージであってもよい。電子ストレージ１４は、システム１０における（完全な若しくは部分的な）別個の要素であってもよく、又は電子ストレージ１４は、システム１０の１つ若しくは複数の他の要素（例えば、コンピューティングデバイス１８、プロセッサ１６など）と（完全に若しくは部分的に）一体的に提供されることができる。いくつかの実施形態では、電子ストレージ１４は、プロセッサ１２を備えるサーバ、外部リソース１６の一部であるサーバ、ユーザ３４及び／若しくは他のユーザに関連付けられる並びに／又は他の場所にあるコンピューティングデバイス１８に配置されることができる。電子ストレージ１４は、光学的に読み出し可能な記憶媒体（例えば、光ディスクなど）、磁気的に読み出し可能な記憶媒体（例えば、磁気テープ、磁気ハードディスクドライブ、フロッピードライブなど）、電荷ベースの記憶媒体（例えば、ＥＰＲＯＭ、ＲＡＭなど）、ソリッドステート記憶媒体（例えば、フラッシュドライブなど）、及び／又は他の電子的に読み出し可能な記憶媒体の１つ又は複数を含むことができる。電子ストレージ１４は、ソフトウェアアルゴリズム、プロセッサ１２により決定された情報、コンピューティングデバイス１８及び／若しくは他の外部コンピューティングシステムを介して受信される情報、外部リソース１６から受信される情報、並びに／又はシステム１０が本書で説明されるように機能することを可能にする他の情報を格納することができる。非限定的な例として、電子ストレージ１４は、患者３６の心臓の複数の臨床的に関連するビューに対応する画像及び／又は他の情報を記憶することができる。

外部リソース１６は、情報源（例えば、データベース、ウェブサイトなど）、システム１０に参加する外部エンティティ（例えば、患者３６に関する以前の血行動態パラメータ測定値、診断、症状などを記憶する医療提供者の医療記録システム）、システム１０の外部の１つ又は複数のサーバ、ネットワーク（例えば、インターネット）、電子ストレージ、Ｗｉ-Ｆｉ技術に関連する機器、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）技術に関連する機器、データ入力デバイス、個々のユーザに関連付けられるコンピューティングデバイス、及び／又は他の資源を含む。例えば、いくつかの実施形態では、外部リソース１６は、患者３６に関連する病状、症状及び／若しくは他の情報を含む医療記録が格納されるデータベース、並びに／又は他の情報源を含むことができる。いくつかの実現では、本書において外部リソース１６に帰属される機能の一部又は全部は、システム１０に含まれるリソースにより提供されてもよい。外部リソース１６は、有線及び／若しくは無線接続を介して、ネットワーク（例えば、ローカルエリアネットワーク及び／若しくはインターネット）を介して、セルラー技術を介して、Ｗｉ-Ｆｉ技術を介して、並びに／又は他のリソースを介して、プロセッサ１２、コンピューティングデバイス１８、電子ストレージ１４、及び／又はシステム１０の他の要素と通信するよう構成されてもよい。

コンピューティングデバイス１８は、ユーザ３４及び／又は他のユーザとシステム１０との間のインタフェースを提供するよう構成される。コンピューティングデバイス１８は、ユーザ３４及び／若しくは他のユーザに情報を提供し、並びに／又はユーザ３４及び／若しくは他のユーザから情報を受信するよう構成される。例えば、コンピューティングデバイス１８は、患者３６の心臓の複数の臨床的に関連するビューのそれぞれに費やされた時間の有効デューティサイクルのユーザ３４による制御を容易にするため、ユーザインタフェース２０をユーザ３４に提示するよう構成される。いくつかの実施形態では、ユーザインタフェース２０は、コンピューティングデバイス１８、プロセッサ１２及び／又はシステム１０の他の要素に関連付けられる複数の別個のインタフェースを含む。

いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス１８は、ユーザインタフェース２０、処理能力、データベース、及び／又は電子ストレージをシステム１０に提供するよう構成される。そのようなものとして、コンピューティングデバイス１８は、プロセッサ１２、電子ストレージ１４、外部リソース１６、及び／又はシステム１０の他の要素を含むことができる。いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス１８は、ネットワーク（例えば、インターネット）に接続される。いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス１８は、プロセッサ１２、電子ストレージ１４、外部リソース１６、及び／又はシステム１０の他の要素を含まず、代わりにネットワークを介してこれらの要素と通信する。ネットワークへの接続は、無線又は有線であってもよい。例えば、プロセッサ１２は、遠隔サーバに配置されてもよく、及びコンピューティングデバイス１８においてユーザ３４へのユーザインタフェース２０の表示を無線で引き起こしてもよい。いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス１８は、ラップトップ、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレットコンピュータ、及び／又は他のコンピューティングデバイスである。本開示はまた、コンピューティングデバイス１８がリムーバブルストレージインターフェースを含むことを意図している。この例では、ユーザ３４及び／又は他のユーザがコンピューティングデバイス１８の実現をカスタマイズすることを可能にするリムーバブルストレージ（例えば、スマートカード、フラッシュドライブ、リムーバブルディスク）から情報がコンピューティングデバイス１８にロードされることができる。コンピューティングデバイス１８と共に使用するのに適した他の例示的な入力デバイス及び技術は、以下に限定されるものではないが、ＲＳ-２３２ポート、ＲＦリンク、ＩＲリンク、モデム（電話、ケーブルなど）及び／又は他のデバイスを含む。

ユーザインタフェース２０に含めるのに適したユーザ入力デバイスは、タッチスクリーン、キーパッド、タッチセンシティブ及び／若しくは物理的ボタン、スイッチ、キーボード、ノブ、ダイヤル、レバー、ディスプレイ、グラフィカルユーザインターフェイス（ＧＵＩ）、スピーカ、マイクロフォン、インジケータライト、可聴アラーム、プリンタ、並びに／又は他のインターフェースデバイスを含むことができる。ユーザインタフェース２０は、ユーザ３４及び／若しくは他のユーザに情報を提供し、並びに／又はユーザ３４及び／若しくは他のユーザから情報を受信するよう構成される。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、決定されたパラメータの１つ又は複数に関連する情報、患者３６の心臓の複数の臨床的に関連するビューに対応する画像、及び／又は他の情報をユーザ３４に伝える１つ又は複数のフィールドを備える１つ又は複数のビューを含むグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を提示する。

図６は、システムを用いて患者の血行動態パラメータを決定する方法６００を示す。このシステムは、圧電要素のマトリクスアレイを備える超音波トランスデューサを含む経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブと、経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブ及び／又は他の要素に動作可能に接続された１つ又は複数のプロセッサとを有する。経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブは、患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを単一の位置から得るよう構成される。１つ又は複数のハードウェアプロセッサは、コンピュータプログラム要素を実行するための機械可読命令により構成される。コンピュータプログラム要素は、ＴＥＥプローブ制御要素、心臓撮像要素、画像解析要素、提示要素、及び／又は他の要素を含む。以下に示される方法６００の動作は、例示的なものであることが意図される。いくつかの実施形態では、方法６００は、説明されていない１つ若しくは複数の追加の動作を伴い、及び／又は１つ若しくは複数の説明された動作なしで実現されることができる。更に、方法６００の動作が図６に示される順序は、以下で説明するが、限定を意図するものではない。

いくつかの実施形態では、方法６００は、１つ又は複数の処理デバイス（例えば、デジタルプロセッサ、アナログプロセッサ、情報を処理するように設計されたデジタル回路、情報を処理するように設計されたアナログ回路、状態機械、及び／又は情報を電子的に処理する他のメカニズム）において実現されることができる。１つ又は複数の処理デバイスは、電子ストレージ媒体に電子的に格納される命令に基づき、方法６００の処理の一部又は全部を実行する１つ又は複数のデバイスを含むことができる。１つ又は複数の処理デバイスは、方法６００の処理の１つ又は複数の実行に関して特別に設計されるハードウェア、ファームウェア及び／又はソフトウェアを介して構成される１つ又は複数のデバイスを含むことができる。

ステップ６０２において、経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブが、１つ又は複数のプロセッサにより制御される。いくつかの実施形態では、経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブを制御することは、超音波トランスデューサにより提供される超音波ビームを電子的に操縦して、患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを得ることを含む。いくつかの実施形態では、経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブは、患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを取得する間、単一の位置に静止している。いくつかの実施形態では、患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューが、撮像セッション中に取得される。いくつかの実施形態では、撮像セッションは、経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブが患者の食道に挿入されるとき開始し、撮像セッションは、食道心エコー（ＴＥＥ）プローブが患者の食道から除去されるとき終了する。いくつかの実施形態では、経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブは、撮像セッション中に単一位置に静止している。いくつかの実施形態では、患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューのそれぞれに費やされた時間の実効デューティサイクルのユーザによる制御が、ユーザインタフェースにより容易にされる。いくつかの実施形態では、ステップ６０２は、ＴＥＥプローブ制御要素２６（図３に示され、本書に記載される）と同じ又は同様のプロセッサ要素により実行される。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、ビームを操縦する、又は他の態様でＴＥＥプローブを制御し、複数のビューを循環させ、各ビューのリアルタイムのアニメーション画像データを提供することができる。例えば、ＴＥＥプローブが３つの異なるビューをキャプチャする場合、プロセッサは、ビームを第１のビューに向け、画像をキャプチャし、第２のビューに向け、画像をキャプチャし、第３のビューに向け、画像をキャプチャし、撮像が停止されるまで無期限にこのシーケンスを繰り返す。これらの３つの画像ストリームは次に、３つのアニメ化されたビューを表示し、それからパラメータを導出するため、順番に表示されてもよい。斯かるアプローチは、異なる数のビューに容易に適合されることができ、例えば、各ビューが同じフレームレートで取得されることができる場合に有益である。各ビューに関して異なるフレームレートが望まれる場合、より複雑なスケジューリングアルゴリズムが、使用されることができる。例えば、第１のビューが第２及び第３のビューのフレームレートの２倍でキャプチャされるべきである場合、プロセッサは、第１のビュー、第２のビュー、第１のビュー、第３のビューをキャプチャするようプローブを操縦し、無期限に繰り返す。監視されるビューのセット又はそのフレームレートが動作中に変化する場合（例えば、上記のように）、ビームを操縦するための新しい順序を決定するため、スケジューリングアルゴリズムが再実行されることができる。例えば、加重ラウンドロビン又は加重公平キューイングのような、様々なスケジューリングアルゴリズムが採用されることができる。いくつかの実施形態では、設定されたフレームレートは、離散的な目標ではなく、最小の許容可能なフレームレートを表すことができる。そのようなものとして、いくつかの選択されたスケジューリングアルゴリズムは、プロセッサ又は時間リソースが許すとき、設定されたフレームレートよりも高いフレームレートでアニメーションを提供することができる。

ステップ６０４において、経食道心エコー（ＴＥＥ）プローブにより提供される患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューが、１つ又は複数のプロセッサにより受信される。いくつかの実施形態では、患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを受信するステップは、患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューの間を１つ又は複数のプロセッサにより切り替え、患者の血行動態状態における変化が検出されるよう、患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューのフレームレート更新を１つ又は複数のプロセッサにより調整することを含む。いくつかの実施形態では、ステップ６０４は、心臓撮像要素２８（図３に示され、本書に記載される）と同じ又は同様のプロセッサ要素により実行される。

ステップ６０６において、患者の心臓の１つ又は複数の生理的パラメータが、患者の心臓の受信された複数の臨床的に関連するビューに基づき決定される。いくつかの実施形態では、患者の心臓の１つ又は複数の生理学的パラメータを決定することは、患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを分析し、心拍出量（ＣＯ）、一回拍出量（ＳＶ）、駆出率（ＥＦ）、又は上大静脈（ＳＶＣ）直径の変動の１つ又は複数を含む血行動態パラメータを抽出することを含む。いくつかの実施形態では、ステップ６０６は、画像解析要素３０（図３に示され、本書で説明される）と同じ又は同様のプロセッサ要素により実行される。

ステップ６０８において、患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューに対応する画像及び／又は決定された生理学的パラメータが、ディスプレイに提示される。いくつかの実施形態では、ステップ６０８は、提示要素３２（図３に示され、本書に記載される）と同じ又は同様のプロセッサ要素により実行される。

請求項において、括弧内に配置されるいかなる参照符号も請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。「有する」又は「含む」という単語は、請求項に記載さ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除外するものではない。複数の手段を列挙するデバイスクレームにおいて、これらの手段の複数が１つの同じハードウェアアイテムにより実現されることができる。ある要素に先行する「ａ」又は「ａｎ」という語は、斯かる要素が複数存在することを除外するものではない。複数の手段を列挙するデバイスクレームにおいて、これらの手段の複数が１つの同じハードウェアアイテムにより実現されることができる。特定の要素が相互に異なる従属項において記載されるという単なる事実は、これらの要素が組合せにおいて用いられることができないことを示すものではない。

最も実際的かつ好ましい実施形態であると現在考慮されるものに基づき、本発明が説明目的で詳述されたが、斯かるその詳細は、単に説明目的のためだけにあること、及び本発明は、開示された実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の主旨及び範囲内にある修正及び均等な構成を覆うよう意図されることを理解されたい。例えば、本開示は、可能な限り、任意の実施形態の１つ又は複数の特徴が他の任意の実施形態の１つ又は複数の特徴と組み合わせられることができることを意図する点を理解されたい。

Claims (15)

1. 患者の血行動態パラメータを決定するシステムであって、
   圧電要素のマトリックスアレイを備える超音波トランスデューサを含む経食道心エコー検査プローブであって、前記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを単一の位置から取得する、経食道心エコー検査プローブと、
   前記経食道心エコー検査プローブに動作可能に接続される１つ又は複数のプロセッサとを有し、前記１つ又は複数のプロセッサが、
   前記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを得るため、前記超音波トランスデューサにより提供される超音波ビームを電子的に操縦することにより前記経食道心エコー検査プローブを制御し、
   前記経食道心エコー検査プローブにより提供される前記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを受信し、及び
   前記患者の心臓の受信された複数の臨床的に関連するビューに基づき、前記患者の心臓の１つ又は複数の血行動態パラメータを決定する機械可読命令により構成される、システム。
2. 前記経食道心エコー検査プローブが、前記複数の臨床的に関連するビューを取得する間、単一の位置に静止している、請求項１に記載のシステム。
3. 前記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューが、食道ビュー及び上大静脈ビューを含む、請求項１に記載のシステム。
4. 前記患者の心臓の前記複数の臨床的に関連するビューを受信することが、
   前記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを切り替えることと、
   前記患者の血行動態状態における変化が検出されるよう、前記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューのフレームレート更新を調整することとを有する、請求項１に記載のシステム。
5. 前記複数の臨床的に関連するビューの切り替えが、時間多重方式で行われる、請求項４に記載のシステム。
6. 前記フレームレート更新が、前記測定された血行動態パラメータからの情報を用いて調整される、請求項４に記載のシステム。
7. 前記患者の１つ又は複数の血行動態パラメータを決定することが、前記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを分析し、心拍出量、一回拍出量、駆出率、又は上大静脈直径の変動の１つ又は複数を含む血行動態パラメータを抽出することを有する、請求項１に記載のシステム。
8. 前記患者の１つ又は複数の血行動態パラメータを決定することが、自動境界抽出と、異常な壁の動きの決定とを含み、前記自動境界抽出は、前記１つ又は複数の血行動態パラメータが導出されるよう心臓チャンバの境界を描写する、請求項１に記載のシステム。
9. 前記１つ又は複数のプロセッサが更に、
   前記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューに対応する画像のディスプレイにおける提示を実現し、及び／又は
   前記決定された血行動態パラメータのディスプレイにおける提示を実現する機械可読命令により構成される、請求項１に記載のシステム。
10. 前記患者の心臓の前記複数の臨床的に関連するビューのそれぞれに費やされた時間の有効デューティサイクルのユーザによる制御を容易にするユーザインタフェースを更に有する、請求項１に記載のシステム。
11. 前記プロセッサが、前記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューの各ビューのリアルタイムのアニメーション画像データを提供する、請求項１に記載のシステム。
12. 前記経食道心エコー検査プローブの制御が、前記ビームのビューへの操縦と画像のキャプチャとを繰り返すことにより行われる、請求項１に記載のシステム。
13. 前記プロセッサが、加重ラウンドロビン又は加重公平キューイングスケジューリングアルゴリズムのいずれかを用いて、前記超音波トランスデューサにより提供される超音波ビームを操縦する、請求項１に記載のシステム。
14. システムを用いて患者の血行動態パラメータを決定する方法において、前記システムが、
    圧電要素のマトリックスアレイを備える超音波トランスデューサを含む経食道心エコー検査プローブであって、前記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを単一の位置から取得する、経食道心エコー検査プローブと、
    前記経食道心エコー検査プローブに動作可能に接続される１つ又は複数のプロセッサであって、機械可読命令により構成される１つ又は複数のプロセッサとを含み、
    前記方法は、前記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを得るため、前記超音波トランスデューサにより提供される超音波ビームを電子的に操縦することにより、前記経食道心エコー検査プローブを前記１つ又は複数のプロセッサにより制御するステップと、
    前記経食道心エコー検査プローブにより提供される患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを、前記１つ又は複数のプロセッサにより受信するステップと、
    前記患者の心臓の受信された複数の臨床的に関連するビューに基づき、前記患者の心臓の１つ又は複数の血行動態パラメータを、前記１つ又は複数のプロセッサにより決定するステップとを有する、方法。
15. 患者の血行動態パラメータを決定するシステムであって、
    前記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを単一の位置から取得する手段と、
    前記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを得る手段を制御する手段であって、前記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを得る手段により提供される超音波ビームを電子的に操縦する手段を含む、制御する手段と、
    前記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを得る手段により提供される前記患者の心臓の複数の臨床的に関連するビューを受信する手段と、
    前記患者の心臓の受信された複数の臨床的に関連するビューに基づき、前記患者の心臓の１つ又は複数の血行動態パラメータを決定する手段とを有する、システム。

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