特許ウォッチ

公開番号2025016712
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-04
出願番号2024193801,2021564920
出願日2024-11-05,2020-04-30
発明の名称予測的QRS検出およびR-Rタイミングシステムおよび方法
出願人ニューパルスシーブイ,インコーポレイテッド,ノース・カロライナ・ステイト・ユニバーシティ
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類A61B 5/352 20210101AFI20250128BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】大動脈内バルーンポンプの膨張および/または収縮を予測的にタイミング合わせするために構築されたシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】制御装置は、3つの状態:(1)初期化状態;(2)学習状態;および(3)ピーク検出状態において作動する。制御装置は、患者の心電図信号を電力信号に分解する。その後、これは学習状態中に患者の心電図信号の特性を学習し、適応可能な閾値パラメータ値を計算する。ピーク検出状態中、制御装置は、学習された閾値パラメータ値を現在の心電図信号に適用して、心電図信号におけるRピークの発生およびタイミングを識別する。その後、R-Rピークタイミングは、大動脈内バルーンポンプの膨張を誘発するために使用される。
【選択図】図4A
特許請求の範囲【請求項１】
大動脈内バルーンポンプを操作するためのシステムであって、
患者の心臓の近傍に配置された少なくとも1つの大動脈内バルーンポンプと、
該少なくとも1つの大動脈内バルーンポンプに構成可能に接続された少なくとも1つの制御装置と
を含み、
該少なくとも1つの制御装置が、少なくとも1つのプロセッサと、少なくとも1つの非一時的なメモリとを含み、
該少なくとも1つの制御装置が、
該患者のアイデンティティに基づいて、1つまたは複数のパラメータの値を初期化し、
該患者の第1の心電図信号を受信し、
該受信された第1の心電図信号を分解することによって、第1の電力スペクトル信号を生成し、
該生成された第1の電力スペクトル信号の第1の部分を選択し、
該生成された第1の電力スペクトル信号の該選択された第1の部分を、該生成された第1の電力スペクトル信号の該選択された第1の部分のサブ部分を含む1つまたは複数のサブセットに分割し、
該生成された第1の電力スペクトル信号の該選択された第1の部分の該1つまたは複数のサブセットにおける各サブセットについて、
該サブセット内にある該第1の電力スペクトル信号の該選択された第1の部分の該サブ部分のピーク値を計算し、
該サブセットの該計算されたピーク値を第1の閾値バッファにおいて記憶させ、
該第1の閾値バッファにおいて記憶された該計算されたピーク値に基づいて、第1の適応可能な閾値Rピーク値を計算する
ように構成されている、
システム。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
少なくとも1つの制御装置が、
患者の第2の心電図信号を受信し、
該受信された第2の心電図信号を分解することによって、第2の電力スペクトル信号を生成し、
該生成された第2の電力スペクトル信号の第1の部分を選択し、
該生成された第2の電力スペクトル信号の該選択された第1の部分を、該生成された第2の電力スペクトル信号の該選択された第1の部分のサブ部分を含む1つまたは複数の第2のサブセットに分割し、
該生成された第2の電力スペクトル信号の該選択された第1の部分の該1つまたは複数の第2のサブセットにおける各サブセットについて、
該サブセット内にある該第2の電力スペクトル信号の該選択された第1の部分の該サブ部分のピーク値を計算し、
該サブセットの該計算されたピーク値を第2の閾値バッファにおいて記憶させ、
該第2の閾値バッファにおいて記憶された該計算されたピーク値に基づいて、第2の適応可能な閾値Rピーク値を計算する
ようにさらに構成されている、請求項1記載のシステム。
【請求項３】
少なくとも1つの制御装置が、第2の適応可能な閾値Rピーク値に基づいて、第1の適応可能な閾値Rピーク値を更新するようにさらに構成されている、請求項2記載のシステム。
【請求項４】
少なくとも1つの制御装置が、
計算された第1の適応可能な閾値Rピーク値、または計算された第2の適応可能な閾値Rピーク値、または両方を、生成された第2の電力スペクトル信号に適用することによって、受信された第2の心電図信号がQRS群を含むか否かを決定し、
該受信された心電図信号がQRS群を含むと決定されたとき、該計算された第1の適応可能な閾値Rピーク値、または該計算された第2の適応可能な閾値Rピーク値、または両方に基づいて、該患者の受信された第2の心電図信号中の連続的なQRS群における2つの連続的なRピーク間のタイミングを示すR-R時間間隔値を計算する
ようにさらに構成されている、請求項2記載のシステム。
【請求項５】
少なくとも1つの制御装置が、連続的なQRS群における2つの連続的なRピーク間のタイミングを示す計算されたR-R時間間隔値に基づいて、未来のRピークのタイミングの予測を生成するようにさらに構成されている、請求項4記載のシステム。
【請求項６】
少なくとも1つの制御装置が、生成された未来のRピークのタイミングの予測に基づいて、少なくとも1つの大動脈内バルーンポンプの膨張を誘発するようにさらに構成されている、請求項5記載のシステム。
【請求項７】
少なくとも1つの大動脈内バルーンポンプに構成可能に接続され、少なくとも1つの制御装置に構成可能に接続された、少なくとも1つの皮膚インターフェースデバイス
をさらに含み、
該少なくとも1つの制御装置が、該少なくとも1つの皮膚インターフェースデバイスから、患者のアイデンティティと1セットの患者固有情報とを受信するようにさらに構成されている、
請求項1記載のシステム。
【請求項８】
第1の電力スペクトル信号が、
受信された第1の心電図信号を離散周波数信号に分解するために、少なくとも1つの変換信号を適用する工程、
該離散周波数信号の1つまたは複数の部分を選択する工程、および
該選択された離散周波数信号の1つまたは複数の部分を整列させることによって、該第1の電力スペクトル信号を計算する工程
によって生成される、請求項1記載のシステム。
【請求項９】
少なくとも1つの変換信号が、ハールウェーブレットに基づいている、請求項8記載のシステム。
【請求項１０】
計算された電力信号が、離散周波数信号の第1の選択された部分と該離散周波数信号の第2の選択された部分とに基づいており、
該離散周波数信号の該第1の選択された部分が、15.625Hz～31.25Hzの第1の周波数範囲であり、
該離散周波数信号の該第2の選択された部分が、7.8125Hz～15.625Hzの第2の周波数範囲である、
請求項8記載のシステム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、2019年5月2日付で出願された米国特許出願第16/401,368号に対する優先権を主張し、その出願の開示は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
背景
本発明は、概して、医療デバイス、特に、生理学的測定に基づいた、大動脈内バルーンポンプなどの医療デバイスの操作に関連するシステムおよび方法に関する。アメリカ疾病予防管理センターのウェブサイトによると、米国では約570万人の成人が心不全を患っている。毎年、全国で約10万人が進行性心不全と診断され、大動脈内バルーンポンプのような何らかの医療サポートを必要としている。バルーンポンプは、大動脈の内側に、典型的には近位下行大動脈内に位置付けられる。（典型的に、容量40～50ミリリットルの）バルーンポンプは、左心室の収縮に合わせて膨張され縮小される。心拡張期中、バルーンは膨張され、これにより上行大動脈および大動脈弓内の血液を冠状動脈に運んで、心筋に酸素を供給する。心収縮期中、左心室が収縮するにつれて、バルーンは後負荷を低減させるように縮小される。この技法は「カウンターパルセーション」と呼ばれる。
【発明の概要】
【０００３】
【図面の簡単な説明】
【０００４】
本明細書に組み込まれてその一部を構成する添付の図面は、いくつかの態様を図示しており、記述とともに、開示される原理を説明するのに役立つ。図面において、以下が示される。
いくつかの態様にしたがった、大動脈内バルーンポンプを図示している。
いくつかの態様にしたがった、大動脈内バルーンポンプを図示している。
いくつかの態様にしたがった、制御装置中に典型的に組み込まれた構成要素のいくつかを示すブロック図である。
いくつかの態様にしたがった、制御装置の構成要素を図示している。
いくつかの態様にしたがった、制御装置の状態図を示している。
いくつかの態様にしたがった、心電図信号におけるQRS群を図示している。
いくつかの態様にしたがった、制御装置の電力信号モジュールによって実行される方法を図示する流れ図である。
いくつかの態様にしたがった、受信されて処理された心電図信号を図示している。
いくつかの態様にしたがった、受信されて処理された心電図信号を図示している。
いくつかの態様にしたがった、変換信号を図示している。
いくつかの態様にしたがった、分解された心電図信号を図示している。
いくつかの態様にしたがった、分解された心電図信号を図示している。
いくつかの態様にしたがった、心電図信号および対応する分解された電力信号を図示している。
いくつかの態様にしたがった、心電図信号および対応する分解された電力信号を図示している。
いくつかの態様にしたがった、制御装置のQRS検出モジュールによって実行される方法を図示する流れ図である。
いくつかの態様にしたがった、閾値を計算するためのhピーク値の選択を図示している。
いくつかの態様にしたがった、Rピークの発生を検出するための適応可能な閾値を適用した結果を図示している。
いくつかの態様にしたがった、Rピークの発生を検出するために適応可能な閾値を適用した結果を図示している。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
詳細な説明
大動脈内バルーンポンプデバイスは、典型的に、効率的かつ最適な操作のためにECG信号を処理する。ECG信号処理および大動脈内バルーンポンプ操作の最も重要な部分のうちの1つは、QRS群の解釈と、その特性を取得することである。QRS群は、典型的な心電図に見られる3つのグラフィカルな偏向の組み合わせに対する名称である。成人では、QRS群は通常0.06～0.10秒継続し、小児では、そして身体活動中は、QRS群はより短い場合がある。Q、R、およびS波は、立て続けに発生し、すべての導出に出現するわけではなく、単一の事象を反映するので通常一緒に考慮される。Q波は、P波の直後に続く任意の下向きの偏向である。R波は上向きの偏向として続き、S波は、R波の後の、任意の下向きの偏向である。T波はS波に続き、場合によっては追加のU波がT波に続く。
【０００６】
R波は、本群の最も重要な部分のうちの1つであり、これは心拍リズム不整の診断において、また、心拍変動（HRV）を決定する際に不可欠な役割を有する。QRS群を検出するための従来のシステムは、差異化方法、デジタルフィルタ、神経回路網、フィルタバンク、隠れマルコフモデル、遺伝的アルゴリズム、および最大事後確率（MAP）推定量を含む。これらの方法は、ノイズに非常に敏感であり、一般的に、ECG信号におけるR波の正確なタイミングを検出する際に誤りを起こす。結果として、従来の大動脈内バルーンポンプのためのシステムおよび方法は、バルーンポンプの膨張および／または縮小のタイミングを予測できないことを欠点としている。
【０００７】
R波の発生およびタイミングを正確に検出するために、従来の手法の欠陥を考慮して、本発明者らは、より正確で信頼性のある効率的なR波およびRピークタイミングを予測する新たな手法が、著しい有用性を有するであろうことを認識した。
【０００８】
未来のRピークの発生のタイミングを予測して、大動脈内バルーンポンプを効率的に膨張および／または縮小するための解決策をもたらす、ソフトウェア、ハードウェア、および／またはファームウェアファシリティ（「ファシリティ」）が記述される。いくつかの態様において、ファシリティは、3つの状態：（1）初期化状態；（2）学習状態；および（3）ピーク検出状態を含む状態機械として作動する。以下で考察される方法のうちいくつかまたはすべてを実行することによって、ファシリティは、未来のRピークの予測を改善するので、対応する大動脈内バルーンポンプは、効率的で信頼性のある方法で膨張および／または縮小される。このことは結果として、患者の心臓拍動を自然に近いリズムに保つ、改善された患者治療体験となる。本明細書において記述されるQRS検出および／またはR-Rタイミングのためのファシリティは、ペースメーカ、心臓モニタ、除細動器、心拍モニタ、スマートウォッチ、アスレチックアクセサリ等を含むが、それらに限定されないさまざまなデバイスに使用されてもよい。
【０００９】
図面の説明
以下の記述は、実例となる例の特定の具体的な詳細を提供する。しかしながら、当業者は、多くのこれらの詳細なしで態様が実施できることを理解するであろう。同様に、当業者はまた、本開示が、本明細書において詳細に説明されない他の多くの特徴を含み得ることも理解するであろう。さらに、よく知られたいくつかの構造または機能は、さまざまな例の関連する記述を不必要に曖昧にするのを回避するために、以下で詳細には示されないか、または説明されない場合がある。
【００１０】
図面を参照して、以下でさらに詳細にいくつかの実現を考察する。ここで図面を参照すると、図1Aおよび図1Bは、大動脈内バルーンポンプファシリティ100の例を図示している。大動脈内バルーンポンプ100は、患者の大動脈の内側に垂下するための寸法にされ、形成されてもよい。大動脈内バルーンポンプ100は、皮膚インターフェースデバイス105に接続する内部ドライブライン103に構成可能に接続されたバルーン101を含んでもよい。図1Bに図示されるように、外部ドライブライン107は、皮膚インターフェースデバイス105をドライバ109に接続してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許