JP7000744B2

JP7000744B2 - エアリーク発生原因判別装置及び方法

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Publication number: JP7000744B2
Application number: JP2017164398A
Authority: JP
Inventors: 庸介三露
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2022-01-19
Anticipated expiration: 2037-08-29
Also published as: JP2019041780A

Description

本発明は、エアリーク発生原因判別装置及び方法に関し、特に、エアリークの発生原因を判別するためのエアリーク発生原因判別装置及び方法に関する。

気胸は肺から空気が漏れ、肺が収縮し呼吸が困難になる病気である。気胸の治療の際には、患者の胸腔内に空気が漏れる。ここで、患者の胸腔内に空気が漏れることを一般にエアリークという。そして、気胸の手術には、胸腔内の空気や液体を取り除くための胸腔ドレナージを行う。胸腔ドレナージに使用するドレーンシステムは胸腔内の空気を排出し、水弁を用いて空気の逆流を防ぐものである。気胸の治療過程においては、エアリーク量を定量的に観察することが求められる。

特許文献１には、ドレーンシステムにおける吸引回路内の圧力変動に基づいて気泡の発生を推定することにより、エアリークを検出する技術が開示されている。そして、特許文献１では、測定された圧力に基づいて吸引器の圧力を自動制御する技術も開示されている。

そして、特許文献２には、患者のエアリークの状態を把握するために役立つ情報を医療従事者に提供するためのエアリーク監視装置に関する技術が開示されている。特許文献２にかかるエアリーク監視装置は、吸引回路内の圧力を測定し、測定した圧力に基づいて陰圧の最小値等を算出する。そして、陰圧の最小値等に基づいてエアリークの有無や発生傾向を判定する。

特開２０１４－１３６１０４号公報特開２０１６－９３２２７号公報

しかしながら、特許文献１及び２には、エアリークの発生原因の判別が困難であるという問題点がある。まず、特許文献１にかかる技術により、定量的に測定された圧力に基づいて吸引器の圧力が自動制御されるが、低圧持続吸引により肺の穴から異常なエアリーク（再虚脱）を誘発するおそれがある。ここで、肺の再虚脱により、患者は呼吸で取り入れた空気が胸腔に漏れてしまうため、呼吸が困難になる。また、特許文献２にかかる技術では、エアリーク自体の検出は可能であるが、エアリークの発生原因を判別できない。エアリークの発生原因には、ドレーン回路のゆるみによる空気漏れなどの物理的な原因や、肺の再虚脱が原因なものがある。そして、肺の再虚脱が原因の場合には、医師による手術が必要となる場合がある。ところが、エアリークの発生原因の判別には、医療従事者により患者の容態を判断する必要があり、難易度が高い。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、エアリークの発生原因の判別を支援するためのエアリーク発生原因判別装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にかかるエアリーク発生原因判別装置は、
患者の胸腔内に接続された胸腔ドレーン装置における水封室と吸引源の間の圧力の測定値が第１の閾値を下回ることが、所定時間以上継続することを検出する検出部と、
前記検出された場合に、前記患者から取得された生体情報、又は、当該患者の呼吸状態の少なくともいずれかに基づいて、エアリークの発生原因を判別する発生原因判別部と、
を備える。

本発明の第２の態様にかかるエアリーク発生原因判別方法は、
患者の胸腔内に接続された胸腔ドレーン装置における水封室と吸引源の間の圧力を測定し、
前記測定された圧力が第１の閾値を下回ることが所定時間以上継続することを検出し、
前記検出された場合に、前記患者から取得された生体情報、又は、当該患者の呼吸状態の少なくともいずれかに基づいて、エアリークの発生原因を判別する。

本発明により、エアリークの発生原因の判別を支援するためのエアリーク発生原因判別装置及び方法を提供することができる。

本発明の実施の形態１にかかるエアリーク発生原因判別装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１にかかるエアリーク発生原因判別方法の流れを示すフローチャートである。本発明の実施の形態２にかかる胸腔ドレーンシステムの全体構成を示すブロック図である。気胸の正常な治療過程によりエアリークが断続的に発生した場合の例を示す図である。異常なエアリークが発生した場合の例を示す図である。エアリークの発生原因が肺の再虚脱の場合の例を示す図である。エアリークの発生原因が胸腔ドレーン装置の空気漏れの場合の例を示す図である。本発明の実施の形態２にかかるエアリーク発生原因判別方法の流れを示すフローチャートである。

以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略する。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１にかかるエアリーク発生原因判別装置１００の構成を示すブロック図である。エアリーク発生原因判別装置１００は、気胸等の患者（不図示）の胸腔内に接続された胸腔ドレーン装置（不図示）と接続された情報処理装置である。エアリーク発生原因判別装置１００は、検出部１１０と、発生原因判別部１２０とを備える。検出部１１０は、胸腔ドレーン装置における水封室と吸引源の間の圧力の測定値が第１の閾値を下回ることが、所定時間以上継続することを検出する。発生原因判別部１２０は、検出部１１０により検出された場合に、患者から取得された生体情報、又は、患者の呼吸状態の少なくともいずれかに基づいて、エアリークの発生原因を判別する。ここで、発生原因判別部１２０は、エアリークの発生原因として、例えば、エアリークが肺の再虚脱によるか、胸腔ドレーン装置の空気漏れによるかを判別する。

図２は、本発明の実施の形態１にかかるエアリーク発生原因判別方法の流れを示すフローチャートである。まず、エアリーク発生原因判別装置１００は、胸腔ドレーン装置における水封室と吸引源の間の圧力を測定する（Ｓ１０１）。次に、検出部１１０は、測定値が第１の閾値を下回るか否かを判定する（Ｓ１０２）。測定値が第１の閾値を下回らない場合、ステップＳ１０１へ戻る。

一方、測定値が第１の閾値を下回ると判定された場合、検出部１１０は、測定値が第１の閾値を下回ることが所定時間以上継続するか否かを判定する（Ｓ１０３）。所定時間以上継続していない場合、ステップＳ１０１へ戻る。一方、所定時間以上継続していると判定した場合、ステップＳ１０４へ進む。つまり、検出部１１０は、ステップＳ１０１～Ｓ１０３を通じて、測定値が第１の閾値を下回ることが所定時間以上継続することを検出する。

その後、発生原因判別部１２０は、患者から取得された生体情報、又は、患者の呼吸状態の少なくともいずれかに基づいて、エアリークの発生原因を判別する（Ｓ１０４）。例えば、発生原因判別部１２０は、エアリークの発生原因として、エアリークが肺の再虚脱によるか、胸腔ドレーン装置の空気漏れによるかを判別する。これにより、エアリークの発生原因の判別を支援することができる。

＜実施の形態２＞
本実施の形態２は、上述した実施の形態１の一実施例である。
図３は、本発明の実施の形態２にかかる胸腔ドレーンシステム１０００の全体構成を示すブロック図である。胸腔ドレーンシステム１０００は、接続パイプ１と、排液室２と、接続パイプ３と、エアリーク発生原因判別装置４と、圧力制御部５とを備える。胸腔ドレーンシステム１０００は、圧力制御部５で発生する負圧を利用して、気胸等の患者（不図示）胸腔内に溜まった血液等の体液の排液と、胸腔内に漏れた空気の脱気を、水封室２２を介して行うための医療システムである。尚、胸腔ドレーン装置は、接続パイプ１と、排液室２と、接続パイプ３と、エアリーク発生原因判別装置４とを少なくとも備えるものとする。

接続パイプ１は、患者の胸腔内に接続され、排液室２に接続される。排液室２は、排液部２１と、水封室２２とを備える。排液部２１は、接続パイプ１を介して胸腔内から排出された体液を溜める領域である。水封室２２は、水等の液体が収められ、胸腔側への外気の逆流を防止する。接続パイプ３は、水封室２２と圧力制御部５とを接続する。圧力制御部５は、供給源の一例であり、負圧を発生させる。圧力制御部５が発生させる負圧によって、患者の胸腔内の体液が実線の矢印で示すように排液部２１にトラップされると共に、患者の胸腔内に漏れた気体が破線の矢印で示すように、水封室２２を介して圧力制御部５へ導かれる。従って、患者の胸腔内にエアリークが発生した場合は、空気が水封室２２を通過するため、水封室２２に気泡が発生する。

エアリーク発生原因判別装置４は、接続パイプ３から分岐したパイプに接続される。エアリーク発生原因判別装置４は、圧力センサ４１と、演算処理部４２と、表示装置４３と、ＳｐＯ２センサ４５とを備える。圧力センサ４１は、水封室２２と圧力制御部５との間の圧力を測定し、測定値を演算処理部４２へ出力する。ＳｐＯ２センサ４５は、患者から生体情報として取得された血液中の酸素飽和度を測定し、酸素飽和度の値を演算処理部４２へ出力する。

ここで、エアリーク発生原因判別装置４は、図示しない構成として、第１の閾値、所定時間、及び、第２の閾値を記憶する記憶部をさらに備えるものとする。第１の閾値は、エアリークの発生を検出するための圧力の測定値の閾値である。所定時間は、エアリークが連続的に発生し続けている継続時間の閾値を示す時間である。第２の閾値は、患者の血液中酸素飽和度が肺の再虚脱を示す閾値である。

演算処理部４２は、圧力の測定値の変動に基づき水封室２２での気泡の発生、つまりエアリークの発生を検出する。具体的には、演算処理部４２は、圧力の測定値が第１の閾値を下回る場合に、エアリークが発生したとして検出する。

ここで、気胸の正常な治療過程ではエアリークが断続的に発生し、エアリーク量は徐々に減少する。そのため、エアリークが連続的に発生し続け、エアリーク量が減少しない場合は、異常なエアリークといえる。よって、異常なエアリークが発生した場合には、そのエアリークの発生原因を判別し、適切な処置を取る必要がある。図４は、気胸の正常な治療過程によりエアリークが断続的に発生した場合の例を示す図である。また、図５は、異常なエアリークが発生した場合の例を示す図である。

そこで、演算処理部４２は、検出されたエアリークの発生が所定時間以上継続するか否かを判定する。つまり、演算処理部４２は、圧力の測定値と、エアリークの発生履歴とを用いて、エアリークの発生が所定時間以上継続することを検出する。

エアリークの発生が所定時間以上継続すると判定した場合、演算処理部４２は、ＳｐＯ２センサ４５から出力された血液中の酸素飽和度に基づいてエアリークの発生原因を判別する。

ここで、一般的な胸腔ドレーンシステムには胸腔内の陽圧を逃す一方弁が取り付けられる。この場合、ドレーンで設定している圧力より胸腔内の圧力の方が高い場合のみ吸引される。肺の再虚脱は、肺からの空気漏れにより肺自体が再収縮するため、血液中の酸素飽和度が低下する。一方、胸腔ドレーン装置の空気漏れは、一方弁により胸腔内に空気が取り込まれないため肺の収縮が起こらず、血液中の酸素飽和度が低下しない。そのため、エアリークが連続的に検出されている際に、血液中の酸素飽和度が低下している場合は、肺の再虚脱の可能性が高い。図６は、エアリークの発生原因が肺の再虚脱の場合の例を示す図である。図７は、エアリークの発生原因が胸腔ドレーン装置の空気漏れの場合の例を示す図である。

よって、演算処理部４２は、酸素飽和度が第２の閾値を下回る場合に、エアリークが肺の再虚脱によると判別する。一方、演算処理部４２は、酸素飽和度が第２の閾値を下回らない場合、エアリークが胸腔ドレーン装置の空気漏れによると判別する。そして、演算処理部４２は、エアリークの発生原因の判別結果を表示装置４３へ出力する。表示装置４３は、判別結果に応じて外部に出力を行う出力部の一例である。例えば、表示装置４３は、判別結果が肺の再虚脱による場合には、胸腔ドレーン装置の空気漏れによる場合と比べて、警告度合いを高く表示する。

図８は、本発明の実施の形態２にかかるエアリーク発生原因判別方法の流れを示すフローチャートである。まず、圧力センサ４１は、胸腔ドレーン装置内の圧力、つまり、接続パイプ３の圧力を測定し、記憶部に記録する。また、ＳｐＯ２センサ４５は、患者から取得された血液から酸素飽和度（ＳｐＯ_２）を測定し、記憶部に記録する（Ｓ１１）。次に、演算処理部４２は、圧力の測定値が第１の閾値を下回るか否かを判定する（Ｓ１２）。圧力の測定値が第１の閾値以上の場合、ステップＳ１１へ戻る。圧力の測定値が第１の閾値未満の場合、エアリークが発生していることが検出されたことになる。演算処理部４２は、記憶部にＳｐＯ_２の閾値（第２の閾値）を設定する（Ｓ１３）。尚、ステップＳ１３は、ステップＳ１１の前に予め実行しても構わない。

演算処理部４２は、第１の閾値未満の圧力が所定時間以上継続しているか否かを判定する（Ｓ１４）。所定時間未満の場合、エアリークが断続的に発生しており、正常な治療過程といえるため、ステップＳ１１へ戻る。一方、所定時間以上継続している場合、演算処理部４２は、測定したＳｐＯ_２が第２の閾値を下回るか否かを判定する（Ｓ１５）。ＳｐＯ_２が第２の閾値以上の場合、演算処理部４２は、エアリークの発生原因が胸腔ドレーン装置の空気漏れによるとして表示装置４３へ出力する（Ｓ１６）。一方、ＳｐＯ_２が第２の閾値未満の場合、演算処理部４２は、エアリークの発生原因が肺の再虚脱によるとして表示装置４３へ出力する（Ｓ１７）。その後、表示装置４３は、演算処理部４２からの出力（判別結果）に応じて表示を行う。

このように、本実施の形態により、医療従事者がエアリークの発生原因を表示装置４３により容易に把握することができる。

＜実施の形態３＞
本実施の形態３は、上述した実施の形態１の他の実施例である。本実施の形態３では、エアリーク発生時の呼吸のタイミングに基づいてエアリークの発生原因の判別をするものである。

ここで、呼気及び吸気のタイミングは、圧力センサ４１により検出することが可能である。患者の呼吸のタイミングは、水封室２２の水の移動（フルクテーション）により把握することが可能である。フルクテーションは、呼吸による胸腔の圧力変化により発生する。つまり、フルクテーションは、排液部２１の圧力が呼気では高くなり、吸気では低くなることにより発生する。そのため、例えば、本実施の形態３にかかる検出部は、圧力センサ４１により測定される圧力の変化により呼気と吸気を判別し、呼吸のタイミングを検出できる。

そして、エアリークの発生原因が胸腔ドレーン装置の空気漏れによる場合、呼吸のタイミングと関係なくエアリークが発生する。一方、エアリークの発生原因が肺の再虚脱による場合、呼吸のタイミングと一致してエアリークが発生する。そのため、本実施の形態３にかかる発生原因判別部は、患者の呼吸のタイミングとエアリークの発生タイミングとを比較することで、エアリークの発生原因を判別する。

すなわち、前記検出部は、前記検出時における前記圧力の測定値の変動タイミングに基づいて前記患者の呼吸のタイミングを前記呼吸状態としてさらに検出し、前記発生原因判別部は、前記患者の呼吸のタイミングと、前記エアリークの発生タイミングとの一致度合いに基づいて、前記エアリークの発生原因を判別してもよい。

＜実施の形態４＞
本実施の形態４は、上述した実施の形態１の他の実施例である。本実施の形態４では、患者に一時的に呼吸を停止してもらい、呼吸停止時のエアリークの有無でエアリークの発生原因の判別をするものである。

ここで、呼吸停止時においてもエアリークの発生が検出される場合には、エアリークの発生原因が胸腔ドレーン装置の空気漏れによると判別できる。一方、呼吸停止時においてエアリークが発生しない場合には、エアリークの発生原因が肺の再虚脱によると判別できる。

すなわち、前記発生原因判別部は、前記患者の呼吸停止時において前記エアリークが発生したか否かに基づいて、前記エアリークの発生原因を判別するようにしてもよい。

＜その他の実施の形態＞
尚、エアリーク発生原因判別装置４が警告音出力部をさらに備え、異常なエアリークの発生が検出された場合には、警告音を出力してもよい。その際、エアリークの発生原因の判別結果に応じて警告音の種類を分けるものとする。これにより、エアリークの発生原因をさらに容易に把握することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

また、上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、任意の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。

上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray（登録商標） Disc）、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

１００エアリーク発生原因判別装置
１１０検出部
１２０発生原因判別部
１０００胸腔ドレーンシステム
１接続パイプ
２排液室
２１排液部
２２水封室
３接続パイプ
４エアリーク発生原因判別装置
４１圧力センサ
４２演算処理部
４３表示装置
４５ＳｐＯ２センサ
５圧力制御部

Claims

患者の胸腔内に接続された胸腔ドレーン装置における水封室と吸引源の間の圧力の測定値が第１の閾値を下回ることが、所定時間以上継続することを検出し、当該検出時における前記圧力の測定値の変動タイミングに基づいて前記患者の呼吸のタイミングを呼吸状態としてさらに検出する検出部と、
前記検出された場合に、前記患者の呼吸のタイミングと、エアリークの発生タイミングとの一致度合いに基づいて、前記エアリークの発生原因を判別する発生原因判別部と、
を備えるエアリーク発生原因判別装置。
前記発生原因判別部は、前記エアリークの発生原因として、前記エアリークが肺の再虚脱によるか、前記胸腔ドレーン装置の空気漏れによるかを判別する
請求項１に記載のエアリーク発生原因判別装置。
前記発生原因判別部は、前記患者の呼吸停止時において前記エアリークが発生したか否かに基づいて、前記エアリークの発生原因を判別する
請求項１又は２に記載のエアリーク発生原因判別装置。
前記発生原因判別部による判別結果に応じて外部に出力を行う出力部をさらに備える
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエアリーク発生原因判別装置。
患者の胸腔内に接続された胸腔ドレーン装置と接続されたエアリーク発生原因判別装置が、
前記胸腔ドレーン装置における水封室と吸引源の間の圧力を測定し、
前記測定された圧力が第１の閾値を下回ることが所定時間以上継続することを検出し、
前記検出時における前記圧力の測定値の変動タイミングに基づいて前記患者の呼吸のタイミングを呼吸状態としてさらに検出し、
前記呼吸状態が検出された場合に、前記患者の呼吸のタイミングと、エアリークの発生タイミングとの一致度合いに基づいて、前記エアリークの発生原因を判別する
エアリーク発生原因判別方法。