説明

水頭症シャント設定の最適化

術後CSF動的検査を用いて患者のCSF動的状態及びそれと併せてCSFシャントの動的状態を判定するための方法が記載されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水頭症患者に使用されるシャントの設定及び術後機能の最適化の改善された方法の使用に関するものである。シャント術に関する現在の方法及び装置では、生体内での特定の患者の脳脊髄の開口圧力のリアルタイムな調節は可能ではない。シャントは、通常、患者の臨床評価の後で調整することができる標準設定で提供されている。本発明は、最初のシャント手術のために、又はシャント修正のために、特定の患者の生体内の圧力パラメータ及び流動パラメータに基づいてシャント設定を調節するリアルタイムな方法を可能にする。この新規の方法を使用して、患者の測定された脳脊髄液圧及び脳脊髄液流量の情報に基づいて、リアルタイムのシャント設定に関して、患者は最適化される。
【背景技術】
【0002】
水頭症は、自身の脳脊髄液循環を適切に調節することができない人を冒す疾患である。脳室系により生成される脳脊髄液(CSF:cerebrospinal fluid)は、通常、静脈系により吸収される。水頭症患者においては、脳脊髄液は、この方法では吸収されず、代わりに患者の脳の脳室(自由空隙)内に貯留される。正常圧水頭症(NPH:normal pressure hydrocephalus)は、腰椎穿刺では正常圧であるにも関わらず、脳室の大きさが病的に拡大した疾患を指す。治療せずに放置した場合、液体量が増加することにより、患者の頭蓋内圧が上昇する可能性があり、脳組織の圧縮及び脳への血流障害などの深刻な病状がもたらされる可能性がある。
【0003】
水頭症の最古の記述は、ヒポクラテス(Hippocrates)(紀元前466〜377年)のものとされている。ヒポクラテスは、頭痛、嘔吐、視覚障害などの症状を指摘している。また、ペルガモン(Pergamon)のクラウディウス・ガレン(Claudius Galen)(紀元130〜200年)及び中世アラビアの医師らも、水頭症について、水分の脳外貯留に起因すると考えられると記述している。
【0004】
脳脊髄液系での液体貯留を低減するための外科手術は、1744年にルカ(Le Cat)により最初に実施されている。しかし、十分な病態生理学的知識及び無菌状態が得られ、水頭症を治療するために外科的処置が正しく導入されたのは、19世紀末期になってからである。1960年代に、シリコーン及び人工弁の発明が治療的な躍進をもたらした。過剰体液を迂回させる埋込み型シャント・システムの開発により、水頭症は、不治の病から治療可能なものになった(Aschoff Aら、Neurosurg Rev 22:67〜93頁;論文94〜5、1999)。
【0005】
1965年、ハキム(Hakim)及びアダムス(Adams)は、シャント手術により利益を得る患者及び正常な脳脊髄液圧を有しシャント手術により利益を得る患者の新たに発見された分類を記載した(Hakim S及びAdams RD. J Neurol Sci 2:307〜27頁、1965)。その症候群は、正常圧水頭症(NPH)と名付けられた。それ以来、シャント埋込み手術により改善するNPH患者を識別するための新しい方法を、発見し開発することに多大な労力が注がれてきた。現在、脳室シャント術は、交通性水頭症及び非交通性水頭症並びにシャント奇形を含めて、最も一般的に実施される脳神経外科的処置の1つである。手術の年間発生率は地域診療所間で異なり、居住者10万人当たり2.3人から6.3人であった(Tisell Mら、Acta Neurol Scand.2005年8月;112(2):72〜5頁)。
【0006】
シャント術は、水頭症患者の予後を劇的に変化させた。彼らの多くは普通の平均余命を享受し、基礎知能を取り戻している。しかし、シャントの使用によって、頻繁なシャント修正が大部分の水頭症患者にとって規則的に必要となり、シャントに依存する特有な問題を多く生じてきた。シャント合併症は、全ての神経外科医の労力の大部分を占める。
【0007】
CSFシャント埋込み手術は、自然経路の閉塞を迂回するために、CSF流のための副経路を確立することを含む。シャントは、CSFが脳室又はクモ膜下腔から、カテーテルとして既知の小管システムを経由して、心臓の右心房又は腹腔などの別の吸収部位内に排出されることを可能にするように配置される。圧力に応じてCSF流を調節するために、(バルブとして既知の)調節装置をカテーテルの通路内に挿入することができる。このドレナージによって、脳内の過剰なCSFが排出され、それによって頭蓋内の圧力が低減されることを可能にする。
【0008】
CSFを継続的に排出するバルブ機構が、患者のCSFの開口圧力及び/又はドレナージ量を制御する及び/又は調節するバルブ機構として周知である。しかし、水頭症シャントの最適な開口圧力がどれくらいであるべきかを決定することに関して、現在利用可能な研究は結論に達していない。CSFシャントの以前のバージョンは、固定圧力シャントであった。これらのシャントの開口圧力は、低圧バルブ、中圧バルブ又は高圧バルブから選択される3つのレベルに、製造者によって固定されている。そのようなバルブの例が、Hakim標準バルブである。
【0009】
現在、いくつかの病院では、標準的手順は、高い開口圧力バルブで開始し、次に、更なる改善が期待できる場合は、より低い圧力へ調節することになっている。他の病院では、その手順が逆になる。従って、選択される初期開口圧力は低く、次に、患者が経時的に目眩感又は他の過剰ドレナージの徴候などの問題を抱える場合は高められる。1998年、有望なドイツの研究において、96名の患者で低圧シャントと高圧シャントの結果を比較して、どのシャント設定で開始するかの問題が調査された。著者らが、正常圧水頭症患者は低圧シャントで治療されるべきであると意見しているが、これら2つのグループ間の結果における最大の差異は統計的に有意でない(Boon AJら、J Neurosurg.1998年3月、88(3):490〜5頁)。
【0010】
調節可能なCodham Hakim圧可変式(CHP:Codham Hakim programmable)バルブなどの調節式シャントバルブが導入されたとき、開口圧力を非侵襲的に調節し調整する可能性が出現した。Hバルブと比較してCHPバルブが有利であるかどうかを明確にするために、圧可変式シャントバルブ(CHP)対標準Hakimバルブ(H)の遡及的比較が、407名の患者で分析された(Ringel Fら、Surg Neurol.2005年1月、63(1):36〜41頁)。バルブ関連シャント合併症と外科的シャント修正とに関して、比較が行われた。Codham Hakim圧可変式バルブに関して暗示された利点は、臨床的に有意な所見に繋がらなかったが、非外傷性硬膜下血腫及びヒグローマが、CHPのグループにおいて高かった。従って、著者は、成人水頭症患者に標準Hakimバルブを埋め込むことが依然として正当であると提言している。
【0011】
固定バルブ及び調節式バルブの両方に関する前述の研究は、水頭症外科手術を必要とする患者の臨床的必要性に対してバルブの開口圧力をカスタマイズすることが必要であることを示している。バルブの選択における重要課題の1つが、患者の体内に挿入されるとシャントの現在の開口圧力がどのくらいになるかを知ることができないことである。これが、我々の本発明の目的が、術後CSF動的検査を用いて患者及びCSFシャントのCSF動的状態を併せて判定することであるという理由である。たとえ2つのシャントの生体外での設定が同一であっても、生じる生体内開口圧力は異なり、異なる腹圧及びコンプライアンスなどの、変動する患者の個々の状態に左右される。特定の測定及び分析によって、実際に生じる生体内のシャント開口圧力を判定することができ、次に、特定のプロトコルに基づいて調節して、シャント機能を最適化することができる。このことは、脳脊髄液系の流体力学を判定する、我々の以前に特許を取った装置を使用して達成することができる(国際公開第2006/091164号)。
【0012】
その発明(国際公開第2006/091164号)の思想では、圧力情報及び流量情報を体系的に生成又は供給する機械を使用し、水頭症の診断を確認するために、患者の流体力学的パラメータを、不確実性評価を用いて決定する。プロトコルは、一定流量、特定のパターンに基づいて変化する、圧力変動パターンを生み出す流量、又は所定の圧力レベルを維持しながらの流量の調節により作り出される複数の圧力−流量レベルに基づくことが可能である。機械は、各圧力−流量レベルについて所定の時間間隔を使用することができ、受け入れられたデータと共に十分な累積時間が収集されたときに、次のレベルへ自動的に進むことができる。
【0013】
また、各レベル下で判定される圧力及び流量の精度を推定し、調査が次の各圧力−流量レベルに進んだ場合にこの情報を用いて適応的に制御するために、分布の信頼区間(conficence intervals of a distribution)などの信号解析リアルタイム法(signal analytic real−time method)を使用することが可能である。1つ又は複数の基礎流量レベルに重ねて、所定のパターンに基づく流量の周期変動に伴って注入が適用される。従って、圧力応答データは、例えば適応的モデル特性化法(adaptive model−characterizing method)を用いて、流体力学モデルから開始して又はそれに基づいて分析される。そして、患者の流出抵抗、静止圧、及びコンプライアンスに関する値及び推定値の精度が継続的に更新されるようになっている。その結果、1つのレベルにおいて十分な精度が得られるとこの方法は次の基礎流量レベルに自動的に進む。
【0014】
従って、(国際公開第2006/091164号)に記載されているシステム若しくは動的CSF圧を測定する類似のシステムを使用する場合、本発明によれば、患者のCSF圧に関する動的情報も集められ、患者の基準即ち静止圧に近いものとして解釈されることが可能である。このことがもたらす利点は、本発明によれば、そのような動的情報が、シャント圧力をリアルタイムで設定する新規の方法としての機能を果たすことである。これは、患者の静止臨床像を得て、たとえそれが調節可能であっても最適でない可能性があるシャントを埋め込むこととは対照的である。このことによって、より高品質のケアが患者に提供され、関連の医療コストが低減されると考えられる。
【0015】
関連の特許である特開平11299742A号が、国際公開第2006/091164号と比較して、CSF圧に関する類似の情報を提供することができる。しかし、本発明と異なり、この特許は、継続的な圧力測定ではなく、CSF吸収に対する抵抗値に基づいており、生体内シャント開口圧力値を動的に測定する方法を提供しない。その方法は手作業であり、ポンプと圧力測定との間にセキュリティ接続を有さない。従って、最終的な分析を実施することも技術的に困難であると考えられる。2点に基づいて判定すること及び5分〜10分のような短時間で動的パラメータを決定することは精度が低く、統計的不確実性が記録されないということが欠点である。
【0016】
圧可変式シャントを設定する別の方法が、Miyakeら(Neurol Med Chir(Tokyo)48、427〜432頁、2008)により記載されている。それらは、患者の身長及び肥満度指数(BMI:body−mass index)を用いて、静水圧及び腹腔内圧を推定し、初期シャント設定を得る。シャント設定を臨床的に査定し、導き出すことに用いられる別の一般的技術は、腰椎タップテストである。これは、比較的に一般的な試験であり、事務手続きとして実施することが可能である。その処置の前又は30分〜60分後に、腰椎穿刺を用いて、患者の歩行及び認知機能についての書類の作成をしながら、30ml〜50mlのCSFが除去される。これは、フィッシャー検定(Fisher test)と呼ばれることがある。CSF除去の前後に測定される一般的なパラメータには、歩行速度、歩幅長、反応時間、並びに言語記憶及び視覚的注意の測定値が含まれる。
【0017】
しかし、本発明とは異なり、それらの技術は静止CSF圧を測定しない。そして、結果として生じる生体内シャント開口圧力を判定することは可能でない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0018】
【特許文献1】国際公開第2006/091164号
【特許文献2】特開平11299742A号公報
【非特許文献】
【0019】
【非特許文献1】Aschoff Aら、Neurosurg Rev 22:67〜93頁;論文94〜5、1999
【非特許文献2】Hakim S及びAdams RD.、J Neurol Sci 2:307〜27頁、1965
【非特許文献3】Tisell Mら、Acta Neurol Scand.2005年8月;112(2):72〜5頁
【非特許文献4】Boon AJら、J Neurosurg.1998年3月、88(3):490〜5頁
【非特許文献5】Ringel Fら、Surg Neurol.2005年1月、63(1):36〜41頁
【非特許文献6】Miyakeら、Neurol Med Chir(Tokyo)48、427〜432頁、2008
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0020】
本発明の目的は、初期シャント配置又はシャント手術修正のために、埋込み型シャントのCSF開口圧力の設定を最適化する改善されたより正確な方法を提供することである。補足分析を伴う術後CSF動的検査を実施すると、シャントが動作しようとしている環境におけるシャントの正確な機能を判定することができる。通常、シャントのパラメータはもっぱら標準的な卓上試験において決定されるが、この試験では、個々の患者及び彼らの自然な圧力変動により推測される差異に対応することができない。シャントの生体内機能を査定することにより、最適な開口圧力を判定することができ、それによって、埋込み型シャントの設定値を導き出すことができる。術後CSF動的検査中に、頭蓋内圧がいくつかの異なるレベルに調節され、これらのレベルを維持するのに必要な流量が計算される。圧力/流量図に示されるこの結果、及びこの曲線の傾斜は、患者とCSFシャントとの複合流出コンダクタンスに相当する。この回帰線とx軸との交差点は、シャントの開口圧力に相当する。
【0021】
他の目的及び利点も読者に明らかになるであろう。また、これらの目的及び利点は本発明の範囲内にある。
【0022】
術後CSF動的検査の結果をシャント開口圧力の最適化にどのように用いることができるかを示すために、異なる2つの術後検査の図が、本明細書の図に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】流量(マイクロリットル)対頭蓋内圧(ICP:Inter Cranial Pressure)(kPa)のグラフである。この患者は、0.9kPaの静止圧を有するが、シャントの開口圧力は2.0kPaである。従って、患者の通常の日常生活ではシャントは開いていない。シャントの開口圧力は、効能を最適化するために、患者の静止圧に等しくなるように調節される必要がある。
【図2】流量(マイクロリットル)対頭蓋内圧(ICP)(kPa)のグラフである。この患者は、1.3kPaの静止圧を有するが、シャントの開口圧力は0.7kPaである。従って、シャントは、患者の過剰ドレナージに付随する症状と共に、患者の日常生活において過剰なCSF流を生じる可能性が高い。シャントの開口圧力は、効能を最適化するために、患者の静止圧に等しくなるように調節される必要がある。
【図3】本発明の方法を実施するのに使用することができる装置、例えばCELDA(登録商標)と称されるモデルの概略図である。この装置は、容器2から人工CSFを注入するためのホース・ポンプ1を含む。前記人工CSFは、ポンプ1によって、前記容器2から、ポンプ・ホース3及び頭蓋内圧の継続的記録のための圧力変換器4を通って、接触物体5へ供給される。そして、接触物体5へは、脊柱管を通して腰椎に(lumbarly)供給され、CSF系との二重の流体接触が画定又は確立されている。この装置は、コンピュータによる収集及び分析並びにポンプの制御のためのソフトウェアを有するコンピュータ12を更に含む。更に、システムは、垂直に配置されているスタンド・パイプ6を用いて較正試験を実施する。スタンド・パイプ6は、ホース・システム内に一体化されている。ポンプは、電子機器/ハードウェア7により、内部で制御される。また、その器具は、栓11と、水平に吊り下げられたリニア・レーザ9とを含む。リニア・レーザ9は、変換器の高さと同じ高さに水平線を作り出す。
【実施例】
【0024】
本発明は、患者のCSF動的状態及びCSFシャントの動的状態を併せて判定するために術後CSF動的検査を用いる新規の方法を記載している。CSFの動的状態は、国際公開第2006/091164号の開示において提供されている機器を使用して判定することができ、その開示は、参照により本明細書に援用されている(図3)。シャントの選択及び設定を最適化するために、市販の種々のシャントの配置又は再調整中に、新規の方法を適用することができ、この方法は患者にとってより安全で、水頭症患者の障害に改善が示される。
【0025】
図3には、CSF系の流動力学的特性を測定する本発明方法を実施するための装置、例えばCELDA(登録商標)機器が示されている。本装置は、例えば瓶又は袋などの容器2から人工CSFを注入するための蠕動ポンプ1を含む。人工CSFは、ポンプ1によって、容器2から、ポンプ管類3、及び頭蓋内圧の継続的記録のための圧力変換器4を通って、接触物体5へ供給される。そして、接触物体5へは、脊柱管を通して腰椎に供給され、CSF系との二重の流体接触が画定又は確立されている。接触物体5は、2本の針又は1本の針又は二腔を有するカテーテルからなる。人工CSF、又は当技術分野で既知の類似の液体は、ポンプ1によって、1本の通路を通して、CSF系へ送り込まれたり、CSF系から送り出されたりする。標準圧力変換器4によって、圧力は両通路において測定される。
【0026】
2本の針を有する実施例において、本発明によれば、針の先端部の側面に複数の付加的な穴があけられた針が使用されることが好ましい。このようにして、CSF系とのより良好な接触が得られ、液体を系外へ送り出しているときに脊椎管内の軟組織が針の方へ引き寄せられた場合のポンプ針の閉塞が回避される。
【0027】
新しい二腔針及び二腔カテーテルを有する代替的実施例の利点は、装置が1つの入力通路しか必要としないことである。二腔カテーテルを用いる解決策に関しては、通常の病院用ベッドで調査及び検査を実施することができる。針は、穴を背部に有する特別なベッドを必要とする。この穴を通して針を脊柱管内に挿入することができる。
【0028】
また、その器具のカテーテルの解決策及び圧力測定機能は、注入試験が終了した後に且つ何も新しい外科手術もせずに、水頭症検査のための他の予測試験、例えば長期間測定又は前述のいわゆるタップテストを実施することを可能にする。
【0029】
本発明に基づいて使用する装置は、コンピュータによる収集及び分析並びにポンプ速度の制御のためのソフトウェアを有するコンピュータ12を更に含むことが好ましい。コンピュータのソフトウェアの一部を形成する計算ユニットが、リアルタイムでソフトウェアにより制御され、現在のレベルでの圧力及び流量の測定された時間と測定された精度との間の関係が十分である場合に、計算するために各圧力−流量レベルで測定時間及び患者の生理学的信号の変動を考慮する適応的方法が使用される。現在のレベルでの測定された時間と測定された精度との間の関係が十分である場合、例えばCELDA(商標)機器及びソフトウェア(図3)(Likvor AB、Tvistevaegen 47、907 19、Umea、Sweden)を使用して、ソフトウェアは、所定のプロトコルに基づいて次の圧力−流量レベルを開始するための手段をもたらすよう設計されている。更に、ソフトウェアは、リアルタイムの分析のために設計されている。即ち、検査からの圧力−流量情報から、不確実性評価を用いて患者の流動力学的パラメータを決定し且つ説明するために、リアルタイムの分析のための手段をもたらす。
【0030】
また、上記に定義した信号解析法によって、各圧力−流量レベルで判定された圧力及び流量の精度をリアルタイムで推定するように、且つこの情報によって、次のレベルに進むタイミングを適応的に制御するように、又は各圧力−流量レベルで所定の時間間隔中に測定を実施するように、計算ユニットを設計することができる。
【0031】
ポンプ1は、1つ又は複数の基礎流量レベルに重ねて、所与のパターンに基づく流速の周期変動に伴って注入が適用されるように制御される。計算ユニットは、更に、流動力学的モデルから生じる圧力応答データを分析するように設計されており、患者の流出抵抗、静止圧、及びコンプライアンスに関する値及び推定値の精度が継続的に更新されるようになっている。その結果、1つのレベルでの十分な精度に達したときに、ソフトウェアが次の基礎流量レベルを自動的に開始する。
【0032】
上記に定義した通り、ソフトウェアは、更に、既知の環境による信号変化を伴う測定された間隔、内蔵された安全システムにより示されたエラー、又はオペレータにより登録された事象を直接除去するように設計されている。また、ソフトウェアは、決定されたパラメータの結果として得られる精度の最終的な統計的推定を計算し、提示するように設計されている。
【0033】
従来のシステムの、改良型の時間のかかる較正ルーティンは、ポンプ管3を備えた標準管セットを使用することにより回避される。その統計的変動が、管セットごとに慎重に試験される。更に、圧力変換器4及びポンプ・システム1、3の簡単な複合較正試験が、各検査の前に実施される。較正試験のための装置は、垂直に配置されたスタンド・パイプ6からなる。スタンド・パイプ6は、管システム内に一体化されており、ポンプ1により所定の容積まで自動的に充填される。支柱の高さの上昇に起因する圧力の増大は、圧力変換器4により記録され、所与の偏差標準を考慮して、自動的に制御される。このようにして、流量測定及び圧力測定の精度は、自動的な手順で試験される。
【0034】
本明細書の手順で提供される侵襲的調査又は侵襲的検査の種類は、患者の安全を査定するときに大きな需要がある。能動的な注入が、頭蓋内圧を調節し、制御するために使用される。しかし、圧力が高く又は低くなり過ぎた場合、患者は生命にかかわる状態に置かれる。この種の測定のための既存の注入器具は、内蔵された安全ルーティンを含まず、オペレータに全責任を残す。本発明は、器具のハードウェア及びソフトウェアの欠陥に起因する有害な圧力の生成を排除するための複数の新規の技術的解決策を含む。
【0035】
本発明を除く全ての自動化技術の1つの潜在的な危険は、ソフトウェアが適切に動作せず、実際の圧力に関連しない制御信号を生成した場合にある。このことは、本発明では、ソフトウェアが適切に動作するように制御している装置の電子機器/ハードウェア7とコンピュータ/ソフトウェア12との間のトグル信号によって解決される。トグル信号が継続的に送信されない場合、ポンプ1はハードウェア7により停止される。
【0036】
頭蓋内圧を確実に許容範囲内とするための制御が、電子機器/ハードウェア7により内部で行われる。そうでないときは、電子機器/ハードウェアは、ポンプ1を停止し、コンピュータ/ソフトウェア12へエラー・メッセージを送信する。代替として、頭蓋内圧を確実に許容範囲内とするための制御が、ソフトウェアにより行われる。それによって、ポンプ1は有害な圧力で停止させられ、エラー・メッセージが提示される。圧力測定を確実に損傷なく行うための制御が、2つの流体通路からの圧力を比較することによって、そして心周期に関連する脈動が圧力信号内に存在するように制御することによって行われる。
【0037】
流体管により生理学的血圧値を測定する場合、管内の静水柱に因り生じる静止誤差を補償することが重要である。本発明では、この補償は、患者のゼロ・レベルの所に(頭蓋内圧では、これは「外耳道の所に」を意味する)圧力変換器4を配置しクリアすることにより行うことができる。このレベルの配置を容易にするために、変換器4を含む装置全体は、電気的に持ち上げられる支柱8に取り付けられている。また、その器具は、水平に吊り下げられたリニア・レーザ9を含む。リニア・レーザ9は、変換器の高さと同じ高さに水平線を作り出す。このようにして、オペレータは、水平線が患者の外耳道に配置されるように支柱8を案内することによって、任意の静水圧部を容易に補償することができる。
【0038】
一実施例では、滅菌標準管セットが使用される。このセットは、蠕動ポンプ1に適合されているポンプ管3と、2つの使い捨て圧力変換器4と、栓11と、CSF容器2から患者までの管とを含む。全てのものが、支柱9に取り付け易いようにプラスチック・シート上に取り付けられている。
【0039】
いくつかの異なる圧力レベル又は注入流速を利用してCSF動的検査を実施することにより、生体内のシャントの開口圧力は、圧力/流量曲線と圧力軸との交差点として求められる。シャントの生体内開口圧力は、患者の腹圧、コンプライアンス、及び生理学的変動に加えて、生体外シャント開口圧力からなる。腹圧、コンプライアンス、及び生理学的変動は、ここでPresistiveと称される量に統合されることができる。その量は患者間で大きく異なる。従って、各個々の患者の生体内開口圧力は、事前に予測することができず、測定されなければならない。
【0040】
CSFシャントを通る駆動圧は、頭蓋内圧(ICP)と、Presistiveと、生体外シャント開口圧力(Popen)との間の差圧である。即ち、
drive=ICP−Presistive−Popen
そして、
シャントを通る流量=Pdrive/Rshunt
ここで、Rshuntは、CSFシャントの抵抗である。CSFは、Pdriveが生体内のシャント開口圧力より大きい場合に且つその場合に限り、シャントを通って流動する。従って、患者にとって最適な状況は、シャントが、患者の最適な静止圧Prest以上で開いている場合であり、それより以下で開いている場合ではない。これが本当であることを再確認するために、CSF動的検査中に、生体内のシャント開口圧力とRrestとの間に認められる圧力差を補償するのに必要なステップ総数で、シャント開口圧力は調節されるべきである。これは、生体外シャント開口圧力をPdriveと等しく設定することと同じである。この問題はこの独特な発明で解決される。何故なら、例えばCELDA(登録商標)機器を使用して、検査から必要な調節が推定され、それに従ってシャントを適宜調節することができるからである。
【0041】
2つの異なる状況が、図1及び図2に示されている。第1の場合には、患者はシャントの開口圧力より低い静止圧を有する。一方、図2に示されている第2の場合には、患者の静止圧は、シャントの開口圧力より高い。どちらの場合にも、システムの効能を最適化するために、シャントは調節される必要がある。
【0042】
以下の実施例の目的は、様々な種類及び製造のシャントを用いて、例えばCELDA(商標)機器を用いて、どのようにして本発明の方法を行うことができるかを理解するために使用されることであるが、この実施例に限定されない。
【0043】
「実施例1」:CODMAN(登録商標)HAKIM(登録商標)圧可変式バルブ・システムの使用
CODMAN(登録商標)HAKIM(登録商標)圧可変式バルブ・システム(Codman Inc.、325 Paramount Drive、Raynham、MA 0276、USA)は、外科医が、30mmH2O〜200mmH2Oの18個の異なる圧力設定のうちの1つを事前に選択することが可能である。このシャントに調節可能な性質が備えられていれば、このシャントを、本明細書のシャント設定を最適化する本発明の方法と併せて生体内で使用することができる。外科医は、外部から印加される体系化された磁場を使用することにより、バルブの開口圧力を変更する。バルブは、ステッピング・モータを含む回転螺旋カムの上に載っているボールばね機構を含む。外科医がステッピング・モータに特定の磁場を印加した場合、カムは僅かに回転し、ばねボールの張力を増大又は減少させて、それによりバルブの開口圧力を変化させる。
【0044】
ある患者に対して、生体外シャント開口圧力は、1.5kPa(キロパスカル)に設定された。術後CSF動的検査中に、CELDA(商標)機器(Likvor AB、Tvistevaegen 47、907 19、Umea、Sweden)を使用して、患者の静止圧は1.5kPaであり、生体内シャント開口圧力は1.9kPaであったことが判定された。このことは、腹圧、コンプライアンス、及び他の影響因子が、0.4kPaに相当する抵抗圧(Presistive)を生じさせることを示している。従って、CSF動的検査の結果として、その静止圧が最適な静止圧と同じであった場合、患者の日常生活において、シャントが正確に機能し、確実に「シャント不足(under shunting)」とならないようにするために、シャント開口圧力は、0.4kPa下げて調整される。測定された静止圧よりxkPa低い最適な静止圧を有する患者に対しては、シャントは、0.4+xkPa下げて調整された。
【0045】
抵抗圧は、いくつかの異なる生理学的パラメータに左右されるので、明確に測定することができない。従って、シャント開口圧力への患者間の影響を黙示的に判定する唯一の方法は、CSF動的検査を使用することによる。
【0046】
「実施例2」:SOPHY(登録商標)調節式圧力バルブの使用
Sophysa USA,Inc.(303 S Main Street、Crown Point、IN46307、USA)は、1985年に最初の調節式圧力バルブを発売することにより、調節式バルブのパイオニアであった。1985年と2003年の間に、世界中で、55,000個以上のSOPHY(登録商標)調節式圧力バルブが患者に埋め込まれた。SOPHY(登録商標)調節式圧力バルブは、30mmH2O〜200mmH2Oの様々な8つの圧力設定を提供する。また、SOPHY(登録商標)調節式圧力バルブは、ボールばね設計を使用している。ばねは、磁気回転子に取り付けられている。磁気回転子の位置は、調整磁石を使用して非侵襲的に修正することができる。このシャントに調節可能な性質が備えられていれば、このシャントを、本明細書のシャント設定を最適化する本発明の方法と併せて生体内で使用することができる。
【0047】
ある患者に対して、生体外シャント開口圧力は、1kPaに設定された。術後CSF動的検査中に、患者の静止圧は2kPaであり、生体内シャント開口圧力は1.3kPaであったことが判定された。このことは、腹圧、コンプライアンス、及び他の影響因子が、0.3kPaに相当する抵抗圧(Presistive)を生じさせることを示している。従って、CSF動的検査の結果として、その静止圧が最適な静止圧と同じであった場合、患者の日常生活において、シャントが正確に機能しており、確実に過剰シャント(over shunting)とならないようにするために、シャント開口圧力は、0.7kPa上げて調整される。測定された静止圧よりxkPa高い最適な静止圧を有する患者に対しては、シャントは、0.7+xkPa上げて調整された。
【0048】
「実施例3」:STRATA−SHUNT(登録商標)の使用
PS Medical Strataバルブ(Medtronic Inc.、710 Medtronic Pkwy、Minneapolis、MN55432、USA)は、バルブの抵抗特性を介護人が変更することができる調節式流量制御バルブである。このバルブは、患者の姿勢に関わらず、脳脊髄液(CSF)の過剰ドレナージを最小限にし、脳室内圧(IVP:intraventricular pressure)を通常の生理学的範囲内に維持するように設計されている。通常閉のDeltaチャンバ機構は、心室内圧の正圧に応答して開く。ボールばねバルブと共に動作して、この機構は、流体力学的なてこ作用の原理を利用することによって、過剰ドレナージを最小限にする。このシャントに調節可能な性質が備えられていれば、このシャントを、本明細書のシャント設定を最適化する本発明の方法と併せて生体内で使用することができる。
【0049】
1名の患者に対して、生体外シャント開口圧力は、2kPaに設定された。術後CSF動的検査中に、CELDA(商標)機器を使用して、患者の静止圧は1.5kPaであり、生体内シャント開口圧力は2.1kPaであったことが判定された。このことは、腹圧、コンプライアンス、及び他の影響因子が、0.1kPaに相当する抵抗圧(Presistive)を生じさせることを示している。従って、CSF動的検査の結果として、その静止圧が最適な静止圧と同じであった場合、患者の日常生活において、シャントが正確に機能し、確実に「シャント不足」とならないようにするために、シャント開口圧力は、0.6kPa下げて調整される。測定された静止圧よりxkPa高い最適な静止圧を有する患者に対しては、シャントは、0.6−xkPa下げて調整された。
【0050】
「実施例4」:PROGAV(登録商標)の使用
PROGAV(登録商標)は、位置依存性バルブ(Miethke GMBH、Ulanenweg 2、d−14469 Potsdam、Germany)である。このバルブの開口圧力は、患者の身体姿勢で継続的に変化する。PROGAV(登録商標)を個々の患者に適合させるために、仰臥位に対して1つ、立位に対して1つの開口圧力が選択される。仰臥位の開口圧力は、調節式バルブにより排他的に定められる。重力単位は、この身体姿勢では開口圧力に影響を与えない。開口圧力は、臨床所見及び臨床的適応に応じて、0cmH2O〜20cmH2Oの値に設定することができる。このシャントに調節可能な性質が備えられていれば、このシャントを、本明細書のシャント設定を最適化する本発明の方法と併せて生体内で使用することができる。
【0051】
1名の患者に対して、生体外シャント開口圧力は、0.4kPaに設定された。術後CSF動的検査中に、CELDA(商標)機器を使用して、患者の静止圧は0.9kPaであり、生体内シャント開口圧力は0.6kPaであったことが判定された。このことは、腹圧、コンプライアンス、及び他の影響因子が、0.4kPaに相当する抵抗圧(Presistive)を生じさせることを示している。従って、CSF動的検査の結果として、その静止圧が最適な静止圧と同じであった場合、患者の日常生活において、シャントが正確に機能し、確実に過剰シャントとならないようにするために、シャント開口圧力は、0.3kPa上げて調整される。測定された静止圧よりxkPa低い最適な静止圧を有する患者に対しては、シャントは、0.3−xkPa上げて調整された。
【0052】
「実施例5」:臨床研究の静止圧
生体内のシャント開口圧力が静止圧と同じかどうかを判定するために、研究が実施される。研究には20名の患者が含まれる。術後CSF動的検査では、患者の静止圧が判定される。研究終了後に、推奨される医療処置に基づいて全てのシャントが調節される。
【0053】
研究の仮説は、生体内のシャント開口圧力が患者の静止圧と同じである場合、最大臨床的改善と最小副作用との間の関係が最適化されるというものである。
【0054】
患者らは、以前、現在使用されている選択基準に基づいて、シャント手術により治療されている。これらの患者は、手術に先立って、CSF動的検査及び臨床評価により検査されている。約3か月後、外科手術患者の改善が記録され、CSFシャントが適切に働いていることを確認するために、別のCSF動的検査が実施される。
【0055】
術後CSF動的検査では、患者の静止圧が判定される。患者の頭蓋内圧をいくつかの異なるレベルへ上昇させることにより、シャントと関連する患者の流出コンダクタンスは、結果として得られる圧力流量曲線の傾斜として決定される。また、どの圧力でシャントが最初に開くかを、この圧力−流量曲線から計算することができる。この圧力は、シャントの開口圧力と称される。従って、無作為に選択された調査対象母集団の半数は、彼らの術後CSF動的検査の結果に従って、シャント開口圧力を調節される。他方の半数は、そのシャントを調節されない。
【0056】
次に、改善の第2の推定がグループ全体に実施される。これにより、調節されたグループの改善が調節されなかったグループの改善より大幅に大きかったかどうかが評価される。研究終了後、医師により推奨される方法で、全てのシャントが調節されてもよい。
【0057】
特定の実施例を参照して本発明を記載してきたが、当然のことながら、多数の変形形態、変更形態、及び実施例が可能であり、従って、そのような変形形態、変更形態、及び実施例の全ては、本発明の精神及び範囲の内にあると見なされるべきである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
水頭症シャントの設定を最適化する方法において、前記方法は、特定の患者の生体内の脳脊髄液圧のリアルタイムな調節を行うステップを含み、前記リアルタイムな調節は、最初のシャント手術のために、又は術後のシャント修正のために、特定の前記患者の生体内の圧力パラメータ及び流量パラメータに基づいて行われる、水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【請求項2】
継続的な圧力測定が用いられる、請求項1に記載された水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【請求項3】
前記調節は、前記患者の測定された脳脊髄液の圧力及び流量の情報に基づいて行われる、請求項1に記載された水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【請求項4】
術後脳脊髄液動的検査を用いて、前記患者及び脳脊髄液シャントの脳脊髄液の動的状態を判定し、実際に生じた生体内のシャント開口圧力を判定し調節して、シャント機能を最適化する、請求項1に記載された水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【請求項5】
前記術後脳脊髄液動的検査中に、頭蓋内圧をいくつかの異なるレベルに調節して、これらのレベルを維持するのに必要な流量を計算する、請求項4に記載された水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【請求項6】
前記計算によって、圧力/流量図がもたらされ、前記図中の曲線の傾斜は、前記患者と前記脳脊髄液シャントとの複合流出コンダクタンスに相当し、前記曲線の回帰線とx軸との交差点は、前記シャントの前記開口圧力に相当する、請求項5に記載された水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【請求項7】
各圧力−流量レベルについて所定の時間間隔を使用し、受け入れられたデータを有する十分な累積時間が収集されたときに、次のレベルへ自動的に進む機械を使用して、前記リアルタイムな調節が行われる、請求項1に記載された水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【請求項8】
各圧力−流量レベルで判定された前記圧力及び前記流量の精度を推定するために、分布の信頼区間が使用され、前記検査が次の圧力−流量レベルへ進むと、適応的に制御するためにこの情報が使用され、1つ又は複数の基礎流量レベルに重ねて、所定のパターンに基づく流量の周期変動に伴って注入が適用され、前記患者の流出抵抗、静止圧、及びコンプライアンスに関する値及び推定値の精度が継続的に更新されるように、流体力学モデルの使用を開始して圧力応答データが分析され、あるレベルにおいて十分な精度が得られたときに、前記方法は次の基礎流量レベルに自動的に進む、請求項1に記載された水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【請求項9】
容器からポンプ管類を通して人工脳脊髄液を注入するための蠕動ポンプと、
脳脊髄液系との二重の流体接触を画定又は確立するための、脊柱管を通して腰椎に連通される2本の通路を用いて、接触物体への前記頭蓋内圧を継続的に記録する圧力変換器と
を備える装置を使用するステップを含む、請求項1に記載された水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【請求項10】
前記接触物体は、2本の針と、二腔を有する1本の針又はカテーテルとからなる群から選択され、脳脊髄液は、前記脳脊髄液系に出入りする1本の通路を通して前記ポンプによって送られ、前記標準圧力変換器は、両通路を介して圧力を測定する、請求項9に記載された水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【請求項11】
前記装置は、コンピュータによる収集及び分析並びにポンプ速度の制御のためのソフトウェアを有するコンピュータを更に含み、現在のレベルでの圧力及び流量の測定された時間と測定された精度との間の関係が十分である場合に、計算するために各圧力−流量レベルにおいて測定時間及び前記患者の生理学的信号の変動を考慮する適応的方法をリアルタイムで用いるように、前記ソフトウェアにより制御される計算ユニットを有し、現在のレベルでの測定された時間と測定された精度との間の前記関係が十分である場合、前記ソフトウェアは、前記検査の圧力−流量情報のリアルタイムな分析のために所定のプロトコルに基づいて次の圧力−流量レベルを開始し、不確実性評価を用いて前記患者の流動力学的パラメータを決定し且つ対応する、請求項9に記載された水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【請求項12】
前記計算ユニットは、上記に定義した信号解析法によって各圧力−流量レベルにおいて判定された前記圧力及び流量の前記精度をリアルタイムに推定するように、且つこの情報によって次のレベルに進むタイミングを適応的に制御するように、又は各圧力−流量レベルにおいて所定の時間間隔中に測定を遂行するように設計される、請求項11に記載された水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【請求項13】
前記ポンプは、1つ又は複数の基礎流量レベルに重ねて、所定のパターンに基づく流速の周期変動を伴って注入を適用するように制御され、前記計算ユニットは、更に、前記流動力学的モデルからの前記圧力応答データを分析するように設計されており、前記患者の流出抵抗、静止圧、及びコンプライアンスに関する値及び推定値の精度が継続的に更新され、それによって、1つのレベルにおいて十分な精度に達したときに前記ソフトウェアが次の基礎流量レベルを自動的に開始するようになっている、請求項11に記載された水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【請求項14】
前記ソフトウェアは、更に、既知の環境による信号変化を伴う測定された間隔、内蔵された安全システムにより示されたエラー、又はオペレータにより登録された事象を直接除去するように、且つ決定されたパラメータの結果として得られる精度の最終的な統計的推定を計算し、提示するように設計されている、請求項9に記載された水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【請求項15】
前記蠕動ポンプに適合されているポンプ管と、2つの使い捨て圧力変換器と、栓と、前記脳脊髄液容器から前記患者までの管とを含む標準管セットが使用され、管セットごとの統計的変動が慎重に試験され、前記圧力変換器、前記ポンプ及び前記ポンプ管の簡単な複合較正試験が、各検査の前に実施される、請求項9に記載された水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【請求項16】
前記較正試験のための装置は、管システム内に一体化された垂直に配置されたスタンド・パイプを含み、前記スタンド・パイプは、前記ポンプにより所定の容積まで自動的に充填され、前記パイプ内の脳脊髄液の高さの上昇に起因する圧力の増大は、前記圧力変換器によって記録され、流量測定及び圧力測定の精度を自動的に試験するように自動的に制御される、請求項15に記載された水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【請求項17】
前記ポンプが停止され、少なくとも1つの機構によりエラー・メッセージが送信され、前記少なくとも1つの機構は、前記装置が適切に動作していることを示すトグル信号であって、その結果、前記トグル信号が継続的に送信されない場合、前記ポンプが停止され且つエラー・メッセージが送信される、トグル信号と:前記頭蓋内圧を確実に許容範囲内とするための、前記ソフトウェアにおける制御であって、前記ポンプは有害な頭蓋圧力で停止させられ、エラー・メッセージが提示される、制御と:圧力測定を確実に損傷なく行うための制御であって、この制御は2本の流体通路からの圧力を比較することによって、且つ心周期に関連する脈動が圧力信号内に存在するように制御することによって行われる、制御と、を含む群から選択される、請求項9に記載された水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【請求項18】
シャント開口圧力は、脳脊髄液動的検査中に、生体内の前記シャント開口圧力と前記患者の腹圧、コンプライアンス及び生理学的変動との間に認められる圧力差を補償するように調節される、請求項1に記載された水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【請求項19】
生体内の前記シャントの開口圧力は、いくつかの異なる圧力レベル又は注入流速を利用して脳脊髄液動的検査を実施することによって求められ、前記シャントの前記生体内開口圧力は、前記患者の腹圧、コンプライアンス、及び生理学的変動に加えて、前記生体外シャント開口圧力からなり、前記脳脊髄液シャントを通る駆動圧は、前記頭蓋内圧(ICP)と、前記患者の腹圧、コンプライアンス及び生理学的変動と、生体外の前記シャント開口圧力との間の差圧である、請求項1に記載された水頭症シャントの設定を最適化する方法。
【請求項20】
前記方法は、装置を使用する方法であって、前記装置は、
a)ステッピング・モータを含む回転螺旋カムの上に載っているボールばね機構を含むバルブ・システムであって、複数の異なる圧力設定が外部から印加される体系化された磁場の使用により変化する、バルブ・システムと、
b)ボールばね設計を備えた、複数の圧力設定を有する調節式圧力バルブであって、前記ばねは、磁気回転子に取り付けられており、前記磁気回転子の位置を、調整磁石を使用して非侵襲的に修正することができる、調節式圧力バルブと、
c)前記バルブの抵抗特性を介護人が非侵襲的に変更することができる調節式流量制御バルブであって、患者の位置に関わらず、前記装置は、脳脊髄液の過剰ドレナージを最小限にし、脳室内圧を通常の生理学的範囲内に維持するように設計されている、調節式流量制御バルブと、
d)位置依存性調節式バルブであって、前記調節式バルブにより定められる仰臥位に対する1つの開口圧力、立位に対する1つの圧力が選択される、位置依存性調節式バルブと
を含む群から選択される、請求項1に記載された水頭症シャントの設定を最適化する方法。

【図3】
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【図1】
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【図2】
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【公表番号】特表2012−521824(P2012−521824A)
【公表日】平成24年9月20日(2012.9.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−502665(P2012−502665)
【出願日】平成22年3月31日(2010.3.31)
【国際出願番号】PCT/EP2010/054334
【国際公開番号】WO2010/112555
【国際公開日】平成22年10月7日(2010.10.7)
【出願人】(508023293)リクヴォール アーベー (2)
【Fターム(参考)】