CN101052967B

CN101052967B - 医疗监视的方法

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Publication number: CN101052967B
Application number: CN2005800324921A
Authority: CN
Inventors: A·科斯塔里巴塔; R·施卢斯; B·威姆
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2025-09-09
Also published as: US8515531B2; EP3821807A1; JP4828538B2; US20090275846A1; EP3821807B1; CN101052967A; EP1794694B1; EP1794694A2; WO2006033038A2; JP2008514258A

Abstract

本发明涉及医疗监视的方法、医疗监视系统、和控制医疗监视系统的计算机程序。为了提供一种改进的允许更有效地识别监视数据的监视技术，建议一种医疗监视方法，该方法使用由多个传感器(2)收集的数据，这些传感器(2)被设置在病人的身上，以使得这些传感器(2)形成预定的布置，而收集的数据取决于传感器(2)在病人身上的位置。根据本发明，该方法包括以下步骤：使用多个多轴图(6，7)来显示数据，其中这些轴(8，10)的位置和传感器(2)在预定的布置中的位置有关，并在每个轴(8，10)上显示来自与它相关的传感器的数据。已知的监视技术只是在或多或少是任意规定的轴上显示医疗数据，而本发明建议使用一种多轴图(6，7)，其方式是每个轴(8，10)表示数据的特定维度。换句话说，不仅仅显示纯数值，而且还显示另外的空间信息(12，13，18)，并提供给用户，例如医生。通过这个另外的信息，提供数据的二维或甚至三维的表示，从而提供数据的定位。按照本发明的监视技术因此允许更有效地识别监视数据。医生能够实行快速图案识别，以便以更快速和更有效的方式识别和评估病人的情况。

Description

医疗监视的方法

本发明涉及医疗监视的方法、医疗监视系统、和控制医疗监视系统的计算机程序。

病人监视器被用于观察病人的情况。今天，这些监视器可以显示一百个以上的不同的参数和在一个或若干个参数显示不希望的状态的条件下触发报警信号。由于大量的显示参数，有时医生很难快速认识到病人的危急的或不希望的情况。由于极端的医疗条件(如在手术过程中)而被恶化的人的受约束的感知能力，妨碍了全面感知由这样的监视器提供的所有的信息。为了避免这个问题，正在寻求在医疗数据的图形表示领域中的改进方案。已知的方法试图以有意义的方式表示医疗信息，以便更快地认识和估计病人的情况。例如，在美国专利3,811,040中公开了一种方法，其中显示以等角度间隔开的向量，这些向量分别相应于生理参数，诸如心率、血压等等，向量的末端被连接以便在显示屏幕上形成一个轮廓。

本发明的目的是提供改进的允许更有效地识别监视的数据的监视技术。

按照本发明这个目的是通过使用由多个传感器收集的数据的医疗监视方法而达到的，传感器被设置在病人的身上，以使得这些传感器形成预定的布置，而收集的数据取决于传感器在病人身上的位置。该方法包括以下步骤：使用多个多轴图来显示数据，其中这些轴的位置和传感器在预定的布置中的位置有关，并在每个轴上显示来自与它相关的传感器的数据。所显示的数据可包括从传感器直接得到的数据，例如电压，或根据它们进行计算得到的数据。由此，术语“显示”包括使用显示屏幕(例如医疗监视器)，使用打印机来产生打印件等等。

本发明的目的还可以通过一个医疗监视系统达到，该系统包括多个传感器，传感器放置在病人的身上以使得传感器形成预定的布置，传感器适配于收集与传感器在病人身上的位置相关的数据。系统还包括一种设备，它适合于通过使用多个多轴图来显示数据，其中这些轴的位置和传感器在预定的布置中的位置有关，并在每个轴上显示来自与它相关的传感器的数据。

本发明的目的也是通过一种计算机程序达到的，该计算机程序包括计算机指令，当计算机程序在计算机中被执行时，这些指令适合于控制医疗监视系统。计算机程序包括计算机指令，用于通过使用多个多轴图来显示数据，其中这些轴的位置和传感器在预定的布置中的位置有关，并在每个轴上显示来自与它相关的传感器的数据。这样，按照本发明所需要的技术效果可根据按照本发明的计算机程序的指令而被实现。这样的计算机程序可被存储在诸如CD-ROM那样的载体上，或它是可通过互联网或另外的计算机网络得到的。在执行之前，通过例如藉助于CD-ROM播放器从载体读出或从互联网下载计算机程序，并存储到计算机的存储器，从而使计算机程序被装载到计算机。计算机主要包括中央处理单元(CPU)、总线系统、存储器装置(例如RAM或ROM等等)、存储装置(例如软盘或硬盘单元等等)、以及输入/输出单元。

本发明的核心概念是以允许在它的空间位置下快速检测数据的方式呈现数据。为此，数据是在考虑到传感器(该数据就是从这些传感器获取的)的空间位置的情况下被显示的。

已知的监视技术只是在或多或少是任意规定的轴上显示医疗数据，而本发明建议使用一种多轴图，其方式是每个轴表示数据的特定的空间取向。换句话说，不仅仅显示纯数值，而且还显示另外的空间信息，并提供给用户，例如医生。通过这个另外的信息，提供数据的二维或甚至三维的表示，从而提供数据的位置。按照本发明的监视技术因此允许更有效地识别监视数据。医生能够实行快速图案识别，以便以更快速和更有效的方式认识和估计病人的情况。

本发明的这些和其它方面将根据下面在所附权利要求中规定的实施例进一步阐述。

本发明可以通过使用由多个传感器收集的数据而被用于任何医疗监视技术，传感器被放置在病人身上，其方式是使得传感器形成预定的布置，并且收集的数据取决于传感器在病人身上的位置。在本发明的优选实施例中，本发明与心电图仪(ECG)一起使用，因此传感器是ECG电极，收集的数据是ECG数据。电极被放置成一定的布置，以便例如提供连续的12引线ECG监视，包含三个“Einthoven”极引线、三个“Goldberger”极引线、和六个“Wilson”胸部引线。本发明还可与脑电图仪(EEG)一起使用，以便经由加到病人的头皮上的电极来监视大脑的电活动。在本发明用于ECG监视的情形下，优选地显示ST高度值。这些ST值来源于在每个引线轴上心脏的电向量的投影。医生可以使用ST分段偏差来检测心肌局部缺血。可被使用于显示的其它数值例如是：P点值、Q点值、R点值等等。

ECG藉助于在两个正交面(即水平面和垂直面)上三维电的数值的投影来分析心脏的电活动。由电极得到的ECG数据表示心脏电场在二维子空间上的投影。为了显示这个面积的或空间的信息，按照本发明的另一个实施例，数据通过使用两个多轴图来显示，第一个图包括与垂直引线有关的轴，第二个图包括与水平引线有关的轴。

按照本发明的另一个实施例，显示数据的多维表示，该表示是通过在多个轴上显示的数值的连接而得到的。换句话说，通过连接要在多个轴上显示的当前的数值从而形成图形对象。这个图形对象用作为图形或图案，它们可被用作为识别疾病的基础。如果该图案以一种图形方式被凸现，以使得图形对象优选地通过使用明显的彩色而显示为连续的区域，则图案的形状和尺寸可以在非常短的时间被识别。

在本发明的再一个实施例中，有利地提供例如二维或三维的方案，以便得到病人情况的更加实际的印象。在这种情形下，一个二维或三维图像，优选地是传感器所处在的病人身体的那部分(例如，病人的心脏)的图像，连同着由多个传感器得到的数据的二维或三维表示一起被显示。换句话说，为了更加精确地观察在图上表示的数值的二维或三维重建，使用一个或多或少的实际的图像。在ECG的情形下，重建优选地藉助于在所有的轴上的数值之间的空间内插而被计算。病人的身体或病人身体的一部分的图像可以是例如藉助于超声设备等从要被监视的病人取得的真实的图像。替换地，可使用与病人无关的并且是示意的模型。

在本发明的又一个优选实施例中，仅仅显示数据，例如多维表示或图案，而不显示多轴图。换句话说，多轴图对于用户仍是看不见的。

此后，参照以下的实施例和附图，通过例子来详细地描述本发明的这些和其它方面；其中：

图1显示监视系统的示意性框图，

图2显示表示ST值的多轴图，

图3显示具有二维投影数值的最终得到的三维重建的示意性三维心脏，

图4显示具有用于回顾性分析的过去的数据的多轴图，

图5显示具有参考信息的多轴图，

图6显示具有报警信息的多轴图。

在以下的实施例中，用心电图监视系统来说明本发明。监视系统1包括被放置在病人(未示出)身上的多个ECG电极2，和病人监视器3，例如，数字存储示波器或LCD平板监视器等等。系统1还包括控制设备4，它适合于读出传感的数据、按照规定的ECG控制和分析算法进行计算、和控制监视器3与显示的信息。控制设备4包括具有处理器5的计算机，适合于执行包括计算机指令的计算机程序，从而适合于当计算机程序在计算机中执行时控制医疗监视系统。

常规ECG监视是在冠状动脉和重症监护室、急救室、救护监视设置和手术室中的标准实践。在本实施例中，为了检测可以指示局部缺血症状的ST变化，实行连续的ST分段监视。从这样的监视得到的数据自动显示在监视器3上，以便向医生显示病人的状态。为了实行ECG测试，可变数目的ECG电极2被安置在病人身上，以使得电极形成预定的布置，例如按照“Einthoven”、“Goldberger”、和“Wilson”、EASI、“Frank”等等。按照本发明，多轴图被用于监视数据的图形表示。

在图2上，当它们被显示在监视器3上时，画出两个这样的多轴图6，7。多轴图6，7被使用来作为三维视图表示通常12引线ECG的ST引线值。该表示不限于这12个ECG引线。可以使用任何ECG引线或其它ECG有关的参数。

在左面的多轴图6表示二维子空间的垂直面，心脏的心电场就被投影到该面上。所以，这个多轴图6包含六个轴8，它们代表12个引线ECG的六个垂直ST引线，即，aVF、III、aVL、I、aVR和II(顺时针)。由此，使用的是二极“Einthoven”引线I、II和II，以及“Goldberger”引线aVR、aVL和aVF。所显示的数值是根据以上列出的ECG电极2得到的电压的数值的数学线性组合而得到的。轴8的位置和它的角度代表在ECG测试期间病人身体上它的相应的ECG电极2的位置。由此，应用以下的方案：

轴	角度
		I	0°
II	60°
		III	120°
aVR	-150°
		aVL	-30°
aVF	90°

在右面的多轴图7代表水平面，并且因而包含涉及到12引线ECG的六个水平“Wilson”ST引线的六个轴10，即，使用V6，V5，...，V1(顺时针)。此外，这些轴10的位置和它的角度代表在ECG测试期间病人身体上它的相应的ECG电极2的位置。由此，应用以下的方案：

轴	角度
		V1	120°
V2	90°
		V3	75°
V4	60°
		V5	30°
V6	0°

换句话说，12个ECG电极的真实的位置被转移到显示模型上。图6，7的每个轴8，10被指定一个参数。在两个图6，7上，所有的轴8，10从负值通过零点11到正值(或反之亦然)。轴8，10的方向使用在轴附近的“+”和“-”符号来表示。例如，从多轴图6的中心向下的aVF轴代表正的数值，而从多轴图6的中心向左下方的aVL轴代表负的数值。

在每个多轴图6，7上的六个轴8，10上显示的数值被连接以便形成彩色多边形图案12，13，它们可被用来容易识别病人的情况。图形显示由包围图案12，13面积的彩色粗线14所凸现。图案12，13的形状不仅仅给出有关ST引线的当前数值的信息，而且还给出有关ECG数据的空间布置的信息。例如，从图2上用来显示水平面的右面的多轴图7可以看到，可能的局部缺血疾病可能出现在心脏的前面。从用来显示垂直面的左面的多轴图6上可以看到，可能的疾病可能出现在心脏的下部区域。两个多轴图6，7一起给出全面的三维信息：疾病最可能位于病人心脏的前下部区域。这些显示功能和在本说明内进一步描述的所有的显示功能是藉助于控制设备4控制的。在监视器上呈现数据所使用的各个轴是不必显示的。在优选实施例中，仅仅显示图案，而轴保持为“看不见的”。

另外，有关所表示的数值的另外信息被显示在轴8，10的末端。这样做是为了寻求说明和扩展对它们所提供的信息的理解。在图2上，靠近每个轴8，10，设置相应引线的一个PQRST组合15(所谓的ST片断)。这意味着提供有关在轴上表示的ST数值的另外的信息。在每个ST小块15上面，显示ST上升和下降的数值。

由于连续的ST分段监视是常规ECG的非常重要的部分，本发明对于检测由ST分段变化所反映的可能的疾病，例如局部缺血心脏病、急性心包炎、左心室肥大、左束分支阻塞、提前的高血钾症(advancedhyperkalemia)、体温过低、二尖瓣膜脱垂的某些情形等等，是特别有用的。由于它的严重的死亡率和发生频率，局部缺血心脏病是最紧急的疾病之一，支持、改进和精确地呈现从ST分段得出的数据的重要性在现代监视中已成为关键的。虽然监视ECG查看ST分段变化对于心肌局部缺血检测并非是最敏感的，但它仍旧是用于连续的非入侵监视局部缺血症状的唯一实用的技术。

在本发明的另一个实施例中，提供了一个三维方案以得到病人的情况的更现实的印象。如图3所示，图上显示示意性三维心脏模型17的三维图像。优选地，心脏模型17连同两个多轴图6，7一起被显示在同一个监视器3上。在心脏模型17内，优选地要显示某些选择的引线、所有的引线、或多个引线的线性组合的数值的三维重建18。在另一个实施例中(未示出)，显示指向这个三维重建18的质心的向量。具有类似于椭球形式的这个三维重建18优选地是对投影在平面上的数值进行内插而计算的。三个轴反映已知的直角坐标系统的三个正交的空间尺度。图的中心19被设置在心脏模型17的中心，以便更好地识别可能的疾病的位置。

为了允许更好地理解显示内容，心脏模型17可被旋转，以使得可以根据医生的希望而从不同的角度看到它。这个优选实施例说明了一种方式，即根据水平面和垂直面两个平面的多轴图连同它的三维重建一起，在病人监视器3上以图形呈现ECG的结果，并提供非常有效的数据识别的方法。

在正常方式下，在多轴图6，7中和在心脏模型方案17中包含的信息可以实时地更新，从而把病人的状态的永久性的评估提供给医生。在另一个实施例中，可以提供历史数据的回顾。在追溯的方式中，医生可以回顾过去的图案12，13的表示，以及附加的轴信息15(片断)和示意性心脏模型17。在又一个实施例中，图形表示包括另一种回顾分析，其中过去图案的多个表示12，13被同时显示。在这种情形下，所显示的图案在每次重复时被更新，这种方式显示与给定的时间点的对应性。通过开始时间和结束时间规定了一个时间窗口，被包括在这个范围内的信息同时被显示。用户能够通过用户接口(未示出)设置这个时间窗口。在图4上显示了这个构思的可能的实施方案。在这个实施例中，图案12、13的区域没有被填充。通过使用对于图案12，13的、例如从浅黄到深黄色的渐隐的效果，可以显示时间透视图。每个图案的具体的着色表示它的数据所属于的时间点。图案越亮，它越接近于当前时间。在例子中，最早先的图案12’，13’和后面的图案12”，13”连同“中间的”图案一起被同时显示。优选地，在监视器3的底部的不同的屏幕按钮方便了沿时间尺度的浏览操作(未示出)。

在图5所示的另一个实施例中，参考信息由用户或自动地设置，并被显示作为用于数值的比较的或数值随时间发展的基础。这个参考信息在以更亮的彩色显示的不同的图案21，22中用图形表示，以便从正常的图案12，13中清晰地识别。参考图案21，22例如可以相应于在特定时间点的数值的快照。由于静态值和差别随时间的发展两者都可以是对疾病的状态和演变的指示，这两种呈现都是可用的。

在本发明的另一个实施例中，定义两个参数Q和C，如下面的公式所描述的那样：

Q_{ECG} = Σ_{i = 1}^{M} Σ_{j = 1}^{M} a_{ij} \cdot EC G_{i} \cdot {ECG}_{j}

C_{ECG} = Σ_{i = 1}^{M} Σ_{j = 1}^{M} Σ_{k = 1}^{M} a_{ijk} \cdot {ECG}_{i} \cdot {ECG}_{j} \cdot {ECG}_{k}

这些参数包括来自ECG引线值或它们的任何线性组合的所有的二次(第一个公式)和立方(第二个公式)排列的任何可能的线性组合。系数“a_ij”和“a_ijk”的数值表示每个排列的权因子，它可以等于零，如果要取消相应的因子的话。M相应于整数，等于来自心电图的(测量的或计算的)引线的总数。在优选实施例中，这些ECG数值将是ST的高度。这导致以下的公式：

AreaST = Σ_{i = 1}^{M} Σ_{j = 1}^{M} a_{ij} \cdot {ST}_{i} \cdot {ST}_{j}

VolumeST = Σ_{i = 1}^{M} Σ_{j = 1}^{M} Σ_{k = 1}^{M} a_{ijk} \cdot {ST}_{i} \cdot {ST}_{j} \cdot {ST}_{k}

这些公式表示由ST参数的空间分布描述的任何可能的面积(如上述的图案12，13)或任何可能的体积。在优选实施例中，这些面积将是在第一种情形下的图案的面积(“AreaST”)和在第二种情形下的三维体积(“VolumeST”)。相应于在多轴图6，7上的图案12，13的面积的AreaST23，24被显示于图6，以及相应于3D重建18的体积的VolumeST被显示于图3。系数“a_ij”是用于计算图案面积的数值，以及“a_ijk”是用来计算三维代表的体积的数值。

按照这个实施例，每当参数23，24超过或降低到相对偏差或给定的阈值，或总体上如果参数在给定的时间期间遵循预定的状态，则可以触发监视器中的报警。

按照本发明的医疗监视系统1并不只是适合于以如上所述的发明的方式显示ECG数据。系统也允许打印和记录图形信息。除了数值以外，可以在监视器3的打印输出上给出所有的图形代表，例如，图案、轴的额外信息和心脏示意图。为此，系统1包括输入/输出设备25。设备25还适合于把ECG和控制算法从外部源例如CDROM设备或个人计算机传送到系统1。

本发明改进了对与电有关的心脏疾病的识别速度、可靠度和有效度。藉助于图案识别技术，它允许更快速地识别心脏疾病和促进护理人员的早期反应。换句话说，前述的新的表示类型改进了对心脏的电异常性的识别精度及速度。

本领域技术人员将会看到，本发明不限于上述的说明性实施例的细节，以及本发明可以用其它特定形式来体现而不背离本发明的精神或本质属性。所以本实施例在所有的方面都应当看作是说明性而不是限制性的，本发明的范围由所附权利要求来表示，而不是由上述的说明表示，所以根据权利要求的等同物的意义和范围的所有改变打算要包括在其中。而且，应当看到，单字“包括”不排除其它单元或步骤，单字“一个”不排除多个，以及单个单元，诸如计算机系统或另一个单元，可以满足权利要求中阐述的几个装置的功能，在权利要求中任何标号不看作为限制所涉及的权利要求。

标号表

1监视系统

2ECG电极

3病人监视器

4控制设备

5处理器

6垂直面的多轴图

7水平面的多轴图

8垂直面的轴

9空白

10水平面的轴

11零点

12垂直面的图案

13水平面的图案

14边界线

15ST片断

16空白

17心脏模型

18三维重建

19中心

20空白

21垂直面的参考图案

22水平面的参考图案

23垂直面的AreaST

24水平面的AreaST

25输入/输出设备

Claims

1.一种使用由多个传感器(2)收集的数据进行医疗监视的方法，传感器(2)被放置在病人身上，以使得传感器(2)形成预定的布置，并且所收集的数据取决于传感器(2)在病人身上的位置，该方法包括以下步骤：

-使用多个多轴图(6，7)来显示数据，其中轴(8，10)的位置与传感器(2)在预定的布置中的位置有关，以及在每个轴(8，10)上显示来自与其相关的传感器(2)的数据，

其中在每个多轴图中的多个轴上显示的数值被连接以便形成彩色多边形图案，所述彩色多边形图案显示为连续的区域。

2.如在权利要求1中要求的方法，其中传感器(29)是ECG电极，以及收集的数据是ECG数据。

3.如在权利要求2中要求的方法，其中所显示的数据是ST数值。

4.如在权利要求1中要求的方法，其中仅显示数据，而不显示多轴图(6，7)。

5.如在权利要求1中要求的方法，其中显示的是数据的三维表示的空间二维投影。

6.如在权利要求1中要求的方法，包括以下步骤：

-显示借助在多个轴(8，10)上所显示的数值的连接而得到的数据的多维表示(12，13)。

7.如在权利要求1中要求的方法，包括以下步骤：

-显示病人身体或病人部分身体的多维图像(17)，

-在该图像(17)上显示由多个传感器(2)得到的数据的多维表示(18)。

8.一种医疗监视系统(1)，系统包括：

-多个传感器(2)，这些传感器可被设置在病人身上以使得传感器(2)形成预定的布置，传感器(2)适合于收集与传感器(2)在病人身上的位置有关的数据，

-适合于使用多个多轴图(6，7)来显示数据的设备(3)，其中轴(8，10)的位置与传感器(2)在预定的布置中的位置有关，以及在每个轴(8，10)上显示来自与其相关的传感器(2)的数据，

其中所述设备(3)进一步适合在每个多轴图中的多个轴上显示数值从而使得所述数值被连接以便形成彩色多边形图案，所述彩色多边形图案显示为连续的区域。