CN101125079B - 一种使用spo2体积描记图信号测定nibp目标充气压力的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于操作非侵入性血压监控器(10)的方法和系统，它利用SpO ₂体积描记图信号(60)来测定NIBP监控器的血压臂带(12)的起始充气压力。将脉搏传感器(56)放在患者的肢体上，远离血压臂带，以至于当向血压臂带充气时，来自脉搏传感器的脉搏信号将被减弱。当血压臂带达到收缩压(48)时，来自脉搏传感器的脉搏信号将开始被减弱甚至消失，从而提供了一种启示即示臂带压力已经达到了患者的收缩压。NIBP监控器的中央处理器(22)将在臂带充气期间的脉搏信号与平均脉搏信号进行比较，当减弱到足够低时停止向血压臂带充气。使用SpO₂体积描记图信号来测定起始充气压力既可以降低对血压臂带的过多充气又可以降低对血压臂带的不足充气的发生，这样可以提高血压测量的速度同时增加了患者的舒适感。

Description

一种使用SPO2体积描记图信号测定NIBP目标充气压力的系统

技术领域

本发明涉及一种操作血压自动测量仪器的方法。更特别地，本发明涉及一种操作非侵入性血压(NIBP)自动监控器的方法，所述监控器利用分离的脉搏监控器来增强NBP监控器性能。

背景技术

在许多情况下，血压自动监控器已经迅速成为被人们所接受以及成为人类保健必要的方面。目前这样的监控器是在急诊室、重病特别护理和急救护理单元病房以及手术室中病人环境中的常规部分。

测量血压的动脉搏动描记器方法涉及围绕患者身体的四肢，如患者的上臂施用可充气臂带。将所述臂带充气至大于患者收缩压的压力，然后将臂带压力既可以连续地也可以在一系列小步骤中逐渐地降低。压力传感器测量臂带压力，包括由于心脏泵活动(后者引起在臂带下面的动脉中的压力和体积振动)而导致的臂带压力的变化。来自压力传感器的数据被用于计算患者的收缩压、平均动脉压(MAP)和舒张压。测量血压的动脉搏动描记器方法的实例在美国专利4,360,029、4,638,810中显示并且进行了描述，这些专利共同与本发明一起被转让。

在使用常规的NIBP监控系统期间，将血压臂带放在围绕在患者的手臂的位置，并且将其充气至全部闭塞肱动脉以防止血液流动。然后将臂带逐渐地放气，当血压开始流过压力臂带时，用压力传感器探测压力脉搏。可以理解，起始充气压力的选择决定了在NIBP系统开始探测臂带振动和血液流动之前所需要的时间以及放气量。如果选择的起始充气压高于患者的收缩血压很多，则NIBP系统对于血压臂带的充气过多，导致患者不适并且延长了测量时间。可替代地，如果选择的起始充气压低于患者的收缩血压，则血压臂带必须重新充气以获得准确的读数。因此，理想的是，对血压臂带的充气稍高于收缩压以增强NIBP监控系统的性能。

发明既述

下面描述了用于监控患者血压的方法和系统，它利用脉搏监控器的输出，如来自SpO₂监控器的SpO₂体积描记图波形来改善非侵入性血压(NBP)监控器的性能。所述NIBP监控器包括放在患者四肢如手臂上的血压臂带。血压臂带可选择地通过中央处理器充气和放气，中央处理器控制被压缩的空气可以进入臂带以及从臂带释放空气的阀的位置。在将血压臂带从起始充气压力放气期间，探测到振动脉搏。中央处理器计算每一个振动脉搏的脉搏幅度，这样利用脉搏幅度来计算患者的血压。

组合系统进一步包括具有脉搏传感器的脉搏监控器，所述脉搏传感器将连续的波形传送到NIBP监控器的中央处理器，所述波形包括一系列隔离的脉搏，其中每个代表患者的心跳。优选地，脉搏监控器是具有放在病人手指上的手指探测传感器的脉搏血氧计监控器。手指探测传感器必须放在包括NIBP监控器的血压臂带的患者的同一个手臂上。脉博血氧计监控器将体积描记图波形传送至NIBP的中央处理器，所述波形包括一系列隔离的脉搏，其中每个对应于患者的心跳。

在操作NIBP监控器期间，中央处理器使血压臂带充气得尽可能快至预先确定的目标充气压力。在开始对血压臂带充气期间，中央处理器监控由脉搏监控器接收到的脉搏信号。鉴于脉搏监控器的传感器位于与血压臂带同一个手臂上，因此，当血压臂带接近患者的收缩血压时，由于缺少经过血压臂带流动的血液，因而来自压力传感器的压力信号减弱。

当压力信号减弱时，NIBP监控器的中央处理器将减弱的脉搏信号与正常的脉搏信号比较。当减弱的脉搏信号与正常脉搏信号之间的差距超过极限值时，停止向所述血压臂带充气。在减弱的脉搏信号与正常脉搏信号之间差距的极限值可以基于脉搏信号的幅度、基本信号的变化速率或者与单独的脉搏信号联系的另一个阀。在停止向血压臂带充气时的那个压力是为用于操作NIBP监控器的计算的起始压力。由于起始充气压力基于来自体积描记图波形的脉搏，因此，起始充气压力可以被设定高于预定的目标充气压力或低于预定的目标充气压力，它取决于患者个体。从而，最佳的起始充气压力是基于在对血压臂带充气期间所进行的测量，而不是在开始血压监控程序之前的估算值。

附图简述

附图表明了目前实施本发明预期的最好的方式，在附图中：

图1是使用NIBP监控器和脉搏监控器来监控患者的血压的系统框图。

图2是描述通过在一系列压力步骤的每一步中得到的两个振动脉搏幅度来操作NIBP监控器的方法的示图。

图3举例说明了当NIBP监控器的血压臂带被充气至目标充气压力时，来自脉搏监控器的体积描记图波形。

图4是举例说明体积描记图波形和校准的血压臂带的起始充气压力的示图。

图5是举例说明体积描记图波形和校准的血压臂带的起始充气压力的示图。

图6是举例说明利用本发明的系统和方法采用NIBP监控器和脉冲血氧计监控器来测量血压的操作顺序的流程图。

发明详述

图1一般性地举例说明常规结构的非侵入性血压(NIBP)监控系统10。NIBP监控系统10包括放在患者16的手臂14上的血压臂带12。血压臂带12可以被充气或放气用于当在完全充气的情况下，闭塞肱动脉。当用具有排气装置20的放气阀18进行放气时，动脉闭塞逐渐被缓解。通过放气阀18对血压臂带的放气是由中央处理器22通过控制线24来控制的。

压力传感器26通过管道28连接至血压臂带12上，用于感觉在臂带12中的压力。依照传统的动脉搏动描记器技术，压力传感器26用于感觉在臂带12中的压力振动，它是由在臂带下肱动脉压力的变化而产生的。来自压力传感器26的电振动脉搏是由中央处理器通过使用通过控制线30的数字转换器类似物来获得的。

压缩空气32的来源，如空气压缩机或压缩气体缸，通过管道34相连接。在引入空气压缩机的实施方式中，将空气压缩机直接连接到管道38上。然而，如果压缩空气的来源是通过压缩气体缸供应的，则将充气阀36放在压缩气体来源32和管道38之间。充气阀36的操作是由中央处理器22通过控制线24来控制的。从而，血压臂带12的充气和放气 是由中央处理器分别通过放气阀18和充气阀36来控制的。

从本发明原理的观点看，通过中央处理器22对来自第一压力传感器26的振动信号进行加工以产生血压数据并且任选地排除人工数据可以根据前面提及的Ramsey的‘029和‘034专利的现有技术的教导来进行。可代替地，血压可以根据Medero的美国专利4,543,962、Hood，Jr等的美国专利4,546,775、Ramsey，III等的美国专利4,461,266、RamseyIII等的美国专利4,638,810、Ramsey III等的美国专利4,754,761、RamseyIII等的美国专利5,170,795、Medero的美国专利5,052,397 5,577,508和Hersh等的美国专利5,590,662的教导来测定，它们共同被转让并且公开的内容在此引作参考。无论如何，使用任何已知的技术来测定在每个臂带压力接收的振动复合体的质量，使得采用来自于每次心跳而不是人工因素的生理上有关的臂带压力振动来进行血压的测定，这样应用是理想的。

在图1中显示的NIBP监控系统10的正常操作期间，首先将血压臂带12放在患者16身上，典型地围绕在肱动脉上的患者的上部手臂上。在测量循环的开始，将血压臂带12充气至目标充气压力，完全闭塞肱动脉，即防止血液在心跳循环的任何时候流过肱动脉。在图2中，目标充气压力通过参照数字40来说明。在将血压臂带充气至目标充气压力40之后，由中央处理器来启动放气阀来在一系列压力步骤42中将臂带放气。尽管对于每一个压力步骤42可以采用不同的阀，但是在示范性的实例中，每个压力步骤42典型地是每步约8mmHg。

在每个压力步骤42之后，NIBP监控系统探测和记录了目前臂带压力水平的两次臂带振动脉搏的幅度44。压力传感器测量了臂带内部压力，并且提供了具有血压振动复合特征的信号类似物。测定了在中央处理器内的复合信号的峰值。

当臂带压力由起始放气压力下降时，NIBP监控系统探测了臂带压力振动44和记录了对于目前臂带压力的压力振动幅度。然后在NIBP监控系统内的中央处理器计算出MAP46、收缩压48和舒张压50。

当进行测量循环时，振动脉搏的幅度峰一般单调地变大直至最大值，然后当臂带压力连续朝着完全放气时单调地变小，如图2中钟形图45所举例说明的那样。臂带压力振动复合的峰幅度和相应的闭塞臂带压力阀在中央处理器记忆中被保留下来。中央处理器使用动脉搏动描记器 测量法通过已知的方式来计算平均动脉压(MAP)46、收缩压48和舒张压50。计算得到的血压测量值可以在图1中所示的显示器70上看到。返回参考图1，本发明的系统进一步包括脉搏监控器52，它用于探测指示患者心跳的来自患者的脉搏信号。在图1所示的本发明的实施方式中，脉搏监控器52是脉搏血氧计监控系统54，所述系统具有可以探测患者体积描记图信号的传感器，如位于患者16身上的手指探测器以测定患者16的SpO₂水平。

脉搏血氧计监控系统54产生SpO₂体积描记图信号，它被通过通讯线58提供至NIBP监控系统10。除了提供患者SpO₂水平外，脉搏血氧计监控器54还提供了体积描记图波形60(图3)，它包括一系列脉搏62，其中每一次都是由患者心跳引起的。鉴于手指探测器56一直连接到患者16上，因此，脉搏血氧计监控器54可以连续地监控患者并且产生具有一系列时间间隔的脉搏62的连续体积描记图波形60。

尽管在图1的优选实施方式中显示并且描述了脉搏血氧计监控器，应当理解当在本发明范围内操作时可以利用其他类型的脉搏监控系统和传感器。作为实施例，阻抗体积描记图监控器可以被放在手指或手腕上，压电传感器可以被用在患者的手腕上或当在本发明范围内进行操作时可以利用任何其他的方式来感应在病人内或远离血压臂带的血液体积脉搏。现在参考图3，在开始操作NIBP监控系统以测定患者血压之前，在手指探测器内的脉搏传感器探测到了一系列单独的脉搏62，它们每一个均由患者的心跳所引起。来自手指探测器的连续的体积描记图信号60通过SpO₂监控器54获得，并且传递到NIBP监控系统10的中央处理器22上，如图1所示。

当NIBP监控系统开始操作时，放在患者手臂上的血压臂带很快充气，从非常低的压力充气至目标充气压力64，如在图3中臂带压力曲线68的陡峭的倾斜部分66所示的那样。因为血压臂带与手指探测器都位于患者的同一只手臂，当臂带压力增加而接近或者高于患者的收缩压时，如通过压力水平90所示，脉搏信号62的幅度开始减小，如在图3中减弱的脉搏70所示。一旦臂带压力超过患者的收缩压，通过肱动脉经过血压臂带的血液流动将停止，这样脉搏信号在体积描记图信号60中不再存在，如体积描记图信号60的平坦部分72所示的那样。

一旦臂带压力68通过一系列压力步骤42降低至低于收缩压以允许 血液流过血压臂带，则平坦部分72将终止，减弱的脉搏信号74将返回直到全部的血流返回和完全尺寸的脉搏信号62在体积描记图信号60内再次出现。在图3中可以理解，在脉搏信号62开始减弱下的压力暗示着血压臂带已经被充气到足以限制血液流过血压臂带的压力，如在手指探测器56内的传感器所探测到的那样。因而，一旦脉搏信号已经被显著地减弱，可以停止向血压臂带充气，因为臂带的压力高于患者的收缩压。在图1中可以理解，手指探测器必须被放在与血压臂带12的患者的同一个手臂上以在向血压臂带12充气时来探测减弱的脉搏信号。

现在参考图4，这里显示的是利用本发明的方法和系统的第一个操作的实施例。在图4中显示的虚线表示由NIBP监控系统预测的估计的臂带充气曲线76。预测曲线76包括由中央处理器预先测定的目标充气压力78，基于在开始测定血压步骤之前的典型的患者。在第一次重复测定患者的血压期间，对于NIBP监控系统来选择目标充气压力78常常是很困难的，因为NIBP监控系统并没有关于这个特定的患者的任何以前的血压测量值，它基于对目标充气压力78的估计。进一步，因为NIBP监控系统可以在医院或急救护理环境内从一个患者转移到另一个患者，因此，目标充气压力典型地是标准值，并且是不依赖于患者的。

图4显示其中预定的目标充气压力78对于患者个体来说太低时的情况。如其所示，当在倾斜的起始充气部分66期间增加臂带压力68时，每个脉搏信号62的幅度一般保持恒定，甚至当臂带压力68达到停止充气的时间点79时，在这个时间臂带充气停止，不将臂带充气至目标充气压力78。鉴于甚至当臂带压力达到目标充气压力78时脉搏信号也不会减小幅度，因此，臂带压力未达到患者的收缩压。鉴于收缩压没有达到目标充气压力78，因此中央处理器继续向血压臂带充气，直到中央处理器探测到减弱的脉搏70为止。

一旦探测到减弱的脉搏，在点81处停止向血压臂带充气，臂带达到起始充气压力80。在图4所示的实施例中，起始充气压力高于目标充气压力78。如果仅利用目标充气压力来操作NIBP监控系统的话，向血压臂带充气的压力将是不足的，并且血压臂带将需要重新充气至更高的目标压力以得到准确的血压读数。然而，通过利用体积描记图信号60，NIBP监控系统自动增加了血压臂带的起始充气压力直到中央处理器探测到起始所述的脉搏信号为止。在达到起始充气压力80之后，臂带的 压力以一系列的压力步骤42降低，并且利用振动脉搏幅度采用前面描述的已知的方式来测定血压。

现在参考图5，当预定的目标充气压力78对于患者个体过高时，这里显示的是操作组合的NIBP监控系统的实施例。在图5举例说明的实施方式中，预测的臂带充气曲线又一次以虚线被显示出来。象图4所述的实施方式，在开始NIBP监控系统的中央处理器预测了目标充气压力78。然而，在倾斜部分66和达到点83期间，臂带压力68增加时，在低于目标充气压力78的臂带压力下，脉搏信号62开始减弱，如通过减弱的脉搏70所示的那样。在臂带压力达到预测的目标充气压力78之前，当中央处理器22探测到减弱的脉搏70时，中央处理器在点85处停止了向血压臂带充气以确定起始充气压力80。

在图5中举例说明的实施例中，起始充气压力低于目标充气压力78很多。如果NIBP监控系统使用目标充气压力，则血压臂带将充气过量，导致患者不适，并且增加可获得测量血压所需要的时间。如前面所讨论的，一旦血压臂带达到起始充气压力80，则臂带压力在一系列压力步骤42中被降低，利用振动脉搏幅度根据已知的方法来计算病人的血压估计值。

如上面讨论的在图4和5中显示的两个实施例中，当探测到减弱的脉搏信号70时，NIBP监控系统10的中央处理器22停止向血压臂带充气。当脉搏信号已经减弱到足够量以表明血压臂带已经被正确地充气时的测量可以基于与减弱脉搏70相比较的单个脉搏信号62的不同的特性。作为一个实施例，当减弱信号的幅度落在低于标准脉搏信号62的幅度的选择的百分比范围内时，可以停止向血压臂带充气。可替代地，可以基于相对于正常脉搏信号62的脉搏幅度的变化速率来进行比较。进一步，停止向血压臂带充气的决定也可以基于在向血压臂带充气期间基线信号的改变速率。如在图5中所举例说明的，体积描记图信号60包括DC基线部分以及由患者心跳引起的脉搏而产生的振动AC部分。当血压臂带闭塞了肱动脉时，除了单独的脉搏信号62的幅度减弱外，体积描记图信号60的DC基线部分也减少。尽管要停止向血压臂带充气的决定可以基于脉搏信号的幅度测量值以及基线信号改变的速率，但是也预期当在本发明范围内操作时也可以利用其他的脉搏参数。

图6举例说明根据本发明的一个实施方式的NIBP监控系统的操作 顺序的流程图。如图6中举例说明的，NIBP监控系统由脉搏监控器连续地接收体积描记图波形，如在步骤82中所举例说明的那样。NIBP监控系统的中央处理器接收到连续的波形并且计算出脉搏信号的平均脉搏幅度，所述脉搏信号基于在步骤84中的一系列过去的脉搏信号。在血压臂带充气期间，由中央处理使用平均脉搏幅度来探测何时脉搏信号的幅度变弱了。

在已经计算完平均脉搏幅度之后，中央处理器通过在步骤88中对血压臂带的充气来开始在步骤86中的正常的NIBP监控循环。如图3中所示，在开始时血压臂带从几乎零压力水平沿着陡峭的倾斜部分66充气至目标充气水平。当给血压臂带充气时，中央处理器由SpO₂监控器接收到连续的体积描记图信号。当给血压臂带充气时，中央处理器在步骤90中接收到并且测量了来自脉搏监控器的最新的脉搏信号。

当接受到最新的脉搏信号时，中央处理器确定与在步骤84中测定的平均脉搏幅度相比在步骤92中的脉搏信号是否减弱了。如果脉搏没有减弱，中央处理器返回步骤88并且继续给血压臂带充气。然而，如果脉搏信号减弱了，然后处理器在步骤94中确定该减弱是否超过了极限值。如上所述，减弱的极限值可以基于每个脉搏信号的幅度或者基于包括在体积描记图信号中基线信号的减弱。

如果中央处理器确定已经超过了减弱极限值，则中央处理器停止在步骤96中的给血压臂带充气以确定起始充气压力。如图4和5中举例说明的，可以通过中央处理器来选择使起始充气压力80高于目标充气压力78还是低于目标充气压力78。使用体积描记图信号60来设定起始充气压力80允许NIBP监控系统最优地设定起始充气压力，基于在给血压臂带充气期间收集的信息，而不是基于在NIBP监控循环开始之前的估算值。一旦在起始充气压力下设定了臂带的压力，可以根据已知的NIBP监控算法操作中央处理器以探测振动脉搏幅度和计算患者的血压。

这里书面的说明使用实施例来公开本发明，包括最佳的方式，也使任何本领域技术人员能够制造和使用本发明。本发明的可授权的范围被定义在权利要求书中，可以包括本领域技术人员想到的其他的实施例。这样其他的实施例意味着在权利要求的范围内，如果它们的结构单元不同于权利要求的文字语言，或者如果它们包括与权利要求的文字语言无实质区别的等同的结构单元。

部件名录

题目：使用SpO ₂ 体积描记图信号测定NIBP目标充气压力的方法和系统

Claims (2)

1.用于测定患者血压的系统，包括：

包括中央处理器(22)和显示器(70)的非侵入性血压(NIBP)监控器(16)；

可放在患者身上的血压臂带(12)，所述血压臂带是选择性地能够通过非侵入性血压(NIBP)监控器充气和放气的；

可操作地测定在所述血压臂带内的压力以及连接到所述中央处理器上的压力传感器(26)，所述压力传感器可操作地探测来自患者的振动信号；和

具有传感器(56)的脉搏监控系统(52)，所述传感器可放在病人身上以探测由于患者的心跳而引起的来自患者的脉搏信号；

其中所述中央处理器基于从所述脉搏监控系统接收的脉搏信号，而控制向所述血压臂带的起始充气到起始充气压力。

2.如权利要求1所述的用于测定患者血压的系统，其中所述脉搏监控系统是具有手指探测器的SpO₂监控器。

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