CN101563028A - 患者监测系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种患者监测系统(1)。更进一步，本发明涉及用于监测患者的方法以及用于患者监测系统(1)的计算机程序。为了提供一种用于减少患者监测系统中假警报的数量的可靠技术，提出了一种患者监测系统(1)，其包括：第一传感器设备(2)，其适于获取(101)对应于患者的第一生理参数的第一患者信号(10)；第二传感器设备(3，4，5)，其适于获取(102，103，104)对应于患者的第二生理参数的第二患者信号(11，12，13)，所述第二患者信号(11，12，13)包括由所述患者的第一生理参数引起的重叠信号(14，15，16)；处理设备(7)，其适于从所述第一患者信号(10)确定(105)所述患者的第一生理参数的第一值，以及从所述第二患者信号(11，12，13)的重叠信号(14，15，16)确定(106，107，108)所述患者的第一生理参数的第二值，并且分析(109)所述患者的第一生理参数的第一和第二值；以及控制设备(8)，其适于根据所述分析的结果控制(110)患者监测警报系统(9)。

Description

患者监测系统和方法
技术领域
本发明涉及一种患者监测系统。更进一步，本发明涉及一种用于监测患者的方法和用于患者监测系统的计算机程序。
背景技术
患者监测系统通常用于在临床环境中对患者情况的观察。当前，大多数这些患者监测器为可显示大量不同生理参数的多参数患者监测器。
现代患者监测系统的主要任务之一是当一个或多个参数示出了一种非预期(危急)表现，或换言之，当患者的生理信号超过预定的上或下警报限时，警告医务人员，即触发警报信号。尽管在过去的几年中，信号处理性能已经得到了增强，但是仍然存在大量的假阳性(单)警报。这些为尽管患者的状态没有真正地发生变化却在患者监测系统中被触发的警报。这种警报主要由患者的运动伪影、信号噪声、不良的传感器放置或手动过程(如用于有创血压参数的刷新(flush)/采样)引起，并且无法轻易地通过信号处理完全消除这种警报而不增加生理参数的警报延迟时间或过滤掉“真”的警报情况。不良传感器放置的一个例子为监测ECG的情况，在监测期间电极还额外地用于呼吸阻抗测量。在这种情况下，经常以一种对于ECG信号质量最优、但对于呼吸信号质量非最优的方式将电极放置在患者的身体上，这导致了假呼吸警报数量的增加。由于在门诊环境中大量的假警报降低了医务人员对真(相关)警报的注意，甚至导致源(sourcing)参数警报被简单地关闭掉，因此，这些假警报降低了患者监测的质量。
现代患者监测系统试图通过过滤生理信号和/或仅当警报情况得到满足并持续预定时间段时才发出这种警报的途径来降低假阳性警报的数量。另外，已经开发出了特殊的算法用于检测特殊的情况，诸如用于有创血压测量的刷新/采样检测，以过滤掉患者监测系统中的假警报通告。但是，这些机制仅是为特殊的情况(见以上的刷新/采样检测算法)而开发的。没有一种通用的用于其它生理参数的、或一般通用于大量生理参数的技术。另外，使用这些已知的算法可能增加对真阳性警报情况的警报通告延迟。换言之，在真警报的情况下，增加了警报延迟时间，这在一些情况下可能会伤害到患者。
发明内容
临床环境中的独立研究表明假阳性警报是存在于临床环境中的患者监测器中的最常见问题之一。因此，本发明的一个目的在于提供一种用于减少患者监测系统中假警报的数量的可靠技术。
本发明的这个目的通过患者监测系统来实现，所述系统包括：第一传感器设备，其适于获取对应于患者的第一生理参数的第一患者信号；第二传感器设备，其适于获取对应于患者的第二生理参数的第二患者信号，所述第二患者信号包括由所述患者的第一生理参数引起的重叠信号；处理设备，其适于从所述第一患者信号确定所述患者的第一生理参数的第一值，从所述第二患者信号的重叠信号确定所述患者的第一生理参数的第二值，并且分析所述患者的第一生理参数的第一值和第二值；以及控制设备，其适于根据分析的结果控制患者监测器警报系统。
根据本发明，所述目的还由监测患者的方法来实现，所述方法包括如下步骤：获取对应于患者的第一生理参数的第一患者信号；从所述第一患者信号确定患者的第一生理参数的第一值；获得对应于患者的第二生理参数的第二患者信号，所述第二患者信号包括由患者的第一生理参数引起的重叠信号；从所述第二患者信号的重叠信号确定患者的第一生理参数的第二值；分析患者的第一生理参数的第一值和第二值；并且根据分析步骤的结果控制监测警报的发出。
本发明的这个目的还可以通过用于患者监测系统的计算机程序来完成，其中，所述患者监测系统适于获取对应于患者的第一生理参数的第一患者信号，以及对应于患者的第二生理参数的第二患者信号，所述第二患者信号包括由所述患者的第一生理参数引起的重叠信号。当根据本发明的计算机程序在计算机上运行时，其包括用于从所述第一患者信号确定所述患者的第一生理参数的第一值的计算机指令，用于从所述第二患者信号的重叠信号确定所述患者的第一生理参数的第二值的计算机指令，用于分析所述患者的第一生理参数的第一值和第二值的计算机指令，以及用于根据分析结果控制患者监测器警报系统的计算机指令。
在监测患者的第一生理参数期间，使用了对应于患者的第一生理参数的初级信号。现在，本发明的核心思想为提供一种用于在监测所述患者的第一生理参数期间减少假阳性警报的数量的技术。为了达到这个目的，采用了额外的输入信号。所述额外的输入信号对应于患者的第二生理参数，并且间接地包含关于所述第一生理参数的信息(第二级信息)。提取并使用所述第二级信息以评估和/或验证通过所述初级输入信号获得的第一级信息。换言之，所述额外输入信号和所述初级输入信号均用于决定是否将发出阳性警报。因此，极大地降低了针对所述第一生理参数的假阳性警报的数量，并且提高了患者监测的质量。与此同时，改善了识别真(相关)患者警报的速度、可靠性以及效率。由于可以抑制在患者监测系统中最常见的假警报中的一些，医务人员不再被从正常工作中或患者护理中分散注意力，从而提高了医院环境中的效率。
必须将“重叠信号”一词理解为包含在初级(原始)信号内并且可以通过相关分析、滤波、快速傅里叶变换(FFT)或其它途径从所述初级信号中提取出来的信息信号。所提取的信息信号可以例如为幅度调制信号、频率调制信号或频率谱(频率范围)、或脉冲宽度调制信号。但是所提取的信息信号主要用于从所述初级信号中导出对应于另一个生理参数的不同的生理参数。例如，经常测量ECG用于心脏活动或用于ST测量，主要地测量体积描记以导出脉搏率和SpO2值，测量有创血压以导出患者的血压和脉搏率，但是所有这些信号还包含一些有关患者的呼吸运动的信息。在这些情况下，可以将呼吸信号视为包含在初级信号中的幅度调制低频信号。
将会基于在附属权利要求中所限定的以下实施例，进一步阐明本发明的这些和其它方面。
优选地，本发明可与呼吸测量，具体而言阻抗呼吸测量结合使用。阻抗呼吸测量仍是一种用于非通气患者以测量患者的呼吸运动的常用方法。但是，运动伪影、噪声信号或不良传感器放置可能在监测过程中引起假阳性呼吸率警报或甚至呼吸暂停警报。因此，根据本发明的一个优选实施例，患者的第一生理参数为患者的(阻抗测量)呼吸，第二患者信号的重叠信号为呼吸重叠信号。尽管在患者监测器中假阳性呼吸警报的数量非常高的，但这是涉及假阳性呼吸警报的第一个可靠的技术解决方法。但是，本发明还可以应用在以另一种方式测量患者呼吸的情况，即没有阻抗测量的情况，例如，使用呼气和吸气之间的气道CO2信号变化，或通过使用附着于患者鼻子附近的温度探头，呼气和吸气之间的温度变化可用于导出患者的呼吸运动，但是两种信号都比阻抗测量更不易产生误差。
呼吸重叠信号可以包含在不同的生理信号中，例如，包含在患者的有创血压、患者的体积描记图信号或甚至患者的ECG信号中。因此，患者的第二生理参数为患者的有创血压(优选地为肺动脉压PAP或中心静脉压CVP，这是因为它们均在患者的胸部中得到直接地测量)和/或患者的体积描记信号和/或患者的ECG信号。
血压、ECG信号和体积描记信号为用于交替地或结合地获得关于患者的呼吸的额外信息。
为了使用包含在第二患者信号(例如，有创血压)中的额外的信息(例如，呼吸信号)，必须从所述信号中提取这一信息。为了达到这一目的，优选地使用合适的信号滤波器装置对所述第二信号进行滤波和/或由合适的信号处理装置对所述第二信号进行处理。例如，可以通过低通滤波或自适应移动平均(adaptive moving average)；使用血压(波形)信号的包络；或使用快速傅里叶变换(FFT)技术等，从血压信号中提取呼吸信号。
一旦获得并且分析了所述的额外信息，患者监测系统使用这一信息以减少关于监测第一生理参数的假警报的数量。根据本发明的一个优选实施例，如果所监测的生理参数的第二值不是危急的，即使在所述生理参数的第一值是危急的情况下，也可抑制涉及第一生理参数的警报。
附图说明
参考以下实施例和附图，通过举例的方式在下文中将详细描述本发明的这些和其它方面，其中：
图1示出了根据本发明的患者监测系统的示意性框图；
图2示出了包括ECG信号、PAP信号、体积描记信号和呼吸信号(从上至下)的监测图；
图3示出了根据本发明的方法的简化了的流程图；
图4示出了以上方法的分析步骤的简化了的流程图。
参考数字
1患者监测系统
2电极
3血压测量设备
4SpO2测量设备
5ECG测量设备
6患者监测器
7处理设备
8控制设备
9警报系统
10呼吸信号
11PAP信号
12体积描记信号
13ECG信号
14呼吸重叠信号(从有创血压信号中导出)
15呼吸重叠信号(从体积描记信号中导出)
16呼吸重叠信号(从ECG信号中导出)
101-110方法步骤
具体实施方式
图1说明了根据本发明的患者监测系统1。如所描述的监测系统1，通过使用患者的有创血压信号作为备选参数而抑制了与呼吸有关的假阳性呼吸暂停警报(例如，由运动伪影或噪声信号引起)。
系统1包括多个测量电极2，所述电极适于进行阻抗呼吸测量以获得对应于患者的呼吸的呼吸信号10，见图2。所述系统1还包括用于感测患者的有创血压(PAP)11的测量设备3，以及用于获取患者的体积描记图信号(体积描记信号)12的SpO2传感器4，所述信号对应于在所述传感器测量点上患者的血液的脉动，以及用于测量ECG信号13的ECG传感器5。所有信号，所述PAP信号11、体积描记信号12以及ECG信号13包括由患者的呼吸引起的呼吸重叠信号14，15，16，见图2。为了获取患者信号，所述系统1还可包括额外的装备(未示出)，如技术领域中已知的模拟/数字转换器、线缆等。
系统1还包括患者监测器6。所述患者监测器6包括可实现处理设备7和检测设备8的计算机。为了达到这一目的，可以使用配备有合适的软件更新的标准多参数患者监测器。
获取患者的(阻抗)呼吸信号10(步骤101)，并且获取诸如PAP信号11、体积描记信号12和ECG信号13的相关信号中的至少一种(步骤102，103，104)后，处理设备7在步骤105中从呼吸信号10确定患者的第一呼吸率。为了达到这一目的，对(阻抗)呼吸信号10进行滤波，并且计算出平均RR阻抗和RRECG数值。由于滤波和平均过程，延迟了信号输出。
由于使用患者的至少一种其它信号，如有创血压11、体积描记信号12或ECG信号13来获得关于患者呼吸的第二级信息，因此，处理设备7还在步骤106，107，108中，从所述PAP信号11(RRPAP)的呼吸重叠信号14，和/或从所述体积描记信号12(RR体积描记)的呼吸重叠信号15和/或从所述ECG信号13的呼吸重叠信号16确定第二呼吸率。处理设备7使用移动平均方法(moving average approach)已经计算出图2所说明的呼吸重叠信号。或者，可以通过处理设备7向PAP信号11和/或体积描记信号12和/或ECG信号13应用信号滤波或快速傅里叶变换以提取呼吸重叠信号。
处理设备7还适于分析患者的呼吸率的第一值和第二值(步骤109)。根据分析结果，通过控制设备8触发警报(步骤110)，所述控制设备适于根据分析结果来控制患者监测器警报系统9。
根据图4，以下更详细地描述了分析步骤109。在分析过程中，处理设备7确定(步骤109)第一呼吸率是否是危急的，即超过预定的上或下警报限(或任何其它阈值)。可以将阈值定义为例如某段持续时间，例如可引起呼吸暂停警报的20秒无呼吸运动。
具体而言，处理设备7试图检测预定时间段内的任何呼吸运动(例如用于抑制‘假’呼吸暂停警报的呼吸暂停检测超时，或对于例如呼吸低或高限警报的不同时间段)。如果第一呼吸率是危急的，那么处理设备7向患者监测器6的警报系统9通告警报，但是，不发出所述警报。所通告的警报包含关于危急呼吸率的确定时间的信息。
更进一步，处理设备7确定从当前测量(实时)的PAP信号11中获得的第二呼吸率或从当前测量(实时)的体积描记信号12中获得的第二呼吸率或从当前测量(实时)的ECG信号13中获得的第二呼吸率是否是危急的(步骤109)。如果检测到有效的呼吸重叠信号14，15，16，并且第二呼吸率与第一呼吸率相似(在其进入危急状态之前)，换言之，如果所确定的第二呼吸率被评估为非危急的，则抑制呼吸暂停警报通告(步骤109c)。抑制时间段可以是无限的，即，只要可从PAP信号11或从体积描记信号12或从ECG信号13中提取类似呼吸的信号，或者所述抑制可以具有时间限制(例如10秒)以仅抑制伪影呼吸信号。仅当第二呼吸率同样是危急时，才在步骤110中发出所通告警报。
患者监测系统的所有附件都适于执行根据本发明的方法。以一种方式对所有的设备，例如，传感器设备，处理设备以及控制设备进行构造和编程使得根据本发明的方法运行用于获得信号和/或数据以及用于信号和/或数据处理的运行。
具有其设备7，8，9的监测器适于执行对所获取的信号和/或数据进行计算的所有任务，以及确定、分析和评价结果以及控制。根据本发明，这借助于计算机软件来实现，所述计算机软件包括所述计算机软件在患者监测器6上运行时适于执行本发明方法的步骤的计算机指令。为了达到这一目的，患者监测器6或其设备7，8，9可包括以硬件、软件或两者结合的方式而实现的功能性模块或单元。
因此，根据本发明的必需的技术效应可基于根据本发明的计算机程序的指令实现。这种计算机程序可存储在诸如CD-ROM的载体上，或其可通过因特网或其它计算机网络而得到。在运行所述计算机程序之前，通过从载体中读取所述计算机程序而将其加载到计算机上，例如，通过CD-ROM播放器，或者从因特网，并且将所述计算机程序存储在所述计算机的存储器中。所述计算机尤其包括中央处理器单元(CPU)、总线系统、诸如RAM或ROM等的存储器装置，诸如软盘或硬盘单元等的存储装置，以及输入/输出单元。或者，本发明方法可以在硬件中实现，例如，使用一个或多个集成电路。
对于本领域技术人员显然的是，本发明不受到上述说明性实施例的细节的限制，并且在不背离本发明的精神或其本质属性的情况下，本发明可以以其它具体形式得以体现。因此，可从各方面将本发明的实施例视为说明性的而非限制性的，因此，意欲将由所附权利要求而非上述描述所指示的本发明的范围，以及落在权利要求等同意义和范围内的所有变化包括在内。另外，显而易见的是“包括”一词不排除其它元件或步骤，单数冠词不排除复数个，并且单一元件，例如计算机系统或其它单元可以实现权利要求中所引用的多个装置的功能。不将权利要求中的任何参考标记解释为限制相关的权利要求。

Claims (8)

1、一种患者监测系统(1)，其包括
第一传感器设备(2)，其适于获取(101)对应于所述患者的第一生理参数的第一患者信号(10)，
第二传感器设备(3，4，5)，其适于获取(102，103，104)对应于所述患者的第二生理参数的第二患者信号(11，12，13)，所述第二患者信号(11，12，13)包括由所述患者的所述第一生理参数引起的重叠信号(14，15，16)，
处理设备(7)，其适于从所述第一患者信号(10)确定所述患者的所述第一生理参数的第一值，从所述第二患者信号(11，12，13)的所述重叠信号(14，15，16)确定(106，107，108)所述患者的所述第一生理参数的第二值，并且分析(109)所述患者的所述第一生理参数的所述第一值和所述第二值，以及
控制设备(8)，其适于根据所述分析的结果控制(110)患者监测器警报系统(9)。
2、如权利要求1所述的系统(1)，其中，所述患者的所述第一生理参数为所述患者的呼吸，并且所述第二患者信号(11，12，13)的所述重叠信号(14，15，16)为呼吸重叠信号。
3、如权利要求1所述的系统(1)，其中，所述患者的所述第二生理参数是所述患者的有创血压。
4、如权利要求1所述的系统(1)，其中，所述患者的所述第二生理参数为所述患者的血液的脉动。
5、如权利要求1所述的系统(1)，其中，所述患者的所述第二生理参数为所述患者的心脏内的电压。
6、一种监测患者的方法，所述方法包括以下步骤
获取(101)对应于所述患者的第一生理参数的第一患者信号(10)，
从所述第一患者信号(10)确定(105)所述患者的所述第一生理参数的第一值，
获取(102，103，104)对应于所述患者的第二生理参数的第二患者信号(11，12，13)，所述第二患者信号(11，12，13)包括由所述患者的所述第一生理参数引起的重叠信号(14，15，16)，
从所述第二患者信号(11，12，13)的所述重叠信号(14，15，16)确定(106，107，108)所述患者的所述第一生理参数的第二值，
分析(109)所述患者的所述第一生理参数的所述第一值和所述第二值，以及
根据所述分析步骤(109)的结果控制监测警报的发出。
7、如权利要求6所述的方法，其中，在所述第一值是危急的情况下，如果所述第二值是非危急的，则抑制警报。
8、一种用于患者监测系统(1)的计算机程序，其适于获取对应于所述患者的第一生理参数的第一患者信号(10)，以及对应于所述患者的第二生理参数的第二患者信号(11，12，13)，所述第二患者信号(11，12，13)包括由所述患者的所述第一生理参数引起的重叠信号(14，15，16)，所述程序包括当所述计算机程序在计算机(6)中执行时，
用于从所述第一患者信号(10)确定(105)所述患者的所述第一生理参数的第一值的计算机指令，
用于从所述第二患者信号(11，12，13)的所述重叠信号(14，15，16)确定(106，107，108)所述患者的所述第一生理参数的第二值的计算机指令，
用于分析(109)所述患者的所述第一生理参数的所述第一值和所述第二值的计算机指令，以及
用于根据所述分析的结果控制(110)监测警报的发出的计算机指令。
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