CN102711599B - 快速血压循环中的超收缩测量 - Google Patents
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Abstract
这里公开的是一种用于监视患者的系统,所述系统包括:袖带,其被配置为膨胀从而至少部分闭塞患者的动脉和袖带控制器,其被配置为在动态阶段期间膨胀所述袖带并且在静态阶段期间通常保持袖带的膨胀在目标压强附近。所述系统还包括:传感器,其被配置为接收与至少部分闭塞的动脉相关的信号并且基于接收的信号产生输出信号;和袖带控制模块,其被配置为在动态阶段期间并且基于输出信号确定目标压力,并且在动态阶段和静态阶段期间控制袖带控制器。
Description
技术领域
本发明涉及用于监视患者的系统和方法,更具体地说,涉及在快速血压循环中的超收缩(suprasystolic)测量。
背景技术
传统的非侵入式血压监视装置通过将袖带膨胀到恰好高于患者的收缩血压的压力而操作。因为在膨胀前通常不知道收缩压,所述袖带必须被膨胀到高的压力以便确保患者的动脉血液流量被完全闭塞。一旦恰好高于收缩(systole),收缩袖带并且基于在袖带收缩期间提供的信号计算收缩压和舒张压。
已经发展了一些方法用于在袖带膨胀期间估计血压。然而,这些方法一般不精确和/或缓慢。因此,这样的方法不能提供必须达到一定的监管标准的商业用途的收缩压确定。
最近,发展了一种超收缩测量技术,如专利号为No.6,994,675的美国专利中描述的。此技术包括将袖带膨胀到“超收缩压”,高于患者的收缩压约10-40mmHg。在收集到来自闭塞动脉的信号时,保持超收缩压。处理这些信号以确定多个血流动力学参数,例如,主动脉顺应性。
当前的超收缩方法要求在向袖带膨胀前确定患者的收缩压,因为超收缩压与收缩压直接成比例。如上所述,用于精确确定收缩压的当前的方法依赖于袖带的膨胀和随后的收缩。其后,袖带被再次膨胀到超收缩压(即,高于收缩压约10-40mmHg)。袖带这样的重复膨胀和收缩,花费另外的时间并且让患者感到其它的不舒适。
本公开涉及用于提供超收缩测量的系统和方法,相比于现有技术该方法的时间短并且患者的不舒适更少。在一个示范性实施例中,可以在袖带膨胀期间确定患者的收缩压。膨胀之后,袖带可以保持在由收缩压确定的超收缩压。在此超收缩阶段期间,可以测量并且分析来自患者的信号以确定一个或多个血流动力学参数。因此,在压力循环的膨胀或者动态阶段期间获得的数据可以实时用于确定是否并且如何实施超收缩测量。将收缩压确定和超收缩测量组合成单个压力循环能够减少循环时间并且减少患者的不舒适。
发明内容
本公开的第一方面包括:一种用于监视患者的系统,所述系统具有袖带,其被配置为膨胀以至少部分闭塞所述患者的动脉;和袖带控制器,其被配置为膨胀所述袖带并且通常保持所述袖带的膨胀在目标压力附近。所述系统还包括:传感器,其被配置为接收与至少部分闭塞的动脉相关的信号并且基于接收的信号产生输出信号;以及袖带控制模块,其被配置为在所述动态阶段期间并且基于所述输出信号确定所述目标压力,并且在所述动态阶段和所述静态阶段期间控制所述袖带控制器。
本公开的第二方面包括:一种确定患者的血流动力学参数的方法,所述方法包括,提供袖带,其被配置为至少部分闭塞所述患者的血管。所述方法还包括在动态阶段期间将所述袖带膨胀到目标压力,其中在所述动态阶段期间确定所述目标压力,在静态阶段期间保持可膨胀袖带在所述目标压力附近并且在所述静态阶段期间确定所述血流动力学参数。
本公开的第三方面包括:一种处理器被配置为传送第一信号以膨胀袖带从而至少部分闭塞所述患者的动脉并且从所述袖带接收表示来自至少部分被闭塞的动脉的振动的信号。所述处理器还基于所述接收的信号确定在袖带膨胀期间目标压力,并且传送第二信号以通常将袖带膨胀保持在所述目标压力附近。
在随后的描述中将部分地说明本公开另外的目标和优点并且从描述中将部分地清楚,或者被实践本公开的人了解。将通过在附加权利要求中特别指出的元件和组合认识并且获得本公开的目标和优点。
应该明白,前述一般地描述和随后详细的描述两者都仅为示范性的和说明性的并且没有限制本公开,如所要求的。
被包含并且构成此说明的一部分的附图示出了本公开的几个实施例,并且与说明书一起用于解释本公开的规律。
附图说明
图1示出了根据示范性实施例的监视系统。
图2示出了由根据示范性实施例的监视系统施加的压力脉冲。
图3示出了根据示范性实施例的第一流程图。
图4示出了根据示范性实施例的第二流程图。
具体实施方式
这里公开的是患者监视系统和使用此系统的方法。更具体地,本公开提供了一种在快速血压循环中的超收缩测量。一般地,以比典型的单独血压评估更少的时间,例如,如约25秒,完成血压确定和超收缩测量。因为可以避免袖带的再次膨胀,所以部分地减少了时间。
本公开还允许使用在随后的超收缩测量中的膨胀期间收集的实时数据。例如,精确的超收缩压可以基于在膨胀期间确定的收缩压。另外,如果发生超收缩测量,可以在膨胀期间确定超收缩测量的持续时间或者在超收缩测量期间进行的信号分析的种类。
在一些实施例中,组合的血压确定和超收缩测量可以向决策树或者算法提供动态信息以确定特定的血流动力学参数。例如,可以向具有确定的生理指标,例如,重量、心率或者血压的患者实施超收缩测量。可以在膨胀期间确定患者的生理指标。如果这些指标的一个或者多个没有满足确定的标准,应该放弃超收缩测量并通知患者。因此,在膨胀期间应该测试各种指标以确保合适的超收缩测量。
然而,在另一个实施例中,本系统允许快速分析从未受压、部分受压或者完全受压的血管收集的血流动力学数据。在膨胀前,患者的血管未受压并且血液流量不受限制。在膨胀期间,称为“动态阶段”,患者的血管逐渐受压,减少血液流量。在超收缩压下,患者的血管完全受压或者闭塞,称为“静态阶段”。比较并且对比在这些不同条件期间收集的数据以确定一个或多个血流动力学参数。例如,当血管被部分闭塞时的动态阶段期间的逐搏时间(beat-to-beat time)可以与当血管被完全闭塞时的静态阶段期间的逐搏时间比较。这样的数据比较可以提供不规则心跳时间的指示。两个或多个分离条件同样可以用于使用不同的去噪算法来衰减信号噪音。
图1示出了根据本公开的示范性实施例的信号系统10。系统10被配置为监视患者,并且在一些实施例中,被配置为确定患者的血流动力学参数。
系统10可以包括袖带12,被配置为至少部分闭塞通过患者14的血管的血液移动。在一些实施例中,袖带12被配置为完全闭塞患者14的动脉。虽然图1显示环绕患者14的上臂,但是袖带12还可以适应于放在患者14的任意适合的部位,包括,例如,手腕、手指、大腿上部(upper thigh)或者脚踝。另外,一个或多个袖带12可以放置在患者14的不同的位置用于系统10使用。
袖带12可以包括可膨胀装置,其中袖带12中的压力或者体积由与袖带12操作关联的袖带控制器16控制。袖带控制器16包括给袖带12膨胀的泵或者类似的装置。例如,袖带控制器16向袖带12提供流体以增加袖带12的压力或体积。在另一个实施例中,袖带控制器16包括被配置为通过袖带12控制患者14的血管闭塞的机械、电或者化学装置。
在一些实施例中,袖带控制器16通常保持袖带12在目标压力附近。例如,一旦目标压力被确定,如在下面详细解释的,袖带控制器16控制袖带12向患者14提供通常恒定的压力。虽然本公开提及目标压力,但是应该明白,在实际中通过袖带12施加的压力可以变化。如此,向患者14施加的压力可以一般地保持在相应的限制内,例如,如目标压力的2%、5%、10%或者20%。
系统10还可以包括传感器18,其被配置为接收与患者14相关的信号。在一些实施例中,传感器18被配置为接收与患者14的至少部分闭塞的血管联系的信号。这样的输入信号可以由血液通过部分闭塞的血管的移动引起或者由与闭塞的血管联系的信号引起。传感器18可以以各种间隔多次取样。仍在另一个实施例中,传感器18提供血管移动的指示,例如,如由脉管扩张或者收缩引起的振荡。例如,传感器18可以被配置为检测随着患者14的动脉的循环扩张和收缩周期性变化的袖带12的压力或者体积。具体地,传感器18能够使用示波法(oscillometric method)确定与患者14相关的血压或者其它血流动力学参数。
在一些实施例中,传感器18能够检测与袖带12相关的体积或者压力。例如,传感器18可以包括压力传感器并且可以位于袖带12中或者附近。系统10还可以使用多个传感器18操作,并且可以包括设计为结合袖带12操作的高分辨率传感器或者气动传感器。
传感器18还被配置为产生输出信号。可以基于接收自患者14的输入信号产生输出信号。一方面,输出信号可以包括与袖带12和/患者14相关的输入信号的表达。
袖带12、袖带控制器16和传感器18可以与袖带控制模块20操作地关联。具体地,袖带控制模块20包括一个或多个处理器,被配置为控制袖带12、袖带控制器16或者传感器18的一个或多个操作。例如,袖带控制模块20还可以通过控制袖带控制器16而控制袖带12的膨胀。
在一些实施例中,袖带控制模块20计算目标压力。该计算基于来自传感器18的输出信号,如上所述。袖带控制模块20还控制袖带12的膨胀、将袖带12膨胀到目标压力或者通常保持将袖带12膨胀在目标压力附近。
在操作中,在袖带12膨胀期间袖带控制模块20计算目标压力。这样的计算花费少于约15秒。然后,袖带控制模块20通常保持袖带12在目标压力附近持续限定时长,例如,如小于约10秒。在另一个实施例中,目标压力通常持续限定数目的心动周期,例如,如六、八或十个周期。与当前的超收缩技术不同,可以在达到目标压力时获得这样的心动周期数据。此获得性可以减少忽略或者折扣掉来自任意超收缩测量的开始的几个心动循环中的一个或多个的需要。使用当前技术的袖带压缩会引起有意识或者无意识的肌肉移动,影响在超收缩压下的前几次心跳期间获得的信号。这样的数据可能不适合用于参数确定,从而延长了静态阶段。更平缓地将患者的肢体或动脉压缩到超收缩压可以减少或者避免这些不期望的移动的影响。
如图1所示,系统10可选地包括信号分析模块22、通信模块24或者加速度计26。可以与如上面描述的系统10的一个或多个部件一起操作这些部件。
信号分析模块22被配置为使用一个或多个处理器分析一个或多个信号。这样的分析可以基于传感器18的输出信号。例如,信号分析模块22可以包括一个或多个滤波器,其被配置为滤波与传感器18或者袖带控制模块20有关的信号。这样的滤波器可以包括带通、高通或者低通滤波器。
在一些实施例中,信号分析模块22可以确定血流动力学参数。血流动力学参数可以包括心脏或者血管健康的指示,例如,心脏、循环或者血管功能性的指示。具体地,血流动力学参数可以包括心率、血压、血管顺应性(vessel compliance)、主动脉指数(aortic index)、增大指数、反射波比率以及治疗指示(indication of treatment)。血压包括收缩压、舒张压或者平均心房压。治疗指示包括反映药物治疗或者疾病状态的一个或多个治疗的效果的参数。
在一些实施例中,基于超收缩测量确定血流动力学参数。在其它实施例中,基于在袖带膨胀期间获得的第一组数据和在通常袖带保持在目标压力附近期间获得的第二组数据确定血流动力学参数,如下面详细解释的。第一或者第二组数据可以包括与患者4和/或袖带12相关的信号波形相关的各种数据,并且可以包括幅度、频率、形态、特征或者数学导出的数据。数据可以来源于倒数、积分或者频率分析,例如,如快速傅里叶变换。数据还可能来源于包括曲线拟合、神经网络、滤波、平滑或者数据处理的各种算法。
系统10还包括加速度计26以检测移动。加速度计26被配置为检测在一、二或者三维方向上的移动。例如,加速度计26可以用于检测患者14的移动或者患者14的胳膊的移动。
来源于加速度计26的信号可以用于向另一个模块提供附加信息。例如,如果患者14的移动足以干扰传感器18,可以向袖带控制模块20传输来自加速度计26的信号以中断压力循环。另外,可以向信号分析模块22传输来自加速度计26的信号以取消或者重置计算。从传感器18获得的数据可以与来自加速度计26的信号组合以确定移动伪影(motion artifact)是否会引起不规则信号。可以处理来自加速度计26的各种数据以提供附加数据,从而确定一个或多个血流动力学参数。
系统10还可以包括通信模块24,被配置为向患者14或者一个或多个操作者提供通信。例如,通信模块24可以包括显示器,其被配置为显示一个或多个血流动力学参数。在另一个实施例中,通信模块可以包括发送器,其被配置为向远程位置传输数据。通信模块24还可以包括音频输出以与患者14和/或系统10的操作者通信。
除了上述列出的部件,根据需要,系统10可以包括各种其它部件,例如,如存储器、电源以及用户输入。这里描述的一个或多个部件可以组合或者可以分离并且以无线或者有线通信连接操作。另外,系统10的各种部件可以集成在单一处理单元中或者作为分离的处理器操作。在操作中,一个或多个处理器可以被配置为结合一个或多个软件程序操作以提供系统10的功能。
图2示出了根据示范性实施例的当在一时长内施加到患者的袖带压力波形28。例如,波形28可以施加到使用如图1中所示的系统10的患者14。在一些实施例中,波形28可以包括动态阶段30和静态阶段32。
动态阶段30可以包括通常的升压。例如,如在图2中所示,动态阶段30可以包括连续增加的线性压力曲线。在另一个实施例中,动态阶段30可以包括步进压力增加、曲线压力增加、指数压力增加、渐变或者快速压力增加。
在动态阶段30期间,使用一个或多个传感器获得一组或多组数据。如下面详细描述的,可以分析这样的数据以确定目标压力34。目标压力34可以大于收缩压或者约等于收缩压。在一些实施例中,目标压力34可以约等于超收缩压。
静态阶段32包括通常保持袖带压力在目标压力34附近。在操作上,可以在动态阶段30期间确定目标压力并且在静态阶段32期间施加目标压力。目标压力34包括通常恒定的压力。在一些实施例中,目标压力34在范围值内波动。例如,目标压力34可以包括在约±2%、±5%、±10%或者±20%内的值。
为了减少患者的不舒适,动态阶段30和静态阶段32应该小于约60秒。在一些实施例中,阶段30、32的持续时间可以小于约45秒。在一些实施例中,阶段30、32的持续时间可以小于约30秒。具体地,动态阶段30的持续时间可以小于约15秒并且静态阶段32的持续时间可以小于约10秒。虽然图2显示并置的动态阶段30和静态阶段32,但在一些是实施例中,这些阶段可以被一个或多个不同的袖带压力和/或持续时间的其它阶段分离。
图3和4示出了根据本公开的两个示范性实施例的流程图。如上面参考图1的描述,各种模块可以包括一个或多个硬件部件以及一个或多个软件部件,其操作为控制系统10的操作。下面描述的每个步骤可以理解为与一个或多个计算指令对应。这些计算指令基于系统10的硬件和/或软件部件操作,并且可以在一个或多个处理器上操作。
图3包括根据本公开的示范性实施例的过程100。步骤110,标记为“开始”,可以包括启动系统10的操作所要求的一个或多个步骤。例如,可以开启系统10,开始校准协议,将袖带围绕患者的胳膊设置,操作者可以输入信息以识别患者或者从数据库提取信息。另外,可以校准或者测试系统10的各种部件以确保适当的功能。这些操作可以包括袖带完整性的检查、是否获得了足够的功率、一个或多个传感器的校准,或者合适的处理器功能的确认。同样,可以将其它信息输入系统10,例如,患者身份识别、重量、性别、身高或其它合适的数据。
在系统10完成开始110后,袖带12被膨胀(步骤112)。此步骤被认为是动态阶段30的开始。在一些实施例中,启动步骤112可以作为步骤110的一部分。
如上面参考图1的描述,袖带控制器16操作以向袖带12膨胀。在膨胀期间,传感器18可以检测一个或多个信号。可以通过袖带控制模块20分析这些信号以确定是否已经获得了足够的信息(步骤114)。足够的信息指向一个或多个算法提供足以确定何时终止袖带膨胀的信息。例如,算法可以确定袖带膨胀的目标压力。在其它实施例中,算法能够确定停止袖带膨胀的时间。
在一个实施例中,算法使用在动态阶段30期间获得的示波脉冲数据。可以实时分析该数据直到算法认为数据足够用于读出确定的点。这样的数据涉及脉冲包络的全部或者在膨胀期间发现的包络的量。收集的脉冲数据可以被滤波和/或被调整。在其它实施例中,将模型曲线拟合到数据。仍在另一个实施例中,将数据提交到数学例行程序(routine)的训练网络。这样的分析可以用于确定收缩压或者舒张压。
例如,SureBP算法可以用于确定收缩压。在Bruce Alpert写的“Clinicalevaluation of the Welch Allyn SureBP algorithm for automated bloodpressure measurement”中描述了这样的算法,在此引入其整个内容作为参考。这样的算法可以在膨胀期间提供收缩压的精确的测量,而平均误差小于约1mmHg并且平均误差的标准差小于约±7mmHg。在其它实施例中,这样的算法提供小于约5mmHg的平均误差和小于约±5mmHg的标准差。
如果算法确定仍然没有获得足够的信息,继续袖带膨胀(步骤112)直到获得足够的信息。还可以使用一个或多个安全算法以限制袖带膨胀到最大压力。例如,如果袖带压力达到了约200mmHg,终止过程100。
在获得了用于算法的足够的信息以确定用于袖带膨胀的合适的停止点之后,确定目标压力(步骤116)。在一些实施例中,目标压力可以包括确定收缩压。然后基于收缩压确定超收缩压。例如,可以通过收缩压的值加上约10-40mmHg确定超收缩压。可以基于超收缩压确定目标压力的值。在一些实施例中,目标压力被设定到与超收缩压相同的值。
一旦已经确定了目标压力(步骤116),袖带膨胀可以持续到目标压力(步骤118)。一旦袖带膨胀达到了目标压力,可以认为动态阶段30完成并且静态阶段32开始。在静态阶段32期间,袖带压力一般地保持在目标压力附近(步骤120)。如前所述,这样的保持可以包括在目标压力附近的微小波动。
在静态阶段32期间,可以确定一个或多个血流动力学参数(步骤122)。可以使用超收缩分析方法确定血流动力学参数。例如,在Sharrock专利号为No.6,994,675的U.S.专利中描述的,使用在静态阶段32阶段(即,超收缩阶段)获得的一个或多个信号,确定大动脉血管顺应性。虽然Sharrock描述了宽带声换能器的使用,但是来自其它压力换能器的信号可以用于分析在超收缩阶段期间获得的信号的时间(temporal)或幅度变化。Sharrock等人专利申请号为No.2006/0224070的U.S.专利中描述了使用超收缩测量确定增大指数、心功能和心搏量。Lowe等人专利申请号为No.200/0012411的U.S.专利中描述了使用示波技术分析超收缩信号。这里引入其每一个的整个内容作为参考。
在步骤122之后,过程100结束(步骤124)。过程100的终止可以包括渐变或者快速的袖带收缩,显示一个或多个血流动力学参数或者断电。
图4包括根据本公开的另一个示范性实施例的过程200。过程200可以包括与类似于上述过程100的步骤的各种步骤。例如,步骤210,标记为“开始”,可以包括启动系统10的操作所要求的一个或多个步骤,如前面对步骤110的描述。相似地,在动态阶段30期间可以发生步骤212、214、216和218,如上述分别对步骤112、114、116和118的描述。另外,可以在静态阶段32期间发生步骤220和224,如上述分别对步骤120和124的描述。
过程200可以包括在动态阶段30期间的一个或多个附加步骤。在一些实施例中,可以在动态阶段30期间获得第一组数据(步骤215)。这样的数据可以包括从示波脉冲获得的信息。在一些实施例中,第一组数据的源可以不同于提供确定目标压力的数据的源。
过程200可以包括在静态阶段32期间的一个或多个附加步骤。在一些实施例中,可以在静态阶段32期间获得第二组数据(步骤221)。如上所述,第一和第二组数据可以包括与患者14和/或袖带12相关的任意信号波形数据并且可以包括幅度、频率、形态、特征或者数学导出的数据。
基于第一和第二数据组,可以确定血流动力学参数(步骤222)。第一和第二数据组可以被获取并且被比较以及被对比以确定一个或多个参数。例如,在动态阶段30期间的逐搏时间可以与在静态阶段32期间的逐搏时间比较。这样的比较可以用于检查不规则的心跳定时。基于未受压(即,动态阶段30)的数据与受压(即,静态阶段32)的数据的比较确定其它参数。这两个分离样品条件还可以被对比以使用本领域的技术人员公知的其它方法确定一个或多个参数。
另外,分析技术可以用于减少信号噪音。例如,第一和第二数据组可以用于移除与两组数据有关的公共噪音。较清晰的信号被用于更精确或者准确地确定血流动力学参数。
在其它实施例中,在静态阶段32期间确定的一个或多个参数可以用于基于在动态阶段30期间获得的数据确认任意确定。例如,可以基于在静态阶段32期间获得的第二组数据进行收缩压的第二确定。比较收缩压的两个值以确保两者都在可接受的限制中以确认任意计算参数的精度。如果超出了可接受的限制,过程200终止(步骤224)并且如果需要,重复进行。
考虑到这里包括的公开的说明和实践,本领域的技术人员将明白本公开的其它实施例。旨在认为说明和实例仅作为示范目的,通过下述权利要求限定本公开的真实范围和精神。
Claims (15)
1.一种用于监视患者的系统,所述系统包括:
袖带,其被配置为膨胀以至少部分闭塞所述患者的动脉;
袖带控制器,其被配置为在动态阶段期间膨胀所述袖带并且在静态阶段期间保持所述袖带的膨胀在目标压力附近;
传感器,其被配置为接收与至少部分闭塞的动脉相关的信号并且基于接收的信号产生输出信号;以及
袖带控制模块,其被配置为在所述动态阶段期间并且基于所述输出信号确定所述目标压力,并且在所述动态阶段和所述静态阶段期间控制所述袖带控制器,其中所述目标压力是超收缩压。
2.根据权利要求1的系统,其中所述袖带控制模块还被配置为确定收缩压并且基于所述收缩压确定所述目标压力。
3.根据权利要求2的系统,其中以小于15秒确定所述收缩压。
4.根据权利要求2的系统,其中以小于5mmHg的平均误差确定所述收缩压。
5.根据权利要求4的系统,其中所述平均误差具有小于±5mmHg的标准差。
6.根据权利要求1的系统,其中所述传感器包括压力传感器。
7.根据权利要求1的系统,其中所述传感器被配置为以示波法操作。
8.根据权利要求1的系统,其中还包括信号分析模块,其被配置为基于所述传感器的所述输出信号确定血流动力学参数,其中所述血流动力学参数包括心率、血压、血管顺应性、主动脉指数、增大指数、反射波比率以及治疗指示中的至少一个。
9.根据权利要求8的系统,其中基于在所述动态阶段期间获得的第一组数据和在所述静态阶段期间获得的第二组数据确定所述血流动力学参数。
10.一种处理器,被配置为:
传送第一信号以膨胀袖带从而至少部分闭塞患者的动脉;
从所述袖带接收表示来自至少部分闭塞的动脉的振动的信号;
基于接收的信号确定在袖带膨胀期间的目标压力,其中基于所述接收的信号确定收缩压,基于所述收缩压确定超收缩压,以及基于所述超收缩压确定所述目标压力;以及
传送第二信号以将袖带膨胀保持在所述目标压力附近。
11.根据权利要求10的处理器,其中以小于15秒确定所述超收缩压。
12.根据权利要求10的处理器,其中以小于5mmHg的平均误差确定所述超收缩压。
13.根据权利要求12的处理器,其中所述平均误差具有小于±5mmHg的标准差。
14.根据权利要求10的处理器,其中所述处理器还被配置为使用示波法并且基于所述接收的信号确定血流动力学参数。
15.根据权利要求14的处理器,其中所述血流动力学参数基于在袖带膨胀期间接收的所述信号的至少一部分并且基于在将袖带膨胀保持在所述目标压力附近期间接收的所述信号的至少一部分。
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