CN106999068A - 用于在使用流体填充的导管‑压力计系统测量侵入性血压时在体内优化测量精度的方法和装置 - Google Patents

用于在使用流体填充的导管‑压力计系统测量侵入性血压时在体内优化测量精度的方法和装置 Download PDF

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Abstract

用于在使用流体填充的导管‑压力计系统测量侵入性血压时在体内优化测量精度的方法和装置，包括：‑填充有无菌流体的导管(1)；‑填充有无菌流体的压力管线(2)，其具有一个或多个管塞或联接件并且连接到导管(1)；‑填充有无菌流体的压力传感器‑涌流系统单元(3)，其连接到压力管线(2)并且还连接到填充有无菌流体的加压存储袋(4)；‑压力传感器(5)，其集成到压力传感器‑涌流系统单元(3)并且设置有薄膜，薄膜将压力信号转换成电信号并且将电信号传输到医疗信号处理装置(6)；‑涌流系统(7)，其集成到压力传感器‑涌流系统单元(3)并且确保从存储袋(4)到导管(1)的入口的连续涌流得以保持，并且涌流系统设置有手动可操作元件，以便暂时短暂地打开涌流系统以及再次将其关闭，或者在较长时间内暂时打开涌流系统；‑医疗信号处理装置(6)，其连接到压力传感器(5)。其特征在于，所述方法和装置：‑计算流体填充的导管‑压力计系统的固有频率和阻尼系数；‑以及，使用这些数据计算流体填充的导管‑压力计系统的动态响应图；‑以及，使用这些数据计算流体填充的导管‑压力计系统的反相动态响应图；‑以及，将反相动态响应图用作所谓的放大器，由压力传感器测量的信号利用放大器被处理，之后通过被处理的信号计算侵入性血压信号和侵入性血压值，放大器也称为滤波器。

Description

用于在使用流体填充的导管-压力计系统测量侵入性血压时 在体内优化测量精度的方法和装置
技术领域
本发明涉及使用流体填充的导管-压力计系统测量侵入性血压(invasive bloodpressure)，包括：
-填充有无菌流体的导管；
-填充有无菌流体的压力管线，所述压力管线具有一个或多个管塞或联接件并且连接到所述导管的出口；
-填充有无菌流体的压力传感器-涌流系统单元，所述压力传感器-涌流系统单元连接到压力管线并且还连接到填充有无菌流体的加压存储袋；
-压力传感器，所述压力传感器集成到压力传感器-涌流系统单元并且设置有薄膜，薄膜将压力信号转换成电信号并且将所述电信号传输到医疗信号处理装置；
-涌流系统，所述涌流系统集成到所述压力传感器-涌流系统单元并且确保来自所述存储袋的连续涌流得以保持，并且所述涌流系统设置有手动可操作元件，以便暂时短暂地打开所述涌流系统以及再次将其关闭，或者在较长时间内暂时打开所述涌流系统。
背景技术
主要应用领域在比如重病护理、手术室、心导管插入术以及中度护理之类的部门，其中为了监测和治疗干涉，多个血液动力参数被连续地测量。在此，为了使用流体填充的导管-压力计系统测量侵入性血压，导管被插入到患者中并且被定位成使得血压能够在所关心的位置被测量，这样的位置通常为颈静脉，锁骨下静脉，桡动脉或肺动脉。流体填充的导管-压力计系统通常被连接到血液动力监测器，该监测器将血压信号以及其相应的心舒期、心缩期以及平均值显示在屏幕上。在“临床麻醉学手册”，Larry F.Chu和Andrea J.Fuller，Wolters Kluwer，2011年版，第11-13章中，有对侵入性血压被测量的方法及其医疗应用的广泛描述。
目前的现有技术是这样的：测量侵入性血压主要通过流体填充的导管-压力计系统执行，而不是通过所谓的尖端传感器系统(由于其成本，其复杂的校准过程以及其脆弱的构造)。因此，流体填充的导管-压力计系统是广泛的，尽管它们在一定程度上表现出干涉测量的性质。这种干涉主要是由于导管-压力计系统的流体填充部分，如描述于：用于血压测量的流体填充的导管系统的动压响应：使用不同一次性系统的压力记录分析方法的测量精度和可靠性，Stefano Romagnoli等人，Journal of Critical Care(2011)26,415-422。其技术特征使流体填充的导管-压力计系统表现得像具有固有频率和阻尼系数作为特征参数的欠阻尼二阶测量系统。适用于这种系统的物理规则描述于：线性机械系统的动态响应-建模、分析和仿真，Jorge Angelis，Springer LLC 2011，ISBN 978-1-4419-1026-4。流体填充的导管-压力计系统的动态响应图示出针对系统的固有频率被最大化的上升。如果这种上升在待测信号的带宽内，则会导致不准确的测量。这适用于目前市场上的许多导管和压力测量套件。作为动脉血压测量的例子，这个问题被详细讨论于：监测动脉血压：你可能不知道的，Beate H.McGhee和Elizabeth J.Bridges，Critical Care Nurse，2002年4月vol.22no.2:60-79。还描述了使用者如何能够通过理解涌流系统施加的短压力脉冲之后的振荡来估计测量的精度。这种方法今天仍在使用。然而，这样的话，如果估计显示测量不会以足够的精度进行，则不可能执行校正。这是一个显著的缺点，因此是这种方法的缺点。
另一方面，一种方法和装置描述于：用于从侵入性血压测量数据中去除振荡伪影的方法和装置，EP 1 769 736A1，04.04.2007Bulletin 2007/14，其中，根据施加的短压力脉冲计算固有频率和阻尼系数，然后将递归算法应用于失真的血压信号，以便重构原始血压信号。这种重构方法非常复杂，因此需要一个先进的计算单元。提到了高达10秒的计算时间。所有这一切构成了这种方法的主要缺点。
发明内容
因此，本发明的目的是为了弥补上述方法和装置的缺点，使得在使用流体填充的导管-压力计系统测量侵入性血压时在体内获得最佳精度，无论用户选择的构成执行所述测量的流体填充的导管-压力计系统的产品如何，而且无论安装该系统时是否有任何不准确的填充。
为了实现本发明的目的，描述了一种方法和装置，其中使用所谓的放大器或者还使用所谓的滤波器，其动态响应图反相于使用中的流体填充的导管-压力计系统的动态响应图。通过这种方式，校正了流体填充的导管-压力计系统的动态响应图的典型的上升，并且获得了所谓的平坦动态响应图，从而导致最佳的测量精度。
在优选实施例中，该方法和装置将在用作压力传感器和血液动力监测器之间的所谓接口的医疗信号处理装置中实现。
在另一实施例中，该方法和装置将在血液动力监测器本身中实现。
本发明假定流体填充的导管-压力计系统表现得像欠阻尼二阶测量系统，其中动态响应图可以从阶跃响应或脉冲响应导出。
附图说明
通过参考修改的附图进行的以下详细描述，本发明的特征和细节将变得清楚，附图为本发明的作为非限制性示例提供的实施例，在附图中：
-图1是根据本发明的总安装方案。
-图2是根据图1的流体填充的导管-压力计系统中的阶跃响应的示例。
-图3是流体填充的导管-压力计系统的由根据图2的阶跃响应表征的动态响应图。
-图4是根据图3的动态响应图的反相动态响应图。
-图5是平坦动态响应图。
具体实施方式
如图1所示，总安装方案包括：
-填充有无菌流体的导管(1)，该导管被定位在患者体内，使得待被测量的血压信号在导管(1)的入口处，
-填充有无菌流体的压力管线(2)，该压力管线具有一个或多个管塞和联接件并且连接到导管(1)的出口；
-填充有无菌流体的压力传感器-涌流系统单元(3)，该压力传感器-涌流系统单元连接到压力管线(2)并且还连接到填充有无菌流体的加压存储袋(4)；
-压力传感器(5)，该压力传感器集成到压力传感器-涌流系统单元(3)并且设置有薄膜，薄膜将压力信号转换成电信号并且将所述电信号传输到医疗信号处理装置(6)；
-涌流系统(7)，该涌流系统集成到压力传感器-涌流系统单元(3)并且确保从存储袋(4)到导管(1)的入口的连续涌流得以保持，并且该涌流系统设置有手动可操作元件，以便暂时短暂地打开涌流系统以及再次将其关闭，或者在较长时间内暂时打开涌流系统；
-医疗信号处理装置(6)，该医疗信号处理装置用作压力传感器(5)与血液动力监测器(8)之间的接口。
一旦流体填充的导管-压力计系统被安装在患者上，通过快速地打开和再次关闭涌流系统(7)，使用者将在导管-压力计系统的流体填充的部分中产生短的压力脉冲，之后，阻尼振荡将形成，如图2所示。通过使用对于欠阻尼二阶测量系统的阶跃响应在时域中可适用的物理规则，医疗信号放大装置(6)计算相关的流体填充的导管-压力计系统的固有频率和阻尼系数。
使用计算出的固有频率和阻尼系数的值，并且进一步使用对于欠阻尼二阶测量系统在频域中可适用的物理规则，医疗信号放大装置(6)接着计算具有图2所示的响应的系统所示出的动态响应图。流体填充的导管-压力计系统的动态响应图因此呈现上升(upswing)形式的典型的增益因子，这表示特定频率被放大，并因此被不正确地测量，并且其中最大误差以系统的固有频率产生。
给出计算出的动态响应图的情况下，医疗信号放大装置(6)接着通过针对每个频率使相应增益因子反相来计算反相动态响应图，在图4中示出了图3的反相动态响应图，这意味着它也是具有图2所示的阶跃响应的系统的反相动态响应图。
一旦该反相动态响应图被计算出，则医疗信号放大装置(6)将根据计算出的反相动态响应图的图案所谓放大或所谓过滤由压力传感器(5)测量的信号。因此，所述信号被医疗信号处理单元(6)处理并且流体填充的导管-压力计系统的动态响应图中的特性上升被完全校正，从而导致如图5所示的平坦动态响应图。血液动力监测器(8)接着进一步处理所述信号以显示侵入性血压信号，以及其相应的心舒期、心缩期以及平均值和所有相关计算。因此，使用者干涉将被限制于通过涌流系统(7)施加短的压力步骤，其中将不再需要由使用者自己估计测量的适当性，因为最佳测量精度总是能够通过使用本发明的方法和装置实现，无论用于使用流体填充的导管-压力计系统执行侵入性血压测量的产品如何，并且无论所述产品被安装的方式如何。这是本发明相对于目前可获得的技术的显著优点。

Claims (4)

1.用于在使用流体填充的导管-压力计系统测量侵入性血压时在体内优化测量精度的方法和装置，包括：
-填充有无菌流体的导管(1)
-填充有无菌流体的压力管线(2)，所述压力管线具有一个或多个管塞或联接件并且连接到所述导管(1)
-填充有无菌流体的压力传感器-涌流系统单元(3)，所述压力传感器-涌流系统单元连接到所述压力管线(2)并且还连接到填充有无菌流体的加压存储袋(4)
-压力传感器(5)，所述压力传感器集成到所述压力传感器-涌流系统单元(3)并且设置有薄膜，所述薄膜将压力信号转换成电信号并且将所述电信号传输到医疗信号处理装置(6)
-涌流系统(7)，所述涌流系统集成到所述压力传感器-涌流系统单元(3)并且确保从所述存储袋(4)到所述导管(1)的入口的连续涌流得以保持，并且所述涌流系统设置有手动可操作元件，以便暂时短暂地打开所述涌流系统以及再次将其关闭，或者在较长时间内暂时打开所述涌流系统
-医疗信号处理装置(6)，所述医疗信号处理装置连接到所述压力传感器(5)
其特征在于，包括方法和装置，所述方法和装置：
-计算所述流体填充的导管-压力计系统的固有频率和阻尼系数
-以及，使用这些数据计算所述流体填充的导管-压力计系统的动态响应图
-以及，使用这些数据计算所述流体填充的导管-压力计系统的反相动态响应图
-以及，将所述反相动态响应图用作所谓的放大器，由所述压力传感器测量的信号利用所述放大器被处理，之后通过被处理的信号计算侵入性血压信号和侵入性血压值，所述放大器也称为滤波器。
2.根据权利要求1所述的方法和装置，其特征在于，额外地执行血液动力监测。
3.根据权利要求1或2所述的方法和装置，其特征在于，具有多个管腔的导管被使用，使得存在有多个流体填充的导管-压力计系统。
4.根据权利要求1或2或3所述的方法和装置，其特征在于，一个或多个血液收集系统位于所述压力管线内部。
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