CN109414199A - 用于最大动脉顺应性的无创评估的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定对象(12)的动脉顺应性的设备(10)。所述设备(10)包括：可充气臂带(14)；压力传感器(18)，其被配置为感测指示所述臂带(14)内的压力的压力信号(52)；第二传感器(20)，其至少部分地被集成在所述臂带(14)中并且被配置为感测响应于由所述对象(12)的动脉(50)中的脉动血流引起的所述臂带(14)的扩张和收缩的第二信号(56)；以及处理单元(22)。所述处理单元被配置为：基于所述压力信号(52)的所述部分来确定所述对象(12)的脉压；基于所述第二信号(56)的所述部分来确定在至少一个心动周期期间所述对象(12)的所述动脉(50)的动脉体积变化；并且基于脉压和所述动脉体积变化来确定所述对象(12)的所述动脉顺应性。

Description

用于最大动脉顺应性的无创评估的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于无创血压监测并且用于确定动脉顺应性的设备。本发明还涉及一种用于确定对象的动脉顺应性的对应的方法。
背景技术
应预料到，在不久的将来，可穿戴在体传感器的出现使得能够通过利用以个体为中心的可穿戴传感器技术替换常规医院处置来从常规医院处置转变，以提供关于对象的总体健康的更好的信息。应预期到，这样的生命体征监视器系统应当通过疾病预防来减少处置成本并且提高生命质量，以及潜在地改进的生理数据以供医师当试图诊断对象的总体健康状况时分析。生命体征监测通常包括监测以下物理参数中的一个或多个：心率、血压、呼吸率和核心体温。被认为变得越来越重要的另一生命体征是所谓的血管或者动脉硬度。
本发明关注于确定血压和描述动脉硬度的参数。
在美国，大约30％的成年群体具有高血压。该群体的仅大约52％使其状况在控制之下。高血压是不具有明显的症状的常见健康问题。血压一般随着年龄增长而上升并且在稍后的生活中变为高血压的风险是相当大的。年龄组65-74中的人的大约66％具有高血压。持续的高血压是中风、心力衰竭和增加的死亡率的关键风险因素之一。对象的状况可以通过生活方式改变、健康饮食选择和药物来改进。特别地对于高风险患者而言，借助于不妨碍普通日常生活活动的系统的连续的24小时血压监测是非常重要的。血压通常地被测量为两个读数：收缩压和舒张压。收缩压在心脏的左心室的最大收缩期间在动脉中发生。舒张压是指当心肌在心跳之间静止并且重新充满血液时动脉中的压力。正常血压被认为是120/80mmHg。当血压高于140/90mmHg时，人被认为是高血压患者。
存在监测血压的两种主要类别的方法：(a)有创直接血压监测和(b)无创间接血压监测。
有创直接血压监测可以例如通过导管插入术完成，其是测量血压的黄金标准。流体中的应变规与动脉侧的血液直接接触放置。该方法仅当在动态(临床)环境中要求准确的连续的血压监测时被使用。其最常见地被使用在重症监护医学和麻醉中以实时监测血压。
无创间接血压监测可以例如借助于示波测量法完成。示波测量法是用于血压的自动化无创测量的方式。在示波测量法中，使用具有集成压力传感器的可充气臂带(参见例如Alpert等人的Oscillometric Blood Pressure：A review for clinicians，Am.Soc.Hypertension，2014)。可充气臂带在大约与心脏相同的高度处被放置在对象的上臂周围。
利用电子示波计血压设备，空气将被泵送入臂带中到初始地高于动脉收缩压的压力。因此，肱动脉被完全地堵塞，这阻塞通过动脉的血流。然后，臂带中的压力将通过将臂带放气到低于舒张压而缓慢地减少。当对臂带进行放气时，臂带内部的压力利用电子压力换能器来测量以观察臂带压力振荡。这些振荡当血流存在时发生，但是当肱动脉被部分地堵塞时受限制。振荡与由泵送心脏激发的动脉的周期运动同步。在放气时段期间的所测量的压力波形被称为臂带放气曲线并且叠加臂带放气曲线的信号输出中的所测量的振荡被表示为示波计波形。
示波计波形可以例如借助于高通滤波从压力换能器的原始信号导出。然后可以借助于示波测量法的领域中公知的适当的算法从示波计波形确定收缩压、平均压和舒张压(参见例如Babbs的Oscillometric Measurement of Systolic and Diastolic BloodPressures Validated in a Physiologic Mathematical Model，BioMedicalEngineering OnLine，2012和Raamat等人的Accuracy of Some Algorithms to Determinethe Oscillometric Mean Arterial Pressure：A Theoretical Study，Blood PressureMonitoring，2013)。
如上文已经提到的，根据本发明关注的另一生命体征是动脉硬度。生物老化和动脉硬化驱动动脉硬度。动脉硬度的主要原因是血管钙化、动脉弹性纤维的渐进退化和遗传因素。增加的动脉硬度与心血管事件(诸如心肌梗塞和中风)的增加的风险相关联。心血管疾病是全球死亡的第一原因。在2012年估计1750万人死于心血管疾病，这表示所有全球死亡的31％。在这些死亡之中，估计740万归因于冠心病并且670万归因于中风。动脉硬度被认为是高血压患者中的心血管发病率和死亡率的独立预测器。
血压与动脉壁硬度具有复杂的非线性关系。动脉的壁硬度不是常量，而是取决于血压和平滑肌收缩二者。在动脉硬度的上下文中，血压最好由平均动脉压表示。可以在Tomlinson的Methods for Assessing Arterial Stiffness：Technical Considerations，Wolters Kluwer Health，2012中找到表征动脉弹性力学的公知的动脉壁模型。
本发明特别关注于描述动脉硬度的参数。描述动脉硬度的可靠参数是所谓的动脉顺应性，其在本领域中是公知的。动脉顺应性Cart是响应于血压ΔP的变化的血管体积变化ΔVart的度量，即Cart＝ΔVart/ΔP。
在现有技术中，存在用于以无创的且用户友好的方式评估/估计动脉顺应性的许多方法。从Drzewiecki等人的Non-Invasive Measurement of the Human BrachialArtery Pressure-Area Relation in Collapse and Hypertension，1998以及从Liu的ANew Oscillometry-Based Method for Estimating Brachial Artery Compliance underloaded conditions，IEEE Transbiomed Eng.2008已知典型的方法。这些方法使用可充气臂带来评估动脉顺应性。由于臂带是弹性的并且包含压缩空气，因而臂带自身具有其自身的顺应性C臂带。臂带顺应性是臂带体积V臂带与臂带压力P臂带之间的非线性关系并且由波义耳定律的影响和被施加到上臂的臂带的紧度引起。当提前知道C臂带时，可以通过计算ΔVart＝C臂带·ΔP臂带从所观察的臂带压力变化导出血压体积变化。
上文提到的方法的巨大缺点在于，其要求臂带的体积压力关系C臂带的准确表示，这意味着需要在臂带压力的每个值处确定臂带顺应性C臂带。该关系不是固定的并且需要随时间重新校准并且可以因此当评估动脉顺应性时引入系统误差。
如由Liu所提出的(参见以上参考文献)，数学模型可以被用于根据空气臂带体积VI 臂带和由压力换能器所测量的臂带内的压力PI 臂带估计在充气时段期间的臂带顺应性CI 臂带。空气臂带体积VI 臂带通过对来自空气流传感器的信号F求积分来估计。动脉体积变化Vart根据所观察的臂带压力PD 臂带和在臂带放气期间的幅度振荡AO并且通过并入臂带顺应性模型CI 臂带来预测。动脉顺应性Cart进而根据所估计的Vart和臂带中的所观察的压力变化来估计。在该方法中，Vart间接地根据在放气时段期间的臂带压力变化来估计。这可以再次产生系统误差。
US 2006/0247538 A1公开了一种无创性地获得血管顺应性和/或血管分割的方法。一系列血压值被应用到血管的区域来调节血管壁的跨壁压。在压力值中的每个处，测量通过血管的区域的脉搏传送时间和脉搏波速度中的至少一个。根据脉搏传送时间或者脉搏波速度和施加的压力来确定血管顺应性和血管分割中的至少一个。
US 2014/0135634 A1公开了一种利用双(远端堵塞和近端)肱动脉堵塞臂带和双外部密切无创性地获得中央动脉血压波形的连续记录的方法。远端动脉堵塞臂带消除静脉停滞伪影和从主动脉到肱动脉的流量相关梯度。近端臂带测量并且递送双外部振荡。双外部振荡允许在每个心动周期期间的在众多跨壁压值处的动脉顺应性的测量结果。跨壁压/动脉顺应性和动脉压曲线随后使用双外部振荡来重建。曲线包括两个部分，快速部分和缓慢部分，这两者在比动脉搏动更高的频率处。
发明内容
因此，本发明的目标是提供一种用于确定对象的动脉顺应性的设备和方法，其克服根据现有技术的上文提到的方法的问题和缺点。本发明的目标特别是找到一种用于以直接的、比较更精确的、又用户友好的方式评估动脉顺应性的方式。
在本发明的第一方面中，呈现了一种用于确定对象的动脉顺应性的设备，其包括：
-可充气臂带，其能附接到所述对象的身体部分；
-充气和放气单元，其用于对所述臂带进行充气和放气；
-压力传感器，其被配置为感测指示所述臂带内的压力的压力信号；-第二传感器，其至少部分地被集成在所述臂带中并且被配置为感测响应于由所述对象的动脉中的脉动血流引起的所述臂带的扩张和收缩的第二信号；以及
-处理单元，其被配置为：
(i)评价当所述臂带被附接到所述对象的所述身体部分并且从高于收缩压被放气到低于舒张压时记录的所述压力信号和所述第二信号的至少部分，
(ii)基于所述压力信号的所述部分来确定所述对象的脉压，
(iii)基于所述第二信号的所述部分来确定当所述臂带从高于收缩压被放气到低于舒张压时记录的针对多个心动周期中的每个的所述对象的所述动脉的动脉体积变化；并且
(iv)通过以下操作中的任一项来确定所述对象的所述动脉顺应性：
确定针对所述多个心动周期中的每个确定的所述动脉体积变化的最大动脉体积变化并且将所述最大动脉体积变化除以所述脉压，
或者将所述多个心动周期的所确定的动脉体积变化中的每个除以所述脉压以接收多个动脉顺应性值，并且然后确定所述多个动脉顺应性值的最大值。
在本发明的第二方面中，呈现了一种用于确定对象的动脉顺应性的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
-将可充气臂带附接到所述对象的身体部分；
-将所述臂带充气到高于收缩压的第一压力；
-将所述臂带放气到低于舒张压的第二压力；
-当所述臂带从高于收缩压被放气到低于舒张压时，感测指示所述臂带内的压力的压力信号；
-当所述臂带从高于收缩压被放气到低于舒张压时，感测响应于由所述对象的脉动血流引起的所述臂带的扩张和收缩的第二信号；
-基于所述压力信号来确定所述对象的脉压；
-基于所述第二信号来确定当所述臂带从高于收缩压被放气到低于舒张压时记录的针对多个心动周期中的每个的所述对象的动脉的动脉体积变化；并且
-通过以下操作中的任一项基于所述脉压和所述动脉体积变化来确定所述对象的所述动脉顺应性：
确定针对所述多个心动周期中的每个确定的所述动脉体积变化的最大动脉体积变化并且将所述最大动脉体积变化除以所述脉压，
或者将所述多个心动周期的所确定的动脉体积变化中的每个除以所述脉压以接收多个动脉顺应性值，并且然后确定所述多个动脉顺应性值的最大值。
在从属权利要求中定义了本发明的优选实施例。应当理解，要求保护的方法具有与要求保护的设备和如从属权利要求中所限定的类似和/或相同的优选实施例。
本发明的发明人已经发现一种用于以无创的用户友好的方式直接地评估对象的动脉顺应性的方式。与来自现有技术的上文提到的方法(参见Drzewieck等人和Liu)相比，测量不要求臂带的顺应性需要被确定的间接计算。所呈现的设备和方法因此不太易于出错并且要求用于准备和计算的更少时间。
根据本发明能够进行对动脉顺应性的直接测量，因为在本文中呈现的设备使用特别地专用于感测响应于由对象的动脉中的脉动血流引起的臂带的扩张和收缩的信号(被表示为第二信号)的额外传感器(被表示为第二传感器)。臂带的这些扩张和收缩与臂带被附接到的身体部分的区域中的动脉横截面的变化成比例。动脉横截面的变化再次与绝对动脉体积变化成比例。由于第二传感器，因此能够感测(至少粗略地估计)与动脉体积变化直接成比例的信号。因此，能够容易地基于第二信号来确定/估计动脉体积变化，使得动脉顺应性可以基于已知的关系C＝ΔVart/ΔP来直接地评估，其中，ΔVart是基于第二信号所确定的动脉体积变化，并且ΔP是可以基于压力信号来计算(例如，借助于示波计评价)的脉压(收缩压-舒张压)。
本文中呈现的方法的另一优点在于，这两个传感器(即，压力传感器和第二传感器)至少部分地被集成在臂带中(这意味着所述传感器的至少部分被集成在臂带中，而传感器的其他部分可以被集成或可以不被集成在臂带中)。这两个传感器因此紧密靠近动脉定位并且因此能够精确地确定被用于对象的动脉顺应性的计算的参数(即，脉压和动脉体积变化)。所述计算因此独立于臂带的顺应性。
所述处理单元被配置为：
-当所述臂带从高于收缩压被放气到低于舒张压时，基于针对多个心动周期的所述第二信号来确定所述动脉体积变化，
-确定针对所述多个心动周期中的一个的最大动脉体积变化；并且
-基于所述脉压和所述最大动脉体积变化来确定所述对象的所述动脉顺应性。
换句话说，所述对象的动脉顺应性与在所述臂带放气时段期间估计的最大动脉顺应性相关联。清楚的是，取代确定最大动脉体积变化，能够针对所记录的心动周期中的每个以上文所提到的方式确定所述动脉顺应性并且然后在此后基于针对每个心动周期的动脉顺应性计算的值来确定所述最大动脉顺应性。这两种方法被认为是等效的。
根据实施例，所述处理单元被配置为借助于示波计评价基于所述压力信号来确定所述对象的所述脉压。所述处理单元可以因此通过例如高通滤波以已知的方式从所述压力信号导出所述示波计压力波形信号。所述处理单元可以然后确定平均动脉压，因为所述平均动脉压等于在所述示波计压力波形信号中出现最大振荡处的时刻处的平均臂带压力。所述处理单元可以然后借助于众所周知的算法基于所述平均动脉压力来计算收缩压Ps和舒张压Pd。例如从Raamat等人的Accuracy of Some Algorithms to Determine theOscillometric Mean Arterial Pressure：A Theoretical Study，Blood PressureMonitoring，2013已知这样的算法之一。脉压ΔP可以然后通过计算ΔP＝Ps-Pd来确定。
根据另一实施例，所述处理单元可以被配置为不仅基于所述压力信号而且基于所述第二信号来确定所述对象的所述脉压。
所述第二信号还包括由所述对象的所述动脉中的所述脉动血流引起的幅度振荡。作为所述示波计评价的前提条件的所述示波计波形可以因此还从所述第二信号导出，使得所述幅度振荡可以从所述第二信号导出，而所述臂带放气曲线仍然从所述压力信号导出。所述收缩压和舒张压的所述确定将仍然基于相同的示波计原理。然而，还将能够基于所述压力信号和所述第二信号二者来评价所述示波计波形。这将导致所述脉压的更鲁棒的评价。
根据本发明的另一实施例，所述第二传感器包括光学传感器。
所述光学传感器优选地使用微弯曲光纤。特别地，所述光学传感器优选地包括：光纤，其被集成到所述臂带中；光源，其被配置为产生在所述光纤的第一端处被耦合到所述光纤中的光；以及光检测器，其被配置为在所述光纤的与所述第一端相对的第二端处检测所述光。所述光检测器优选地被配置为将所检测到的光变换为与所检测到的光的强度成比例并且表示所述第二信号的电信号。然而，从Dziuda的Fiber-Optic Sensors forMonitoring Patient Physiological Parameters：A Review of ApplicableTechnologies and Relevance to Use During Magnetic Resonance ImagingProcedure，Journal of Biomedical Optics，2015示范性地已知被用于不同的目的的这样的光纤传感器的范例。
实际上，被集成在所述臂带中的光纤的任何干扰产生指示所述光纤的激发的光学信号的变化。由于所述臂带由于所述对象的动脉中的脉动血流以振荡的方式扩张和收缩，因而由部分地和非堵塞的动脉引起的物理重复/振荡移动将引起所述光学信号(第二信号)内的对应的振荡信号部分。该振荡信号部分可以借助于适当的信号处理/信号滤波来容易地提取。借助于光检测器检测的光学输出信号相对于由光源生成的光学输入信号中的变化因此与响应于当将臂带放气时由臂带引起的透壁动脉血压的变化的动脉体积变化直接成比例。换句话说，脉动血流引起光纤的重复形状变化。光纤的这种形状变化将改变在光检测器处检测的光强度，因为取决于光纤的形状，由光源生成的或多或少的光将到达光检测器。因此，光强度的变化与光纤的干扰直接成比例。
根据实施例，所述臂带包括可充气部分和被连接到所述可充气部分的可伸展的载体材料，其中，所述光纤被集成在所述可伸展的载体材料中。这具有以下优点：所述光纤的形状变化将是尽可能大的并且尽可能连续的。
根据另一实施例，优选的是，所述可伸展的载体材料被布置在所述臂带的被配置为接触所述对象的皮肤的一侧处。这确保所述臂带的所述可充气部分的充气和放气对第二信号的影响尽可能低，将包括光纤的可伸展的材料尽可能接近于对象的皮肤而布置另外增加测量的精确度。
根据另一优选的实施例，所述光纤在所述臂带中被布置为折叠的缠绕。所述光纤优选地未完全地在所述臂带的周围缠绕为直接环路，而是被布置为被嵌入在可伸展的载体材料中的折叠的缠绕。特别优选的是，所述光纤包括至少两个折叠的缠绕，因为这使第二传感器的感测面积和准确度最大化。改进灵敏度的另一选项是使用两个可伸展的载体材料层，其中，所述光纤被定位在所述两个层之间。
作为对光学传感器的使用的备选方案，所述第二传感器可以包括应变规。该应变规将根据与上文所描述的光学传感器类似的测量原理工作。由所述对象的动脉中的脉动血流引起的臂带的扩张和收缩导致由所述应变规生成的振荡电信号。该信号可以表示上文讨论的第二信号。
附图说明
本发明的这些和其他方面将从在下文中所描述的实施例而显而易见并且得以阐述。在以下附图中：
图1示出了根据本发明的设备的第一实施例；
图2示出了图示用于控制根据图1中所示的实施例的设备的控制模型的框图；
图3示出了可以被用作根据本发明的设备的一部分的可充气臂带的示范性实施例；
图4示出了当被定位在上臂处时图3中所示的臂带的横截面的示意图；
图5图示了借助于可以是根据本发明的设备的一部分的压力传感器监测的示范性压力信号；并且
图6示出了图示根据本发明的方法的示意性框图。
具体实施方式
图1示出了用于确定对象的动脉顺应性的设备的示范性实施例。设备在其中利用附图标记10整体表示。利用附图标记12在图1中表示对象(即，人类)。
设备10包括可充气臂带14、用于对臂带14进行充气和放气的单元16、压力传感器18、第二传感器20和处理单元22。充气和放气单元16、压力传感器18、第二传感器20和处理单元22根据图1中所图示的示范性范例被安装在外部壳体24中，该外部壳体被布置在本地、远离可充气臂带14。可充气臂带14在图1中所示的范例中被附接到对象12的上臂。可充气臂带14经由软管26被连接到压力传感器18。该软管26还被连接到充气/放气单元16。此外，臂带14经由一个或多个数据连接28被连接到第二传感器20。
应当注意，第二传感器20的仅仅部分根据图1中给出的范例被安装在外部壳体24中，而至少一个部分30被集成到臂带14中。根据图1中所图示的实施例，第二传感器20的该部分30包括光纤，如下面将更详细地描述的。光纤30优选地还被用作被集成到可充气臂带14中的光纤30的部分与光源32和光检测器34之间的数据连接28，所述光源和光检测器在该范例中被安装在外部壳体24中。
应当注意，图1图示了根据本发明的设备10的实施例，其中，设备10的最少可能部分被集成到可充气臂带14中(即，第二传感器20的仅仅部分(即，光纤30))。然而，此外，设备10的其他部分(即，充气/放气单元16、压力传感器18、处理单元22、光源32和/或光检测器34)也可以通常部分地或整体地各自被集成到臂带14中。例如，所有这些部件可以被集成到臂带14中。在另一范例中，除处理单元22之外的所有部件可以被集成到臂带14中，而处理单元22被布置为远离臂带14并且借助于无线数据连接被连接到压力传感器18和第二传感器20。在设备10的又一范例中，部件16-22可以被分布使得它们被布置在多个不同的外部壳体中。
根据本发明的设备10可以任选地还包括显示器36。该显示器36还可以被布置为远离可充气臂带14(例如，被安装在外部壳体24中)或者其可以被集成到可充气臂带14中。
图3以放大透明视图示出了可充气臂带14的示范性范例。根据其中所图示的范例，臂带14包括可充气部分38。该可充气部分38经由软管26被连接到充气/放气单元16。充气/放气单元16可以包括用于对可充气部分38进行充气的泵，以及用于对可充气部分38进行放气的阀。可充气部分38优选地包括一个或多个密封腔室，该一个或多个密封腔室可以充满空气。
此外，臂带14包括固定单元40，其可以例如包括钩和环紧固件(紧固件)。臂带14可以因此容易地被附接到对象12的适当的身体部分(例如被附接到上臂上)。根据图3中所示的实施例，臂带14还包括光纤30。如在图3中所示，光纤30优选地未完全地在臂带14周围缠绕为直接环路，而是被布置为折叠的缠绕。光纤30优选地被集成到可伸展的载体材料42中。该可伸展的载体材料42优选地覆盖当臂带14被附接到对象12的上臂时可充气部分38的接触对象12的皮肤的一侧。在图4中所图示的横截面中可以看到相同内容，其中，附图标记44指示对象12的皮肤，附图标记46指示对象12的肌肉，附图标记48指示对象12的骨骼并且附图标记50指示对象12的动脉。
可以参考图2中所图示的示意性控制模型最好地解释设备10的操作的模式。压力传感器18感测指示臂带14内(即，臂带14的可充气部分38内)的压力的压力信号52。该压力信号52被传送到处理单元22。在图5中示意性地图示了这样的信号的范例。
图5示出了随时间的臂带14内的压力。压力信号52还被表示为臂带放气曲线。可以看到，臂带14初始地被充气到高于收缩压的压力。因此，肱动脉50完全地堵塞，这阻塞通过动脉的血流。臂带14内的压力然后通过将臂带14放气到低于舒张压而缓慢地减少。当对臂带14进行放气时，臂带14内部的压力利用压力传感器18来测量，从而得到压力信号52。
压力信号52不仅受臂带14的可充气部分38内的主动地减少的压力影响，而且包含归因于对象12的动脉50内的脉动血流的信号部分。这些信号部分是在臂带14内的压力被减少到收缩压之前不久发生并且甚至在压力被减少到低于舒张压(即几乎直到臂带14内的压力被完全地减少到大气压力)时保持在压力信号52中的振荡信号部分。
由脉动血流引起的压力信号52的振荡信号部分可以从压力信号52被过滤掉。在图5的下部分中示出了从所述滤波步骤得到的振荡波形54。
处理单元22被配置为分析压力信号52，以从其导出振荡波形54，并且然后基于臂带放气曲线52和振荡波形54来确定对象12的血压。这可以借助于示波计评价来完成。借助于适当的示波计算法，可以从示波计波形54确定收缩压、平均压和舒张压。通常，首先确定平均压，因为平均动脉压大约等于在振荡波形54内出现最大振荡处的点处的平均臂带压力。平均动脉压力因此比较容易确定(在图5中所示的范例中106mmHg)。收缩压和舒张压(在图5中给出的范例中收缩压和舒张压在157mmHg和92mmHg处)可以由处理单元22基于事先已经确定的平均动脉压来确定。用于这样的示波计评价的算法在本领域中众所周知。
与接收压力信号52同时地，处理单元22还从第二传感器20接收第二信号56。第二信号56被如下地生成：信号源58生成被输入到光源32和处理单元22的控制信号60。基于该控制信号60，光源32产生在光纤30的第一端处被耦合到光纤30中的光。光然后被引导通过光纤30，因为光通过全内反射被保持在芯中。然而，对象12的动脉50中的脉动血流引起光纤30内的光的调制。这可以由光检测器34检测为在检测器34处接收到的光的光强度的变化。光检测器34检测光纤30的与光源32被耦合到的第一端相对的第二端处的光。在光检测器34处检测的光强度的变化与光纤30的干扰直接成比例。由光检测器34生成的第二信号56因此响应于由对象12的动脉50中的脉动血流引起的臂带14的扩张和收缩。第二信号56可以当然还包括涉及由可充气部分38的放气引起的臂带14内的形状变化的信号部分。然而，由于光纤30被集成到被定位在接近或者接触对象12的皮肤44的可充气部分38的内部的载体材料42(参见图4)，因而那些信号部分是不重要的或者可以至少被过滤掉。第二信号56的剩余信号部分指示由脉动血流引起的臂带的移动。这些信号部分因此与动脉50的横截面随时间的变化成比例，并且因此还与动脉体积变化成比例。
因此，在心跳期间的动脉体积振荡可以借助于所观察的光传输损耗和反映动脉体积的变化的光的幅度振荡来监测。
为了从第二信号56提取动脉幅度振荡，处理单元22可以被配置为使控制信号60和第二信号56相关。基于此，对象12的动脉50的动脉体积变化可以由处理单元22计算或者至少估计。
此外，处理单元22可以被配置为最终确定/估计对象的动脉顺应性。对象的动脉顺应性优选地基于作为收缩压Ps与舒张压Pd之间的差的脉压ΔP并且基于动脉体积变化ΔVart来计算如下：Cart＝ΔVart/ΔP。处理单元22可以将所计算的动脉顺应性Cart存储在存储器中用于稍后分析或者其可以将所计算的值显示在显示器36上。处理单元22还可以被配置为经由天线将所计算的数据发送到外部计算、显示和/或存储设备。
动脉顺应性Cart优选地在处理单元22内被计算如下：处理单元22从压力信号52导出示波计压力波形54并且基于所述振荡波形54来估计收缩压Ps和舒张压Pd。处理单元22然后通过计算ΔP＝Ps-Pd来计算脉压ΔP。然后，针对在臂带放气时段期间的每个第i个心动周期确定动脉体积幅度Vi art。对于在臂带放气期间的所有N个心动周期而言，在给出集合S＝{si,...,sn}的情况下，斜率si根据si＝Vi art/ΔP来计算。局部斜率s可以以mm2/mmHg为单位来表示。应当注意，Vart和ΔVart可以以mm2为单位指示，这表示与动脉体积成比例的动脉50的横截面面积。最后，处理单元22可以将动脉顺应性Cart计算为Cart＝max({si,...,sn})。换句话说，对象的动脉顺应性Cart与在臂带放气时段期间估计的最大动脉顺应性相关联。
图6以示意性框图概述了根据本发明的方法。在第一步骤S10中，将可充气臂带14附接到对象12的身体部分。可充气臂带14然后在步骤S12中被充气到高于收缩压Ps的第一压力。然后，臂带14在步骤S14中被放气到低于舒张压Pd的第二压力。在臂带14的放气期间，测量臂带14内的压力(步骤S16)。同时地在步骤S18中，第二信号由第二传感器20感测。处理单元22然后基于压力信号52来计算对象的脉压(步骤S20)。处理单元22还基于由第二传感器20提供的第二信号56来确定在至少一个心动周期期间对象的动脉50的动脉体积变化(步骤S22)。最后，在步骤S24中基于所确定的脉压和动脉体积变化来确定对象12的动脉顺应性。
应当注意，还可以修改设备10的上文所图示的实施例，因为应变规被集成到臂带14中并且取代光纤30被使用。这样的电化学传感器还将感测响应于由对象12的动脉50中的脉动血流引起的臂带14的扩张和收缩的信号。这样的信号因此还可以被用于确定对象的动脉体积变化。
虽然已经在附图和前述描述中详细说明和描述本发明，但是这样的说明和描述将被认为是说明性或示范性而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、说明书和随附的权利要求书，本领域的技术人员在实践所主张的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或者步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个元件或者其他单元可以实现权利要求中记载的若干项的功能。互不相同的从属权利要求中记载了特定措施的仅有事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
权利要求中的任何附图标记不应当被解释为对范围的限制。

Claims (13)

1.一种用于确定对象(12)的动脉顺应性的设备(10)，包括：
-可充气臂带(14)，其能附接到所述对象(12)的身体部分；
-充气和放气单元(16)，其用于对所述臂带(14)进行充气和放气；
-压力传感器(18)，其被配置为感测指示所述臂带(14)内的压力的压力信号(52)；
-第二传感器(20)，其至少部分地被集成在所述臂带(14)中并且被配置为感测响应于由所述对象(12)的动脉(50)中的脉动血流引起的所述臂带(14)的扩张和收缩的第二信号(56)；以及
-处理单元(22)，其被配置为：
(i)评价当所述臂带(14)被附接到所述对象(12)的所述身体部分并且从高于收缩压被放气到低于舒张压时记录的所述压力信号(52)和所述第二信号(56)的至少部分，
(ii)基于所述压力信号(52)的所述部分来确定所述对象(12)的脉压(ΔP)，
(iii)基于所述第二信号(56)的所述部分来确定当所述臂带(14)从高于收缩压被放气到低于舒张压时记录的针对多个心动周期中的每个的所述对象(12)的所述动脉(50)的动脉体积变化(ΔVart)；并且
(iv)通过以下操作中的任一项来确定所述对象(12)的所述动脉顺应性(C)：
确定针对所述多个心动周期中的每个确定的所述动脉体积变化(ΔVart)的最大动脉体积变化(ΔVart max)并且将所述最大动脉体积变化(ΔVart max)除以所述脉压(ΔP)，
或者将所述多个心动周期的所确定的动脉体积变化(ΔVart)中的每个除以所述脉压(ΔP)以接收多个动脉顺应性值，并且然后确定所述多个动脉顺应性值的最大值。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述处理单元(22)被配置为借助于示波计评价基于所述压力信号来确定所述对象的所述脉压。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述处理单元(22)被配置为不仅基于所述压力信号而且基于所述第二信号(56)来确定所述对象(12)的所述脉压。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二传感器(20)包括光学传感器。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述光学传感器包括：光纤(30)，其被集成到所述臂带(14)中；光源(32)，其被配置为产生在所述光纤(30)的第一端处被耦合到所述光纤(30)中的光；以及光检测器(34)，其被配置为在所述光纤(30)的与所述第一端相对的第二端处检测所述光。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述光检测器(34)被配置为将所检测到的光变换为与所检测到的光的强度成比例并且表示所述第二信号(56)的电信号。
7.根据权利要求5所述的设备，其中，所述臂带(14)包括可充气部分(38)和被连接到所述可充气部分(38)的可伸展的载体材料(42)，其中，所述光纤(30)被集成在所述可伸展的载体材料(42)中。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述可伸展的载体材料(42)被布置在所述臂带(14)的被配置为接触所述对象(12)的皮肤的一侧处。
9.根据权利要求5所述的设备，其中，所述光纤(30)在所述臂带中被布置为折叠的缠绕。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述光纤(30)包括至少两个折叠的缠绕。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二传感器(20)包括应变规。
12.一种用于确定对象(12)的动脉顺应性的方法，包括以下步骤：
-将可充气臂带(14)附接到所述对象(12)的身体部分；
-将所述臂带(14)充气到高于收缩压的第一压力；
-将所述臂带(14)放气到低于舒张压的第二压力；
-当所述臂带(14)从高于收缩压被放气到低于舒张压时，感测指示所述臂带(14)内的压力的压力信号(52)；
-当所述臂带(14)从高于收缩压被放气到低于舒张压时，感测响应于由所述对象(12)的脉动血流引起的所述臂带(14)的扩张和收缩的第二信号(56)；
-基于所述压力信号来确定所述对象(12)的脉压(ΔP)；
-基于所述第二信号(56)来确定当所述臂带(14)从高于收缩压被放气到低于舒张压时记录的针对多个心动周期中的每个的所述对象(12)的动脉(50)的动脉体积变化(ΔVart)；并且
-通过以下操作中的任一项来确定所述对象(12)的所述动脉顺应性：
确定针对所述多个心动周期中的每个确定的所述动脉体积变化(ΔVart)的最大动脉体积变化(ΔVart max)并且将所述最大动脉体积变化(ΔVart max)除以所述脉压(ΔP)，
或者将所述多个心动周期的所确定的动脉体积变化(ΔVart)中的每个除以所述脉压(ΔP)以接收多个动脉顺应性值，并且然后确定所述多个动脉顺应性值的最大值。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述对象(12)的所述脉压借助于示波计评价基于所述压力信号(52)或者基于所述压力信号(52)和所述第二信号(56)来确定。
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