CN110381842A - 用于促进血管状况的听诊检测的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于促进血管状况的听诊检测的系统和方法。一种用于促进血管状况的听诊检测的检测器模块，包括：一个或多个听诊检测器，所述一个或多个听诊检测器中的每一个被配置为获取与至少一个血管相关联的听诊信号；固定装置，被配置为将检测器模块表面地固定到用户的皮肤上，使得能够获取与至少一个血管相关联的听诊信号；以及，微处理器模块，其与一个或多个听诊检测器通信，并且被配置为将获取的听诊信号发送到与检测器模块通信的外部模块。

Description

用于促进血管状况的听诊检测的系统和方法

技术领域

本发明广泛地但非排他地涉及用于促进血管状况的听诊检测的系统和方法。

背景技术

听诊已经是捕获和分析来自身体的内部声音的主要模式。它是为了检查循环系统、呼吸系统并且甚至胃肠系统而执行的。它是患者的身体检查的关键部分，并且通常用于提供病理性临床状况的有力证据。

为了识别例如循环系统中的变窄或狭窄的异常，杂音是通常与临床医生找到的湍流血流相关联的可听声音。这对于找到体内(特别是在大的浅表脉管系统内)的杂音特别相关，例如在心脏(传播到颈部的心脏瓣膜杂声)、颈动脉(颈动脉杂音)、颈静脉(颈静脉噪杂声)和/或动静脉(AV)连接部分内。如果在这样的脉管系统中变窄变得很大，则在狭窄点之后可能无法获得足够的血流，并且因此可能导致变窄腔远端的组织的损伤。

例如，向心脏提供血液的冠状血管变窄可导致心血管功能障碍并减少血流，导致心脏病发作。

中风可能是由于因为血管收缩导致的脑血管中的血流阻塞，或者是由于因为动脉腔内斑块(纤维和脂肪沉积物)堆积使颈动脉变窄而导致。后者导致许多中风病例发生。这也可以通过颈部区域的颈动脉的听诊来发现。

除了身体检查之外，用于确认的其他测试可以包括多普勒颈动脉超声、颈动脉血管造影、磁共振血管造影或计算机断层扫描，这些都是仅在医院内找到的技术。

如果在症状发作的四小时内治疗阻塞的动脉，则可以预期在中风发作早期进行治疗并完全恢复。如果不及早治疗，则这可能会导致持久的脑损伤和长期残疾，例如视力、言语和瘫痪问题。早期诊断这种阻塞以减少其他并发症的发生是至关重要的。

在另一种疾病状况中，慢性肾病(CKD)是肾病状况，其描述和分类下降的肾功能和性能。CKD通常分类为五个阶段，其中当患者的肾功能降至正常功能的10％以下时，患者被分类为CKD阶段5。该阶段也称为终末期肾病(ESRD)。在ESRD中，身体无法正常有效地去除身体废物，导致体内毒素积聚。如果不进行治疗，则毒素积累可能导致各种副作用，如疲劳、恶心和最终死亡。目前，ESRD只有两种治疗方法-肾移植或透析治疗。由于肾脏供体短缺和等待时间长，大多数ESRD患者正在进行透析治疗，即去除身体废物和毒素的人工手段。有两种类型的透析治疗，血透析(血液透析)和腹膜透析(水透析)，其中超过89％的全球ESRD患者进行血液透析。

为了能够开始血液透析治疗，必须由血管外科医生专门创建合适的透析血管。这种透析血管，称为动静脉瘘(AVF)或动静脉移植物(AVG)，通常通过吻合手术创建。在透析治疗期间，这些AVF或AVG成为血管通路或进入点(针刺)以去除身体废物和毒素。

通过频繁地针刺这些AVF和AVG(对于患者余生通常每周三次)，血管通路受到并发症的不利发展，例如狭窄(血管变窄)、血栓形成(导致血管阻塞的血凝块)、血肿(无法在针穿刺部位实现血凝块，从而导致过多血液)、动脉瘤(血管段减弱，导致血管腔异常局部变化，通常转化为血管内的肿块)等。狭窄是并发症发生率最高的原因，并且可能导致血栓形成。因此，对于并发症的存在定期监测血管状况是至关重要的。

目前，存在若干商业技术来计算血流速率变化或静态/动态压力变化。这些当前技术并非没有缺点，包括操作员技能依赖性、高资本成本和/或冗长的评估持续时间。

一种商业技术是听诊，其可由肾护士在例如医院透析单位的治疗中心和透析中心可用。听诊主要涉及使用超声和压力感测技术。目前可用的解决方案的示例包括(基于超声)、HemaMetrics(超声)，Vasc-alert(压力)和Fresenius在线透析(压力)。采用超稀释原理，涉及冗长的评估过程以测量原位血管通路血流量。该技术只能在血液透析治疗期间进行。Vasc-alert和Fresenius在线透析评估技术均基于透析治疗期间的通路内动态压力的变化。已经证明使用静压作为标志(尤其是对于AVG)是不准确的。另一方面，动态压力已被证明具有良好的血管状况预测和可靠性。然而，它们的使用仅限于透析治疗期间，并且通常必须在整个规定的透析治疗期间进行。总之，目前的听诊和压力感测技术限于在透析治疗期间使用，因此只能在医院治疗单位或透析中心进行。

使用超声技术，可以将信号转换成超声成像以用于血管状况的可视化。用于血管通路的常见超声成像技术包括双工多普勒超声、血管造影和可变流量多普勒超声。这样的先进的成像技术需要经过专门培训的操作员，并且通常仅可用于医院内使用。对训练有素的操作员(放射技师或训练有素的临床医生)的需要转化为高成本，并且因此通常不适合于对血管通路进行定期预防性监测。这样的先进技术通常被不定期、按需地使用或用于验证并发症的存在和位置以进行介入行动。

另一种商业技术涉及生化改变。使用生化标志物的技术包括葡萄糖泵输注、尿素稀释和差异电导率(GAMBRO)。这些技术通常采用间接方法评估各生物标志物的变化并与血管状况相关联。主要缺点是评估结果不一致或不可靠。

因此，需要提供寻求解决至少一些上述问题的用于促进血管状况的听诊检测的系统和方法。

发明内容

根据第一方面，提供了一种用于促进血管状况的听诊检测的检测器模块，包括：一个或多个听诊检测器，所述一个或多个听诊检测器中的每一个被配置为获取与至少一个血管相关联的听诊信号；固定装置，固定装置被配置为将检测器模块表面地固定到用户的皮肤上，使得能够获取与至少一个血管相关联的听诊信号；和微处理器模块，所述微处理器模块与一个或多个听诊检测器通信。微处理器模块被配置为：(i)从一个或多个听诊检测器接收获取的听诊信号，以及(ii)将获取的听诊信号发送到与检测器模块通信的外部模块。

检测器模块可包括多个听诊检测器，其中，微处理器模块还被配置为：从多个听诊检测器中的每一个接收各自获取的听诊信号；并且基于一个或多个预定义参数确定获取的听诊信号中的哪一个或多个要发送到外部模块。

一个或多个预定义参数可以包括：听诊检测器对用户的皮肤的检测压力、信噪比、听诊检测器的动态范围、听诊检测器的频率响应和/或听诊信号强度。具有最高听诊信号强度的获取的听诊信号可以被发送到外部模块。

一个或多个听诊检测器中的每一个可以包括致动机构，所述致动机构被配置为沿着z轴远离或朝向用户的皮肤移动所述听诊检测器。

微处理器模块还可以被配置为：确定听诊检测器与(i)用户的皮肤或(ii)至少一个血管之间的距离；并且向用户提供指示听诊检测器与(i)用户的皮肤或(ii)至少一个血管之间的距离的反馈。

微处理器模块还可以被配置为处理获取的听诊信号以生成至少一个血管的对应血流特性数据，其中，血流特性数据包括指示血管变窄的声信号。

检测器模块还可以包括存储器模块，所述存储器模块其中存储有伪迹库。微处理器模块还可以被配置为参考伪迹库以确定在由一个或多个听诊检测器获取的与至少一个血管相关联的听诊信号中存在伪迹。

根据第二方面，提供了一种用于促进血管状况的听诊检测的方法，包括：提供包括一个或多个听诊检测器的检测器模块，所述一个或多个听诊检测器中的每一个被配置为获取与至少一个血管相关联的听诊信号；提供固定装置，所述固定装置被配置为将检测器模块表面地固定到用户的皮肤上，使得能够获取与至少一个血管相关联的听诊信号；和提供与检测器模块通信的微处理器模块。微处理器模块被配置为：(i)从一个或多个听诊检测器接收获取的听诊信号，以及(ii)将获取的听诊信号发送到与检测器模块通信的外部模块。

该方法还可以包括：提供多个听诊检测器；将微处理器模块配置为：从多个听诊检测器中的每一个接收各自获取的听诊信号；并且基于一个或多个预定义参数确定获取的听诊信号中的哪一个或多个要发送到外部模块。

一个或多个预定义参数可以包括：听诊检测器对用户的皮肤的检测压力、信噪比、听诊检测器的动态范围、听诊检测器的频率响应和/或听诊信号强度。具有最高听诊信号强度的获取的听诊信号可以被发送到外部模块。

该方法可以进一步包括：为一个或多个听诊检测器中的每一个提供致动机构，所述致动机构被配置为沿着z轴远离或朝向用户的皮肤移动听诊检测器。

该方法还可以包括：将微处理器模块配置为：确定听诊检测器与(i)用户的皮肤或(ii)至少一个血管之间的距离；并且向用户提供指示听诊检测器与(i)用户的皮肤或(ii)至少一个血管之间的距离的反馈。

该方法还可以包括：将微处理器模块为：处理获取的听诊信号以生成至少一个血管的对应血流特性数据，其中，血流特性数据包括指示血管变窄的声信号。

该方法还可以包括：提供存储器模块，所述存储器模块其中存储有伪迹库，所述存储器模块与微处理器模块通信；将微处理器模块配置成：参考伪迹库以确定在由一个或多个听诊检测器获取的与至少一个血管相关联的听诊信号中存在伪迹。

附图说明

实施例和实施方式仅作为示例提供，并且通过结合附图阅读的以下书面描述，将更好地被理解并且对于本领域普通技术人员而言是显而易见的，其中：

图1示出了根据示例实施例的用于促进血管状况的听诊检测的系统的示意图。

图2(a)、(b)和(c)示出了根据示例实施例的具有皮带的检测器模块的示意图。

图2(d)示出了根据示例实施例的示出2D阵列中的检测器的布置的示意图。

图3示出了根据示例实施例的包括袖套的检测器模块的示意图。

图4(a)、(b)(i)和(b)(ii)示出了根据示例实施例的包括袖口的检测器模块的示意图。

图5(a)、(b)和(c)示出了根据示例实施例的检测器模块的z轴调节机构的示意图。

图6(a)和(b)示出了根据示例实施例的在用户模块上显示的用户界面。

图7示出了根据示例实施例的示出用于促进血管状况的听诊检测的方法的数据流图。

图8示出了适用于执行用于促进血管状况的听诊检测的方法的至少一些步骤和/或用于实现用于促进血管状况的听诊检测的系统的至少一部分的计算机系统的示意图。

具体实施方式

将参考附图仅通过示例的方式描述实施例。附图中相同的附图标记和字符表示相同的元件或等同物。

根据算法和对计算机存储器内的数据的操作的功能或符号表示，明确地或隐含地呈现以下描述的一些部分。这些算法描述和功能或符号表示是数据处理领域的技术人员用来最有效地将他们工作的实质内容传达给本领域其他技术人员的手段。这里的算法通常被认为是导致期望结果的自相一致的步骤序列。这些步骤是需要物理量的物理操纵的步骤，物理量例如能够被存储、传输、组合、比较和以其他方式操纵的电信号、磁信号或光信号。

除非另有明确说明，并且从以下内容显而易见，应当理解，在整个本说明书中，利用例如“接收”、“扫描”、“计算”、“确定”、“替换”、“生成”、“初始化”、“输出”等术语的讨论是指计算机系统或类似电子设备的动作和过程，其将表示为计算机系统内的物理量的数据操纵和变换为类似地表示为计算机系统或其他信息存储、传输或显示设备内的物理量的其他数据。

本说明书还公开了用于执行方法的操作的装置。这种装置可以为所需目的而专门构造，或者可以包括由存储在计算机中的计算机程序选择性地启用或重新配置的计算机或其他设备。这里呈现的算法和显示并非固有地与任何特定计算机或其他装置相关。根据本文的教导，各种机器可以与程序一起使用。替代地，构造更专门的装置以执行所需的方法步骤可能是合适的。适合于执行本文描述的各种方法/过程的计算机的结构将从以下描述中显现。

另外，本说明书还隐含地公开了计算机程序，因为对于本领域技术人员来说显而易见的是，本文描述的方法的各个步骤可以通过计算机代码实现。计算机程序不旨在限于任何特定的编程语言及其实施方式。应当理解，可以使用各种编程语言及其编码来实现本文包含的本公开的教导。而且，计算机程序不旨在限于任何特定的控制流程。计算机程序有许多其他变体，它们可以使用不同的控制流程而不脱离本发明的精神或范围。

此外，计算机程序的一个或多个步骤可以并行执行而不是顺序执行。这样的计算机程序可以存储在任何计算机可读介质上。计算机可读介质可以包括存储设备，例如磁盘或光盘、存储器芯片或适合于与计算机连接的其他存储设备。计算机可读介质还可以包括例如互联网系统中例示的硬连线介质，或例如GSM移动电话系统中例示的无线介质。当在这样的计算机上加载和执行时，计算机程序有效地产生实现优选方法的步骤的装置。

本发明的实施例涉及用于促进血管状况的听诊检测的系统和方法。一个示例性实施例使用听诊技术来检测血管(例如，血管通路)的血流变化以评估血管状况。血管状况和并发症包括但不限于：狭窄(血管变窄)、血栓形成(导致血管阻塞的血凝块)、血肿(无法在针穿刺部位实现血凝块，从而导致过多血液)、动脉瘤(血管段减弱，导致血管腔异常局部变化，通常转化为血管内的肿块)。

使用听诊技术的实施例可以通过采用源自血流特性的间接方法来提供对狭窄的存在和程度的灵敏且可靠的预测。具体地，针对狭窄的识别和发展处理和分析血流特性，以帮助评估血管状况。

在一个实施例中，提供了一种测量和监测特别是在大的浅表脉管系统(例如但不限于动静脉瘘(AVF)或动静脉移植(AVG)血管通路、颈动脉等)中患者的血管状况的系统。在血管通路的情况下，实施例涉及非侵入性技术(即，在能够执行评估之前不需要将针插入血液透析患者的血管通路中)并且在整个透析治疗中不需要连续评估。这种非侵入性技术有利地允许在透析治疗窗口之外执行评估，并且可以根据需要频繁地执行以进行预防性和长期监测。

图1示出了根据示例实施例的用于促进血管状况的听诊检测的系统的示意图。系统100是血管评估系统，其包括(i)检测器模块102，其被配置为从一个或多个脉管系统获取生理信号；(ii)用户模块104，其被配置为执行信号评估并提供用户接口；以及(iii)处理器模块106，其被配置为执行进一步的信号评估并提供附加的数据处理和存储。

检测器模块102经由通信模态A(例如，有线的、USB、蓝牙和Wi-Fi)与用户模块104通信。用户模块104经由通信模态B(例如，Wi-Fi、3G、4G和5G网络)与处理器模块106通信。

尽管图1中仅示出了一个检测器模块102、用户模块104和处理器模块106，但系统100可包括一个以上的检测器模块、用户模块和/或处理器模块。例如，多个用户模块可以在任何时间与处理器模块通信。

检测器模块102被配置为收集/获取从一个或多个脉管系统发出的生理信号。检测器模块102可以实现为单独的便携式单元，其可以是手持式的并且包括以任何排列使用的机械组件、光学成像模块和其他听诊检测器/传感器。

收集的听诊信号可由用户模块104和/或处理器模块106处理以执行各种功能，例如但不限于(a)流动特性计算、(b)流动特性的验证和/或(c)记录背景信号用于去噪目的。

检测器模块102可包括多个听诊检测器(检测器1...检测器n)，其中多个检测器沿着预期的脉管系统布置成线性阵列。每个听诊检测器(检测器1...检测器n)可以用作单独的单元，并且每个听诊检测器之间的距离可以基于用户的脉管系统而变化。可以使用内置于检测器模块102的距离测量模块来确定每个听诊检测器之间的距离，距离测量模块例如但不限于机械标尺测量、激光距离感测、蓝牙三角测量、测量距离的电阻抗装置或其组合。以这种方式，实施例允许在距离预期血管不同距离处定制到个体患者的脉管系统。具体地，记录用于不同用户的检测器之间的距离，以优化可变解剖结构上的定位。可以基于对最高信号强度的选择来确定距离以迎合不同用户的解剖结构。

由于每个脉管系统因为用户之间的解剖学差异而独特地发展，因此实施例寻求提供一种系统，该系统可以针对重复性和再现性应对宽范围的脉管系统。检测器模块102的定位可以基于预定的位置界标，例如接近吻合交界、用户身体上的手术疤痕、距手掌基部的特定距离或皮下脉管系统的光学成像作为界标。

这样，检测器模块102包括有助于更好定位的装置、优化信号获取的装置；和用于系统级信号识别和验证的装置。

改进的定位

检测器模块102可以包括一个或多个听诊检测器(检测器1...检测器n)、电子器件和电路布线。多个听诊检测器中的每一个可包括以下中的一个或多个：接触压力传感器、压电传感器、麦克风和其他类型的听诊检测器/传感器，它们以任何排列使用(例如，所有接触压力传感器、两个接触压力传感器和一个麦克风等)。缓冲材料(例如但不限于水凝胶或泡沫)可以放置在检测器模块102的基部以使用户舒适。

图2(a)、(b)和(c)示出了根据示例实施例的具有皮带(strap)203的检测器模块202的示意图。图2(a)示出了检测器模块202的等距视图，图2(b)示出了检测器模块202的俯视图，并且图2(c)示出了检测器模块202的仰视图。为了在进行测量时实现在脉管系统上的一致的压力和测量稳定性，一个或多个听诊传感器205通过皮带203径向地紧固在患者的手臂周围，以使读数一致。皮带203可以具有迎合各种患者群体的可变尺寸/大小，并且包括将皮带紧缩和紧固就位的装置，例如，魔术贴(Velcro)、搭扣、纽扣等。

在另一实施方式中，检测器模块包括听诊检测器的2D阵列。利用听诊检测器的2D阵列，检测器模块在脉管系统上方的准确定位相对不太关键。检测器的阵列可以基于单个或一组预定义参数来确定哪个(多个)检测器直接位于预期脉管系统上方，预定义参数例如但不限于，听诊检测器对用户皮肤的检测压力、信噪比、检测器的动态范围、检测器的频率响应和/或听诊信号强度。该过程可以在算法上执行，而无需任何用户动作。

图2(d)示出了根据示例实施例的示意了2D阵列中的检测器的布置的示意图。该阵列包括五个听诊检测器，检测器1、2、3、4和5，以十字形配置布置。听诊检测器的阵列可以放置在脉管系统250上方。阵列中每个检测器的布置可以基于脉管系统250的特性(例如脉管系统250的角度)而变化。特别地，检测器间距离y和到脉管系统250的垂直距离z可以根据脉管系统250的特性而变化。

来自2D阵列中的多个检测器的信号的收集可以基于以下因素，包括但不限于特定检测器与预期脉管系统250的接近度；以及来自脉管系统250的接收的信号强度，其中，单独接收的信号使用微处理器被独立地检测并进行比较。选择来自最佳位置的信号用于处理和评估脉管系统状况。例如，参考图2(d)，在位置1和3中，在脉管系统250的正上方有一个检测器。在位置2和4中，脉管系统250与阵列中的任何检测器相距一定距离。来自检测器1、2、3、4和5的接收的信号强度被微处理器收集和比较。在示例场景中，在位置1中，来自检测器2的接收的信号强度被确定为相对于来自检测器1、3、4和5的接收的信号强度是最高的。因此，来自检测器2的接收的信号强度被选择用于处理和评估脉管系统状况。在另一示例场景中，在位置2中，来自检测器1的接收的信号强度被确定为相对于来自检测器2、3、4和5的接收的信号强度是最高的。因此，来自检测器1的接收的信号强度被选择用于处理和评估脉管系统状况。

对要被使用的检测器的布置、配置、数量和类型的考虑可以基于要收集的信息。该信息可以与电学、生物化学、机械方面有关，可以单独收集和/或比较用于例如信号验证、诊断的临床指示相关之类的目的。

图3示出了根据示例实施例的包括袖套303的检测器模块302的示意图。袖套303优选地为透气柔性袖套的形式，患者可以在脉管系统上方将该袖套附接在他/她的手臂周围。袖套材料可包括但不限于基于纤维的材料和例如橡胶的聚合物，以在脉管系统上方提供柔性。检测器305的2D阵列设置在袖套的内表面上以从脉管系统收集信号，因此在脉管系统上施加最小或恒定的压力同时优化物理皮肤接触以确保最佳的检测器读数，而不管身体的整体轮廓如何的位置。

图4(a)和(b)(i)/(ii)示出了根据示例实施例的包括袖口的检测器模块402的示意图。如图4(a)所示，检测器模块402可以包括可以围绕脉管系统捆扎的袖口403，其中2D阵列的检测器405设置在袖口403的内侧上，用于与患者的皮肤接触。袖口403可以是各种构造，例如搁置在手臂上的平板或由硬性和刚性材料制成的圆形弯曲铸件。袖口403可包括增强检测器和皮肤接触的装置，例如，通过不限于空气、水和凝胶等的装置设计成可充气的袖口。检测器405的2D阵列设置在板的下侧以实现最大接触。检测器模块402还可以包括微处理器404，电源模块406和数据存储模块408。图4(b)(i)和(ii)示出了袖口站变体(分别是侧视图和等距视图)和可以具有与图4(a)中所示的检测器模块402类似的组件。

具有包括2D检测器阵列的袖套或袖口的检测器模块302/402可以在算法上确定(基于预定参数)哪个(哪些)检测器最接近脉管系统并启动听诊信号收集，处理和评估血管状况，无需任何用户操作。

优化收集的信号

Z轴定位

检测器模块的X-Y轴定位可以由最终用户在预期脉管系统上方手动执行。这还可以通过检测器模块的光学成像能力来引导，该光学成像能力有助于照射和识别皮下脉管系统，以便更准确地将检测器模块定位在预期脉管系统上方。在沿着预期脉管系统放置检测器模块之后，基于沿z轴(即垂直于皮肤)的调节将检测器模块移动就位(在脉管系统上方)，以便增强和改善从脉管系统接收的信号。这样的检测器调节阈值可以基于但不限于预定压力强度或检测的信号强度。

换句话说，检测器模块(或听诊检测器)在脉管系统上方(x轴和y轴)的定位和检测器模块(或听诊检测器)的垂直控制(z轴)可以基于预定参数，例如压力强度和/或检测信号强度。所实现的检测器模块(或听诊检测器)的垂直突出(即，在z轴上)的距离可以基于若干考虑，包括但不限于：血管在皮肤表面下方的深度(基于群体研究和/或光声检测，例如对于特定脉管系统的超声验证)，以及检测器模块在冲击血管的流动力学之前施加的压力。

检测器模块的移动可以被特别配置为便于单手操作。其可以基于但不限于：-(i)致动移动(对于如上参考图4(a)和(b)(i)/(ii)所述的袖口)；(ii)机械移动；和/或(iii)如上参考图2(a)、(b)和(c)所述的皮带的物理紧缩。

图5(a)、(b)和(c)示出了根据示例实施例的检测器模块的z轴调节机构的示意图。图5(a)示出了用于在z轴上调节传感器的按钮机构；图5(b)示出了用于在z轴上调节传感器的致动器控制机构；并且(iii)图5(c)示出了用于在z轴上调节传感器的旋转机构。

参考图5(a)，按钮机构由多构件机构实现，该多构件机构包括-(i)可缩回按钮，其中传感器连接到该可缩回按钮，以及(ii)用于传感器保护的壳体。在非激活状态下，传感器安全地保护在壳体内。在激活状态下，即按钮被向下压向用户的皮肤表面，传感器从壳体中露出成为与皮肤的各种级别的接触压力。可以通过包括但不限于抽吸产生(例如注射器柱塞挡止器)；弹簧、棘轮和/或旋转对称筒管(例如在可缩回笔中)的接合的机构来激活该按钮以实现一个和/或几个固定的突出距离。

参考图5(b)，致动器控制机构由两构件机构实现，该两构件机构包括附接到传感器的移动构件和用于传感器保护的固定壳体。在非激活状态下，传感器安全地保护在壳体内。在激活状态下，传感器被露出成与皮肤的各种级别的接触压力。

参考图5(c)，旋转机构由三构件机构实现，该三构件机构包括附接到传感器的移动构件、具有与移动构件同心的配合螺旋槽的旋转拨盘以及用于保护传感器的壳体。通过在该运动构件圆周的螺纹，当旋转拨盘招致顺时针和/或逆时针移动时，它将旋转动作(在x轴和y轴上)分别转换为向下和向上的z轴移动。

在上述实施例中，壳体的圆周边缘具有延伸表面以实现相反的力，作为抵抗传感器的向下z轴移动的支撑。该表面用作固定/稳定装置(例如皮带)的附接点，其中，延伸表面可以呈不同的配置，包括但不限于翼状保持器、附接环、在外缘处钻出的皮带孔。

用户控制的定位特征

返回参考图2(a)、(b)和(c)，为了提供传感器/听诊检测器的最佳位置的指示或验证，可以提供反馈机制，包括：

a.通过扬声器207进行声音放大。当传感器205或检测器模块202在手臂上移位时，体积基于放置角度而变化。这可以关于在用户的血管通路上进行最佳放置引导用户；

b.血管通路对准指示208是与血管通路垂直对准的拨盘。用户可以将其用作视觉指示器，以指示在血管通路的纵轴正上方的传感器的取向；和/或

c.LED阵列209可以提供信号强度指示。只有当该LED阵列完全点亮时，才可以发起对信号进入用户模块104的获取。

用于信号验证的听诊检测器校准

作为确保传感器功能的手段，可以提供例如检测器校准设备和/或功能测试设备的外部设备。这样的设备可以在检测器模块402的可使用寿命期间使用。功能测试设备帮助用户验证狭窄传感器的准确性，例如，通过对狭窄传感器发出已知信号。在来自检测器模块402的信号收集超过预定阈值的情况下，中止检测器模块402对来自脉管系统的信号的收集。

总之，为了便于检测器的定位以进行最佳信号获取，提供了以下特征：(i)对准/稳定特征(例如，皮带或袖套)；(ii)经由声音和视觉反馈改进信号进行微调；和(iii)信号识别/验证和指示器以提示用户开始信号获取。

回到图1，用户模块104被配置为提供检测器模块102和处理器模块106之间的通信。用户模块104可以被配置为：(i)提供用于来自检测器模块102的收集的信号的第一层计算能力；(ii)建立去往和来自处理器模块106的通信；和(iii)为用户提供用户接口以操作系统100。

用户模块104可以包括四个子模块：(i)用户接口104a、(ii)微处理器104b、(iii)电源104c；和(iv)数据存储装置104d。

参考图6(a)和(b)，用户接口104a包括交互式触摸屏，其显示用于以下功能的图形用户界面(GUI)，但不限于：

a.允许用户查看个体用户历史血管通路状况(参见图6(a))，可定制的综述汇编显示，例如，来自相同透析时期、相同透析中心和/或相同透析链的用户的综述概览；

b.允许用户在执行评估时输入用户特定的信息和注释；

c.激活检测器校准和/或功能测试；和

d.关于检测器模块402的正确放置通过使用视觉和音频反馈来引导和/或提示用户。

该触摸屏可以是电子LED/LCD显示器的形式，并且使用例如移动电话、智能电话、平板计算机和个人数字助理(PDA)之类的其他通信设备来实现。

为了提高可用性，还可以显示来自血管通畅性(patency)的其他衍生项，例如但不限于用于衰减血管通路状况的视觉/音频警报系统和来自其他类似人口统计的狭窄预测和比较数据(参见图6(b))。

电源104c为用户模块104提供电力，并且可以是例如干电池或可再充电干电池的形式。如果使用智能电话来实现用户模块104，则可以使用电话内部电池为用户模块104供电。在检测器模块102和用户模块104有线连接的情况下，电源104c还可以用于为检测器模块102供电。

用户模块104内的内部数据存储装置104d可用于存储关键用户历史信息以便更快地检索信息。数据存储装置104d还可以用于在没有处理器模块106和/或与处理器模块106通信不稳定的情况下存储从检测器模块102收集的听诊信号(如果处理器模块106被实现为远程模块，例如使用云计算服务器)。在重新建立稳定通信之后，可以将本地存储的听诊信号发送到处理器模块106。

微处理器104b用作微控制器以控制信号流并时间同步从检测器模块102的听诊信号收集。微处理器104b还促进以下功能：-

a.评估从每个检测器模块收集的听诊信号质量；

b.关于检测器模块的放置位置和z轴引导用户；

c.确定多个检测器模块之间的距离(如果适用)；和

d.在检测器校准和/或功能测试期间执行功能测试。

在这种情况下，听诊信号的质量是单个或一组预定义的质量参数，例如但不限于检测压力和/或听诊信号强度。

用户模块104被配置为执行收集的听诊信号的初步评估以确定收集的信号的质量。基于此确定，可以有效地关于设备放置指导用户。以这种方式，可以向用户提供主动反馈。相比之下，现有技术系统具有通常为被动的传感器，并且仅用于信号获取。

回到图1，处理器模块106可以被实现为远程模块，例如，使用云计算服务器。处理器模块106可以配置为：-

a.从用户模块104接收听诊信号；

b.处理和分析听诊信号以识别指示血管变窄的声信号；

c.将收集的听诊信号和所有用户信息组织并存储到数据库中；和

d.提供用户的血管状况的指示(例如，如图6(b)所示，存在血管状况)；以及历史信息(例如，如图6(a)所示)到用户模块104以供显示。

处理器模块106可包括两个子模块：微处理器106a和数据存储装置106b。数据存储装置106b包括存储所有用户信息的定制的数据库体系结构。微处理器106a控制去往和来自用户模块104的数据流。

具有微处理器106a和数据存储装置106b的处理器模块106被配置为执行信号评估算法。信号评估算法包括以下步骤中的至少一个：-

a.评估从用户模块104收集的听诊信号质量；

b.将滤波技术应用于收集的听诊信号(例如，用于去除背景噪声)；和

c.从收集的听诊信号中识别指示血管变窄的声信号，以评估血管状况。

在一个示例性实施例中，信号处理涉及提取与血流和/或血管腔变窄的指示直接和/或间接相关的预定特性。指示血管变窄的这些声学特性可以包括但不限于心动周期窗口、信号幅度和能量谱。

图7示出了根据示例实施例的数据流图700，其示意了用于促进血管状况的听诊检测的方法。在步骤1，用户发起从用户模块704的评估时期。建立连接A以确保检测器模块702被连接并准备就绪。质量检查算法通过参考噪声库不断地确保获取的听诊信号不具有任何不期望的信号/伪迹(例如，其指示突然的手臂运动、语音功能、抽搐手指等)。

在步骤2，定位检测器模块702(及其相关联的听诊检测器)以进行最佳信号获取。这可以通过以下方式实现：

a.稳定特征，例如，如上关于图2(a)、(b)和(c)所述的皮带；如上关于图3所述的袖套；和如上关于图4(a)和(b)(i)/(ii)所述的袖口。

b.通过下述方法中的一个或组合来改进信号以进行微调：(i)通过提供最佳传感器定位的指示来向用户提供音频反馈(例如，连续的“嘟嘟声”指示最佳传感器位置或来自血管本身的声音的放大)、(ii)通过匹配血管对准指示的方向的视觉反馈和(iii)通过指示来自血管通路的信号强度的LED灯的视觉反馈。基于脉动波能量水平的实现，多个LED灯点亮。这是为了排除突然的冲击、轻拍等。

c.正确定位时，可实现优化的能量水平阈值。然后允许用户发起信号获取。

在以2D阵列布置的多个检测器的情况下，每个检测器可以返回读数，并且确定每个读数的信号质量(例如，信号强度、信噪比等)。比较来自所有检测器的读数，并且仅收集/获取具有最佳信号质量(例如，最高信号强度)的读数。

在步骤3，在通过通信A传送信号数据时，定位和质量检查算法重复检查获取的听诊信号。如果定位或质量检查失败，则通过返回步骤2重新发起对准来要求来自检测器模块702的新信号。另一方面，如果定位和质量检查都通过，则经由通信B将听诊信号发送到处理器模块706以进行分析。

在步骤4，处理器模块706通过对期望的频率范围滤波并分析指示血管变窄的声学特性来处理信号，以导出血管的阻塞程度。

在步骤5，存储阻塞程度并将其返回给用户模块704以供显示。

根据示例性实施例，提供了一种用于促进血管状况的听诊检测的系统，包括：检测器模块，所述检测器模块包括一个或多个听诊检测器，检测器模块被配置为获取与至少一个血管相关联的听诊信号；与检测器模块通信的用户模块；以及与用户模块通信的处理器模块。用户模块被配置为将来自检测器模块的听诊信号传递到处理器模块。处理器模块被配置为处理听诊信号以生成至少一个血管的相应血流特性数据。血流特性数据指示一个或多个血管状况。一个或多个血管状况可包括血管阻塞的程度和/或在需要医疗干预之前的持续时间(时间长度)。

处理器模块可以被配置为对听诊信号的预定频率范围滤波，并分析经滤波的频率范围内的特征，以识别指示血管变窄的声学特性。

用户模块可以包括存储器模块，其中存储有伪迹库。因此，用户模块还可以被配置为参考伪迹库以确定在从检测器模块接收的听诊信号中存在伪迹。用户模块可以被配置为在从检测器模块接收的听诊信号中的伪迹的存在在预定阈值内的条件下将听诊信号发送到处理器模块。

检测器模块可以被配置为在检测器模块和/或一个或多个听诊检测器相对于至少一个血管的位置在预定阈值内的条件下将听诊信号发送到用户模块。

本发明的实施例寻求简化血管阻塞评估，使得患者可以自己进行评估。例如感觉反馈(声音、触觉、通过LED和用户模块的视觉等)的特性可以促进患者发起的评估。目前，只有护士或超声技术人员进行血管阻塞评估。

此外，本发明的实施例试图解决当前商业上可获得的血管状况评估技术在检测早期血管并发症方面的不足，例如冗长的评估持续时间和对医院内/透析中心内使用的限制。例如，在评估血液透析的血管通路的情况下，商业上可获得的设备涉及冗长的手动评估过程，不仅需要每次评估的多步评估过程(包括设置、校准和评估)。这种相对较长的评估持续时间是一个重要的制约，并限制了实现期望的评估规律性的容易程度。相比之下，本发明的实施例试图提供约1分钟或更短的相对较短的评估持续时间。

本发明的实施例的非侵入性评估性质和易用性(即，使用所需的最低技能组合)意味着肾科护士、护理人员甚至患者自身可以操作本发明的实施例。此外，本发明的实施例的非侵入性评估性质使得能够进行信号收集而不管血管解剖结构，其中实施例采用径向压力分布方法来稳定信号获取和定位。相比之下，目前的技术通常涉及被动针刺、经由手放置的皮肤接触、粘合剂等。

本发明的实施例还可以被定制用于组使用(用于医院单位、透析中心和/或老年护理中心)或用于个人使用(患者可以使用实施例作为基于家庭的个人管理工具)。这消除了用户当前从商业上可获得的评估技术体验的所有约束和限制。

当在定期(时间分离)基础上使用时，本发明的实施例可以产生血管状况的预期趋势和评估。本发明的实施例能够进行频繁的评估(甚至每天几次)，并且这对于解决当前技术在检测早期并发症方面的不足是至关重要的。

概括地说，本发明的实施例寻求提供用于促进血管状况的听诊检测的系统和方法，所述系统和方法是高度便携的、不依赖技能组的和位置无关的。

图8示出了适用于执行用于促进血管状况的听诊检测的方法的至少一些步骤和/或用于实现用于促进血管状况的听诊检测的系统的至少一部分(例如，用户模块104或处理器模块106)的计算机系统800的示意图。

计算机系统/计算设备800的以下描述仅作为示例提供，并非旨在进行限制。

如图8所示，示例计算设备800包括用于执行软件例程的处理器804。尽管为了清楚起见示出了单个处理器，但是计算设备800还可以包括多处理器系统。处理器804连接到通信基础设施806，用于与计算设备800的其他部件通信。通信基础设施806可以包括例如通信总线、交叉开关矩阵或网络。

计算设备800还包括主存储器808(例如随机存取存储器(RAM))和辅助存储器810。辅助存储器810可以包括例如硬盘驱动器812和/或可移动存储驱动器814，其可包括磁带驱动器、光盘驱动器等。可移动存储驱动器814以众所周知的方式从可移动存储单元818读取和/或写入可移动存储单元818。可移动存储单元818可以包括磁带、光盘等，其由可移动存储驱动器814读取和写入。如相关领域的技术人员将理解的，可移动存储单元818包括计算机可读存储介质，其中存储有计算机可执行程序代码指令和/或数据。

在替代实施方式中，辅助存储器810可以附加地或替代地包括用于允许将计算机程序或其他指令加载到计算设备800中的其他类似装置。这样的装置可以包括例如可移动存储单元822和接口820。可移动存储单元822和接口820的示例包括可移动存储器芯片(例如EPROM或PROM)和相关联的插槽，以及其他可移动存储单元822和允许将软件和数据从可移动存储单元822传输到计算机系统800的接口820。

计算设备800还包括至少一个通信接口824。通信接口824允许经由通信路径826在计算设备800和外部设备之间传输软件和数据。在各种实施例中，通信接口824允许数据在计算设备800和数据通信网络之间传输，所述数据通信网络例如公共数据或专用数据通信网络。通信接口824可用于在不同计算设备800之间交换数据，这些计算设备800形成互连计算机网络的一部分。通信接口824的示例可以包括调制解调器、网络接口(例如以太网卡)、通信端口、具有相关电路的天线等。通信接口824可以是有线的或可以是无线的。经由通信接口824传输的软件和数据是信号的形式，其可以是电子、电磁、光学或能够由通信接口824接收的其他信号。这些信号经由通信路径826提供给通信接口。

可选地，计算设备800还包括显示器接口802，其执行用于将图像渲染至相关联的显示器830的操作；以及音频接口832，其用于执行用于经由相关联的扬声器834播放音频内容的操作。

当在本文使用时，术语“计算机程序产品”可以部分地是指可移动存储单元818、可移动存储单元822、安装在硬盘驱动器812中的硬盘、或者通过通信路径826(无线链路或电缆)向通信接口824承载软件的载波。计算机可读存储介质是指向计算设备800提供记录的指令和/或数据以供执行和/或处理的任何非暂时性有形存储介质。这种存储介质的示例包括软盘、磁带、CD-ROM、DVD、蓝光^TM盘、硬盘驱动器、ROM或集成电路、USB存储器、磁光盘或例如PCMCIA卡等的计算机可读卡，无论这些设备是在计算设备800的内部还是外部。还可以参与向计算设备800提供软件、应用程序、指令和/或数据的暂时或非有形计算机可读传输介质的示例包括无线电或红外传输信道以及到另一计算机或联网设备的网络连接，以及互联网或内联网，其包括电子邮件传输和记录在网站上的信息等。

计算机程序(也称为计算机程序代码)存储在主存储器808和/或辅助存储器810中。也可以通过经由通信接口824接收计算机程序。这样的计算机程序在被执行时使计算设备800能够执行本文所讨论的实施例的一个或多个特征。在各种实施例中，计算机程序在被执行时使处理器804能够执行上述实施例的特征。因此，这种计算机程序表示计算机系统800的控制器。

软件可以存储在计算机程序产品中并使用可移动存储驱动器814、硬盘驱动器812或接口820加载到计算设备800中。替代地，可以通过通信路径826将计算机程序产品下载到计算机系统800。软件在由处理器804执行时使得计算设备800执行本文描述的实施例的功能。

应理解，图8的实施例仅作为示例给出。因此，在一些实施例中，可以省略计算设备800的一个或多个特征。而且，在一些实施例中，计算设备800的一个或多个特征可以组合在一起。另外，在一些实施例中，计算设备800的一个或多个特征可以分成一个或多个部件部分。

本领域技术人员将理解，在不脱离广泛描述的本发明的精神或范围的情况下，可以对具体实施例中所示的本发明进行多种变化和/或修改。因此，本发明的实施例在所有方面都应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (16)

1.一种用于促进血管状况的听诊检测的检测器模块，包括：

一个或多个听诊检测器，所述一个或多个听诊检测器中的每一个被配置为获取与至少一个血管相关联的听诊信号；

固定装置，所述固定装置被配置为将检测器模块表面地固定到用户的皮肤上，使得能够获取与至少一个血管相关联的听诊信号；和

微处理器模块，所述微处理器模块与所述一个或多个听诊检测器通信，并且被配置为将所获取的听诊信号发送到与所述检测器模块通信的外部模块。

2.根据权利要求1所述的检测器模块，包括多个听诊检测器，其中，所述微处理器模块还被配置为：

从所述多个听诊检测器中的每一个接收各自获取的听诊信号；和

基于一个或多个预定义参数确定获取的听诊信号中的哪一个或哪些个要发送到外部模块。

3.根据权利要求2所述的检测器模块，其中，所述一个或多个预定义参数包括：所述听诊检测器对用户的皮肤的检测压力、信噪比、所述听诊检测器的动态范围、所述听诊检测器的频率响应和/或听诊信号强度。

4.根据权利要求3所述的检测器模块，其中，具有最高听诊信号强度的获取的听诊信号被发送到所述外部模块。

5.根据前述权利要求中任一项所述的检测器模块，其中，所述一个或多个听诊检测器中的每一个包括致动机构，所述致动机构被配置为沿着z轴远离或朝向用户的皮肤移动所述听诊检测器。

6.根据权利要求5所述的检测器模块，其中，所述微处理器模块还被配置为：

确定所述听诊检测器与用户的皮肤或至少一个血管之间的距离；和

向用户提供指示所述听诊检测器与用户的皮肤或所述至少一个血管之间的距离的反馈。

7.根据前述权利要求中任一项所述的检测器模块，其中，所述微处理器模块还被配置为处理获取的听诊信号以生成至少一个血管的对应血流特性数据，其中，所述血流特性数据包括指示血管变窄的声信号。

8.根据前述权利要求中任一项所述的检测器模块，还包括存储器模块，所述存储器模块其中存储有伪迹库，并且其中，所述微处理器模块还被配置为参考所述伪迹库以确定在由所述一个或多个听诊检测器获取的与至少一个血管相关联的听诊信号中伪迹的存在。

9.一种用于促进血管状况的听诊检测的方法，包括：

提供包括一个或多个听诊检测器的检测器模块，所述一个或多个听诊检测器中的每一个被配置为获取与至少一个血管相关联的听诊信号；

提供固定装置，所述固定装置被配置为将所述检测器模块表面地固定到用户的皮肤上，使得能够获取与至少一个血管相关联的听诊信号；和

提供与所述检测器模块通信的微处理器模块，其中，所述微处理器模块被配置为将获取的听诊信号发送到与所述检测器模块通信的外部模块。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

提供多个听诊检测器；和

将所述微处理器模块配置为：

从所述多个听诊检测器中的每一个接收各自获取的听诊信号；和

基于一个或多个预定义参数确定获取的听诊信号中的哪一个或哪些个要发送到外部模块。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述一个或多个预定义参数包括：所述听诊检测器对用户的皮肤的检测压力、信噪比、所述听诊检测器的动态范围、所述听诊检测器的频率响应和/或听诊信号强度。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，将具有最高听诊信号强度的获取的听诊信号发送到所述外部模块。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，还包括：

为所述一个或多个听诊检测器中的每一个提供致动机构，所述致动机构被配置成沿着z轴远离或朝向用户的皮肤移动所述听诊检测器。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：

将所述微处理器模块配置为：

确定所述听诊检测器与用户的皮肤或至少一个血管之间的距离；和

向用户提供指示所述听诊检测器与用户的皮肤或所述至少一个血管之间的距离的反馈。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法，还包括：

将微处理器模块配置为：

处理获取的听诊信号以产生至少一个血管的对应血流特性数据，其中，所述血流特性数据包括指示血管变窄的声信号。

16.根据权利要求9至15中任一项所述的方法，还包括：

提供存储器模块，所述存储器模块其中存储有伪迹库，所述存储器模块与所述微处理器模块通信；和

将所述微处理器模块配置为：

参考伪迹库以确定在由所述一个或多个听诊检测器获取的与至少一个血管相关联的听诊信号中伪迹的存在。