CN111655139A - 监测腹内压和排尿量的装置和方法 - Google Patents

监测腹内压和排尿量的装置和方法 Download PDF

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Abstract

一种用于测量患者中尿液产生速率的设备，该设备包括导管；压力传感器；和测量产生的尿量的工具。防止尿液从膀胱流出，直到在膀胱中达到预定压力。之后使尿液流动；测量膀胱压力和离开膀胱的尿液体积。当膀胱压力达到第二较低的预定压力时，再次阻止尿液流动。从所述尿液流动期间测量的压力以及离开膀胱的尿液体积，可以确定腹内压和尿液产生速率。

Description

监测腹内压和排尿量的装置和方法
技术领域
一般而言，本发明涉及医学监测和测量设备，更具体地涉及生理参数测量设备。本发明具体涉及被配置为用于测量住院患者的排尿量和腹内压的组件的装置。
背景技术
在医学文献中已经充分确定了患者的排尿量(UO)作为评估患者从医疗状况恢复进展的工具具有诊断价值。例如，随着时间患者的UO逐渐降低通常会预示肾功能衰竭的风险增加。通过监测患者的UO，医师或医疗支持人员可获得可能会影响患者健康和安全的并发症的预先警告。在这种情况下，在患者的其他生理参数表现出问题迹象之前，以及在威胁生命的状况发生之前可以采取适当的对策。
排尿量通常通过带刻度的尿液收集袋来测量，护士会定期读取尿袋中的液位。记录尿液的量，而与上次读数的差除以自上次读数以来的时间作为尿液产生速率。当尿液收集袋装满后，用新的尿液收集袋进行替代。由于袋子是柔性的并且不具有固定的形状，因此体积读数不准确。如果需要更准确的读数，要使用特殊的尿液测量袋。这些袋子包括硬塑料比色皿，其体积明确且刻度清晰。尿液从管中流入比色皿中，在比色皿中可以更高精度地读取液位。每次读取后，将比色皿倾斜以排空尿液进入袋中。这种方法使读数更准确，但特殊的袋子价格昂贵而且仍然需要人工。Lawrence Salvadori、Dennis Schreuer在US7645968中描述了生产这种袋子的方法，但是还有许多其他技术和设计可用。
已经提出了许多技术来自动化和增加UO测量的准确性，这些技术通常分为三类。一种是使尿液流入横截面已知且固定的比色皿中的方法，其中通过一些形式的电子传感器例如US6125696中的电容式传感器、US20120078137中的光学传感器或超声液位计来监测尿液的液位。在所有这些系统中，当测量体积已满时，自动打开阀门以允许该体积尿液排空入尿液收集袋中。
另一种方法使用液滴计数器，如US 20100274217中所述，其中使尿液流过小孔，产生固定体积的液滴，利用传感器来对每个液滴进行计数。
第三种方法通过称量尿液收集袋来测量排尿量，如US 20100280443中所述。该袋子可放在秤上或可悬挂在秤上。
因此长期以来需要提供用于测量IAP和IAP趋势的设备，该设备不使患者处于感染(具体是UTI)的风险下或不需要多个管道设备的另人厌烦的手动调节。
发明内容
本发明的目的是公开测量IAP和IAP趋势的系统和方法，该系统和方法监测通常在人类患者中的腹内压(IAP)和排尿量(OU)，其依赖于尿液从膀胱到收集袋的受控转移，而不是取决于尿液从膀胱的自由流动。
本发明的另一个目的是公开用于测量患者中尿液产生速率的设备，该设备包括：
导管；
压力传感器，其与泵的输入端口中的尿液直接流体连接，或者通过非常薄的隔离膜；
尿量传感器，所述尿量传感器选自流量传感器、容积泵及其任意组合；和
处理器，其配置为控制：
阻塞所述导管，直到在所述腔内检测到预定第一压力；
通过下述至少一个将所述膀胱排空到尿袋中：从所述膀胱中被动流出尿液和从所述膀胱中主动泵送尿液；
测量流过所述腔的尿量直到在所述腔内检测到预定第二压力；
通过将所述测量的尿量除以时间段来计算瞬时尿液产生速率，所述时间段是从所述腔的第一次阻塞起的时间或者是从所述膀胱的最后排空起的时间；
重复步骤(a)至(e)至少一次；和
通过平均所述瞬时尿液产生速率的至少两个值来生成平均尿液产生速率。
本发明的另一个目的是公开该设备，其中所述预定第一压力在3mmHg至70mmHg的范围内。
本发明的另一个目的是公开该设备，其中所述预定第二压力在0mmHg至5mmHg的范围内。
本发明的另一个目的是公开用于测量患者中尿液产生速率的设备，其包括：
导管；
压力传感器；
尿量传感器，所述尿量传感器选自流量传感器、容积泵及其任意组合；和
处理器，其配置为控制：
阻塞所述导管的腔持续预定时间段；
通过下述的至少一个将所述膀胱排空到尿袋中：从所述膀胱中被动流出尿液和从所述膀胱中主动泵送尿液；
测量流过所述腔的尿量直到在所述腔内检测到预定压力；
通过将所述测量的尿量除以时间段来计算瞬时尿液产生速率，所述时间段是从所述腔的第一次阻塞起的时间或者是从所述膀胱的最后排空起的时间；
重复步骤(a)至(e)至少一次；和
通过平均所述瞬时尿液产生速率的至少两个值来生成平均尿液产生速率。
本发明的另一个目的是公开该设备，其中所述预定压力在0mmHg至5mmHg的范围内。
本发明的另一个目的是公开用于测量患者中尿液产生速率的设备，该设备包括：
导管；
压力传感器；
尿量传感器，所述尿量传感器选自流量传感器、容积泵及其任意组合；和
处理器，其配置为控制：
阻塞所述导管的腔；
通过下述的至少一个将所述膀胱排空到尿袋中：从所述膀胱中被动流出尿液和从所述膀胱中主动泵送尿液，直到在所述腔内检测到预定压力；
在所述排空期间：(1)测量从所述膀胱中排出(remove)的尿量；(2)测量所述腔内的压力；和(3)存储所述测量的排出的尿量和所述测量的压力；和
所测量的排出的尿量大于预定量，将所述IAP计算为所述测量的压力。
本发明的另一个目的是公开该设备，其中所述预定压力在0mmHg至5mmHg的范围内。
本发明的另一个目的是公开该设备，其中所述排空所述膀胱的步骤包括多个步骤，所述多个步骤中的每一个从所述膀胱中排出的尿量在0.1cc至5cc范围内。
本发明的另一个目的是公开该设备，其另外地包括从最低测量压力确定调节的瞬时IAP的步骤，从而去除呼吸诱发的压力振荡对所述尿压的影响。
本发明的另一个目的是公开用于测量患者中尿液产生速率的设备，该设备包括：
导管；
压力传感器；
尿量传感器，所述尿量传感器选自流量传感器、容积泵及其任意组合；
处理器，其配置为控制：
阻塞所述导管的腔，直到在所述腔内检测到预定压力；
通过下述的至少一个将所述膀胱排空到尿袋中：从所述膀胱中被动流出尿液和从所述膀胱中主动泵送尿液；
测量流过所述腔的尿量；和
在所述排空期间：(1)测量从所述膀胱排出的尿量；(2)测量所述腔内的压力；和(3)存储所述测量的排出的尿量和所述测量的压力；和
所述测量的排出的尿量大于预定量，将所述IAP计算为所述测量的压力。
本发明的另一个目的是公开该设备，其中所述预定压力在1mmHg至15mmHg的范围内。
本发明的另一个目的是公开该设备，其中所述排空所述膀胱的步骤包括多个步骤，所述多个步骤中的每一个从所述膀胱中排出的尿量在0.1cc至5cc范围内。
本发明的另一个目的是公开该设备，其另外地包括从最低测量压力确定调节的瞬时IAP的步骤，从而去除呼吸诱发的压力振荡对所述尿压的影响。
本发明的另一个目的是公开用于测量患者中尿液产生速率的设备，该设备包括：
导管；
压力传感器；
尿量传感器，所述尿量传感器选自流量传感器、容积泵及其任意组合；和
处理器，其配置为控制：
阻塞尿液从所述患者的膀胱的通道；
当阻塞所述尿液通道时，实时测量所述膀胱中的压力；
存储所述测量的压力为时间的函数；
检测至少一个时间段，在所述时间段中所述患者呼吸的呼气阶段结束时的最小压力在5mmHg和40mmHg之间的范围内；
确定驻留压力，所述驻留压力是在所述至少一个时间段的中心部分中的最小压力；
阻塞所述尿液通道，直到在所述患者呼吸的呼气阶段结束时的所述最小压力在所述驻留温度以上30％至50％的范围内；
从所述膀胱释放尿液；在所述释放期间：(1)实时测量释放的尿量；实时测量所述膀胱中的所述压力；将所述膀胱中的所述压力与预定压力进行比较，所述预定压力在所述驻留压力以下0％至30％之间的范围内；
所述压力低于所述预定压力，(1)阻塞所述尿液通道；和确定所述IAP为所述驻留压力；以及
确定所述UO为所述释放的尿量。
本发明的另一个目的是公开用于测量患者中尿液产生速率的方法，该方法包括以下步骤：
将导管插入所述患者的膀胱；
阻塞所述导管的腔，直到在所述腔内检测到预定第一压力；
通过下述的至少一个将所述膀胱排空到尿袋中：从所述膀胱中被动流出尿液和从所述膀胱中主动泵送尿液；
测量流过所述腔的尿量，直到在所述腔内检测到预定第二压力；
通过将所述测量的尿量除以时间段来计算瞬时尿液产生速率，所述时间段是从所述腔的第一次阻塞起的时间或是从所述膀胱的最后排空起的时间；
重复步骤(a)至(e)至少一次；和
通过平均所述瞬时尿液产生速率的至少两个值来生成平均尿液产生速率。
本发明的另一个目的是公开该方法，其中所述预定第一压力在3mmHg至70mmHg的范围内。
本发明的另一个目的是公开该方法，其中所述预定第二压力在0mmHg至5mmHg的范围内。
本发明的另一个目的是公开该方法，其中所述测量所述尿量的步骤是通过流量传感器、容积泵及其任意组合执行的。
本发明的另一个目的是公开用于测量患者中尿液产生速率的方法，该方法包括以下步骤：
将导管插入所述患者的膀胱；
阻塞所述导管的腔持续预定时间段；
通过下述的至少一个将所述膀胱排空到尿袋中：从所述膀胱中被动流出尿液和从所述膀胱中主动泵送尿液；
测量流过所述腔的尿量，直到在所述腔内检测到预定压力；
通过将所述测量的尿量除以时间段来计算瞬时尿液产生速率，所述时间段是从所述腔的第一次阻塞起的时间或者是从所述膀胱的最后排空起的时间；
重复步骤(a)至(e)至少一次；和
通过平均所述瞬时尿液产生速率的至少两个值来生成平均尿液产生速率。
本发明的另一个目的是公开该方法，其中所述预定压力在0mmHg至5mmHg的范围内。
本发明的另一个目的是公开该方法，其中所述测量所述尿量的步骤是通过流量传感器、容积泵及其任意组合执行的。
本发明的另一个目的是公开用于测量患者中的腹内压(IAP)的方法，该方法包括以下步骤：
将导管插入所述患者的膀胱；
阻塞所述导管的腔；
通过下述的至少一个将所述膀胱排空到尿袋中：从所述膀胱中被动流出尿液和从所述膀胱中主动泵送尿液，直到在所述腔内检测到预定压力；
在上述排空期间：
测量从所述膀胱排出的尿量；
测量所述腔内的压力；和
存储所述测量的排出的尿量和所述测量的压力；且
所测量的排出的尿量大于预定量，将所述IAP计算为所述测量的压力。
本发明的另一个目的是公开该方法，其中所述预定压力在0mmHg至5mmHg的范围内。
本发明的另一个目的是公开该方法，其中所述排空所述膀胱的步骤包括多个步骤，所述多个步骤中的每一个从所述膀胱中排出的尿量在0.1cc至5cc范围内。
本发明的另一个目的是公开该方法，其另外地包括从最低测量压力中确定调整的瞬时IAP的步骤，从而去除呼吸诱发的压力振荡对所述尿压的影响。
本发明的另一个目的是公开测量患者中的腹内压(IAP)的方法，该方法包括以下步骤：
将导管插入所述患者的膀胱；
阻塞所述导管的腔，直到在所述腔内检测到预定压力；
通过下述的至少一个将所述膀胱排空到尿袋中：从所述膀胱中被动流出尿液和从所述膀胱中主动泵送尿液；
测量流过所述腔的尿量；
在所述排空期间：
测量从所述膀胱排出的尿量；
测量所述腔内的压力；和
存储所述测量的排出的尿量和所述测量的压力；且
所述测量的排出的尿量大于预定量，将所述IAP计算为所述测量的压力。
本发明的另一个目的是公开该方法，其中所述预定压力在5mmHg至40mmHg的范围内。
本发明的另一个目的是公开该方法，其中所述排空所述膀胱的步骤包括多个步骤，所述多个步骤中的每一个从所述膀胱中排出的尿量在0.1cc至5cc范围内。
本发明的另一个目的是公开该方法，其另外地包括从最低的测量压力中确定调节的瞬时IAP的步骤，从而去除呼吸诱发的压力振荡对所述尿压的影响。
本发明的另一个目的是公开测量患者中的排尿量(UO)腹内压(IAP)的方法，该方法包括以下步骤：
阻塞尿液从所述患者的膀胱的通道；
当阻塞所述尿液通道时实时测量所述膀胱中的压力；
存储所述测量的压力为时间的函数；
检测至少一个时间段，在所述时间段中所述患者呼吸的呼气阶段结束时的最小压力在5mmHg和40mmHg之间的范围内；
确定驻留压力，所述驻留压力是在所述至少一个时间段的中心处的最小压力；
阻塞所述尿液通道直到在所述患者呼吸的呼气阶段结束时的所述最小压力在所述驻留温度以上30％至50％的范围内；
从所述膀胱释放尿液；在所述释放期间：
实时测量释放的尿量；
实时测量所述膀胱中的所述压力；和
将所述膀胱中的所述压力与预定压力进行比较，所述预定压力在所述驻留压力以下0％至30％之间的范围内；且
所述压力低于所述预定压力，执行以下步骤：
阻塞所述尿液通道；
确定所述IAP为所述驻留压力；以及
确定所述UO为所述释放的尿量。
附图简述
为了更好地理解本发明及其在实践中的实施，现在将仅通过非限制性实例的方式参照附图描述多个实施方式，其中
图1示意性地示出为时间函数的膀胱中的压力；
图2示出在UO/IAP医疗测量设备中实施所述方法所需的硬件配置的优选实施方式的框图；
图3示意性地示出了在使用蠕动泵时在UO连续测量模式下的典型压力/体积-时间图；
图4示出在使用定冲程容积泵时在UO连续测量模式下的典型压力/体积-时间图；
图5示出在保持自然排尿周期的模式下的典型压力/时间图；
图6-7示意性地示出了在IAP测量周期的实施方式中的压力/时间图；和
图8示出了用于以实时连续模式测量UO和IAP两者的方法的实施方式。
优选实施方式的详细描述
与本发明的所有章节一起提供以下描述，以使本领域技术人员能够利用所述发明并阐述发明人考虑的实施本发明的最佳方式。然而，各种修改对于本领域技术人员将仍然是显而易见的，因为已经具体限定了本发明的一般原理以提供用于监测通常在人类患者中的腹内压(IAP)和排尿量(OU)的工具和方法，这依赖于尿液从膀胱到收集袋的受控转移，而不取决于尿液从膀胱的自由流动。
现有技术设备、系统和方法的缺点
现有技术方法具有缺点，例如：
a.如果尿液填充管没有沿其整个长度向下倾斜，则自由流动的尿液在尿液填充管内可能形成不相连的部分。在这种情况下，形成防止尿液流到测量设备的气闸，直到整个回路都充满，这破坏了连续的测量过程。
b.它们受尿液组成的影响，其可能会在病人之间非常不同。尿液稠度和颜色可能会有所不同并因此可能导致光学或基于液滴的传感器的测量误差。
c.由于残留物在容器中累积——这降低其有效体积，在定期排空的容器中收集尿液的所有方法都会失去准确性。
d.如果在测量过程中移动所述管或设备，迫使较小的液滴掉落或对称重读数增加噪音，则液滴计数和称重方法会失去准确性。
e.如果未完全垂直安装，则液位测量设备将失去准确性。
f.尿液收集袋必须放在患者水平面以下，否则尿液不会流到尿袋中。它们都依靠重力和从导管到测量设备的一致向下倾斜的管道，以使管中的尿液移动。
用于无创监测患者腹内压的技术被配置为测量患者膀胱内包含的流体的压力且通常每隔几个小时仅执行一次。当合适地执行，这些技术可以以高度准确水平指示患者腹腔中的压力。
测量患者腹内压的当前标准包括从位于患者膀胱内的导尿管拆卸导尿引流管，并通过导管向患者膀胱内注入已知体积的无菌盐水。(为方便起见，所有类型的导尿管一般都称为“导管”)。然后将该导管端口连接到压力传感器，该压力传感器在该瞬间提供腹内压。然后将导管重新连接至引流管并排空膀胱。
多年来已经开发出执行这些动作的多种方法，这些方法包括三腔导管，将针穿过该导管的抽吸口以注入盐水丸并连接压力传感器，或使用包括夹具、旋塞阀、针和阀和/或一些其他管道配件的多种管道系统变化中的一种。
不幸的是，封闭的尿液排出系统中的任何开口，以及必定向患者膀胱内注入流体，使患者和医疗保健从业人员二者都处于增加的感染风险下。患者处于回路被打破时引入的微生物以及由于管内表面上存在的细菌被逆流冲入膀胱而感染的风险下。
如果手动执行，则该过程是劳动密集型且缓慢的。即使由自动设备执行，它仍然需要补充外部储器。
这种方法仅在采样(填充、测量和排空膀胱)时测量腹内压(IAP)而无法保持连续测量或在短时间内重做流程。还存在管道布置的成本的问题，其随着系统复杂性的增加而增加。
与US5385563、WO2004080519A1、EP0258690A2、US20020065472不同，本发明不需要使用特殊的导管，且任何标准类型的导尿管都是合适的。
与US5865764A、US6503208不同，本发明不需要外部流体(盐水)源来填充膀胱以便在正确的体积下进行测量。
因此长期以来需要提供用于测量IAP和IAP趋势的设备，该设备不使患者处于感染(具体是UTI)的风险下，或不需要另人厌烦的手动调节多个管路设备，例如双向阀或旋塞阀。
该设备包括无流通控制的计量泵——其连接在导尿管和尿液收集袋之间，以及压力传感器——其与该导管中的尿液流体连接，或在连接至导尿管的泵入口端口处测量压力的任何其他工具。
优选地，该泵和该压力传感器被封闭在壳体中，其配置为在引起最小不适的情况下被施加在患者腿上靠近或邻近导管端口。在一些实施方式中，该泵位于患者附近并且通过与该泵分离且通过长管与泵入口端口流体连通的远程压力传感器，或者通过使用允许使用其他工具确定入口压力的泵来测量压力。
处理器从压力传感器实时接收测量值，该测量值表示膀胱内的压力，并根据需要启动泵以将尿液从膀胱移动至收集袋，以便测量排尿量和腹内压。在优选实施方式中，该控制设备未安装在患者身体上。该控制设备可以与泵和压力传感器进行有线或无线通讯。
为了测量UO，在导尿管和通向尿液收集袋的尿液收集管之间连接了受控泵。另外地，流体压力传感器流体联接到泵的入口端口，因此它通过导管的腔与膀胱的容积流体连接。该泵是正排量泵(positive displacement pump)，例如隔膜泵或活塞泵，其具有主动阀因此永远不会有自由流动通过该泵从导管至袋的可能性。
为了测量UO或IAP或两者，该处理器根据压力传感器的读数确定压力，并根据需要启动泵。下面描述测量过程的数个实施方式。
在一个基本的实施方式中，每当压力读数高于预定阈值时，便会连续测量膀胱内部的压力，并启动泵以使少量固定体积的尿液(“所需体积”)从导管通到引流管。在该实施方式中，每当在膀胱中累积多于一些最小体积的尿时，膀胱内的压力增加，触发泵动作(pump action)。泵启动速率乘以每个泵冲程的体积组成UO时间速率。对时间积分时间速率可以得出总UO值。
在优选的实施方式中，排尿量按以下方式测量：在泵不运行的情况下实时测量膀胱内的压力。在此阶段期间，没有尿液从膀胱流动到收集袋，因此尿液在膀胱内积聚。
当膀胱内的压力达到预定阈值时，运行泵以将少量固定体积的尿液从膀胱转移到收集袋。单位体积转移后，测量膀胱中的压力。如果膀胱中的压力高于第二较低预定阈值，则重复进行泵送和重新测量过程，直到膀胱中的压力低于第二预定阈值。该过程连续进行，且每个时刻通过的尿量均以当前速率报告，并也进行积分以给出总排尿量值。
为了准确地测量腹内压，在膀胱容纳已知体积的流体(优选尿液，尽管可以使用水、盐水或另一种生物相容性液体)时，需要测量膀胱中的压力。然而，膀胱是具有可扩张壁的可塌缩(collapsible)器官。如图1所示意性示出的，当膀胱中的尿量少时(区域“A”)，膀胱壁会塌缩并相互挤压，降低通过膀胱流体传递到压力传感器的压力，该压力传感器与尿液流体连通；所测量的压力低于IAP。在中间范围(区域“B”)中，测量的压力准确地代表了IAP。如果膀胱中的尿量足够大(区域“C”)，则膀胱扩张并且膀胱壁肌肉对扩张的反应导致测量的压力高于IAP。
在本设备的一个实施方式中，可以使用以下过程找到IAP的精确测量值：从空的膀胱开始，控制器停止泵持续足以在膀胱中收集至少预定所需体积的尿液的时间段。该预定体积足够大，以完全扩张(expand)膀胱，但又太小而不会使其膨胀(distend)。然后启动泵，以通过引流管将尿液释放到收集袋中；同时测量排放的尿量。在排放每单位体积的尿液之后，储存通过的尿液体积并存储膀胱压力。在膀胱中的压力恢复到空膀胱的压力后，将该泵停止。当膀胱包含所需体积的流体时，将排放过程中第一步时的膀胱压力报告为测量的IAP。
该过程可以根据需要重复多次，每次报告IAP和排放的尿液体积。
用于确定IAP的方法的第二实施方式允许测量连续排尿量(UO)和连续IAP。从空的膀胱开始，控制器停止泵持续足以在膀胱中收集至少预定所需体积的尿液的时间段。预定体积足够大，以完全扩张膀胱，但又太小而不会使其膨胀。然后启动泵，以通过导流管将尿液释放到收集袋中；同时，测量并记录排放的尿液体积，并记录排放每单位体积后的膀胱压力。尽管膀胱未排空，一旦对于排放单位体积尿液的几个周期，膀胱中的压力没有变化时，将测量的压力指定为当前IAP。然后恢复排放尿液，直到测量的压力在低于测量的IAP值的5％至30％之间。然后停止泵送并监测压力，同时更多的尿液在膀胱中累积。当压力在高于先前测量的IAP值的5％至30％之间时，将重复该周期并计算新的IAP值。在此过程期间，UO值是通过记录泵周期和时间来计算的。
只要有必要，就可以重复该过程，并报告每个周期的IAP和排放的尿液体积。
为了测量IAP，启动了不同的过程。从空的膀胱开始，如非常低的压力指示的，控制电子器件将泵停止持续预定时间段，该预定时间段由具体患者先前测量的尿液产生速率估算，以允许少量多于所需体积的尿液积聚在膀胱中(对于正常成人25cc)。然后，它以受控的缓慢流动速率运行泵，以将尿液从膀胱吸入收集袋，同时在每个测量周期内测量并记录膀胱的流体压力，直到压力达到相同的极低压力，从而建立了压力对比膀胱体积改变的表。当达到零压力时，处理器“回看”压力/体积图，并在膀胱准确填充所需流体体积(等于所需IAP测量点)时确定膀胱中的压力。可选地，软件“回看”该图，以寻找尽管重复泵送动作但压力仍未变化的部分，并将其报告为测量的IAP。该过程将无限重复，直到被用户停止。
控制电子器件向用户报告在每个周期测量的IAP以及实际平均尿液产生速率和累积尿液产生速率。
在该方法的不同实施方式中，使用略微修改的过程以便连续地测量IAP，同时还测量UO。泵阻塞膀胱，使在跟踪压力时尿液积聚。随着膀胱缓慢填充，内部的压力将增加，直到其等于IAP，然后在该值保持一些时间。当更多的尿液积聚时，压力将再次开始增加。处理器寻找压力相对恒定的这段时间，并将其报告为当前IAP。一旦压力开始再次升高，泵将释放足够量的尿液，直到压力通过平台并再次开始下降。释放的尿液体积除以自上次释放以来的时间，被报告为当前UO值。
在该方法的另外的实施方式中，该系统测量UO，同时保持自然的膀胱排尿周期，如下。尿液从膀胱的出口被阻塞，并且当尿液在膀胱中积聚时，压力缓慢上升并由处理器进行测量。当检测到重复的压力峰值时，表明自然发生的膀胱收缩，其通常会导致排尿和膀胱排空，启动泵以排空膀胱。自然，如果压力增加到高于一些阈值，或者自上次排空以来的时间长于一些阈值，则也将泵作为安全措施启动。
可以参考附图更好地解释该设备和方法。
图2描述了在UO/IAP医疗测量设备(1000)中实施该方法所需的硬件配置的优选实施方式的框图。
导尿管101穿过尿道插入膀胱110，并以通常方式固定在适当位置。导管的腔与膀胱的体积流体连通，允许尿液流出并将膀胱内的任何压力传递到与该腔流体连通的任何外部设备或通过任何其他工具。该导管通过连接器102与测量设备管103流体连通。
设备管103内部的压力由压力传感器104测量，该压力传感器的端口与设备管103的腔流体连通。该传感器可以是与尿液相容的任何类型，例如应变仪、压阻式传感器、微加工芯片或任何其他元件——其能够测量-50mmHg至100mmHg范围内的压力。
设备管103连接到设备泵105的入口端口。该泵105可以是满足以下要求的任何类型的泵：A.当未被启动时，没有尿液可以通过。B.当被启动时，它执行从设备管103泵送受控且精确量的尿液，通过泵并通过尿液引流管108出来，而进入尿液收集袋109。该泵可以是，即由步进或DC马达+编码器配置驱动的蠕动泵、带必要阀的活塞泵或带两个主动阀的隔膜泵。
来自压力传感器104的信号被设备电子器件106接收，该设备电子器件106可以包括硬件电路、运行专用软件的微型计算机、计算机处理器及其任意组合。电子器件106控制泵操作和参数测量，例如但不限于压力、流速、体积及其任何组合。
可以将第二压力传感器114或测量泵输出端口压力的其他工具添加到泵105的出口端口处的硬件设置中，其入口端口与设备管103的腔流体连通，以便检测尿液引流管108的堵塞或尿液收集袋109的填充。
图3示意性地示出了在使用蠕动泵时在UO连续测量模式下从压力传感器得出的典型压力/体积-时间图，以及在此时段期间测量的UO值。
水平轴201是时间，左纵轴202是膀胱中的压力，如压力传感器104所报告的，而右纵轴203报告随时间测量的累积尿液体积。实线204是压力，参考左纵轴，而虚线205是体积，参考右纵轴。
在将设备管连接到导管之后，如果测量的压力高于第一上阈值——上水平虚线206，在3mmHg-70mmHg的范围内(在一些实施方式中为5mmHg-70mmHg)，则泵被启动直到所报告的膀胱中压力低于第二下阈值——下水平虚线207，在0-15mmHg的范围内。当压力低于下阈值207时，控制电子器件将泵停止并使尿液积聚在膀胱中，由于膀胱的弹性特性从而使膀胱中的压力缓慢增加。
允许压力增加，直到达到第一较高压力阈值206，此时泵被启动以排空膀胱。应注意，所述泵具有线性的体积/时间通量(throughput)，因此一旦测量压力达到第二下阈值207，就可以随时停止泵送动作，并且泵送的体积可以呈现任何值。对于每个泵送期(session)，记录瞬时和累积UO，如虚体积线205所描绘的。
图4示出了使用定冲程容积泵时在UO连续测量模式下从压力传感器得出的典型压力/容积-时间图，以及在此时段期间测量的UO值。
水平轴301是时间，左纵轴202是膀胱中的压力，如压力传感器104所报告的，而右纵轴203是报告的累积尿液体积。实线304是压力，参考左纵轴202，而虚线305是体积，参考右纵轴203。
在启动系统之后，如果测量的压力高于第一上阈值——水平虚线306，在3mm汞柱-70mm汞柱(在一些实施方式中为3mmHg-70mmHg)范围内，则泵被启动直到所报告的膀胱内压力变得低于第二下阈值——下水平虚线307，在0-10mmHg范围内。这时，泵停止，且使尿液在膀胱中积聚，从而缓慢增加膀胱中的压力。允许压力增加，直到其达到第一较高压力阈值306。应注意，由于泵在每个周期中输送固定体积的尿液，因此泵送动作仅在压力已经超过下阈值才停止。在每次泵送期中，记录瞬时和累积UO，虚体积线305。
图5示出了在保持自然排尿周期的模式下从压力传感器得到的典型压力/时间图，以及在该时段期间测量的UO值。横轴401是时间，左纵轴402是由压力传感器104测量的膀胱中的压力，右纵轴403是测量的累积尿液体积。实线411是测量的压力，参考左纵轴402，而虚线405是体积，参考右纵轴403。
在开动系统之后，直到膀胱中的压力上升到高于409第一相对高阈值(在10mmHg和100mmHg之间)——水平虚线406；或如果在测量的压力中检测到显著的周期性波动时——这指示正常排泄反射中膀胱的反复收缩，如压力变化410所示意性示出，所述泵停止。当检测到这些状况任一时，泵被启动，直到所报告的膀胱内的压力低于在0-10mmHg范围内的第二下阈值——下水平虚线407。这时，泵被停止，且该周期重复。该方法仍可以报告累积的UO值，尽管频率较低，但是可以保留正常的排尿反射，从而降低了最终拔出导管时失禁的风险。
水平虚线412表示患者的IAP。显然，随着尿液在膀胱中积聚并且内部压力增加，当膀胱内部的压力等于IAP时压力的增加将停止。压力将保持固定于IAP，直到膀胱中积累了足够的尿液以完全填充膀胱，此后尿液拉伸了膀胱的壁且IAP开始增加。当膀胱中已经达到IAP时，传感器将检测到压力保持恒定411的时间段；该压力将被报告为当前IAP。
图6示意性地示出在IAP测量周期的实施方式中从压力传感器得出的典型压力/时间图。横轴512是时间，左纵轴513是由压力传感器测量的膀胱中的压力。该方法是使用如图2所描述的硬件设置实现的。硬件相关的动作如图2中所示。
在启动之前，在系统处于待机状态时，泵105处于静止，因此设备管103被阻塞且尿液无法从膀胱到引流管和收集袋。由于设备管103中的空气现在与膀胱的内部容积流体连通，因此将其压缩，直到其压力等于时间501处的膀胱中的压力。
感测这种压力增加，如果持续超过几秒钟(可能由于处理而发生)，系统将自动切换到活动测量操作模式。启动泵105以将流体从设备管103驱动至尿引流管108。当从膀胱中泵送空气而后尿液时，膀胱中的压力下降直到其达到接近零502。
然后将泵105停止持续预定时间，优选地在0.5-20分钟的范围内。在此时间期间，患者生成尿液并在膀胱中积聚，这缓慢增加内部压力。该过程被描绘为直至一些压力504的上升斜线503。
在该固定时段之后，重新启动泵且随着尿液被泵出，膀胱中的压力再次下降505，直到再次达到接近零506。由于每个冲程泵送的流体体积都是已知的，因此能够计算出患者产生尿液的速率为泵出的体积与时期502至506的时间长度之间的比率。
基于该尿液产生速率，计算患者产生如此尿液体积的时期，该尿液体积比该特定患者测量IAP的可接受标准所规定的所需体积大10％-20％。随着尿液在膀胱中积聚，膀胱中的压力再次增加507。注意，在一些点，当膀胱内的压力等于IAP时，压力将停止增加一段时间，直到膀胱充满并且膀胱的壁开始拉伸。在该实施方式中，压力将继续增加直到尿液体积达到所需量508。然后再次启动泵，直到压力降回零509。随着泵运行，每次固定体积的尿液从膀胱中排出后，存储压力测量值，因此建立压力相对于排出的尿液体积的表格512。
一旦达到接近零的压力509，电子设备就会在图上“回看”点510，在该点510所需的体积仍在膀胱内，并在该点标记压力。根据IAP的标准定义，该膀胱压力是当前IAP值，并且在设备壳体107上的显示器上将其呈现给用户，或者通过任何通信手段将其传输至患者监视器或外部显示器和警报器。
图7示意性地说明了压力的放大图，如图6中的虚线框516所示，在使用定冲程泵时从压力传感器得出的典型压力/时间图中示出了两个泵送步骤614和616。
重要的是泵流速要低，以防止由于管道的流动阻力而导致管道中的显著压力下降。优选的是在0.1cc-5cc的范围内的合适泵冲程，但间歇运行并在两次启动之间停止的恒流泵也是合适的。
可以监测压力传感器的输出以发现频率为0.01Hz–2Hz的周期性振荡，其为呼吸运动的特征。为了符合实践标准，应在代表呼吸周期的呼气末点的最低压力点处测量膀胱压力。然后可以分析呼吸诱发的压力波，并可以在两个连续的泵送步骤614和616中的最小压力点603和605处采集2-4个压力样本，然后在吸气阶段运行泵以准备在下一个呼吸周期604和606进行测量。这样，泵送时间并不是整个过程的限制因素，并且整个膀胱清洁期可以在几分钟内完成。
可以加快过程的对上述方法的改进以高泵送速率进行，直到压力下降到预期IAP值之上2mmHg–10mmHg的值。在这一点上，所述泵切换到低泵送速率，其可以是逐步泵送速率或连续泵送速率，以能够准确地测量IAP。在通过预期将在目标体积上反映IAP的点之后，将该泵切换到快速泵送速率，该泵送速率可以但不必与第一快速泵送速率相同，直到测量的压力接近零，在该点将继续执行缓慢的逐步过程，以准确确定零点。例如，如果先前的测量结果显示在30分钟内患者累积了30cc尿液且目标体积为25cc，则下一个周期将暂停28分钟，然后对前6cc进行逐步排空过程，以达到获得准确的IAP测量值。然后泵以连续方式运行，直到排出20cc，并对最后2cc恢复逐步运行，以准确检测零值。当然，泵流速或冲程体积应该是稳定的，并且在所有泵送速度下都应预先已知。
自然，与IAP的测量一起，将测量泵送的总尿液体积，当将其除以时间时提供UO速率值。
图8阐明了用于在实时连续模式下测量UO和IAP两者的方法的实施方式。
图8示出了该实施方式的连续UO+IAP测量过程的压力和体积相对于时间的典型图。横轴708是时间，左纵轴707是由压力传感器测量的膀胱中的压力，右纵轴705是从膀胱中泵出的尿液的累积体积。实线710是测量的压力，左纵轴707，而虚线709是测量的体积，右纵轴705。该方法是使用如图2所描述的硬件设置实现的。硬件相关的动作将在图2中表示。
通过阻止尿液从膀胱流出并使尿液积聚，膀胱内的尿液体积缓慢增加。随着时间流逝，膀胱内的尿液体积缓慢增加，直到膀胱达到其完全的未拉伸的体积。在这个点上，由穿过导管与膀胱的内部容积流体连接的压力传感器测量的压力开始增加。当压力增加到比先前测量的IAP 701高5％-30％的值时，所述泵启动，以比尿液产生速率更快的速率将尿液从膀胱中吸出。随着膀胱内尿液体积减少，压力返回IAP 703。该压力保持大致相同，直到膀胱开始塌缩并且压力开始下降704。所述泵继续运行，直到压力达到比上一次测量的IAP702(通常为0-5mmHg)低5％至30％的值，此时所述泵停止并重复周期。水平虚线706代表测量的IAP，而虚线坡道709代表累积的尿液体积，参考右纵轴705。假设正常尿液产生速率为2000cc/day且最佳IAP测量膀胱体积为20-30cc，所述周期大约每10-20分钟重复一次。

Claims (30)

1.一种用于测量患者中尿液产生速率的设备，其包括：
导管；
压力传感器，其与泵的输入端口中的尿液直接流体连接，或通过非常薄的隔离膜；
尿量传感器，所述尿量传感器选自流量传感器、容积泵及其任意组合；和
处理器，其配置为控制：
阻塞所述导管，直到在所述腔内检测到预定第一压力；
通过下述的至少一个将所述膀胱排空到尿袋中：从所述膀胱中被动流出尿液和从所述膀胱中主动泵送尿液；
测量流过所述腔的尿量，直到在所述腔内检测到预定第二压力；
通过将所述测量的尿量除以时间段来计算瞬时尿液产生速率，所述时间段是从所述腔的第一次阻塞起的时间或者是从所述膀胱的最后排空起的时间；
重复步骤(a)至(e)至少一次；和
通过平均所述瞬时尿液产生速率的至少两个值来生成平均尿液产生速率。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述预定第一压力在3mmHg至70mmHg的范围内。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述预定第二压力在0mmHg至5mmHg的范围内。
4.一种用于测量患者中尿液产生速率的设备，其包括：
导管；
压力传感器；
尿量传感器，所述尿量传感器选自流量传感器、容积泵及其任意组合；和
处理器，其配置为控制：
阻塞所述导管的腔持续预定时间段；
通过下述的至少一个将所述膀胱排空到尿袋中：从所述膀胱中被动流出尿液和从所述膀胱中主动泵送尿液；
测量流过所述腔的尿量，直到在所述腔内检测到预定压力；
通过将所述测量的尿量除以时间段来计算瞬时尿液产生速率，所述时间段是从所述腔的第一次阻塞起的时间或者是从所述膀胱的最后排空起的时间；
重复步骤(a)至(e)至少一次；和
通过平均所述瞬时尿液产生速率的至少两个值来生成平均尿液产生速率。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述预定压力在0mmHg到5mmHg的范围内。
6.一种用于测量患者中尿液产生速率的设备，其包括：
导管；
压力传感器；
尿量传感器，所述尿量传感器选自流量传感器、容积泵及其任意组合；和
处理器，其配置为控制：
阻塞所述导管的腔；
通过下述的至少一个将所述膀胱排空到尿袋中：从所述膀胱中被动流出尿液和从所述膀胱中主动泵送尿液，直到在所述腔内检测到预定压力；
在所述排空期间：(1)测量从所述膀胱排出的尿量；(2)测量所述腔内的压力；和(3)存储所述测量的排出的尿量和所述测量的压力；且
所述测量的排出的尿量大于预定量，将所述IAP计算为所述测量的压力。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述预定压力在0mmHg至5mmHg的范围内。
8.根据权利要求6所述的设备，其中所述排空所述膀胱的步骤包括多个步骤，所述多个步骤中的每一个从所述膀胱中排出的尿量在0.1cc至5cc范围内。
9.根据权利要求6所述的设备，另外地包括以下步骤：从最低测量压力确定调节的瞬时IAP，从而去除呼吸诱发的压力振荡对所述尿压的影响。
10.一种用于测量患者中尿液产生速率的设备，其包括：
导管；
压力传感器；
尿量传感器，所述尿量传感器选自流量传感器、容积泵及其任意组合；
处理器，其配置为控制：
阻塞所述导管的腔，直到在所述腔内检测到预定压力；
通过下述的至少一个将所述膀胱排空到尿袋中：从所述膀胱中被动流出尿液和从所述膀胱中主动泵送尿液；
测量流过所述腔的尿量；和
在所述排空期间：(1)测量从所述膀胱排出的尿量；(2)测量所述腔内的压力；和(3)存储所述测量的排出的尿量和所述测量的压力；和
所述测量的排出的尿量大于预定量，将所述IAP计算为所述测量的压力。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述预定压力在1mmHg到15mmHg的范围内。
12.根据权利要求10所述的设备，其中所述排空所述膀胱的步骤包括多个步骤，所述多个步骤中的每一个从所述膀胱中排出的尿量在0.1cc至5cc范围内。
13.根据权利要求10所述的设备，另外地包括以下步骤：从最低测量压力确定调节的瞬时IAP，从而去除呼吸诱发的压力振荡对所述尿压的影响。
14.一种用于测量患者中尿液产生速率的设备，其包括：
导管；
压力传感器；
尿量传感器，所述尿量传感器选自流量传感器、容积泵及其任意组合；和
处理器，其配置为控制：
阻塞尿液从所述患者的膀胱的通道；
当阻塞所述尿液通道时实时测量所述膀胱中的压力；
存储所述测量的压力为时间的函数；
检测至少一个时间段，在所述时间段中所述患者呼吸的呼气阶段结束时的最小压力在0mmHg至5mmHg之间的范围内；
确定驻留压力，所述驻留压力是在所述至少一个时间段的中心部分中的最小压力；
阻塞所述尿液通道，直到在所述患者呼吸的呼气阶段结束时的所述最小压力在所述驻留温度以上30％至50％的范围内；
从所述膀胱释放尿液；在所述释放期间：(1)实时测量释放的尿量；实时测量所述膀胱中的所述压力；将所述膀胱中的所述压力与预定压力进行比较，所述预定压力在所述驻留压力以下0％至30％之间的范围内；
所述压力低于所述预定压力，(1)阻塞所述尿液通道；和确定所述IAP为所述驻留压力；以及
确定所述UO为所述释放的尿量。
15.一种用于测量患者中尿液产生速率的方法，其包括以下步骤：
将导管插入所述患者的膀胱；
阻塞所述导管的腔，直到在所述腔内检测到预定第一压力；
通过下述的至少一个将所述膀胱排空到尿袋中：从所述膀胱中被动流出尿液和从所述膀胱中主动泵送尿液；
测量流过所述腔的尿量，直到在所述腔内检测到预定第二压力；
通过将所述测量的尿量除以时间段来计算瞬时尿液产生速率，所述时间段是从所述腔的第一次阻塞起的时间或者是从所述膀胱的最后排空起的时间；
重复步骤(a)至(e)至少一次；和
通过平均所述瞬时尿液产生速率的至少两个值来生成平均尿液产生速率。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述预定第一压力在3mmHg到70mmHg的范围内。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述预定第二压力在0mmHg到5mmHg的范围内。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述测量所述尿量的步骤是通过流量传感器、容积泵及其任意组合执行的。
19.一种用于测量患者中尿液产生速率的方法，其包括以下步骤：
将导管插入所述患者的膀胱；
阻塞所述导管的腔持续预定时间段；
通过下述的至少一个将所述膀胱排空到尿袋中：从所述膀胱中被动流出尿液和从所述膀胱中主动泵送尿液；
测量流过所述腔的尿量，直到在所述腔内检测到预定压力；
通过将所述测量的尿量除以时间段来计算瞬时尿液产生速率，所述时间段是从所述腔的第一次阻塞起的时间或者是从所述膀胱的最后排空起的时间；
重复步骤(a)至(e)至少一次；和
通过平均所述瞬时尿液产生速率的至少两个值来生成平均尿液产生速率。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述预定压力在0mmHg到5mmHg的范围内。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述测量所述尿量的步骤是通过流量传感器、容积泵及其任意组合执行的。
22.一种用于测量患者中的腹内压(IAP)的方法，其包括以下步骤：
将导管插入所述患者的膀胱；
阻塞所述导管的腔；
通过下述的至少一个将所述膀胱排空到尿袋中：从所述膀胱中被动流出尿液和从所述膀胱中主动泵送尿液，直到在所述腔内检测到预定压力；
在所述排空期间：
测量从所述膀胱排出的尿量；
测量所述腔内的压力；和
存储所述测量的排出的尿量和所述测量的压力；且
所述测量的排出的尿量大于预定量，将所述IAP计算为所述测量的压力。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述预定压力在0mmHg到5mmHg的范围内。
24.根据权利要求22所述的方法，其中所述排空所述膀胱的步骤包括多个步骤，所述多个步骤中的每一个从所述膀胱中排出的尿量在0.1cc至5cc范围内。
25.根据权利要求22所述的方法，另外地包括以下步骤：从最低测量压力确定调节的瞬时IAP，从而去除呼吸诱发的压力振荡对所述尿压的影响。
26.一种测量患者中的腹内压(IAP)的方法，其包括以下步骤：
将导管插入所述患者的膀胱；
阻塞所述导管的腔，直到在所述腔内检测到预定压力；
通过下述的至少一个将所述膀胱排空到尿袋中：从所述膀胱中被动流出尿液和从所述膀胱中主动泵送尿液；
测量流过所述腔的尿量；
在上述排空期间：
测量从所述膀胱排出的尿量；
测量所述腔内的压力；以及
存储所述测量的排出的尿量和所述测量的压力；和
所述测量的排出的尿量大于预定量，将所述IAP计算为所述测量的压力。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述预定压力在5mmHg至40mmHg的范围内。
28.根据权利要求26所述的方法，其中所述排空所述膀胱的步骤包括多个步骤，所述多个步骤中的每一个从所述膀胱中排出的尿量在0.1cc至5cc范围内。
29.根据权利要求26所述的方法，另外地包括以下步骤：从最低的测量压力确定调节的瞬时IAP，从而去除呼吸诱发的压力振荡对所述尿压的影响。
30.一种测量患者中的排尿量(UO)腹内压(IAP)的方法，其包括以下步骤：
阻塞尿液从所述患者的膀胱的通道；
当阻塞所述尿液通道时，实时测量所述膀胱中的压力；
存储所述测量的压力为时间的函数；
检测至少一个时间段，在所述时间段中所述患者呼吸的呼气阶段结束时的最小压力在5mmHg至40mmHg之间的范围内；
确定驻留压力，所述驻留压力是在所述至少一个时间段中心处的最小压力；
阻塞所述尿液通道，直到在所述患者呼吸的呼气阶段结束时的所述最小压力在所述驻留温度以上30％至50％的范围内；
从所述膀胱释放尿液；在所述释放期间：
实时测量释放的尿量；
实时测量所述膀胱中的所述压力；和
将所述膀胱中的所述压力与预定压力进行比较，所述预定压力在所述驻留压力以下0％至30％之间的范围内；且
所述压力低于所述预定压力，执行以下步骤：
阻塞所述尿液通道；
确定所述IAP为所述驻留压力；和
确定所述UO为所述释放的尿量。
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