CN117750905A - 从哺乳动物身体获得心血管和/或呼吸信息 - Google Patents

从哺乳动物身体获得心血管和/或呼吸信息 Download PDF

Info

Publication number
CN117750905A
CN117750905A CN202280049153.8A CN202280049153A CN117750905A CN 117750905 A CN117750905 A CN 117750905A CN 202280049153 A CN202280049153 A CN 202280049153A CN 117750905 A CN117750905 A CN 117750905A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
mammalian body
sensor
temperature difference
heart
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280049153.8A
Other languages
English (en)
Inventor
H·H·M·科斯滕
安东尼斯·科内利斯·彼得勒斯·马里亚·贝克斯
R·A·鲍曼
P·L·卡特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amazeko Photonics Ip Private Ltd
Original Assignee
Amazeko Photonics Ip Private Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amazeko Photonics Ip Private Ltd filed Critical Amazeko Photonics Ip Private Ltd
Publication of CN117750905A publication Critical patent/CN117750905A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/026Measuring blood flow
    • A61B5/0275Measuring blood flow using tracers, e.g. dye dilution
    • A61B5/028Measuring blood flow using tracers, e.g. dye dilution by thermo-dilution
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/026Measuring blood flow
    • A61B5/029Measuring or recording blood output from the heart, e.g. minute volume
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6846Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive
    • A61B5/6847Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive mounted on an invasive device

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

在测量时段期间执行的测量动作中,从哺乳动物身体(2)获得心血管信息的领域中,该测量时段包括在哺乳动物身体(2)的血管系统中已经产生温度显著偏离哺乳动物身体(2)的温度的局部点的时刻之后的时段,在整个测量时段中,在靠近哺乳动物身体(2)、哺乳动物身体上或哺乳动物身体中的至少一个位置处,借助于测量装置(20)测量表示与基线温度的温度差的值,该测量装置包括具有高分辨率的至少一个超灵敏传感器(21),该传感器被配置为能够记录与心脏的相应侧相关的温度差进程中的至少两个后续指示剂稀释曲线。传感器(21)的实际示例是光子传感器,诸如光纤布拉格光栅传感器。

Description

从哺乳动物身体获得心血管和/或呼吸信息
技术领域
本发明总体上涉及用于从哺乳动物身体获得心血管和/或呼吸信息的方法和系统。
本发明尤其涉及一种用于从哺乳动物身体获得心血管信息的方法,其中
-在测量时段期间执行测量动作,该测量时段包括在哺乳动物身体的血管系统中已经产生温度显著偏离哺乳动物身体温度的局部点的时刻之后的时段,
-在测量时段的持续时间内且关于心脏的至少一侧,关于哺乳动物身体的血管系统中的所述局部点记录温度差进程,该温度差进程是表示温度差值的总体趋势,所述温度差值表示关于心脏的相应侧随时间与基线温度的温度差,
-借助于包括至少一个传感器的测量装置,在靠近哺乳动物身体、哺
乳动物身体上或哺乳动物身体中的至少一个测量位置处测量温度差值。
本发明还涉及一种系统,该系统被配置为用于在测量时段期间执行的测量动作中从哺乳动物身体获得心血管信息,该测量时段包括在哺乳动物身体的血管系统中已经产生温度显著偏离哺乳动物身体温度的局部点的时刻之后的时段,该系统包括:
-测量装置,被配置为在整个测量时段中,在靠近哺乳动物身体、哺乳动物身体上或哺乳动物身体中的至少一个位置处测量表示与基线温度的温度差的温度差值,以及
-处理器,被配置为从测量装置接收温度差值作为输入,并且在测量时段的持续时间内且关于心脏的至少一侧,记录与哺乳动物身体的血管系统中的所述局部点相关的温度差进程,该温度差是关于心脏的相应侧的温度差值的总体趋势,
其中,测量装置包括至少一个传感器,该至少一个传感器被配置为能够记录温度差进程。
背景技术
例如,心血管信息在患有心脏病、经历心脏手术或创伤、或者在医院或家中被监测的患者的血液动力学评估的背景下是有用的。心血管信息的实际示例是心脏在通过身体的循环系统循环血液时的有效性的度量,该度量通常被称为心输出量(cardiac output)。特别地,心输出量是左心室或右心室每分钟排出的血容积。当获得在与正常心脏状况相关的值的范围之外的心输出量的值时,这可以指示例如在心肌梗塞或失血之后心脏、血管系统或血容积有问题,并且存在组织灌注不足的风险。
确定心输出量的公知方法依赖于热稀释技术,其涉及冷流体量或热流体量形式的指示剂的静脉注射,并监测由经过适当测量部位的流体量引起的温度变化。在该过程中,将导管(诸如流动引导的肺动脉导管,也称为斯旺-甘孜导管)插入中心静脉中,并通过右心房和右心室引导到肺动脉,或者将股动脉、肱动脉或桡动脉导管插入相应的股动脉、肱动脉或桡动脉中。如上所述的监测温度变化借助于安装在所使用的血管内导管上或血管内导管中的至少一个传感器来完成。至少一个传感器通常是电子温度传感器,诸如热敏电阻。处理测量的温度变化以计算心输出量。
传统上,为了获得/计算心输出量的可靠值以及每搏输出量(stroke volume)的可靠值(该每搏输出量是心输出量除以心率),仅检测一次经过指示剂。补偿注射的指示剂的可能再循环的一种方式是,根据测量的温度变化,通过指示剂稀释曲线的下降分支来拟合指数衰减曲线,使用以这种方式获得的下降分支代替测量的下降分支进行分析。然后从校正的指示剂稀释曲线下的面积导出心输出量。补偿注射的指示剂的可能再循环的另一种方式依赖于模型的应用。在这方面,所谓的局部密度随机游走(Local Density Random Walk,LDRW)解释是一个示例。
生成稀释曲线的另一种已知方法是基于染料(诸如Cardio Green)的静脉注射。在这种情况下,可以通过使用放置在血流中的染料感测电子光吸收传感器来获得心血管信息,其中,染料浓度的测量基于血液在若干波长处的光吸光度的变化。以这种方式,可以形成反映指示剂的浓度随时间变化的浓度曲线。第一次经过浓度曲线下的面积与心输出量成反比。生成稀释曲线的另一种已知方法是基于盐(诸如锂)的静脉注射。在这种情况下,可以通过使用放置在血流中的盐感测电子传感器来获得心血管信息。
生成用于量化心血管功能的稀释曲线的所有上述已知方式都涉及缺点,主要缺点在于需要对正在研究的受试者(患者或动物)进行大量的仪器检测的事实。其他缺点是对受试者的风险,诸如心律紊乱、感染、血管穿孔或对身体的其他局部损伤,以及需要专门训练的医生来监督手术并执行所涉及的至少一些动作的事实。
除了心输出量之外的心血管信息的其他实际示例是左心室和右心室的射血分数(ejection fraction)以及肺热容积和循环热容积,它们与肺血容积和循环血容积直接相关。例如,射血分数是心脏病严重程度的极好预测,肺热容积的增加可以指示心脏左侧的衰竭。射血分数是在心动周期期间泵出的血液的百分比。心脏的特征在于两个射血分数,即,左心室射血分数和右心室射血分数。肺热容积是右心室与左心房之间的血容积。循环热容积是左心室与右心房之间的血容积。用于评估射血分数、肺热容积和循环热容积的技术是复杂且昂贵的。这些技术通常涉及将导管插入血流或心脏中。可替代地,应用放射性标记的红细胞或机器,特别是不能在床边或家中使用的机器,诸如CT或MRI扫描仪。在一些已知的情况下也应用超声设备,但是举一个限制,这种设备对于确定循环热容积是无用的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种从哺乳动物身体获得心血管信息的方法,该方法比目前已知的方法更不复杂、更安全且对正在研究的受试者的压力更小,但非常可靠和准确。鉴于此,本发明提供了如权利要求1中所限定的方法,其是用于从哺乳动物身体获得心血管信息的方法,其中
-在测量时段期间执行测量动作,该测量时段包括在哺乳动物身体的血管系统中已经产生温度显著偏离哺乳动物身体温度的局部点的时刻之后的时段,
-在测量时段的持续时间内且关于心脏的至少一侧,关于哺乳动物身体的血管系统中的所述局部点记录温度差进程,该温度差进程是表示温度差值的总体趋势,所述温度差值表示关于心脏的相应侧随时间与基线温度的温度差,
-借助于包括至少一个传感器的测量装置,在靠近哺乳动物身体、哺乳动物身体上或哺乳动物身体中的至少一个测量位置处测量温度差值,该至少一个传感器被配置为能够利用由所述局部点在至少一个测量位置处经过的至少两个后续时间产生的至少两个后续指示剂稀释曲线来记录温度差进程,以及
-至少利用所述至少两个后续指示剂稀释曲线记录温度差进程。
根据本发明的方法的有利方面在从属权利要求2-23中限定。
本发明还提供了如权利要求24中所限定的系统,该系统是被配置为用于在测量时段期间执行的测量动作中从哺乳动物身体获得心血管信息的系统,该测量时段包括在哺乳动物身体的血管系统中已经产生温度显著偏离哺乳动物身体温度的局部点的时刻之后的时段,该系统包括:
-测量装置,被配置为在整个测量时段中,在靠近哺乳动物身体、哺乳动物身体上或哺乳动物身体中的至少一个位置处测量表示与基线温度的温度差的温度差值,以及
-处理器,被配置为从测量装置接收温度差值作为输入,并且在测量时段的持续时间内且关于心脏的至少一侧,记录与哺乳动物身体的血管系统中的所述局部点相关的温度差进程,该温度差是关于心脏的相应侧的温度差值的总体趋势,
其中
-测量装置包括至少一个传感器,该至少一个传感器被配置为能够利用由所述局部点在至少一个测量位置处经过的至少两个后续时间产生的至少两个后续指示剂稀释曲线来记录温度差进程,并且
-处理器被配置为至少利用所述至少两个后续指示剂稀释曲线记录温度差进程。
根据本发明的系统的有利方面在从属权利要求25-39中限定。
在另一方面,本发明提供了一种用于在测量时段期间执行的测量动作中从哺乳动物身体获得呼吸信息的方法,其中,在测量时段的持续时间内,在靠近哺乳动物身体、哺乳动物身体上或哺乳动物身体中的至少一个位置处,借助于测量装置测量温度差值,所述温度差值表示与基线温度的温度差,该测量装置包括至少一个传感器,该传感器被配置为以至少0.0001K的精度和至少105的动态范围来检测温度差值。有利地,测量装置的至少一个传感器是光子传感器,诸如光纤布拉格光栅传感器。
本发明还提供了一种系统,该系统被配置为用于在测量时段期间执行的测量动作中从哺乳动物身体获得呼吸信息。基本上,这样的系统包括测量装置,该测量装置被配置为在整个测量时段中,在靠近哺乳动物身体、哺乳动物身体上或哺乳动物身体中的至少一个位置处,测量表示与基线温度的温度差的温度差值,并且该测量装置包括上述至少一个传感器,该传感器被配置为以至少0.0001K的精度和至少105的动态范围来检测温度差值。
前面提到的基线温度通常是相应哺乳动物身体的一般温度或与相应哺乳动物身体的一般温度直接相关的温度。
附图说明
现在将参考附图更详细地解释本发明,其中相同或相似的部分由相同的附图标记表示,并且其中:
图1示意性地示出了根据本发明的实施例的系统,以及为了从其获得心血管信息的目的而与系统相关联的人体,
图2示意性地示出了系统的部件的组件,
图3示出了如何可以实现将冷流体吸入人体中,
图4和图5示出了关于人体上可以定位系统的传感器的部位的实际选项,
图6是借助于定位在人类测试受试者的手腕上的传感器获得的相对于基线温度的温度差的测量值相对于时间的表示;
图7是图6的一部分的放大表示,
图8是图7的一部分的放大表示,
图9是与心脏的左心室相关的相对于基线温度的温度差的模拟值相对于时间的表示,其中假设静脉冷丸剂注射和人体中的食管中段(mid-esophageal)测量部位,
图10是图9的一部分的放大表示,
图11是与心脏的左心室相关的相对于基线温度的温度差的模拟值相对于时间的表示,其中假设静脉冷丸剂注射和人体上的覆盖桡动脉的手腕处的皮肤位置处的测量部位,
图12是与心脏的左心室相关的相对于基线温度的温度差的模拟值相对于时间的表示,其中假设冷空气吸入和人体中的食管中段测量部位,
图13是图12的一部分的放大表示,
图14是与心脏的左心室和右心室二者有关的相对于基线温度的温度差的模拟值相对于时间的表示,其中假设静脉冷丸剂注射和人体中的食管中段测量部位,
图15是图14中所示的并与左心室相关的温度差进程的一部分的放大表示,
图16是图15的一部分的放大表示,
图17是图11的一部分的放大表示,
图18和图19是与心脏的左心室和右心室二者有关的相对于基线温度的温度差的模拟值相对于时间的表示,其中假设静脉冷丸剂注射和人体中的食管中段测量部位,并且其中图18涉及健康心脏,而图19涉及衰竭的左心室和右心室,
图20是与心脏的左心室和右心室二者有关的相对于基线温度的温度差的模拟值相对于时间的表示,其中假设冷空气吸入和人体中的食管中段测量部位,
图21是与心脏的左心室和右心室二者有关的相对于基线温度的温度差的模拟值相对于时间的表示,其中假设自主呼吸和人体中的食管中段测量部位,以及
图22是与心脏的左侧有关的相对于基线温度的温度差的模拟值相对于时间的表示,其中假设自主呼吸和人体上的覆盖桡动脉的手腕处的皮肤位置处的测量部位。
关于相对于基线温度的温度差的测量值或模拟值相对于时间的表示的附图,应注意,沿着y轴示出的相对于基线温度的温度差值以开尔文表示,沿着x轴示出的相对于相应测量时段的开始的时间值以秒表示。
具体实施方式
参考图1至图5,解释了在从哺乳动物身体获得心血管信息和记录该过程中的温差进程的领域中实施本发明的优选方式。应当注意,将本发明付诸实践的该优选方式是本发明所涵盖的许多其他示例中的一个示例,并且以下描述不应被理解为以任何方式限制本发明的范围,如由本说明书支持并在所附权利要求中所定义的至少其一部分范围。
在图1中,示意性地示出了根据本发明的实施例的系统1。系统1被配置为用于从哺乳动物身体2获得心血管信息,该哺乳动物身体在所示示例中是人体。系统1包括:基本单元10,容纳处理器11并具有显示器12;以及测量装置20,包括传感器21,该传感器21能连接到基本单元10以向处理器11提供输入。传感器21是光纤布拉格光栅传感器,其包括集成在诸如玻璃纤维的光纤22中的光纤布拉格光栅,并且旨在放置在靠近身体2、在身体2上或在身体2中的至少一个位置处。在这方面,图1中示出了两个选项,即,传感器21被定位在手腕3的覆盖桡动脉的皮肤上的选项,以及传感器21被定位在食管4中,在心脏的左心房的水平处,即,在所谓的食管中段位置处的选项。在第一种情况下,如果传感器21位于能穿戴在皮肤上的装置中,则是实用的。在后一种情况下,如果传感器21安装在适于插入食管4中的探针或管23上或探针或管23中,则是实用的。
参考图2,应当注意,在本发明的上下文中,光纤布拉格光栅传感器21被用作光子温度传感器,其能够通过波长偏移来检测温度差,如现在将简要解释的。光纤布拉格光栅是一种小长度的光纤,其包括许多反射点的规则图案,对特定波长的入射光(诸如激光)产生反射。反射点之间的距离相等,与两个反射点之间的距离精确匹配的波长被光栅反射。该反射波长被称为布拉格波长。所有其他波长透射通过光栅而不被反射或阻尼。光纤布拉格光栅传感器信号是在光栅处反射的窄光谱。当光纤布拉格光栅经受温度变化时,反射点的距离根据所应用的光纤的热膨胀而变化,其结果是反射不同的波长,即,获得布拉格波长的偏移。
光纤布拉格光栅不仅对温度变化敏感,而且对应变敏感。由于旨在使用光纤布拉格光栅传感器21来检测温度差,因此将传感器21容纳在结构24中是实际的,该结构24被配置为将传感器21与应变和弯曲隔离,如图2中示意性所示。另一选项是使用附加的光纤布拉格光栅,其被配置为使得其热膨胀系数实际上为零,使得可以确定并排除应变/弯曲对布拉格波长的偏移的影响。
可以使用用于检测温度变化的其他类型的传感器,但是光纤布拉格光栅传感器21的使用涉及许多优点。提及一个重要的事实,光纤布拉格光栅传感器21可以典型地为超灵敏传感器,因为光纤布拉格光栅传感器21能够在大的动态范围上检测毫开尔文标度或甚至亚毫开尔文标度的温度变化。此外,已知光纤布拉格光栅传感器21具有高信噪比,并且该类型的传感器的响应时间非常短,这是因为例如与传统热敏电阻的热容量相比它们的热容量非常小。
参考图3,现在解释如何使用根据本发明的系统1。传感器21被放置在身体2的部位上。该部位优选地在血流之外,但这不会改变例如本发明还涵盖例如在血管内导管上使用灭菌传感器的事实。也可以使用身体2内或身体2外的其他传感器,并将其连接到基本单元10,以便向控制器11提供输入。如前所述,传感器21可以被放置在靠近动脉的手腕3的皮肤上,或被放置在靠近左心房的食管4中。其他部位也是可能的,包括动脉上的皮肤上的其他部位,以及鼻子、膀胱或尿道中的部位。在这方面,应注意,在图4和图5中示出了各种实际选项。使用食管中段部位的优点在于,这是靠近左心房壁的部位,并且同时是身体2的稳定中心温度占优势的部位。使用食管中段部位的另一优点是,这是可以仅用单个传感器21获得与心脏两侧相关的测量值的部位。
此外,设置静脉内管线30,并且在特定点处,在身体2上的适当位置处,诸如在肘部5或颈部的位置处,将一定量的冷流体注射到血流中。静脉内管线30可以是外周或中心静脉内管线。一定量的流体作为丸剂被注射,并且注射的时刻由处理器11记录。一定量的冷流体的实际示例是在0℃至4℃的温度下的10-30mL无菌冷盐水0.9% NaCl。
在某个时间点,作为血液循环通过身体2的结果,注射的丸剂第一次通过身体2的传感器21所定位的部位。这被记录为第一指示剂稀释曲线,其与温度差的值相对于作为基线温度的中心体温上升和下降的第一时间,即,发现与基线温度的显著临时偏差的第一时间相关。鉴于传感器21能够检测非常小的温度差值且实际上如此的事实,获得了与心脏的相应侧相关的至少一个附加指示剂稀释曲线。这正是在本发明的上下文中设想的,并且在覆盖通过身体2的血液循环的至少两个循环的时间段期间执行测量。有利的是,在该时段期间,显示器12用于实时地描绘测量值的进程,使得系统1的用户能够检查是否以正确的方式执行测量。鉴于发生丸剂的稀释并且产生低温局部点的效果随着时间的推移而逐渐丧失,以减小的幅度记录重复的连续指示剂稀释曲线。本发明的一个重要成就是,在单一冷丸剂注射之后检测到与心脏的相应侧相关的多于一条指示剂稀释曲线,可能多达三条或四条曲线,或甚至更多。第一指示剂稀释曲线和至少一个另外的指示剂稀释曲线中的每一个覆盖若干心跳的时段。
应当注意,冷丸剂注射的替代方案是可行的。例如,除了冷丸剂注射选项之外,可以使正在研究的人吸入冷/环境空气6,如图3中示意性描绘的,随后是一段时间的屏住他/她的呼吸或吸入体温下的空气。事实是吸入比中心体温更冷的空气导致肺中血液温度的最小波动,其直接在左心房中排出。相反,注射的丸剂在到达左心房之前必须经过心脏的右侧和肺。利用根据本发明的系统1,可以连续地测量肺中血液温度的所述最小波动,从而起到最小干扰心血管的作用,同时也起到呼吸监测器的作用。冷丸剂注射的另一种替代方案涉及通过将温度远低于身体2的温度的物体或物质放置在口腔中而在身体2中产生局部冷点。另一方面,本发明还涵盖了涉及产生热脉冲而不是冷脉冲的实际选项,诸如吸入高于体温的温度的空气而不会对正在研究的人造成不便或甚至有害的选项。
传感器21对温度变化的光子灵敏度远远超过目前可用的热电偶或热敏电阻的灵敏度,尽管未来的技术可能允许与电子传感器类似的结果。基于光纤布拉格光栅的特性,其在单一冷指示剂注射之后可以获得重复的指示剂稀释曲线。应用专用信号处理,检测到的曲线的重复使得能够准确确定一个或多个心血管参数。同时,不需要侵入式测量,这使得本发明对于在例如一般病房或甚至家中的临床实践中的应用非常有吸引力。在这方面,应注意,举几个实际示例,在通过脉管、鼻子的皮肤或壁、食管和左心房产生的温度差的传导、对流和辐射上实现非侵入性质的测量,其中特别是辐射可以表示为相关和有用的热传递因子。
将本发明付诸实践有助于心血管监测以及肺和循环热容积以及左心室和右心室的射血分数或个体器官(诸如前列腺)的灌注的测量。肺和循环热容积的测量可以以侵入性方式或非侵入性方式执行。非侵入性地建立肺和循环热容积的选项允许确定危重患者的这些心血管参数。鉴于此,本发明可以改善这些患者的治疗和结果。此外,所提到的选项允许在大型(心血管)手术期间或在导管插入术实验室中确定心血管参数,以优化起搏器的设置并改善微创心脏手术的效果,微创心脏手术诸如经皮或经心尖二尖瓣修复、隔膜缺陷的闭合或婴儿或幼小婴儿的先天性心脏缺陷的矫正。
传统上,因为不能测量冷指示剂的再循环并仅获得一条指示剂稀释曲线,在斯旺-甘孜导管的情况下,该稀释曲线与心脏的右侧相关,所以借助于热稀释技术测量肺和循环热容积是不可能的。而且在所谓的经肺热稀释(PiCCO技术)的情况下,仅获得一条指示剂稀释曲线。事实是,当应用迄今为止已知的热稀释技术时,没有实用的方法可以借助于热稀释技术直接确定左心室的射血分数。左心室功能的估计通常基于涉及X射线、MRI或超声的技术,或基于假设和计算。本发明允许使用超灵敏温度传感器(其可以是光子传感器)以(半)连续的方式在床边根据需要进行量化,从而产生有用的结果。可以利用通过尿道插入并位于前列腺水平的光子传感器来测量前列腺的灌注。评估是否可以发现局部变化可能是有用的,因为这样的局部变化可以是(发展中的)癌症的指标。在这种情况下,传感器还可以用于量化心血管和/或呼吸信息,例如在对具有配备光子的膀胱导管的膀胱导管插入术的患者进行手术期间。可以借助于传感器来研究的器官的其他示例包括肝和脑。
本发明还提供了一种在吸气和呼气期间在肺泡气体温度中使用肺毛细血管血液温度的细微变化的方法。毛细血管的最小变化以及因此静脉肺血液温度的最小变化可以通过从食管内抵靠左心房壁定位的非常快速且高度灵敏且精确的(光子)温度传感器来获得。一旦超灵敏(光子)温度传感器被定位在左心房附近的食管中的正确水平,就可以非侵入性地和连续地监测和分析心血管参数(诸如心输出量以及肺和循环热容积)以及呼吸参数(诸如存在、频率和容积)。为了清楚起见,应注意,在本上下文中,术语“非侵入性地”旨在表示不需要将任何装置插入血流中。在这个意义上,诸如对皮肤、鼻子内部和食管内部的测量的测量被认为是非侵入性的。
通常,传统的电子温度传感器不能检测冷指示剂的第二、第三、第四或第五次通过,使得不记录第二、第三、第四或第五指示剂稀释曲线。这是由于以下事实:与再现的温度波相关联的温度差值目前低于传统传感器的检测极限。如前面所解释的,诸如光纤布拉格光栅传感器的超灵敏传感器能够以毫开尔文分辨率、甚至毫开尔文的分数、在大动态范围内以非常高的信噪比来检测温度变化,并且这是为什么使用这种传感器能够检测比仅第一条曲线更多的指示剂稀释曲线的原因。具有基于由同一冷吸入产生的至少两个连续指示剂稀释曲线的信息允许更稳健地确定心输出量,并且还使得能够确定循环热容积。关于后者,应注意,测量第二或甚至第三再现的指示剂稀释曲线允许对连续指示剂稀释曲线的平均通过时间差(mean-transit time difference)进行平均。当没有或仅有单一再现的指示剂稀释曲线可用时,这是不可能的。此外,当测量与心脏两侧相关的指示剂稀释曲线时(这可以通过在诸如食管中段位置的策略位置处应用超灵敏传感器来完成),还可以确定肺热容积。
目前可用的最灵敏的电子温度传感器的温度分辨率由根据温度(的变化)的所施加材料的电性质的可再现变化来确定。当使用电子温度传感器时,需要广泛的滤波、放大、信号处理和降噪以实现高分辨率。相比之下,借助于光子传感器测量的温度变化在原子标度上根据温度直接基于光纤长度的变化。通过分析光纤中由反射点反射的光的光谱,可以非常精确地测量光纤长度的变化。使用频率和相位分析,分辨率甚至可以小到10-6开尔文,未来甚至可能更小,而动态范围可以非常大,诸如至少105
图6是以开尔文表示的检测到的温度差值相对于以秒表示的时间的表示,特别是温度差进程。这些值是在测试期间获得的,其中66岁的健康男性受试者在手背静脉中接受10mL冷盐水的外周注射。注射的时刻由图6中的竖直线表示并确定时间标度的零值。用于检测值的传感器的类型是光纤布拉格光栅传感器,并且传感器的位置在人的与注射侧不同的另一侧处的手腕中的桡动脉上方的皮肤上。作为呼吸和心脏信号的结果,获得总体趋势上的叠加振荡图案。基于该实验进行了三个重要的观察:1)当具有0.1mK分辨率的光纤布拉格光栅传感器被定位在覆盖桡动脉的皮肤上时,可以测量第一指示剂稀释曲线和第二指示剂稀释曲线,2)如图7所示,当放大温度差进程时,可以区分与休息(仰卧位)的正常呼吸相关的呼吸信号,以及3)如图8所示,当更进一步放大时,可以在温度差进程的下降和上升部分二者上,在呼吸信号内区分可表示心脏泵送动作的各个阶段的流动状信号。获得如图7和图8中可见的细节的事实是由于测量系统的非常高的动态性质。
为了解释测量,并估计获得这种测量所需的分辨率和动态范围,在Matlab和Simulink中对人类循环系统进行建模。由此获得的模型可以被认为是循环的数字孪生。应用该模型模拟冷盐水的静脉注射和冷空气或室温空气的吸入二者。显然,人类实验中的实际测量结果得到确认和解释,这将从下文中变得显而易见。该模型可以为更多研究提供基础,并且可以开发模型的更复杂/准确的版本。
应用所开发的模型,通过模拟被设计用于分析作为泵系统的人类循环系统的性质的传感器系统,特别是能够监测连续泵系统和脉冲泵系统二者的性能的传感器系统来获得模拟值,其中,脉冲泵系统适用于本发明的上下文。假设以下要素适用于监测系统:
-将温度不同于泵送液体的温度的液体或另一种指示剂液体的丸剂注射到泵送液体流中。通常,丸剂注射进行得足够快,以产生“脉冲形”温度丸剂或指示剂液体。
-传感器系统准确地且可靠地测量泵的出口侧处的液体的温度变化或利用泵送液体的指示剂液体的稀释。
-用于分析泵系统特性的机制是在泵系统中用泵送液体注射的丸剂的稀释及其对泵出口处的温度的影响。
下面描述用于检测泵效率的原理。
假设具有体积x[m3]和温度差ΔT[K]的注射丸剂以时间间隔Δti注射。该丸剂以进入泵系统的液体流量[m3/s]注射。结果,泵送的液体和注射的丸剂的混合物进入泵系统。该混合物具有以下温度特性:
ΔTm[K]是进入泵系统的注射丸剂的温度。作为时间的函数的该丸剂具有与注射的丸剂相同的形状。它只是与泵送液体混合,因此具有泵送液体和注射丸剂的平均温度。
混合物将进入泵容积,并且泵将稀释该泵容积。稀释的分析使得能够如下直接测量泵出口流量
-与相同体积的泵送液体相比,进入泵的丸剂具有特定的德尔塔-能量ΔE。
ΔE=ρ·C·x·ΔT (2)
在该表达式中,ρ[kg/m3]是密度,是液体的比热
-由于泵容积内的混合物和对应的稀释,温度丸剂与泵送液体混合,并且泵出口处的泵送液体的温度将在比泵入口温度变化的持续时间Δti更长的时间段tpulse[s]内显示温度变化。假设在停留在泵中期间丸剂没有能量损失,并假设泵不积聚液体,因此对于德尔塔-能量ΔE,以下成立:
该等式的再加工给出:
在泵出口处的温度脉冲的整个通过期间ΔTout(t)的准确测量使得能够准确计算泵出口流量即使泵是脉冲泵系统,上述情况也成立。
泵系统具有内部容积Vpump。入口流量与该容积混合,并且出口流量是混合容积的一部分。这种混合行为可以由下式描述:
在该表达式中,hpump(t)是泵系统的脉冲响应。假设入口流量和出口流量恒定且相等,因此在泵中不会发生附加的液体积聚,则该等式可以重写为:
应用拉普拉斯变换,该等式重写为
ΔTout(s)=Hpump(s)· ΔTm(s) (6)
泵系统可以通过其容积Vpump来描述,入口流量被添加到其中,并从中减去出口流量/>假设/>以下成立:
这导致:
将拉普拉斯变换应用于该等式给出:
在等式(8)中,表示泵内部容积Vpump的更新时间。该时间常数可以根据记录的泵出口温度脉冲来估计。
在应用脉冲泵系统的情况下,观察到每个出口流量脉冲包含泵循环期间进入泵系统的体积的部分η。换言之,泵系统效率可以写为:
在脉冲泵系统被描述为采样时间ts等于泵脉冲持续时间和泵脉冲频率fpulse的离散时间系统的情况下,以下关系适用:
在每个泵循环中,进入泵的体积Vin和离开泵的体积Vout是内部泵容积Vpump[m3]的分数η。使用这些特征,以下成立,其中i是指时间i·ts,(i+1)是指时间(i+1)·ts
ΔTout(i+1)=(1-η)·ΔTout(i)+η·ΔTin(i)
给出
(z-(1-η))·ΔTout(z)=η·ΔTin(z)
该脉冲泵系统的离散时间传递函数Hd(z)使得能够使用等式(9)直接估计效率η。
假设泵系统用于泵送再循环液体,如心血管系统的情况,再循环液体的体积可以通过计算(等式(3))和温度脉冲的后续通过之间的时间来直接计算。利用脉冲的第一次通过t1与脉冲的第二次通过t2之间的时间,可以通过下式计算再循环液体体积:
将上述应用于心血管系统的特定背景,所导出的结果可以用于计算系统的重要参数。
心输出量(CO)可以使用等式(3)来计算。
循环热容积可以使用等式(10)来确定。
Vblood=CO·(t2-t1) (12)
容积/心跳与心室容积之间的比率(即,射血分数)可以根据从冷丸剂注射之后记录的测量温度脉冲的动态估计的离散脉冲响应来估计(参见等式(9))。
该等式中的常数c表示在注射期间冷丸剂与循环血液的混合以及在体内循环期间丸剂的加热。待确定的重要参数是η(效率):
图9是通过应用上述人类循环系统模型的模拟获得的、与心脏的左心室相关的、以开尔文表示的温度差值相对于以秒表示的时间的表示,特别是温度差进程。图9是基于与正常、功能良好的心脏和4℃的温度下的冷盐水NaCl 0.9%的单一静脉丸剂注射相关的输入参数而获得的,其中假设注射时间为1秒,并且其中假设测量在食管中段位置处进行。所有示出的温度差值都在可以由光纤布拉格光栅传感器检测的范围内,因此,温度差进程表示可以借助于这种传感器获得的实际检测结果。
可以清楚地看出,温度差进程包括多个指示剂稀释曲线,甚至多达五个指示剂稀释曲线I、II、III、IV、V,即,在第一曲线I之后的四个再循环曲线II、III、IV、V。因此,检测结果实际上提供了用于确定时间差的基础,该时间差是等式(10)的一部分并用于计算循环热容积。此外,心输出量和每搏输出量可以使用用于这样做的公知等式从第一指示剂稀释曲线计算。在这种情况下,可以假设传感器被定位在血流外部,但是关于血管内导管的公知使用已经开发的等式同样适用。
由第一通过信号反映的温度的降低以及随后的温度的升高提供了用于计算左心室的射血分数的基础,其中,有用信息可以从第一指示剂稀释曲线I的下降分支和上升分支中的任一个导出。在这方面,参考图10,其中图9的一部分以放大的方式示出。从图10可以看出,可以区分温度差的小的突然变化。这些小的突然变化与心跳直接相关,并且该信息用于计算射血分数的过程中,其中从1中减去两个后续心跳处的温度差值的比率,假设基线实际上处于零水平。为了说明起见,两个后续心跳的曲线上的位置在图10中由A和B指示。射血分数是
在该表达式中,ΔTA表示A处的温度差值,ΔTB表示B处的温度差值。例如,可以在US5,383,468中找到关于如何从指示剂稀释曲线导出射血分数的进一步信息。
从图9和图10的解释可以看出,温度差进程与良好的健康左心室相关,实际上,因为看起来冷丸剂在大约八次心跳中被输送通过左心室。如所解释的,心跳在指示剂稀释曲线I的下降分支和上升分支上都是可见的。
在实际实践中,特别是当测量过程重复一次或多次时,可以获得各种心血管参数的准确值。鉴于执行测量的过程不需要对正在研究的受试者造成麻烦的事实,如上所述,可以容易地进行重复测量过程。冷盐水的使用是安全且便宜的。
本发明还提供了测量与左心房相关的温度差的可能性,这也可以借助于超灵敏传感器(诸如食管中段位置处的光纤布拉格光栅传感器)来完成。左心房是心脏的一部分,其中注射的丸剂在已经通过肺之后首先到达。可以以这种方式监测心脏的舒张功能的各方面,并且还产生了检测特定类型的心脏功能障碍(诸如心房颤动和其他心脏传导障碍)的机会。
图11表示基于传感器被定位在覆盖桡动脉的手腕处的皮肤上而不是在食管中段位置处的假设而获得的模拟结果。事实上,图11与图9相当,而约20秒的时间延迟是适用的。因此,图11还示出了温度差进程,其包括多个指示剂稀释曲线,甚至多达五个指示剂稀释曲线I、II、III、IV、V,即,在第一曲线I之后的四个再循环曲线II、III、IV、V。
如前所述,还可以依靠吸入冷空气而不是冷丸剂注射。尽管冷空气的呼吸似乎不是如标准指示剂稀释理论为了能够计算心输出量和每搏输出量所要求的“丸剂样”事件,但是它可以提供非常有用的替代方案。这是由于冷空气将在肺中混合并与肺中的毛细血管相当快速地交换热量。毛细血管将几乎立即排入左心房,产生温度的急性降低,并且这毕竟类似于静脉丸剂。在这方面,应当注意,在静脉注射之后,冷血液一旦到达左心房就不会是真正的完美丸剂,因为冷血液必须首先通过肺,这导致延长的温度差进程。事实上,甚至可以获得类似的热稀释效果。
图12表示基于以下假设获得的模拟结果:传感器位于食管中段位置处,并且已经有1.5升-20℃的空气冷吸入而不是冷流体的静脉注射。这些模拟结果涉及左心室,并与涉及注射选项的模拟结果相当。然而,呼吸运动也可以在信号中看到,并在放大之后,由于呼吸引起的血液温度的最小变化(即,增加和降低),也可以在心脏信号中看到。值得注意的事实是在心脏的左侧几乎立即检测到由吸入冷空气生成的冷“丸剂”。图13示出了在放大之后,在冷指示剂通过期间,而且在“正常”呼吸期间,可以看到心跳。而且,如先前所解释的,基于每一步表示心跳的事实,左心室的射血分数可以根据温差的逐步减小或增加来测量。
除了心血管方面之外,当涉及危重病中的患者监测和诊断时,呼吸方面(存在、频率和容积)也是重要的。呼吸监测通常通过分析呼吸来完成。实际示例包括收集和分析呼出的呼吸气中的CO2并使用传感器(诸如胸部上的ECG贴纸),以列举日常临床实践中常用的一些方法。模拟表明,可以在不需要施用冷丸剂的情况下测量呼吸和心跳二者。看起来到达左心房的血液的变化温度的范围足够大,以例如在食管中、鼻子中或手腕上的位置处以0.1mK的分辨率可测量。这意味着可以以最小干扰的方式在测试对象、患者或动物中测量这些参数,并且可以评估呼吸和循环二者的各方面。
事实上,可以将本发明应用于仅从哺乳动物身体获得心血管信息,仅从哺乳动物身体获得呼吸信息,或者从哺乳动物身体获得心血管信息和呼吸信息二者。如所解释的,这通过应用以高分辨率和大动态范围为特征的至少一个传感器来完成,该至少一个传感器可以是光子传感器,特别是光纤布拉格光栅传感器。此外,如所解释的,这可以以微创方式完成,其中至少一个传感器不需要被放置在血管中,而是可以被定位在覆盖动脉的皮肤上,或者在身体中但在血管外部。食管中段位置是用于在左心房附近执行测量的理想位置。可以在身体的血管系统中产生局部冷点之后执行测量,但是也可以在没有这种类型的准备动作的情况下对身体执行测量。
图14表示基于传感器位于食管中段位置处并在外周或中心静脉中注射10ml冷丸剂的假设而获得的模拟结果。该模拟结果涉及左心室和右心室二者,因为在食管中段位置处,所以超灵敏温度传感器不仅能够测量从冷丸剂经过左心室开始的温度差,而且能够测量从冷丸剂经过右心室开始的温度差。与左心室相关的模拟温度差进程被指示为L,与右心室相关的模拟温度差进程被指示为R。第一指示剂稀释曲线IR与第一次到达右心房的冷丸剂有关。此外,在图14中可以看出,在通过肺、通过左心房和左心室之后,获得心脏左侧处的第一指示剂稀释曲线IL。在通过整个身体之后,冷丸剂再次到达右心房,并测量第二指示剂稀释曲线IIR。随后,再次在通过肺之后,测量心脏左侧处的第二指示剂稀释曲线IIL。根据传感器的分辨率,可以测量多达五次再循环,如果分辨率为0.1mK,则实际上发生这种情况,如光纤布拉格光栅传感器的情况。
如前所述,可以根据温度差进程计算心输出量和每搏输出量。可以通过将心输出量乘以来自两个温度差进程L、R的平均通过时间的时间差来计算肺热容积,其中,平均通过时间是相应温度差进程L、R中的指示剂稀释曲线的时间。以下等式是适用的,其中,PTV表示肺热容积,CO表示心输出量,MTT表示平均通过时间:
PTV=CO·((MTT IL)-(MTT IR))=CO·((MTTI IL)-(MTT IIR))等
此外,可以计算循环热容积。这是基于一个温度差进程中的平均通过时间之间的差来完成的。以下等式是适用的,其中,CTV表示循环热容积:
CTV=CO·((MTT IIR)-(MTT IR))=CO·((MTT IIL)-(MTT IL))等
因为可以考虑多于两次的再循环,所以相应容积的计算非常稳健。平均通过时间和心输出量可以使用本身已知的适当模型(诸如局部密度随机游走(LDRW)模型)根据测量的温度差进程计算。
由于光子温度测量的大动态范围而可以放大,因此在与左心室相关的温度差进程L中可以看到每个单独的心跳。图15是与如图14所示的左心室相关的温度差进程L的一部分的放大视图。在图15中,五个连续的心跳A、B、C、D、E被指示在进程L的下降分支上。心跳在同一进程L的上升分支上也是可区分的。根据进程L上的凹入,可以确定射血分数,在这种情况下是左心室的射血分数。以类似的方式,即,通过放大与右心室相关的温度差进程R并由此找到与连续心跳相关的温度差值,可以确定右心室的射血分数。
图16示出了在描绘指示剂稀释曲线的部分之外进一步放大图15的结果。在x轴的方向上,可以在信号中看到正常呼吸图案,并且在正常呼吸图案中,可以区分心跳。因此,模拟结果与如图6至图8所示的测试对象的实际测量结果非常好地相当。
图17示出了放大图11的结果,其中表示了基于传感器被定位在覆盖桡动脉的手腕处的皮肤上的假设而获得的模拟结果。可以看出,在这些模拟结果中也可以辨别呼吸。
图18示出了与图14相同的模拟结果,但是在不同的比例上。这些模拟结果涉及健康的心脏。图19示出了与衰竭的左心室和右心室相关的模拟结果。从图18和图19的比较可以发现,在衰竭心脏的情况下,在相应温度差进程下的表面积更大。而且,在衰竭心脏的情况下,连续指示剂稀释曲线之间的平均通过时间增加,并且循环热容积更高。因此,通过考虑温度差进程的一个或多个方面,可以从测量结果清楚地导出心脏衰竭。
图20示出了与图12相同的温度差进程,其涉及在传感器位于食管中段位置处和1.5升-20℃的空气冷吸入的模拟情况下的左心室。此外,图20示出了在相同的模拟情况下与右心室相关的温度差进程。与图14一致,与左心室相关的模拟温度差进程被指示为L,与右心室相关的模拟温度差进程被指示为R。
图20的解释如下。在吸入冷空气之后,肺泡周围的毛细血管的温度将在短的混合时段之后几乎立即降低并进入左心房。这解释了可以在图中看到的短延迟。应当注意,与冷丸剂注射的情况相比,发现的第一指示剂稀释曲线与左心室相关。在冷丸剂注射的情况下,冷血液首先进入右心房,而在冷空气吸入的情况下,冷血液直接进入左心房。
心跳和呼吸都可以在图20所示的温度差进程中看到。而且,可以辨别呼吸信号内的心脏信号,如先前参考图8所解释的。一旦冷空气在几次呼吸后呼出并与室温平衡,空气通常仍然比体温冷,因为室温通常为约20℃,而体温通常为约37.5℃。在冷丸剂注射的情况下获得的测量结果对于计算心输出量更有用,但是这不会改变以下事实:通过监测呼吸信号,可以评估左心室收缩功能,甚至更具体的舒张功能,这在心脏麻醉期间(例如,在冠状动脉监护病房或导管插入术实验室中)是有用的。在衰竭心脏的情况下,提及与健康心脏的情况相比发现的一些差异,指示剂稀释曲线更高且在x轴的方向上更伸展。
图21示出了与自主呼吸的情况相关的模拟温度差进程,其中假设传感器位于食管中段位置处。利用信号处理技术,可以相对容易地评估呼吸和心率。因此,本发明的应用使得能够不突兀地监测循环和呼吸,其中甚至可能足以将传感器放置在皮肤上的大动脉附近,诸如借助于颈动脉上方的颈部中的贴片。
图22示出了与自主呼吸的情况相关的模拟温度差进程,其中假设传感器在手腕处,在桡动脉上方的皮肤上。因此,仅存在与心脏左侧相关的一个温度差进程。心动周期在该模拟中是模糊的,但是利用信号处理技术,也可以提取心动周期,特别是心率和节律。在主动脉靠近心脏或在鼻子中的情况下,可以取回两个信号。
本领域技术人员将清楚,本发明的范围不限于前面讨论的示例,而是在不脱离如所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下,可以对其进行若干修改和改进。本发明旨在被解释为包括所有这样的修改和改进,只要它们落入权利要求或其等同物的范围内。虽然已经在附图和说明书中详细说明和描述了本发明,但是这样的说明和描述仅被认为是说明性或示例性的,而不是限制性的。本发明不限于所公开的实施例。附图是示意性的,其中可能省略了对于理解本发明不需要的细节,并且不一定按比例绘制。
本发明的值得注意的方面总结如下。在测量时段期间执行的测量动作中从哺乳动物身体2获得心血管信息的领域中,该测量时段包括在哺乳动物身体2的血管系统中已经产生温度显著偏离哺乳动物身体2的温度的局部点的时刻之后的时段,提供了一种方法,根据该方法,在整个测量时段中,在靠近哺乳动物身体2、哺乳动物身体上或哺乳动物身体中的至少一个位置处,借助于测量装置20测量表示与基线温度的温度差的值,该测量装置包括具有高分辨率的至少一个超灵敏传感器21,该传感器被配置为能够在记录与心脏的相应侧相关的温度差进程L、R中的至少两个后续指示剂稀释曲线I、II、III、IV、V。传感器21的实际示例是光子传感器,诸如光纤布拉格光栅传感器。
本发明增加了医院中常规使用的现有诊断可能性,特别是以最小侵入性方式不仅测量心输出量,而且测量肺和身体中的循环热容积(即,所谓的肺热容积和循环热容积)的可能性。即,(一个或多个)传感器不需要被放置在血管中,而是可以被定位在覆盖动脉(诸如桡动脉、股动脉或颈动脉)的皮肤上,或者被定位在身体中但在血管外部(诸如在鼻子中或在食管中)。通过单一冷指示剂注射或通过吸入的单一冷空气吸入,可以以高度可再现、透明和直接的方式确定右心室和左心室的射血分数以及心输出量和肺热容积和循环热容积。以稳健的方式执行温度变化的高分辨率测量,并且不需要包括许多假设和系统误差的显著影响的风险的复杂理论/数学模型。通过实施本发明并且这使得能够直接测量和不复杂的计算,结果的可靠性非常高,因为在温度差进程中获得了多于一个指示剂稀释曲线,所以更是如此。

Claims (39)

1.一种用于从哺乳动物身体(2)获得心血管信息的方法,其中
-在测量时段期间执行测量动作,所述测量时段包括在哺乳动物身体(2)的血管系统中已经产生温度显著偏离哺乳动物身体(2)的温度的局部点的时刻之后的时段,
-在所述测量时段的持续时间内且关于心脏的至少一侧,关于哺乳动物身体(2)的血管系统中的所述局部点记录温度差进程(L、R),所述温度差进程(L、R)是温度差值的总体趋势,所述温度差值表示关于心脏的相应侧随时间与基线温度的温度差,
-借助于包括至少一个传感器(21)的测量装置(20),在靠近哺乳动物身体(2)、哺乳动物身体(2)上或哺乳动物身体(2)中的至少一个测量位置处测量所述温度差值,所述至少一个传感器(21)被配置为能够利用由所述局部点在所述至少一个测量位置处经过的至少两个后续时间产生的至少两个后续指示剂稀释曲线(I、II、III、IV、V)来记录所述温度差进程(L、R),以及
-至少利用所述至少两个后续指示剂稀释曲线(I、II、III、IV、V)来记录所述温度差进程(L、R)。
2.根据权利要求1所述的方法,其中
-所述测量装置(20)的所述至少一个传感器(21)被配置为能够利用由所述局部点在所述至少一个测量位置处经过的至少三个后续时间产生的至少三个后续指示剂稀释曲线(I、II、III、IV、V)来记录所述温度差进程(L、R),并且
-至少利用所述至少三个后续指示剂稀释曲线(I、II、III、IV、V)来记录所述温度差进程(L、R)。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述测量装置(20)的所述至少一个传感器(21)被配置为以至少0.0001K的精度和至少105的动态范围来检测所述温度差值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中,所述测量装置(20)的所述至少一个传感器(21)是光子传感器。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述光子传感器是光纤布拉格光栅传感器。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其中,通过解释与心脏的至少一侧相关的温度差进程(L、R)来确定至少一个心血管参数。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,所述至少一个心血管参数选自包括心输出量、每搏输出量、循环热容积、肺热容积和相应心室的射血分数的组。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,确定所述射血分数包括确定在两次后续心跳(A、B、C、D、E)的时间处的所述温度差值的比率。
9.根据权利要求7或8所述的方法,其中,确定所述循环热容积包括确定与心脏的相应侧相关的温度差进程(L、R)中的连续指示剂稀释曲线(I、II、III、IV、V)之间的时间差。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法,其中
-记录与心脏的两侧相关的温度差进程(L、R),以及
-确定所述肺热容积包括确定一个温度差进程(L、R)中的指示剂稀释曲线(I、II、III、IV、V)与另一温度差进程(L、R)中的后续指示剂稀释曲线(I、II、III、IV、V)之间的时间差。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法,其中,在哺乳动物身体(2)的血管系统中已经产生温度显著偏离哺乳动物身体(2)的温度的局部点的时刻是在哺乳动物身体(2)的血管系统中已经产生局部冷点的冷吸入时刻。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法,其中,所述测量时段包括紧接在哺乳动物身体(2)的血管系统中已经产生温度显著偏离哺乳动物身体(2)的温度的局部点的时刻之后的时段。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述测量时段包括紧接在通过向哺乳动物身体(2)静脉注射一定体积的温度远低于哺乳动物身体(2)的温度的物质,而在哺乳动物身体(2)的血管系统中已经产生温度显著偏离哺乳动物身体(2)的温度的局部点的时刻之后的时段。
14.根据权利要求12所述的方法,其中,所述测量时段包括紧接在通过将温度远低于哺乳动物身体(2)的温度的物体或物质放置在口腔中,而在哺乳动物身体(2)的血管系统中已经产生温度显著偏离哺乳动物身体(2)的温度的局部点的时刻之后的时段。
15.根据权利要求12所述的方法,其中,所述测量时段包括紧接在通过在肺部中吸入温度远低于哺乳动物身体(2)的温度的空气(6),而在哺乳动物身体(2)的血管系统中已经产生温度显著偏离哺乳动物身体(2)的温度的局部点的时刻之后的时段。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法,其中,在哺乳动物身体(2)的血管系统中已经产生温度显著偏离哺乳动物身体(2)的温度的局部点的时刻之后的所述测量时段的持续时间被设定为覆盖通过整个哺乳动物身体(2)的预期血液循环时间的至少两倍。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法,其中,所述测量装置(20)的所述至少一个传感器(21)在整个所述测量时段中保持在哺乳动物身体(2)外部的位置处。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,所述测量装置(20)的所述至少一个传感器(21)在整个所述测量时段中保持在靠近哺乳动物身体(2)的皮肤或在哺乳动物身体(2)的皮肤上的位置处。
19.根据权利要求18所述的方法,其中,所述测量装置(20)的所述至少一个传感器(21)在整个所述测量时段中保持在靠近覆盖血管的一部分皮肤或在覆盖血管的一部分皮肤上的位置处。
20.根据权利要求1至16中任一项所述的方法,其中,所述测量装置(20)的所述至少一个传感器(21)在整个所述测量时段中保持在哺乳动物身体(2)内部的位置处。
21.根据权利要求20所述的方法,其中,所述测量装置(20)的所述至少一个传感器(21)保持在血管中的位置处或在血流外部的位置处。
22.根据权利要求21所述的方法,其中,所述测量装置(20)的所述至少一个传感器(21)保持在血流外部的位置处,在靠近左心房壁的一部分食管(4)中。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的方法,其中,所述测量装置(20)的所述至少一个传感器(21)安装在探针(23)上或探针(23)中。
24.一种系统(1),被配置为用于在测量时段期间执行的测量动作中从哺乳动物身体(2)获得心血管信息,所述测量时段包括在哺乳动物身体(2)的血管系统中已经产生温度显著偏离哺乳动物身体(2)的温度的局部点的时刻之后的时段,所述系统包括:
-测量装置(20),被配置为在整个所述测量时段中,在靠近哺乳动物身体(2)、哺乳动物身体(2)上或哺乳动物身体(2)中的至少一个位置处测量温度差值,所述温度差值表示与基线温度的温度差,以及
-处理器(11),被配置为从所述测量装置(20)接收所述温度差值作为输入,并且在所述测量时段的持续时间内且关于心脏的至少一侧,记录与哺乳动物身体(2)的血管系统中的所述局部点相关的温度差进程(L、R),所述温度差(L、R)是关于心脏的相应侧的温度差值的总体趋势,
其中
-所述测量装置(20)包括至少一个传感器(21),所述至少一个传感器(21)被配置为能够利用由所述局部点在至少一个测量位置处经过的至少两个后续时间产生的至少两个后续指示剂稀释曲线(I、II、III、IV、V)来记录所述温度差进程(L、R),并且
-所述处理器(11)被配置为至少利用所述至少两个后续指示剂稀释曲线(I、II、III、IV、V)来记录所述温度差进程(L、R)。
25.根据权利要求24所述的系统(1),其中
-所述测量装置(20)包括至少一个传感器(21),所述至少一个传感器(21)被配置为能够利用由所述局部点在所述至少一个测量位置处经过的至少三个后续时间产生的至少三个后续指示剂稀释曲线(I、II、III、IV、V)来记录所述温度差进程(L、R),并且
-所述处理器(11)被配置为至少利用所述至少三个后续指示剂稀释曲线(I、II、III、IV、V)来记录所述温度差进程(L、R)。
26.根据权利要求24或25所述的系统(1),其中,所述测量装置(20)的所述至少一个传感器(21)被配置为以至少0.0001K的精度和至少105K的动态范围来检测所述温度差值。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的系统(1),其中,所述测量装置(20)的所述至少一个传感器(21)是光子传感器。
28.根据权利要求27所述的系统(1),其中,所述光子传感器是光纤布拉格光栅传感器。
29.根据权利要求24至28中任一项所述的系统(1),包括探针(23),其中,所述测量装置(20)的所述至少一个传感器(21)安装在所述探针(23)上或所述探针(23)中。
30.根据权利要求24至28中任一项所述的系统(1),包括能穿戴在皮肤上的装置,其中,所述测量装置(20)的所述至少一个传感器(21)位于所述装置中。
31.根据权利要求24至30中任一项所述的系统(1),其中,所述处理器(11)被配置为执行算法,所述算法被设计成通过解释所述温度差值来生成指示至少一个心血管参数的输出。
32.根据权利要求31所述的系统(1),其中,所述至少一个心血管参数是心输出量、总循环血容积、肺循环血容积以及右心室和左心室的射血分数中的至少一个。
33.根据权利要求32所述的系统(1),其中,所述算法被设计成包括:在确定所述射血分数时,确定两次后续心跳(A、B、C、D、E)的时间处的所述温度差值的比率。
34.根据权利要求32或33所述的系统(1),其中,所述算法被设计成包括:在确定所述总循环血容积时,确定与心脏的相应侧相关的温度差进程(L、R)中的连续指示剂稀释曲线(I、II、III、IV、V)之间的时间差。
35.根据权利要求32至34中任一项所述的系统(1),其中,所述算法被设计成包括:在确定所述肺热容积时,确定与心脏的一侧相关的温度差进程(L、R)中的指示剂稀释曲线(I、II、III、IV、V)和与心脏的另一侧相关的温度差进程(L、R)中的后续指示剂稀释曲线(I、II、III、IV、V)之间的时间差。
36.根据权利要求31至35中任一项所述的系统(1),其中
-所述测量时段包括紧接在通过向哺乳动物身体(2)静脉注射一定体积的温度远低于哺乳动物身体(2)的温度的物质,而在哺乳动物身体(2)的血管系统中已经产生温度显著偏离哺乳动物身体(2)的温度的局部点的时刻之后的时段,并且
-所述算法被设计成在生成指示至少一个心血管参数的输出时,包括表示物质的体积的值。
37.根据权利要求31至36中任一项所述的系统(1),其中,所述算法被设计成在生成指示至少一个心血管参数的输出时,包括来自已经发生至少两个后续指示剂稀释曲线(I、II、III、IV、V)的至少一部分测量时段的温度差值。
38.根据权利要求24至37中任一项所述的系统(1),其中,在哺乳动物身体(2)的血管系统中已经产生温度显著偏离哺乳动物身体(2)的温度的局部点的时刻是在哺乳动物身体(2)的血管系统中已经产生局部冷点的冷吸入时刻。
39.根据权利要求24至38中任一项所述的系统(1),其中,所述处理器(11)被配置为将在哺乳动物身体(2)的血管系统中已经产生温度显著偏离哺乳动物身体(2)的温度的局部点的时刻之后的所述测量时段的持续时间设定为覆盖通过整个哺乳动物身体(2)的预期血液循环时间的至少两倍。
CN202280049153.8A 2021-05-11 2022-05-10 从哺乳动物身体获得心血管和/或呼吸信息 Pending CN117750905A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2028193A NL2028193B1 (en) 2021-05-11 2021-05-11 Obtaining cardiovascular and/or respiratory information from the mammal body
NL2028193 2021-05-11
PCT/NL2022/050256 WO2022240289A1 (en) 2021-05-11 2022-05-10 Obtaining cardiovascular and/or respiratory information from the mammal body

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117750905A true CN117750905A (zh) 2024-03-22

Family

ID=77838899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280049153.8A Pending CN117750905A (zh) 2021-05-11 2022-05-10 从哺乳动物身体获得心血管和/或呼吸信息

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP4337089A1 (zh)
JP (1) JP2024519343A (zh)
CN (1) CN117750905A (zh)
AU (1) AU2022271810A1 (zh)
CA (1) CA3217908A1 (zh)
NL (1) NL2028193B1 (zh)
WO (1) WO2022240289A1 (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4858618A (en) * 1986-05-23 1989-08-22 Baxter Travenol Laboratories, Inc. Thermodilution method and apparatus for determining right ventricular ejection fraction
JPH0693886B2 (ja) 1990-10-31 1994-11-24 日本光電工業株式会社 心機能測定装置
EP1767145A1 (en) * 2005-09-27 2007-03-28 Pulsion Medical Systems AG Apparatus, computer system and computer program for determining cardio-vascular parameters
US20140081157A1 (en) * 2009-12-30 2014-03-20 Stephan Joeken Apparatus and Method for determining a volume amount of a physiological volume
CN103561641B (zh) * 2011-06-01 2016-09-28 皇家飞利浦有限公司 用于分布式血流测量的系统

Also Published As

Publication number Publication date
CA3217908A1 (en) 2022-11-17
AU2022271810A1 (en) 2023-12-14
EP4337089A1 (en) 2024-03-20
WO2022240289A1 (en) 2022-11-17
NL2028193B1 (en) 2022-12-02
JP2024519343A (ja) 2024-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3242655B2 (ja) 血液循環の充満状態を測定するための装置
Fantini et al. Cerebral blood flow and autoregulation: current measurement techniques and prospects for noninvasive optical methods
US8235910B2 (en) Systems and methods for model-based estimation of cardiac ejection fraction, cardiac contractility, and ventricular end-diastolic volume
US8905939B2 (en) Method and apparatus for continuous assessment of a cardiovascular parameter using the arterial pulse pressure propagation time and waveform
JP4742644B2 (ja) 血液量測定方法、測定装置及び生体信号モニタ装置
Ehlers et al. Cardiac output measurements. A review of current techniques and research
US8282569B2 (en) Method and apparatus for determining ejection fraction
JP2010119854A (ja) 生理学的パラメータを求めるための装置及び方法
De Maria et al. Comparative overview of cardiac output measurement methods: has impedance cardiography come of age?
EP2053964A2 (en) Method and apparatus for continuous assessment of a cardiovascular parameter using the arterial pulse pressure propagation time and waveform
US8968207B2 (en) Methods and apparatus for visually representing a cardiac status of a patient
Whitt et al. Practicality and importance of selected endothelial dysfunction measurement techniques
Maus et al. Arterial pressure–based cardiac output assessment
CN117750905A (zh) 从哺乳动物身体获得心血管和/或呼吸信息
Jansen et al. Cardiac output by thermodilution and arterial pulse contour techniques
Hanya Validity of the water hammer formula for determining regional aortic pulse wave velocity: comparison of one-point and two-point (Foot-to-Foot) measurements using a multisensor catheter in human
Stewart et al. Measurement of coronary sinus flow by thermodilution: observations on the effect of respiration and a review of the potential sources of error
Rudenko Comparative clinical analysis of the cardiometric method, the thermodilution and the Fick method
Prabhu Cardiac output measurement
Powner et al. Measurement of cardiac output during adult donor care
JP2005211589A (ja) 総血流量の測定装置及びカテーテル
Abrams Cardiac Output
Levine-Silverman et al. Pulmonary artery pressure measurements
Giraud et al. Monitoring of Cardiac Output and Its Derivatives
Welland Theoretical and experimental evaluation of cardiac state utilizing indicator dilution methods for nonuniform ventricular mixing

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination