RU2496411C2 - Гемодинамические мониторы и устройства тревожной сигнализации - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к системам медицинского контроля. Прибор для гемодинамического мониторирования содержит процессор и устройство вывода с устройством тревожной сигнализации. Процессор выполнен с возможностью получения физиологических параметров, характеризующих частоту сердечных сокращений и артериальное давление, и вычисления гемодинамического параметра в соответствии с системным сосудистым сопротивлением (SVR). В способе мониторирования вычисленный количественный гемодинамический параметр количественно выражает эвристическое правило «количественный измеренный показатель АВР является низким, И количественный измеренный показатель HR является немного повышенным или высоким», ИЛИ «количественный измеренный показатель АВР является очень низким», при этом при его вычислении определяют первую нечеткую переменную, указывающую, является ли количественный измеренный показатель HR немного повышенным или высоким, вторую нечеткую переменную, указывающую, является ли количественный измеренный показатель АВР низким, и третью нечеткую переменную, указывающую, является ли количественный измеренный показатель АВР очень низким. После чего генерируют воспринимаемый сигнал, характеризующий аномальное гемодинамическое состояние, при условии, что вычисленный гемодинамический параметр удовлетворяет критерию тревоги. Машиночитаемый носитель хранит команды для выполнения способа, а устройство мониторирования включает дисплей. Использование изобретения позволяет расширить объем получаемой информации для определения показания вмешательства вазопрессора. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Нижеописанное изобретение относится к области медицины. Настоящее изобретение находит применение в системах медицинского контроля, медицинской тревожной сигнализации и т.п., для использования в больницах, центрах неотложной помощи, домах престарелых или инвалидов с медицинским обслуживанием, учреждениях поддерживающего ухода, для домашнего медицинского контроля и т.п.

Сосудосуживающие лекарственные препараты, называемые также «вазопрессорами», вызывают сужение сосудов и последующее повышение артериального давления (ABP). Соответственно, прием вазопрессора рекомендуется как лечебная мера, когда пациент находится в ненормальном гемодинамическом состоянии, обусловленном проблемами сосудистого сопротивления. Своевременное определение или прогнозирование необходимости вмешательства с применением вазопрессора имеет решающее значение, так как временной интервал вмешательства является относительно коротким, и жизненно важные органы, например, мозг, могут необратимо пострадать, что приводит к необратимому слабоумию или смерти, если вмешательство с применением вазопрессора задерживается.

Как известно, для оценки целесообразности вмешательства с применением вазопрессора, следует измерять среднее аортальное давление (MAP), минутный объем сердца (CO) и центральное венозное давление (CVP). Три данных количественных параметра позволяют определить системное сосудистое сопротивление (SVR) из соотношения MAP=(CO×SVR)+CVP, и вмешательство с применением вазопрессора показано, если SVR стало ниже пороговой величины.

На практике, измерение центрального венозного давления является очень инвазивной процедурой, поэтому принимают, что данный количественный параметр оказывает незначительное влияние на SVR. Измерение минутного объема сердца также является очень инвазивной процедурой, и измерения CO не обеспечивают непрерывное получение значения CO, которое можно удобно контролировать. К сожалению, значением CO обычно нельзя пренебречь при определении SVR.

Измерение среднего аортального давления (MAP) также является очень инвазивной процедурой. Однако, артериальное давление (ABP) легко измерять неинвазивным или минимально инвазивным способом, например, с использованием сфигмоманометра или артериальной линии. Среднее значение ABP также приблизительно равно MAP. Ввиду инвазивности измерений MAP, CO и CVP, обычно принято измерять только ABP.

В результате, медицинскому персоналу остается определять, следует ли давать вазопрессор, на основе неполной информации. В этих обстоятельствах, разные врачи могут делать разные качественные оценки во время решения, возникает ли, и когда, нужда во вмешательстве с применением вазопрессора, обычно с опорой на имеющиеся в наличии результаты измерения ABP, другие измеренные физиологические параметры и другую информацию, например, общий внешний вид пациента, историю болезни и т.д. Данная ситуация приводит к отсутствию единообразия медицинского ухода и лечения и может иметь следствием ненужное назначение вазопрессоров или, наоборот, невыполнение назначения вазопрессоров, который был бы полезен для лечения.

Ниже предлагаются новые и усовершенствованные устройства и способы, которые справляются с вышеупомянутыми и другими проблемами.

В соответствии с одним аспектом предлагается прибор для гемодинамического мониторирования, содержащий: процессор, выполненный с возможностью получения физиологического параметра, характеризующего частоту сердечных сокращений, и физиологического параметра, характеризующего артериальное давление, и выполненный с возможностью вычисления гемодинамического параметра, находящегося в соответствии с системным сосудистым сопротивлением (SVR), на основании полученного физиологического параметра, характеризующего частоту сердечных сокращений, и полученного физиологического параметра, характеризующего артериальное давление; и устройство вывода, содержащее, по меньшей мере, что-то одно из (i) дисплея, выполненного с возможностью отображения вычисленного гемодинамического параметра, и (ii) устройства тревожной сигнализации, выполненного с возможностью генерации воспринимаемого сигнала в ответ на вычисленный гемодинамический параметр, удовлетворяющий критерию тревоги.

В соответствии с другим аспектом предлагается способ гемодинамического мониторирования, содержащий следующие этапы: этап вычисления количественного гемодинамического параметра, который (i) функционально зависит от количественного измеренного показателя частоты (HR) сердечных сокращений и количественного измеренного показателя артериального давления (ABP) и (ii) находится в соответствии с системным сосудистым сопротивлением (SVR); и, по меньшей мере, какой-то один из (i) этапа отображения количественного гемодинамического параметра и (ii) этапа генерации воспринимаемого сигнала, характеризующего аномальное гемодинамическое состояние, при условии, что вычисленный гемодинамический параметр удовлетворяет критерию тревоги.

В соответствии с некоторыми другими описанными аспектами предлагается машиночитаемый носитель, хранящий команды, исполняемые, чтобы управлять компьютером и дисплеем для выполнения способа, описанного в предыдущем параграфе, и предлагается устройство для гемодинамического мониторирования, содержащее дисплей и процессор, запрограммированный для выполнения способа, описанного в предыдущем параграфе.

Одно из преимуществ состоит в обеспечении прибора для определения, на количественной основе, когда показано вмешательство с применением вазопрессора.

Другое преимущество состоит в обеспечении прибора, способного своевременно выполнять определение, когда показано вмешательство с применением вазопрессора.

Другое преимущество состоит в количественном мониторировании гемодинамического параметра, тесно связанного с системным сосудистым сопротивлением, без обращения к высокоинвазивному измерению минутного объема сердца.

Другие дополнительные преимущества настоящего изобретения станут очевидными специалистам со средним уровнем компетентности в данной области техники после прочтения и изучения нижеследующего подробного описания.

Фигура 1 - схематичное изображение медицинской среды, содержащей монитор пациента, содержащий прибор для гемодинамического мониторирования, выполненный с возможностью указания, когда показано вмешательство с применением вазопрессора.

Фигуры 2 и 3 - графики, изображающие формы, соответственно, S-функции и Z-функции, используемые при вычислении гемодинамического параметра прибором для гемодинамического мониторирования, показанным на фигуре 1.

Фигуры 4 и 5 - схематические изображения наглядных выходных сигналов согласно вариантам осуществления монитора пациента, показанного на фигуре 1, включая выходной сигнал прибора для гемодинамического мониторирования.

Гемодинамические мониторы и устройства тревожной сигнализации, описанные в настоящей заявке, базируются на некоторых физиологических соображениях. Во-первых, если, в выражении MAP=(CO×SVR)+CVP, центральное венозное давление (CVP) принято пренебрежимо малым, то есть, CVP приближено равно нулю, и вместо среднего аортального давления (MAP) используют среднее артериальное давление (APB), то системное сосудистое сопротивление (SVR) можно аппроксимировать выражением SVR=ABP/CO. Минутный объем сердца (CO) равен ударному объему сердца (SV), умноженному на частоту (HR) сердечных сокращений, то есть, CO=SV×HR. Из физиологических соображений, любое изменение минутного объема сердца (CO) обычно обусловлено, главным образом, изменением частоты (HR) сердечных сокращений, так как ударный объем сердца (SV) является относительно постоянным для большинства пациентов и в большинстве физиологических состояний. Таким образом, CO∝HR отражает возможность изменения минутного объема сердца (CO). Вставка данной зависимости в выражение для системного сосудистого сопротивления (SVR) дает зависимость SVR∝ABP/HR. Иначе говоря, системное сосудистое сопротивление (SVR) находится в соответствии с гемодинамическим параметром ABP/HR или с гемодинамическими параметрами, пропорциональными данному отношению или находящимися с ним в ином соответствии.

Вмешательство с применением вазопрессора показано, если системное сосудистое сопротивление (SVR) является аномально низким, так как вмешательство с применением вазопрессора предназначено, чтобы вызывать сужение сосудов для повышения системного сосудистого сопротивления (SVR). На основе соотношения SVR∝ABP/HR, можно прогнозировать, что системное сосудистое сопротивление (SVR) будет низким, если артериальное давление (APB) является низким, и частота (HR) сердечных сокращений является высокой или немного повышенной. Так как частота (HR) сердечных сокращений не может снижаться слишком сильно (например, HR не опускается ниже, приблизительно, 50 ударов в минуту для большинства людей), то можно прогнозировать, что системное сосудистое сопротивление (SVR) будет низким, если артериальное давление (APB) является очень низким, независимо от значения частоты сердечных сокращений (HR).

С другой стороны, если частота (HR) сердечных сокращений является низкой, то системное сосудистое сопротивление (SVR) не будет аномально низким, пока артериальное давление (APB) не является очень низким. Низкое (но не очень низкое) артериальное давление (APB), в сочетании с низкой частотой (HR) сердечных сокращений, является нормальным состоянием, которое может создаваться во время сна, седации или других спокойных состояний. В результате, расчет только на измеренное артериальное давление (APB) для определения, когда показано вмешательство с применением вазопрессора, может приводить к ложным тревогам, обусловленным переходом пациента в нормальное спокойное состояние, во время которого снижаются как APB, так и HR.

С учетом вышеизложенных соображений, эвристическое правило вида: «ABP является низким, И HR является немного повышенной или высокой», ИЛИ «ABP является очень низким» можно использовать, чтобы качественно оценивать, когда показано вмешательство с применением вазопрессора. К сожалению, одно только приведенное качественное эвристическое правило бесполезно в качестве гемодинамического монитора или устройства тревожной сигнализации. Однако, как излагается в настоящей заявке, данное эвристическое правило можно выразить в количественной форме, чтобы обеспечить подходящую основу для гемодинамического монитора или устройства тревожной сигнализации.

На фигуре 1 показан пациент 10, лежащий на койке 12, что является обычной ситуацией в больнице, отделении неотложной помощи, отделении интенсивной терапии (ICU), кардиологическом отделении (CCU) и т.п. В зависимости от состояния пациента, предполагается также, что пациент 10 может быть амбулаторным, находящимся в кресле-каталке, сидящим в кресле и т.д. Пациент контролируется разнообразными медицинскими контрольными устройствами, включая, в показанном варианте осуществления, электрокардиографический (ЭКГ) прибор с ЭКГ-электродами 14 и монитор 16 артериального давления, который может быть, например, полностью неинвазивным сфигмоманометром или минимально инвазивной артериальной линией. Показанный монитор 16 артериального давления является лучезапястным; однако, предусматривается также монитор артериального давления, расположенный на плече или в любом другом месте на пациенте 10. Если для измерения артериального давления применяют артериальную линию, то данную линию можно, по желанию, встроить в линию внутривенной доставки текучего средства. Мониторы 14, 16 ЭКГ и ABP дополнительно содержат соответствующую электронику для формирования сигналов ЭКГ и артериального давления и, по желанию, выполнения обработки данных сигналов. В показанном варианте осуществления, упомянутая электроника реализована в виде единого многофункционального монитора 20 пациента, который обеспечивает электронику для контроля как ЭКГ, так и ABP, а также, по желанию, обеспечивает электронику для контроля выбранных других физиологических параметров, например, частоты дыхания, на основании подходящих физиологических входных сигналов. Многофункциональный монитор 20 пациента является, по желанию, локально программируемым с использованием встроенной клавиатуры или других встроенных устройств (не показанных) и дополнительно или, в качестве альтернативы, дистанционно программируемым с помощью компьютера 22 или другого удаленного устройства, обменивающегося данными с многофункциональным монитором 20 пациента с использованием проводного или беспроводного цифрового канала связи, например, проводной или беспроводной локальной сети (LAN или WLAN), беспроводного соединения в стандарте bluetooth и т.п. Показанный многофункциональный монитор 20 пациента содержит дисплей 24, который отображает измеряемые физиологические параметры, например, кривую ЭКГ, данные артериального давления (BP), данные дыхания и т.д. Дисплей может отображать данные параметры различными способами, например, текущим числовым значением, кривой, представляющей значения параметра в зависимости от времени и т.д.

Многофункциональный монитор 20 пациента, совместно с приборами для контроля ЭКГ и артериального давления, также образует гемодинамический монитор и прибор тревожной сигнализации. Данное сочетание показано на фигуре 1 в схемной части в виде процессора 30, который реализован электронными схемами многофункционального монитора 20 пациента. Например, процессор 30 является, в подходящем варианте, процессором монитора 20 пациента, исполняющим подходящее программное обеспечение, которое выполняет обработку, реализующую гемодинамический прибор, отображает полученный гемодинамический параметр на дисплее 24 и генерирует звуковой выходной тревожный сигнал громкоговорителем 32 или визуальный тревожный сигнал 34, отображаемый на дисплее 24, или генерирует другой воспринимаемый тревожный сигнал. Хотя вышеописанная физическая конструкция приведена как наглядный пример, следует понимать, что гемодинамические приборы, описанные в настоящей заявке, могут иметь различные физические исполнения, например, в виде автономного прибора, содержащего возможность контроля артериального давления и частоты сердечных сокращений, или в виде программного обеспечения, исполняемого в компьютере или другом цифровом устройстве на сестринском посту, или в виде карманного или носимого портативного блока, и т.д. Кроме того, методы гемодинамического контроля, описанные в настоящей заявке, могут быть также реализованы в виде носителя цифровой информации, например, магнитного диска, оптического диска или сервера в сети Интернет, оперативной памяти (RAM), постоянной памяти (ROM) и т.д., который хранит команды, исполняемые процессором 30 или другим процессором для выполнения методов гемодинамического контроля, описанных в настоящей заявке.

Процессор 30 исполняет контроль 40 ЭКГ, соответственно, для получения сигнала ЭКГ и, по желанию, выполнения его обработки и дополнительно исполняет контроль 42 артериального давления (ABP) для получения сигнала ABP и, по желанию, выполнения его обработки. В показанном варианте осуществления, упомянутая обработка при контроле 40, 42 соответствующим образом выполняется процессором 30, исполняющим программное обеспечение. В альтернативном варианте, упомянутые сигналы могут быть получены из любого другого оборудования, например, из независимого монитора ЭКГ или независимого монитора артериального давления. Процессор 30 может также содержать или иметь доступ к памяти 44 монитора 20 пациента, хранящей информацию о пациенте, например, возраст пациента, пол пациента и т.д. Обработка 46 для контроля частоты сердечных сокращений, выполняемая процессором 30, исполняющим подходящее программное обеспечение, выделяет частоту сердечных сокращений как функцию времени, из сигнала ЭКГ.

В более общем случае, гемодинамический прибор получает физиологический параметр, характеризующий частоту сердечных сокращений, и физиологический параметр, характеризующий артериальное давление. В показанном варианте осуществления, физиологический параметр, характеризующий частоту сердечных сокращений, является сигналом ЭКГ, и выходной сигнал прибора 46 для контроля частоты сердечных сокращений является частотой сердечных сокращений, отражаемой физиологическим параметром. Однако, можно использовать другой физиологический параметр, характеризующий частоту сердечных сокращений, например, выходной сигнал напальчикового монитора SpO₂ (оксигенации крови), и, тогда, подходящий блок обработки будет выдавать частоту сердечных сокращений, отражаемую физиологическим параметром, при подходящей обработке сигнала напальчикового монитора SpO₂. Аналогично, в показанном варианте осуществления, физиологический параметр, характеризующий артериальное давление, является выходным сигналом прибора 16, 42 для контроля артериального давления, который выполняет подходящую обработку физиологического сигнала, формируемого монитором 16 артериального давления, чтобы выдавать среднее артериальное давление (ABP), отражаемое сигналом монитора артериального давления. И вновь, можно использовать другой физиологический параметр, характеризующий среднее артериальное давление (ABP), по желанию, с подходящей обработкой для получения сигнала ABP, отражаемого упомянутым другим физиологическим параметром, характеризующим среднее артериальное давление (ABP).

Информация, имеющая отношение к оценке гемодинамического параметра, находящегося в соответствии с системным сосудистым сопротивлением (SVR), содержит: (i) частоту (HR) сердечных сокращений, отражаемую физиологическим параметром, характеризующим частоту сердечных сокращений; (ii) среднее артериальное давление (ABP), отражаемое физиологическим параметром, характеризующим артериальное давление; и (iii) по желанию, другие данные пациента, например, возраст пациента или пол пациента. Упомянутая информация является входной для вычислителя 50 показателя целесообразности применения вазопрессора (VPAI), который вычисляет гемодинамический параметр, количественно выражающий эвристическое правило «ABP является низким, И HR является немного повышенной или высокой», ИЛИ «ABP является очень низким», где APB означает артериальное давление, отражаемое физиологическим параметром, характеризующим артериальное давление, и HR означает частоту сердечных сокращений, отражаемую физиологическим параметром, характеризующим частоту сердечных сокращений.

Гемодинамический параметр, вычисляемый калькулятором 50 VPAI, обозначен в данном случае как показатель целесообразности применения вазопрессора (VPAI) и обеспечивает количественный гемодинамический параметр, который (i) функционально зависит от количественного измеренного показателя частоты (HR) сердечных сокращений и количественного измеренного показателя среднего артериального давления (APB) и (ii) находится в соответствии с системным сосудистым сопротивлением (SVR). VPAI сравнивается с критерием критичности в компараторе 52, и, если VPAI удовлетворяет критерию критичности, то формируется тревожный сигнал 54 в виде воспринимаемого сигнала, например звукового тревожного сигнала, выдаваемого громкоговорителем 32, или визуального тревожного сигнала 34, отображаемого на дисплее 24. В дополнение или в качестве альтернативы к генерации тревожного сигнала 54, на дисплее 24 монитора 20 пациента может отображаться индикация VPAI 56 в форме графика зависимости значения VPAI от времени или цифровой индикации текущего значения VPAI, или в виде комбинации из графика и цифровой индикации текущего значения, или в другой подходящей форме. Представляемая информация VPAI 54, 56 обеспечивает объективный и количественный базовый показатель, на основании которого врач или другой медицинский персонал может оценивать целесообразность вмешательства с введением вазопроцессора.

После описания некоторых вариантов осуществления прибора для гемодинамического мониторирования с наглядными ссылками на вариант осуществления, показанный на фигуре 1, далее описаны несколько предпочтительных формул для вычисления VPAI. Функция вычисления VPAI заключается в количественном представлении характеристики: «ABP является низким, И HR является немного повышенной или высокой», ИЛИ «ABP является очень низким» в виде показателя или другого количественного значения. В некоторых предпочтительных формулах, VPAI вычисляется с использованием нечеткой логики. В пояснительной формуле задаются три нечетких переменных для количественного представления трех составляющих эвристических правила «HR является высокой или немного повышенной», «ABP является низким», и «ABP является очень низким».

Как показано на фигурах 2 и 3, в одной подходящей формуле, три составляющих эвристических правила представлены нечеткими переменными, имеющими форму S-функции, показанной на фигуре 2, или имеющей форму Z-функции, показанной на фигуре 3. В количественном выражении, приведенные функции описываются следующим образом:

$$S\left(x;a,b\right)=\{\begin{array}{ccc}0& ,& x\le a\\ 2{\left(\frac{x-a}{b-a}\right)}^2& ,& a<x\le \frac{a+b}{2}\\ 1-2{\left(\frac{x-b}{b-a}\right)}^2& ,& \frac{a+b}{2}<x\le b\\ 1& ,& b<x\end{array}$$

, (1)

и

Z(x; a, b) = 1 - S(x; a, b). (2).

С помощью данных функций, эвристическое правило «HR является немного повышенной или высокой» количественно выражается следующим образом:

μ_{HR_ немного повышена или высокая} = S(HR; 70+AF_HR+SF_HR, 120+AF_HR+SF_HR), (3)

где HR означает частоту сердечных сокращений в ударах в минуту, отражаемую физиологическим параметром, характеризующим частоту сердечных сокращений, AF_HR означает дополнительный поправочный коэффициент на возраст пациента, SF_HR означает дополнительный поправочный коэффициент на пол пациента, нижний предел изменения S-функции a составляет 70+AF_HR+SF_HR, и верхний предел изменения S-функции b составляет 120+AF_HR+SF_HR.

Аналогичным образом, количественные нечеткие переменные для остальных составляющих эвристических правил можно определить следующим образом:

μ_{APB_низкий} = Z(ABP; 60+AF1_ABP+SF1_ABP, 80+AF1_ABP+SF1_ABP), (4)

и

μ_{APB_очень низкий} = Z(ABP; 40+AF2_ABP+SF2_ABP, 60+AF2_ABP+SF2_ABP).(5)

где ABP означает среднее артериальное давление в мм рт. ст., отражаемое физиологическим параметром, характеризующим артериальное давление, и AF1_ABP и AF2_ABP означают дополнительные поправочные коэффициенты на возраст пациента, и SF1_ABP и SF2_ABP означают дополнительные поправочные коэффициенты на пол пациента.

Дополнительные поправочные коэффициенты AF_HR, AF1_ABP, AF2_ABP, SF_HR, SF1_ABP, и SF2_ABP, соответственно, выводятся из компиляций данных пациента, представляющих типичные частоты сердечных сокращений и средние значения артериального давления в виде функции возраста пациента и пола пациента. Например, известно, что артериальное давление имеет тенденцию к монотонному повышению с возрастом пациента, следовательно, дополнительный поправочный коэффициент на AF1_ABP является, соответственно, монотонно возрастающей функцией возраста пациента, отражающей данную известную тенденцию. Предполагается, что некоторые из упомянутых поправочных коэффициентов имеют отрицательные значения. Поправочные коэффициенты на возраст пациента и пол пациента в прямой форме изложены в настоящей заявке в виде наглядных примеров. Однако, предполагается, что можно вводить поправочные коэффициенты на другие характеристики пациентов. В дополнение или в качестве альтернативы предполагается получение для каждого конкретного пациента пределов изменения нечетких переменных, например, на основании фактически зарегистрированных значений частоты сердечных сокращений, представленных в истории болезни конкретного пациента.

Количественная нечеткая переменная, приведенная в каждом из уравнений (3), (4) и (5), имеет выходные значения в диапазоне [0,1] из-за пределов, задаваемых S- и Z-функциями. Для μ_{HR_ немного повышена или высокая}, более высокие значения указывают на более точное согласование с эвристическим правилом «Частота сердечных сокращений (HR) является немного повышенной или высокой». Для μ_{APB_низкий}, более высокие значения указывают на более точное согласование с эвристическим правилом «Среднее артериальное давление (ABP) является низким». Для μ_{APB_очень низкий}, более высокие значения указывают на более точное согласование с эвристическим правилом «Среднее артериальное давление (ABP) является очень низким». Показатель целесообразности применения вазопрессора, обозначенный μ_VPAI, соответственно определяется как нечеткая составная переменная в соответствии с выражением:

μ_VPAI = (μ_{APB_ низкий} Λ μ_{HR_ немного повышена или высокая}) V μ_{APB_очень низкий}, (6),

где символ «Λ» означает стандартное нечеткое пересечение, определяемое как μ_A(x)Λμ_B(x)=min{μ_A(x), μ_B(x)}, и символ «V» обозначает стандартное нечеткое объединение, определяемое как μ_A(x)Vμ_B(x)=max{μ_A(x), μ_B(x)}. Показатель целесообразности применения вазопрессора (μ_VPAI) также ограничен диапазоном [0,1], при этом, более высокие значения указывают на более точное согласование с эвристическим правилом «Целесообразно вмешательство с применением вазопрессора».

Критерий критичности, реализуемый компаратором 52, можно составлять различными способами. Один подходящий критерий имеет вид:

ЕСЛИ (μ_VPAI > I_th), ТО целесообразно вмешательство с применением вазопрессора, (7)

где I_th является пороговой величиной. Критерий критичности можно также выразить с использованием нечеткого условного оператора в соответствии с выражением:

ЕСЛИ (μ_{APB_низкий} И μ_{HR_ немного повышена или высокая}) ИЛИ μ_{APB_очень низкий},

ТО целесообразно вмешательство с применением вазопрессора. (8)

В уравнении (8), первая часть (μ_{APB_низкий} И μ_{HR_ немного повышена или высокая}) идентифицирует аномальные события, когда артериальное давление заметно падает в то время, как частота сердечных сокращений становится выше, чем обычно. Вторая часть μ_{APB_очень низкий} идентифицирует ситуацию, когда артериальное давление снижается до критически низкого значения, независимо от частоты сердечных сокращений. Порог для активизации устройства тревожной сигнализации (например, порог I_th уравнения (7)) соответственно получают эмпирически посредством анализа эталонных баз данных пациентов или может быть также найден пользователями в клиниках в зависимости от ситуаций конкретных пользователей. В некоторых вариантах осуществления, прибор для гемодинамического мониторирования содержит выбираемый пользователем порог, который является настраиваемым.

Вкратце, прибор для гемодинамического мониторирования работает следующим образом. В каждый момент времени, инструмент получает значение частоты (HR) сердечных сокращений, отражаемой физиологическим параметром, характеризующим частоту сердечных сокращений, среднее значение артериального давления (APB), отражаемого физиологическим параметром, характеризующим артериальное давление, и, по желанию, получает дополнительную релевантную информацию, например, возраст пациента, пол пациента и т.д., и формирует показатель (μ_VPAI) целесообразности применения вазопрессора в соответствии с уравнением (6). Показатель (μ_VPAI) целесообразности применения вазопрессора отображается в реальном времени, по желанию, вместе с частотой HR сердечных сокращений и значениями ABP, и сравнивается с порогом или другим критерием критичности. Если показатель (μ_VPAI) целесообразности применения вазопрессора удовлетворяет критерию критичности, то выдается тревожный сигнал целесообразности вмешательства с применением вазопрессора, который указывает на целесообразность вмешательства с применением вазопрессора или другого лечения аномального состояния системного сосудистого сопротивления (SVR).

Ниже приведены несколько наглядных примеров работы прибора для гемодинамического мониторирования, выполненного, по существу, в соответствии с принципами, изложенными в настоящей заявке.

На фигуре 4 показан результат регистрации в ICU (отделении неотложной терапии) для 82-летней пациентки в базе данных MIMIC-II. Смотри работу Saeed и другие, «MIMIC-II: A massive temporal ICU patient database to support intelligent patient monitoring», Computers in Cardiology 2002; 29: 641-44. Информационные окна на фигуре 4 представляют графики измерений частоты (HR) сердечных сокращений, измерений среднего артериального давления (ABPm) и измерений неинвазивного артериального давления (NBPm). Следует отметить, что периоды пологих линий на кривых ABPm и NBPm относятся к временным интервалам, во время которых измерения не производились или отсутствовали в базе данных MIMIC-II. Нижнее окно представляет график показателя целесообразности применения вазопрессора (μ_VPAI, обозначенного «Показатель VP» в соответствующем окне на фигуре 4), вычисленного для таких временных интервалов, в течение которых значения либо APBm, либо NBPm имелись в наличии. В нижнем окне, порог I_th уравнения (7) показан горизонтальной штриховой линией.

Как видно на фигуре 4, значение показателя (μ_VPAI) целесообразности применения вазопрессора для пациента становится высоким (превышающим предварительно установленный порог, приблизительно, 0,6), приблизительно, на 50-м часу, и данный момент времени указан левой вертикальной штриховой линией на фигуре 4, показывающей, что в данный момент было критическое событие, представляющееся соответствующим низкому системному сосудистому сопротивлению (SVR). Однако, результат регистрации лекарственной терапии пациента, хранимый в базе данных MIMIC-II, показывает, что, фактически, вмешательство с применением вазопрессора (неосинефрина) применялось для пациента на 53-м часу, и данный момент времени указан правой вертикальной штриховой линией на фигуре 4. Данное вмешательство применялось через 2,5 часов после того, как показатель (μ_VPAI) целесообразности применения вазопрессора рекомендовал начать вмешательство с применением вазопрессора. Вмешательство с применением вазопрессора было успешным, как указано существенным снижением показателя (μ_VPAI) целесообразности применения вазопрессора через короткое время после начала вмешательства с применением вазопрессора.

Как дополнительно показано на фигуре 4, NBPm также снижалось до заметно низкого уровня в другие моменты времени, кроме интервала вблизи 50-го часа, указанного показателем (μ_VPAI) целесообразности применения вазопрессора, как соответствующего событию, требующего вмешательства с применением вазопрессора. Упомянутые заметные снижения NBPm имели место, например, в интервале между 38-м и 48-м часами, в интервале между 60-м и 70-м часами и в интервале между 80-м и 90-м часами. Однако, показатель (μ_VPAI) целесообразности применения вазопрессора не принимает высоких значений в данные периоды и, тем самым, указывает, что упомянутыми снижениями артериального давления не включалось никаких ложных тревог. Напротив, врач, контролирующий артериальное давление без наличия такой полезной возможности, как показатель (μ_VPAI) целесообразности применения вазопрессора, мог бы принять решение о начале (ненужного) вмешательства с применением вазопрессора в, по меньшей мере, один из упомянутых временных интервалов.

На фигуре 5 показан другой наглядный пример, в котором показатель (μ_VPAI) целесообразности применения вазопрессора вычисляется для контрольных данных 84-летнего пациента мужского пола, также взятые из базы данных MIMIC-II. Значения показателя (μ_VPAI) целесообразности применения вазопрессора вычисляются как функция времени, с поправками на возраст и пол пациента, с использованием результатов измерения частоты (HR) сердечных сокращений и среднего артериального давления (ABP), сохраненных в базе данных MIMIC-II. Показатель целесообразности применения вазопрессора (μ_VPAI, обозначенный «Показатель VP» на фигуре 5) представлен графиком в верхнем окне на фигуре 5. Порог I_th в уравнении (7) показан горизонтальной штриховой линией на фигуре 5. Когда показатель целесообразности применения вазопрессора превышает порог I_th, определяется критическое событие, и генерируется воспринимаемый тревожный сигнал для уведомления врача или другого медицинского персонала о том, что вмешательство с применением вазопроцессора полагается целесообразным. После получения тревожного сигнала, врач или другой медицинский персонал может просмотреть текущие и последние физиологические данные (например, с использованием монитора 20 пациента, показанного на фигуре 1), чтобы подтвердить возникновение аномального гемодинамического события, характеризующего низкое системное сосудистое сопротивление. Данное подтверждение может включать в себя, например, учет показаний частоты (HR) сердечных сокращений и среднего артериального давления (ABPm), показанных на фигуре 5 и, соответственно, представленных графиками, вместе с показателем целесообразности применения вазопрессора, на дисплее 24 монитора 20 пациента.

Выше изобретение описано со ссылками на предпочтительные варианты его осуществления. Специалистами, после прочтения и изучения вышеприведенного подробного описания, могут быть созданы модификации и изменения. Предполагается, что изобретение следует интерпретировать как содержащее все упомянутые модификации и изменения в той степени, в которой они оказываются в пределах объема притязаний прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов.

Claims (13)

1. Прибор для гемодинамического мониторирования, содержащий:
процессор (30), выполненный с возможностью получения физиологического параметра, характеризующего частоту сердечных сокращений, и физиологического параметра, характеризующего артериальное давление, и выполненный с возможностью вычисления (50) гемодинамического параметра, находящегося в соответствии с системным сосудистым сопротивлением (SVR), на основании полученного физиологического параметра, характеризующего частоту сердечных сокращений, и полученного физиологического параметра, характеризующего артериальное давление, при этом гемодинамический параметр, находящийся в соответствии с SVR, количественно выражает эвристическое правило «АВР является низким, И HR является немного повышенной или высокой», ИЛИ «АВР является очень низким», где АВР означает артериальное давление, отражаемое физиологическим параметром, характеризующим артериальное давление, и HR означает частоту сердечных сокращений, отражаемую физиологическим параметром, характеризующим частоту сердечных сокращений, причем процессор выполнен с возможностью вычисления гемодинамического параметра, по существу, находящегося в соответствии с SVR, на основании:
нечеткой функции принадлежности, указывающей, является ли частота сердечных сокращений, отражаемая физиологическим параметром, характеризующим частоту сердечных сокращений, немного повышенной или высокой,
нечеткой функции принадлежности, указывающей, является ли артериальное давление, отражаемое физиологическим параметром, характеризующим артериальное давление, низким, и
нечеткой функции принадлежности, указывающей, является ли артериальное давление, отражаемое физиологическим параметром, характеризующим артериальное давление, очень низким; и
устройство вывода, содержащее устройство (32, 34) тревожной сигнализации, выполненное с возможностью генерации воспринимаемого сигнала в ответ на вычисленный гемодинамический параметр, удовлетворяющий критерию (52) тревоги.

2. Прибор для гемодинамического мониторирования по п.1, при этом прибор объединен с монитором (20) пациента, выполненным с возможностью отображения, по меньшей мере, чего-то одного из (i) частоты сердечных сокращений, полученной из физиологического параметра, характеризующего частоту сердечных сокращений, и (ii) артериального давления, полученного из физиологического параметра, характеризующего артериальное давление.

3. Прибор для гемодинамического мониторирования по п.1, в котором процессор (30) выполнен с возможностью вычисления (50) гемодинамического параметра, по существу, находящегося в соответствии с SVR, на основании:
первого члена, определяемого конъюнктивным соединением нечеткой функции принадлежности, указывающей, является ли частота сердечных сокращений, отражаемая физиологическим параметром, характеризующим частоту сердечных сокращений, немного повышенной или высокой, и нечеткой функции принадлежности, указывающей, является ли артериальное давление, отражаемое физиологическим параметром, характеризующим артериальное давление, низким, и
нечеткой функции принадлежности, указывающей, является ли артериальное давление, отражаемое физиологическим параметром, характеризующим артериальное давление, очень низким.

4. Прибор для гемодинамического мониторирования по п.1, в котором процессор (30) выполнен с возможностью увеличения HR на AF_HR, где AF_HR означает поправочный член, учитывающий возраст пациента.

5. Прибор для гемодинамического мониторирования по п.1, в котором процессор (30) выполнен с возможностью увеличения АВР на AF_ABR, где AF_ABR означает поправочный член, учитывающий возраст пациента, который монотонно возрастает с возрастом пациента.

6. Прибор для гемодинамического мониторирования по п.1, в котором устройство вывода содержит:
дисплей (24), выполненный с возможностью графически представлять вычисленный гемодинамический параметр в виде функции времени.

7. Способ гемодинамического мониторирования, содержащий этапы, на которых:
вычисляют количественный гемодинамический параметр, который (i) функционально зависит от количественного измеренного показателя частоты (HR) сердечных сокращений и количественного измеренного показателя артериального давления (АВР) и (ii) находится в соответствии с системным сосудистым сопротивлением (SVR), и (iii) количественно выражает эвристическое правило «количественный измеренный показатель АВР является низким, И количественный измеренный показатель HR является немного повышенным или высоким», ИЛИ «количественный измеренный показатель АВР является очень низким», при этом этап вычисления количественного гемодинамического параметра содержит этапы, на которых:
вычисляют первую нечеткую переменную, указывающую, является ли количественный измеренный показатель HR немного повышенным или высоким;
вычисляют вторую нечеткую переменную, указывающую, является ли количественный измеренный показатель АВР низким; и
вычисляют третью нечеткую переменную, указывающую, является ли количественный измеренный показатель АВР очень низким; и
генерируют воспринимаемый сигнал, характеризующий аномальное гемодинамическое состояние, при условии, что вычисленный гемодинамический параметр удовлетворяет критерию тревоги.

8. Способ гемодинамического мониторирования по п.7, в котором этап вычисления количественного гемодинамического параметра дополнительно содержит этап, на котором:
вычисляют нечеткую составную переменную, объединяющую первую, вторую и третью переменные с использованием нечетких условных операторов, выбранных из группы, состоящей из нечеткого пересечения и нечеткого объединения, при этом нечеткая составная переменная находится в соответствии с системным сосудистым сопротивлением (SVR).

9. Способ гемодинамического мониторирования по любому из пп.7 и 8, в котором этап вычисления количественного гемодинамического параметра дополнительно содержит этап, заключающийся в том, что увеличивают количественный измеренный показатель HR на AF_HR, где AF_HR означает поправочный член, учитывающий возраст пациента.

10. Способ гемодинамического мониторирования по п.7, в котором этап вычисления количественного гемодинамического параметра дополнительно содержит этап, заключающийся в том, что увеличивают количественный измеренный показатель АВР на AF_ABR, где AF_ABR означает поправочный член, учитывающий возраст пациента, который монотонно возрастает с возрастом пациента.

11. Способ гемодинамического мониторирования по п.7, в котором этап вычисления количественного гемодинамического параметра содержит этап, на котором:
вычисляют количественный гемодинамический параметр, имеющий значение, по существу, эквивалентное результату µ_VPAI из уравнения:
$${\mu }_{VPAI}=\left({\mu }_{APB\_низкий}\Lambda {\mu }_{HR\_немногоповышенаиливысокая}\right)V{\mu }_{APB\_оченьнизкий}$$

,
где
$${\mu }_{HR\_немногоповышенаиливысокая}=S\left(HR;70+F_{HR},120+F_{HR}\right)$$

представляет собой первую нечеткую переменную, указывающую, является ли количественный измеренный показатель HR немного повышенным или высоким,
$${\mu }_{APB\_низкий}=Z\left(ABP;60+F{1}_{ABP},80+F{1}_{ABP}\right)$$

представляет собой вторую нечеткую переменную, указывающую, является ли количественный измеренный показатель АВР низким, и
$${\mu }_{APB\_оченьнизкий}=Z\left(ABP;40+F{2}_{ABP},60+F{2}_{ABP}\right)$$

представляет собой третью нечеткую переменную, указывающую, является ли количественный измеренный показатель АВР очень низким,
и где символ «Λ означает стандартное нечеткое пересечение, определяемое как $${\mu }_A\left(x\right)\Lambda {\mu }_B\left(x\right)=\min \left\{{\mu }_A\left(x\right),{\mu }_B\left(x\right)\right\}$$

и символ «V обозначает стандартное нечеткое объединение, определяемое как $${\mu }_A\left(x\right)V{\mu }_B\left(x\right)=\max \left\{{\mu }_A\left(x\right),{\mu }_B\left(x\right)\right\}$$

, HR означает количественный измеренный показатель HR, АВР означает количественный измеренный показатель АВР, F_HR, F1_ABP и F2_ABP означают поправочные коэффициенты, зависящие от пациента, и
$$S\left(x;a,b\right)=\{\begin{array}{ccc}0& ,& x\le a\\ 2{\left(\frac{x-a}{b-a}\right)}^2& ,& a<x\le \frac{a+b}{2}\\ 1-2{\left(\frac{x-b}{b-a}\right)}^2& ,& \frac{a+b}{2}<x\le b\\ 1& ,& b<x\end{array}$$

и
$$Z\left(x;a,b\right)=1S\left(x;a,b\right)$$

.

12. Машиночитаемый носитель, хранящий команды, исполняемые, чтобы управлять компьютером (20) и дисплеем (24) для выполнения способа по п.7.

13. Устройство для гемодинамического мониторирования, содержащее дисплей (24) и процессор (30), запрограммированный для выполнения способа по п.7.

Images