TW202220611A - 用於測量頸靜脈壓力波形之設備及方法 - Google Patents

Abstract

一種用於測量一頸靜脈壓力波形之設備包含一旋轉感測器（102），該旋轉感測器經組態以在抵靠一個體之一皮膚且與該個體之一頸靜脈（104）處於一移動感測關係時產生一測量信號。該設備包含一處理系統（101），該處理系統經組態以接收該測量信號，且基於指示該旋轉感測器之旋轉的該測量信號而產生該皮膚在垂直於該皮膚之一方向上之一運動的一波形，其中該皮膚之該運動之該波形指示該頸靜脈壓力波形。相比於例如一加速度感測器，測量旋轉之該旋轉感測器對與該頸靜脈壓力之變化無關的移動更不敏感。

Description

用於測量頸靜脈壓力波形之設備及方法

本發明係關於一種用於測量頸靜脈壓力「JVP」波形之設備及方法。所測量之頸靜脈壓力波形可例如用於偵測肺性高血壓「PAH」。

心血管系統中可能發生之異常若未得到診斷及適當的治療及/或救治，則可能會使個體之健康狀況逐漸變糟。舉例而言，在許多狀況下，肺性高血壓「PAH」代表心衰竭即將惡化階段之早期指征，該階段會在肺性高血壓發生後平均三至四週內發生。在許多狀況下，肺性高血壓可在極早期預測心衰竭之惡化階段，因此典型地不存在心衰竭之傳統指征，諸如體重增加及血壓升高。在早期診斷出之心衰竭通常可得到治療及/或救治，且從而可顯著降低死亡率及住院需求。

與頸靜脈（拉丁語為vena jugularis）行為相關之檢查代表用於診斷例如心衰竭之有用工具。頸靜脈壓力之變化係由於心臟之右心房及右心室之充盈及收縮所引起之中央靜脈血流及壓力的變化而產生的。頸靜脈直接連接至右心房，且此為針對心臟右側（亦即，右心室及右心房）之非侵入式檢查創造了條件。公開案US2019254542描述了一種靜脈壓力監測系統，其經組態以基於頸靜脈壓力「JVP」而判定中央靜脈壓力「CVP」。US2019254542中所描述之靜脈壓力監測系統包含信號處理器、至少一個加速計、至少一個顯示器及至少一個貼片，該貼片經調適以保持於適當位置或以其他方式緊固至個體之頸部。信號處理器與至少一個加速計通信以計算對中央靜脈壓力之估計。與基於一或多個加速計之上文所描述系統相關的固有挑戰為，每一加速計之輸出信號不僅包含由頸靜脈壓力變化產生之信號分量，且亦包含由與頸靜脈壓力變化無關之移動產生之信號分量。最後提及之信號分量會影響中央靜脈壓力估計之準確度。

出版物Bagyaraj, S., Ragumathulla, M., Vaithiyanathan, D.: Acquisition of Jugular Venous Pulse Waveform by a Non-invasive Technique, Recent advances in mechanical engineering, Lecture notes in mechanical engineering. Springer, 新加坡, 2020年01月25日描述了一種藉助於加速計測量頸靜脈壓力「JVP」之方法。出版物Baumann, U., Marquis, C., Stoupis, C., Willenberg, T., Takala, J. & Jakob, S.: Estimation on central venous pressure by ultrasound, Resuscitation 64(2), 第193-199頁, 2005年02月01日描述了一種藉助於超音波信號估計中央靜脈壓力「CVP」之方法。

公開案US2018184977描述了一種用於測量頸靜脈屬性之方法。該方法包含將包括成像器之裝置耦接至患者之頸部，使用成像器在成像位置處對頸靜脈進行成像，及分析由成像器提供之至少一個影像以便估計頸靜脈之至少一個屬性。公開案US2012136240描述了一種用於偵測及測量升高之整體或局部顱內壓的系統。該系統包含用於對頸靜脈顱血流出執行受控阻塞且產生與該受控阻塞相關之阻塞資料的裝置，顱血流出壓力測量裝置，及用於處理頸靜脈顱血流出阻塞資料及顱血流出資料以識別及/或測量頸靜脈受控阻塞與頸靜脈顱血流出壓力之間的功能關係之處理器。公開案WO2008098353描述了一種用於對心臟血管之至少一個參數進行非侵入式測量的裝置。該裝置包含發射400 nm至1000 nm波長範圍內之光的至少一個光源，經調適以接收來自心臟血管附近之患者組織之光且基於所接收之光而產生輸出的至少一個光檢器，及用於將光自光源傳遞至患者組織之至少一個探針。公開案US2012197118描述了一種用於測量哺乳動物之生理參數的超音波監測裝置。超音波監測裝置包含基板、複數個超音波換能器元件、電腦可讀記憶體、微處理器及電源。超音波換能器元件耦接至基板。每一超音波換能器元件分別經組態以將信號傳輸至哺乳動物之目標區域且自該目標區域接收回波返回信號。公開案WO2018161159描述了一種用於測量患者之頸靜脈壓力的裝置。該裝置包含：本體，其界定縱向外殼且具有沿縱向外殼之長度的窗以允許光出射自縱向外殼；及光束產生器，其包含安裝於縱向外殼內之可移動部分。該光束產生器經組態以沿垂直於縱向方向之平面且在沿縱向方向之可調整位置處產生一片光，且將該片光引導出窗。該裝置進一步包含用於沿縱向方向調整光束產生器之可移動部分相對於本體之位置的調整機構及指示該片光沿縱向方向之位置的讀出裝置。公開案US2010094141描述了一種頸靜脈壓力「JVP」標尺及其用於測量患者之頸靜脈壓力的方法。JVP標尺包含經組態以偵測患者皮膚之位移的換能器。

下文呈現簡化概述以便提供對各種本發明實施例實施例之一些態樣之基本理解。該概述並非對本發明之詳盡綜述。其既不意欲識別本發明之關鍵或決定性要素，亦不描繪本發明之範圍。以下概述僅以簡化形式呈現本發明之一些概念，作為對本發明之例示性實施例之更詳細描述的序言。

在本文件中，「幾何」一詞在用作前綴時意謂不一定為任何實體物件之一部分的幾何概念。幾何概念可為例如幾何點、直線或曲線幾何線、幾何平面、非平面幾何表面、幾何空間，或零維、一維、二維或三維的任何其他幾何實體。

根據本發明，提供一種用於測量頸靜脈壓力「JVP」波形之新設備。所測量之頸靜脈壓力波形可例如用於偵測肺性高血壓「PAH」。

一種根據本發明之設備包含： -    一旋轉感測器，例如陀螺儀，其經組態以在抵靠一個體之一皮膚且與該個體之一頸靜脈處於一移動感測關係時產生指示該旋轉感測器之旋轉的一測量信號，及 -    一處理系統，其經組態以接收該測量信號，且基於該測量信號而產生該皮膚在垂直於該皮膚之一方向上之一運動的一波形，其中該皮膚之該運動之該波形指示頸靜脈壓力波形。

旋轉感測器有利地定位成使得旋轉感測器之一端比旋轉感測器之另一端更接近頸靜脈。因此，頸靜脈壓力之變化在旋轉感測器之首先提及端引起的移動多於在旋轉感測器之最後提及端引起的移動，且此差異表現為旋轉感測器之旋轉移動。與頸靜脈壓力無關且在由旋轉感測器覆蓋之整個皮膚區域上具有實質上相同的振幅及方向之移動不會引起旋轉感測器之顯著旋轉移動，而是僅引起平移移動，且從而，此移動不會在旋轉感測器之輸出信號中產生顯著信號分量。因此，相比於例如測量平移移動之加速度感測器，測量旋轉之旋轉感測器對與頸靜脈壓力之變化無關的許多移動更不敏感。

由頸靜脈引起之脈動不同於由頸動脈引起之脈動，此係因為薄壁可撓性頸靜脈與厚壁肌肉性頸動脈之結構不同，且亦因為頸靜脈及頸動脈中之壓力不同，頸靜脈中之壓力約10 mmHg，且頸動脈中之壓力約100 mmHg。根據實驗，由旋轉感測器產生之信號更純粹為由頸靜脈產生之信號，而由加速度感測器產生之信號為由頸靜脈及頸動脈產生之信號的混合物。此可基於藉由旋轉感測器及加速度感測器測量之移動類型之間的差異以及由頸靜脈及頸動脈引起之移動類型之間的差異來解釋。頸靜脈引起覆蓋頸靜脈之組織上的局部移動，而頸動脈引起更尖銳之脈衝，此引起更大區域上之平移移動。如先前在此文件中所提及，與頸靜脈壓力無關且在較大皮膚區域上具有實質上相同的振幅及方向之移動不會引起旋轉感測器上之顯著旋轉移動，而是僅引起平移移動，且從而，此移動不會在旋轉感測器之輸出信號中產生顯著信號分量。因此，相比於例如測量平移移動之加速度感測器，旋轉感測器對由頸動脈引起之移動更不敏感。

旋轉感測器相對於光學感測器之優勢在於，光學感測器只能測量由頸外靜脈引起之脈動，且因此光學感測器必須準確地置放以覆蓋頸外靜脈（vena jugularis externa），此使得光學感測器之使用變得複雜。旋轉感測器測量主要由頸內靜脈（vena jugularis interna）引起之脈動，且因此與定位相關之要求不如使用光學感測器時那般嚴格。

根據本發明，提供一種用於測量頸靜脈壓力「JVP」波形之新方法。一種根據本發明之方法包含： -    藉由抵靠一個體之一皮膚且與該個體之一頸靜脈處於一移動感測關係的一旋轉感測器產生一測量信號，及 -    基於指示該旋轉感測器之旋轉的該測量信號而產生該皮膚在垂直於該皮膚之一方向上之一運動的一波形，該皮膚之該運動之該波形指示頸靜脈壓力波形。

例示性及非限制性實施例描述於隨附的附屬申請專利範圍中。

關於構造及操作方法之各種例示性及非限制性實施例連同其額外目標及優勢將在結合附圖研讀時自特定例示性實施例之以下描述最佳地理解。

動詞「包含」及「包括」在本文件中用作開放性限制，其既不排除亦不需要存在未敍述之特徵。

除非另有明確陳述，否則在隨附的附屬申請專利範圍中敍述之特徵可彼此自由組合。此外，應理解，在本文件中使用「一」，亦即單數形式，並不排除複數個。

以下描述中提供之特定實例不應被視為限制所附申請專利範圍之範圍及/或適用性。除非另有明確陳述，否則描述中提供之實例的清單及群組並非窮盡性的。

圖1說明根據例示性及非限制性實施例之用於測量頸靜脈壓力「JVP」波形的設備。該設備包含旋轉感測器102，例如陀螺儀，其經組態以在旋轉感測器102抵靠個體107之皮膚103且與個體之頸靜脈104處於移動感測關係時產生指示旋轉感測器102之旋轉的測量信號。旋轉感測器102可為例如抵靠個體107之皮膚置放的行動電話之一部分。該設備包含處理系統101，該處理系統經組態以接收測量信號且基於該測量信號而產生皮膚103在垂直於皮膚之方向上之運動的波形。皮膚之運動之波形指示頸靜脈壓力「JVP」波形。在圖1之部分120中，垂直於皮膚103之方向實質上平行於座標系199之z軸。處理系統101可為例如行動電話之一部分。此外，處理系統101及旋轉感測器102兩者可為例如同一行動電話之部分。在此例示性狀況下，行動電話構成用於測量頸靜脈壓力「JVP」波形之設備。在圖1中所說明之例示性狀況下，藉由旋轉感測器102之旋轉角度φ的時間變化表達皮膚103之運動之波形，且從而表達頸靜脈壓力「JVP」波形。該設備可包含例如用於呈現所測量之頸靜脈壓力「JVP」波形的顯示器。圖1中未展示該顯示器。該設備亦可包含用於向外部裝置供應表達頸靜脈壓力「JVP」波形之資料的資料傳送介面。圖1中未展示該資料傳送介面。

在根據例示性及非限制性實施例之設備中，旋轉感測器102經組態以測量旋轉感測器102之角速度ω，且處理系統101經組態以計算角速度之時間積分：

(1) 其中旋轉感測器102之角速度ω代表測量信號，且角速度之時間積分，亦即角位移φ，指示頸靜脈壓力「JVP」波形。

在根據例示性及非限制性實施例之設備中，旋轉感測器102經組態以測量旋轉感測器102之角加速度α，且處理系統101經組態以計算作為角加速度α之時間積分的第一時間積分I1及作為第一時間積分之時間積分的第二時間積分I2：

(2)

(3) 其中旋轉感測器102之角加速度α代表測量信號，且第二時間積分I2，亦即角位移φ，指示頸靜脈壓力「JVP」波形。

旋轉感測器102（例如，陀螺儀）經組態以測量角速度ω之上文所提及實施例在以下意義上係有利的：其僅需一次時間積分即可獲得皮膚之角位移φ之波形。時間積分具有低通濾波效果，且因此僅需一次時間積分係有利的。舉例而言，在使用加速度感測器之狀況下，可藉助於三角函數獲得角位移φ之波形，但對兩次時間積分之需要會削弱測量品質，且此外，對三角函數之需要會使資料處理變得複雜。

在根據例示性及非限制性實施例之設備中，處理系統101經組態以自個體107之皮膚上的電極105及106接收電信號，且處理系統101經組態以針對頸靜脈壓力波形之時間間隔產生心電圖「ECG」，亦即，頸靜脈壓力波形與心電圖彼此同步。

根據例示性及非限制性實施例之設備亦可包含用於測量同一頸靜脈之兩個或更多個旋轉感測器以便改善準確度。此外，根據例示性及非限制性實施例之設備之一或多個旋轉感測器可為置放於皮膚下之一或多個植入物。植入物可利用射頻識別符「RFID」技術以將測量信號自植入物傳送至設備之處理系統。

圖2a展示藉由根據例示性及非限制性實施例之設備產生的例示性頸靜脈壓力波形210及例示性心電圖211。頸靜脈壓力波形210及心電圖211為同步測量的

在根據例示性及非限制性實施例之設備中，處理系統101經組態以回應於頸靜脈壓力波形之a波超出預定臨限值而產生表達肺性高血壓「PAH」之指示器信號。圖2a中說明頸靜脈壓力波形210之a波。a波增加為肺性高血壓「PAH」之特性，肺性高血壓係由經肺動脈瓣至肺動脈之流動阻力增加而引起。此經由右心房反映至頸靜脈。

圖2b展示藉由根據例示性及非限制性實施例之設備產生的角位移之例示性波形。在此例示性狀況下，該設備包含經組態以測量角速度之陀螺儀，且因此，僅需一次時間積分即可獲得角位移之波形。如圖2b中所展示，藉助於陀螺儀獲得之角位移之波形能夠表達a波、c波、h波及v波。圖2c展示已基於藉由加速度感測器在垂直於皮膚之方向上測量之信號，藉由兩次時間積分而獲得的位移波形。如圖2c中所展示，無法自藉由加速度感測器獲得之波形識別a波、c波、h波及v波。

圖3說明根據例示性及非限制性實施例之用於測量頸靜脈壓力「JVP」波形的設備。該設備包含旋轉感測器302，例如陀螺儀，其經組態以在旋轉感測器302抵靠個體之皮膚303且與個體之頸靜脈304處於移動感測關係時產生指示旋轉感測器302之旋轉的測量信號。該設備包含處理系統301，該處理系統經組態以接收測量信號且基於該測量信號而產生皮膚303在垂直於皮膚之方向上之運動的波形。在圖3中，垂直於皮膚303之方向實質上平行於座標系399之z軸。皮膚之運動之波形指示頸靜脈壓力「JVP」波形。在圖3中所說明之例示性狀況下，藉由旋轉感測器302之旋轉角度φ的時間變化表達皮膚303之運動之波形，且從而表達頸靜脈壓力「JVP」波形。

圖3中所說明之例示性設備包含具有膠劑以將旋轉感測器302附接至個體之皮膚303的可撓性材料薄片308。因此，該設備可在不同個體位置使用，例如在個體站立時使用。

在圖3中所說明之例示性設備中，處理系統301及旋轉感測器302經組態以維持無線鏈路以將測量信號自旋轉感測器302傳送至處理系統301。無線鏈路可為例如無線電鏈路，諸如Bluetooth®鏈路或近場通信「NFC」鏈路。無線鏈路亦可為光學或紅外鏈路。

圖1及圖3中所展示之處理系統101及301中之每一者可例如藉由一或多個處理器電路實施，該一或多個處理器電路中之每一者可為具備適當軟體之可程式化處理器電路、諸如特殊應用積體電路「ASIC」之專用硬體處理器，或諸如場可程式化閘陣列「FPGA」之可組態硬體處理器。處理系統101及301中之每一者可進一步包含例如藉由一或多個記憶體電路實施之記憶體，該一或多個記憶體電路中之每一者可為例如隨機存取記憶體「RAM」裝置。

圖4展示根據例示性及非限制性實施例之用於測量頸靜脈壓力「JVP」波形之方法的流程圖。該方法包含以下動作： -    動作401：藉由抵靠個體之皮膚且與個體之頸靜脈處於移動感測關係的旋轉感測器產生測量信號，及 -    動作402：基於指示旋轉感測器之旋轉的測量信號而產生皮膚在垂直於皮膚之方向上之運動的波形，皮膚之運動之波形指示頸靜脈壓力波形。

在根據例示性及非限制性實施例之方法中，旋轉感測器測量旋轉感測器之角速度，且該方法包含計算所測量之角速度之時間積分。旋轉感測器之所測量之角速度代表上文所提及之測量信號，且所測量之角速度之時間積分指示頸靜脈壓力波形。

在根據例示性及非限制性實施例之方法中，旋轉感測器測量旋轉感測器之角加速度，且該方法包含計算作為所測量之角加速度之時間積分的第一時間積分及作為第一時間積分之時間積分的第二時間積分。旋轉感測器之所測量之角加速度代表上文所提及之測量信號，且第二時間積分指示頸靜脈壓力波形。

根據例示性及非限制性實施例之方法包含自個體之皮膚上的電極接收一或多個電信號及針對頸靜脈壓力波形之時間間隔產生心電圖。

在根據例示性及非限制性實施例之方法中，測量信號係經由無線鏈路自旋轉感測器接收。

根據例示性及非限制性實施例之方法包含回應於頸靜脈壓力波形之a波超出預定臨限值而產生表達肺性高血壓「PAH」之指示器信號。

上文給出之描述中提供的特定實例不應被視為限制所附申請專利範圍之範圍及/或適用性。除非另有明確陳述，否則上文給出之描述中提供之實例的清單及群組並非窮盡性的。相對應地，上文及/或圖式中呈現之例示性波形及其他例示性結果不應被視為限制所附申請專利範圍之範圍及/或適用性。

101:處理系統 102:旋轉感測器 103:皮膚 104:頸靜脈 105:電極 106:電極 107:個體 120:部分 199:座標系 210:頸靜脈壓力波形 211:心電圖 301:處理系統 302:旋轉感測器 303:皮膚 304:頸靜脈 308:可撓性材料薄片 399:座標系 401:動作 402:動作

下文參考附圖更詳細地解釋例示性及非限制性實施例以及其優點，其中： [圖1]說明根據例示性及非限制性實施例之用於測量頸靜脈壓力「JVP」波形的設備， [圖2a]展示藉由根據例示性及非限制性實施例之設備產生的例示性波形， [圖2b]展示藉由根據例示性及非限制性實施例之設備產生的角位移之例示性波形， [圖2c]展示藉由加速度感測器產生之位移之對應波形， [圖3]說明根據例示性及非限制性實施例之用於測量頸靜脈壓力「JVP」波形的設備，且 [圖4]展示根據例示性及非限制性實施例之用於測量頸靜脈壓力「JVP」波形之方法的流程圖。

101:處理系統

102:旋轉感測器

103:皮膚

104:頸靜脈

105:電極

106:電極

107:個體

120:部分

199:座標系

Claims (15)

1. 一種用於測量一頸靜脈壓力波形之設備，該設備包含經組態以接收一測量信號之一處理系統（101、301），其特徵在於該設備包含一旋轉感測器（102、302），該旋轉感測器經組態以在抵靠一個體之一皮膚且與該個體之一頸靜脈處於一移動感測關係時產生指示該旋轉感測器之旋轉的該測量信號，且該處理系統經組態以基於該測量信號而產生該皮膚在垂直於該皮膚之一方向上之一運動的一波形，該皮膚之該運動之該波形指示該頸靜脈壓力波形。
2. 如請求項1之設備，其中該旋轉感測器經組態以測量該旋轉感測器之角速度，且該處理系統經組態以計算該角速度之時間積分，該旋轉感測器之該角速度代表該測量信號，且該角速度之該時間積分指示該頸靜脈壓力波形。
3. 如請求項1之設備，其中該旋轉感測器經組態以測量該旋轉感測器之角加速度，且該處理系統經組態以計算一第一時間積分及一第二時間積分，該第一時間積分為該角加速度之時間積分且該第二時間積分為該第一時間積分之時間積分，該旋轉感測器之該角加速度代表該測量信號，且該第二時間積分指示該頸靜脈壓力波形。
4. 如請求項1至3中任一項之設備，其中該處理系統經組態以自該個體之該皮膚上的電極接收一或多個電信號，且該處理系統經組態以針對該頸靜脈壓力波形之一時間間隔產生一心電圖。
5. 如請求項1至3中任一項之設備，其中該處理系統及該旋轉感測器經組態以維持一無線鏈路以將該測量信號自該旋轉感測器傳送至該處理系統。
6. 如請求項1至3中任一項之設備，其中該旋轉感測器為一行動電話之一部分。
7. 如請求項1至3中任一項之設備，其中該設備包含具有膠劑的一可撓性材料薄片（308），以將該旋轉感測器（302）附接至該個體之該皮膚。
8. 如請求項1至3中任一項之設備，其中該處理系統經組態以回應於該頸靜脈壓力波形之一a波超出一預定臨限值的一情況而產生表達肺性高血壓之一指示器信號。
9. 一種用於測量一頸靜脈壓力波形之方法，其特徵在於該方法包含： 藉由抵靠一個體之一皮膚且與該個體之一頸靜脈處於一移動感測關係的一旋轉感測器產生（401）一測量信號，及 基於指示該旋轉感測器之旋轉的該測量信號而產生（402）該皮膚在垂直於該皮膚之一方向上之一運動的一波形，該皮膚之該運動之該波形指示該頸靜脈壓力波形。
10. 如請求項9之方法，其中該旋轉感測器測量該旋轉感測器之角速度，且該方法包含計算該角速度之時間積分，該旋轉感測器之該角速度代表該測量信號，且該角速度之該時間積分指示該頸靜脈壓力波形。
11. 如請求項9之方法，其中該旋轉感測器測量該旋轉感測器之角加速度，且該方法包含計算一第一時間積分及一第二時間積分，該第一時間積分為該角加速度之時間積分且該第二時間積分為該第一時間積分之時間積分，該旋轉感測器之該角加速度代表該測量信號，且該第二時間積分指示該頸靜脈壓力波形。
12. 如請求項9至11中任一項之方法，其中該方法包含自該個體之該皮膚上的電極接收一或多個電信號及針對該頸靜脈壓力波形之一時間間隔產生一心電圖。
13. 如請求項9至11中任一項之方法，其中該測量信號係經由一無線鏈路自該旋轉感測器接收。
14. 如請求項9至11中任一項之方法，其中該方法包含回應於該頸靜脈壓力波形之一a波超出一預定臨限值而產生表達肺性高血壓之一指示器信號。
15. 一種如請求項1至8中任一項之設備之用途，其用於測量一頸靜脈壓力波形。

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