患者監測系統和方法
2023-04-22 17:43:56
專利名稱：患者監測系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種患者監測系統。更進一步，本發明涉及一種用於監測 患者的方法和用於患者監測系統的電腦程式。
背景技術：
患者監測系統通常用於在臨床環境中對患者情況的觀察。當前，大多 數這些患者監測器為可顯示大量不同生理參數的多參數患者監測器。
現代患者監測系統的主要任務之一是當一個或多個參數示出了一種非 預期(危急)表現，或換言之，當患者的生理信號超過預定的上或下警報 限時，警告醫務人員，即觸發警報信號。儘管在過去的幾年中，信號處理 性能已經得到了增強，但是仍然存在大量的假陽性(單)警報。這些為盡 管患者的狀態沒有真正地發生變化卻在患者監測系統中被觸發的警報。這 種警報主要由患者的運動偽影、信號噪聲、不良的傳感器放置或手動過程 (如用於有創血壓參數的刷新(flush) /採樣)引起，並且無法輕易地通過
信號處理完全消除這種警報而不增加生理參數的警報延遲時間或過濾掉
"真"的警報情況。不良傳感器放置的一個例子為監測ECG的情況，在監 測期間電極還額外地用於呼吸阻抗測量。在這種情況下，經常以一種對於 ECG信號質量最優、但對於呼吸信號質量非最優的方式將電極放置在患者 的身體上，這導致了假呼吸警報數量的增加。由於在門診環境中大量的假 警報降低了醫務人員對真(相關)警報的注意，甚至導致源(sourdng)參 數警報被簡單地關閉掉，因此，這些假警報降低了患者監測的質量。
現代患者監測系統試圖通過過濾生理信號和/或僅當警報情況得到滿足 並持續預定時間段時才發出這種警報的途徑來降低假陽性警報的數量。另 外，已經開發出了特殊的算法用於檢測特殊的情況，諸如用於有創血壓測 量的刷新/採樣檢測，以過濾掉患者監測系統中的假警報通告。但是，這些 機制僅是為特殊的情況(見以上的刷新凍樣檢測算法)而開發的。沒有一種通用的用於其它生理參數的、或一般通用於大量生理參數的技術。另外， 使用這些已知的算法可能增加對真陽性警拫情況的警報通告延遲。換言之， 在真警報的情況下，增加了警報延遲時間，這在一些情況下可能會傷害到
患者o
發明內容
臨床環境中的獨立研究表明假陽性警報是存在於臨床環境中的患者監 測器中的最常見問題之一。因此，本發明的一個目的在於提供一種用於減 少患者監測系統中假警報的數量的可靠技術。
本發明的這個目的通過患者監測系統來實現，所述系統包括第一傳 感器設備，其適於獲取對應於患者的第一生理參數的第一患者信號；第二 傳感器設備，其適於獲取對應於患者的第二生理參數的第二患者信號，所 述第二患者信號包括由所述患者的第一生理參數引起的重疊信號；處理設
備，其適於從所述第一患者信號確定所述患者的第一生理參數的第一值， 從所述第二患者信號的重疊信號確定所述患者的第一生理參數的第二值，
並且分析所述患者的第一生理參數的第一值和第二值；以及控制設備，其
適於根據分析的結果控制患者監測器警報系統。
根據本發明，所述目的還由監測患者的方法來實現，所述方法包括如
下步驟獲取對應於患者的第一生理參數的第一患者信號；從所述第一患 者信號確定患者的第一生理參數的第一值；獲得對應於患者的第二生理參 數的第二患者信號，所述第二患者信號包括由患者的第一生理參數引起的 重疊信號；從所述第二患者信號的重疊信號確定患者的第一生理參數的第 二值；分析患者的第一生理參數的第一值和第二值；並且根據分析步驟的 結果控制監測警報的發出。
本發明的這個目的還可以通過用於患者監測系統的電腦程式來完 成，其中，所述患者監測系統適於獲取對應於患者的第一生理參數的第一 患者信號，以及對應於患者的第二生理參數的第二患者信號，所述第二患 者信號包括由所述患者的第一生理參數引起的重疊信號。當根據本發明的 電腦程式在計算機上運行時，其包括用於從所述第一患者信號確定所述 患者的第一生理參數的第一值的計算機指令，用於從所述第二患者信號的重疊信號確定所述患者的第一生理參數的第二值的計算機指令，用於分析 所述患者的第一生理參數的第一值和第二值的計算機指令，以及用於根據 分析結果控制患者監測器警報系統的計算機指令。
在監測患者的第一生理參數期間，使用了對應於患者的第一生理參數 的初級信號。現在，本發明的核心思想為提供一種用於在監測所述患者的 第一生理參數期間減少假陽性警報的數量的技術。為了達到這個目的，採 用了額外的輸入信號。所述額外的輸入信號對應於患者的第二生理參數， 並且間接地包含關於所述第一生理參數的信息(第二級信息)。提取並使用 所述第二級信息以評估和/或驗證通過所述初級輸入信號獲得的第一級信 息。換言之，所述額外輸入信號和所述初級輸入信號均用於決定是否將發 出陽性警報。因此，極大地降低了針對所述第一生理參數的假陽性警報的 數量，並且提高了患者監測的質量。與此同時，改善了識別真(相關)患 者警報的速度、可靠性以及效率。由於可以抑制在患者監測系統中最常見 的假警報中的一些，醫務人員不再被從正常工作中或患者護理中分散注意 力，從而提高了醫院環境中的效率。
必須將"重疊信號" 一詞理解為包含在初級(原始)信號內並且可以
通過相關分析、濾波、快速傅立葉變換(FFT)或其它途徑從所述初級信號 中提取出來的信息信號。所提取的信息信號可以例如為幅度調製信號、頻 率調製信號或頻率譜(頻率範圍)、或脈衝寬度調製信號。但是所提取的信 息信號主要用於從所述初級信號中導出對應於另一個生理參數的不同的生 理參數。例如，經常測量ECG用於心臟活動或用於ST測量，主要地測量 體積描記以導出脈搏率和Sp02值，測量有創血壓以導出患者的血壓和脈搏 率，但是所有這些信號還包含一些有關患者的呼吸運動的信息。在這些情 況下，可以將呼吸信號視為包含在初級信號中的幅度調製低頻信號。
將會基於在附屬權利要求中所限定的以下實施例，進一步闡明本發明 的這些和其它方面。
優選地，本發明可與呼吸測量，具體而言阻抗呼吸測量結合使用。阻 抗呼吸測量仍是一種用於非通氣患者以測量患者的呼吸運動的常用方法。 但是，運動偽影、噪聲信號或不良傳感器放置可能在監測過程中引起假陽 性呼吸率警報或甚至呼吸暫停警報。因此，根據本發明的一個優選實施例，患者的第一生理參數為患者的(阻抗測量)呼吸，第二患者信號的重疊信 號為呼吸重疊信號。儘管在患者監測器中假怖性呼吸警報的數量非常高的， 但這是涉及假陽性呼吸警報的第一個可靠的技術解決方法。但是，本發明 還可以應用在以另一種方式測量患者呼吸的情況，即沒有阻抗測量的情況， 例如，使用呼氣和吸氣之間的氣道C02信號變化，或通過使用附著於患者
鼻子附近的溫度探頭，呼氣和吸氣之間的溫度變化可用於導出患者的呼吸 運動，但是兩種信號都比阻抗測量更不易產生誤差。
呼吸重疊信號可以包含在不同的生理信號中，例如，包含在患者的有
創血壓、患者的體積描記圖信號或甚至患者的ECG信號中。因此，患者的 第二生理參數為患者的有創血壓(優選地為肺動脈壓PAP或中心靜脈壓 CVP，這是因為它們均在患者的胸部中得到直接地測量)和/或患者的體積 描記信號和/或患者的ECG信號。
血壓、ECG信號和體積描記信號為用於交替地或結合地獲得關於患者 的呼吸的額外信息。
為了使用包含在第二患者信號(例如，有創血壓)中的額外的信息(例 如，呼吸信號)，必須從所述信號中提取這一信息。為了達到這一目的，優 選地使用合適的信號濾波器裝置對所述第二信號進行濾波和/或由合適的信 號處理裝置對所述第二信號進行處理。例如，可以通過低通濾波或自適應 移動平均(adaptive moving average);使用血壓(波形)信號的包絡；或使 用快速傅立葉變換(FFT)技術等，從血壓信號中提取呼吸信號。
一旦獲得並且分析了所述的額外信息，患者監測系統使用這一信息以 減少關於監測第一生理參數的假警報的數量。根據本發明的一個優選實施 例，如果所監測的生理參數的第二值不是危急的，即使在所述生理參數的 第一值是危急的情況下，也可抑制涉及第一生理參數的警報。
參考以下實施例和附圖，通過舉例的方式在下文中將詳細描述本發明 的這些和其它方面，其中
圖l示出了根據本發明的患者監測系統的示意性框圖2示出了包括ECG信號、PAP信號、體積描記信號和呼吸信號(從
7上至下)的監測圖3示出了根據本發明的方法的簡化了的流程圖； 圖4示出了以上方法的分析步驟的簡化了的流程圖。
參考數字
1患者監測系統 2電極
3血壓測量設備
4 Sp02測量設備
5 ECG測量設備 6患者監測器
7處理設備
8控制設備
9警報系統
10呼吸信號
IIPAP信號
12體積描記信號
13ECG信號
14呼吸重疊信號(從有創血壓信號中導出) 15呼吸重疊信號(從體積描記信號中導出) 16呼吸重疊信號(從ECG信號中導出) 101-110方法步驟
具體實施例方式
圖l說明了根據本發明的患者監測系統l。如所描述的監測系統l，通 過使用患者的有創血壓信號作為備選參數而抑制了與呼吸有關的假陽性呼 吸暫停警報(例如，由運動偽影或噪聲信號引起)。
系統1包括多個測量電極2，所述電極適於進行阻抗呼吸測量以獲得對 應於患者的呼吸的呼吸信號10，見圖2。所述系統1還包括用於感測患者 的有創血壓(PAP) 11的測量設備3，以及用於獲取患者的體積描記圖信號(體積描記信號)12的Sp02傳感器4，所述信號對應於在所述傳感器測量 點上患者的血液的脈動，以及用於測量ECG信號13的ECG傳感器5。所 有信號，所述PAP信號11、體積描記信號12以及ECG信號13包括由患 者的呼吸引起的呼吸重疊信號14， 15, 16，見圖2。為了獲取患者信號， 所述系統1還可包括額外的裝備(未示出)，如技術領域中已知的模擬/數字 轉換器、線纜等。
系統1還包括患者監測器6。所述患者監測器6包括可實現處理設備7 和檢測設備8的計算機。為了達到這一目的，可以使用配備有合適的軟{牛 更新的標準多參數患者監測器。
獲取患者的(阻抗)呼吸信號10 (步驟101)，並且獲取諸如PAP信號 11、體積描記信號12和ECG信號13的相關信號中的至少一種(步驟102， 103， 104)後，處理設備7在步驟105中從呼吸信號10確定患者的第一呼 吸率。為了達到這一目的，對(阻抗)呼吸信號10進行濾波，並且計算出 平均RR鵬和RRECG數值。由於濾波和平均過程，延遲了信號輸出。
由於使用患者的至少一種其它信號，如有創血壓ll、體積描記信號12 或ECG信號13來獲得關於患者呼吸的第二級信息，因此，處理設備7還 在步驟106， 107， 108中，從所述PAP信號ll (RRpAP)的呼吸重疊信號 14，和/或從所述體積描記信號12 (RR柳船)的呼吸重疊信號15和/或從所 述ECG信號13的呼吸重疊信號16確定第二呼吸率。處理設備7使用移動 平均方法(moving average approach)已經計算出圖2所說明的呼吸重疊信 號。或者，可以通過處理設備7向PAP信號11和/或體積描記信號12和/ 或ECG信號13應用信號濾波或快速傅立葉變換以提取呼吸重疊信號。
處理設備7還適於分析患者的呼吸率的第一值和第二值(步驟109)。 根據分析結果，通過控制設備8觸發警報(步驟110),所述控制設備適於 根據分析結果來控制患者監測器警報系統9。
根據圖4，以下更詳細地描述了分析步驟109。在分析過程中，處理設 備7確定(步驟109)第一呼吸率是否是危急的，即超過預定的上或下警報 限(或任何其它閾值)。可以將閾值定義為例如某段持續時間，例如可引起 呼吸暫停警報的20秒無呼吸運動。
具體而言，處理設備7試圖檢測預定時間段內的任何呼吸運動(例如用於抑制'假'呼吸暫停警報的呼吸暫停檢測超時，或對於例如呼吸低或
高限警報的不同時間段)。如果第一呼吸率是危急的，那麼處理設備7向患 者監測器6的警報系統9通告警報，但是，不發出所述警報。所通告的警 報包含關於危急呼吸率的確定時間的信息。
更進一步，處理設備7確定從當前測量(實時)的PAP信號11中獲得 的第二呼吸率或從當前測量(實時)的體積描記信號12中獲得的第二呼吸 率或從當前測量(實時)的ECG信號13中獲得的第二呼吸率是否是危急 的(步驟109)。如果檢測到有效的呼吸重疊信號14， 15， 16，並且第二呼 吸率與第一呼吸率相似(在其進入危急狀態之前)，換言之，如果所確定的 第二呼吸率被評估為非危急的，則抑制呼吸暫停警報通告(步驟109c)。抑 制時間段可以是無限的，即，只要可從PAP信號11或從體積描記信號12 或從ECG信號13中提取類似呼吸的信號，或者所述抑制可以具有時間限 制(例如10秒)以僅抑制偽影呼吸信號。僅當第二呼吸率同樣是危急時， 才在步驟110中發出所通告警報。
患者監測系統的所有附件都適於執行根據本發明的方法。以一種方式 對所有的設備，例如，傳感器設備，處理設備以及控制設備進行構造和編 程使得根據本發明的方法運行用於獲得信號和/或數據以及用於信號和/或 數據處理的運行。
具有其設備7， 8， 9的監測器適於執行對所獲取的信號和/或數據進行 計算的所有任務，以及確定、分析和評價結果以及控制。根據本發明，這 藉助於計算機軟體來實現，所述計算機軟體包括所述計算機軟體在患者監 測器6上運行時適於執行本發明方法的步驟的計算機指令。為了達到這一 目的，患者監測器6或其設備7， 8， 9可包括以硬體、軟體或兩者結合的 方式而實現的功能性模塊或單元。
因此，根據本發明的必需的技術效應可基於根據本發明的電腦程式 的指令實現。這種電腦程式可存儲在諸如CD-ROM的載體上，或其可通 過網際網路或其它計算機網絡而得到。在運行所述電腦程式之前，通過從 載體中讀取所述電腦程式而將其加載到計算機上，例如，通過CD-ROM 播放器，或者從網際網路，並且將所述電腦程式存儲在所述計算機的存儲 器中。所述計算機尤其包括中央處理器單元(CPU)、總線系統、諸如RAM或ROM等的存儲器裝置，諸如軟盤或硬碟單元等的存儲裝置，以及輸入/ 輸出單元。或者，本發明方法可以在硬體中實現，例如，使用一個或多個 集成電路。
對於本領域技術人員顯然的是，本發明不受到上述說明性實施例的細 節的限制，並且在不背離本發明的精神或其本質屬性的情況下，本發明可 以以其它具體形式得以體現。因此，可從各方面將本發明的實施例視為說 明性的而非限制性的，因此，意欲將由所附權利要求而非上述描述所指示 的本發明的範圍，以及落在權利要求等同意義和範圍內的所有變化包括在 內。另外，顯而易見的是"包括" 一詞不排除其它元件或步驟，單數冠詞 不排除複數個，並且單一元件，例如計算機系統或其它單元可以實現權利 要求中所引用的多個裝置的功能。不將權利要求中的任何參考標記解釋為 限制相關的權利要求。
權利要求
1、一種患者監測系統(1)，其包括第一傳感器設備(2)，其適於獲取(101)對應於所述患者的第一生理參數的第一患者信號(10)，第二傳感器設備(3，4，5)，其適於獲取(102，103，104)對應於所述患者的第二生理參數的第二患者信號(11，12，13)，所述第二患者信號(11，12，13)包括由所述患者的所述第一生理參數引起的重疊信號(14，15，16)，處理設備(7)，其適於從所述第一患者信號(10)確定所述患者的所述第一生理參數的第一值，從所述第二患者信號(11，12，13)的所述重疊信號(14，15，16)確定(106，107，108)所述患者的所述第一生理參數的第二值，並且分析(109)所述患者的所述第一生理參數的所述第一值和所述第二值，以及控制設備(8)，其適於根據所述分析的結果控制(110)患者監測器警報系統(9)。
2、 如權利要求l所述的系統(1)，其中，所述患者的所述第一生理參 數為所述患者的呼吸，並且所述第二患者信號(11， 12， 13)的所述重疊 信號(14， 15， 16)為呼吸重疊信號。
3、 如權利要求l所述的系統(1)， 數是所述患者的有創血壓。
4、 如權利要求l所述的系統(1)， 數為所述患者的血液的脈動。
5、 如權利要求l所述的系統(1)， 數為所述患者的心臟內的電壓。其中，所述患者的所述第二生理參 其中，所述患者的所述第二生理參 其中，所述患者的所述第二生理參
6、 一種監測患者的方法，所述方法包括以下步驟獲取(101)對應於所述患者的第一生理參數的第一患者信號(10)， 從所述第一患者信號(10)確定(105)所述患者的所述第一生理參數 的第一值，獲取(102， 103， 104)對應於所述患者的第二生理參數的第二患者信 號(11， 12, 13)，所述第二患者信號(11， 12， 13)包括由所述患者的所 述第一生理參數引起的重疊信號(14， 15, 16)，從所述第二患者信號(11， 12， 13)的所述重疊信號(14， 15， 16) 確定(106, 107， 108)所述患者的所述第一生理參數的第二值，分析(109)所述患者的所述第一生理參數的所述第一值和所述第二值,以及根據所述分析步驟(109)的結果控制監測警報的發出。
7、 如權利要求6所述的方法，其中，在所述第一值是危急的情況下， 如果所述第二值是非危急的，則抑制警報。
8、 一種用於患者監測系統(1)的電腦程式，其適於獲取對應於所 述患者的第一生理參數的第一患者信號(10)，以及對應於所述患者的第二 生理參數的第二患者信號(11， 12， 13),所述第二患者信號(ll， 12， 13) 包括由所述患者的所述第一生理參數引起的重疊信號(14， 15， 16)，所述 程序包括當所述電腦程式在計算機(6)中執行時，用於從所述第一患者信號(10)確定(105)所述患者的所述第一生理 參數的第一值的計算機指令，用於從所述第二患者信號(11， 12， 13)的所述重疊信號(14， 15， 16)確定(106, 107， 108)所述患者的所述第一生理參數的第二值的計算 機指令，用於分析(109)所述患者的所述第一生理參數的所述第一值和所述第 二值的計算機指令，以及用於根據所述分析的結果控制(110)監測警報的發出的計算機指令。
全文摘要
本發明涉及一種患者監測系統(1)。更進一步，本發明涉及用於監測患者的方法以及用於患者監測系統(1)的電腦程式。為了提供一種用於減少患者監測系統中假警報的數量的可靠技術，提出了一種患者監測系統(1)，其包括第一傳感器設備(2)，其適於獲取(101)對應於患者的第一生理參數的第一患者信號(10)；第二傳感器設備(3，4，5)，其適於獲取(102，103，104)對應於患者的第二生理參數的第二患者信號(11，12，13)，所述第二患者信號(11，12，13)包括由所述患者的第一生理參數引起的重疊信號(14，15，16)；處理設備(7)，其適於從所述第一患者信號(10)確定(105)所述患者的第一生理參數的第一值，以及從所述第二患者信號(11，12，13)的重疊信號(14，15，16)確定(106，107，108)所述患者的第一生理參數的第二值，並且分析(109)所述患者的第一生理參數的第一和第二值；以及控制設備(8)，其適於根據所述分析的結果控制(110)患者監測警報系統(9)。
文檔編號A61B5/02GK101563028SQ200780047004
公開日2009年10月21日 申請日期2007年12月18日 優先權日2006年12月21日
發明者R·施呂思, V·維森特安圖尼斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司