在病人監測期間確定多參數管理報警等級的方法和系統的製作方法

2023-06-25 20:12:56 5

在病人監測期間確定多參數管理報警等級的方法和系統的製作方法
【專利摘要】本說明書公開了病人監測的系統和方法，其中將多個傳感器用於檢測生理參數，並關聯來自那些傳感器的數據以確定是否應該發出警報，從而使警報更精確和使假警報更少。可以將心電圖讀數與有創血壓、無創血壓、和/或脈搏血氧飽和度測量值組合，以提供脈搏活動和病人呼吸的更精確畫面。另外，監測系統也可以使用加速度計或心臟瓣膜聽診來進一步提高精確度。
【專利說明】在病人監測期間確定多參數管理報警等級的方法和系統
【技術領域】
[0001]本說明書發明涉及病人監測系統。尤其，本說明書公開了分析多個生理參數以升級、降級或抑制報警狀況的系統和方法。
【背景技術】
[0002]大多數病人監測通常通過測量和觀察像如下那樣的多個生理參數來實現:ECG (心電圖)、脈搏血氧飽和度(牽涉到測量血氧水平或Sp02)、呼吸(從ECG信號或從其他參數中導出)、有創血壓(或牽涉到從留置導管中直接測量血壓的IBP)、和無創血壓(或牽涉到使用自動示波方法的NIBP)。
[0003]通常，這些生理參數具有一組可以配置成如果測量值移動到所配置範圍之外就向護理人員發出警告的生命體徵和衍生測量值。每個參數具有可以認為具有不同優先級的多種警報。但是，現有技術的方法和系統在判定/確定報警狀況時往往獨立地對待這些參數的每一個，或無法為有效確定從特定病人監測系統中導出的報警狀態是假的，有可能是假的，還是充分指示保證向護理人員發出警告的病人狀態提供可行的機制。其結果是，臨床用戶可能會遇到這些病人監測系統內數量不可接受的警報。護理人員最終從每個參數的各種起伏中看到密集的報警狀態，導致不必要的分心和護理人員對警報的冷漠。
[0004]於是，本領域需要這樣的方法和系統，其有效地抑制或降級用戶看到的假警報的數量，並保證當系統報警時，有很大的概率需要立即關注病人。

【發明內容】

[0005]在一個實施例中，本說明書公開了存儲用於處理指示生理參數的數據的多條程序指令的計算機可讀介質，包含:a)接收至少部分由ECG設備生成的ECG數據的代碼，其中所述ECG數據包含多種特徵和其中所述特徵的至少一種具有與之相關聯的指定(designation)和與之相關聯的出現時間；b)接收指示病人脈衝(pulse)響應的脈衝數據的代碼，其中所述脈衝數據從與所述ECG設備分開的至少一個傳感器中獲得，和其中所述脈衝數據具有與之相關聯的指定和與之相關聯的出現時間；c)將ECG數據的所述至少一種特徵的指定和時間與脈衝數據的指定和時間關聯以確定關聯度的代碼；以及d)使警報發出的代碼，其中只有當所述關聯度指示病人具有異常心臟狀況時才發出警報。
[0006]可選地，該多條程序指令進一步包含將所述關聯度與預定值相比較的代碼。使警報發出的代碼只有當所述比較指示病人具有異常心臟狀況時才使警報發出。該ECG數據的至少一種特徵的指定是正常或異常。該脈衝數據的指定是正常或異常。該關聯起確定ECG數據中的異常特徵在時間上是否與異常脈衝關聯的作用。如果該關聯確定ECG數據中的異常特徵在時間上與異常脈衝關聯，則發出指示異常心臟狀況的警報。如果不是，則不發出警報，或如果由另一個源生成，則主動抑制警報。該關聯進一步依賴於ECG信號的振幅、脈衝信號的振幅、脈衝信號的持續時間、所述ECG數據內的噪聲水平、或所述脈衝數據內的噪聲水平的至少一種。該至少一個傳感器是有創血壓(IBP)監測設備、無創血壓(NIBP)監測設備、心臟瓣膜聲音監測設備、或脈搏血氧(SpO2)監測設備。該多條指令進一步包含使至少一個傳感器根據所述ECG數據啟動脈衝數據的收集的代碼。該代碼使無創血壓監測設備在所述ECG數據代表指示心房纖顫的心臟節律時對袖袋充氣和收集脈衝數據。該多條指令進一步包含使無創血壓監測設備根據所述關聯對袖袋充氣和收集脈衝數據的代碼。
[0007]在另一個實施例中，本說明書公開了存儲用於處理指示生理參數的數據的多條程序指令的計算機可讀介質，該多條程序指令包含:a)接收至少部分由呼吸監測設備生成的生物阻抗數據的代碼，其中所述生成阻抗數據包含多種特徵和其中所述特徵的至少一種具有與之相關聯的指定和與之相關聯的出現時間山)接收指示病人呼吸的呼吸數據的代碼，其中所述呼吸數據從與所述呼吸監測設備分開的至少一個傳感器中獲得，和其中所述呼吸數據具有與之相關聯的指定和與之相關聯的出現時間；c)將呼吸阻抗數據的所述至少一種特徵的指定和時間與呼吸數據的指定和時間關聯以確定關聯度的代碼；以及d)使警報發出的代碼，其中只有當所述關聯度指示病人具有異常呼吸時才發出警報。
[0008]可選地，該呼吸監測設備是二氧化碳濃度監測設備、氣動呼吸換能設備、應變計或拉伸計的至少一種。該傳感器是ECG設備、有創血壓(IBP)監測設備、脈搏血氧(SpO2)監測設備、或運動檢測設備的至少一種。該運動檢測設備是加速度計。該運動檢測設備是與ECG電極集成的加速度計。該生物阻抗數據的至少一種特徵的指定是正常或異常。該呼吸數據的指定是正常或異常。該關聯起確定生物阻抗數據中的異常特徵在時間上是否與異常呼吸數據關聯的作用。如果所述關聯確定生物阻抗數據中的異常特徵在時間上與異常呼吸數據關聯，則發出指示呼吸狀況的警報。該呼吸狀況是睡眠呼吸暫停事件。該多條指令進一步包含從所述加速度計接收運動數據和確定病人是否已跌倒的代碼。該多條指令進一步包含從所述加速度計接收運動數據，確定病人是否從事提高病人呼吸速率的活動，以及至少部分根據所述確定使所述警報發出的代碼。該多條指令進一步包含從所述加速度計接收運動數據，接收ECG數據，確定所述ECG數據的ST段的變化是否由病人活動引起，以及至少部分根據所述確定使所述警報發出 或不發出的代碼。
[0009]應該懂得，本文所述的多條指令被存儲在像硬碟、ROM、RAM、或任何其他類型的存儲設備那樣的存儲結構中，由至少一個處理器執行。該指令可以與傳感器或監測儀共處或遠離它們。可以將它們集成到與傳感器數據通信的單獨控制器或計算機中，或作為集成到一個或多個感測設備本身中的軟體模塊地工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]當結合附圖考慮時，參考如下詳細描述將領會到本發明的這些和其他特徵和優點，因為它們會變得更好理解，在附圖中:
[0011]圖1示出了描繪使用多個參數確定報警等級的方法的流程圖；
[0012]圖2a是存在波形噪聲的ECG (III)信號以及示出相同間隔內的正常心臟活動的相應IBP (ART)信號的圖形表示；
[0013]圖2b是存在波形噪聲的ECG (III)信號以及示出相同間隔內缺乏心臟活動的相應IBP (ART)信號的圖形表示；
[0014]圖3a是示出心房異位搏動的體積描記輔助分析的圖形表示；
[0015]圖3b是體積描記輔助心室搏動分析在時間Ttl的ECG (VI)、ECG2 (II)和SpO2信號的圖形表不;
[0016]圖3c是體積描記輔助ECG信號噪聲分析在時間T1的ECG (V1)、ECG2 (II)和SpO2信號的圖形表示；
[0017]圖4是利用呼吸信號的有創血壓收縮期波峰調製的圖形表示；
[0018]圖5a是一次性ECG電極的一個實施例的例示；
[0019]圖5b是顯示在圖5a中的一次性ECG電極的例示，進一步示出可再用按扣式電極絲；
[0020]圖5c是顯示在圖5b中的可再用按扣式電極絲的例示，附在ECG電極上和帶有集成加速度計；
[0021]圖6是戴著加速度計的病人仰臥時的胸壁運動的圖形表示；
[0022]圖7是戴著加速度計的同一病人站起來之後的胸壁運動的圖形表示；以及
[0023]圖8是戴著加速度計的同一病人行走時的胸壁運動的圖形表示。
【具體實施方式】
[0024]在一個實施例中，本說明書公開了集中分析多個生理參數和使用結果升級、降級或抑制報警通知的系統和方法。本說明書提供了產生更具體病人警報和減少假警報的出現，從而使監測人員可以更有效地進行的好處。
[0025]在一個實施例中，將ECG參數與如下傳感器測量值的某一個或組合一起來考慮:有創血壓(IBP);無創血壓(NIBP);以及像經由脈搏血氧測定那樣的血氧水平(Sp02)。對於每個參數，存在通過測量和採樣`離開換能器的信號產生的相應波形信號。
[0026]對於ECG，從響應電信號在心臟肌肉中的傳播的皮下放置電極檢測的電信號中導出波形。在一個實施例中，IBP使用帶有換能器的留置導管產生與源自心臟的機械抽吸動作的壓強成正比的電壓。
[0027]NIBP測量值經由與電子壓強換能器耦合的外部袖袋獲得。該袖袋以一定間隔自動充氣和放氣以測量壓強振蕩。雖然將NIBP用於測量血壓，但通常作為那個過程的一部分也確定和報告脈率(pulse rate)。例如，護理人員可以將監測儀設立或設置成每15分鐘作一次NIBP測量。這在手術室(OR)中或在麻醉後監護病房(PA⑶)設置中是典型的。當每15分鐘一次時，NIBP測量將報告像「120/80 (92)HR77」(即，收縮壓=120毫米汞柱，舒張壓=80毫米汞柱，平均動脈壓=92毫米汞柱，和脈率=77bpm)那樣的數值。在這種情形下，NIBP參數基本上提供脈率的獨立度量，但只每15分鐘這樣做一次。
[0028]在另一個實施例中，就本說明書而言，像每幾分鐘一次那樣周期性地將袖袋充氣到足以測量脈率的壓強。在一個實施例中，將袖袋充氣到等於或略大於最近測量舒張壓的舒張壓。在另一個實施例中，將袖袋充氣到等於或略大於最近測量平均動脈壓的平均動脈壓。在另一個實施例中，將袖袋充氣成舒張壓和平均動脈壓兩者都等於或略大於最近測量相應壓強。將袖袋充氣時檢測的脈衝以與針對IBP和SpO2所述相同的方式用作脈衝信息的替代源。
[0029]在又一個實施例中，除了脈率之外，還將NIBP用於測量脈衝信號的強度和規則性。
[0030]SpO2波形通過在光照過病人的皮膚之後測量由光感受器檢測的光量的變化來導出。使用的解剖部位必須像指尖或耳朵那樣，具有以足夠數量從中流過的動脈血。
[0031]在任何情況下，對於每個參數，產生與心臟上的電活動或心臟的抽吸動作和其隨後傳播到身體的外圍相對應的信號。各個參數向護理人員提供核實經由在皮膚上收集的電信號(ECG)獲得的結果與作為脈衝信號經由有創壓強線(IBP)、外部袖袋(NIBP)、或脈搏血氧儀(SpO2)測量的機械響應之間的一致性的獨立含義。
[0032]進一步，當開始監測病人時，獨立地處理每種波形以得出發生每個事件(搏動或脈搏)的記錄，並測量和記錄每個事件的許多參數。對於每個ECG事件(即，心跳)，如果偏轉模式是典型的，和如果落在基於以前事件的序列中的預期地方上，則系統測量和記錄多條引線和多個記錄中的波形偏轉的高度和方向。另外，記錄每條引線內像持續時間、變化率、和局部極小值和極大值的地點那樣的其他因素。最終，將所有記錄的測量值組合在一起並與以前的搏動相比較，並作出有關搏動代表「正常」還是「異常」狀況的診斷。
[0033]就本說明書而言，確定是否應該發出警報是出現ECG信號(通常標誌ECG波形的顯著特徵)的時間、ECG信號指定是「正常」還是「異常」、和搏動診斷中系統置信度的估計值的函數。如果在所有測量參數(密切匹配的以前搏動)中該搏動是正常的，出現在預期時間上，以及信號一致性和質量的所有其他度量都是高的，則系統將具有這個信號是可靠的高置信度，例如，超過預定閾值的置信度。將通過ECG信號處理算法測量的所有特徵報告給信號關聯軟體模塊，然後該信號關聯軟體模塊處理數據以發出置信水平，並將該置信水平與閾值相比較。類似地，記錄和向信號關聯軟體模塊報告包括出現時間、振幅、持續時間、波峰變化率、和信號質量的測量值的其他波形參數(譬如，但不局限於IBP、NIBP、*Sp02)。
[0034]使用信號關聯軟體模塊組合來自每個參數的測量特徵數據。在正常狀況下，如通過ECG測量的每個電脈衝產生也在其他參數中測量的脈衝響應。隨著時間的流逝建立出現時間、脈衝持續時間、噪聲水平和置信度之間的關係。當信號質量好，每個ECG複合波捕捉到心臟中的良好機械響應，以及每個其他參數產生良好脈衝響應時,每個參數之間的一致性或關聯性非常高。
[0035]在一個實施例中，當經由ECG檢測到異常搏動(早期或晚期，心房或心室異位)時，在其他參數之一中脈衝響應降低的可能性很大。如果這種異位搏動以某種頻率出現，則在其他參數中在檢測「異常」狀況的ECG與降低的脈衝響應之間形成一種模式。這種模式被系統識別成呈現代表真實事件的高置信度，從而觸發警報。
[0036]在一個實施例中，當ECG信號受噪聲影響(通常是病人運動的結果)，以及報告「異常」狀況時，其他參數報告正常脈衝響應。在這個實施例中，狀況實際上是「正常」的，但ECG信號被噪聲掩蓋了。將來自其他參數的信息(在預期時間上具有高置信度的良好和一致脈衝信號)用於抑制有關異常搏動的任何警報或通知。然後ECG使用從其他參數中收集的信息全面重新考慮它的診斷。類似地，來自脈衝源的反饋可以幫助降級或抑制高低脈率警報和由ECG電極上的信號質量問題引起的無收縮警報。這是以前在ECG與脈衝源之間建立了高關聯性的結果。當來自脈衝源的數據具有高質量和產生預期結果時，系統就可以抑制或降級來自ECG源的警報。
[0037]相反，當發生像無收縮暫停(心臟停止跳動)那樣的實際事件時，ECG將檢測和報告沒有活動，脈衝源將檢測和報告沒有脈衝響應。所有這些參數一起產生密切相關的信號，並認為心臟停止了。然後系統觸發最高緊迫性的警報。[0038]本發明旨在提供多個實施例。提供如下公開是為了使本領域的普通技術人員能夠實踐本發明。用在本說明書中的語言不應該解釋為否認任何一個特定實施例的一般性，或用於將權利要求限制成超過本文使用的術語的含義。本文界定的一般原理可以不偏離本發明的精神和範圍地應用於其他實施例和應用。此外，使用的術語和短語用於描述示範性實施例的目的，不應該被認為是限制性的。因此，本發明應當與包含符合公開的原理和特徵的許多替代例、修改例、和等效例的最寬範圍一致。為了清楚起見，不詳細描述與在本發明所涉及的【技術領域】中已知的技術內容有關的細節，以免不必要地掩蓋本發明。
[0039]圖1示出了描繪按照警報的重要性分析多個參數來建立報警等級，從而確定是否要向護理人員提供警報(經由音頻或可視信號)的方法的流程圖。在本發明的多參數報警分級方法的一個實施例中，結合IBP (有創血壓)、NIBP (無創血壓)JPSpO2 (像經由脈搏血氧測定技術那樣的血氧水平)傳感器測量值來考慮ECG參數。首先，測量/記錄(105)通過IBP、NIBP、和/或SpO2傳感器記錄的像每個脈衝信號的出現時間、信號強度、振幅和規則性那樣的參數。此後，在步驟110中，在每個測量ECG複合波與如對IBP、NIBP、和/或5?02測量的所得脈衝信號之間建立一對一關聯性。
[0040]在步驟115中，連續監測和分析脈衝源(即，IBP、NIBP、和/或SpO2傳感器)之間的關聯性。在對來自IBP、NIBP、和/或SpO2傳感器的複合脈率讀數以及ECG給予適當考慮之後，在步驟120中確定心率報警狀況，以便提高報警狀況的整體置信水平。如果像來自多個源的參數相互協調時那樣整體置信水平高，則在步驟125中，用聲音發出或升級警報。但是，如果像來自多個相關源的參數相互不一致時那樣置信水平低，則在步驟130中抑制或降級警報。
[0041]在一個實施例中，例如，使用本發明的上述方法，通過同時觀察來自有創血壓傳感器、袖袋血壓傳感器、和/或脈搏血氧儀的脈衝信號，和當脈衝信號的足夠置信度使得可以抑制基於ECG的警報時，檢測和抑制假ECG心律失常警報。因此，如果存在如在IBP、NIBP、SpO2傳感器上所測量的足夠強有節奏脈衝信號，則存在病人未經歷心律失常的合理確定性。在這樣的例子中，將依照本發明的方法，在用聲音向護理人員發出警報的等級上降級或抑制ECG警報，從而避免了與像無收縮、室性心動過速、室性連搏和室性陣發性心動過速那樣的心律失常狀況有關的假警報。類似地，如果通過來自18?、[8?、和/或3?02的脈衝信號源的信息確認或證實了心律失常狀況，則升級ECG心律失常警報。例如，異位搏動往往選成較低的脈壓和較小的血流。這種減小的外圍壓強或流量可以在SpO2信號、外部袖袋、和/或動脈壓線上檢測到。SpO2、袖袋、和/或壓線中減弱信號的存在確認或提高了將那些搏動標記為異位搏動的置信度。
[0042]圖2a是存在波形噪聲205的ECG (III)信號200以及示出相同間隔內的正常心臟活動210的相應IBP (ART)信號201的圖形表示。這個圖形示出了噪聲205非常像通常生成高優先級警報的室性心動過速的ECG波形200。但是，因為同時的IBP波形201清楚地示出了具有非常規則節律和振幅的連續脈衝210，所以將這個高優先級警報降級為指示「有噪聲ECG」的低優先級警報。圖2b是存在波形噪聲220的ECG (III)信號202以及示出相同間隔內缺乏心臟活動225的相應IBP (ART)信號203的圖形表示。這種圖形示出了通過有創血壓波形中脈動活動225的停止確認的室性心動過速220的片段。由於從兩種獨立測量中獲得的信號之間的大關聯度，所以升級高優先級警報。[0043]圖3a是示出心房異位搏動的體積描記輔助分析的圖形表示。如可在圖3a的波形中觀察到，弱SpO2體積描記信號305確認了 ECG波形中的異位搏動310。
[0044]圖3b是體積描記輔助心室搏動分析在時間T0的ECG (Vl) 311、ECG2 (II) 312和Sp023 1 3信號的圖形表示，以及圖3c是體積描記輔助ECG信號噪聲分析在時間T1的ECG(Vl) 321、ECG2 (II) 322和Sp023 2 3信號的圖形表示。現在參照圖3b，在相對應地示出小或無信號響應315的SpO2曲線圖313中證實或確認了心室搏動V。這種證實提高了整體置信度，從而升級了心率報警狀況。但是，由於ECG數據在顯示在圖3b中的帶320的末端、和顯示在圖3c中的帶325的開頭上變得有噪聲，所以關聯的SpO2波形給出了該噪聲都不可能是真正搏動的確認。這使得可以降級或抑制要不然如果未考慮SpO2波形和獨立地依靠ECG心率參數則用聲音發出的心率警報。
[0045]在另一個實施例中，在必要時，以與IBP和/或SpO2相同的方式將NIBP (無創血壓)袖袋用作替代信號源。系統周期性地以及當基本心率源(ECG、IBP、SpO2)不可用，不一致，或指示需要核實的嚴重狀況時對袖袋充氣。系統將進行周期性充氣以及如下所述的按需充氣。
[0046]例如，在一個實施例中，只就NIBP和ECG監測病人。病人不小心移掉了他們的一些或所有ECG電極，使ECG參數失去作用。此刻，袖袋充氣，開始利用NIBP 「備份」監測脈搏。如果NIBP產生合理的「界內」脈衝信號，則系統向護理人員傳達低優先級警報(「檢查ECG引線」或「信號不可用」)。
[0047]但是，如果脈率指示警報狀況(像無脈搏、高速率、低速率、或與以前所測量非常不同的脈衝強度或規則性)，則將報警消息提升到像「ECG不可用，NIBP指示脈率>120bpm—檢查病人」那樣的臨床警報。
[0048]在另一個例子中，如果ECG分析認為節律改變成心房纖顫，則對病人身上的NIBP袖袋充氣，以便監測在NIBP袖袋中測 量的脈衝的強度和規則性。然後將這個附加NIBP數據用於確認或抑制心房纖顫診斷。類似地，經由NIBP袖袋檢查界外心率警報，以便在用聲音發出警報之前確認或否認速率破壞。
[0049]本領域的普通技術人員應該注意到，可以依照本發明的警報等級確定方法利用參數的多種其他組合，以及像ECG、IBP、NIBPJP /或SpO2那樣的參數的使用只是舉非限制性的例子來說明。但是，應該注意到，警報的精確抑制或升級需要仔細關聯不同生理參數，以保證跟蹤和報告真實事件。這裡還應該注意到，ECG衍生事件的出現仍然通過通知或顯示向病人監視人員報告，而不是作為可以是設計成引人注意的任何看得見或聽得見信號和指示需要立即就醫的異常生理狀態的臨床警報。這使護理人員能夠從本發明的多參數分析中審查排除事件。
[0050]按照本發明的另一個方面，還分析多個交叉生理參數來確定報警等級。本領域的普通技術人員應該懂得，取決於導管的放置、病人的血液動力學狀況、和呼吸的特點，可以從有創血壓線中導出呼吸信號。在一個實施例中，將可作為通過呼吸驅動的脈壓變化觀察到的有創血壓線信號用作輔助呼吸信號。因此，將有創血壓線信號與基本呼吸信號結合在一起使用來確認呼吸速率變化或識別呼吸暫停事件。
[0051]圖4是利用呼吸信號的有創血壓收縮期波峰調製的圖形表示。因此，圖4示出了依照本發明的實施例如何利用呼吸信號410調製有創血壓收縮期波峰405的信號曲線。測量這種調製，用作呼吸速率測量的輔助源。如可在圖4中觀察到，在前六秒中建立生物阻抗呼吸信號410與有創血壓信號405之間的關係。隨著生物阻抗信號410惡化，在415上，儘管生物阻抗信號410暫時不可用，但將血壓信號405用於建立呼吸速率，從而抑制假呼吸速率相關警報。但是，生物阻抗信號不可用的事實仍然作為事件而不是作為臨床警報來報告。
[0052]在一個實施例中，通過在呼吸循環期間監測多條引線中ECG信號的振幅的變化導出輔助呼吸信號。這些振幅變化是由於呼吸期間胸部和肺部的運動而使心臟在胸部中相對於測量電極運動的結果。這又產生了當結合像二氧化碳濃度監測儀、PRT (氣動呼吸換能器)、應變或拉伸計、或本領域的普通技術人員已知的任何生物阻抗信號源那樣的呼吸信號的基本源加以研究/分析時，用於確認呼吸變化的另一個偽呼吸信號。由於該偽信號未預計出現，和因此總是不可靠的(由於在這個實施例中，偽信號取決於胸部/肺部運動)，所以只有當在偽信號與基本呼吸信號之間觀察到高關聯性時才使用該偽信號。
[0053]在另一個實施例中，通過在呼吸循環期間監測SpO2體積描記譜的振幅的變化或血氧飽和度信號的小變化導出輔助呼吸信號。這些振幅變化是由於呼吸期間胸部和肺部的運動而使心臟在胸部中運動的結果，因此產生了當結合呼吸信號的基本源加以研究/分析時，用於確認呼吸變化的另一個偽呼吸信號。
[0054]在一個實施例中，將來自運動檢測加速度計的運動信號與呼吸信號的基本源結合用作偽或輔助呼吸信號。在本發明的一個實施例中，將加速度計集成到電極絲按扣中，從而使加速度計一次性成本非常低地幾乎可再用。
[0055]圖5a是一次性ECG電極的一個實施例的例不，而圖5b是顯不在圖5a中、進一步示出可再用按扣式電極絲的一次性ECG電極的例示。
[0056]在本發明的一個實施例中，將加速度計(未示出)集成到電極絲按扣505中。在一個實施例中，如圖5c所例示，將電極絲附在ECG電極500上。在一個實施例中，使用三軸加速度計，譬如，但不局限於，來 自Analog Devices的ADXL3303-軸IMEMS?加速度計。本領域的普通技術人員應該懂得，可以將加速度計集成到像蜂窩式電話那樣，除了 ECG電極之外的其他設備，或像來自Apple? (蘋果公司)的iPod?那樣的其他設備中。
[0057]在一個實施例中，保持加速度計的空間取向，以便以相對於病人的相同取向一致地應用它。為了做到這一點，將像鎖定按扣、接頭或粘合劑那樣的機械固定件用於將加速度計按扣一致地定位，對準和鎖定到一個位置上。在一個實施例中，將像寫著「此端向上」的便條那樣的標記與鎖定接頭或任何其他機械固定件一起放置在電極/加速度計上，以保證加速度計相對於身體總是同樣地取向，並停留在這個位置上。將集成了加速度計的ECG電極適當地放置在病人身上，以便該位置可以使胸壁運動達到最大。本領域的普通技術人員應該懂得，該加速度計可以與ECG電極集成地和/或獨立地使用。在一個實施例中，使用兩個或更多個不同3-軸加速度計，將它們放置在病人軀幹上的不同地點上，以便最大程度地檢測所測量物理量。
[0058]在只有加速度計信號可用，而其他基本呼吸信號不可用或不可獲得的狀況下，當不存在運動或呼吸信號時，將加速度計數據用作用聲音發出警報的代理「死在床上」檢測器。但是，在基本呼吸信號的另一個源(譬如，生物阻抗、應力或應變計、二氧化碳濃度監測儀)可用的狀況下，將加速度計信號用於驗證基本呼吸信號。因此，當加速度計測量值與其他基本源的測量值一致時，提高了所測量信號是正確的和用聲音向護理人員發出警報的置信度。但是，當來自加速度計的信號具有足夠高置信度地指示不同呼吸信號時，將來自代理加速度計信號的數據用於抑制來自其他呼吸信號源的假警報(針對像呼吸速率低或高、呼吸暫停那樣的狀況)。因此，共同分析來自多個源的數據以得出更健壯的呼吸測量值。這提高了呼吸信號分析的質量，並且為護理人員減少了不必要的警報。
[0059]按照本發明的一個方面，將來自加速度計的運動信號用於確定和監測病人姿勢。例如，計算和報告病人在站著、坐著、活動和/或仰臥位置上所度過的時間量。
[0060]圖6是戴著加速度計的病人仰臥時的胸壁運動的圖形表示。3-軸加速度計測量沿著3個不同正交方向的每一個施加的力。圖6描繪了病人躺下時胸戴式加速度計產生的信號的圖形表示。該數據代表1分鐘時間，示出了來自加速度計每個軸的信號。可以在圖6中，尤其在波形G605和波形Y610中，以及在較小程度上，在波形B615中看到呼吸的影響。波形G605的平均信號是大約300個計數，波形Y610的平均信號是大約-150個計數，以及波形B615的平均信號是大約-350個計數。
[0061]圖7是戴著加速度計的同一病人站起來之後的胸壁運動的圖形表示。因此，病人的位置變化導致每個信號的平均水平的顯著變化。與病人仰臥相比，波形G705的平均水平現在是-130個計數，波形Y710的平均水平是-650個計數，以及波形B715的平均水平是150個計數。這種影響是3-軸加速度計的空間取向相對於地球的重力場發生變化的結果。倘若加速度計每次以相同取向附在病人身上，則偏離每根軸的信號的平均值將告訴臨床醫生病人是否「直立」的(可以是站著或坐著)，仰臥的，或如果在直立與仰臥位置之間或許部分被枕頭支撐著。
[0062]從監測的角度來看這個信息可用在評估排洩判定中。類似地，可以監測像背上、左偵U、右側、腹部那樣的睡眠位置。在一個實施例中，測量和量化每小時位置變化的次數，並與來自加速度計的運動測量值結合在一起使用，以確定病人的總體活動是否是預計病人在給定狀態下作出的活動。例如，如果需要的話，將缺乏運動或姿勢變化的檢測結果通知護理人員，以便將床上的病人翻身來防止褥瘡。
[0063]在另一個實施例中，加速度計收集的表示位置變化的數據用於檢測跌倒和觸發報警通知。例如，表示從站立位置到受到衝擊之前的仰臥位置的突然變化的波形特徵將警告系統病人可能跌倒了。系統然後升級或觸發報警通知。
[0064]按照本發明的另一個方面，除了監測病人姿勢之外，還將加速度計信號用於測量病人活動。在一個實施例中，將加速度計信號用於計數和記錄病人步伐和病人步率。
[0065]圖8是戴著加速度計的同一病人行走時的胸壁運動的圖形表示。時間軸代表在病人行走的時候收集的數據的10秒。行走特徵與分別描繪在圖6和7中的仰臥和站立特徵相當不同。用戶可以容易地辨認出每個腳步(尤其在波形Y810和波形G805中)，並看到在10秒內大約走了 19步。實際步伐通過跨越所有3個波段地查找每個軸信號中的特徵迅速變化來測量。可以計數這些事件(計步器型功能)並作為計數或作為速率來報告；例如，在這個十秒的時段中，可以將事件表示成總共19步或每分鐘114步。
[0066]將這 個信息用於計算像病人花在行走上的時間的百分比和以多少步率行走那樣的統計量。這樣的統計量當數小時和數天地長期被分析時，在一個實施例中，有助於對非臥床病人評估像如下那樣的參數:他們能走多少？他們的活動水平與類似的病人相比如何？他們是否是排洩的候選者？和/或如有利地對於本領域的普通技術人員來說顯而易見的任何其他參數。
[0067]按照本發明的另一個方面，將加速度計信號用於檢測正在對病人監測的其他生理參數中運動/活動假像引起的信號變化。在一個實施例中，這可用在病人活動加強期間抑制或降級報警狀況中。例如，通過像生物阻抗和脈搏血氧測定那樣的方法的呼吸測量可以因病人粗野運動而受到嚴重損害。本領域的普通技術人員應該懂得，ECG信號可以因運動而受到損害。為了評估運動引起的假像，將來自加速度計的運動信號的分析結果用於將ECG信號中的特定噪聲與包括行走的特定病人運動/活動相關聯。這樣的充分肯定關聯性使假ECG警報能夠得到抑制。在另一個實施例中，將加速度計信號的使用與其他生理參數結合能夠提高報警狀況的置信水平。例如，將伴隨著與昏厥相符的運動信號的在ECG上檢測的可能邊際心律失常升級成較高報警優先級。
[0068]在另一個實施例中，將使用加速度計檢測的病人姿勢的變化用於分析和解釋ECGST段的測量變化。對於本領域的普通技術人員來說，眾所周知，ST段是ECG波形對其進行監測以識別正在心肌梗死的部分。有時，作為胸部內的心臟相對於ECG電極的運動的結果，ST段電平隨著病人位置而變。但是，ST段由位置變化引起的變化並不顯著。加速度計信號提供傳達位置變化前ST段變化的必要信息，從而能夠降級ST段變化的報警重要性。
[0069]按照本發明的一個方面，將來自加速度計的運動信號用於修改病人報警系統的整體靈敏度。在一個實施例中， 如果加速度計信號分析有力地認為病人正在行走或非常活躍的，則適當降低監測儀中的報警系統的靈敏度。這裡的目的是減少病人活動引起的假警報。按照本發明的一個方面，將利用加速度計信號監測的病人活動水平用於改變對其他生理參數進行的分析的需要和類型。例如，如果病人活動水平因像行走或使用跑步機那樣的活動而較高，則在活動期間中斷對病人的ECG分析，因為ECG分析需要高的信號質量。相反，在一個實施例中，降低報警系統的整體靈敏水平，以便在連續進行一些基本參數分析時運動引起的噪聲信號不會觸發假警報。
[0070]按照本發明的又一個方面，測量心臟瓣膜聲音(譬如，將麥克風放置在胸部上)以監測心臟的機械活動，從而改進病人整體監測以及減少假警報。
[0071]在一個實施例中，將心臟瓣膜聲音用作病人脈搏活動的度量。來自心臟的瓣膜聲音形成用於將噪聲與ECG電極上的信號區分開的獨立脈衝信號。作為第一步驟，識別和記錄與在ECG上檢測的每個QRS地點匹配的瓣膜聲音特徵。在下一個步驟中，逐次搏動地根據像聲音信號的強度、一致性、質量和規則性那樣的參數確定所記錄瓣膜聲音信號的質量。連續地估計所確定聲音質量測量值或信噪比。此後將所得瓣膜聲音質量用於權衡多強地將來自聲音通道(像放置在病人胸部上的麥克風那樣)的數據用於升級或抑制來自像ECG電極那樣的其他生理參數測量通道/源的報警數據。
[0072]在另一個實施例中，來自心臟的瓣膜聲音形成用於識別非灌注搏動和無脈性電活動的獨立脈衝信號。本領域的普通技術人員應該明白，無脈性電活動是心臟中的機電離解的一般情況。在一些心律失常情況下，識別沒有機械響應的搏動是有利的。換句話說，這些搏動是非灌注的，因為它們具有電信號(也許異常)，但不會引起心臟抽吸。例如，存在心臟起搏器在心臟中引起通過ECG參數檢測的電信號，但未產生有效機械抽吸的情況。在這種情況下，通過逐次搏動測量的瓣膜聲音信號的方式的機械響應與ECG信號結合使這樣的事件和警報能夠得到適當識別。例如，如果通過瓣膜聲音信號核實了在ECG上檢測的心律失常事件，則這是真實事件和由於警報正確的置信度增大而能夠將這個警報升級的概率增大。例如，如果ECG分析認為暫停了或無收縮(未檢測到搏動)和心臟瓣膜聲音信號也認為沒有機械運動，則存在這樣的情形。這是暫停或無收縮診斷得到確認的情況，有信心將這個警報升級。類似地，如果通過ECG檢測到事件但心臟瓣膜聲音信號未指示該事件，則抑制或降級事件警報。例如，ECG信號可能指示認為室性心動過速的一連串不規則搏動。但是，高質量心臟瓣膜聲音信號認為脈率與ECG分析正在檢測的不規則搏動不匹配。因此，在這種情況下，抑制或降級不規則 搏動的警報。
【權利要求】
1.一種存儲用於處理指示生理參數的數據的多條程序指令的計算機可讀介質，包含: 接收至少部分由ECG設備生成的ECG數據的代碼，其中所述ECG數據包含多種特徵，和其中所述特徵的至少一種具有與之相關聯的指定和與之相關聯的出現時間； 接收指示病人的脈衝響應的脈衝數據的代碼，其中所述脈衝數據從與所述ECG設備分開的至少一個傳感器中獲得，和其中所述脈衝數據具有與之相關聯的指定和與之相關聯的出現時間； 將ECG數據的所述至少一種特徵的指定和時間與脈衝數據的指定和時間關聯以確定關聯度的代碼；以及 使警報發出的代碼，其中只有當所述關聯度指示病人具有異常心臟狀況時才發出警報。
2.如權利要求1所述的計算機可讀介質，其中所述多條程序指令進一步包含將所述關聯度與預定值相比較的代碼。
3.如權利要求2所述的計算機可讀介質，其中使警報發出的代碼只有當所述比較指示病人具有異常心臟狀況時才使警報發出。
4.如權利要求1所述的計算機可讀介質，其中該ECG數據的至少一種特徵的所述指定是正常或異常。
5.如權利要求4所述的計算機可讀介質，其中該脈衝數據的所述指定是正常或異常。
6.如權利要求1所述的計算機可讀介質，其中所述關聯起確定ECG數據中的異常特徵在時間上是否與異常脈衝關聯的作用。
7.如權利要求1所述的計算機可讀介質，其中如果所述關聯確定ECG數據中的異常特徵在時間上與異常脈衝關聯，則發出指示異常心臟狀況的警報。
8.如權利要求1所述的計算機可讀介質，其中所述關聯進一步依賴於ECG信號的振幅、脈衝信號的振幅、脈衝信號的持續時間、所述ECG數據內的噪聲水平、或所述脈衝數據內的噪聲水平的至少一種。
9.如權利要求1所述的計算機可讀介質，其中所述至少一個傳感器是有創血壓(IBP)監測設備、無創血壓(NIBP)監測設備、心臟瓣膜聲音監測設備、或脈搏血氧(SpO2)監測設備。
10.如權利要求1所述的計算機可讀介質，進一步包含使至少一個傳感器根據所述ECG數據啟動脈衝數據的收集的代碼。
11.如權利要求10所述的計算機可讀介質，其中所述代碼使無創血壓監測設備在所述ECG數據代表指示心房纖顫的心臟節律時對袖袋充氣和收集脈衝數據。
12.如權利要求1所述的計算機可讀介質，進一步包含使無創血壓監測設備根據所述關聯對袖袋充氣和收集脈衝數據的代碼。
13.一種存儲用於處理指示生理參數的數據的多條程序指令的計算機可讀介質，包含: 接收至少部分由呼吸監測設備生成的 生物阻抗數據的代碼，其中所述生成阻抗數據包含多種特徵，和其中所述特徵的至少一種具有與之相關聯的指定和與之相關聯的出現時間； 接收指示病人呼吸的呼吸數據的代碼，其中所述呼吸數據從與所述呼吸監測設備分開的至少一個傳感器中獲得，和其中所述呼吸數據具有與之相關聯的指定和與之相關聯的出現時間； 將ECG數據的所述至少一種特徵的指定和時間與呼吸數據的指定和時間關聯以確定關聯度的代碼；以及 使警報發出的代碼，其中只有當所述關聯度指示病人具有異常呼吸時才發出警報。
14.如權利要求13所述的計算機可讀介質，其中所述呼吸監測設備是二氧化碳濃度監測設備、氣動呼吸換能設備、應變計或拉伸計的至少一種。
15.如權利要求14所述的計算機可讀介質，其中所述傳感器是ECG設備、有創血壓(IBP)監測設備、脈搏血氧(SpO2)監測設備、或運動檢測設備的至少一種。
16.如權利要求15所述的計算機可讀介質，其中所述運動檢測設備是加速度計。
17.如權利要求15所述的計算機可讀介質，其中所述運動檢測設備是與ECG電極集成的加速度計。
18.如權利要求13所述的計算機可讀介質，其中該生物阻抗數據的至少一種特徵的所述指定是正常或異常。
19.如權利要求18所述的計算機可讀介質，其中該呼吸數據的所述指定是正常或異常。
20.如權利要求19所述的計算機可讀介質，其中所述關聯起確定生物阻抗數據中的異常特徵在時間上是否與異常呼吸數據關聯的作用。
21.如權利要求20所述的計算機可讀介質，其中如果所述關聯確定生物阻抗數據中的異常特徵在時間上與異常呼吸數據關聯，則發出指示呼吸狀況的警報。
22.如權利要求21所述的計算機可讀介質，其中所述呼吸狀況是睡眠呼吸暫停事件。
23.如權利要求16所述的計算機可讀介質,進一步包含從所述加速度計接收運動數據和確定病人是否已跌倒的代碼。
24.如權利要求16所述的計算機可讀介質,進一步包含從所述加速度計接收運動數據，確定病人是否從事提高病人呼吸速率的活動，以及至少部分根據所述確定使所述警報發出的代碼。
25.如權利要求16所述的計算機可讀介質,進一步包含從所述加速度計接收運動數據，接收ECG數據，確定所述ECG數據的ST段的變化是否由病人活動引起，以及至少部分根據所述確定使所述警報發出或不發出的代碼。
【文檔編號】A61B5/02GK103517669SQ201180070773
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2011年3月11日 優先權日:2011年3月11日
【發明者】J.J.吉爾哈姆, W.G.唐思 申請人:太空實驗室健康護理有限公司