專利名稱：紅血球運(yùn)動(dòng)成像與分析的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及對(duì)采樣的生物數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并且特別地涉及減少采 樣數(shù)據(jù)中的誤差。
背景技術(shù)：
在世界范圍內(nèi)，視網(wǎng)膜血管疾病是致盲的主要原因之一。這些疾病中 的很多既是進(jìn)行性的又是可治療的。因而，非常希望能及早得到檢測(cè)。往 往基于由于視網(wǎng)膜血流量出現(xiàn)問題而可能在視網(wǎng)膜上發(fā)生許多明顯的結(jié)構(gòu) 改變來做出診斷。這些包括新生血管(試圖補(bǔ)償通過現(xiàn)有管的流量降低而 生長(zhǎng)新的血管)、棉絮斑(其中神經(jīng)纖維不能進(jìn)行軸漿轉(zhuǎn)運(yùn)的區(qū)域)、以及 最終視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維的變性。只要觀察到，這些和其它現(xiàn)象可以用來診斷 視網(wǎng)膜血管疾病，并且可以開始治療以抑制進(jìn)一步的變性。然而，如果可 能，期望在發(fā)生不可逆性損傷之前，及早檢測(cè)這些問題。因而，注意力集 中在開發(fā)通過領(lǐng)懂視網(wǎng)膜血流量率來診斷視網(wǎng)膜血管問題的方法，在稍后 更嚴(yán)重的問題先前發(fā)生視網(wǎng)膜血流量的斷氐。Grirwald等人的美國(guó)專利6,588,901，其以引用方式并A^文中，描述 了一種用于對(duì)血管中個(gè)別紅血球的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行直接成像和分析的系統(tǒng)。該系 統(tǒng)包括成像裝置，用于在預(yù)定的相互時(shí)間間隔內(nèi)獲取至少一個(gè)同一紅血球 的至少一對(duì)圖像，以產(chǎn)生至少兩幀，每幅圖像表示在預(yù)定時(shí)間的每幀中紅 血球位置的模擬或者數(shù)字圖像。該系統(tǒng)還包括圖像獲取裝置，用于以機(jī)器
可讀形式收集和存儲(chǔ)模擬或數(shù)字圖像；和計(jì)算機(jī)，用于控制成像裝置和圖 像獲取裝置、處理至少兩幀、以及分析血管中紅血球的運(yùn)動(dòng)。還描述了一 種用于對(duì)血管中個(gè)別紅血球的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行直接成像和分析的方法。MichelsonG等人、題為"Flickering light increases retinal blood flow"、 Retire 22 (3): 336-343, 2002. 6的文章，其以弓閱方式并入本文中，描述了 對(duì)在用閃爍光進(jìn)行視網(wǎng)膜刺激先前和期間，正常眼中視網(wǎng)膜血流量的檢査。 激光多普勒血流量測(cè)量被描述為與心電圖同步，以便減小心頃樹視網(wǎng)膜血 流量的搏動(dòng)的影響。如上所述，DD(寸根據(jù)心跳周期內(nèi)的收縮期或舒張期相 似期作了比較。Grinvald A等人、題為"In-vivo optical imaging of cortical architecture and dynamics"、發(fā)表于Modern Techniques in Neuroscience Research 、 U. Windhorst and H. Johansson (eds.)、 Springer Verlag的文章，其以弓i用方式并入本文中， 描述了對(duì)腦進(jìn)行成像，以及用于減小腦中心跳誘導(dǎo)和呼吸誘導(dǎo)運(yùn)動(dòng)的影響 的各種技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，測(cè)量裝置包括(a)光學(xué)測(cè)量部件，其產(chǎn)生一陣光，并且響應(yīng)于反射光來評(píng)定患者的生理參數(shù)，例如患者血管中的紅血球運(yùn)動(dòng)；(b)心跳觀懂部件，其感測(cè)患者的心功能參數(shù)；以及(c)積分器單 元，其接收來自心跳觀糧部件的輸入并且觸發(fā)光學(xué)湖懂部件的操作。光學(xué) 測(cè)量部件典型地、但不一定包括非侵入性視網(wǎng)膜掃描儀。光學(xué)測(cè)量部件所發(fā)射的光典型地包括可見光或近紅外線光和減具有在 400-1000 nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)。因此，提供了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的裝置，包括心跳湖懂部件，其感測(cè)患者的心功能參數(shù)，此外響應(yīng)地產(chǎn)生心功能參 數(shù)信號(hào)；光學(xué)測(cè)量部件，其艦向患者的組織鄉(xiāng)400-1000 nm的光并且接收從 組織反射的光來獲取數(shù)據(jù)；積分器單元，其接收心功能參數(shù)信號(hào)，此外作為響應(yīng)，啟動(dòng)光學(xué)測(cè)量 部4牛以獲取數(shù)據(jù)。
在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)測(cè)量部件包括眼底照相機(jī)。 在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)測(cè)量部件包括檢眼鏡。 在一個(gè)實(shí)施例中，心跳測(cè)量部件包括心電圖機(jī)。 在一個(gè)實(shí)施例中，心跳測(cè)量部件包括脈搏血氧計(jì)。 在一個(gè)實(shí)施例中，心跳測(cè)量部件包括光學(xué)密度計(jì)。在一個(gè)實(shí)施例中，心功能參數(shù)信號(hào)包括指示心跳的數(shù)字脈沖，并且其 中，心跳湖懂部件產(chǎn)生該數(shù)字脈沖，但并不在每次心跳時(shí)產(chǎn)生指示該心跳 的測(cè)量參數(shù)的附B信息。在一個(gè)實(shí)施例中，組織包括患者的視網(wǎng)膜，并且光學(xué)測(cè)量部件接收從 該視網(wǎng)膜反射的光。在一個(gè)實(shí)施例中，組織包括從由下列各物構(gòu)成的群組中選出的組織， 該群組包括結(jié)膜、鞏膜外層、舌、表面可及的血管床、食道、胃、小腸、 結(jié)腸、胃腸道的內(nèi)表面、血管通道、心臟、腦、肝臟、外禾樣術(shù)可及的器 官表面以及通過導(dǎo)管、內(nèi)窺鏡、顯微內(nèi)窺鏡或腹腔鏡可進(jìn)入的血管床，并 且其中，光學(xué)觀糧部j條收i^腿組織反射的光。在一個(gè)實(shí)施例中，心功能參數(shù)信號(hào)包括指示單次心跳的數(shù)個(gè)參數(shù)的變 tt3t線，并且其中，心跳測(cè)量部件產(chǎn)生該變tti^線。在一個(gè)實(shí)施例中，積分器單元響應(yīng)以下兩項(xiàng)而估計(jì)當(dāng)前尚未結(jié)束的心跳的持續(xù)時(shí)間(a)指示前一完整心跳的參數(shù)的變化跡線的一部分， (b)指示當(dāng)前心跳的參數(shù)的變化跡線的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，積分器單元指定用于響應(yīng)來自心跳測(cè)量部件的計(jì)時(shí) 數(shù)據(jù)，來啟動(dòng)光學(xué)測(cè)量部件的時(shí)間，該計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)指示先前心跳的持續(xù)時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，積分器單元在當(dāng)前心跳期間接收來自操作員的操作 員命令，該操作員命令指示已準(zhǔn)備好獲取數(shù)據(jù)，并且響應(yīng)指示先前心跳的 持續(xù)時(shí)間的計(jì)時(shí) ，啟動(dòng)光學(xué)測(cè)量部件，以在當(dāng)前心蹈溯間獲取數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，積分器單元在當(dāng)前心瑕琪月間接收來自操作員的操作 員命令，該操作員命令指示已準(zhǔn)備好獲取數(shù)據(jù)，并且響應(yīng)指示先前心跳的 持續(xù)時(shí)間的計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)，啟動(dòng)光學(xué)測(cè)量部件，以在緊隨當(dāng)前心瑕fc后的心跳 期間獲取 。在一個(gè)實(shí)施例中
指定時(shí)間包括多個(gè)指定時(shí)間；積分器單元指定適合于響應(yīng)計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)而啟動(dòng)所述光學(xué)測(cè)量部件的 多個(gè)時(shí)間部件；以及積分器單元接收來自操作員的指示已準(zhǔn)備好獲取數(shù)據(jù)的操作員命令， 并且響應(yīng)該操作員命令，來啟動(dòng)光學(xué)測(cè)量部{牛，以在一個(gè)指定時(shí)間獲取的 數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，積分器單元響應(yīng)指示與多個(gè)先前心瑕〖的持續(xù)時(shí)間有 關(guān)的趨勢(shì)的計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)來指定時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，積分器單元指定用于響應(yīng)來自心跳測(cè)量部件的計(jì)時(shí) 數(shù)據(jù)而啟動(dòng)光學(xué)測(cè)量部件的時(shí)間，該計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)指示前一心跳的持續(xù)時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，積分器單元執(zhí)行以下操作(a) 在當(dāng)前心跳期間，在指定時(shí)間啟動(dòng)光學(xué)測(cè)量部件；(b) 接著確定當(dāng)前心跳的持續(xù)時(shí)間；(c) 如果前一心跳的持續(xù)時(shí)間與當(dāng)前心跳的持續(xù)時(shí)間的差另lj小于閾值， 那么根據(jù)第一協(xié)議來處理由光學(xué)測(cè)量部件獲取的數(shù)據(jù)；以及(d) 如果前一心跳的持續(xù)時(shí)間與當(dāng)前心跳的持續(xù)時(shí)間的差別大于所述閾 值，那么根據(jù)第二協(xié)議來處理由光學(xué)觀糧部件獲取的數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，為執(zhí)行第一協(xié)議，積分器單元將采獲取據(jù)指定為好 數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，為執(zhí)行所述第一協(xié)議，積分器單元處理和輸出獲取 數(shù)據(jù)，以便顯^^合操作員。在一個(gè)實(shí)施例中，如果l-MIN(Dp， Dc)/MAX(Dp， Dc)小于0.20，那 么積分器單元確定前一心跳的持續(xù)時(shí)間(Dp)和當(dāng)前心跳的持續(xù)時(shí)間(Dc)的差別小于閾值。在一個(gè)實(shí)施例中，如果ABS(Dp—Dc)的小于50 ms，那么積分器單元 確定前一心跳的J轉(zhuǎn)賣時(shí)間(Dp)和當(dāng)前心瑕啲持續(xù)時(shí)間(Dc)的差別小于閾值。在一個(gè)實(shí)施例中，為執(zhí)行第二協(xié)議，積分器單元丟棄獲取 。在一個(gè)實(shí)施例中，為執(zhí)行所述第二協(xié)議，積分器單元糾正獲取數(shù)據(jù)， 并且輸出糾正的數(shù)據(jù)，以,^^合操作員。在一個(gè)實(shí)施例中，積分器單元分析獲取數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生血流速度指標(biāo)，
并且利用因子來糾正血流速度的指標(biāo)，所述因子基于在一個(gè)心動(dòng)周期的多 個(gè)相位的典型血^fflt之間的已知關(guān)系。
還掛共了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的裝置，包括
周期性生理參數(shù)觀U量部件，'其感測(cè)患者的周期性變化參數(shù)，此外響應(yīng) 地產(chǎn)生周期性變化參數(shù)信號(hào)；
光學(xué)測(cè)量部件，其通過向患者的組織發(fā)射光并且接收從該組織反射的 光來獲取數(shù)據(jù)；
積分器單元，其接收該周期性變化參數(shù)信號(hào)，此外作為響應(yīng)，啟動(dòng)光 學(xué)測(cè)量部件，以獲取數(shù)據(jù)。
根據(jù)下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)描述，將更加充分地理 解本發(fā)明，在附圖中


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于非侵入性觀糧患者血管中的血流量的測(cè)量裝置的方框圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的表示用于在心動(dòng)周期的特定相位所固定 的時(shí)間處開始 獲取的技術(shù)的采樣圖3和圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的表示用于對(duì)速度數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正的 技術(shù)的采用圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的表示用于減小相位i^差的技術(shù)的采樣圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的表示用于響應(yīng)操作員命令而對(duì)數(shù)據(jù)獲取 進(jìn)行計(jì)吋的技術(shù)的采樣圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的表示用于減小操作員命令和啟動(dòng)光學(xué)測(cè) 量部件之間的等待時(shí)間的技術(shù)的采樣圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的表示用于增強(qiáng)相位精確度的方法的采樣圖。
具體實(shí)駄式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的表示用于非侵入性領(lǐng)懂患者血管中的血 流量的觀糧裝置2的方框圖。出于說明的目的，作為實(shí)際例子，本說明書
主要涉及在眼睛的視網(wǎng)膜8上執(zhí)行的這種觀懂。湖糧裝置2典型地包括光 學(xué)測(cè)量部件，其包括諸如用于觀察視網(wǎng)膜血管的眼底照相機(jī)或者檢眼鏡的血管成像光學(xué)器件6、閃光器14以及成像儀4 (例如CCD照相機(jī))。通過 例如數(shù)字幀抓取器的圖像獲取接口 12，將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到"心跳相位(phase) 和觸發(fā)積分器"單元10。積分器單元10借助于閃光器14來控制圖像獲取 和照明計(jì)時(shí)。在一些應(yīng)用中，^f共顯示監(jiān)視器16，用于觀察自動(dòng)圖像分析 的結(jié)果和允許交互式圖像分析，并且打印機(jī)18產(chǎn)生分析結(jié)果的硬拷貝輸出。積分器單元10典型地包括(a)專用電路，用于輸入計(jì)時(shí)和數(shù)據(jù)信號(hào)，處 理這些信號(hào)，并且輸出計(jì)時(shí)和數(shù)據(jù)信號(hào)；禾tV或(b)—個(gè)或多個(gè)可編程單元(例 如，駄在可編程數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理器)，其被配置為輸入計(jì)時(shí)和 信號(hào)，處 理這對(duì)言號(hào)，并且輸出計(jì)時(shí)和數(shù)據(jù)信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，測(cè)量部件2 的其它部件描述于Grinvald等人的上述美國(guó)專利6，588，901中，其以引用方 式并入本文中。參照專利、901'的圖1對(duì)這些部件進(jìn)行描述，并且這些部件 使用相同的附圖標(biāo)記出現(xiàn)于本專利申請(qǐng)的圖1中。另外，在此描述的所有 實(shí)施例適用于結(jié)合專利'901中所述的技術(shù)和裝置以及本領(lǐng)域公知的其它 血流速度測(cè)量部件來實(shí)施。測(cè)量裝置2又包括心跳測(cè)量部件3，其包括例如脈搏血氧計(jì)、心電圖 機(jī)、或者用于臨時(shí)耦合到患者的手指或耳垂上的光學(xué)密度計(jì)。該部件列表 只是指示性的，并非窮盡的或排他的。心跳測(cè)量部件3典型地具有例如TTL脈沖的數(shù)字輸出(C)，其具有與其 自身心跳周期的可確定關(guān)系的時(shí)域特性。例如，時(shí)域特性可以是TTL脈沖 從低電壓到高電壓過渡的瞬間(moment)，并且這可以指示QRS波群的末端。 或者，心跳測(cè)量部件3的輸出連續(xù)變化，以提供關(guān)于心跳周期的更完^f言 息。在此瞎況下，積分器單元10典型地分析部件3的輸出，以確定在心動(dòng) 周期內(nèi)的重復(fù)、固定的點(diǎn)。利用對(duì)患者心動(dòng)周期的知識(shí)，對(duì)閃光器14的操作計(jì)時(shí)，以致在患者心 跳周期的己知相位期間，釋放光并且獲取圖像。這些實(shí)施例解決的技術(shù)挑 戰(zhàn)是通過所有血管的血流量率實(shí)質(zhì)上隨著心跳周期的過程變化。由于供 專利、901中所^S4頓的一些采樣周期比心瑕啁期短的多，因此在此描 述的實(shí)施例具有在心跳周期內(nèi)控制何時(shí)啟動(dòng)閃光器14并且進(jìn)行測(cè)量的能 力。對(duì)于一些應(yīng)用，獨(dú)立于心跳周期啟動(dòng)閃光器l，并且隨后對(duì)獲取圖像的 分析也存取來自心跳測(cè)量部件3的數(shù)據(jù)，以便拒絕那些不是在心動(dòng)周期的 指定窗口期間獲取的圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，在心跳周期的已知特征之后的固定時(shí)間，例如感測(cè)QRS波群的同時(shí)，或者在QRS波群最高峰之后的1-100 ms、 100-300 ms或 300-900ms內(nèi)，來啟動(dòng)閃光器14。然而，i頓該簡(jiǎn)單算法可能獲得一定禾號(hào)的不準(zhǔn)確度，這是因?yàn)榕c 患者心率比較慢時(shí)相比，當(dāng)患者心率過快時(shí)，可能在心動(dòng)周期稍后的相關(guān) 相位上啟動(dòng)閃光器14。因而，例如，在本發(fā)明的實(shí)施例中，盡管在前一QRS 波群后的固定時(shí)間啟動(dòng)閃光器14產(chǎn)生了可接受的結(jié)果，其中期望在收縮期 之前不久啟動(dòng)閃光器14 (例如在QRS波群之前大約100-200 ms)，使用下 文所述的技術(shù)能夠在準(zhǔn)確度上得到改善。如本發(fā)明的這些實(shí)施例所提供的，在收縮期前測(cè)量血流速度，提供 了穩(wěn)定的血流速度的基線水平，即在心動(dòng)周期中的最慢時(shí)間。對(duì)于一些應(yīng) 用，期望測(cè)量在心動(dòng)周期期間的血流速度的變率，在這種情況下對(duì)觀慮器 件2進(jìn)行編程，以在一些心跳期間的收縮期之前而在其它心跳期間的收縮 (例如在QRS波群之后0-100ms)之后來啟動(dòng)閃光器14。在一個(gè)實(shí)施例中， 心跳測(cè)量部件3操作在數(shù)據(jù)獲取期間，但并不用作對(duì)數(shù)據(jù)獲取的觸發(fā)。相 反，獨(dú)立于心動(dòng)周期獲取數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)后處理期間，根據(jù)其測(cè)量在心動(dòng)周 期內(nèi)的位置接收(bin)速度測(cè)量。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的表示用于在固定于心動(dòng)周期特定相 位的時(shí)間上開始數(shù)據(jù)獲取的技術(shù)的采樣圖。測(cè)量裝置2 (在該例中，積分器 單元10或者心跳領(lǐng)懂部件3)艦測(cè)量?jī)蓚€(gè)最近的心跳測(cè)量部件的輸出來 評(píng)定患者的瞬時(shí)心率。(或者，4頓平均值或其它組合的最近心跳周期搟賣 時(shí)間)。在圖2中所示的第一心瑕啲末端處，測(cè)量體2評(píng)定瞬時(shí)心率。該 心率在附圖中用其反向的持續(xù)時(shí)間B1來表示。典型地，預(yù)先對(duì)測(cè)量裝置2 編程以在心動(dòng)周期的指定相位，即在該周期中的小點(diǎn)處啟動(dòng)閃光器14，其 中小可定義為，例如緊隨QRS波群的心動(dòng)周期的大約10^或者75。丄在 心跳測(cè)量部件3顧則QRS波群和部件3輸出脈沖之間的時(shí)間A典型地是固 定的。因而，在測(cè)量瞬時(shí)心率E1時(shí)，并且典型地在第二心跳的早期，積分
器單元10計(jì)算數(shù)據(jù)獲取觸發(fā)時(shí)間(T)，在該時(shí)間上將啟動(dòng)閃光器14并且開 始圖像獲取。如果隨后湖糧的第二心跳具有的持續(xù)時(shí)間B2TOB1 (例如， MIN(Bl, B2)/MAX(B1， B2^大約10%或20%)，那么存儲(chǔ)在時(shí)間T獲取的 圖像數(shù)據(jù)。如果測(cè)量的第二個(gè)。、跳具有的持續(xù)時(shí)間B2不類似于B1 (例如， 1陽MIN(B1, B2XMAX(BI，B2)>大約40%或50%)，那么典型地拒絕或者留 出(丟棄)在時(shí)間T獲取的圖像數(shù)據(jù)。或者，此外，如下文戶腿，識(shí)另咄 在B1和B2之間小但非平凡的偏差，并且對(duì)已記錄數(shù)據(jù)應(yīng)用糾正算法?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3和圖4，其是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的表示用于對(duì)速 度數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正的技術(shù)的采樣圖。有時(shí)，積分器單元10確定心跳周 期，在其期間所發(fā)生的數(shù)據(jù)獲取比先前測(cè)量的心跳周期稍長(zhǎng)或者稍 短。換言之，B2 (在ECG2上，脈搏2和脈搏3之間的時(shí)間)比B1 (在ECG 1上，脈搏1和脈搏2之間的時(shí)間)稍長(zhǎng)或者稍短。因而， 由于第二心跳的cp2與第一心跳的cpl并不相同，因此將發(fā)生相應(yīng)的相 位誤差。由于血流速度隨心動(dòng)周期函數(shù)而變化，因此該相位誤差可能 在血流速度測(cè)量中引入一些測(cè)量誤差。即，由于心率的變化而在測(cè)量 數(shù)據(jù)中存在一定量的"抖動(dòng)"。在減少相位誤差的第一方法中，積分器單元10計(jì)算(典型地但 并非必須在已經(jīng)獲取所有數(shù)據(jù)后的后處理期間)在心跳周期的持續(xù)時(shí) 間B2，在其期間實(shí)際取得數(shù)據(jù)。據(jù)此，以及己經(jīng)獲得的信息，積分 器單元10計(jì)算數(shù)據(jù)獲取實(shí)際發(fā)生在心跳周期中的什么相位。將該測(cè) 量結(jié)合先前搜集的有關(guān)在受試者中血液速度通常如何按照心跳周期 函數(shù)變化的知識(shí)(例如，如圖4所示)，積分器單元10糾正測(cè)得的 速度，使得若預(yù)先知道第二心跳的持續(xù)時(shí)間并且已經(jīng)在第二心跳中的 期望相位處進(jìn)行測(cè)量，則大致反映將要測(cè)量的速度。因而，例如，如果第二心跳比預(yù)期的短，那么事后會(huì)發(fā)現(xiàn)速度測(cè) 量是在第二心跳中比期望晚的相位進(jìn)行的。在圖4所示的采樣數(shù)據(jù) 中，測(cè)得的速度比在期望相位處的速度低。為了估計(jì)期望相位處的速 度，對(duì)該測(cè)得速率應(yīng)用糾正因子。在圖4所示的實(shí)例中，已知預(yù)定的 基于人群的速度校準(zhǔn)曲線，并且其用于產(chǎn)生糾正因子。在減少相位誤差的第二方法中，其可以與第一方法結(jié)合實(shí)施，評(píng) 定心率的短期趨勢(shì)，并且將其作為到積分器單元10的算法的輸入， 該算法預(yù)測(cè)隨后心跳的長(zhǎng)度。下面參照?qǐng)D5該方法的實(shí)例進(jìn)行描述。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的表示用于減少相位誤差的技術(shù)的 采樣圖。對(duì)于許多個(gè)體(尤其是慣于久坐的患者)，心跳周期時(shí)間并 不隨機(jī)地增加和減少，而是按照患者呼吸周期的當(dāng)前相位的函數(shù)大致 上是正弦式地。圖5示出了反映此現(xiàn)象的采樣數(shù)據(jù)。因而，通過分析 患者心率的近期歷史(例如，在圖中從率R到R1)，積分器單元IO 識(shí)別心率中周期性的上升和下降，并且預(yù)測(cè)依次下一個(gè)心跳(圖中的 R2)會(huì)比前一個(gè)快還是慢，以及大約快慢多少。因外，對(duì)于某些應(yīng)用，基于如上參照?qǐng)D2所述的瞬時(shí)心率的預(yù)測(cè) 由一個(gè)近期的短期心率變化所取代或者補(bǔ)充(例如，以每個(gè)策略加權(quán) 50%)。圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的表示用于響應(yīng)操作員命令對(duì)數(shù)據(jù) 獲取進(jìn)行計(jì)時(shí)的技術(shù)的采樣圖。典型地，在檢查確認(rèn)患者準(zhǔn)備好并且 測(cè)量裝置2準(zhǔn)備好以及其相對(duì)于患者放置好之后，操作員輸入命令， 以便開始數(shù)據(jù)獲取。期望避免在操作員輸入命令以獲取圖像(例如， 通過按開始按鈕)和圖像的實(shí)際獲取之間有長(zhǎng)時(shí)間的延遲。長(zhǎng)時(shí)間的 延遲有時(shí)易于使所獲取數(shù)據(jù)退化(例如，患者的眼睛可能移動(dòng))。本 發(fā)明的一些實(shí)施例不但提高心跳同步，如此處所述，而且使在操作員 命令和數(shù)據(jù)的獲取之間的延遲最小。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，積分器單元IO計(jì)算以連續(xù)、滾動(dòng)的基礎(chǔ) 觸發(fā)閃光器14的潛在次數(shù)。積分器單元10預(yù)先知道在接收到操作員 命令時(shí)下一次數(shù)據(jù)獲取將發(fā)生的時(shí)間，并且使本身持續(xù)準(zhǔn)備好，如果 可能的話，以在當(dāng)前心跳周期期間，或者在下一個(gè)心跳周期期間獲取 數(shù)據(jù)。如果沒有接收到操作員命令，那么積分器單元在到達(dá)觸發(fā)點(diǎn)時(shí)(在圖6中的時(shí)間并不觸發(fā)光學(xué)測(cè)量部件以獲取數(shù)據(jù)，如果在 下一個(gè)心跳中接收到操作員命令(在圖6中的時(shí)間A)，那么不必要 等待直到來自心跳測(cè)量部件的下一個(gè)脈沖，因?yàn)榧航?jīng)設(shè)置好觸發(fā)器(到圖6中的時(shí)間cp2)。這樣，光學(xué)測(cè)量部件持續(xù)的預(yù)先準(zhǔn)備好， 并且因此從操作員命令到圖像獲取的等待時(shí)間通常是一個(gè)心跳周期 或更少。圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的表示用于減小在操作員命令和啟 動(dòng)光學(xué)測(cè)量部件之間的等待時(shí)間的技術(shù)的采樣圖。在某種情況下，當(dāng) 適于啟動(dòng)光學(xué)測(cè)量部件以獲取數(shù)據(jù)時(shí)，最好在心跳周期期間設(shè)置一個(gè)以上的"目標(biāo)點(diǎn)"。例如，有長(zhǎng)期的上述ECG尖峰信號(hào)，在其期間 血流量率相當(dāng)小地變化。在圖7中，三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)被確定為cpl、 cp2以 及cp3。如圖7中的采樣圖所示，在第一心跳期間沒有接收到操作員命令，不過在(pl之后不久就收到了操作員命令。因此，產(chǎn)生觸發(fā)以 便在cp2處幵始數(shù)據(jù)獲取。利用類似于以上參照?qǐng)D4所述的那些的微 小的正規(guī)化調(diào)整，或者簡(jiǎn)單地通過接受所引入的微小附加變化，在許 多情況下，積分器單元IO可以將在操作員命令和啟動(dòng)光學(xué)測(cè)量部件 之間的等待時(shí)間減小。應(yīng)當(dāng)注意的是，對(duì)于一些實(shí)施例，目標(biāo)點(diǎn)占據(jù)了連續(xù)的時(shí)間范圍， 例如，從cpl延伸到cp3，而不是少量的離散點(diǎn)。對(duì)于其它實(shí)施例，若 干目標(biāo)點(diǎn)分布在心動(dòng)周期的不同部分，以便于對(duì)例如最大和最小血流 速度進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于實(shí)施上述技術(shù)的實(shí)施例(例如，參照?qǐng)D7所述的實(shí)施例)， 積分器單元10典型地存儲(chǔ)患者在數(shù)據(jù)獲取期間的實(shí)際瞬時(shí)心率以及 獲取數(shù)據(jù)時(shí)心跳中的點(diǎn)(例如，QRS波群之后的毫秒數(shù)量)。圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的表示用于提高相位準(zhǔn)確度的技術(shù) 的采樣圖。對(duì)于一些應(yīng)用，心跳測(cè)量部件3包括心電圖機(jī)(ECG)或者 有關(guān)心臟活動(dòng)的連續(xù)變化跡線的其它發(fā)生器，在一個(gè)實(shí)施例中，積分 器單元10將在當(dāng)前心跳周期(無論如何定義)的開始處開始的跡線 的狀態(tài)與在最近的完整周期期間輸出的參考跡線、或者一些近期跡線 的組合相比較。例如，比較可以包括在時(shí)間上延伸參考跡線直到其能 最佳匹配當(dāng)前部分跡線，以及記錄需要延伸多少以獲得該匹配?；蛘?， 將當(dāng)前部分跡線延伸到能最佳匹配參考跡線。這種延伸的實(shí)例示于圖 8中。積分器單元10排列出延伸后的參考跡線和當(dāng)前部分跡線，并 且評(píng)定(a)當(dāng)前心跳到最后一次有多長(zhǎng)，以及(b)在當(dāng)前心跳期間的什 么時(shí)間制動(dòng)光學(xué)測(cè)量部件以開始數(shù)據(jù)獲取。
應(yīng)當(dāng)注意的是，盡管在此所述的實(shí)施例特別地涉及用于血流速度 測(cè)量目標(biāo)的血管圖像獲取的心動(dòng)周期同步，而且本發(fā)明的范圍包括數(shù) 據(jù)獲取與例如呼吸周期的其它可測(cè)量周期性生理參數(shù)的同步。(例 如，可以使用上述的技術(shù)加以必要的變更，使對(duì)血氧水平的測(cè)量或者 呼吸機(jī)的控制與患者自然呼吸周期同步。)類似地，本發(fā)明的范圍包 括將此處所述的技術(shù)應(yīng)用于方便對(duì)在光學(xué)上可及的血管床上血流量 的同步測(cè)量，這些血管床包括在*視網(wǎng)膜、結(jié)膜、鞏膜外層以及舌(以及，通常任何表面可及的血管 床)；*食道、胃、小腸以及結(jié)腸(以及，通常胃腸道的內(nèi)表面或者任何血 管通道)；*心臟、腦、肝臟(以及，通常任何手術(shù)可及器官的表面)； ，任何能夠通過提供照明和圖像捕獲的技術(shù)或裝置(例如，導(dǎo)管、內(nèi) 窺鏡、顯微內(nèi)窺鏡或者腹腔鏡)光學(xué)上接近的血管床。本發(fā)明的范圍包括用于減少在同步中的"抖動(dòng)"和等待時(shí)間的其 它技術(shù)，其對(duì)于閱讀過本專利申請(qǐng)的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言是顯而 易見的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會(huì)到的是，本發(fā)明并不局限于以上所 述和所示特定內(nèi)容。更確切地，本發(fā)明的范圍包括上述各種特征的組 合和亞組合，以及現(xiàn)有技術(shù)中沒有但是本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)閱讀前述 描述將發(fā)生的對(duì)其的改變和修改。
權(quán)利要求
1、裝置，包括心跳測(cè)量部件，其感測(cè)患者的心功能參數(shù)，此外響應(yīng)地產(chǎn)生心功能參數(shù)信號(hào)；光學(xué)測(cè)量部件，其通過向所述患者的組織發(fā)射400-1000nm的光并且接收從所述組織反射的光來獲取數(shù)據(jù)；以及積分器單元，其接收所述心功能參數(shù)信號(hào)，此外作為響應(yīng)，啟動(dòng)所述光學(xué)測(cè)量部件，以獲取所述數(shù)據(jù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置， 眼底照相機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置， 檢眼鏡。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置， 心電圖機(jī)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置， 脈搏血氧計(jì)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所迷的裝置， 光學(xué)密度計(jì)。其中，所述光學(xué)測(cè)量部件包括 其中，所述光學(xué)測(cè)量部件包括 其中，所述心跳測(cè)量部件包括 其中，所述心跳測(cè)量部件包括 其中，所述心跳測(cè)量部件包括
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述心功能參數(shù)信號(hào)包括指示心跳的數(shù)字脈沖， 其中，所述心跳測(cè)量部件產(chǎn)生所述數(shù)字脈沖，但并不在每次心跳 時(shí)產(chǎn)生指示所述心跳的測(cè)量參數(shù)的附加信息。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述組織包括所述患者 的視網(wǎng)膜，并且所述光學(xué)測(cè)量部件接收從所述視網(wǎng)膜反射的光。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述組織包括從由下列各物構(gòu)成的群組中選出的組織，所述群組包括結(jié)膜、鞏膜外層、舌、 表面可及的血管床、食道、胃、小腸、結(jié)腸、胃腸道的內(nèi)表面、血管 通道、心臟、腦、肝臟、外科手術(shù)可及器官的表面以及通過導(dǎo)管、內(nèi) 窺鏡、顯微內(nèi)窺鏡或腹腔鏡可進(jìn)入的血管床，其中，所述光學(xué)測(cè)量部件接收從所選組織反射的光。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中，所述心功能參數(shù)信號(hào)包括指示單次心跳的多個(gè)參數(shù)的變化 跡線，其中，所述心跳測(cè)量部件產(chǎn)生所述變化跡線。
11、 根據(jù)權(quán)利要求io所述的裝置，其中，所述積分器單元響應(yīng)以下兩項(xiàng)而估計(jì)所述當(dāng)前尚未結(jié)束的心跳的持續(xù)時(shí)間(a) 指示前一完整心跳的參數(shù)的變化跡線的一部分，(b) 指示當(dāng)前心跳的參數(shù)的變化跡線的一部分。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述積分器單元指定用 于響應(yīng)來自所述心跳測(cè)量部件的計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)而啟動(dòng)所述光學(xué)測(cè)量部件 的時(shí)間，所述計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)指示先前心跳的持續(xù)時(shí)間。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述積分器單元在當(dāng) 前心跳期間接收來自操作員的操作員命令，所述操作員命令指示已準(zhǔn) 備好獲取數(shù)據(jù)，并且響應(yīng)指示所述先前心跳的所述持續(xù)時(shí)間的所述計(jì) 時(shí)數(shù)據(jù)，來啟動(dòng)所述光學(xué)測(cè)量部件，以在所述當(dāng)前心跳期間獲取數(shù)據(jù)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述積分器單元在當(dāng) 前心跳期間接收來自操作員的操作員命令，所述操作員命令指示已準(zhǔn) 備好獲取數(shù)據(jù)，并且響應(yīng)指示所述先前心跳的所述持續(xù)時(shí)間的所述計(jì) 時(shí)數(shù)據(jù)，來啟動(dòng)所述光學(xué)測(cè)量部件，以在緊隨所述當(dāng)前心跳之后的心 跳期間獲取所述數(shù)據(jù)。
15、根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置， 其中，所述指定時(shí)間包括多個(gè)指定時(shí)間；其中，所述積分器單元指定適合于響應(yīng)所述計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)而啟動(dòng)所述 光學(xué)測(cè)量部件的多個(gè)時(shí)間部件；以及其中，所述積分器單元接收來自操作員的指示已準(zhǔn)備好獲取數(shù)據(jù) 的操作員命令，并且響應(yīng)所述操作員命令，來啟動(dòng)所述光學(xué)測(cè)量部件， 以在一個(gè)所述指定時(shí)間獲取所述數(shù)據(jù)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述積分器單元響應(yīng) 指示與多個(gè)前一心跳的持續(xù)時(shí)間有關(guān)的趨勢(shì)的計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)來指定所述 時(shí)間。
17、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述積分器單元指定 用于響應(yīng)來自所述心跳測(cè)量部件的計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)而啟動(dòng)所述光學(xué)測(cè)量部 件的時(shí)間，所述計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)指示前一心跳的持續(xù)時(shí)間。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述積分器單元執(zhí)行 以下操作(a) 在當(dāng)前心跳期間，在所述指定時(shí)間啟動(dòng)所述光學(xué)測(cè)量部件；(b) 接著確定所述當(dāng)前心跳的持續(xù)時(shí)間；(c) 如果所述前一心跳的持續(xù)時(shí)間與所述當(dāng)前心跳的持續(xù)時(shí)間的 差別小于閾值，那么根據(jù)第一協(xié)議來處理由所述光學(xué)測(cè)量部件獲取的 數(shù)據(jù)；以及(d) 如果所述前一心跳的持續(xù)時(shí)間與所述當(dāng)前心跳的持續(xù)時(shí)間的 差別大于所述閾值，那么根據(jù)第二協(xié)議來處理由所述光學(xué)測(cè)量部件獲 取的數(shù)據(jù)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，為執(zhí)行所述第一協(xié)議， 所述積分器單元將所述獲取數(shù)據(jù)指定為好數(shù)據(jù)。
20、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，為執(zhí)行所述第一協(xié)議， 所述積分器單元處理和輸出所述獲取數(shù)據(jù)，以便顯示給操作員。
21、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，如果l-MIN(Dp， Dc) /MAX(Dp， Dc)小于0.20，那么所述積分器單元確定所述前一心跳的 持續(xù)時(shí)間(Dp)和所述當(dāng)前心跳的持續(xù)時(shí)間(Dc)的差別小于所述閾值。
22、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，如果ABS(Dp—Dc)的 小于50 ms，那么所述積分器單元確定所述前一心跳的持續(xù)時(shí)間(Dp) 和所述當(dāng)前心跳的持續(xù)時(shí)間(Dc)的差別小于所述閾值。
23、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，為執(zhí)行所述第二協(xié)議， 所述積分器單元丟棄所述獲取數(shù)據(jù)。
24、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，為執(zhí)行所述第二協(xié)議， 所述積分器單元糾正所述獲取數(shù)據(jù)，并且輸出所述糾正的數(shù)據(jù)，以便 顯示給操作員。
25、 根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，所述積分器單元分析 所述獲取數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生血流速度指標(biāo)，并且利用因子來糾正所述血流 速度指標(biāo)，所述因子基于在一個(gè)心動(dòng)周期的多個(gè)相位的典型血流速度 之間的已知關(guān)系。
26、 裝置，包括周期性生理參數(shù)測(cè)量部件，其感測(cè)患者的周期性變化參數(shù)，此外 響應(yīng)地產(chǎn)生周期性變化參數(shù)信號(hào)；光學(xué)測(cè)量部件，其通過向所述患者的組織發(fā)射光并且接收從所述 組織反射的光來獲取數(shù)據(jù)；積分器單元，其接收所述周期性變化參數(shù)信號(hào)，此外作為響應(yīng)， 啟動(dòng)所述光學(xué)測(cè)量部件，以獲取所述數(shù)據(jù)。
全文摘要
提供一種裝置(2)，包括心跳測(cè)量部件(3)，其用于感測(cè)患者的心功能參數(shù)，并且響應(yīng)地產(chǎn)生心功能參數(shù)信號(hào)。光學(xué)測(cè)量部件通過向患者的組織發(fā)射400-1000nm的光并且接收從組織反射的光來獲取數(shù)據(jù)。積分器單元(10)接收心功能參數(shù)信號(hào)，并且作為響應(yīng)，啟動(dòng)光學(xué)測(cè)量部件以獲取數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)A61B5/02GK101212928SQ200680024335
公開日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月6日
發(fā)明者A·德魯里, A·格林瓦爾德, D·內(nèi)爾松 申請(qǐng)人:耶德研究和發(fā)展有限公司