專利名稱：用于測量和預(yù)測患者呼吸穩(wěn)定性的裝置的制作方法
用于測量和預(yù)測患者呼吸穩(wěn)定性的裝置本申請涉及醫(yī)學(xué)評價領(lǐng)域。其在與利用患者信息預(yù)測呼吸穩(wěn)定性(或者不穩(wěn)定 性)結(jié)合時具有特殊應(yīng)用，并且將利用關(guān)于其的具體參考對本申請進(jìn)行描述。然而，將意識 到，以下內(nèi)容也可以應(yīng)用到基于患者監(jiān)測和評價的其他醫(yī)學(xué)狀況的預(yù)測。由肺中的氣體交換折衷(compromise)引起的呼吸不穩(wěn)定性是重癥監(jiān)護(hù)病房中嚴(yán) 重的問題，其影響著內(nèi)科患者和外科患者，并且是長住院時間和死亡的主要原因。其通常與 經(jīng)受機(jī)械通氣的患者相關(guān)聯(lián)。其由低的Pa02/Fio2(PF)比率指示，該比率為動脈血氧分壓 (Pa02)與吸入氧的一部分的比率。氣體交換折衷是急性肺損傷(ALI)和急性/成人呼吸窘 迫綜合癥(ARDS)診斷中的一個方面。ALI可能與小于300的PF比率相關(guān)聯(lián)，而ARDS與小 于200的PF比率相關(guān)聯(lián)。例如，當(dāng)非心因性肺水腫(對肺泡的急性損傷的繼發(fā))導(dǎo)致急性 呼吸衰竭時，發(fā)生ARDS。ARDS具有大約40-50%的高死亡率。機(jī)械通氣仍然是急性呼吸衰竭的支柱性管理方法。機(jī)械呼吸機(jī)使用正壓將氣體移 入患者的肺中，以提供呼吸輔助。盡管這一呼吸輔助可以拯救生命，但是長期使用機(jī)械呼吸 機(jī)是有害的。最近的研究表明，機(jī)械呼吸可以產(chǎn)生、維持或者增加肺損傷的危險，導(dǎo)致氣體 交換折衷。高體積壓力衰竭是拉伸性損傷的一種類型，由空域的過度膨脹產(chǎn)生。反之，在機(jī) 械通氣中，來自潮氣呼吸期間的重復(fù)氣道關(guān)閉的剪應(yīng)力導(dǎo)致低體積肺損傷。越早地探測到患者惡化的情況，則可以越早地采取預(yù)防性行動，并且潛在地避免 不可修復(fù)的損傷。已經(jīng)產(chǎn)生了用于減輕肺損傷的若干方法，包括施予藥物并且修改呼吸機(jī) 設(shè)置。然而，已經(jīng)證實(shí)難于確定患者何時將患有氣體交換折衷。大部分I⑶警報是基于使 用諸如呼吸率的單個變量的“規(guī)則”。這些規(guī)則遭受許多假陽性，即，錯誤警報，其變成了一 種惱人的事情并且通常易于被醫(yī)務(wù)人員忽略或者甚至不予使用。本申請?zhí)峁┯糜跍y量和預(yù)測患者呼吸不穩(wěn)定性的新的和改進(jìn)的裝置和方法，其克 服了上述問題和其他問題。根據(jù)一方面，提供用于預(yù)測患者呼吸穩(wěn)定性的裝置。該裝置包括患者數(shù)據(jù)存儲 器，其存儲患者的患者數(shù)據(jù)；以及分析器，其與所述存儲器通信，所述分析器計(jì)算患者呼吸 穩(wěn)定性的度量。該分析器對患者數(shù)據(jù)應(yīng)用至少一個規(guī)則，所述至少一個規(guī)則基于多個參數(shù)， 所述多個參數(shù)的組合被識別為患者呼吸不穩(wěn)定性的預(yù)測?；谠撘?guī)則的應(yīng)用，分析器確定 患者呼吸穩(wěn)定性的度量。在另一方面，用于預(yù)測患者呼吸穩(wěn)定性的計(jì)算機(jī)實(shí)施方法包括存儲患者的患者數(shù) 據(jù)并且計(jì)算患者呼吸穩(wěn)定性的度量。所述計(jì)算包括向患者數(shù)據(jù)應(yīng)用至少一個規(guī)則，所述至 少一個規(guī)則基于多個參數(shù)，所述多個參數(shù)的組合被識別為患者呼吸穩(wěn)定性的預(yù)測；以及基 于所施加的規(guī)則確定患者呼吸穩(wěn)定性的度量。在另一方面，用于監(jiān)測和預(yù)測患者呼吸穩(wěn)定性的系統(tǒng)包括患者數(shù)據(jù)存儲器，其存 儲患者的患者數(shù)據(jù)；以及分析器，其與所述存儲器通信，所述分析器計(jì)算患者呼吸穩(wěn)定性的 度量。所述分析器向患者數(shù)據(jù)的參數(shù)應(yīng)用一組規(guī)則，該組規(guī)則已經(jīng)被識別為患者呼吸穩(wěn)定 性的預(yù)測?；谠撘?guī)則的應(yīng)用，分析器確定患者呼吸穩(wěn)定性的度量。該組規(guī)則的每一條規(guī) 則針對至少一個參數(shù)建立閾值。用于采集與呼吸穩(wěn)定性有關(guān)的患者數(shù)據(jù)的監(jiān)測系統(tǒng)向存儲器提供患者數(shù)據(jù)。用于向系統(tǒng)的用戶輸出輸出度量呼吸穩(wěn)定性的輸出設(shè)備與分析器通信。一個優(yōu)勢在于在患者呼吸不穩(wěn)定發(fā)生之前對其進(jìn)行預(yù)測，允許減輕施予的過程。另一個優(yōu)勢在于預(yù)測是基于諸如氣體交換折衷的呼吸不穩(wěn)定性的指示的參數(shù)。另一個優(yōu)勢在于其減少了錯誤警報的可能性。另一個優(yōu)勢在于其使得能夠啟動自動過程，以便減輕患者呼吸的不穩(wěn)定性。在閱讀和理解以下詳細(xì)說明的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到本發(fā)明的其 他優(yōu)勢。本發(fā)明可以采取各種部件和部件的布置，以及各種步驟和步驟的安排的形式。附 圖僅用于圖示優(yōu)選實(shí)施例，而不應(yīng)解釋為限制本發(fā)明。

圖1為在醫(yī)院環(huán)境中操作的患者監(jiān)測和預(yù)測裝置的一個實(shí)施例的示意性功能方 框圖，其中，患者經(jīng)歷機(jī)械通氣；圖2圖示了在其上顯示呼吸穩(wěn)定性度量的生命體征顯示器；以及圖3為示出了根據(jù)另一實(shí)施例的用于測量和預(yù)測患者呼吸穩(wěn)定性的方法的流程 圖。參考圖1，用于監(jiān)測和預(yù)測患者呼吸穩(wěn)定性(或者不穩(wěn)定性)的系統(tǒng)包括用于預(yù) 測患者呼吸穩(wěn)定性的裝置10。所述裝置10提供基于患者的臨床數(shù)據(jù)的患者呼吸系統(tǒng)的穩(wěn) 定性的度量。示例性裝置10提供患者呼吸系統(tǒng)的穩(wěn)定性的瞬時、持續(xù)的度量，例如，患者將 經(jīng)受氣體交換折衷，以及患上急性/成人呼吸窘迫綜合癥(ARDS)或者急性肺損傷(ALI)的 可能性。所述度量能夠被用作預(yù)測性警報的基礎(chǔ)，該警報指示如果不采取預(yù)防性行動，那么 哪位患者可能會患上嚴(yán)重的呼吸問題。當(dāng)呼吸穩(wěn)定性的度量指示患者不久將變得不穩(wěn)定， 則可以發(fā)出警報。應(yīng)該注意的是，盡管在示例性實(shí)施例中將患者呼吸不穩(wěn)定性定義為與小 于300的PF比率相關(guān)聯(lián)的情況(并且因此呼吸穩(wěn)定性被視為與300或以上的PF比率相關(guān) 聯(lián))，但是將意識到可以以其他形式定義呼吸不穩(wěn)定性的閾值，諸如，PF比率小于320或者 PF比率小于250。也預(yù)期到用于定義呼吸不穩(wěn)定性的類似地基于動脈血氧壓力等的其他措 施。在一個實(shí)施例中，裝置10分析一段時期內(nèi)的臨床數(shù)據(jù)以確定患者12將經(jīng)受呼吸 不穩(wěn)定性的可能性。具體而言，裝置10監(jiān)測從已經(jīng)示出與呼吸不穩(wěn)定性有關(guān)的臨床數(shù)據(jù)中 導(dǎo)出的一組患者參數(shù)。裝置10應(yīng)用規(guī)則，以基于參數(shù)值對患者分類。通過使呼吸穩(wěn)定性的 測量基于多種特征的組合(例如，動脈血氧飽和度、心率、平均氣道壓力、平臺壓力)，通常 能夠?qū)崿F(xiàn)更高程度的專一性(即，更少的錯誤警報)，同時保持有用程度的敏感度(即，正確 警報)。示例性裝置10適于在醫(yī)院、諸如家庭護(hù)理機(jī)構(gòu)的其他健康護(hù)理機(jī)構(gòu)、療養(yǎng)院等的 各種健康護(hù)理應(yīng)用中使用。在示例性實(shí)施例中，機(jī)械呼吸機(jī)14以高于大氣壓力的壓力經(jīng)由空氣供應(yīng)管16向 患者的肺供應(yīng)氣體。該氣體通常是空氣，任選地富含氧氣。相關(guān)聯(lián)的監(jiān)測系統(tǒng)18例如通過 采集與呼吸穩(wěn)定性相關(guān)的患者數(shù)據(jù)來監(jiān)測患者參數(shù)，從所述患者數(shù)據(jù)中可計(jì)算出參數(shù)。示 例性患者參數(shù)可以包括從以下選擇的參數(shù)平均氣道壓力(MAWP)，例如，以mm Hg表示，平臺壓力(PP)，例如，以mm Hg表示，
峰值吸氣壓力(PIP)，例如，以mm Hg表示，動態(tài)肺/胸順應(yīng)性(C動態(tài))，例如，以mL/cm H2O表示，靜態(tài)呼吸順應(yīng)性(C靜態(tài))，例如，以mL/cm H2O表示，呼吸率(RR)，例如，以呼吸/分鐘表示，氧飽和度度量，例如，外周氧氣的飽和度(Sp02)，例如以％氧合、和/或氧氣在動 脈血流中的飽和度(Sa02)，心率(HR)，例如，以心跳/分鐘表示，白細(xì)胞計(jì)數(shù)(WBC)，以及凈體液平衡。一般而言，參數(shù)是基于從患者處采集的生理數(shù)據(jù)，盡管一些參數(shù)可能至少部分地 基于諸如呼吸機(jī)設(shè)置的機(jī)械設(shè)置。例如，Sa02是在動脈血中氧氣的飽和度，即，在循環(huán)系統(tǒng) 中附著到血紅蛋白細(xì)胞的氧氣量的測量。對于正?；颊叨?，Sa02約為96%。Sa02通常 由脈搏血氧儀進(jìn)行測量，并被稱為Sp02。動態(tài)肺/胸順應(yīng)性是利用觀察的呼吸容量(以mL 表示的Vt)、PIP和呼氣末正壓(以mm Hg表示的PEEP)進(jìn)行計(jì)算的。靜態(tài)呼吸順應(yīng)性是利 用Vt、PP和PEEP進(jìn)行計(jì)算的。白細(xì)胞計(jì)數(shù)(WBC)是白血球(白血細(xì)胞)的數(shù)量/立方毫 米的血液。正常為5，000和9，000之間。如果大于10，000，則患者為白細(xì)胞增多；如果小 于5，000，則患者為白細(xì)胞減少。WBC通常表現(xiàn)為1(1，000)和16(16,000)之間的數(shù)字。在 正常情況下，凈體液平衡為總體液攝入-總體液輸出=0。其典型地以ml/天進(jìn)行測量。在典型的醫(yī)院環(huán)境中，MAffP, PP、PIP和Vt都是測得的值，并且通常對患者的機(jī)械 通氣約每四個小時一次進(jìn)行記錄。PEEP是機(jī)械呼吸機(jī)上由呼吸治療師或者其他適當(dāng)?shù)淖o(hù)理 者選擇的設(shè)置。通常連續(xù)地監(jiān)測RR、Sp02和HR。例如，Sp02可以由通過線纜22或者通過 無線連接與監(jiān)測系統(tǒng)18連接的指尖探頭20進(jìn)行測量。心率由指尖探頭20、EKG電極等進(jìn) 行測量。呼吸率經(jīng)由呼吸機(jī)14進(jìn)行測量。將理解的是，裝置10還適用于未經(jīng)受機(jī)械通氣的患者。裝置10包括存儲參數(shù)值和/或從中可確定參數(shù)值的采集的患者數(shù)據(jù)的監(jiān)測參數(shù) 數(shù)據(jù)存儲器24。所采集的數(shù)據(jù)/參數(shù)值與存儲器24中的特定患者相關(guān)聯(lián)，例如，通過患者 ID數(shù)字。所采集的患者數(shù)據(jù)26可以例如通過有線或者無線的局域網(wǎng)或者諸如因特網(wǎng)的廣 域網(wǎng)，從監(jiān)測系統(tǒng)18自動發(fā)送到存儲器24?？蛇x地，例如可以由醫(yī)療保健專家基于測量結(jié) 果或者來自數(shù)據(jù)存儲設(shè)備(例如，光盤、硬盤驅(qū)動器、USB設(shè)備、存儲卡等)的輸入直接或 者間接地將患者數(shù)據(jù)中的一些(例如，凈體液平衡)或者所有手動地輸入到數(shù)據(jù)存儲器24 中，所述測量結(jié)果例如是利用諸如工作站的用戶接口 30得到的。另外，其他患者數(shù)據(jù)(例 如，諸如WBC的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù))可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)28自動地輸入到數(shù)據(jù)存儲器24。在另一實(shí)施例 中，所有采集的患者數(shù)據(jù)存儲在醫(yī)院范圍或者其他醫(yī)學(xué)系統(tǒng)范圍的患者數(shù)據(jù)庫32中，其可 由裝置10例如經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問。裝置10包括分析器34，其在預(yù)定時間窗內(nèi)基于存儲在數(shù)據(jù)存儲器24中的患者的 所監(jiān)測臨床數(shù)據(jù)提供特定患者的呼吸系統(tǒng)穩(wěn)定性的度量。例如，時間窗可以為接下來的兩 個小時、十二個小時或者二十四個小時，或者從未來的某個時間開始的時期，例如從兩個小 時、十二個小時或者二十四個小時以后開始。具體而言，分析器向患者數(shù)據(jù)應(yīng)用一組規(guī)則， 該規(guī)則在一起為呼吸不穩(wěn)定性的預(yù)測(例如，將發(fā)生呼吸不穩(wěn)定性的可能性)。這些規(guī)則可以存儲在模型36中?？梢赃B續(xù)地運(yùn)行規(guī)則(例如，對于監(jiān)測的數(shù)據(jù))，或者在手動輸入新 的數(shù)據(jù)或者驗(yàn)證的生命體征(例如，在凈體液平衡的情況)時運(yùn)行，或者在獲得新數(shù)據(jù)(例 如，來自實(shí)驗(yàn)室測試的WBC)時運(yùn)行。示例性裝置10可以在計(jì)算設(shè)備中實(shí)施，所述計(jì)算設(shè)備例如為一個或多個通用計(jì) 算機(jī)、(一個或多個)特殊用途的計(jì)算機(jī)、經(jīng)編程的微處理器或者微控制器和外圍集成電路 元件、ASIC或者其他集成電路、數(shù)字信號處理器、硬線電子器件或者諸如離散元件電路的邏 輯電路、諸如PLD、PLA、FPGA或者PAL的可編程邏輯設(shè)備等。分析器34可以以軟件、硬件或 者其組合的形式。在一個實(shí)施例中，分析器34包括存儲在存儲器中的由計(jì)算設(shè)備的相關(guān)聯(lián) 的處理器執(zhí)行的軟件指令?？梢詾榇鎯Ψ治銎鞯拇鎯ζ骰蛘咭环珠_的存儲器的患者數(shù)據(jù)存 儲器24可以表示任何類型的計(jì)算可讀介質(zhì)，諸如，隨機(jī)存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、磁 盤或者磁帶、光盤、閃存或者全息存儲器。在一個實(shí)施例中，存儲器24包括隨機(jī)存儲器和只 讀存儲器的組合。所確定的呼吸的穩(wěn)定性度量可以從裝置10中經(jīng)由局域網(wǎng)28輸出至例如，患者記 錄庫32或者諸如生命體征顯示監(jiān)測器38、打印機(jī)、報警系統(tǒng)等的輸出設(shè)備。監(jiān)測器38可以 靠近患者，例如床邊監(jiān)測器，或者位于生命體征監(jiān)測站或者監(jiān)視中心中。事實(shí)上，一旦將收 集的數(shù)據(jù)發(fā)送并存儲到患者記錄庫32中，其可以由網(wǎng)絡(luò)28上具有正當(dāng)訪問權(quán)的任何設(shè)備 使用。例如，如在圖2中所示，監(jiān)測器38可以顯示一組測得參數(shù)40、42、44、46中的每一個， 以及一個或多個時間窗內(nèi)(這里為12和24小時)患者呼吸系統(tǒng)的穩(wěn)定性/不穩(wěn)定性的預(yù) 測度量48 (示出為呼吸穩(wěn)定性指數(shù))。任選地，如果度量指示出不穩(wěn)定性，則觸發(fā)與監(jiān)測器 38鏈接的報警50。圖3示出了用于測量和預(yù)測患者呼吸穩(wěn)定性的示例性方法。方法起始于S100。在S102，收集先前患者數(shù)據(jù)的全集(corpus)，并且將其根據(jù)該患者是否患有呼吸 不穩(wěn)定性進(jìn)行分類。在S104，從患者數(shù)據(jù)中提取參數(shù)值。在S106，基于參數(shù)識別規(guī)則，從患者數(shù)據(jù)中提取的該參數(shù)的值具有一些區(qū)分(兩 個)組的能力。因此，可以將該組規(guī)則視為針對還未處于呼吸不穩(wěn)定狀態(tài)的新患者的患者 不穩(wěn)定性(或者穩(wěn)定性)的預(yù)測。在S108，將規(guī)則存儲在模型36中。在S110，輸入新的患者數(shù)據(jù)，并且提取參數(shù)值。在S112，向提取的患者參數(shù)值應(yīng)用一組存儲的規(guī)則?？梢曰谶x擇的時間窗選擇 該規(guī)則。在S114，基于所應(yīng)用的規(guī)則的結(jié)果計(jì)算患者穩(wěn)定性的度量，并且以數(shù)據(jù)形式輸出。在S116，對于其穩(wěn)定性度量滿足或者超出指示不穩(wěn)定性的預(yù)定閾值的患者，可以 向醫(yī)務(wù)人員提供警報，使得能夠提供適當(dāng)?shù)闹委?。對于相同的患者，可以以間隔重復(fù)步驟Sl 10-S116，所述間隔例如為至少每四小時 一次或者基于半連續(xù)，例如每次輸入新患者數(shù)據(jù)時。該方法在S118處結(jié)束?，F(xiàn)在將提供方 法的其他細(xì)節(jié)。通過向先前患者數(shù)據(jù)的大的全集應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法而建立(S102-S108)模型36， 該患者數(shù)據(jù)包括隨后觀察到(在預(yù)測時間窗內(nèi)，例如，2、12或者24小時)的呼吸不穩(wěn)定情況下的數(shù)據(jù)以及不是這種情況下(即，患者被視為是穩(wěn)定的)的數(shù)據(jù)。在一個實(shí)施例中，使 用來自I⑶患者的回顧性數(shù)據(jù)來生成兩個上述參考數(shù)據(jù)組一組出現(xiàn)嚴(yán)重呼吸問題的不穩(wěn) 定患者和一組沒有出現(xiàn)這種問題的患者。在另一實(shí)施例中，由健康護(hù)理提供者或其他經(jīng)訓(xùn) 練的人員基于醫(yī)學(xué)記錄對來自ICU患者的回顧性數(shù)據(jù)進(jìn)行注釋，以指示哪些患者出現(xiàn)嚴(yán)重 的呼吸問題而哪些沒有。機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)從全集中識別哪些參數(shù)與呼吸不穩(wěn)定性的起始最相關(guān)聯(lián)，并且基于 這些參數(shù)識別為呼吸不穩(wěn)定性的起始的可預(yù)測規(guī)則。一般而言，生成一個或多個規(guī)則的集 合，其采用參數(shù)中的至少兩個作為變量。在生成規(guī)則過程中，可以為參數(shù)設(shè)置閾值。如將會 意識到的，閾值中的一些要求(一個或多個)參數(shù)值等于或者低于閾值(例如，在Sp02的情 況下)以滿足規(guī)則并且患者被分類為不穩(wěn)定，而其他則要求參數(shù)值等于或者大于閾值(例 如，在MAWP、PP或者HR的情況下)以滿足規(guī)則。例如，一種類型的規(guī)則可以僅包括參數(shù)中的第一個，并且為該參數(shù)指定相對挑戰(zhàn) 性的閾值，該閾值使規(guī)則滿足并且患者被預(yù)測為不穩(wěn)定的，例如，在指定的時間窗內(nèi)。另一 類型的規(guī)則可以包括至少兩個參數(shù)(其中一個可以為第一參數(shù))。對于這種類型的規(guī)則，必 須滿足參數(shù)中的每個的閾值以使規(guī)則滿足，例如，患者被視為不穩(wěn)定。一般地，在這些參數(shù) 中的一個是第一參數(shù)時，其閾值可以比在第一類型的規(guī)則(當(dāng)?shù)谝粎?shù)是唯一的參數(shù)時) 時具有更小的挑戰(zhàn)性。例如，可以要求MAWP在第一類型的規(guī)則中高于17而在第二類型的 規(guī)則中高于12. 6。也預(yù)期其他規(guī)則，其中，參數(shù)之間的關(guān)系(例如比率)必須達(dá)到一閾值以 使規(guī)則得到滿足。在一個實(shí)施例中，必須滿足來自該組規(guī)則中的至少一個規(guī)則，以將患者確定為不 穩(wěn)定(或者穩(wěn)定)。在其他實(shí)施例中，必須滿足多于一個的規(guī)則。在一些實(shí)施例中，患者穩(wěn) 定性度量可以為連續(xù)變量指數(shù)而非二元度量(穩(wěn)定/不穩(wěn)定)。在該實(shí)施例中，可以考慮一 個或多個規(guī)則?？蛇x地，一個或多個規(guī)則可以為兩個或更多個參數(shù)的加權(quán)函數(shù)，其中，權(quán)重 考慮了參數(shù)的相對重要性。另外地或者可選地，患者穩(wěn)定性度量可以基于在不同時間采集的兩組或者更多組 參數(shù)值。例如，通過在預(yù)定時期內(nèi)一個或多個參數(shù)值的閾值變化而滿足一個或多個規(guī)則。規(guī)則可以根據(jù)預(yù)測時間窗而變化，因此，模型36可以具有針對多個時間窗中的每 個的不同規(guī)則組。例如，閾值可以取決于時間窗而不同。另外，規(guī)則可以根據(jù)患者類型而變 化，例如機(jī)械通氣與非機(jī)械通氣，或者根據(jù)年齡、性別、醫(yī)學(xué)狀況或者其他因素。相應(yīng)地，這 些因素中的每個可用于生成可應(yīng)用于該類患者的不同組規(guī)則。例如，在一個實(shí)例中，所有使用呼吸機(jī)的患者基于其是否經(jīng)受呼吸不穩(wěn)定性而被 劃分為兩組，該呼吸不穩(wěn)定性由在維持時期內(nèi)的低PF比率(例如，< 300)指示。使用機(jī)械 學(xué)習(xí)技術(shù)來發(fā)掘?qū)⑹褂盟R別的變量正確地分類來自兩個數(shù)據(jù)集的患者。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，某些 所測量的參數(shù)易于在這兩組中進(jìn)行區(qū)分平均氣道壓力(以mm Hg表示的MAWP)、平臺壓力 (以mm Hg表示的PP)、峰值吸氣壓力(以mm Hg表示的PIP)、動態(tài)肺/胸順應(yīng)性(以mL/ cmH20表示的Cas)、靜態(tài)呼吸順應(yīng)性(C靜態(tài))、呼吸率(以呼吸/分鐘表示的RR)、由脈搏血 氧儀測量的外周氧氣飽和度(以％氧合表示的Sp02)以及心率(以心跳/分鐘表示的HR)。 利用這些參數(shù)，使用機(jī)械學(xué)習(xí)技術(shù)來生成用于將患者分類為針對氣體交換折衷的不穩(wěn)定或 者穩(wěn)定的算法。以下為所發(fā)掘的一個規(guī)則的示例
MAffP > 17 —不穩(wěn)定MAffP > 12. 6 并且 Sp02 <=97 并且 HR > 86. 5 —不穩(wěn)定PP > 23. 8 并且 HR > 90. 5 并且 Sp02 <= 97. 5 —不穩(wěn)定否則一穩(wěn)定在這一示例中，存在用于識別呼吸不穩(wěn)定患者的三個規(guī)則以及第四個、缺省穩(wěn)定 規(guī)則。注意到在該示例中，盡管向機(jī)械學(xué)習(xí)算法提供針對八個特征(候選參數(shù))的數(shù)據(jù)，但 是該規(guī)則組僅使用它們中的四個。發(fā)現(xiàn)列表中的其他特征對于該組患者而言是無用的。如 將會意識到的，參數(shù)不限于以上所列的那些。例如，可以單獨(dú)地使用這些參數(shù)中的兩個或者 三個，或者與其他參數(shù)結(jié)合使用。除了基于呼吸機(jī)讀數(shù)和所監(jiān)測數(shù)據(jù)的變量以外，其他可能 的變量可能基于實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)(WBC)、手動輸入(凈體液平衡)、輻射成像(用于體積估計(jì))以 及手術(shù)史。同樣，如先前所提示的，盡管分類算法的以上示例是規(guī)則組的形式，但是能夠通 過以下方法將這些規(guī)則變換成單個連續(xù)指數(shù)(而非二元警報)將二元閾值變換成從0到1 變化的連續(xù)函數(shù)，并且使用標(biāo)準(zhǔn)模糊邏輯算子將這些連續(xù)函數(shù)進(jìn)行組合。示例性實(shí)施例適合在用于為氣體交換折衷的患者提供預(yù)測性警報的ICU中使用。 然而，其可以以其他方式進(jìn)行應(yīng)用。可以為在氣體交換折衷類別內(nèi)的問題子集生成警報，例 如，ALI和ARDS。在其他實(shí)施例中，可以應(yīng)用這里描述的方法來生成總患者敏銳度(acuity) 度量的呼吸分量?；蛘咴贗CU中或ICU以外，將該方法用于使用高分辨率數(shù)據(jù)。在一個實(shí)施例中，分析由監(jiān)測系統(tǒng)10提供的數(shù)據(jù)以回顧性地確定醫(yī)務(wù)人員是如 何對某些度量做出反應(yīng)以及干預(yù)是如何影響患者結(jié)果的。管理員能夠評估醫(yī)務(wù)人員管理患 者呼吸不穩(wěn)定性的表現(xiàn)如何，并且相應(yīng)地修改規(guī)則或者時間窗。圖3中示出的方法可以以能夠在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品實(shí)施。計(jì)算機(jī)程 序產(chǎn)品可以為可控程序記錄于其上的有形的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，例如，磁盤、硬盤，或者 可以為可傳輸載波，其中，可控程序表現(xiàn)為數(shù)據(jù)信號。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的常見形式包括，例 如，軟盤、軟磁盤、硬盤、磁帶或者任何其他磁性存儲介質(zhì)、CD-ROM、DVD或者任何其他光學(xué)介 質(zhì)、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EPR0M，或者其他存儲芯片或者盒式磁帶、傳輸介質(zhì)，諸如聲波 或者光波，例如那些在無線電波和紅外數(shù)據(jù)通信中生成的等，或者任何其他計(jì)算機(jī)可讀和 使用的介質(zhì)。示例性方法可以在以下中的一個或多個中實(shí)施通用計(jì)算機(jī)、(一種或多種)專用 計(jì)算機(jī)、經(jīng)編程的微處理器或者微控制器和外圍集成電路元件、ASIC或者其他集成電路、數(shù) 字信號處理器、硬線電子器件或者諸如離散元件電路的邏輯電路、諸如PLD、PLA、FPGA或者 PAL的可編程邏輯設(shè)備等。一般地，能夠?qū)嵤┯邢逘顟B(tài)機(jī)并且繼而能夠?qū)嵤﹫D3中所示的流 程圖的任何設(shè)備都能夠用于實(shí)施用于預(yù)測呼吸穩(wěn)定性的方法。已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。在閱讀和理解前述詳細(xì)描述的基礎(chǔ)上可以對 其他方面進(jìn)行修改和變化。只要所述修改和變化落在所附權(quán)利要求或其等價物的范圍內(nèi)， 意在將本發(fā)明解釋為包括所有這些修改和變化。
權(quán)利要求
一種用于預(yù)測患者呼吸穩(wěn)定性的裝置(10)，包括患者數(shù)據(jù)存儲器(24)，其存儲患者(12)的患者數(shù)據(jù)；分析器(34)，其與所述存儲器通信，用于計(jì)算患者呼吸穩(wěn)定性的度量，所述分析器向所述患者數(shù)據(jù)應(yīng)用所述至少一個規(guī)則，所述至少一個規(guī)則基于多個參數(shù)，所述參數(shù)組合起來被識別為可預(yù)測患者呼吸不穩(wěn)定性，并且所述分析器基于對所述至少一個規(guī)則的所述應(yīng)用確定所述患者呼吸穩(wěn)定性的度量。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括與存儲所述至少一個規(guī)則的所述分析器通信的模 型(36)。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述參數(shù)包括包含由以下內(nèi)容構(gòu)成的組中的至少 兩個平均氣道壓力(MAWP)； 平臺壓力(PP)；氧飽和度度量(Sp02或者Sa02)； 心率(HR)； 峰值吸氣壓力(PIP)； 動態(tài)肺/胸順應(yīng)性(Cas)； 靜態(tài)呼吸順應(yīng)性(Cim)； 呼吸率(RR)； 白細(xì)胞計(jì)數(shù)(WBC)；以及 凈體液平衡。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述參數(shù)包括包含由以下內(nèi)容構(gòu)成的組中的至少 兩個平均氣道壓力(MAWP)； 平臺壓力(PP)； 外周氧飽和度(Sp02)；以及 心率(HR)。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述規(guī)則包括 MAffP > 17 —不穩(wěn)定MAffP > 12. 6 并且 Sp02 <=97 并且 HR > 86. 5 —不穩(wěn)定 PP > 23. 8 并且 HR > 90. 5 并且 Sp02 <= 97. 5 —不穩(wěn)定 否則一穩(wěn)定
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述至少一個規(guī)則包括一組規(guī)則，所述規(guī)則中的每 一個為所述參數(shù)中的至少一個指定對于要滿足的規(guī)則而言必須達(dá)到的閾值。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述一組規(guī)則包括為所述參數(shù)中的第一個指定閾 值的第一規(guī)則，和為所述參數(shù)中的第二個指定閾值的第二規(guī)則。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述第二規(guī)則為來自所述第一規(guī)則的所述第一參 數(shù)指定不同閾值。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述患者呼吸穩(wěn)定性的度量是二元度量。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述患者呼吸的度量是變量值。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，由所述分析器應(yīng)用的所述至少一個規(guī)則取決于時 間窗，由此所述分析器計(jì)算第一時間窗內(nèi)的患者呼吸穩(wěn)定性的第一度量，以及第二時間窗 內(nèi)的患者呼吸穩(wěn)定性的第二度量。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述分析器被配置為當(dāng)所述患者呼吸穩(wěn)定性的度 量達(dá)到指示呼吸不穩(wěn)定性的閾值時輸出警報。
13.一種用于監(jiān)測和預(yù)測患者呼吸穩(wěn)定性的系統(tǒng)，包括 如權(quán)利要求1所述的裝置(10)；以及監(jiān)測系統(tǒng)(18)，其與所述裝置通信，用于采集與呼吸穩(wěn)定性相關(guān)的患者數(shù)據(jù)。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，還包括顯示監(jiān)測器，其與所述裝置通信，用于顯示輸出度量呼吸穩(wěn)定性。
15.一種用于預(yù)測患者呼吸穩(wěn)定性的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法，包括，其中所述參數(shù)與呼吸 不穩(wěn)定性相關(guān)存儲患者的患者數(shù)據(jù)；以及 計(jì)算患者呼吸穩(wěn)定性的度量，其包括向所述患者數(shù)據(jù)應(yīng)用至少一個規(guī)則，所述至少一個規(guī)則基于多個參數(shù)，所述參數(shù)組合 起來被識別為可預(yù)測患者呼吸不穩(wěn)定性；以及基于所應(yīng)用的至少一個規(guī)則確定所述患者呼吸穩(wěn)定性的度量。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括 向輸出設(shè)備輸出所計(jì)算的度量。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括 采集一組患者的患者數(shù)據(jù)的全集；根據(jù)所述患者是否呈現(xiàn)出呼吸不穩(wěn)定性而對所述患者進(jìn)行分類；以及 基于所采集的全集和患者分類生成所述規(guī)則。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括生成可以應(yīng)用到第一可選擇的時間窗的第一組規(guī)則；以及 生成可以應(yīng)用到第二可選擇的時間窗的第二組規(guī)則。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，計(jì)算所述患者呼吸穩(wěn)定性的度量包括 識別時間窗；以及計(jì)算所述時間窗內(nèi)患者呼吸穩(wěn)定性的度量。
20.一種編碼指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時，所述指令使所述計(jì)算機(jī)執(zhí) 行如權(quán)利要求15所述的方法。
21.一種用于監(jiān)測和預(yù)測患者呼吸穩(wěn)定性的系統(tǒng)，包括 患者數(shù)據(jù)存儲器(24)，其存儲患者(12)的患者數(shù)據(jù)；分析器(34)，其與所述存儲器通信，并計(jì)算患者呼吸穩(wěn)定性的度量，所述分析器向所述 患者數(shù)據(jù)的參數(shù)應(yīng)用一組規(guī)則，所述組規(guī)則被識別為患者呼吸不穩(wěn)定性的預(yù)測，并且基于 所述規(guī)則的所述應(yīng)用，所述分析器確定所述患者呼吸穩(wěn)定性的度量，所述組規(guī)則中的每個 為至少一個參數(shù)建立閾值；監(jiān)測系統(tǒng)(18)，其用于采集與呼吸穩(wěn)定性相關(guān)的患者數(shù)據(jù)，向所述存儲器供應(yīng)患者數(shù) 據(jù)；以及輸出設(shè)備，其與所述分析器通信，用于向所述系統(tǒng)的用戶輸出所述輸出度量呼吸穩(wěn)定性。
全文摘要
一種用于預(yù)測患者呼吸穩(wěn)定性的裝置(10)，包括患者數(shù)據(jù)存儲器(24)，其存儲患者(12)的患者數(shù)據(jù)；以及分析器(34)，其與所述存儲器通信，用于計(jì)算患者呼吸穩(wěn)定性的度量。所述分析器向患者數(shù)據(jù)應(yīng)用至少一個規(guī)則，所述至少一個規(guī)則基于多個參數(shù)，所述參數(shù)的組合被識別為患者呼吸不穩(wěn)定性的預(yù)測，諸如平均氣道壓力(MAWP)、平臺壓力(PP)、動脈血氧飽和度(SaO2或者SpO2)、以及心率(HR)。并且所述分析器基于對所述至少一個規(guī)則的應(yīng)用確定患者呼吸穩(wěn)定性的度量。
文檔編號A61B5/08GK101938939SQ200980104287
公開日2011年1月5日 申請日期2009年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月7日
發(fā)明者B·格羅斯, C·M·恩內(nèi)特, K·P·李, L·埃謝曼, L·尼爾森, M·賽義德 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司