用于監(jiān)測(cè)對(duì)象的血液動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于監(jiān)測(cè)對(duì)象的血液動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和對(duì)應(yīng)的方法，尤其涉及用于監(jiān)測(cè)諸如患者或早產(chǎn)兒的對(duì)象的血壓變化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和對(duì)應(yīng)的方法。本發(fā)明還涉及處理器和對(duì)應(yīng)的處理方法以及用于實(shí)施用于在這樣的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中使用的所述處理方法的計(jì)算機(jī)程序。
【背景技術(shù)】
[0002]在醫(yī)學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的領(lǐng)域中，具有被設(shè)置在頂點(diǎn)位置處以便檢測(cè)患者的脈搏和呼吸的加速度計(jì)以及被設(shè)置在上臂處的基于袖套的壓力監(jiān)測(cè)器以及還有被設(shè)置在手腕或指尖處的光體積描記(PPG)傳感器的監(jiān)測(cè)設(shè)備是可獲得的。這些傳感器允許對(duì)患者的連續(xù)監(jiān)測(cè)。
[0003]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)要由患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所解決的主要問題是對(duì)患者惡化的細(xì)微體征的早期辨識(shí)。
[0004]對(duì)于具有例如可以引起對(duì)患者的增加的風(fēng)險(xiǎn)的血液動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定的某些患者來說，連續(xù)的血壓測(cè)量是必要的。另外，這對(duì)于監(jiān)測(cè)新生兒重癥監(jiān)護(hù)室(NICU)中的早產(chǎn)兒來說也常常是重要的。無創(chuàng)血壓測(cè)量主要基于脈搏測(cè)壓閉合式手臂袖套，所述脈搏測(cè)壓閉合式手臂袖套僅允許間歇的測(cè)量。該方法不僅對(duì)于患者來說是不舒服的，或者甚至對(duì)于早產(chǎn)兒來說是難以使用的，而且還可能在沒有血壓測(cè)量的時(shí)間間隔期間錯(cuò)過關(guān)鍵的血壓變化。血壓通常僅在低敏度環(huán)境中一天測(cè)量一次或兩次。
[0005]因此存在對(duì)用于提供對(duì)血液動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的并且尤其是血壓的顯著變化的連續(xù)檢測(cè)的監(jiān)測(cè)設(shè)備的強(qiáng)烈興趣。
[0006]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的一種用于監(jiān)測(cè)血壓變化的方法是基于脈搏到達(dá)時(shí)間方法的，其中，根據(jù)心電圖來采集心率，并且結(jié)合光體積描記圖來確定血壓變化，所述光體積描記圖是由在患者的指尖、耳部、前額或手腕處的各自的光-光學(xué)傳感器來采集的。脈搏到達(dá)時(shí)間被確定為射血前期與脈搏傳導(dǎo)時(shí)間的總和，其中，射血前期、等體積收縮期能夠獨(dú)立于血壓而改變，使得該方法的可靠性降低。然而，使用脈搏到達(dá)時(shí)間的相對(duì)變化已經(jīng)被證明是用于對(duì)歸因于血壓降低的即將發(fā)生的昏厥的早期檢測(cè)的可行的參數(shù)，其中，20mm Hg的減少與脈搏到達(dá)時(shí)間的20…40毫秒的變化相關(guān)聯(lián)。
[0007]W0 2013/093690 A1公開了一種用于在監(jiān)測(cè)用戶中的壓力感受器反射作用中使用的裝置。所述裝置包括處理器，所述處理器被配置為處理由被附接到床或被定位為接近床的第一傳感器輸出的信號(hào)以確定用戶何時(shí)從在床上的躺體位移動(dòng)到坐體位，并且被配置為通過處理該信號(hào)來提供對(duì)用戶的壓力感受器反射作用的指示以確定作為從躺體位到坐體位的移動(dòng)的結(jié)果而發(fā)生的用戶的心率變化。
[0008]Wong M.Y.M等人的 “Contactless recording of photoplethysmogram on asleeping bed”，PROCEEDINGS OF THE 31ST ANNUAL INTERNAT1NAL CONFERENCE OF THEIEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND B1LOGY SOCIETY:ENGINEERING THE FUTURE OFB1MEDICINE,EMBC 2009，IEEE，2009年9月3 日(2009-09-03)，第907-910頁，公開了一種用于在用于心率(HR)估計(jì)的睡眠床上記錄反射模式光體積描記圖(PPG)的非接觸式監(jiān)測(cè)方法。在該研究中也測(cè)量心電圖(ECG)和脈搏傳導(dǎo)時(shí)間(PTT)。分別在PPG傳感器與對(duì)象的皮膚之間具有和不具有直接接觸的情況下，在從對(duì)象的右食指和對(duì)象的背部獲得PPG的同時(shí)從對(duì)象的肢體測(cè)量ECG。即使沒有將傳感器直接附接到對(duì)象的皮膚，也從對(duì)象的背部獲得干凈的PPG波形。從背部PPG導(dǎo)出的心跳到心跳的HR與從手指PPG和ECG測(cè)量的HR緊密相關(guān)。
[0009]用于在沒有身體上的傳感器(例如，危害新生兒的皮膚的電極)的情況下監(jiān)測(cè)對(duì)象(例如，新生兒護(hù)理中的早產(chǎn)兒)的血液動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，尤其是用于檢測(cè)血液動(dòng)力學(xué)危機(jī)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在當(dāng)前是不可獲得的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于監(jiān)測(cè)對(duì)象的血液動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的改進(jìn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)和方法使得能夠以低技術(shù)努力、增加的舒適性以及改進(jìn)的安全性來對(duì)對(duì)象進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測(cè)，并且尤其能用于監(jiān)測(cè)早產(chǎn)兒。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于監(jiān)測(cè)對(duì)象的血液動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括:
[0012]-成像單元，其用于隨時(shí)間獲得所述對(duì)象的多幅圖像，
[0013]-傳感器單元，其用于采集與所述對(duì)象的生命體征有關(guān)的所述對(duì)象的傳感器信號(hào)，
[0014]-PPG單元，其用于根據(jù)所述多幅圖像來生成光體積描記PPG信號(hào)，以及
[0015]-評(píng)價(jià)單元，其用于共同地評(píng)價(jià)所述傳感器信號(hào)和所述PPG信號(hào)，以提取一個(gè)或多個(gè)脈搏到達(dá)時(shí)間PAT度量，并從所述一個(gè)或多個(gè)PAT度量提取關(guān)于所述對(duì)象的血液動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的血液動(dòng)力學(xué)信息。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于在用于監(jiān)測(cè)對(duì)象的血液動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中使用的處理器，所述處理器包括:
[0017]-PPG單元，其用于根據(jù)隨時(shí)間獲得的多幅圖像來生成光體積描記PPG信號(hào)，以及
[0018]-評(píng)價(jià)單元，其用于共同地評(píng)價(jià)所述對(duì)象的所采集的傳感器信號(hào)、與所述對(duì)象的生命體征有關(guān)的所述傳感器信號(hào)以及所述PPG信號(hào)，以提取一個(gè)或多個(gè)脈搏到達(dá)時(shí)間PAT度量，并從所述一個(gè)或多個(gè)PAT度量提取關(guān)于所述對(duì)象的血液動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的血液動(dòng)力學(xué)信息。
[0019]在本發(fā)明的又一的方面中，提供了對(duì)應(yīng)的方法，包括程序代碼單元的計(jì)算機(jī)程序，所述程序代碼單元用于，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)，令計(jì)算機(jī)執(zhí)行在本文中公開的處理方法的步驟，以及其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品當(dāng)由處理器運(yùn)行時(shí)，令在本文中公開的所述處理方法被執(zhí)行。
[0020]在從屬權(quán)利要求中定義了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，要求保護(hù)的方法、處理器、計(jì)算機(jī)程序以及計(jì)算機(jī)介質(zhì)具有與要求保護(hù)的系統(tǒng)以及在從屬權(quán)利要求中定義的相似和/或相同的優(yōu)選實(shí)施例。
[0021]本發(fā)明基于以下想法:利用一種非接觸式方法來獲得被用作在關(guān)于對(duì)象的血液動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的血液動(dòng)力學(xué)信息(例如，血壓)的提取中的一個(gè)元素的PPG信號(hào)。所述非接觸式方法是公知的并且使用遠(yuǎn)程PPG的原理以獲得對(duì)象的諸如心率、呼吸速率或Sp02的生命體征。所述非接觸式方法使用對(duì)對(duì)象的時(shí)間系列的圖像幀的諸如相機(jī)(例如，視頻相機(jī))的成像單元，所述成像單元然后用于以已知的方式來生成PPG信號(hào)。
[0022]本發(fā)明使用作為第二元素的與對(duì)象的生命體征有關(guān)的并且由傳感器單元(包括一個(gè)或多個(gè)相同的或不同的傳感器)采集的傳感器信號(hào)。該傳感器單元優(yōu)選被配置用于也在沒有將傳感器布置到對(duì)象的身體的情況下測(cè)量傳感器信號(hào)。
[0023]通過對(duì)PPG信號(hào)和傳感器信號(hào)進(jìn)行組合分析的方式，能夠在沒有使用(優(yōu)選以非接觸的方式)被附接到對(duì)象的身體的感測(cè)器件的情況下獲得關(guān)于對(duì)象的血液動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，尤其是血液動(dòng)力學(xué)狀態(tài)變化的可靠且即時(shí)的信息。另外，能夠容易地進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測(cè)。所提出的系統(tǒng)因此提供了增加的舒適性并且能夠用于連續(xù)地監(jiān)測(cè)例如NICU中的早產(chǎn)兒。
[0024]根據(jù)一實(shí)施例，所述評(píng)價(jià)單元被配置為根據(jù)對(duì)所述傳感器信號(hào)和所述PPG信號(hào)的共同評(píng)價(jià)來確定血壓變化。所述PPG信號(hào)遞送關(guān)于血液體積脈沖的信息，并且所述傳感器信號(hào)遞送關(guān)于諸如心率的生命體征或者甚至表示ECG信號(hào)的信息。根據(jù)這兩種信號(hào)的組合，可以確定與心臟誘導(dǎo)的壓力波在對(duì)象的動(dòng)脈系統(tǒng)中行進(jìn)的速度相對(duì)應(yīng)的某個(gè)時(shí)間持續(xù)信號(hào)?？梢曰谠摃r(shí)間持續(xù)信號(hào)來確定血壓變化。由于通過測(cè)量PPG信號(hào)和傳感器信號(hào)僅僅確定血壓，因此減少了用于確定血壓變化的技術(shù)努力，對(duì)象不需要穿戴(例如，基于袖套的)血壓測(cè)量設(shè)備，并且能夠接近實(shí)時(shí)地連續(xù)測(cè)量血壓的趨勢(shì)，使得確保該測(cè)量結(jié)果的高的可靠性。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，所述評(píng)價(jià)單元被配置為提取一個(gè)或多個(gè)脈搏到達(dá)時(shí)間PAT度量，并從所述一個(gè)或多個(gè)PAT度量提取關(guān)于對(duì)象的血液動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的血液動(dòng)力學(xué)信息。這樣的PAT度量的非限制范例為PAT底值(foot)、PAT 20%, PAT 50%, PAT 80%、PAT頂值(top)、脈搏傳導(dǎo)時(shí)間和/或射血前期。根據(jù)已知的PAT方法，這樣的PAT度量是公知的。根據(jù)PPG信號(hào)和傳感器信號(hào)的組合，能夠容易地獲得并監(jiān)測(cè)這樣的PAT度量以檢測(cè)對(duì)象的血液動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的變化。從各個(gè)身體位點(diǎn)(例如，從前額和足部)測(cè)量PPG信號(hào)允許檢測(cè)脈搏傳導(dǎo)時(shí)間度量，SP，PTT度量，所述PTT度量不受射血前期的影響。更確切地，在數(shù)學(xué)意義上，采取至少兩