專利名稱：基于模型的注射點監(jiān)控器的制作方法
基于模型的注射點監(jiān)控器技術領域
本公開一般地涉及注射藥劑的管理，更具體地涉及用于檢測針對患者的注射藥劑流中的異常的系統。
背景技術：
許多人受到慢性健康問題的困擾，其治療需要規(guī)律的并且有時是長期的靜脈內藥劑輸送。對于比如糖尿病、哮喘、癲癇、癌癥甚至過敏等疾病的某些治療法需要規(guī)律且連續(xù)地注射精確量的靜脈內藥劑以維持患者生存。藥劑的靜脈內注射可以根據患者、治療法、以及對醫(yī)師和治療機構的選擇而具有許多形式。許多注射經由流入心臟附近的大血管的“中樞”線路(比如普通腔靜脈)來提供，或者比如經由右心房直接提供到心臟。一般通過比如導管、針頭、或者IV插管之類的血管接入裝置(vascular access devices, VAD)來提供注射。它們可以置于血管中，比如頭部(例如頭皮針頭)、腳部(例如足背靜脈)、手背側、手腕、和公知為肘前區(qū)域的肘部內側的血管中。當藥劑意外注射到VAD穿刺點或者VAD出口周圍的組織中時，會發(fā)生“滲入”或“外溢”。這都是對組織的顯著傷害，并且損失了要輸入目標器官的藥劑。在注射中使用的哪怕是普通的IV液體(比如生理鹽水和葡萄糖)，其高滲透和高張力性質也會導致局部損害，引起神經損傷、組織壞死和感染。對于位于中樞的導管，進入胸腔的尤其是進入心臟周圍的心包囊的VAD出口的穿透可能是危及生命的。發(fā)明內容
需要一種系統和/或方法來確定藥劑是否正注射到VAD穿刺點或VAD出口周圍的組織區(qū)域中。相應地，本文描述的系統和方法有利地具備如下特征確定注射點區(qū)域(ISR) 的估計狀態(tài)，以及在注射點區(qū)域的估計狀態(tài)和液體輸送通道針對該注射點區(qū)域的多個實際液體狀態(tài)參數指示了滲入時輸出該狀態(tài)的警告、警報和/或圖形/數字指示符。在具體實施例中，使用注射點區(qū)域的隔室模型或者注射點區(qū)域的連續(xù)體模型來確定注射點區(qū)域的估計狀態(tài)。
根據本公開的具體實施例，提供了一種藥劑輸送監(jiān)控裝置。該裝置包括配置用于接收輸入信息的用戶接口，以及配置用于測量液體輸送通道的多個液體狀態(tài)參數的傳感器，通過所述液體輸送通道，藥劑被血管接入裝置(VAD)輸送到患者的注射點區(qū)域。該裝置還包括配置用于基于所測量的多個液體狀態(tài)參數、和輸入信息來確定注射點區(qū)域的狀態(tài)的處理器，以及配置用于提供與注射點區(qū)域的狀態(tài)有關的通信信息的輸出裝置。
根據本公開的具體實施例，提供了一種用于監(jiān)控藥劑輸送的方法。該方法包括接收輸入信息，和測量液體輸送通道的多個液體狀態(tài)參數，通過所述液體輸送通道，藥劑被血管接入裝置(VAD)輸送到患者的注射點區(qū)域。該方法還包括基于所測量的多個液體狀態(tài)參數以及輸入信息來確定注射點區(qū)域的模型狀態(tài)，和提供與注射點區(qū)域的狀態(tài)有關的通信信肩、ο
根據本公開的具體實施例，提供了一種包括計算機可讀指令的計算機可讀介質，該指令用于使得處理器執(zhí)行用于監(jiān)控藥劑輸送的方法。該方法包括接收輸入信息，和測量液體輸送通道的多個液體狀態(tài)參數，通過所述液體輸送通道，藥劑被血管接入裝置(VAD) 輸送到患者的注射點區(qū)域。該方法還包括基于所測量的多個液體狀態(tài)參數以及輸入信息來確定注射點區(qū)域的模型狀態(tài)，和提供與注射點區(qū)域的狀態(tài)有關的通信信息。


用于進一步理解本發(fā)明并且結合形成本說明書一部分的附圖示出了公開的實施例，并且與說明書一起用于解釋公開實施例的原理。在附圖中
圖1圖示出根據具體實施例的藥劑輸送監(jiān)控系統。
圖2是圖1的藥劑輸送監(jiān)控系統的狀態(tài)示圖。
圖3A是患者注射點區(qū)域的示例性三室模型。
圖;3B是患者注射點區(qū)域的示例性二室模型。
圖3C是圖示出如何從方程2. 8導出方程2. 9的示圖。
圖3D是圖;3B的二室模型中的滲入示圖。
圖3E是滲入的建模。
圖3F是患者注射點區(qū)域的示例性三室模型。
圖3G是圖3F的三室模型中的滲入示圖。
圖3H是用于對IV滲入進行建模的一組模型方程。
圖31是公開的隔室模型所使用的正常成人的參數估計值的集合。
圖3J圖示出注射點附近組織中的體積的模型預測。
圖;3K圖示出注射點附近組織中的壓力隨時間變化的測量值。
圖3L圖示出緊靠IV點區(qū)域的各種尺寸的組織隔室中壓力隨時間變化的測量值。
圖4Α至圖4C針對患者注射點區(qū)域的示例連續(xù)體模型圖示出血管接入裝置的三個位置。
圖4D圖示出針對壓力和位移的連續(xù)體模型解的一個解。
圖4Ε圖示出針對三個不同注射速率的注射點區(qū)域處的預測壓力。
圖4F圖示出針對特定注射速率的注射點區(qū)域處的預測壓力。
圖4G圖示出沿一條穿過注射點區(qū)域的線所估計的壓力。
圖4Η圖示出二維平面中的軸對稱模型。
圖41圖示出從圖4Η的二維平面映射到三維空間的軸對稱模型。
圖5是用于使用圖1的藥劑輸送監(jiān)控系統對藥劑的輸送進行監(jiān)控的示例性處理。
圖6是圖示出能夠按照本公開的一種配置執(zhí)行本公開的具體方面的一個示例性計算系統的框圖。
具體實施方式
在將液體藥劑輸送到患者注射點區(qū)域的操作中，存在由于正注射到間質組織空間 (ITS)中的藥劑引起傷害的問題。以前對這種注射安全性的監(jiān)控的多種嘗試是不準確的或者是沒有效果的，部分原因在于無法采用關于患者、VAD、液體和歷史的信息。本公開的實施例至少部分地針對并解決了這一問題以及其它問題，本公開的實施例包括一種藥劑輸送監(jiān)控裝置。該裝置包括配置用于接收輸入信息的用戶接口和配置用于對液體輸送通道的多個液體狀態(tài)參數進行測量的傳感器，通過該液體輸送通道，藥劑被血管接入裝置(VAD)輸送到患者的注射點區(qū)域。該藥劑輸送監(jiān)控裝置還包括配置用于基于所測量的多個液體狀態(tài)參數和輸入信息來確定注射點區(qū)域的狀態(tài)的處理器，以及配置用于提供與注射點區(qū)域的狀態(tài)有關的通信信息的輸出裝置。
在以下詳細描述中，闡明了許多具體細節(jié)以提供對本公開的全面理解。不過，對本領域普通技術人員顯而易見的是，本公開的實施例可以在沒有這些具體細節(jié)中的一些的情況下實現。在其它示例中，沒有詳細示出公知的結構和技術，以免模糊了本公開。
圖1圖示出根據具體實施例的藥劑輸送監(jiān)控系統100。系統100包括用戶接口 102、出口壓力傳感器104、和處理器106。該系統100例如使用輸液泵122(例如 CareFusion' s Alari S 系統標準件輸液泵線)或者患者護理單元1 來監(jiān)控藥劑118從靜脈內(IV)輸液袋通過液體輸送通道110經由VAD進入患者116的注射點區(qū)域114的注射。耦接到模塊126的輸液泵模塊122和患者護理單元124(或者“患者控制單元”或“P⑶” 或“控制器”)兩者都可以包括它們自身的用戶接口、輸出(例如顯示器)和處理器(例如用于接收壓力信號并控制泵送。在具體實施例中，系統100例如可以測量阻力以調節(jié)流速。 如本文所述，術語“注射點區(qū)域”、“ISR”、“間質組織空間”、“ITS”、“IV點”、和“IV點組織” 可以交換使用。示例VAD包括導管、植入端口、針頭和靜脈內插管。在具體實施例中，處理器106用于執(zhí)行所選信息處理，而嵌入輸液泵模塊122中的微控制器用于比如調節(jié)流速之類的較低級(例如快速、實時的)處理以及處理所接收的壓力信號以計算流阻。
用戶接口 102配置用于為系統100接收輸入信息(或者“提供信息”)，比如患者信息、藥劑信息、和/或VAD信息，并且通過輸出裝置108輸出信息。患者信息包括患者體重、患者身高、患者體表面積、患者年齡、和/或患者性別。在具體實施例中，患者信息包括患者的診斷和治療，其可能影響比如注射點區(qū)域處的組織發(fā)生水腫的概率這類因素。藥劑信息包括藥劑的化學性質、藥劑的濃度、注射劑量的速率(例如ug/kg/min)和藥劑的流速 (例如mL/h)、以及與藥劑相關的至少一種稀釋液或添加劑的性質。VAD信息包括VAD的類型、VAD的尺寸、VAD在身體中的位置點、VAD的應變值(compliance value)、VAD的阻力值、 和注射網絡的拓撲(例如通過相同VAD正在對哪些通道進行注射)。在具體實施例中，這些值包括測量值，其為經由用戶接口 102輸入的、存儲在PCU IM中的靜態(tài)值，和/或存儲在連接到rcu IM的網絡上的靜態(tài)值，比如存儲在與rcu IM無線通信的服務器上。在具體實施例中，VAD信息可以是可從與服務器通信的網站(例如，VAD制造商的網站)上獲得和接收的?？梢允褂糜芯€或無線輸入裝置作為用戶接口 102，比如(但不限于)鍵盤、觸摸屏顯示器、鼠標、麥克風、磁卡閱讀器、生物閱讀器-傳感器、感應式/接近閱讀器、射頻(RF) 識別閱讀器、和符號閱讀器(symbology reader)。在具體實施例中，上述參數的獲取至少部分通過信息的電子通信來執(zhí)行，比如通過使用光學條形碼或者患者護理單元或輸液泵與系統100之間的射頻識別(RFID)鏈接來執(zhí)行，以減輕醫(yī)師錄入信息的需要。在具體實施例中，(例如無線或有線地)連接到系統100的服務器可以從比如入院-出院-轉院(ADT)系統、檢驗科、醫(yī)囑條目(physician order entry，POE)、和/或藥房之類的現有源來獲取該 fn息ο
出口壓力傳感器104配置用于測量液體輸送通道110的多個液體狀態(tài)參數。液體狀態(tài)參數例如包括液體輸送通道的壓力瞬時變化和變化速率、液體輸送通道的阻力、液體輸送通道的容量、和液體輸送通道的流體阻抗。在具體實施例中，在液體輸送通道110的出口處(比如在藥劑118離開液體輸送通道110的注射點區(qū)域114處)測量壓力。
在具體實施例中，基于由處理器106在藥劑118的平均注射速率中引入的小范圍調節(jié)來測量注射管道網絡110的輸入流阻。在具體實施例中，采用了兩個基本方式來測量輸入流阻。一個方式用于50mL/h以上的速率。剩下一個較復雜的方式用于等于或小于 50mL/h的速率。原則上，較高速率的方式典型地以圍繞程序制定均值的方波圖案動態(tài)地調節(jié)流速，并測量針對這些調節(jié)的壓力響應。從低速率時的最終壓力減去高速率時的最終壓力，并且用該差值除以流速差值。該結果為液體通路的“動態(tài)”輸入阻力。使用中值和求平均方法(median and averaging method)對結果阻力進行濾波，以消除離床活動等引起的噪聲。較低流速的方法實現類似的結果，但是，為了避免流體圖案中的對于一些藥劑而言不期望的不適當變化，壓力信號的調節(jié)和后續(xù)處理稍微復雜一些。與測量輸入流阻方法有關的更多信息可以在美國專利第5，803，917號和第6，416，291號中找到，其整體通過引用并入本文。小范圍調節(jié)與液體輸送通道110中的結果壓力變化相關聯，以進一步測量液體輸送通道110的輸入處的容量和阻抗。在包括了測量流體阻抗的具體實施例中，出口壓力傳感器104配置為具有高分辨率和高準確度。
處理器106配置用于基于所測量的多個液體狀態(tài)參數和輸入信息來確定注射點區(qū)域114的狀態(tài)。在具體實施例中，處理器106配置用于記錄瞬時液體狀態(tài)參數、過濾后的液體狀態(tài)參數、和液體狀態(tài)參數的長期趨勢中的至少一個。處理器106還配置用于基于液體輸送通道的壓力、液體輸送通道的阻力、和輸入信息(例如患者信息、藥劑信息、和/或 VAD信息)來對注射點區(qū)域114處的液體和蛋白質的狀態(tài)(例如蛋白質質量、組織孔隙度) 進行建模。在具體實施例中，模型還基于液體輸送通道的阻抗。如本文所述，在具體實施例中，術語“阻抗”結合了阻力、應變性和慣性三個互不相關的參數。在具體實施例中，模型采用了液體輸送通道110的泵出量。在具體實施例中，模型還采用了所測量的液體狀態(tài)參數的歷史，比如注射的藥劑118的歷史(例如注射的藥劑隨時間變化的體積)。所測量的液體狀態(tài)參數的歷史(例如注射的藥劑隨時間變化的體積)配置為存儲在存儲器120中。
在具體實施例中，模型是分立的隔室模型(compartment model)或者連續(xù)體模型 (continuum model)，或者二者的結合。隔室模型描述了液體和蛋白質(即血漿液體的主要溶質)的量和壓力，并且根據它們可以導出注射點區(qū)域114周圍的組織中的預期的體積、 變形和壓力。連續(xù)體模型描述了類似參數，但是采用ITS的彈性和孔隙度的更高分辨率的物理模型來計算它們。隔室模型將身體及其液體概念化并分離成數量較少的多個同質的區(qū)域，而連續(xù)體或有限元模型則以物理維度來描述身體及其液體隨時間變化的性質。在具體實施例中，連續(xù)體模型用于將隔室模型的結構和參數精細化的過程中，并且利用適當的處理能力來直接在實時系統中實現。
由于隔室模型模擬了不同區(qū)域之間的液流而連續(xù)體模型模擬了一個區(qū)域內的液流，因此它們互為補充。下面進一步詳細描述與這些模型有關的細節(jié)以及如何產生這些模型?；谖礉B入狀態(tài)與滲入狀態(tài)的模型估計之間的比較，輸出裝置108配置用于提供與注射點區(qū)域114的狀態(tài)有關的通信信息，比如表示出注射點區(qū)域114已被滲入。例如，該模型配置用于預測ITS中不存在IV液體，S卩“正常”狀態(tài)，并且配置用于將IVD的任何正值預測為逐漸惡化的狀況。
基于對IV流體、所測量的壓力和阻力、以及諸如應變性和孔隙度之類與操作者錄入的患者參數(比如年齡和IV VAD位置)相關的參數的獲悉，該模型預測間質組織的狀態(tài)，包括添加到胞間隙的液體量、傳輸的蛋白質的量和預期的壓力值。如果傳感器104所測量的液體狀態(tài)參數沒有處在對應的預期液體狀態(tài)參數的預定范圍內，則處理器106向輸出裝置108發(fā)送通信信息。在具體實施例中，輸出的通信信息是警告、警報和/或該狀態(tài)的圖形/數字表示。在具體實施例中，輸出的通信信息是閾值驅動事件。在具體實施例中，輸出的通信信息將間質組織的狀態(tài)表示為產生和不產生警報/警告事件的連續(xù)變量。在具體實施例中，可以基于與患者關聯的性質來發(fā)送通信信息，比如但不限于(1)注射通路的液體體積、壓力、應變性和阻力，( 液體體積、壓力、蛋白質質量、應變性、和間質組織胞間質 (matrix)的孔隙度，( 以及液體體積、壓力、蛋白質質量、應變性、和末梢血管的阻力。在具體實施例中，這些值的變化率可以是獨立的狀態(tài)參數。例如，在具體實施例中，可以通過壓力相對于泵出體積的變化率趨勢來確定血管位置點周圍的被滲入組織位置點區(qū)域的應變性。與應變性通常較高并且壓力通常不隨注射液的給定體積而變化的血管相比，在被滲入組織位置點中，取決于至少部分滲入過程中的泵出流速及其與淋巴攝取的關系，壓力可以隨時間增大。例如，在20mL/h時，預期IOkg的兒童將受不了此時的淋巴攝取，因此，如果插管刺破了血管壁，則預期的是壓力將會在一段時間中增大。所公開的隔室模型預測，隨著壓力上升，液體開始更快地擴散，從而最終達到相對穩(wěn)定狀態(tài)的壓力。
一旦輸出裝置108(其在圖1中圖示為顯示器)接收到通信信息，輸出裝置108配置用于比如以值、警告或警報的形式來顯示該通信信息。該通信信息例如可以是可視通信信息(例如屏上消息或者圖形指示符，比如條形圖或走勢圖)、可聽通信信息(例如蜂鳴警報)、不同類型的感官通信信息(例如振動)、或者它們的任意組合。在具體實施例中，輸出裝置108配置用于在將藥劑118注射到患者116中的整個時段內對當前及預期的液體狀態(tài)參數都進行顯示，而不管預期的液體狀態(tài)參數是否指示了滲入。這種顯示的優(yōu)點在于，其對操作者提供了患者116的注射點區(qū)域114的連續(xù)狀態(tài)。在具體實施例中，輸出裝置108配置用于顯示當前液體狀態(tài)參數相對于預期液體狀態(tài)參數的偏差。例如，如果ITS中的預期IV 液體為零，則輸出裝置I08將會顯示its中存在的IV液體的模型估計。在具體實施例中， 通信信息包括由所公開的模型所估計的關鍵狀態(tài)變量的估計值，例如注射點區(qū)域114中的估計的靜脈內液體，其在正常狀況下應當為零。在具體實施例中，如上所述，由輸出裝置來呈現估計的關鍵狀態(tài)變量，比如使得醫(yī)師能夠判斷任意動作是否為適當的。在具體實施例中，輸出裝置將估計的關鍵狀態(tài)變量用作警報閾值。在具體實施例中，閾值可以取決于患者的注射點區(qū)域114(例如成人、兒童或者嬰兒的注射點區(qū)域114)的尺寸、藥劑可能的毒性， 例如對于高起皰劑注射，該閾值應當低于用于水合作用的鹽溶液注射。
輸出裝置108被圖示為顯示器?？梢允褂闷渌愋偷妮敵鲅b置108，包括但不限于打印機、可聽指示器(比如揚聲器)、或者比如顯示屏之類的其它可視指示器，可視指示器包括陰極射線管(CRT)顯示器、真空熒光顯示器(VFD)、發(fā)光二極管(LED)顯示器、等離子體顯示板(PDP)、液晶顯示器(IXD)、有機發(fā)光二極管(OLED)、或者表面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射顯示器(SED)。類似地，提供到輸出裝置108的通信信息例如可以是可視通信信息(例如屏上消息)、可聽通信信息(例如蜂鳴警報)、不同類型的感官通信信息(例如振動)或者它們的任意組合。輸出裝置108配置用于顯示或以其他方式輸出由處理器106提供的信息，比如對所測量的液體狀態(tài)參數是否處在預期液體狀態(tài)參數的預定范圍內進行識別的通信信息。
圖2是圖1的藥劑輸送監(jiān)控系統的信號流和處理高級狀態(tài)示圖200。由處理器106 產生的模型210基于各種輸入，例如包括患者信息212 (例如體重和其它非變化屬性)、藥劑 118的隨時間變化的液體輸送通道泵出量222、隨時間變化的液體輸送通道(例如IV線) 壓力218(例如，參考所測量的液體輸送通道壓力記錄值歷史，其存儲在存儲器120中)、隨時間變化的液體輸送通道阻力220、和VAD信息216。在具體實施例中，模型210還基于包括藥劑信息214在內的輸入。藥劑118的隨時間變化的液體輸送通道泵出量222、隨時間變化的液體輸送通道壓力218、隨時間變化的液體輸送通道阻力220、和VAD信息216還提供來用于例如由處理器106進行的信號處理228。模型210的輸出被提供到判斷邏輯230 (例如在處理器106中)以用于利用例如當前測量的液體輸送通道壓力238、當前測量的液體輸送通道阻力對0、和當前測量的壓力與注射的體積的比值232來進行處理，其中模型210的輸出包括患者116的注射點區(qū)域114的估計狀態(tài)值224(例如，注射點區(qū)域114滲入了多少注射液，或者在注射點區(qū)域114中有多少蛋白質——這是脈管系統、淋巴和ITS之間的液體傳輸中的至關重要的因素)。這些當前測量值238、240和232由信號處理2 提供，并且還提供來用于呈現處理250(包括可能的縮放和偏移平滑范圍動態(tài))以便可選地顯示在信息顯示器252(比如輸出裝置108)上。例如，可以對操作者顯示預期的液體輸送通道110的壓力和阻力224以及當前測量的液體輸送通道壓力238和阻力M0，以用于監(jiān)控對患者116 的藥劑118的注射。返回判斷邏輯230，如果基于所提供的狀態(tài)警報和警告閾值216(其為患者信息212和藥劑信息2M的函數)，當前測量值238、240和232以及模型估計值2M表示注射點區(qū)域114已被滲入，則通過例如輸出裝置108來指示警報和/或警告234，或者，在具體實施例中，例如通過與藥劑輸送監(jiān)控裝置100相關聯的泵來調節(jié)對患者116的藥劑注射的控制234。
圖3A是患者116的注射點區(qū)域114的示例隔室模型300。如圖3A所示，一般化且高度簡化的示例性隔室模型將身體的液體分成獨立的同質隔室(血管中的)血漿302、緊靠IV點的組織304(其中IV液體可能是錯向的)、以及所有其它的身體組織306(即在IV 點的緊鄰區(qū)以外的所有區(qū)域)。該模型基于來自泵的受控流體和所測量的壓力、以及根據描述該點的用戶輸入而估計的組織性質和患者的年齡/體重，來計算在模擬滲入過程中每個隔室302、304和306內的液體體積和蛋白質質量(對隔室之間的液體傳輸的主要影響)。 胞間隙內的液體體積(例如血漿和IV液體之和)的增加是很可能由于血管接入裝置的異位而引起的并發(fā)癥增長的一個主要指標。
通過六個常微分方程(如下文進一步的詳細描述)來描述液體和蛋白質傳輸的表達。由于患者體重和點是已知的，因此根據從患者體重和點的描述導出的壓力-體積(應變性)曲線來計算緊靠IV點區(qū)域組織隔室中的壓力。這種模型使用常微分方程(ODE)來描述每個隔室之間的液體和蛋白質的傳輸。液體和蛋白質的這種傳輸是微脈管交換系統的結果。更復雜的模型包括將會在滲入或者有意的皮下注射期間發(fā)生的淋巴排毒和外源性的時間相關的液體輸入308。該更復雜的模型允許計算每個隔室中的液體的總容量和平均壓力。由于假定每個隔室是同質的，所以該模型不顯示隔室內部的液體移動。不過，由ODE描述的隔室模型比連續(xù)體模型簡單，因此更容易定義并且更快地求解。隔室模型已經非常成功地應用于藥物代謝動力學領域中。
為了更詳細地說明如何針對該應用來得出隔室模型，現在更詳細地描述隔室模型的簡化實施例。隔室模型(或集中元模型)預測不同隔室中物質的變化量和變化(例如傳輸)率。首先描述圖3B的二室模型，其考慮了循環(huán)系統(血漿)和其余組織(間質組織空間)。隨后，將該模型擴展為三室系統，結合了對注射點附近的液體進行描述的局部隔室。
簡化的二室模型首先考慮將身體的液體分成兩個同質的隔室，血漿(PL)和間質 (身體)組織(B)，如圖;3B所示。該模型估計了兩個隔室中的液體體積V和蛋白質質量M。 血漿和身體組織的液體體積表示為I和Vb，并且每個隔室中的蛋白質質量表示為^和Mb。 在該模型之后將描述的更完整的模型中，外源性液體和蛋白質的源將被添加到模擬正常放置的VAD的血漿隔室，或者添加到模擬滲入狀況的間質組織。
在如圖IBB所示的簡化模型中，傳輸到間質組織中的液體傳輸的體積的時間變率 dVB/dt和蛋白質傳輸的質量的時間變率dMB/dt被定義為穿過毛細血管膜到組織中的傳輸 Jc和Qc與從組織向外到血漿的淋巴傳輸1和Ql以及通過排汗從循環(huán)系統損失的液體Jpct 之間的差
dVB/dt = Jc-Jl-Jper(2. 1)
和
dMB/dt = Qc-Ql(2.2)
進入血漿的凈傳輸(即液體和蛋白質的時間變率)由淋巴流Jl和毛細血管流Jc 之間的差、以及由于攝入Jin和注射Jiv而輸入的附加液體和由于排尿Jm引起的損失來給出
dVPL/dt = JL-Jc+Jin+Jiv-Ju,(2. 3)
和
dMPL/dt = -dMB/dt = Ql-Qc(2. 4)
液體交換發(fā)生在毛細血管膜兩側(從血管(PL)到間質組織(B))，根據膜濾法的斯塔林定律來對其建模，
Jc = κ [ (Ppl-Pb) - σ (IIpl-I Ib) ](2. 5)
在斯塔林定律中，液體流由兩種機制來驅動。首先，達西定律表明通過多孔介質 (這里是將動脈和靜脈血管與周圍的間質組織分開的毛細血管膜)的流量與液體靜壓力之差(AP = Pi^-Pb)成正比。其次，液體流遵循由方程2. 6和2. 7描述的毛細血管膜兩側的蛋白質濃度之差引起的滲透梯度(ΔΠ = Πρ^ΠΒ)。
考慮了蛋白質，因為蛋白質是影響循環(huán)和身體組織之間的液體傳輸的最重要的溶質。這是由于相對于較小溶質(比如離子)而言蛋白質具有低擴散率。隔室之間的任何蛋白質濃度差異都將導致膠體滲透壓梯度Δ Π，該膠體滲透壓梯度根據斯塔林定律(見方程 2. 5)來影響毛細血管膜兩側的液體流。每個隔室中的蛋白質濃度C與膠體滲透壓Π之間的關系為
Cpl = 1. 522 · Πρι(2. 6)
Cb = 1. 522 ‘ ΠΒ(2. 7)
值1. 522是根據對壓力-濃度數據進行擬合的線性回歸而導出的。小溶質的滲透效應被忽略，這是因為它們對液體流的影響通常無關緊要。
滲透梯度引起的傳輸量值(例如流量)取決于溶質的反射系數(σ )，其為溶質擴散率的測量值。容易通過膜擴散的溶質對液體流影響較小(較小的ο值，接近于0)，而難以擴散的溶質對通過毛細血管膜的液體流具有較大影響(較大的ο值，接近于1)。根據一個實施例，在公開的模型中，蛋白質具有高σ值(0.96-0. 99)，而離子具有低得多的σ值(在 0.05的量級上)。因此，沒有包括離子的滲透效應。毛細血管的液體過濾系數(κ)是實驗方法確定的常數，其影響蛋白質和液體兩者的傳輸率。其值使用κ = 121. lmL/mmHg · hr。
通過膜的蛋白質傳輸以根據如下公式的對流和擴散來描述
Qc=-p — + CPL{\-a)Jc(2. 8)dx
性PJ ·蛋白質與濃度梯度(f)成比例地擴散(根據恒容(constant volume)時的膜通透dx通過與毛細血管液體流量(Jc)和血漿中的蛋白質濃度(CpJ兩者成比例的對流，蛋白質在膜兩側運送。上文所述的反射系數σ是蛋白質擴散率的測量值，并且小值對應于易于擴散的溶質。因此，對于易于擴散的溶質(離子)而言(l-σ)將接近于1，而對于較不容易擴散的溶質(蛋白質)而言(l-σ)將接近于0。毛細血管通透性表面積產出量μ等于 Pm/、并且是每單位面積的膜通透性的測量值。表面積產出量μ可以看做每單位時間內將其溶質內容讓與間質液的血漿體積的量(在7;3mL/hr的量級上)。等式2. 8是針對C(X)的一次線性微分方程，其中c(o) =C1^且c(s) =cB。使用積分因子沿χ軸(穿過從X = O至χ= δ的膜，見圖3C)進行積分，得出針對穿過毛細血管的蛋白質傳輸(Qc)的如下表達式一-(I-U)Jc(2. 9)
權利要求
1.一種藥劑輸送監(jiān)控裝置，包括用戶接口，配置用于接收輸入信息；傳感器，配置用于測量液體輸送通道的多個液體狀態(tài)參數，通過所述液體輸送通道，藥劑被血管接入裝置(VAD)輸送到患者的注射點區(qū)域；處理器，配置用于基于所測量的多個液體狀態(tài)參數以及輸入信息來確定注射點區(qū)域的狀態(tài)；和輸出裝置，配置用于提供與注射點區(qū)域的狀態(tài)有關的通信信息。
2.如權利要求1所述的裝置，其中所述多個液體狀態(tài)參數包括所述液體輸送通道的壓力和阻力。
3.如權利要求1所述的裝置，其中所述多個液體狀態(tài)參數包括所述液體輸送通道的容量和阻抗。
4.如權利要求1所述的裝置，其中所述處理器還配置用于基于所述液體輸送通道的壓力、所述液體輸送通道的阻力，以及患者信息、藥劑信息、和VAD信息中的至少一個，來對注射點區(qū)域的狀態(tài)建立模型。
5.如權利要求4所述的裝置，其中所述模型包括注射點區(qū)域處的液體和蛋白質的狀態(tài)。
6.如權利要求4所述的裝置，其中所述模型還基于所述液體輸送通道的容量和阻抗。
7.如權利要求4所述的裝置，還包括存儲器，所述存儲器配置用于存儲所測量的多個液體狀態(tài)參數的歷史，其中所述模型還基于所測量的多個液體狀態(tài)參數的歷史。
8.如權利要求1所述的裝置，其中所述輸入信息包括患者信息、藥劑信息、和VAD信息中的至少一個。
9.如權利要求8所述的裝置，其中所述患者信息包括患者的體重、患者的身高、患者的體表面積、患者的年齡、和患者的性別中的至少一個。
10.如權利要求8所述的裝置，其中所述藥劑信息包括藥劑的化學性質、藥劑的濃度、 藥劑的注射速率、和與藥劑相關的至少一種稀釋劑或添加劑的性質中的至少一個。
11.如權利要求8所述的裝置，其中所述VAD信息包括VAD的類型、VAD的尺寸、和VAD 的位置中的至少一個。
12.如權利要求1所述的裝置，其中所述處理器配置用于記錄瞬時液體狀態(tài)參數、過濾液體狀態(tài)參數、和液體狀態(tài)參數的長期趨勢中的至少一個。
13.如權利要求2所述的裝置，其中在所述液體輸送通道的出口處測量壓力。
14.如權利要求1所述的裝置，其中基于由處理器引入的在藥劑的平均注射速率的小尺度調節(jié)來測量阻力。
15.如權利要求1所述的裝置，其中小尺寸調節(jié)與所引起的所述液體輸送通道中的壓力變化相關聯，以進一步測量所述液體輸送通道的輸入端處的容量和阻抗。
16.如權利要求1所述的裝置，其中所述輸出裝置包括配置用于顯示通信信息的顯示ο
17.如權利要求1所述的裝置，其中所述注射點區(qū)域的狀態(tài)包括多個預期液體狀態(tài)參數，并且其中如果所測量的多個液體狀態(tài)參數沒有處在多個預期液體狀態(tài)參數的預定范圍內，則所述通信信息包括警告。
18.一種用于監(jiān)控藥劑輸送的方法，包括 接收輸入信息；測量液體輸送通道的多個液體狀態(tài)參數，通過所述液體輸送通道，藥劑被血管接入裝置(VAD)輸送到患者的注射點區(qū)域；基于所測量的多個液體狀態(tài)參數以及輸入信息來確定注射點區(qū)域的模型狀態(tài)；和提供與注射點區(qū)域的狀態(tài)有關的通信信息。
19.如權利要求18所述的方法，其中所述多個液體狀態(tài)參數包括所述液體輸送通道的壓力和阻力。
20.如權利要求18所述的方法，其中所述多個液體狀態(tài)參數包括所述液體輸送通道的容量和阻抗。
21.如權利要求18所述的方法，其中所述處理器還配置用于基于所述液體輸送通道的壓力、所述液體輸送通道的阻力，以及患者信息、藥劑信息、和VAD信息中的至少一個，來對注射點區(qū)域的狀態(tài)建立模型。
22.如權利要求21所述的方法，其中所述模型包括注射點區(qū)域處的液體和蛋白質的狀態(tài)。
23.如權利要求21所述的方法，其中所述模型還基于所述液體輸送通道的容量和阻抗。
24.如權利要求21所述的方法，還包括存儲器，所述存儲器配置用于存儲所測量的多個液體狀態(tài)參數的歷史，其中所述模型還基于所測量的多個液體狀態(tài)參數的歷史。
25.如權利要求18所述的方法，其中所述輸入信息包括患者信息、藥劑信息、和VAD信息中的至少一個， 其中所述患者信息包括患者的體重、患者的身高、患者的體表面積、患者的年齡、和患者的性別中的至少一個，其中所述藥劑信息包括藥劑的化學性質、藥劑的濃度、藥劑的注射速率、和與藥劑相關的至少一種稀釋劑或添加劑的性質中的至少一個，以及其中所述VAD信息包括VAD的類型、VAD的尺寸、和VAD的位置中的至少一個。
26.如權利要求18所述的方法，其中基于由處理器引入的在藥劑的平均注射速率的小尺度調節(jié)來測量阻力。
27.如權利要求18所述的方法，其中所述注射點區(qū)域的狀態(tài)包括多個預期液體狀態(tài)參數，并且其中如果所測量的多個液體狀態(tài)參數沒有處在多個預期液體狀態(tài)參數的預定范圍內，則所述通信信息包括警告。
28.一種計算機可讀介質，包括計算機可讀指令，該指令用于使得處理器執(zhí)行用于監(jiān)控藥劑輸送的方法，所述方法包括 接收輸入信息；測量液體輸送通道的多個液體狀態(tài)參數，通過所述液體輸送通道，藥劑被血管接入裝置(VAD)輸送到患者的注射點區(qū)域；基于所測量的多個液體狀態(tài)參數以及輸入信息來確定注射點區(qū)域的模型狀態(tài)；和提供與注射點區(qū)域的狀態(tài)有關的通信信息。
全文摘要
公開了一種藥劑輸送監(jiān)控裝置。該裝置包括用戶接口，配置用于接收輸入信息；和傳感器，配置用于測量液體輸送通道的多個液體狀態(tài)參數，通過所述液體輸送通道，藥劑被血管接入裝置(VAD)輸送到患者的注射點區(qū)域。所述裝置還包括處理器，配置用于基于所測量的多個液體狀態(tài)參數以及輸入信息來確定注射點區(qū)域的狀態(tài)；和輸出裝置，配置用于提供與注射點區(qū)域的狀態(tài)有關的通信信息。還公開了用于監(jiān)視藥劑輸送的方法及計算機可讀介質。
文檔編號G06F19/00GK102498487SQ201080023973
公開日2012年6月13日 申請日期2010年5月5日 優(yōu)先權日2009年5月5日
發(fā)明者哈利·達德利, 布賴恩·斯托克, 斯蒂芬·羅森塔爾, 梅利莎·斯特雷特, 羅伯特·D·巴特菲爾德 申請人:康爾福盛303公司