CN101312687A - 基于腕部的多参数监护仪的增强功能性与准确性 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于调整血压测量值的方法，用于对由于在非心脏水平的高度处获得所述血压测量值引起的压强偏移量进行补偿。该方法包括在高于或低于心脏水平的位置处测量血压；根据获得所述血压的位置和所述心脏水平之间的压差调整所述测得的血压。

Description

基于腕部的多参数监护仪的增强功能性与准确性
本发明涉及病人监护系统。该发明具体适用于血压监测，更具体地，适用于调整在心脏水平上方和下方的位置获得的血压测量值，以补偿流体静压差。
病人通常与多个病人监护设备相连接，该仪器用于测量各种生理学参数，例如血压(有创血压及无创血压)、血氧饱和度(SpO2)、体温、心电活动(ECG)等等。这些参数或者连续地测量，例如通过床旁监护仪，或者间断性地测量，例如在临床医生“抽查”过程中。
临床医生通常首选在心脏水平，或中心动脉水平，进行血压测量。当在与心脏不处于同一水平(例如，高于或低于)的位置获得血压时，测量值中就会引入误差。这通常导致不精确的血压读数，或者，有时是错误的血压读数。示例性地，安装在腕部的血压测量设备，根据病人手/臂的位置，可能高于或低于病人的心脏。当其高于或者低于心脏水平时，由于血压测量仪相对心脏的高度差引起的流体静压差所导致的偏移量将被引入血压测量值中。手臂高度的变化将引起压强读数变化，该变化可能被解读为显著的生理学变化。
一种解决方案是在测量血压时让病人使其手臂或其他支撑该血压测量设备的附肢移动(上升或下降)到心脏水平位置。但是，这种方案并不总是可行的，例如，在病人无法(例如由于瘫痪)或不可以(例如由于骨折)移动附肢时。此外，测量的周期性可能要求病人每个小时进行一次或多次这样的移动，从而可能使病人无法睡眠或者只能以仰卧之外的体位躺着。
在一个实施例中，说明了一种方法，其用于调整血压测量值，来对由于在非心脏水平处获得血压测量值导致的压强偏移量进行补偿。该方法包括在高于或低于心脏水平的位置测量血压，并根据获得血压的位置与心脏水平之间的压差，对测得的血压进行调整。
一个益处包括对血压测量值进行调整，以对获得血压的位置与心脏水平之间的压差进行补偿。
另一个益处在于对高于或低于心脏的高度处获得的血压进行液压校正。
再一个益处在于通过单个多参数监护设备来读取个体的生理学参数。
还有进一步的益处对于本领域内一般技术人员来说，在阅读和理解优选实施例的详细描述以后将变得显而易见。
附图仅仅是所选实施例的示例性描述，并不作为对本发明的限制。
图1示出了一种血压测量补偿系统；
图2示出了血压测量补偿系统的压强偏移量测量设备的第一个实施例；
图3示出了血压测量补偿系统的压强偏移量测量设备的另一个实施例；
图4示出了血压测量补偿系统的压强偏移量测量设备的再一个实施例；
图5示出了压强偏移量测量设备与基于腕部的测量血压的监护设备一起使用的一个实例；
图6示出了压强偏移量测量设备与基于腕部的监护设备一起使用的一个实例，该监护设备便于测量多个生理学参数；
图7示出了压强偏移量测量设备与基于腕部的监护设备一起使用的另一个实例，该监护设备便于测量多个生理学参数；
图8示出了在无线体域网(WBAN)中使用的压强偏移量测量设备一个实例；
图9示出了一个示例性基于腕部的监护设备；
图10示出了另一个示例性基于腕部的监护设备。
图1示出了一种血压测量补偿系统(“系统”)10，其用于通过同时测量流体静压偏移量和血压并将该偏移量与血压组合(例如，加、减等)来生成经偏移量调整的血压，对血压测量值进行调整，该血压测量值是在高于或低于生物体14(例如，人或动物)的心脏12的中心动脉水平的位置处获取的。
系统10包括血压(BP)传感器16，其对生物体14的血压(例如，血液对血管壁施加的压强)进行感测。血压传感器16可采用石英、硅或者类似材料制造，并包括一个或多个部件，例如压电式的、电阻式的、固态的等换能器，放大器，信号转换器(例如模拟到数字)，滤波器等。通常血压传感器16用于测量动脉血压(例如，在如手臂中的臂动脉的大动脉中)。但还可以用于测量静脉血压。压强测量可以是采用动脉或静脉导管的有创测量。替代性地，动脉压可以采用压缩袖带或类似的外部设备来检测动脉压强，从而无创地获得。这些测量值通常采用若干良好确立的算法(例如示波法)之一来处理，从而获得各种血压参数。如图所示，无创血压传感器16任意地放置为与生物体14的一区域接触。该特定区域取决于血压传感器16的类型(例如，基于腕部的传感器放置在腕部上，基于耳朵的传感器放置在耳朵中，基于手臂的传感器放置在手臂上等等)，以及其他的因素，例如病人状况、特定环境等等。
系统10还包括压强偏移量测量设备18，其用于测量血压传感器16的高度与心脏12之间的偏移压差(大约为22.4mmHg每英尺高度)。压强偏移量测量设备18的尺寸(如长度，宽度，高度，直径等)可以根据生物体14的年龄、性别等和/或用于测量血压的附肢来任意确定。例如，当设计用于测量成人男性腕部处血压的压强偏移量测量设备18时，该压强偏移量处理器18可以设计为从平均体形的成人的大约上臂水平开始延伸到大约腕部水平(再加上用于容纳非平均个体的余地)。
在图2示出的优选实施例中，压强偏移量测量设备18包括弹性腔20(例如管子)，其中充满密度同血液相近(如水、硅油等)或与血液密度具有已知关系的流体。通过将管子直径最小化可以将该管型腔的重量减少到最低。压强传感器22放置在末端，将该末端定位为保持在大约心脏水平。可以允许流体膨胀和收缩的膨胀设备24，例如弹性体贮存器，设置在充满流体的腔20的相对端，将该相对端定位为靠近血压传感器16。替代性地，如图3中示出，弹性体贮存器24可以设置在定位为保持在大约心脏水平的末端，而压强传感器22可以设置在靠近血压传感器16的相对端。压强传感器22的相对定位(靠近心脏12或靠近血压传感器16)影响了压强偏移量的符号(负号或正号)。
与血压传感器16相似，腔压强传感器22可采用石英、硅或者类似材料制造，并包括多个部件，例如压电式的、电阻式的、固态的等换能器，放大器，信号转换器(例如模拟到数字)，滤波器等。
弹性体贮存器24的表面与充满流体的腔20内的流体相邻，而该弹性体贮存器24的另一表面与环境相邻。该弹性体贮存器24设计为膨胀和收缩从而动态地对各个因素进行补偿，所述因素例如温度、大气压、腔20的弯曲等等，以确保与贮存器24接触的流体的表面保持为大气压。
压强偏移量测量设备18测量相对大气压的充满流体的腔20中的流体的压强。同样地，血压传感器16测量相对大气压的生物体14的压强。
回到图1，测得的血压和压强偏移量被传送至监测部件26，其采用压强偏移量(例如，加、减等)来对血压测量值进行校正。可以理解的是，压强偏移量可能接近零，例如当血压传感器16位于大约心脏水平时。因此，校正可能处于从相当大的至可忽略的范围内。
在一个例子中，血压传感器16和压强偏移量测量设备18相互独立地将其测得的相应压强传送至监测部件26。在另一例子中，血压测量值和压强偏移量测量值通过共同的通道传送至监测部件26。例如，血压测量值和压强偏移量测量值可以组合成为一个信号并/或通过共用线缆被转送至监测部件26。又如，血压和压强偏移量在监测部件之前被模拟或数字地组合。
图4示出了一替代性实施例，其中，充满流体的腔20与血压传感器16操作性地耦合，而不是与腔压强传感器22耦合。在该结构中，压强偏移量与血压液压组合，以对血压传感器16关于心脏18的任何高度差进行校正。更具体地，血压通常通过隔膜相对于大气来测量，如腔中的压强一样。通过将管型腔中的流体与隔膜相连，血压可以相对于压强偏移量而测量。经偏移量调整的血压由血压传感器16测量并传送至监测部件26。
回到图1，监测部件26可以是软件和/或硬件。另外，它可以是单独的部件和/或与床旁监护仪、基于腕部的多参数监护设备、中央监护站、计算机、个人数字助理(PDA)、便携式监护仪等集成。监测部件26可以通过有线和/或无线技术与血压传感器16、压强偏移量传感器18和/或与其相关联的部件，以及其他设备，例如床旁监护仪、便携式监护仪、中央监护站、计算机、个人数字助理(PDA)、网络等进行通信。
连同图2和图3中描述的示例性实施例，监测部件26可以串行地和/或并发地接收测得的血压和压强偏移量，并将测量值在模拟和/或数字域中进行组合。监测部件26还可以处理各个和/或组合的信号。适当的处理的例子包括条件处理(conditioning)、过滤、放大等。同样地，监测部件26可以处理从图4中描述的实施例获取的经偏移量调整的血压测量值。
图5示出了压强偏移量测量设备18与基于腕部的监护设备28一起使用的一个实例，该监护设备28至少具有测量腕部血压的能力。基于腕部的监护设备28的形状可以具有各种变化，以便附着在至少部分腕部周围。例如，基于腕部的监护设备28的形状可以做成类似护腕或手镯并放置在腕部周围。此外，基于腕部的监护设备28可以通过按扣(snap)、系带、橡皮带、Velcro、胶带、夹子等固定。
基于腕部的监护设备28包括血压传感器16。在优选实施例中，血压传感器16采用测量张力法或示波法无创血压(NIBP)方法，该方法中在桡动脉中测量血压。利用该技术，血压传感器16包括充满流体的室，其定位在腕部的动脉上方。该室在皮肤上由重量、可充气的袖带、电动势(例如通过电机)等压下，直到检测到适当的(例如预定的、最大的等)动态压强信号为止。此后，可以获得收缩、舒张及连续BP测量值。
当通过血压传感器16测量血压时，压强偏移量测量设备18对压强偏移量传感器20与心脏之间高度差引起的压强偏移量进行测量。如图所示，压强偏移量传感器20被定位在大约血压传感器16的水平，从而压强偏移量测量值测量血压传感器16与心脏之间的高度差所引起的压差。如前面所描述的，对于压强偏移量测量设备18存在多种示例性结构。本例子示出了图3中描述的结构。还应理解的是，这种结构是为了进行解释的目的来说明的，而不是限制性的。图2和图4中描述的结构，以及其他(未示出)的结构及其导出结构在此都是可预想的。
测得的血压和压强偏移量(或者经偏移量调整的压强)由基于腕部的监护设备28的收发器30传送至一个或多个监护设备。信号可以由收发器30处理(例如数字化、滤波、分析等)，或者以原有的模拟形式发送至监护仪。对于分别的血压和压强偏移量测量值，信号可以由收发器30串行和/或并发地(例如并行地或被组合)传送至监护设备。收发器30可以将信号通过有线的(例如模拟线缆、以太网、通用串行总线、串行和/或并行通信端口、调制解调器、火线等)和/或无线的(例如射频(RF)、红外(IR)、光的等)技术进行传输。适当的物理介质包括，但不限于，1～5类屏蔽或非屏蔽双绞线、同轴电缆等。
图6示出了压强偏移量测量设备18与基于腕部的监护设备28一起使用的一个实例，该监护设备包括用于测量下述一个或多个值的多个装置：血压、心电活动(ECG)、血氧(SpO2)以及皮肤温度。如与图5所一同描述的，基于腕部的监护设备28包括用于测量腕部血压的血压传感器16。在该例子中，压强偏移量传感器20位于压强偏移量测量设备18的定位在基于腕部的监护设备28内的血压传感器16附近的末端。然而，图1和图4中描述的结构也可以被使用。血压传感器16和压强偏移量传感器20如上所述分别测量血压和压强偏移量，这些测量值通过收发器30被传送至一个或多个监护设备。
基于腕部的监护设备28还包括心电活动传感器32，用于与至少一个其心电活动传感器34一同使用来获取心电信号，以生成心脏的心电活动图。另外的传感器35可以用来获得替代性的ECG导联。例如，由电活动传感器32、34和35获得的信号可以用来生成三个导联或更多个导联的ECG。电活动传感器34和/或35可以通过有线和/或无线技术将信号传送至基于腕部的监护设备28，之后同来自电活动传感器32的信号一起通过收发器30被传送至一个或多个监护设备。应该理解的是，心电信号可以串行地和/或并发地同血压和压强偏移量(或经偏移量调整的血压)测量值一起被传送。在另一实施例中(未示出)，基于腕部的监护仪28并不使用电活动传感器32，而是从三个或更多个适当地放置在生物体14上的电活动传感器34接收心电信号，并且基于腕部的监护仪28被用作导管通过收发器30将信号传送至一个或多个监护设备。
基于腕部的监护设备28还耦合至用于连续性地和/或间断性地测量血氧的血氧传感器36。如图所示，血氧传感器36可以集成到基于腕部的监护设备28内或通过有线和/或无线技术与之耦合。在一个实例中，集成的血氧传感器36包括对腕部内部进行查询的反射式传感器。血氧的测量值通过收发器30串行地和/或并发地同其他生理学测量值(例如血压、压强偏移量、经偏移量调整的血压、心电活动等)一起被传送至一个或多个监护设备。外部血氧传感器36可以是手指袖带，耳用探针或其他设备的一部分。
基于腕部的监护设备28可选地包括温度传感器38，其优选是定位为与皮肤相邻用来测量皮肤表面的温度的热敏电阻或类似物。如图所示，血氧传感器36可以集成到基于腕部的监护设备28内或通过有线和/或无线技术与之耦合。温度测量值通过收发器30串行地和/或并发地同其他生理学测量值(例如血压、压强偏移量、经偏移量调整的血压、心电活动、血氧等)一起被传送至一个或多个监护设备。
图7示出了压强偏移量测量设备18与基于腕部的监护设备28一起使用的另一个实例，该监护设备28便于测量下列一个或多个：血压、心电活动(ECG)、血氧(SpO2)和皮肤温度。在这个例子中，压强偏移量传感器20位于压强偏移量测量设备18的定位在心脏水平的末端。如图所示，由压强偏移量测量设备18感测到的压强偏移量以及来自心电活动传感器34和/或35的心电活动可通过共用的线缆39被转送至基于腕部的监护设备28。在一个实例中，线缆39可以包括用于相应信号的单独的电线，而在另一实例中，信号可以被组合并且通过线缆39被并发地传输至基于腕部的监护设备28以及通过收发器30传送至监护设备。可选择地，电池组、收发器30以及其他部件可以沿着线缆定位在其他区域，例如上臂周围、肩部支架(shoulder mounting)中等。
图8示出了与无线体域网40(WBAN)结合的压强偏移量测量设备18与基于腕部的监护设备28一起使用的一个实例，其中基于腕部的监护设备28至少便于测量血压、心电活动(ECG)、血氧(SpO2)以及皮肤温度。在该实施例中，心电活动传感器34和/或35、外部血氧传感器36以及外部温度传感器38中的至少一些经由WBAN 40通过无线技术与基于腕部的监护设备28进行通信。这些信号连同基于腕部的监护设备28获得的信号(例如血压、血压偏移量、经偏移量调整的血压、心电活动、血氧、温度等)一起由收发器30通过WBAN 40被传送至一个或多个网络和/或部件。应该理解的是，信号可被独立地传送，和/或可以进行各种组合并随后被传送。
WBAN 40可以包括一个或多个位于生物体14上的其他传感器和/或发射器42。例如，WBAN 40可以包括多个传感器，其用于获取脑电图(EEG)、肌电图(EMG)、耳内获取的血压、脉搏、呼吸、耳内获取的血氧等。所述一个或多个发射器可以传输感测到的信息和/或例如身份、药物治疗表、预定程序等信息。该信息可以通过WBAN 40和/或基于腕部的监护设备28直接被传送至一个或多个网络和/或部件，其中该基于腕部的监护设备28被用作导管。另外地或替代性地，该信息被传送至基于腕部的监护设备28，并经由收发器30通过WBAN 40被传送至一个或多个网络和/或部件。
图9示出了示例性的基于腕部的监护设备28。测量部件44被用于感测或接收生理学参数(例如血压、经偏移量调整的血压、心电活动、血氧、温度等)以及由其他部件感测到的生理学参数(例如压强偏移量、心电活动、血氧、温度等)和/或其他信息。
通信部件46用于将该信息传送至一个或多个网络和/或部件(例如计算机、监视器、数据库等)。这种传送可以通过有线和/或无线技术，包括通过WBAN 40和/或与收发器30结合。适当的无线技术包括，但不限于：WTMS；蓝牙；ZigBee，Embernet，XMAX，WiMAX，WiFi，蜂窝，个人通信服务(PCS)；802.11x；802.15.x，802.3x，802.16x，等等。
存储部件48用于存储生理学参数、用于处理生理学参数的算法、软件应用程序和/或固件。存储部件48可以包括各种类型的存储介质，例如随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM，例如PROM，EPROM和EEPROM)，便携式闪速存储器等。
显示部件50提供用于向用户呈现生理学参数的机构。显示部件50可以包括发光二极管和七段显示器，以及其他可以在视觉上和/或听觉上呈现信息的元件。
电源部件52为基于腕部的监护设备28的各种其他部件供电。电源部件52可以包括将来自插座的交流功率转换为适当的直流功率的转换器。电源部件52还可以包括电池(例如，非充电电池或充电电池，包括铅酸电池、锂离子(Li)电池、镍金属氢化物电池(NiMH)、镍镉电池(NiCd))，其可以位于基于腕部的监护设备28的内部，也可以是外部便携式电池。
应该理解的是，基于腕部的监护设备28可以是便携式和可移动的，其允许个人来回走动。便携性还可以被利用以减轻与各个传感器和设备相关联的大量线缆。此外，连续的或者准连续的监护可以在没有临床医生的条件下进行。在一些情况下，基于腕部的监护设备28可以是医疗信息系统与病人的主要接触，其允许双向的通信并监测病人与医疗系统交互的各个方面。
在图10中，基于腕部的监护设备28还包括标记部件54和追踪部件56。标记部件54用于存储关于设备28的信息，例如型号、软件发行号、固件版本、最后校准日期等，和/或关于被监护实体的信息，例如身份信息等。该信息可以通过适当的设备由被授权人员来检索、修改和/或移除。
标记部件54可以包括各种便于这种能力的技术。例如，标记部件54可以包括一个或多个周期性发出信息和/或一请求(例如，当进入磁场时，来自RFID标签的写入器/阅读器，刚进入或离开房间等)就发出信息的射频识别(RFID)标签。可以使用主动和/或被动的RFID标签。在另一实例中，标记部件54可以包括条形码(例如，与通用产品代码(UPC)、电子产品代码(EPC)等类似)，其可以被扫描或以其他方式被读取。存储在标记部件54中的信息可以在显示部件50上呈现，或由PDA、计算机等访问。
追踪部件56用于追踪基于腕部的监护设备28。追踪部件56可以包括便于局部和扩展区域追踪的各种部件。例如，追踪部件56可以包括具有特定频率、编码方案、压缩方案、密钥等的发射机，用于与一个或多个特定网络进行通信，和/或在该一个或多个特定网络中操作。在另一实例中，追踪部件56可以包括全球定位系统(GPS)部件，其采用卫星技术从基本上地球上任何地方中确定基于腕部的监护设备28的位置。存储在标记部件54中以及从该处获得的信息也可以用来追踪基于腕部的监护设备28。
呼叫按钮58提供了一种机构，使该设备的用户能够提交辅助请求。该请求可能包括可听和/或可视通知，并能够与设施所使用的现有呼叫特征结合工作。例如，呼叫按钮58可以与床旁“呼叫护士”按钮协同工作。
通过参照优选实施例描述了本发明。在阅读和理解前面的详细说明后，对于其他人来说可以做出修改和更改。本发明欲建构为包括所有这些修改和更改，只要它们落入所附权利要求书及其等同范围内。

Claims (21)

1、一种用于调整血压测量值的方法，用于对由于在非心脏水平的高度处获得所述血压测量值引起的压强偏移量进行补偿，所述方法包括：
在高于或低于心脏水平的位置处测量血压；
根据获得所述血压的位置和所述心脏水平之间的压差调整所述测得的血压。
2、根据权利要求1所述的方法，还包括测量所述血压和关于大气压的压差。
3、根据权利要求2所述的方法，还包括在模拟域和数字域之一中进行所述血压和所述压差的相加和相减之一；
4、根据权利要求1所述的方法，还包括在所述测量步骤中，液压地组合所述血压和所述压差。
5、根据权利要求1所述的方法，还包括通过多参数监护设备感测所述血压和至少一个其他生理学参数。
6、根据权利要求5所述的方法，其中，所述多参数监护设备是基于腕部的生理学感测设备(28)。
7、根据权利要求6所述的方法，还包括从所述基于腕部的生理学感测设备一起传送所述血压、压差以及至少一个其他生理学信号。
8、根据权利要求1所述的方法，还包括在所述测量步骤之前：
将血压监护仪连接至对象的腕部；
使充满流体的管子从所述对象的腕部开始向上沿所述对象的手臂一直到所述心脏水平运行。
9、一种用于调整血压测量值的系统(10)，用于对由于在非心脏水平的高度处获得所述血压测量值引起的压强偏移量进行补偿，所述系统包括：
血压传感器(16)，用于在高于或低于心脏水平的位置处测量血压；
压强补偿系统(18)，用于确定在获得所述血压测量值的位置和所述心脏水平之间的压强偏移量。
10、根据权利要求9所述的系统(10)，所述压强补偿系统(18)包括：
充满流体的腔(20)，其从所述血压传感器(16)的水平开始延伸至所述心脏水平；和
压强补偿部件(24)，其设置在所述腔(20)的一个末端，在该末端上所述压强补偿部件(24)适应所述大气压变化、流体温度变化和所述充满流体的腔(20)的变形中的至少一个。
11、根据权利要求9所述的系统(10)，其中，所述压强补偿系统(18)还包括：
压强传感器(22)，其设置为与所述腔(20)中的流体相接触，该压强传感器(22)测量相对于大气压的所述腔(20)中的压强。
12、根据权利要求11所述的系统(10)，其中，所述压强传感器(22)设置在所述腔(20)的、定位在如下之一处的末端：
大约心脏水平，和
大约血压传感器(16)水平。
13、根据权利要求9所述的系统(10)，其中，所述血压传感器(16)测量所述相对于大气压的所述血压，并且其中，所述压强补偿系统(18)还包括：
压强传感器(22)，用于感测相对于大气压的充满流体的腔中的压强，所述腔从所述血压传感器水平开始延伸至所述心脏水平；和
部件(26)，用于组合相对于大气压测得的所述血压和相对于大气的所述腔流体压强，从而生成在所述心脏水平的血压量度。
14、根据权利要求13所述的系统(10)，其中，所述压强传感器(22)包括固态换能器、放大器和模数转换器中的一个或多个。
15、根据权利要求10所述的系统(10)，其中，所述充满流体的腔(20)包括弹性管子。
16、根据权利要求9所述的系统(10)，其中，所述压强补偿系统(18)包括：
充满流体的腔(20)，其从所述血压传感器(16)的水平开始延伸至所述心脏水平并可与所述血压传感器(16)耦合，使得所述充满流体的腔(20)中的压强与在所述血压传感器(16)进行测量过程中的所述血压液压地组合。
17、根据权利要求9所述的系统(10)，还包括：
设备(28)，用于将所述血压传感器(16)安装至腕部。
18、根据权利要求17所述的系统(10)，还包括：
压强传感器(22)，用于感测充满流体的导管的压强，该导管从所述腕部设备(28)开始延伸至所述心脏水平，以及
布线(39)，用于承载通过所述腕部设备(28)转送的所述测得的流体压强。
19、一种生理学测量系统，包括：
基于腕部的生理学感测设备(28)，包括：
血压传感器(16)；
充满流体的管子(20)，其从所述基于腕部的感测设备(28)开始延伸至心脏水平；
压强传感器(22)，用于测量所述管子(20)中的流体压强；
监测部件(26)，用于将所述测得的血压和所述流体压强组合，以得到心脏水平血压。
20、根据权利要求19所述的系统，还包括：
心电活动传感器(34、35)以及到所述心电活动传感器(34、35)的导联，该导联从所述基于腕部的设备(28)沿着所述充满流体的管子(20)运行。
21、根据权利要求19所述的系统，还包括收发器(30)，用于将所述管子(20)中的流体压强传送至所述监测部件(26)，其中，所述收发器(30)容纳在独立的身体佩戴包中。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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