基于無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量的患者脈波逼近方法、邏輯單元及其系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及基于無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量的患者脈波逼近方法。本發(fā)明還涉及用于基于無(wú)創(chuàng) 血壓測(cè)量來(lái)逼近患者脈波的邏輯單元以及相應(yīng)的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 技術(shù)熟練的從業(yè)者，例如有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師，可從分析患者的動(dòng)脈血壓的曲線進(jìn)展，即 脈波，來(lái)獲得關(guān)于患者健康狀況的有用信息?？赏ㄟ^(guò)將導(dǎo)管引入到患者的血管之一中，而以 有創(chuàng)的方式來(lái)可靠地測(cè)量患者的脈波。但是，有創(chuàng)血壓測(cè)量方法相對(duì)復(fù)雜，有時(shí)伴隨以對(duì)患 者的不良副作用，例如血栓栓塞并發(fā)癥、出血以及感染。
[0003] 眾所周知的，能更少危險(xiǎn)且更便捷地確定患者的動(dòng)脈血壓值的方式是使用所謂的 "示波式無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量方法"。如在圖1中示意性顯示的那樣，通過(guò)該方法，能將壓力袖帶施 加到患者的肢體之一上，優(yōu)選為施加到位于其心臟高度處的上臂上。然后，通常以恒定速率 使壓力袖帶內(nèi)的壓力增大或減小，由此向患者肢體內(nèi)的動(dòng)脈施加壓力。例如，可使壓力袖帶 內(nèi)的壓力從等于或小于動(dòng)脈舒張血壓DAP的值增大至等于或大于患者的動(dòng)脈收縮血壓SAP 的值。也就是說(shuō)，使壓力袖帶內(nèi)的壓力相對(duì)于對(duì)應(yīng)于多個(gè)心跳的時(shí)間段而連續(xù)增大。
[0004] 圖2示意性地顯示了相對(duì)于時(shí)間的心電圖信號(hào)（ECG信號(hào)）。如在圖3中示意性顯 示的那樣，與壓力袖帶相連的血壓計(jì)（如圖1所示）不僅示出了施加到壓力袖帶上的連續(xù) 增大的壓力，還附加地（由于原理作用=反應(yīng)）顯示了脈搏。在下文中，用語(yǔ)"脈搏"指的 是由患者的心跳所引起的壓力震蕩。
[0005] 圖4是專門顯示了由血壓計(jì)相對(duì)于時(shí)間而顯示出的脈搏（即，由患者的心跳所引 起的壓力震蕩）的示例性圖表（在該圖表中省略了由連續(xù)增大袖帶壓力而引起的壓力變 化）。如在該圖表中所示那樣，已經(jīng)測(cè)得了（由患者的相應(yīng)數(shù)量的心跳所引起的）脈搏信 號(hào)序列。在圖4中所示的壓力震蕩是通過(guò)使曲線圍繞著零壓力線（即零壓力值）周期性震 蕩的方式而繪制的。由零壓力線下方的曲線所包圍的區(qū)域與由零壓力線上方的曲線所包圍 的區(qū)域大體相對(duì)應(yīng)。在圖4中的小圈示出了與單次心跳相關(guān)聯(lián)的下極值和上極值。也就是 說(shuō)，患者的單次心跳產(chǎn)生了從曲線的第一下極值持續(xù)到曲線的隨后第二下極值的脈搏。這 種由所謂的"示波式無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量方法"測(cè)得的脈搏信號(hào)的序列的表達(dá)方式，以及如何確定 與單次心跳相關(guān)聯(lián)的下極值與上極值，是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的。
[0006] 圖4所示的曲線的兩個(gè)連續(xù)的下極值（或上極值）之間的距離大體恒定（這對(duì)應(yīng) 于患者的心率）。但是，與單次心跳相關(guān)聯(lián)的測(cè)得脈搏信號(hào)的振幅和大體形狀彼此顯著不同 (即使這樣，在檢測(cè)時(shí)間內(nèi)的患者的實(shí)際脈波仍然保持大體不變）。例如，與單次心跳相關(guān) 聯(lián)的測(cè)得脈搏信號(hào)的振幅不是恒定的，而是圖4中所示的曲線更類似于鐘形。另外，在較高 的袖帶壓力處測(cè)得的脈搏信號(hào)比那些在較低的袖帶壓力處測(cè)得的脈搏信號(hào)更加不規(guī)則。這 種現(xiàn)象是由所謂的"示波式無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量方法"測(cè)得的脈搏信號(hào)所特有的。
[0007] 上述示波式無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量方法相對(duì)流行，這是因?yàn)槠涫沟眉夹g(shù)熟練的從業(yè)者能 (通過(guò)使用經(jīng)驗(yàn)性方法）容易地確定患者的動(dòng)脈收縮血壓SAP和動(dòng)脈舒張血壓DAP。眾所 周知，在鉗制壓力等于動(dòng)脈收縮壓力SAP處的振蕩振幅介于最大振蕩振幅的45-57%之間， 通常為50%，而在鉗制壓力等于動(dòng)脈舒張壓力DAP處的振蕩振幅則介于最大振蕩振幅的 75-86%之間，通常為80%。因此，由血壓計(jì)在相應(yīng)時(shí)刻示出的絕對(duì)壓力值與動(dòng)脈舒張血壓 DAP和動(dòng)脈收縮血壓SAP相對(duì)應(yīng)。值得注意地是，作為傳統(tǒng)的血壓計(jì)的替代，同樣可使用電 子傳感器。上述原理還能施用于其他物理值，例如加速度、聲反射及光反射。
[0008] 不利地是，用這種已知的血壓測(cè)量方法不能可靠地確定患者的動(dòng)脈血壓的脈波形 狀。但是如上所述，患者的脈波的準(zhǔn)確形狀能夠?yàn)榧夹g(shù)熟練的從業(yè)者（例如有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師） 提供（關(guān)于該患者的健康狀況的）重要信息。
[0009] EP0078090A1描述了一種至少在理論上能確定患者的動(dòng)脈脈波的無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量 方法。根據(jù)這種方法，將填充流體的壓力袖帶連接到患者的手指上。光源和光檢測(cè)器集成 在該壓力袖帶內(nèi)，其中光源和光檢測(cè)器形成了光電體積描記器的一部分。袖帶壓力是基于 體積描記信號(hào)、經(jīng)由快速作用電壓閥以閉環(huán)操作方式來(lái)控制的，以使得手指內(nèi)的動(dòng)脈容積 保持在預(yù)定值。由此，測(cè)量壓力袖帶內(nèi)的壓力能允許確定患者的動(dòng)脈血壓。這種方法在文 獻(xiàn)中還已知為"容積鉗制法"。
[0010] 但是，實(shí)時(shí)地持續(xù)修正或重新調(diào)節(jié)壓力袖帶內(nèi)的壓力在技術(shù)上是困難的，并且易 于出錯(cuò)。另外，直到現(xiàn)在，這種方法僅適用于那種施加在患者手指上的壓力袖帶。手指卻位 于相對(duì)遠(yuǎn)離患者心臟的位置，由此使得手指內(nèi)的動(dòng)脈血管的直徑相對(duì)小于靠近心臟的動(dòng)脈 血管的直徑。由于在動(dòng)脈血管的直徑（突然）變化時(shí)（例如在動(dòng)脈血管分叉時(shí)）發(fā)生的 由壓力反射所導(dǎo)致的干擾效應(yīng)，使得在手指處能測(cè)得的血壓只會(huì)不精確地與在患者心臟處 的動(dòng)脈脈波相對(duì)應(yīng)?？紤]到這些干擾效應(yīng)，曾試圖使用通常基于經(jīng)驗(yàn)性統(tǒng)計(jì)參數(shù)的傳遞函 數(shù)，來(lái)根據(jù)在患者手指處測(cè)得的信號(hào)重建在患者主動(dòng)脈內(nèi)的脈搏曲線。但是，因?yàn)檫@些參數(shù) 不（或者不足以）適用于單個(gè)患者和個(gè)例，因此這種方法不具前景，有可能提供不精確的結(jié) 果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 因此，本發(fā)明的目的是提供一種基于無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量而更好地逼近患者的中心動(dòng)脈 脈波的方法和相應(yīng)的裝置。
[0012] 該目的是通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題內(nèi)容而實(shí)現(xiàn)的。優(yōu)選的實(shí)施方案則為從屬權(quán)利 要求的主題內(nèi)容。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種基于無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量來(lái)逼近患者脈波的方法， 包括以下步驟：
[0014] (a)無(wú)創(chuàng)地測(cè)量患者的脈搏信號(hào)脈搏nj得⑴的序列n= 1......N，由此施加鉗制 壓力鉗制"(0 ;
[0015] (b)使用加權(quán)函數(shù)對(duì)測(cè)得的脈搏信號(hào)脈搏n_a_ (t)進(jìn)行加權(quán)，以獲得加權(quán)脈搏信 號(hào)脈搏n_wx(t);
[0016] (c)對(duì)加權(quán)脈搏信號(hào)脈搏nWx⑴求和，以獲得患者的脈波的逼近脈搏⑴。
[0017] 可簡(jiǎn)單地通過(guò)對(duì)相應(yīng)數(shù)量的測(cè)得脈搏信號(hào)脈搏n__ (t)加權(quán)然后對(duì)加權(quán)后的脈搏 信號(hào)脈搏^^⑴求和，而獲得良好的患者脈波逼近脈搏根據(jù)本發(fā)明的這種方法 允許毫無(wú)困難地測(cè)量靠近患者心臟（例如位于患者上臂處）的脈搏信號(hào)，從而大體避免了 如同上述容積鉗制法那樣地當(dāng)在測(cè)量遠(yuǎn)離患者心臟的位置（例如位于患者手指處）的脈搏 信號(hào)時(shí)所發(fā)生的干擾效應(yīng)。另外，根據(jù)本發(fā)明的這種方法能夠在不需要像容積鉗制法那樣 地持續(xù)修正或重新調(diào)節(jié)壓力袖帶內(nèi)的壓力的情況下而確定患者的脈波逼近。
[0018] 在本發(fā)明方法的方法步驟（a)中，脈搏信號(hào)脈搏n il_⑴的序列n = 1……N是使 用（非恒定的）鉗制壓力鉗制n(t)、以無(wú)創(chuàng)的方式來(lái)測(cè)得的。N與在檢測(cè)期間內(nèi)的患者單 次心跳的總數(shù)相對(duì)應(yīng)。在圖4所示的示例性圖表中，在檢測(cè)期間內(nèi)已經(jīng)測(cè)得了對(duì)應(yīng)于32個(gè) 單次心跳的約32個(gè)"脈波"。因此，在本實(shí)施例中，N = 32,并由此n = 1……32。
[0019] 優(yōu)選地，采用熟知并相對(duì)舒適的"示波式無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量方法"（如上所述）來(lái)測(cè)量 患者的脈搏信號(hào)。在這種方法中，例如如圖1所示，將鉗制壓力鉗制 n(t)施加到患者的肢 體處，優(yōu)選地施加到患者的上肢處。鉗制壓力（鉗制n(t))優(yōu)選地在患者的等于或小于動(dòng)脈 舒張血壓DAP的值和等于或大于動(dòng)脈收縮血壓SAP的值之間變化。如本領(lǐng)域中已知那樣， 用于這種目的SAP和DAP能從在先的測(cè)量中估測(cè)或衍生出來(lái)。
[0020] 由此，可使鉗制壓力鉗制n(t)連續(xù)增大或減小，優(yōu)選地以大體恒定的速率連續(xù)增 大或減小。值得注意地是，增大速率或減小速率應(yīng)足夠低，以檢測(cè)出足夠數(shù)量的由患者的單 次心跳所引起的脈搏（優(yōu)選為至少10個(gè)）。在例如大約一分鐘的檢測(cè)期間內(nèi)，可使鉗制壓 力鉗制 n(t)在動(dòng)脈舒張血壓DAP和動(dòng)脈收縮血壓SAP之間連續(xù)增大或減小。在該檢測(cè)期 間內(nèi)，可測(cè)得關(guān)聯(lián)于例如患者的60個(gè)單次心跳的脈搏信號(hào)脈搏 n_a_ (t)，這為其他方法步 驟表示出非常良好的基礎(chǔ)。但是，為了避免由施加有壓力袖帶的患者肢體內(nèi)的血液循環(huán)阻 塞所導(dǎo)致的問(wèn)題，鉗制壓力鉗制 n(t)的增大速率或減小速率不應(yīng)太低，即檢測(cè)時(shí)間應(yīng)優(yōu)選 地不超過(guò)一分鐘。
[0021] 如果鉗制壓力鉗制n(t)的增大速率或減小速率適中（例如檢測(cè)時(shí)間大約為一分 鐘），那么為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，可將與單次心跳的時(shí)間段相關(guān)聯(lián)的鉗制壓力鉗制n (t)認(rèn)為是大體 恒定的。例如，可以對(duì)與單次心跳的時(shí)間段相關(guān)聯(lián)的鉗制壓力鉗制n(t)進(jìn)行逼近，以使其 與在相應(yīng)心跳的開(kāi)始時(shí)刻（t = 的實(shí)際鉗制壓力相對(duì)應(yīng)（鉗制n =鉗制 在圖4所示的實(shí)施例中，關(guān)聯(lián)于第一檢測(cè)心跳（n= 1)的鉗制壓力鉗制"(〇由此與在第一 次心跳的開(kāi)始時(shí)刻t = td」=5s的鉗制壓力相對(duì)應(yīng)，即鉗制i =鉗制（t 。相應(yīng)地， 關(guān)聯(lián)于第二檢測(cè)心跳（n = 2)的鉗制壓力鉗制n(t)與在第二次心跳的開(kāi)始時(shí)刻t = 2 =6s的鉗制壓力相對(duì)應(yīng)，即鉗制2 =鉗制（t心跳_2)。
[0022] 但是，同樣可以對(duì)關(guān)聯(lián)于單次心跳的時(shí)間段的鉗制壓力鉗制n(t)進(jìn)行逼近，以使 其與例如在相應(yīng)心跳的結(jié)束時(shí)刻或中間某處（優(yōu)選地正好為中間時(shí)刻）的實(shí)際鉗制壓力相 對(duì)應(yīng)。
[0023] 值得注意地是，如果在先測(cè)量并儲(chǔ)存了脈搏信號(hào)脈搏n il_ (t)的序列，那么可略過(guò) 方法步驟（a)，并且根據(jù)本發(fā)明的方法可基于在先儲(chǔ)存的信號(hào)值而直接從方法步驟（b)開(kāi) 始。
[0024] 在本發(fā)明方法的方法步驟（b)中，對(duì)測(cè)得的脈搏信號(hào)脈搏n_a_ (t)進(jìn)行加權(quán)