專利名稱：用于監控一個或多個器官的隨著時間過去的生理參數變異性的方法和裝置的制作方法
技術領域：
下文通常涉及醫療監控并在監控一個或多個器官的隨著時間過去生理參數變異 性中有特別的效用。
背景技術：
細菌感染仍然是痛苦和死亡的主要原因，特別是在宿主防御功能被損害的患者 中。雖然有關于在對可能導致器官機能障礙的嚴重感染的宿主反應中涉及的機制、途徑、介 體、轉錄因子、受體水平和基因活化的廣泛的知識，但對協調工作的整個系統的理解一般有 限制。在臨床應用中，當前的監控技術達到了高的復雜水平，包括極其重要的征兆監控、 實驗室和各種放射學、微生物學和病理學試驗。雖然這些試驗通常足以可靠地診斷感染，但 是診斷感染的標準是不明確的。在個體上不明確的臨床征兆和癥狀的完全形態常常導致感 染的診斷和抗生素療法的開始。因此，診斷的計時是不精確的、不敏感的并受到評判，這可 能導致延遲。在有增加的敏感性或損害的儲備的某些患者群體中，診斷中的延遲即使以小 時測量，也可能證明是災難性的。臨床惡化可能在識別和反應之前充分地發展。感染的稍 后診斷、快速臨床惡化、ICU入院和器官機能障礙在危重患者的病例歷史記錄中不是不普遍 的。例如，嚴重的敗血癥和敗血癥休克是在危重患者中死亡的最常見的原因，占 重癥監護病房入院的 10% (Brun-Buisson C 的 The epidemiologyof the systemic inflammatory response. Intensive Care Med. 2000 ；26 Suppll :S64_74)禾口所有入院的 2. 9% (Angus DC、Linde-Zwirble WT、LidickerJ、Clermont G、Carcillo J、Pinsky MR 的 Epidemiology of severe sepsis in theUnited States analysis of incidence, outcome,and associated costs of care. Crit Care Med. 2001年7月；29 (7) 1303-10)。 給定在敗血癥中早期復蘇的經證明的益處，存在為挽救生命的可能發展早期診斷感染的方 法的額外需要。在另一例子中，嗜中性白血球減少癥是普遍在惡性血液疾病、最普遍地在白血病 和淋巴瘤的處理中使用的清髓化學療法的預期醫原性的副作用。因此，宿主的免疫系統 被危害，導致機會感染增加的風險(Neth 0W、Bajaj-EUiott M、Turner MW, Klein NJ的 Susceptibility to infection inpatients with neutropenia :the role of the innate immune system. Br JHaemato 1. 2005 年 6 月；129(6) :713_22)。在嗜中性白血球減少癥期 間的發燒疾病常常是感染的第一個跡象。它需要可能住院治療的迅速的抗菌療法。因此， 根據療法，嗜中性白血球減少癥患者經歷可變的發燒危險，但當發燒出現時，在大多數患者 中它與感染同義。嗜中性白血球減少癥感染的預后診斷主要由全身炎癥反應綜合征(SIRS)的嚴 重性和敗血癥癥狀、嚴重的敗血癥休克和器官功能衰竭的臨床進展來指示，增加了死亡危險。總的來說，發燒的嗜中性白血球減少癥患者被允許進入重癥監護病房，全身炎癥 反應綜合征展示20%的死亡率風險，在存在敗血癥休克時增加到90% (Regazzoni CJ, Khoury M, Irrazabal C, Myburg C, Galvalisi NR, 0' Flaherty Μ,等人的 Neutropenia andthe development of the systemic inflammatory response syndrome. IntensiveCare Med. 2003年1月；29(1) 135-8) 0退化分析證明，死亡率并不被年齡、惡性或陽性血培養更 改，突出了在確定結果時宿主反應的重要性。這些結果強調在處理發燒的嗜中性白血球減 少癥患者中疾病的嚴重性的早期診斷和早期識別的重要性。復雜的系統是由大量不定地互連的元件的動態網組成的系統。從部分(例如，蜜 蜂、神經元)的復雜互連及其環境(即，非平衡)產生的稱為復雜系統(例如，蜂窩、CNS)的 新實體形成擁有的不同系統或新出現的特性(例如，產生蜂蜜的能力、認知、記憶)。假定全 身特性完全不同于部分的特性，復雜的系統不能只通過理解其部分而被完全理解，不管該 理解可以多么徹底(Gallagher R^Appenzeller T 的Beyond Reductionism. Science. 1999 ； 284 79)。給定令人信服的證據以及有希望的洞察力，已經觀察到，對可能導致器官機能障 礙的嚴重感染或傷害的宿主反應實際上是復雜的非線性系統(Seely AJ, Christou NV的 Multiple organ dysfunctionsyndrome :exploring the paradigm of complex nonlinear systems. Crit CareMed. 2000 年 7 月；28 (7) :2193_200)。將對嚴重損傷的宿主反應識別為復雜系統有助于解釋為什么在有感染的患者體 內的無法預測的快速惡化和在沒有可識別的原因的情況下未預料到的臨床改善在復雜系 統內是普遍存在的惡化和改善，其作為不確定性和驚奇頻繁地出現。如果臨床疾病以改變 的和無法預測的復雜系統反應為特征，則存在對作為整體監控整個系統并隨著時間的過去 這么做的需要，以便跟蹤系統的軌跡。當部分的時間變異性從整個系統的整體性和復雜性 產生時，接著假定變異性的連續監控提供隨著時間的過去監控整個系統的方式(Seely和 Christou)0最普遍地稱為變異性分析的表征節奏的科學代表生物信號的時間序列根據非線 性動力學、混沌理論和數學物理來利用線性陣列和非線性變異性分析技術而被全面表征的 方式(Seely AJ> Macklem PT 白勺 Complexsystems and the technology of variability analysis. Crit Care. 2004年12月；8 (6) :R367_84)。每種技術提供不同和綜合的方式來 表征變化的模式。在復雜的系統范例內，變異性分析提供了更直接地監控產生動力學的基 本系統的技術。存在隨著時間的過去量化和表征變化的各種技術，包括時域、頻域、熵和尺度不變 分析。簡要地，時域分析涉及隨著時間的過去測量的原始數據、總體變化(標準偏離和范 圍)的分析和數據可通過標準化分布(例如，正常、非正常)擬合的程度。頻域分析評估隨 著時間的過去觀察的信號的頻譜。任何時間序列可被表示為具有不同頻率的規則振蕩的 和，使用稱為傅立葉變換的數學變換使從時域到頻域分析的轉換(以及轉換回)變得可能。 小波分析合并時域和頻域變化信息，提供時域和頻域分析的混合。熵分析提供生物信號內 信息、不規則性、無序或復雜性的程度的測量。數學計算產生反映不規則性或復雜性的程度 的單個值(例如，近似熵或樣本熵)或多個值(例如，多尺度熵)。尺度不變分析提供在所 有時間尺度上存在的變化的普通模式的測量。這組變異性分析技術被發展以幫助表征生物信號。它們適用于心率、呼吸速率、血壓、中性粒細胞計數、溫度等；研究一致證明下列內容(1)變異性的模式提供關于該參數 的絕對值的額外的臨床有用的信息，(2)與年齡和疾病有關的改變的變化存在，以及(3)改 變的程度與疾病的嚴重度相關。心率變異性(HRV)的減小長期以來被利用為識別胎兒窘迫的方式以及在有心臟 病的成人患者中死亡風險的標記。最近，在存在感染時執行HRV評估，展示在有敗血癥、敗 血癥休克和器官機能障礙的患者中HRV的可再生的變化。對照料重癥患者的醫生有價值的 是，在存在感染時HRV改變的程度與疾病的嚴重度相關。很多最近研究的結果強烈地支持 改變的HRV提供早期識別成人中的感染的未被利用的方式的假設。在另一環境中，通過有兩個或多個有故障的器官系統定義的多器官功能障礙綜合 征(MODS)是臨床上危重患者的臨床綜合征特征。MODS是重癥監護病房(ICU)患者中死亡 的主要原因。MODS表示通常導致死亡的在依附于可能的最先進ICU生命支持技術的患者中 出現的器官機能的連續退化。這些患者需要相當多的人力和醫院資源，包括在ICU中的有 創監控、一對一護理、多次輸血、呼吸機、透析、心臟輔助設備、血管加壓藥等。患者參數的變異性的評估僅僅最近出現在醫學科學中的研究之下，且通常不在常 規臨床實踐中使用。如上所述，變異性描述參數隨著時間過去波動的程度和特征。它是變量 的動力學的原理部分，其指隨著時間過去變化的模式。參數可以相對恒定，展示低的變異性 程度，或隨著高變異性激烈地波動，或展示降低的不規則性或復雜性或降低的高頻變異性。通常，減小的變異性和復雜性與疾病狀態相關，然而，單獨的患者參數的增加和減 小的變異性都與疾病狀態相關。這些單獨的變量的評估的積極臨床意義指示多個患者參數 的評估將提供在臨床上有用的信息。在2006年5月2日公布的Seely的美國專利號7，038，595描述了用于多個患者 參數變異性分析和顯示的系統。在Seely中描述的系統提供了隨著時間過去由床邊監控器 對每個患者監控的多個患者參數的變異性的分析和顯示。實時地測量每個所監控的患者參 數，可除去數據偽差，并根據選定的觀察期執行變異性分析。每個時間間隔的變異性分析產 生患者參數的變異性，這表示患者參數在一個時間間隔內變化的程度，以提供在MODS的檢 測、預防和治療以及其它使用中特別有用的診斷信息。雖然這樣的系統給臨床醫生同時提供了多個患者參數的變異性數據，以及隨著時 間過去的變異性分析的能力，但仍然不存在對組織所獲取的數據的使用的徹底的解決方 案，特別是除了在I⑶環境中的配置以外，或對方便地處理來自多個獲取地點的數據的解 決方案。
發明內容
已經認識到，可能與疾病狀態相關的變異性隨著時間過去的變化可更方便地通過 提供額外的變異性顯示工具來顯示，這些工具使用戶能夠在可配置的顯示工具箱中操縱在 多個時間間隔內獲取的變異性數據的一般顯示。也已經認識到，對每個變量(例如，每個器 官)使用一致的變異性數據文件并合并變異性數據文件與相應的波形數據文件和關于用 戶或患者的其它數據，實現了分布式架構的部署，該架構可在多個時間間隔內通過多個地 點獲取變異性數據，同時使用能夠監控一個或多個變量(例如，器官)的單獨的變異性分析 裝置獲得每個數據。還已經認識到，這樣的分布式架構使軟件和操作更新以及閾值信息能夠通過中央服務設備分布到多個地點，因而提供一致和標準化方法來進行變異性分析。假定改變的變異性在有感染和與器官故障的嚴重度的關聯的患者中被證明，用于 通過分布式架構進行隨著時間過去的變異性分析的下列系統設計成實現感染的早期診斷 和器官故障的實時預后診斷。在一個方面，提供了用于支持隨著時間過去在多個地點進行的變異性分析的方 法，每個變異性分析包括在多個時間間隔內對一個或多個參數計算變異性的度量，每個變 異性的度量指示在一個時間間隔內相應的參數變化的程度和特征，該方法包括提供中央 服務設備和多個地點之間的連接；中央服務設備從所述多個地點中的每個地點獲得包括一 個或多個數據文件的數據包，所述數據文件表示在所述多個地點的相應一個地點處進行的 一個或多個變異性分析的結果；中央服務設備將數據包存儲在中央數據庫中并使數據庫可 用于進一步的處理；中央服務設備向所述多個地點中的至少一個地點提供閾值數據，閾值 數據包括關于變異性分析的參數的信息并從中央數據庫的內容得到；以及中央服務設備向 所述多個地點中的至少一個地點提供更新數據，更新數據包括用于在所述多個地點的操作 中維持一致性的信息。在另一方面，提供了用于支持隨著時間過去在多個地點進行的變異性分析的方 法，每個變異性分析包括在多個時間間隔內對一個或多個參數計算變異性的度量，每個變 異性的度量指示對于所述多個地點中的每個地點在一個時間間隔內相應的參數變化的程 度和特征，該方法包括提供地點和中央服務設備之間的連接；準備包括一個或多個數據 文件的數據包，所述數據文件表示在該地點進行的一個或多個變異性分析的結果；使數據 包可用于中央服務設備以使中央服務設備能夠將該數據包與其它數據包一起儲存在中央 數據庫中，并使數據庫可用于進一步的處理；從中央服務設備獲得閾值數據，閾值數據包括 關于變異性分析的參數的信息并從中央數據庫的內容得到；以及從中央服務設備獲得更新 數據，更新數據包括用于維持該地點與所述多個地點中的其它地點的一致性的信息。在又一方面，提供了用于支持隨著時間過去在多個地點進行的變異性分析的方 法，每個變異性分析包括在多個時間間隔內對一個或多個參數計算變異性的度量，每個變 異性的度量指示在一個時間間隔內相應的參數變化的程度和特征，該方法包括提供中央 服務設備和多個地點之間的連接；所述多個地點中的每個地點準備包括一個或多個數據文 件的數據包，所述數據文件表示在相應的地點進行的一個或多個變異性分析的結果；所述 多個地點使數據包可用于中央服務設備；中央服務設備從所述多個地點中的每個地點獲得 包括一個或多個數據文件的數據包；中央服務設備將數據包存儲在中央數據庫中并使數據 庫可用于進一步的處理；中央服務設備提供閾值數據，閾值數據包括關于變異性分析的參 數的信息并從中央數據庫的內容得到；所述多個地點從中央服務設備獲得閾值數據；中央 服務設備提供更新數據，更新數據包括用于在多個地點的操作中維持一致性的信息；以及 所述多個地點從中央服務設備獲得更新數據。在又一方面，提供了用于準備數據包的方法，數據包表示隨著時間過去在相應的 地點進行的一個或多個變異性分析的結果，每個變異性分析包括在多個時間間隔內對一個 或多個參數計算變異性的度量，每個變異性的度量指示在一個時間間隔內相應的參數變化 的程度和特征，該方法包括在包括所述多個時間間隔的時間段內獲得參數的波形；使用 該波形獲得包括原始時間序列的原始傳感器數據；平滑原始傳感器數據以獲得平滑傳感器數據；使用平滑傳感器數據進行變異性分析以獲得原始變異性數據；平滑原始變異性數據 以獲得平滑變異性數據；使時間戳數據與原始傳感器數據、平滑傳感器數據、原始變異性數 據和平滑變異性數據關聯；使用原始傳感器數據、平滑傳感器數據、原始變異性數據、平滑 變異性數據和時間戳數據產生變異性數據文件；以及將變異性數據包括在數據包中。在又一方面，提供了用于執行隨著時間過去進行的變異性分析的方法，每個變異 性分析包括在多個時間間隔內對一個或多個參數計算變異性的度量，每個變異性的度量指 示在一個時間間隔內相應的參數變化的程度和特征，該方法包括獲得在變異性分析期間 記錄的臨床事件；使一個或多個時間戳與臨床事件關聯，以與在變異性分析期間獲得的數 據相關；以及在表示一個或多個參數的一個或多個變異性分析的結果的數據包中關聯臨床 事件。在又一方面，提供了用于記錄在隨著時間過去進行的變異性分析期間檢測的臨床 事件的系統，每個變異性分析包括在多個時間間隔內對一個或多個參數計算變異性的度 量，每個變異性的度量指示在一個時間間隔內相應的參數變化的程度和特征，該系統包括 事件記錄器，其用于捕獲臨床事件，事件記錄器包括用于為用戶提供界面的顯示器，以及包 括計算機可執行指令的計算機可讀介質，所述計算機可執行指令用于獲得在變異性分析期 間記錄的臨床事件，以及使一個或多個時間戳與臨床事件關聯，以與在變異性分析期間獲 得的數據相關聯。在又一方面，提供了用于顯示在隨著時間過去進行的變異性分析期間獲得的數據 的系統，每個變異性分析包括在多個時間間隔內對一個或多個參數計算變異性的度量，每 個變異性的度量指示在一個時間間隔內相應的參數變化的程度和特征，該系統包括顯示 工具箱和用于儲存數據的數據存儲設備，顯示工具箱體現為具有計算機可執行指令的計算 機可讀介質，所述計算機可執行指令用于顯示從傳感器數據提取的時間序列數據以及與相 同屏幕中的時間序列數據相關的變異性數據。應認識到，這些方法可在計算機可讀介質上被實現為計算機可執行指令，且各種 系統可配置成根據下面描述的方法操作。
現在參考附圖僅作為例子描述本發明的實施方式，其中圖1是示出用于處理從一個或多個變異性分析監控地點獲得的數據的集中式服 務設備的示意性結構圖。圖2是圖1所示的醫院地點的示意性結構圖。圖3是圖1所示的診所地點的示意性結構圖。圖4是圖1所示的移動地點的示意性結構圖。圖5是圖2到4所示的患者接口的示意性結構圖。圖6是圖2到4所示的變異性分析服務器的示意性結構圖。圖7是圖1到6所示的變異性和波形數據文件的示意性結構圖。圖8是圖5所示的顯示工具箱的示意性結構圖。圖9是示出單獨變量的示例性顯示的結構圖。圖IOA示出示例性變異性柱狀圖。
圖IOB示出使圖IOA的變異性柱狀圖的變異性柱狀圖數據點相互關聯的示例性圖
7J\ ο圖IOC示出變異性柱狀圖的示例性回顧顯示。圖11是示出如圖7所示的數據文件的結構的流程圖。圖12是圖1所示的中央服務設備的示意性結構圖。圖13是示出在運動試驗期間隨著時間過去的基于小波的變異性的曲線。圖14是示出在圖13所示的基于小波的變異性之間的相關性的曲線。圖15示出多參數呼吸速率和心率變異性分析。圖16示出相應于圖15的多參數多器官呼吸速率和心率變異性分析。圖17示出多個患者的平滑的心率變異性。圖18示出圖8所示Vcam工具的輸出顯示。圖19示出圖8所示Vcorrector工具的輸出顯示。圖20示出圖8所示Vcorder工具的輸出顯示。圖21示出圖8所示Vmovie工具的輸出顯示。圖22示出對自主呼吸實驗的呼吸速率變異性(RRV)結果。圖23是示出HRV和RRV時間曲線的組合的輸出顯示以提供RRV相比于HRV的軌 跡曲線。圖24是示出用于輸入與變異性分析相關的臨床事件的示例性界面的輸出顯示。圖25是示出用于選擇變異性分析類型的示例性界面的輸出顯示。圖29是示出用于使用變異性分析服務器回顧地分析波形數據的過程的示例性結 構圖。
具體實施例方式已經認識到，支持多個時間間隔內的變異性分析(例如，連續的變異性分析)的基 本理論在很多環境中有廣泛的應用，例如，用于治療、早期診斷和總的健康監控。也已經認識到，隨著時間過去的變異性分析允許各種臨床應用。一個這樣的臨床 應用是患者自己的變異性的評估，其是通過在多個時間間隔內監控變異性而檢測到的變異 性的個別化的變化。如下面將解釋的，患者變異性的評估有很多用途，例如在實時地或回顧 地檢測疾病發作中。另一這樣的臨床應用是響應于干預的變異性的變化的評估。例如，這 使下面所述的系統和/或其部分能夠在危重患者中從醫療裝置例如機械通氣裝置解放的 安全和計時方面幫助臨床醫生。由于上面的原因和很多其它原因，為了利用隨著時間過去的變異性分析的能力， 發展了可在分布式系統中以一致的方式在多個時間間隔內處理多個變異性分析的基本架 構。這部分地通過為正被分析的每個變量構造并儲存標準波形數據文件以及單獨的變異性 數據文件來完成，變異性數據文件包括使用變異性監控獲得的基本數據的綜合表征。一致 和標準的數據文件以及基本架構使用戶能夠利用一組方便的變異性顯示工具，而中央實體 可向分布式環境提供連通性并提供更新設備和軟件以確保一致和相關的分析的方法。系統 可延伸到很多環境中，包括住院病人、門診病人和完全移動/獨立的。現在轉到附圖，特別是圖1，示出了用于獲得、操作和處理從一個或多個變異性分析監控地點16得到的數據包18的中央服務設備10，監控地點16獲得測量數據并在多個時 間間隔內執行一個或多個參數的變異性的分析，以產生數據包18。應認識到，“隨著時間過 去的變異性分析”或“變異性分析”通常在下文中指在多個時間間隔內對每個患者參數、變 量、器官等的變異性的度量的計算。變異性的每個度量指示在一個時間間隔內相應的患者 參數變化的程度和特征，以及每個變異性分析使患者參數的變異性的變化能夠在一段時間 內被觀察到。可對一個或多個患者參數，即，單個參數和/或多個參數(例如，單個器官或 多個器官)執行如這里所述的變異性分析，且變異性的多個度量可根據例如間歇的、連續 的等的任何適當的模式獲得。設備10是分布式數據文件管理系統12的部分，其也包括或利用互連媒介或網絡 (在本例中是互聯網14)以及一個或多個變異性分析監控地點16。在本例中，示出三個監控 地點16a_16c，每個在不同的環境中有不同的作用。在本例中示出的是醫院監控地點16a、 診所地點16b和移動地點16c，下面更詳細地解釋其中的每個地點。在使用總系統12所需的任何拓撲的任何組合中可能有任何類型的任何數量的監 控地點16(即，163、13或(3)。因此，只為了例證性目的示出了三個地點16的提供，每種類型 有一個。而且，應認識到，網絡14可為以任何適當的配置提供無線或有線接入/通信的任 何網絡，不管是局域網(LAN)還是廣域網(WAN)等。在本例中，互聯網14是用于提供中央 服務設備10和監控地點16之間的連通性的特別適合的媒介，以便可適應很多地理位置，然 而，任何其它媒介或中介就足夠了，包括在例如封閉系統中的直接連接。例子可包括位于世 界上任何地方的ICU的網絡、或骨髓移植中心的網絡。每個網絡具有用于執行適合于其自 己的需要的單個或多個器官變異性分析的個別化的實施方式。如圖1所示，互聯網14提供用于在中央服務設備10和監控地點16之間傳輸數 據的媒介。在監控地點16產生的數據包18可被如所示的監控地點16上載到中央服務設 備10，或也可例如使用周期性輪詢、傳輸或批處理被中央服務設備10從監控地點16下載 或“拉出”。在任一情況下，當使用互聯網14時，數據包18都具有通過中間網絡傳輸的適當 的格式，例如一個或多個數據包、電子郵件附件、流數據等。數據包18還可為文本文件，或 幾個文件類型例如文本、圖形、音頻等的組合。應認識到，數據包18在傳輸期間不需要體現 為分立的部分或包，而相反可作為在中央服務設備10處接收并處理的連續或半連續的數 據流發送。因此，可看到，圖1所示的數據包括18通常表示從監控地點16到中央服務設備 10的數據流，且任何網絡或信號提供用于傳送數據包18所表示的數據的計算機可讀介質。 如下面將進一步解釋的，每個數據包18通常表示包括一組或多組變異性數據文件103和 相應的波形數據文件104的數據的特定傳輸，每組與特定的參數相關。應認識到，術語“器 官”在這里只用于例證性的目的，并可表示任何參數、變量、特征或項目，可對參數、變量、特 征或項目測量隨著時間過去的變異性的分析。圖1也示出兩種其它類型的數據傳輸，即，對于閾值數據20和更新或更新數據22。 閾值數據20包含關于不同閾值的信息，當進行變異性分析時這些閾值可由監控地點16使 用并且確定警報何時發出。在變異性分析中，閾值表示對不同的患者群體以及對不同的臨 床應用特有的生理學和病理學之間的區別。換句話說，例如，當與術后患者或以充血性心力 衰竭入院的患者比較時，閾值可能對骨髓移植患者不同。如將在下面更詳細解釋的，閾值數 據20 —般基于在整個分布式系統12中從多個患者或用戶獲得的數據的合并，這能夠對不同的臨床環境和患者群體識別不同的閾值。因此，閾值數據20在沒有圖1所示的配置和連 通性的情況下提供對變異性效應的更完全的觀察和考慮變異性分析的結果的方法，否則這 些結果將不是可用的。此外，可能有合并變異性數據的所使用的方法，其產生病理學相比于生理學的總 體確定。更新數據22包含升級、更新和維持整個系統12中的一致性所需的任何其它有用 的信息。因此，除了閾值數據20所提供的數據的協作以外，圖1中的連通性也實現可執行 變異性分析的一致和標準化的方法。因此可看到，圖1所示的系統12所提供的配置和連通 性使中央服務設備10能夠維持對變異性分析的質量和一致性的控制，這些變異性分析在 所有連接的監控地點16被執行。此外，通過從所有的監控地點16收集數據包18，中央服務 設備10可訪問各種各樣的結果，用于不僅作為反饋通過閾值數據20和更新22提供有用的 信息，而且用于下面將解釋的研究和/或學習。應認識到，閾值數據20和更新數據22可擁 有與數據包18類似的特征，因此不需要重復這樣的細節。圖2示出醫院監控地點16a的例子。圖2所示的元件照道理應該示出可在醫院地 點16a彼此進行交互作用的幾個可能的部件，然而，在特定的醫院地點16a可以使用或不使 用任何數量(或全部)的這些元件，取決于在醫院地點16a存在的實際設備和/或職員以 及患者26和職員的需要。此外，被監控的參數(以及監控器本身)可從一個網絡到另一網 絡不同。如將解釋的，在每個監控地點16，包括圖2所示的醫院地點16a，是用于使用所獲 取的數據來隨著時間的過去進行變異性分析并產生數據包18的至少一個變異性分析服務 器24，數據包18可在該地點被觀察到并提供到中央服務設備10。然而，如所示，每個變異 性分析服務器24可與多個患者26通過接口連接，因此，一般在每個監控地點16只需要一 個變異性分析服務器24。變異性分析服務器24收集通過單獨的患者接口 28從一個或多個 患者26獲得的數據，計算一個或多個患者參數的變異性的度量(即，進行變異性分析)，并 通過互聯網14連接到中央服務器10以便于數據包18、閾值數據20和更新數據22的傳輸 和/或接收。如所示，可能有不同類型的患者26，例如在ICU中或在普通醫院病房中的患 者ο患者接口 28使用一個或多個傳感器30監控患者26的生理參數。數據或患者參 數可包括可被實時或間歇地準確地測量的任何變量。數據可從連續的波形獲得(在某個頻 率水平，例如對于CO2分析儀為100Hz，對于EKG為500Hz)，或以某個時間間隔作為絕對測量 例如溫度測量得到。傳感器30和患者接口 28可包括例如心電圖(ECG)、CO2分析儀、溫度 傳感器、成比例輔助呼吸機、光電體積描記儀、尿比重計、肺動脈導管、動脈管路、O2飽和設 備等。為了對通過傳感器30獲取的數據提供更多的意義，臨床事件通過記錄帶時間戳的事 件32的行動與數據相關，事件32—般由護理工作人員34在醫院(床邊)環境中輸入。臨 床(帶時間戳的)事件可為醫院活動、藥物的管理、診斷、生命支持、清洗、翻身、抽血等。臨 床事件與特定的時間相關，特定的時間接著也與在同一特定的時間使用傳感器30獲得的 數據相關。應認識到，也可例如通過利用電子地檢測事件并處理這樣的事件以將其指定為 臨床事件或噪聲的算法以自動方式記錄臨床事件。在本例中，患者接口 28配置成同時收集 帶時間戳的事件數據32與傳感器數據30，下面提供進一步的細節。可注意到，也可為每個 患者記錄額外的不帶時間戳的信息(例如，人口統計學的)。
如可在圖2中看到的，變異性分析服務器24不僅連接到患者接口 28和互聯網14， 而且連接到醫院地點16a內的幾個其它部件/實體。例如，服務器24可與醫院監控系統38 例如護士站以及中央監控和警報系統36通過接口連接。中央監控和警報系統36能夠監控 由變異性分析服務器24執行的變異性分析，以便檢測根據這樣的變異性分析明顯的危急 的或可能危急的情況，并向也可直接從變異性分析服務器24接收數據的醫療專業人員42 提供一個或多個警報。變異性分析服務器24可體現為固定的單元或可移動的單元，例如在 手推車上，以便便于在醫院地點16a周圍的移動，以在多個地方為多個患者26服務。類似 地，變異性分析服務器24可為外圍裝置或可體現為現有在旁邊的或集中式設備的添加物 以最小化空間。變異性分析服務器24也可與床邊監控器40交互作用，監控器40可被制成對在床 邊監控患者26的護士或其他職員可用或以另外方式代表護士或其他職員。類似地，變異 性分析服務器24也可與傳感器顯示器44交互作用，傳感器顯示器44與其它醫療設備例 如ECG、血壓傳感器、溫度傳感器等相關。如上所述，變異性分析服務器24可為分開的獨立 單元，但也可被集成為插入或額外的模塊，其在這種情況下可與現有的床邊監控設備、顯示 器和傳感器一起被使用或集成。圖2也示出可包括任何其它監控系統或設備的其它監控器 46，這些監控系統或設備可提供有用的醫學數據或患者數據或將受益于變異性分析服務器 24所獲取的數據。例如電子患者數據庫(未示出)提供的或手工輸入的患者數據48也可 與變異性分析服務器24交互作用。如下面將討論的，患者數據48可附加到數據包18或與 數據包18包括在一起，以為包含在其中的數據提供另外的背景。這使患者細節例如年齡、 總的健康狀態、性別等能夠鏈接到所獲取的數據，以有助于將數據組織到人口統計中。也如 圖2所示，變異性分析服務器24可為感興趣或專注于變異性的含意和效應的本地科學家50 提供數據或另外有用的信息。應認識到，可通過添加數據安全或其它去識別化測量來按需 要處理患者隱私和其它關心的問題。現在轉到圖3，示出了臨床地點16b。臨床地點16b的例子是骨髓移植診所。類似 于上述醫院地點16a，臨床地點16b包括變異性分析服務器24，其從一個或多個患者接口 28 獲得數據并連接到互聯網14以便于數據傳輸(即，發送數據包18并接收閾值數據20和更 新數據22)。在臨床地點16b，患者26稱為門診病人，因為他們沒有入院。傳感器30、被記 錄為帶時間戳的事件32的臨床事件以及患者數據48以與上面討論的類似的方式被獲得和 使用，因此不重復進一步的細節。類似地，如果可適用，變異性分析服務器24可提供數據并 在臨床地點16b與醫療專業人員42以及本地科學家50交互作用。臨床地點16b可包括一 個或多個變異性分析服務器24，且一般包括監控各種門診病人26的分析且如果必要就提 供警報的監控中心52。監控中心52使診所的變異性分析服務器24能夠從遠程位置被監 控，且允許職員監控幾個服務器24，如果在診所中存在幾個的話。以這種方式，中央監控中 心52可用于為幾個臨床地點16b服務。圖4示出移動地點16c。移動地點16c使變異性分析服務器24的能力能夠在醫 院和臨床環境之外被使用，因此，在該實施方式中，移動地點16c為任何“用戶”或“對象” 服務。為了一致性起見，在下文中術語“患者”將共同指任何用戶或對象。以這種方式，可 認識到，可對任何用戶，包括運動員、消防員、警官或可受益于監控一個或多個生理參數的 變異性的任何其他人執行變異性分析。這因此可擴展到在極端環境中例如在火災期間、在礦井中、在營救任務期間等提供實時監控，其中變異性可指示可能危急的情況。在所有情況 下，可在個體基礎上對任何患者26隨著時間過去監控并分析變異性，使得因而產生的數據 對該個體是特有的。使用較大的系統12允許中央服務設備10利用很多患者26的單獨的 結果并確定進一步的和更完整的信息。移動地點16c通常代表包括變異性分析服務器24 的任何地點，變異性分析服務器24連接到中央服務設備10并與一個或多個患者26通信， 不管他們是傳統意義上的患者還是其他類型的用戶。在圖4所示的例子中，用戶26通常包括移動設備54并且有與變異性分析服務器 24通信的多個傳感器30。移動設備54還可用于例如為帶時間戳的事件數據32提供輸入， 以及向用戶26提供用于輸入參數的顯示，或觀看由傳感器30獲取的和/或由服務器24處 理的顯示數據60。移動設備54和服務器24之間以及傳感器30和患者接口 28之間的連接 可為有線的或無線的，且變異性分析服務器24可為在基站處的固定單元或便攜式單元，例 如在監控中心的手推車上。移動設備54可為優選地以完全移動的方式與變異性分析服務 器24進行交互作用的個人數字助理(PDA)、移動電話、膝上型計算機、個人計算機、或可提 供輸入設備、顯示器和某種形式的連通性的任何其它設備。如上所述，每個監控地點16包括變異性分析服務器24。現有的變異性分析裝置 和配置的各種實施方式的細節可在Seely的美國專利號7，038，595中找到，該專利的內容 在這里通過引用被并入。如下面結合圖5和6解釋的，在Seely中所示的裝置可使用一致 的過程和一致的格式通過添加用于收集、顯示和傳輸數據的功能和特征被更改為在系統12 內工作。首先，下面提供了關于通過傳感器30和患者接口 28獲取數據的進一步的細節和 例子。數據獲取涉及對研究中每個患者參數的連續數據的順序記錄。例子包括連續記錄 心血管參數數據，連續記錄呼吸參數數據，以及以特定的時間間隔記錄其它患者參數(例 如，每30分鐘的葡萄糖水平)。如上所述，對變異性分析獲取的數據可從連續波形獲得，時間序列可從該連續波 形被采樣；或作為絕對測量間歇地得到。患者參數可被分組到器官系統中以便于患者監控和干預。表1示出按器官系統分 組的患者參數且這些參數以斜體字表示從波形得到的參數。
權利要求
一種用于支持隨著時間過去在多個地點進行的變異性分析的方法，每個變異性分析包括在多個時間間隔內對一個或多個參數計算變異性的度量，每個變異性的度量指示在一個時間間隔內相應的參數變化的程度和特征，所述方法包括 提供中央服務設備和所述多個地點之間的連接； 所述中央服務設備從所述多個地點中的每個地點獲得包括一個或多個數據文件的數據包，所述數據文件表示在所述多個地點的相應一個地點處進行的一個或多個變異性分析的結果； 所述中央服務設備將所述數據包存儲在中央數據庫中并使所述數據庫可用于進一步的處理； 所述中央服務設備向所述多個地點中的至少一個地點提供閾值數據，所述閾值數據包括關于所述變異性分析的參數的信息并從所述中央數據庫的內容得到；以及 所述中央服務設備向所述多個地點中的至少一個地點提供更新數據，所述更新數據包括用于在所述多個地點的操作中維持一致性的信息。
2.如權利要求1所述的方法，其中每個地點是醫院地點、臨床地點或移動地點。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述中央服務設備遠離所述多個地點，所述數據包 被推到所述中央服務設備或從所述中央服務設備獲得，且所述閾值數據和所述更新數據被 推到所述多個地點或從所述中央服務設備獲得。
4.如權利要求1所述的方法，還包括在所述中央服務設備處提供管理接口用于與所述 中央數據庫進行交互作用。
5.如權利要求1所述的方法，還包括用于使研究人員能夠與所述數據庫進行交互作用 的研究程序接口。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述閾值數據包括關于當進行所述變異性分析時由 所述多個地點使用的閾值的信息，所述閾值配置成用于觸發一個或多個警報。
7.如權利要求1所述的方法，其中所述更新數據包括對在所述多個地點運行的軟件的升級。
8.一種包括計算機可執行指令的計算機可讀介質，所述計算機可執行指令用于執行根 據權利要求1到7中的任一項的方法。
9.一種用于支持隨著時間過去在多個地點進行的變異性分析的系統，所述系統包括處 理器、存儲器和根據權利要求8的所述計算機可讀介質。
10.一種用于支持隨著時間過去在多個地點進行的變異性分析的方法，每個變異性分 析包括在多個時間間隔內對一個或多個參數計算變異性的度量，每個變異性的度量指示對 于所述多個地點中的每個地點在一個時間間隔內相應的參數變化的程度和特征，所述方法 包括_提供所述地點和中央服務設備之間的連接；_準備包括一個或多個數據文件的數據包，所述數據文件表示在所述地點進行的一個 或多個變異性分析的結果；-使所述數據包可用于所述中央服務設備，以使所述中央服務設備能夠將所述數據包 與其它數據包一起儲存在中央數據庫中，并使所述數據庫可用于進一步的處理；_從所述中央服務設備獲得閾值數據，所述閾值數據包括關于所述變異性分析的參數的信息并從所述中央數據庫的內容得到；以及_從所述中央服務設備獲得更新數據，所述更新數據包括用于維持所述地點與所述多 個地點中的其它地點的一致性的信息。
11.如權利要求10所述的方法，其中每個地點是醫院地點、臨床地點或移動地點。
12.如權利要求11所述的方法，其中所述醫院地點包括連接到至少一個患者接口的 至少一個變異性分析服務器，每個患者接口連接到用于測量患者的相應參數的至少一個傳 感器；以及到所述醫院地點內現有系統的一個或多個額外的接口。
13.如權利要求11所述的方法，其中所述臨床地點包括連接到至少一個患者接口的 至少一個變異性分析服務器，每個患者接口連接到用于測量患者的相應參數的至少一個傳 感器；以及連接到所述至少一個變異性分析服務器的監控中心。
14.如權利要求11所述的方法，其中所述移動地點包括連接到至少一個患者接口的 至少一個變異性分析服務器，每個患者接口連接到用于測量患者的相應參數的至少一個傳 感器；其中所述分析服務器和所述患者接口由移動設備作為主機。
15.如權利要求10所述的方法，其中所述中央服務設備遠離所述多個地點，所述數據 包被推到所述中央服務設備或從所述中央服務設備獲得，且所述閾值數據和所述更新數據 被推到所述多個地點或從所述中央服務設備獲得。
16.如權利要求10所述的方法，其中所述閾值數據包括關于當進行所述變異性分析時 由所述多個地點使用的閾值的信息，所述閾值配置成用于觸發一個或多個警報。
17.如權利要求10所述的方法，其中所述更新數據包括對在所述多個地點運行的軟件 的升級。
18.—種包括計算機可執行指令的計算機可讀介質，所述計算機可執行指令用于執行 根據權利要求10到17中的任一項的方法。
19.一種用于支持隨著時間過去在多個地點進行的變異性分析的系統，所述系統包括 處理器、存儲器和根據權利要求18的所述計算機可讀介質。
20.一種用于支持隨著時間過去在多個地點進行的變異性分析的方法，每個變異性分 析包括在多個時間間隔內對一個或多個參數計算變異性的度量，每個變異性的度量指示在 一個時間間隔內相應的參數變化的程度和特征，所述方法包括-提供中央服務設備和所述多個地點之間的連接；_所述多個地點中的每個地點準備包括一個或多個數據文件的數據包，所述數據文件 表示在相應的地點進行的一個或多個變異性分析的結果；-所述多個地點使所述數據包可用于所述中央服務設備；_所述中央服務設備從所述多個地點中的每個地點獲得包括一個或多個數據文件的數 據包；_所述中央服務設備將所述數據包存儲在中央數據庫中并使所述數據庫可用于進一步 的處理；_所述中央服務設備提供閾值數據，所述閾值數據包括關于所述變異性分析的參數的 信息并從所述中央數據庫的內容得到；-所述多個地點從所述中央服務設備獲得所述閾值數據；_所述中央服務設備提供更新數據，所述更新數據包括用于在所述多個地點的操作中維持一致性的信息；以及“所述多個地點從所述中央服務設備獲得所述更新數據。
21.如權利要求20所述的方法，其中每個地點是醫院地點、臨床地點或移動地點。
22.如權利要求21所述的方法，其中所述醫院地點包括連接到至少一個患者接口的 至少一個變異性分析服務器，每個患者接口連接到用于測量患者的相應參數的至少一個傳 感器；以及到所述醫院地點內現有系統的一個或多個額外的接口。
23.如權利要求21所述的方法，其中所述臨床地點包括連接到至少一個患者接口的 至少一個變異性分析服務器，每個患者接口連接到用于測量患者的相應參數的至少一個傳 感器；以及連接到所述至少一個變異性分析服務器的監控中心。
24.如權利要求21所述的方法，其中所述移動地點包括連接到至少一個患者接口的 至少一個變異性分析服務器，每個患者接口連接到用于測量患者的相應參數的至少一個傳 感器；其中所述分析服務器和所述患者接口由移動設備作為主機。
25.如權利要求20所述的方法，其中所述中央服務設備遠離所述多個地點，所述數據 包被推到所述中央服務設備或從所述中央服務設備獲得，且所述閾值數據和所述更新數據 被推到所述多個地點或從所述中央服務設備獲得。
26.如權利要求20所述的方法，還包括在所述中央服務設備處提供管理接口用于與所 述中央數據庫進行交互作用。
27.如權利要求20所述的方法，還包括用于使研究人員能夠與所述數據庫進行交互作 用的研究程序接口。
28.如權利要求20所述的方法，其中所述閾值數據包括關于當進行所述變異性分析時 由所述多個地點使用的閾值的信息，所述閾值配置成用于觸發一個或多個警報。
29.如權利要求20所述的方法，其中所述更新數據包括對在所述多個地點運行的軟件 的升級。
30.一種包括計算機可執行指令的計算機可讀介質，所述計算機可執行指令用于執行 根據權利要求20到29中的任一項的方法。
31.一種用于支持隨著時間過去在多個地點進行的變異性分析的系統，所述系統包括 至少一個處理器、至少一個存儲器和根據權利要求30的所述計算機可讀介質；其中所述計 算機可讀介質可包括在分開的位置處的計算機可讀指令的部分。
32.一種用于準備數據包的方法，所述數據包表示隨著時間過去在相應的地點進行的 一個或多個變異性分析的結果，每個變異性分析包括在多個時間間隔內對一個或多個參數 計算變異性的度量，每個變異性的度量指示在一個時間間隔內相應的參數變化的程度和特 征，所述方法包括-在包括所述多個時間間隔的時間段內獲得參數的波形；-使用所述波形獲得包括原始時間序列的原始傳感器數據；_平滑所述原始傳感器數據以獲得平滑傳感器數據；-使用所述平滑傳感器數據進行變異性分析以獲得原始變異性數據；_平滑所述原始變異性數據以獲得平滑變異性數據；-使時間戳數據與所述原始傳感器數據、所述平滑傳感器數據、所述原始變異性數據和 所述平滑變異性數據關聯；-使用所述原始傳感器數據、所述平滑傳感器數據、所述原始變異性數據、所述平滑變 異性數據和所述時間戳數據產生變異性數據文件；以及“將所述變異性數據文件包括在所述數據包中。
33.如權利要求32所述的方法，還包括使用所述波形來準備波形數據文件以及將所述 波形數據文件包括在所述數據包中。
34.如權利要求32或權利要求33所述的方法，還包括對額外的參數重復所述方法一次 或多次，以及將額外的變異性數據文件包括在所述數據包中。
35.如權利要求32到34中任一項所述的方法，還包括在所述時間段期間獲得與所述參 數相關的一組一個或多個臨床事件。
36.如權利要求32到35中任一項所述的方法，還包括附加與所述變異性分析相關的額 外的數據。
37.如權利要求36所述的方法，其中所述額外的數據包括患者數據。
38.如權利要求32到37中任一項所述的方法，還包括添加關于所述數據包的文件信肩、ο
39.一種包括計算機可執行指令的計算機可讀介質，所述計算機可執行指令用于執行 根據權利要求32到38中的任一項的方法。
40.一種用于執行隨著時間過去進行的變異性分析的方法，每個變異性分析包括在多 個時間間隔內對一個或多個參數計算變異性的度量，每個變異性的度量指示在一個時間間 隔內相應的參數變化的程度和特征，所述方法包括-獲得在變異性分析期間記錄的臨床事件；-使一個或多個時間戳與所述臨床事件關聯，以與在所述變異性分析期間獲得的數據 相關聯；以及-在表示所述一個或多個參數的一個或多個變異性分析的結果的數據包中關聯所述臨 床事件。
41.如權利要求40所述的方法，其中所述臨床事件通過患者接口獲得，所述患者接口 也配置成從與患者通過接口連接的一個或多個傳感器獲得傳感器數據。
42.如權利要求40所述的方法，其中所述臨床事件通過檢測外部事件被自動記錄。
43.如權利要求40所述的方法，其中所述臨床事件使用具有顯示器的事件記錄器被記 錄，以使用戶能夠在檢測到所述臨床事件時自動記錄所述臨床事件。
44.一種包括計算機可執行指令的計算機可讀介質，所述計算機可執行指令用于執行 根據權利要求40到43中的任一項的方法。
45.一種用于執行隨著時間過去進行的變異性分析的系統，所述系統包括權利要求44 的所述計算機可讀介質。
46.一種用于記錄在隨著時間過去進行的變異性分析期間檢測的臨床事件的系統，每 個變異性分析包括在多個時間間隔內對一個或多個參數計算變異性的度量，每個變異性的 度量指示在一個時間間隔內相應的參數變化的程度和特征，所述系統包括事件記錄器，其 用于捕獲所述臨床事件，所述事件記錄器包括用于為用戶提供界面的顯示器；以及包括計 算機可執行指令的計算機可讀介質，所述計算機可執行指令用于獲得在所述變異性分析期 間記錄的臨床事件，以及使一個或多個時間戳與所述臨床事件關聯，以與在所述變異性分析期間獲得的數據相關聯。
47.如權利要求46所述的系統，其中所述臨床事件通過患者接口獲得，所述患者接口 也配置成從與患者通過接口連接的一個或多個傳感器獲得傳感器數據。
48.如權利要求46所述的系統，其中所述臨床事件通過檢測外部事件被自動記錄。
49.如權利要求46所述的系統，其中所述臨床事件使用具有顯示器的事件記錄器被記 錄，以使用戶能夠在檢測到所述臨床事件時自動記錄所述臨床事件。
50.一種用于顯示在隨著時間過去進行的變異性分析期間獲得的數據的系統，每個變 異性分析包括在多個時間間隔內對一個或多個參數計算變異性的度量，每個變異性的度量 指示在一個時間間隔內相應的參數變化的程度和特征，所述系統包括顯示工具箱和用于 儲存所述數據的數據存儲設備，所述顯示工具箱體現為具有計算機可執行指令的計算機可 讀介質，所述計算機可執行指令用于顯示從傳感器數據提取的時間序列數據以及與相同屏 幕中的時間序列數據相關聯的變異性數據。
51.如權利要求50所述的系統，還包括用于在所述時間序列中在時間上前后滾動的指令。
52.如權利要求50或權利要求51所述的系統，還包括用于校正所述傳感器數據中的所 述時間序列數據的檢測的指令。
53.如權利要求50到52中任一項所述的系統，還包括用于從所述時間序列或變異性數 據產生電影的指令。
54.如權利要求50到53中任一項所述的系統，還包括用于顯示所述時間序列或變異性 數據的一組顯示格式。
55.如權利要求50到54中任一項所述的系統，還包括使用戶能夠與所述顯示工具箱進 行交互作用的輸入接口。
56.如權利要求50到55中任一項所述的系統，還包括顯示器。
全文摘要
提供了用于充分利用隨著時間過去的變異性分析的能力并使用基本架構的系統，該基本架構可部分地通過構造標準變異性數據文件以一致的方式在整個分布式系統中處理變異性數據，標準變異性數據文件包括使用變異性監控獲取的基本數據的幾種表現形式。一致和標準的數據文件連同基本架構使用戶能夠利用一組方便的顯示工具，而中央實體可提供與分布式環境的連通性并提供更新設備和軟件以確保一致和相關的分析的方法。系統可延伸到很多環境中，包括住院病人、門診病人和完全移動/獨立的用戶。
文檔編號G01D7/00GK101939738SQ200880118871
公開日2011年1月5日 申請日期2008年10月1日 優先權日2007年10月3日
發明者安德魯·J·E·斯利 申請人:渥太華醫院研究所