對于加強/重癥監護病房患者的穩健性趨勢分析的不同時標的形態描繪圖的制作方法

專利名稱：對于加強/重癥監護病房患者的穩健性趨勢分析的不同時標的形態描繪圖的制作方法
技術領域：
以下涉及患者監控、診斷、醫學警報系統等等。發現了一種用來同 時分析以不同時標表示的生理信息，從而表征從短期到長期的生理趨 勢的特殊應用。
背景技術：
加強/重癥監護病房(ICU/CCU)的患者通常與多個患者監控器連
接，通過諸如心率和血壓等患者重要癥狀來連續或周期性監控各種生 理健康情況。根據所監控的重要癥狀，患者監控器檢測臨床重大事件 并發出警報以便提醒臨床工作人員臨床重大事件，該提醒帶有偶然錯 誤警報。
在所監控的生理信息中的重要癥狀信號具有各種臨床重要周期或 頻率分量。例如，在幾個時間周期(例如，幾秒、幾分、幾小時、幾 天)的當前脈沖率和平均脈沖率提供關于心臟和相關器官的短期和長 期臨床重要信息。同樣，血壓在幾分鐘、幾小時或幾天上波動。這種 臨床重要的頻率分量的數量取決于特定器官。因為心臟病發作出現在 幾秒中內，所以通常被以很短間隔采樣的監控器檢測到。相反，這種 滲漏到心嚢的情況是經過幾天表明的情況，最好采用監控多天趨勢的 診斷工具來診斷。
由于在這種被監控的信號中的偽像導致的警報降低了保健提供的 功效，尤其是在加強和重癥監護病房中。這樣，需要更多的分析來提
高這些警報的真實性(例如，質量真實性)。已經存在識別ECG信號 中的事件的技術。然而，這些技術中有很大一部分采用計算強度算法 (intensive algorithm)只校正多導程ECG監控器的單個ECG導程
的誤差。其它技術熔合不只一個信息源來產生信號質量的可靠即時理 解。然而，這些方法是復雜的并且需要大量的計算，并且目前對在 ICU/CCU中的配置也是不切實際的。

發明內容
在一個實施例中，描述了 一種患者監控系統，用于同時分析來自至 少一個患者監控器的生理信號，以便檢測不穩定的健康情況。至少一 個患者監控器監控從患者身上的一個或多個傳感器感測的生理信息。 頻率分量提取器，將每個所接收的信號分離為不同時標的多個頻率分 量。產生器，產生用于每個頻率分量的相互關系，以便建立一組表征 短期到長期信號關系的形態描繪圖相互關系。處理部件，分析該相互 關系，以便確定是否存在不穩定的健康情況。
一個優點包括同時顯示和分析不同時標的形態描繪圖。 另一優點在于通過定位各個形態描繪圖之間的不一致性來檢測不 穩定健康情況。
另一優點在于將生理信號分離為不同時標的多個頻率分量。 另一優點在于當檢測到不穩定健康情況時，自動通知臨床工作人貝。
另 一優點在于識別在各個時間周期中出現的生理健康情況和趨勢 的變化。
通過閱讀和理解優選實施例的詳細描述，其它優點對本領域技術人 員來說將變得明了。


圖1說明了 一種用于分析多個時間上的生理信息的患者監控系統。
圖2提供了一種特定示例，其中，短時期形態描繪圖與長時期形態 描繪圖進行比較，以便檢測患者的不穩定健康情況。
圖3 - 6說明了時間上的各組信號和相應的多分辨率形態描繪圖。
具體實施例方式
圖l說明了一種患者監控系統("系統")，該系統分析了多個時 標上的生理信息，以確定患者的健康情況是轉好了、穩定了還是惡化 了。該系統包括生理信息分析儀2，用來接收來自一個或多個患者監控 器4的生理信息，該患者監控器4監控從患者身上的一個或多個傳感
器得到的生理信息。例如，在患者的各個位置放置ECG導程(傳感器)， 用來感測心臟的電活動(electrical activity)，血壓監控器感測 諸如心臟舒張期肺動脈壓力，血氧傳感器感測血氧水平等。通過患者 監控器之一4(例如，ECG監控儀)收集并處理所感測的信號，該感測 的信號用來產生代表心臟的視頻(例如，圖表、值…)和/或音頻(例 如，心率)表示。患者監控器4將原始和/或處理過的信號提供給生理 信息分析儀2。
生理信息分析儀2包括用來從患者監控器4接收生理信息的頻率 分量提取器6。頻率分量提取器6將每個所接收的生理信號分為多個具 有不同的時標的頻率分量。例如，以一秒、幾秒、幾分、幾小時、幾 天、 一周等小段的時間周期來描繪從主ECG導程得到的信號。可以理 解，實際上可以接收表示不同的生理信息的無限多個生理信號，并將 這些信號分為一個或多個頻率成分。 一般來講，所接收的信號的數量 取決于患者監控器4、患者的診斷、主治醫生和系統的存儲和計算能 力。
頻率分量提取器6采用各種技術來從生理信號中提取頻率分量。例 如，頻率分量提取器6可以采用Gabor濾波器、傅立葉變換、移動平 均數等來提取頻率分量。在一優選實施例中，采用小波分解來提取信 號的頻率分量。小波變換將信號分解為幾個時標，并對用于慢速和快
速移動事件的分析的頻率分量進行定位。
生理信息分析儀2還包括形態描繪圖產生器8，用來接收生理信號
的頻率分量并產生一個或多個形態描繪圖。形態描繪圖是容易并有效 捕獲信號之間的圖案的相互作用(相互關系)的幾何關系，以便提供 用于說明生理的相互作用的形狀指紋。更具體地講，每個形態描繪圖 提供生理信號相對彼此的繪制，以表示生理信號如何移動到一起。該
繪制包括產生唯一表示形狀可變性的系數(例如，水平、垂直和對角 細節)。 一種類型的生理信號跟隨另一種類型的生理信號的能力取決 于各種類型的生理信號之間的相關性。在患者監控域中，形態描繪圖 描述諸如ECG信號和動脈血壓(ABP)信號的生理數據之間的關系。
采用繪圖或圖表等工具可以實現該繪制。例如，可以將ECG數據 (例如，從小波分解得到的系數)繪制到一個軸，而將ABP數據(例 如，從小波分解得到的系數)繪制到另一個軸，這里，通過圖表來可
視地描述該關系。可以理解，能產生三維、四維、…、N維圖表，其中 N是等于或大于1的正整數。可以將表示不同時標的形態描繪圖分別繪 制到不同的圖表上或者疊加在一張圖表上。在另一個例子中，采用生 理數據來產生表征該關系的方程。
生理信息分析儀2還包括處理形態描繪圖和構建各個時標的趨勢 的形態描繪圖處理部件10。形態描繪圖處理部件IO對在相同的時標 (例如，在X秒間隔的所有數據，其中，X是正實數)內從不同的患者 監控器4得到的數據趨勢和在各個時標(例如，來自X、 M、 L等時間 周期的數據，其中，X、 M和L是正實數且不相等)從相同和不同患者 監控器4得到的數據趨勢進行比較。通過舉例，形態描繪圖處理部件 IO同時比較在K秒、分、時等時標的ECG-ECG形態描繪圖，其中，K 是正實數。
穩定的形態描繪圖一般對應于穩定的生理狀態。退化或改變的形態 描繪圖一般意味著惡化或改變的生理狀態。形態描繪圖比較使確定圖 案(穩定區)和檢測不同和/或變化易于實現，并且采用形態描繪圖比 較可以確定患者的健康情況是好轉了、穩定了還是惡化了。例如，通 過比較心臟在不同的時間(例如，昨天vs今天)記錄的相同時標上的 電行為的瞬像(形態描繪圖)，可以檢測心臟的心率不齊。在這種形 態描繪圖中的變化表示例如由于心肌梗塞而引起的心臟的健康情況的 改變。在形態描繪圖之間的一致性表示穩定。同樣，在不同時標(例 如，長時標和短時標)的瞬像可以表示惡化或改善。長時標形態描繪 圖一般表示信號結構的良好逼近。它們突出了在數據上出現的穩定狀 態、級別變化和趨勢。短時標形態描繪圖表示當前行為。這樣，與長 時標形態描繪圖不一致(或穩定狀態)的短時標形態描繪圖可以表示 穩定狀態的惡化或改變。
可以采用各種技術來測量形態描繪圖之間的穩定性、 一致性等。例 如，用來說明形態描繪圖符號之間相似性的合適技術包括在一維或幾 維中形態描繪圖的質心逼近、二維模板匹配、小波分解、區域限制和 二維傅立葉和離散正弦變換。在一個實施例中，在兩個或多個形態描 繪圖的質心之間的絕對差與閾值C — dif f進行比較，如果超過該閾值， 則認為形態描繪圖相互不一致。
可以釆用分析的結果來調用各種響應。例如，在一個示例中，可以
可視地顯示形態描繪圖，用來由臨床工作人員進行視頻檢查。這種可 視化可以同時或按順序呈現形態描繪圖。例如，可以顯示多個圖表， 用于同時觀察在不同時標的形態描繪圖。在另一個示例中，可以將多 個繪制疊加在同 一的圖表上，用于同時觀察在不同時標的形態描繪 圖。在又一個示例中，各個形態描繪圖可以滾動。在另一個示例中， 通過不同時標形態描繪圖的分析而確定的生理健康情況的變化能引起 警報(例如，患者監控器警報、床邊或遙控監視站警報)。在又一個 示例中，響應于被j人為關鍵的變化，可以自動呼叫(例如，通過內部
通信聯絡系統的呼叫器、蜂窩電話、辦公電話、email等)護士。在另 一個示例中，可以筒單存儲或記錄用于回轉分析(retroactive analysis )的數據。在另一個示例中，可以將形態描繪圖和趨勢與在 診斷存儲器中的特性形態描繪圖和趨勢進行比較，以便檢索到相應的 診斷。
圖2提供了在一種特殊的示例，在該示例中，將短期(時標)形態 描繪圖與長期(時標)形態描繪圖進行比較，用來檢測患者的不穩定 的健康情況。通過生理信息分析儀2，可以接收多個血液動力學和ECG 信號(以12表示)。在該示例中，采用信號的整個時長來構建長時標 形態描繪圖14。如上所述，長時標形態描繪圖表示信號的逼近，并突 出了在數據上出現的穩定狀態、級別變化和趨勢。從在時分(time slice)窗口 18中的數據產生短時標形態描繪圖16。可以對窗口的寬 度和步進尺寸進行不同配置來得到所需的分辨率。
一旦產生一組短時標形態描繪圖，可以在20將短時標形態描繪圖 與長時標形態描繪圖進行比較。如果短時標形態描繪圖與長時標形態 描繪圖一致，時分窗口 18根據其步進尺寸移動，從而產生一組新的短 時標形態描繪圖。如果短時標形態描繪圖與新的長時標形態描繪圖不 一致，在22產生一組新的長時標形態描繪圖。然后在24將短時標形 態描繪圖與新的長時標形態描繪圖進行比較。如果短時標形態描繪圖
與長時標形態描繪圖是一致的，新的長時標形態描繪圖代替現有的長 時標形態描繪圖14。這組新的長時標形態描繪圖表示新的穩定狀態。 如果短時標形態描繪圖和新的長時標形態描繪圖是不一致的，則生理 信息分析儀2確定不穩定的健康情況可能存在。可以按如上所述通知 護士人員。可選地，可以進一步處理信息，以便確定不穩定的健康情
況是由于臨床關鍵的生理變化還是由于偽像引起的。
圖3 - 6說明了隨著時間的各組信號和相應的多分辨率形態描繪 圖。圖3表示隨著時間的心臟舒張信號26、估計的心臟輸出(C0)信 號28和全身性阻力信號30。圖4同時表示用于四個不同時標0-9 小時、9 - 18小時、18 - 27小時和27 - 37小時的相應的估計的心臟輸 出-心臟舒張肺動脈壓形態描繪圖。圖5表示另一組信號，即隨著時 間的心臟舒張信號32、估計的C0信號34和全身性阻力信號36。圖6 表示隨著0-6小時、6-12小時、12 - 18小時和18 - 24小時時標的 相應的估計的心臟輸出-心臟舒張肺動脈壓形態描繪圖。
已經參考優選實施例描述了本發明。通過閱讀并理解前面的詳細 描述可以進行各種改進和變形。本發明旨在包括所有這種改進和變 形，它們均在所附權利要求或者其等同物的范圍內。
權利要求
1.一種患者監控系統，用于同時分析來自至少一個患者監控器(4)的生理信號，所述患者監控器(4)監控從患者身上的一個或多個傳感器感測的生理信息，以便檢測不穩定的健康情況，包括頻率分量提取器(6)，將每個所接收的信號分離為不同時標的多個頻率分量；產生器(8)，產生對于每個頻率分量的相互關系，從而建立一組表征短期到長期信號關系的相互關系；和處理部件(10)，分析所述相互關系，以便確定是否存在不穩定的健康情況。
2. 根據權利要求1所述的患者生理信息監控系統，所述相互關系 是形態描繪圖。
3. 根據權利要求2所述的患者生理信息監控系統，還包括 顯示器，同時以多分辨率格式之一來呈現對用戶可視的形態描繪圖，其中，多個形態描繪圖疊加在單張圖表中或者以分開的圖表來分 別顯示多個形態描繪圖。
4. 根據權利要求2所述的患者生理信息監控系統，還包括，確定不穩定的健康情況是由于臨床重大事件還是由于偽像引起的部件。
5. 根據權利要求2所述的患者生理信息監控系統，其中，形態描 繪圖處理部件(10)響應于檢測到不穩定健康情況執行至少以下之一 通知臨床工作人員；調用警報；記錄結果；和顯示結果。
6. 根據權利要求2所述的患者生理信息監控系統，其中，頻率分 量提取器(6 )采用以下一項或多項來提取頻率分量傅立葉變換、Gabor 濾波、移動平均和小波變換。
7. 根據權利要求2所述的患者生理信息監控系統，其中，頻率分 量提取器(6)采用小波變換來定位用于同時分析慢速和快速移動事件 的頻率分量。
8. 根據權利要求2所述的患者生理信息監控系統，形態描繪圖通 過方程來表示。
9. 根據權利要求1所述的患者生理信息監控系統，相互關系被描 述為通過水平、垂直和對角系數使兩個信號相關的特征。
10. 根據權利要求1所述的患者生理信息監控系統，形態描繪圖 處理部件(10)產生突出穩定狀態、級別改變和趨勢的至少之一的形態描繪圖。
11. 一種用于檢測生理不穩定健康情況的方法，包括 接收來自至少一個患者監控器(4)的生理信息； 通過表示不同時標的頻率分量來分離生理信息； 產生對于在每個時標的每對信號的相互關系；和同時分析各個時標的相互關系，以便檢測不穩定健康情況。
12. 根據權利要求ll所述的方法，所述相互關系是形態描繪圖。
13. 根據權利要求12所述的方法，還包括將一組短時標形態描繪圖與表示穩定狀態的一組長時標形態描繪 圖進行比較；并基于短時標形態描繪圖與長時標形態描繪圖的一致性來確定穩定性。
14. 根據權利要求13所述的方法，還包括， 產生一組新的長時標形態描繪圖；將該組短時標形態描繪圖與該組新的長時標形態描繪圖進行比較；基于所述短時標形態描繪圖與所述新的長時標形態描繪圖之間的 一致性，來確定穩定性；和采用該組新的長時標形態描繪圖代替該組長時標形態描繪圖，用來 表示穩定狀態。
15. 根據權利要求12所述的方法，還包括將一組短時標形態描繪圖與表示穩定狀態的一組長時標形態描繪 圖進行比較；當該組短時標形態描繪圖與該組長時標形態描繪圖不一致時，確定 潛在的不穩定性；產生一組新的長時標形態描繪圖；將該組短時標形態描繪圖與該組新的長時標形態描繪圖進行比較；當該組短時標形態描繪圖與該組新的長時標形態描繪圖不一致 時，確定不穩定性；和通知臨床工作人員該不穩定健康情況。
16. 根據權利要求15所述的方法，還包括同時分析不同時標的形 態描繪圖，以便確定不穩定性是否由于臨床關鍵生理變化還是由于偽 像引起的。
17. 根據權利要求12所述的方法，還包括同時顯示不同時間的形 態描繪圖，用于對臨床工作人員的可視顯示。
18. 根據權利要求11的方法，還包括當檢測到不穩定健康情況時， 執行至少以下之一調用警報；記錄結果；和通知臨床工作人員。
19. 根據權利要求ll的方法，還包括采用小波分解來從生理信息 提取頻率分量。
20. —種被編程以執行權利要求11的方法的計算機。
21. —種患者監視方法，包括 產生表示對象的生理狀態進展的多個信號； 將所述信號分解為基于時標的多個頻率；和分析不同時標的信號之間的關系，以便檢測或者預測在所述生理 狀態進展中的變化。
全文摘要
一種患者監控系統，用于同時分析來自至少一個患者監控器(4)的生理信號以便檢測不穩定的健康情況，包括頻率分量提取器(6)，將每個所接收的信號分離為不同時標的多個頻率分量；產生器(8)，提供生理信號對于另一所謂的形態描繪圖的繪制，其示出了該生理信號如何緊密；和處理部件(10)，分析所述形態描繪圖以便確定是否存在不穩定的健康情況。
文檔編號G06F19/00GK101194261SQ200680020451
公開日2008年6月4日 申請日期2006年5月31日 優先權日2005年6月9日
發明者M·塞德, W·S·阿利 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司