用于校准血压替代以用于监测对象的血压的设备、系统和方法与流程

本发明涉及一种用于校准血压(bp)替代以用于监测对象的血压的设备、系统和方法。

背景技术：

1、急性护理中的血液动力学测量的一般趋势是变得更连续、更少侵入性和更少强迫性。血压(bp)是在所有医院环境中用于评估患者的健康状况的基本血液动力学参数。动脉血压(abp)是与医学诊断、预防和治疗指导相关的关键生理参数。侵入性测量(金标准)提供了最准确的连续测量，但是它们只能由训练有素的医务人员完成，并且它们主要应用于高敏锐度环境，这需要实时报警和非常密切的监测。

2、所建立的非侵入性地测量血压的方式是借助于上臂袖带(nibp＝非侵入性血压)。尽管这是实用的，但是nibp测量仅是间歇性的，并且因此需要在监测应用中重复地进行(通常自动地)，例如，在手术期间每隔几分钟，或在icu中通常每15分钟。患者监测中的大多数nibp测量通过使用提供间歇性测量的自动示波法的基于标准袖带的abp测量来实施。在连续且同时准确的非侵入性血压测量技术中存在未满足的需求。在血压测量间隔之间具有可用的连续非侵入性血压信息将是关键鉴别物，以便不错过与不良患者结果相关联的低血压(或高血压)发作。

3、实现这一点的优雅方法是利用在急性护理环境中已经可用的连续生理信号，并且从那些信号推断连续血压信息(连续bp替代参数)。因此，额外的成本可以保持最小，并且临床工作流程将保持不受影响。

4、存在用于连续nibp测量的若干专用设备，诸如例如指套设备。然而，这些都还没有被医院广泛采用。这是由于与缺乏准确性和稳健性相关的各种问题，而且还由于额外的成本和对临床工作流程的不利影响。

5、一种用于连续非侵入性血压测量的方法基于bp替代。替代是众所周知的参数，诸如例如脉搏传导时间(ptt)和脉搏到达时间(pat)、脉搏波速度或其组合。利用这些参数，除了通常称为校准的参考或初始化目的之外，可以在不使用外部压力的情况下非侵入性地且连续地推断血压。校准是临床和家庭环境中的实际应用的关键问题。

6、us 2010/160798 al公开了一种用于基于ptt连续测量bp的技术，其不需要任何外部校准。该技术利用体戴式监测器来执行，该体戴式监测器测量bp和其他生命体征，并且将它们无线地传输到远程监测器。通常被放置在患者的右臂和胸部上的体戴式传感器网络连接到监测器并测量时间相关的ecg、ppg、加速度计和压力波形。传感器可以包括以被耦合到压力传感器的可充气气囊为特征的袖带、三个或更多个电传感器(例如，电极)、三个或更多个加速度计、温度传感器和被附接到患者拇指的光学传感器(例如，光源和光电二极管)。在袖带下方的跨壁压的受控降低期间实现专用ptt变化。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供使得能够进一步改进使用bp替代的连续非侵入性bp测量的准确性的设备、系统和方法。

2、在本发明的第一方面中，提出了一种用于校准血压bp替代以用于监测对象的血压的设备，所述设备包括：

3、bp输入部，其被配置为获得bp测量值和在被附接到对象的身体部分的压力递送系统的袖带的充气期间的时间相关袖带压力值；

4、传感器输入部，其被配置为获得第一时间相关传感器信号和第二时间相关传感器信号，所述第一时间相关传感器信号和所述第二时间相关传感器信号两者与所述对象的心跳有关，并且在所述袖带的所述充气期间在所述对象的身体的不同部位处被测量；以及

5、处理单元，其被配置为：

6、-计算用于控制所述压力递送系统(10)的控制信号，以在直接连续的部分充气中重复地对其袖带充气直到袖带压力等于或低于所述对象的平均bp，

7、-使用所述第一时间相关传感器信号中的第一特征和所述第二时间相关传感器信号中的第二特征根据在所述袖带的重复的直接连续的部分充气期间测量的所述第一时间相关传感器信号和所述第二时间相关传感器信号来计算脉搏相关值，所述脉搏相关值是脉搏到达时间pat值或脉搏传输时间ptt值，并且

8、-根据所述bp测量值以及根据在所述袖带的重复的直接连续的部分充气期间测量的所述第一时间相关的传感器信号和所述第二时间相关的传感器信号计算的成对的所述脉搏相关值和对应的袖带压力值来计算针对bp替代的校准参数，一对包括脉搏相关值和对应的时间相关的袖带压力值。

9、在本发明的另一方面中，提出了一种用于校准血压bp替代以用于监测对象的血压的系统，所述系统包括：

10、压力递送系统，其包括袖带，所述袖带被配置为被附接到所述对象的身体部分，并且通过对所述袖带充气来向所述对象的身体部分递送压力；

11、压力传感器，其被配置为在被附接到所述对象的身体部分的所述压力递送系统的袖带的充气期间采集时间相关的袖带压力值，并且采集或推断bp测量值；

12、第一传感器，其被配置为被附接到所述对象的身体的第一部位，并且在所述袖带的所述充气期间采集与所述对象的心跳有关的第一时间相关传感器信号；

13、第二传感器，其被配置为被附接到所述对象的身体的第二部位，并且在所述袖带的所述充气期间采集与所述对象的心跳有关的第二时间相关传感器信号；以及

14、如本文公开的设备，其用于根据所述bp测量值、所述时间相关的袖带压力值以及所述第一时间相关的传感器信号和所述第二时间相关的传感器信号来计算用于校准bp替代的一个或多个校准参数。

15、在本发明的又一方面，提供了一种对应的方法、一种计算机程序以及一种非瞬态计算机可读记录介质，所述计算机程序包括程序代码器件，当所述计算机程序在计算机上执行时，所述程序代码器件用于使计算机执行本文公开的方法的步骤，所述非瞬态计算机可读记录介质在其中存储有计算机程序产品，所述计算机程序产品在由处理器执行时使本文公开的方法被执行。

16、在从属权利要求中限定了本发明的优选实施例。应当理解，请求保护的方法、系统、计算机程序和介质与请求保护的并且如特别是在从属权利要求中定义并且在本文中公开的系统具有相似和/或相同的优选实施例。

17、本发明基于以下发现：由于静脉闭塞，下臂中(或更一般地，在布置袖带的对象的身体部分的周边区域中)的动态填充效应使袖带加压期间的pat(或ptt)的变化失真。该发现影响如何获得一个或多个校准参数的方式。例如，参数回归(作为计算一个或多个校准参数的一个优选选项)受到影响，这需要针对灵敏度参数的推断来解决。已经根据在袖带的周边(例如，当袖带被布置在上臂处时在下臂中，或当袖带被布置在大腿处时在小腿中)采集的侵入性测量的bp信号来观察和解释影响。

18、根据本发明，仅使用低袖带压力水平来进行校准，即，袖带仅部分充气以便进行数据采集。对那些相关袖带压力水平的重复采样在足够短的时间段内是可行的，使得bp水平是稳定的并且不改变，这将使校准过程失真。此外，通过低的最大压力实现重复的充气斜坡(其之间具有或甚至没有暂停)：不需要等待组织和动脉从高加压恢复(即，没有滞后效应)。

19、低袖带压力水平(尤其是低于舒张压的袖带压力水平)对于患者(特别是对于清醒的患者)来说是非常不引人注目的，导致比完全充气斜坡上升到超收缩水平的较少不适和对皮肤的较少压力。本发明的另一个优点是它不会对nibp设备的压力递送系统提出额外的要求。

20、用于校准(即，用于计算校准参数)的bp测量值可以通过来自bp测量设备的bp测量来采集。

21、存在如何在重复的部分充气中控制压力递送系统的不同实施例。它们都试图进一步避免上面提到的负面动态填充效应，并且因此有助于改进校准的准确性，并且因此最终通过使用经校准的bp替代来改进bp确定。

22、在实施例中，所述处理单元被配置为计算用于控制所述压力递送系统的控制信号，以在所述部分充气中对其袖带充气，只要外周bp基本上恒定，特别是变化小于10％或小于5％。也可以使用其他合理的值。

23、所述处理单元在此可以被配置为基于所述第一时间相关传感器信号和/或所述第二时间相关传感器信号来确定所述外周bp是否基本上恒定，特别是通过确定所述第二时间相关信号的幅度基本上恒定、特别是相对于先前采集的平均值变化小于10％或小于5％的时段(或由用户预先确定或设置的任何其他合理阈值)。该先前采集的平均值是指第二时间相关信号的先前平均值。

24、根据另一实施例，所述处理单元被配置为计算用于控制所述压力递送系统的控制信号，以在所述部分充气中对其袖带充气直到所述对象的舒张bp、特别是所述对象的最新测量的舒张bp；直到所述对象的平均bp、特别是所述对象的最新测量的平均bp；或直到等于或低于所述对象的平均bp的设置阈值bp。这使得能够相当简单但有效地实施所要求保护的公开的解决方案。

25、所述处理单元可以被配置为计算用于控制所述压力递送系统的控制信号，以在所述部分充气中对其袖带充气直到所述pat超过pat阈值的袖带压力，pat阈值特别是绝对pat阈值或与基线pat相比的相对pat阈值。由此，所述处理单元可以被配置为通过对时间段、特别是在10s至5min(其他合理的值也是可能的)的范围内的时间段内的pat测量结果求平均来计算所述基线pat。相对变化(即pat与基线pat相比)的合理阈值可以例如在10至60ms的范围内，例如30ms。

26、在另一实施例中，所述处理单元被配置为计算用于控制所述压力递送系统的控制信号，以在所述部分充气中对其袖带充气直到所述第二时间相关信号的幅度超过幅度阈值的袖带压力，所述幅度阈值特别是绝对幅度阈值或相对幅度阈值。这样的准则可以由用户容易地设置或事先预先确定。相对变化的合理阈值可以例如在5％至20％的范围内，例如10％。

27、所述处理单元被配置为计算用于控制所述压力递送系统的控制信号，以在所述部分充气中以预定充气速度或取决于所述对象的心率、所述对象的舒张bp、所述对象的平均bp和所述对象的收缩bp中的一个或多个的充气速度对其袖带充气。

28、在实际的实施例中，所述处理单元可以被配置为：

29、-计算用于控制所述压力递送系统的控制信号，以在部分充气的每次迭代之后使其袖带放气，并且

30、-i)针对每次迭代，根据在使用单独回归的相应的迭代中获得的成对的脉搏相关值和对应的袖带压力值来计算所述一个或多个校准参数，并且将针对所述两次或更多次迭代计算的相应校准参数平均成一个或多个平均校准参数以供所述bp替代使用，或

31、ii)根据在单次回归中的两次或更多次迭代中获得的成对的脉搏相关值和对应的袖带压力值来计算所述一个或多个校准参数。

32、根据本发明的设备和方法的情况和应用，选项i)和ii)两者都可以导致准确性增加。应当注意，所施加的袖带压力引起袖带下方的跨壁压力变化。

33、在另一实施例中，所述处理单元被配置为计算用于控制所述压力递送系统的控制信号，以在部分充气的一次或多次迭代之前和/或之后以完全充气对其袖带充气超过所述对象的收缩bp以获得用于使用所述bp替代来监测所述对象的bp的时间相关bp参考测量。最后测量的bp值可以特别地用于校准参数的计算。

34、所述处理单元还可以被配置为基于回归误差与回归误差阈值的比较来控制进行部分充气的迭代的次数。此外，它被配置为根据固定或可变排程(schedule)、或控制一个或多个校准参数是否在最后的计算中显著改变，特别是改变超过10％(或超过15％或20％)，来对是否以及何时进行完全充气进行控制。因此，可以在附加的测量时间/工作量和增加的校准准确性之间进行权衡。

35、此外，所述处理单元可以被配置为通过使用所计算的bp替代和当没有压力被递送到所述对象的身体部分时在所述对象的身体的不同部位处测量的所测量的第一时间相关传感器信号和第二时间相关传感器信号来确定当没有压力由所述压力递送系统递送到所述对象的身体部分时的bp值。这实现在没有袖带充气的情况下不引人注目地确定对象的bp，即，可以连续地监测对象的bp，而不会由于袖带充气而干扰或伤害患者。

36、在优选实施例中，所述第一时间相关传感器信号是ecg信号和/或所述第二时间相关传感器信号是光电体积描记ppg信号，特别是接触式ppg信号或远程ppg信号。可以另外地或替代地使用与对象的心率相关并且允许计算pat和/或ptt的其他信号。ecg和ppg信号是通常已知的信号，pat和/或ptt也可以以由本发明的设备和方法使用的通常已知的方式根据所述ecg和ppg信号计算。

37、所要求保护的系统还可以包括控制单元，所述控制单元被配置为例如基于由设备提供或由系统计算的控制信号来控制压力递送系统。控制单元可以是设备的一部分，或可以是外部实体。

38、本发明还可以与以下实施例中的一个或多个结合使用。

39、在实施例中，所述处理单元被配置为：

40、-在所述袖带的充气期间使用所述第一时间相关传感器信号中的第一特征和所述第二时间相关传感器信号中的第二特征根据所述第一时间相关传感器信号和所述第二时间相关传感器信号来计算脉搏相关值，所述脉搏相关值是脉搏到达时间pat值或脉搏传输时间ptt值，并且

41、-根据所述bp测量值以及成对的脉搏相关值和对应的袖带压力值来计算针对bp替代的校准参数，一对包括脉搏相关值和对应的时间相关的袖带压力值，其中，仅成对的脉搏相关值和对应的袖带压力值用于计算针对其满足关于bp和/或袖带压力的一个或多个预定准则的bp替代。

42、该实施例利用袖带充气来引起血压替代的明确定义的相关变化而实现可靠的个性化校准程序(有时也称为启动或初始化程序)。对袖带充气期间的生理效应的见解导致用于计算一个或多个校准参数的优化方法和程序。可靠地校准的血压替代实现准确的血压的非侵入性跟踪，即，通过使用经校准的bp替代，可以将初始开放/未定义的参数集转换成有意义的临床参数血压。

43、根据实施例，使用一个或多个条件(或准则)来选择成对的脉搏相关值和对应的袖带压力值，所述成对的脉搏相关值和对应的袖带压力值然后用于计算针对bp替代的校准参数以推断bp。这些条件与bp和/或袖带压力有关，即，取决于bp和/或袖带压力，决定成对的脉搏相关值和对应的袖带压力值是否将用于计算针对bp替代的校准参数。存在针对这些条件的多个实施例，如将在下文中详细解释的。

44、根据实施例，所述处理单元被配置为仅使用成对的脉搏相关值和对应的袖带压力值来计算针对所述bp替代的校准参数，成对的所述脉搏相关值和所述对应的袖带压力值已经根据在所述袖带的部分充气期间测量的所述第一时间相关传感器信号和所述第二时间相关传感器信号来计算。已经发现，在高袖带压力下，由于脉搏失真而没有可靠的脉搏信号出现在袖带被布置的身体部分的外周部分中，如果使用根据在完全或几乎完全充气的袖带期间测量的传感器信号计算的值对，则这可能负面地影响校准参数的计算。通过该实施例避免这些负面影响，因为仅考虑具有与bp的定义关系的脉搏信号，这将改进校准的准确性，并且因此最终通过使用经校准的bp替代来改进bp确定。

45、根据另一实施例，所述处理单元被配置为仅使用成对的脉搏相关值和对应的袖带压力值来计算针对所述bp替代的校准参数，对于所述bp替代，外周bp基本上恒定，特别是变化小于10％或小于5％。也可以使用其他合理的值。如上所述，可以以这种方式实现类似的效果，但是使用不同的条件来选择用于计算的值对。

46、因此，所述处理单元可以被配置为基于所述第一时间相关传感器信号和/或所述第二时间相关传感器信号来确定所述外周bp是否基本上恒定。例如，可以为此目的而确定所述第二时间相关信号的幅度基本上恒定、特别是相对于先前采集的平均值变化小于10％或小于5％(或由用户预先确定或设置的任何其他合理阈值)的时段。该先前采集的平均值是指第二时间相关信号的先前平均值。

47、所述处理单元还可以被配置为仅使用成对的脉搏相关值和对应的袖带压力值来计算针对所述bp替代的校准参数，对于所述bp替代，所述袖带压力值低于所述对象的舒张bp，特别是所述对象的最新测量的舒张bp；或低于所述对象的平均bp，特别是所述对象的最新测量的平均bp；或低于设置的阈值袖带压力。这使得能够相当简单但有效地实施所要求保护的公开的解决方案。

48、在另一实施例中，所述处理单元被配置为仅使用成对的脉搏相关值和对应的袖带压力值来计算针对所述bp替代的校准参数，对于所述bp替代，所述袖带压力值在设置最小袖带压力与设置最大袖带压力之间的范围内，特别地，其中，所述最小袖带压力被设置在10至30mmhg的范围内，并且所述最大袖带压力被设置在40至90mmhg的范围内(或在由其他合理值定义的范围内)。这也使得能够相当简单但有效地实施所要求保护的公开的解决方案。

49、在又一实施例中，所述处理单元可以被配置为仅使用成对的脉搏相关值和对应的袖带压力值来计算针对所述bp替代的校准参数，对于所述bp替代，所述脉搏相关值基本上恒定，特别是变化小于10％(或任何其他合理的值)，或直到所述脉搏相关值随时间的曲线的斜率超过阈值。这些实施例利用能够易于实施的其他条件。

50、所述处理单元计算还可以被配置为计算用于控制所述压力递送系统的控制信号，以对其袖带充气、特别是对所述袖带完全充气以便采集所述bp测量值和仅对所述袖带部分充气以便采集所述第一时间相关传感器信号和所述第二时间相关传感器信号。这使得所述设备能够根据需要主动地控制袖带的充气，以用于bp测量或用于采集用于确定校准参数的传感器信号。用于校准(即，用于计算校准参数)的bp测量值可以通过来自bp测量设备的bp测量来采集。

51、在优选实施例中，所述第一时间相关传感器信号是ecg信号和/或所述第二时间相关传感器信号是光电体积描记ppg信号，特别是接触式ppg信号或远程采集的ppg信号(例如，由如在远程ppg中使用的相机采集)。能够另外地或替代地使用与对象的心率相关并且允许计算pat和/或ptt的其他信号。例如，可以使用生物阻抗或袖带信号来代替ppg信号。ecg和ppg信号是通常已知的信号，pat和/或ptt也可以由所公开的设备和方法使用的通常已知的方式从所述ecg和ppg信号计算。

52、在实施例中进一步优选的是，所述处理单元被配置为通过使用回归来计算所述校准参数。例如，所述校准参数可以被计算为所述血压的关系的依赖性的斜率，作为针对零袖带压力的所述血压替代的函数。经由回归，导出跨壁血压与bp替代的参数化函数关系，其用作传递函数以在袖带未被充气(零袖带压力)时根据bp替代推断血压。例如在pielmus,a.g.、mühlsteff,j.、bresch,e.、glos,m.、jungen,c.、mieke,s.、zaunseder,s.(2021)的“surrogate based continuous noninvasive blood pressure measurement”(biomedical engineering/biomedizinische technik,66(3),231-245)中描述了更多的细节。

53、此外，所述处理单元可以被配置为通过使用所计算的bp替代和当没有压力被递送到所述对象的身体部分时在所述对象的身体的不同部位处测量的所测量的第一时间相关传感器信号和第二时间相关传感器信号来确定当没有压力由所述压力递送系统递送到所述对象的身体部分时的bp值。这实现在没有袖带充气的情况下不引人注目地确定对象的bp，即，可以连续地监测对象的bp，而不会由于袖带充气而干扰或伤害患者。