心脏监测系统技术方案

一种包括角运动传感器的设备，该角运动传感器被配置成获得指示主体的胸腔的旋转运动的角冲击描记器信号。信号处理装置被配置成根据该角心冲击描记器信号来生成指示主体的心脏操作的输出参数的测量值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及监测用户的维持生命必需的体征，尤其是涉及在独立权利要求的前序中限定的一种用于监测主体的心脏操作的系统、方法以及计算机程序产品。
技术介绍
心脏是由能够产生收缩的单元形成的中空组织，收缩改变单元的长度和形状。心脏通过称为心血管系统的动脉和静脉网在周期性收缩中泵送血液。如图1中所示，人类心脏包括四个腔室，四个腔室被隔膜划分成右侧(右心房RA和右心室RV)以及左侧(左心房LA和左心室LV)。在心跳周期期间，右心房RA从静脉接收血液并且将血液泵送至右心室，以及右心室RV将血液泵送到肺中用于氧合。左心房LA从肺接收经氧合的血液并且将此血液泵送至左心室LV，以及左心室LV将血液泵送到静脉中。心脏的尖端AP是由左心室LV的下侧部分形成的部分。研究出了各种技术以提供指示监测主体的心脏操作的可测量参数。这些技术中许多是侵入式的，因此仅能够适用于先进的医疗使用。在非侵入式方面，超声心动描记术是应用超声来提供心脏的图像的技术。超声心动描记术可以在床边舒适地进行，因此其成为了对于患病心脏和健康心脏的心脏机制的非侵入式研究的广泛使用的工具。然而，所产生的图像要求复杂的并基本固定的计算机装备，并且图像需要由经良好训练的医师来解释。通过超声心动描记术在临床环境外对心脏操作进行流动式监测或长期监测在实际上并不可能。心电描记术是基于使用附接至监测主体的皮肤表面的电极来测量心脏的电学活动。在心电描记术中，将心脏的波去极化检测为放置在皮肤上的特定位置的一对电极之间的电压的变化。通常，使用多个电极，并且将其以组合布置成配对(引线)。心电图非常准确并被广泛使用，并且还允许一些计算机化阐释。然而，对于没有医疗训练的用户而言，电极的适当放置可能是具有挑战性的。此外，测量系统通常需要使用线缆连接至多个自粘衬垫的计算机化系统，其中，自粘衬垫通过导电胶耦接至监测主体的皮肤。在这样布线的情况下移动非常受限。专利公开WO2010145009公开了一种用于确定指示主体的生理情况的信息的设备。该设备包括传感器装置，该传感器装置获得指示沿多个空间轴测量的主体的心脏运动的心冲击描记器数据。心冲击描记器数据指示响应于心脏的心肌活动而发生的身体的机械运动的程度。然后使用该心冲击描记器数据来处理指示主体的心脏运动的数据。该现有技术方法克服了现有技术的一些限制。然而，已经注意到，沿空间轴进行线性测量严重受测量期间监测主体的姿势影响。此外，使用线性运动数据并不能够完全可靠地测量心跳周期的一些特性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供消除或至少缓解现有技术的缺点中的至少一个缺点的一种非侵入式心脏操作监测解决方案。使用根据独立权利要求的特征部分的系统、方法和计算机程序产品来实现本专利技术的目的。在从属权利要求中公开了本专利技术的优选实施方式。由于心肌纤维的特定取向，在心跳周期中，心脏沿其长轴进行旋转以及进行绞拧(扭动)运动。心脏旋转引起的左心室LV的扭转挤压和打开表示心脏的每搏输出量的大约60％。可以认为剩下的由左心室LV与左心房LA之间的壁的偏转引起以及由从顶端AP对左心室LV的线性挤压引起。本专利技术公开了一种包括角运动传感器的设备，该角运动传感器被配置成获得指示主体的胸腔的旋转运动的角冲击描记器信号。信号处理装置被配置成根据该角心冲击描记器信号来生成指示主体的心脏操作的输出参数的测量值。所生成的值或参数可以在独立系统中使用或者组合使用，以改进在应用现有技术中的一个或更多个技术的系统中的信号和/或进行的分析。角运动传感器的信号不被重力所影响，这使得测量实际上与监测主体的位置或姿势无关。已经注意到，胸腔的外部角运动是下述量级，所述量级大于仅仅根据心脏旋转的程度和心脏的大小与人类胸腔的直径之间的比率而预计的量级。还注意到，角运动的检测还对传感器相对于心脏的位置相对不敏感。由于这些方面，使用附接至监测主体的胸腔的甚至一个陀螺仪例如微机电陀螺仪也可以进行准确测量。微机电陀螺仪准确、尺寸较小以及商业上良好地可用。以下使用对本专利技术的一些实施方式的详细描述来更详细地论述本专利技术的这些优势和另外的优势。附图说明在下文中，将参照附图结合优选实施方式更详细地描述本专利技术，在附图中：图1示出了人类心脏的元件；图2示出了监测系统的实施方式的功能元件；图3示出了心脏监测系统的功能配置；图4示出了心脏监测系统的另一示例性配置；图5示出了使用图4的系统取得的测量结果；图6示出了包括心脏监测系统的远程监测系统；图7示出了在心跳周期期间的示例性角心冲击描记器信号；图8示出了角心冲击描记器信号的简化示例；图9示出了在特定匹配滤波之后与图7的角心冲击描记器信号对应的示例性输出信号；图10示出了来自图7的信号的潜在AO峰值；以及图11示出了从测试主体测量的每搏输出量和心跳时间戳的示例性值；图12示出了使用各种测量技术从一个测试主体同时地取得的测量结果；图13示出了指示主体的心房期外收缩的参数的生成；图14示出了在主体的心房纤维性颤动情况下的示例性时间差(TD)；图15示出了在考虑中的人正在呼吸时心房纤维性颤动情况下的示例性信号的幅度变化；图16示出了指示心血管旋转的示例性信号的ECG波形和角心冲击图波形的示例。具体实施方式以下实施方式为示例性的。尽管说明书可能提及“一种”、“一个”或“一些”实施方式，然而这并不一定意味着每个这样的提及是针对同一实施方式，或者并不一定意味着特征仅应用于单个实施方式。可以将不同实施方式的单个特征合并以提供另外的实施方式。在下文中，将使用可以执行本专利技术的各个实施方式的设备架构的简单示例来描述本专利技术的特征。详细地描述了仅用于说明实施方式的相关元件。心脏监测系统和方法的各种实现方式包括对于本领域技术人员而言周知的元件，并且在本文中可以不具体描述。根据本专利技术的监测系统针对指示主体的心脏的操作的一个或更多个参数生成一个或更多个输出值。这些值可以就其本身被使用或者可以被进一步处理以指示主体的心脏的情况。本文中将监测系统公开为被应用于人类主体。然而，本专利技术可用于动物物种或具有心脏和身体的任何类型的主体，其中，身体响应地包围心脏以使得心跳导致身体的反冲运动。图2的框图示出了根据本专利技术的监测系统200的实施方式的功能元件。该系统包括：角运动传感器，该角运动传感器被配置成获得指示主体的胸腔的旋转运动的角冲击描记器信号；以及信号处理装置，该信号处理装置被配置成根据该角心冲击描记器信号来生成指示主体的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：角运动传感器，其被配置成获得指示主体的胸腔的旋转运动的角冲击描记器信号；信号处理装置，其被配置成根据所述角心冲击描记器信号来生成指示所述主体的心脏操作的输出参数的测量值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.13 FI 201359241.一种系统，包括：
角运动传感器，其被配置成获得指示主体的胸腔的旋转运动的角冲击描记器信号；
信号处理装置，其被配置成根据所述角心冲击描记器信号来生成指示所述主体的心脏
操作的输出参数的测量值。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于包括：
传感器单元，其包括所述角运动传感器；以及
控制单元，其耦接至所述传感器单元以接收所述角心冲击描记器信号。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述传感器单元被配置成附接至所述主体的胸腔的外部；以及
所述控制单元被通信地耦接至所述传感器单元以接收所述角心冲击描记器信号。
4.根据权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于，
所述角运动传感器被配置成在与旋转轴平行的感测方向上感测旋转运动；
所述传感器单元的感测方向被配置成与所述主体的身体的对称平面对准。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述主体是人类并且所述对称平面是所述
人类主体的纵分平面。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统是移动计算设备。
7.根据权利要求2至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括远程节点，所述
远程节点通信地耦接至所述控制单元。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置被配置成
根据所述角心冲击描记器信号生成下述测量值：所述测量值表示在所述主体的所述心脏操
作期间心脏的径向取向、心脏的角速度或者心脏的角加速度。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置被配置成
根据所述角心冲击描记器信号生成下述测量值：所述测量值表示所述主体的心脏的临时的
每搏输出量。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，
所述角冲击描记器信号是连续的；
所述信号处理装置被配置成确定所述角冲击描记器信号的序列的幅度；
所述信号处理装置被配置成使用所述幅度来生成下述测量值：所述测量值表示在所述
角冲击描记器信号的序列期间的临时的每搏输出量。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置被配置成
根据所述角心冲击描记器信号来生成下述测量值：所述测量值表示所述主体的心脏的搏动
间隔时间或心率。
12.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置被配置成
根据所述角心冲击描记器信号来生成下述测量值：所述测量值表示所述主体的心脏的主动
脉闭合或主动脉打开。
13.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置被配置成
根据所述角心冲击描记器信号来生成下述测量值：所述测量值表示所述主体的另一维持生
命必需的操作。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述维持生命必需的操作是呼吸。
15.根据权利要求2至14中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制单元被配置成将
主体的角心冲击描记器信号或根据所述主体的所述角心冲击描记器信号而生成的测量值
存储在本地数据库或远程数据库中。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述控制单元被配置成将新的测量值与
选择的存储的信息进行比较，并且在新的值与所述存储的信息的偏差超过预定义阈值的情
况下生成警报。
17.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置被配置成：
确定所述角冲击描记器信号的幅度变化；
根据所确定的所述角冲击描记器信号的幅度变化来生成输出参数的测量值。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置被配置成根据所述角
冲击描记器信号上的以心跳速率重复的波动图形来确定所述幅度变化，以使得所述幅度变
化包括所述幅度的两个或更多个增大以及所述幅度的两个或更多个减小。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置被配置成根据所述角
冲击描记器信号上的以心跳速率重复的主动脉打开(AO)波动图形来确定所述幅度变化。
20.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置被配置成：
从指示与心脏活动相关的电磁现象的信号提取以心跳速率重复的第一波动图形；
从所述角冲击描记器信号提取以所述心跳速率重复的第二波动图形；
形成定时数据，所述定时数据的值指示从属于一个心跳时段的所述第一波动图形的参
考点至属于同一心跳时段的所述第二波动图形的参考点的时间段；
使用所述定时数据来生成输出参数的测量值。
21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置被配置成：
确定所述定时数据与指示所述心跳速率的起搏数据之间的相关性；
使用所述相关性来生成输出参数的测量值。
22.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置被配置成：
确定所述定时值在连续的心跳时段之间的随机变化；
使用所述随机变化来生成输出参数的测量值。
23.根据权利要求17至22中任一项所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置被配置
成使用所述输出参数来指示所述主体的异常心脏操作。
24.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，所述异常心脏操作由心房期外收缩或心
房纤维性颤动引起。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的系统，其特征在于，所述传感器单元被配置成

【专利技术属性】
技术研发人员：乌尔夫·梅里黑内，玛丽卡·尤波，泰罗·科伊维斯托，米科·潘卡拉，卡蒂·赛拉宁，马库斯·格伦霍尔姆，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，图尔库大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP