用于最大动脉顺应性的无创评估的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于确定对象(12)的动脉顺应性的设备(10)。所述设备(10)包括：可充气臂带(14)；压力传感器(18)，其被配置为感测指示所述臂带(14)内的压力的压力信号(52)；第二传感器(20)，其至少部分地被集成在所述臂带(14)中并且被配置为感测响应于由所述对象(12)的动脉(50)中的脉动血流引起的所述臂带(14)的扩张和收缩的第二信号(56)；以及处理单元(22)。所述处理单元被配置为：基于所述压力信号(52)的所述部分来确定所述对象(12)的脉压；基于所述第二信号(56)的所述部分来确定在至少一个心动周期期间所述对象(12)的所述动脉(50)的动脉体积变化；并且基于脉压和所述动脉体积变化来确定所述对象(12)的所述动脉顺应性。

Equipment and methods for noninvasive assessment of maximal arterial compliance

The present invention relates to an apparatus (10) for determining the arterial compliance of an object (12). The device (10) includes: an inflatable arm band (14); a pressure sensor (18), which is configured to sense a pressure signal (52) indicating the pressure in the arm band (14); and a second sensor (20), which is at least partially integrated in the arm band (14) and configured to sense the expansion and contraction of the arm band (14) in response to pulsating blood flow in the artery (50) of the object (12). Two signals (56); and a processing unit (22). The processing unit is configured to determine the pulse pressure of the object (12) based on the said portion of the pressure signal (52); to determine the volume change of the artery (50) of the object (12) during at least one cardiac cycle based on the said portion of the second signal (56); and to determine the arterial compliance of the object (12) based on the variation of the pulse pressure and the volume of the artery. Sex.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于最大动脉顺应性的无创评估的设备和方法
本专利技术涉及一种用于无创血压监测并且用于确定动脉顺应性的设备。本专利技术还涉及一种用于确定对象的动脉顺应性的对应的方法。
技术介绍
应预料到，在不久的将来，可穿戴在体传感器的出现使得能够通过利用以个体为中心的可穿戴传感器技术替换常规医院处置来从常规医院处置转变，以提供关于对象的总体健康的更好的信息。应预期到，这样的生命体征监视器系统应当通过疾病预防来减少处置成本并且提高生命质量，以及潜在地改进的生理数据以供医师当试图诊断对象的总体健康状况时分析。生命体征监测通常包括监测以下物理参数中的一个或多个：心率、血压、呼吸率和核心体温。被认为变得越来越重要的另一生命体征是所谓的血管或者动脉硬度。本专利技术关注于确定血压和描述动脉硬度的参数。在美国，大约30％的成年群体具有高血压。该群体的仅大约52％使其状况在控制之下。高血压是不具有明显的症状的常见健康问题。血压一般随着年龄增长而上升并且在稍后的生活中变为高血压的风险是相当大的。年龄组65-74中的人的大约66％具有高血压。持续的高血压是中风、心力衰竭和增加的死亡率的关键风险因素之一。对象的状况可以通过生活方式改变、健康饮食选择和药物来改进。特别地对于高风险患者而言，借助于不妨碍普通日常生活活动的系统的连续的24小时血压监测是非常重要的。血压通常地被测量为两个读数：收缩压和舒张压。收缩压在心脏的左心室的最大收缩期间在动脉中发生。舒张压是指当心肌在心跳之间静止并且重新充满血液时动脉中的压力。正常血压被认为是120/80mmHg。当血压高于140/90mmHg时，人被认为是高血压患者。存在监测血压的两种主要类别的方法：(a)有创直接血压监测和(b)无创间接血压监测。有创直接血压监测可以例如通过导管插入术完成，其是测量血压的黄金标准。流体中的应变规与动脉侧的血液直接接触放置。该方法仅当在动态(临床)环境中要求准确的连续的血压监测时被使用。其最常见地被使用在重症监护医学和麻醉中以实时监测血压。无创间接血压监测可以例如借助于示波测量法完成。示波测量法是用于血压的自动化无创测量的方式。在示波测量法中，使用具有集成压力传感器的可充气臂带(参见例如Alpert等人的OscillometricBloodPressure：Areviewforclinicians，Am.Soc.Hypertension，2014)。可充气臂带在大约与心脏相同的高度处被放置在对象的上臂周围。利用电子示波计血压设备，空气将被泵送入臂带中到初始地高于动脉收缩压的压力。因此，肱动脉被完全地堵塞，这阻塞通过动脉的血流。然后，臂带中的压力将通过将臂带放气到低于舒张压而缓慢地减少。当对臂带进行放气时，臂带内部的压力利用电子压力换能器来测量以观察臂带压力振荡。这些振荡当血流存在时发生，但是当肱动脉被部分地堵塞时受限制。振荡与由泵送心脏激发的动脉的周期运动同步。在放气时段期间的所测量的压力波形被称为臂带放气曲线并且叠加臂带放气曲线的信号输出中的所测量的振荡被表示为示波计波形。示波计波形可以例如借助于高通滤波从压力换能器的原始信号导出。然后可以借助于示波测量法的领域中公知的适当的算法从示波计波形确定收缩压、平均压和舒张压(参见例如Babbs的OscillometricMeasurementofSystolicandDiastolicBloodPressuresValidatedinaPhysiologicMathematicalModel，BioMedicalEngineeringOnLine，2012和Raamat等人的AccuracyofSomeAlgorithmstoDeterminetheOscillometricMeanArterialPressure：ATheoreticalStudy，BloodPressureMonitoring，2013)。如上文已经提到的，根据本专利技术关注的另一生命体征是动脉硬度。生物老化和动脉硬化驱动动脉硬度。动脉硬度的主要原因是血管钙化、动脉弹性纤维的渐进退化和遗传因素。增加的动脉硬度与心血管事件(诸如心肌梗塞和中风)的增加的风险相关联。心血管疾病是全球死亡的第一原因。在2012年估计1750万人死于心血管疾病，这表示所有全球死亡的31％。在这些死亡之中，估计740万归因于冠心病并且670万归因于中风。动脉硬度被认为是高血压患者中的心血管发病率和死亡率的独立预测器。血压与动脉壁硬度具有复杂的非线性关系。动脉的壁硬度不是常量，而是取决于血压和平滑肌收缩二者。在动脉硬度的上下文中，血压最好由平均动脉压表示。可以在Tomlinson的MethodsforAssessingArterialStiffness：TechnicalConsiderations，WoltersKluwerHealth，2012中找到表征动脉弹性力学的公知的动脉壁模型。本专利技术特别关注于描述动脉硬度的参数。描述动脉硬度的可靠参数是所谓的动脉顺应性，其在本领域中是公知的。动脉顺应性Cart是响应于血压ΔP的变化的血管体积变化ΔVart的度量，即Cart＝ΔVart/ΔP。在现有技术中，存在用于以无创的且用户友好的方式评估/估计动脉顺应性的许多方法。从Drzewiecki等人的Non-InvasiveMeasurementoftheHumanBrachialArteryPressure-AreaRelationinCollapseandHypertension，1998以及从Liu的ANewOscillometry-BasedMethodforEstimatingBrachialArteryComplianceunderloadedconditions，IEEETransbiomedEng.2008已知典型的方法。这些方法使用可充气臂带来评估动脉顺应性。由于臂带是弹性的并且包含压缩空气，因而臂带自身具有其自身的顺应性C臂带。臂带顺应性是臂带体积V臂带与臂带压力P臂带之间的非线性关系并且由波义耳定律的影响和被施加到上臂的臂带的紧度引起。当提前知道C臂带时，可以通过计算ΔVart＝C臂带·ΔP臂带从所观察的臂带压力变化导出血压体积变化。上文提到的方法的巨大缺点在于，其要求臂带的体积压力关系C臂带的准确表示，这意味着需要在臂带压力的每个值处确定臂带顺应性C臂带。该关系不是固定的并且需要随时间重新校准并且可以因此当评估动脉顺应性时引入系统误差。如由Liu所提出的(参见以上参考文献)，数学模型可以被用于根据空气臂带体积VI臂带和由压力换能器所测量的臂带内的压力PI臂带估计在充气时段期间的臂带顺应性CI臂带。空气臂带体积VI臂带通过对来自空气流传感器的信号F求积分来估计。动脉体积变化Vart根据所观察的臂带压力PD臂带和在臂带放气期间的幅度振荡AO并且通过并入臂带顺应性模型CI臂带来预测。动脉顺应性Cart进而根据所估计的Vart和臂带中的所观察的压力变化来估计。在该方法中，Vart间接地根据在放气时段期间的臂带压力变化来估计。这可以再次产生系统误差。US2006/0247538A1公开了一种无创性地获得血管顺应性和/或血管分割的方法。一系列血压值被应用到血管的区域来调节血管壁的跨壁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定对象(12)的动脉顺应性的设备(10)，包括：‑可充气臂带(14)，其能附接到所述对象(12)的身体部分；‑充气和放气单元(16)，其用于对所述臂带(14)进行充气和放气；‑压力传感器(18)，其被配置为感测指示所述臂带(14)内的压力的压力信号(52)；‑第二传感器(20)，其至少部分地被集成在所述臂带(14)中并且被配置为感测响应于由所述对象(12)的动脉(50)中的脉动血流引起的所述臂带(14)的扩张和收缩的第二信号(56)；以及‑处理单元(22)，其被配置为：(i)评价当所述臂带(14)被附接到所述对象(12)的所述身体部分并且从高于收缩压被放气到低于舒张压时记录的所述压力信号(52)和所述第二信号(56)的至少部分，(ii)基于所述压力信号(52)的所述部分来确定所述对象(12)的脉压(ΔP)，(iii)基于所述第二信号(56)的所述部分来确定当所述臂带(14)从高于收缩压被放气到低于舒张压时记录的针对多个心动周期中的每个的所述对象(12)的所述动脉(50)的动脉体积变化(ΔVart)；并且(iv)通过以下操作中的任一项来确定所述对象(12)的所述动脉顺应性(C)：确定针对所述多个心动周期中的每个确定的所述动脉体积变化(ΔVart)的最大动脉体积变化(ΔVart max)并且将所述最大动脉体积变化(ΔVart max)除以所述脉压(ΔP)，或者将所述多个心动周期的所确定的动脉体积变化(ΔVart)中的每个除以所述脉压(ΔP)以接收多个动脉顺应性值，并且然后确定所述多个动脉顺应性值的最大值。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.14 EP 16174325.71.一种用于确定对象(12)的动脉顺应性的设备(10)，包括：-可充气臂带(14)，其能附接到所述对象(12)的身体部分；-充气和放气单元(16)，其用于对所述臂带(14)进行充气和放气；-压力传感器(18)，其被配置为感测指示所述臂带(14)内的压力的压力信号(52)；-第二传感器(20)，其至少部分地被集成在所述臂带(14)中并且被配置为感测响应于由所述对象(12)的动脉(50)中的脉动血流引起的所述臂带(14)的扩张和收缩的第二信号(56)；以及-处理单元(22)，其被配置为：(i)评价当所述臂带(14)被附接到所述对象(12)的所述身体部分并且从高于收缩压被放气到低于舒张压时记录的所述压力信号(52)和所述第二信号(56)的至少部分，(ii)基于所述压力信号(52)的所述部分来确定所述对象(12)的脉压(ΔP)，(iii)基于所述第二信号(56)的所述部分来确定当所述臂带(14)从高于收缩压被放气到低于舒张压时记录的针对多个心动周期中的每个的所述对象(12)的所述动脉(50)的动脉体积变化(ΔVart)；并且(iv)通过以下操作中的任一项来确定所述对象(12)的所述动脉顺应性(C)：确定针对所述多个心动周期中的每个确定的所述动脉体积变化(ΔVart)的最大动脉体积变化(ΔVartmax)并且将所述最大动脉体积变化(ΔVartmax)除以所述脉压(ΔP)，或者将所述多个心动周期的所确定的动脉体积变化(ΔVart)中的每个除以所述脉压(ΔP)以接收多个动脉顺应性值，并且然后确定所述多个动脉顺应性值的最大值。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述处理单元(22)被配置为借助于示波计评价基于所述压力信号来确定所述对象的所述脉压。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述处理单元(22)被配置为不仅基于所述压力信号而且基于所述第二信号(56)来确定所述对象(12)的所述脉压。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二传感器(20)包括光学传感器。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述光学传感器包括：光纤(30)，其被集成到所述臂带(14)中；光源(32)，其被配置为产生在所述光纤(30)的第一端处被耦合到所述光纤(30)中的光；以及光检测器(34)，其被配置为在所述光纤(30)...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·T·J·德格罗特，A·H·M·阿克曼斯，C·H·B·A·范丁特尔，S·普丰特纳，D·A·C·M·罗福斯，A·T·J·M·席佩尔，C·H·塔尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL