使用可穿戴设备进行心室辅助设备调整的方法和系统技术方案

本文提供一种用于使用放置在患者的手上的可穿戴设备来调节VAD设备参数的方法，方法包括以下步骤：从可穿戴设备中的传感器获取一组信号；计算至少一个质量度量；以及调节至少一个VAD操作参数，以便优化至少一个质量度量。

Methods and systems for adjustment of ventricular assist devices using wearable devices

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用可穿戴设备进行心室辅助设备调整的方法和系统
技术介绍
高血压是一种血液对动脉壁的长期作用力足够高以至于可能最后导致诸如心脏病的健康问题的常见病症。血压由心脏泵出的血液量和对动脉中血流的阻力大小两者确定。心脏泵出的血液越多且动脉越狭窄，血压则越高。一个人可以多年患有高血压(即原发性高血压)而没有任何症状。即使没有症状，对血管和心脏的损害仍在继续并且可以被检测出。不受控制的高血压会增加严重健康问题的风险，包括心脏病发作和中风。高血压通常会持续多年发展，并且它最终影响到几乎所有人。幸运的是，高血压可以容易地被检测出。当前，心血管疾病在全球报告的所有死亡中占很大比例。这些疾病被认为是严重且共同的风险，在中低收入国家中承担着大部分负担。增加心力衰竭或中风的风险、加快血管硬化并降低预期寿命的主要因素是原发性高血压或高血压。原发性高血压是一种慢性健康病症，其中循环血液施加在血管壁上的压力升高。为了确保血管中适当的血液循环，原发性高血压患者的心脏必须比正常人更努力地工作，这会增加心脏病发作、中风和心力衰竭的风险。然而，健康的饮食和锻炼可以显著地改善血压控制并降低并发症的风险。有效的药物治疗也是可行的。因此，重要的是要找到血压升高的人并定期地监测他们的血压信息。在每次心跳期间，血压在最大压(即收缩压)和最小压(即舒张压)之间变化。测量血压的传统无创方法是使用加压袖带并检测血流开始脉动(即袖带压力介于收缩压和舒张压之间)以及根本不存在血流(即袖带压力超过收缩压)的压力水平。然而，已经发现，使用者倾向于考虑测量情况，以及加压袖带乏味且甚至令人紧张，特别在长期监测中。另外，熟知的白大褂综合症倾向于在测量期间升高血压，这导致诊断不精确。作为监测和改善健康的一种方式，可穿戴设备的使用正在流行，可穿戴设备用于在较长的一段时间内无创地、持续地和/或间歇地监测身体生理参数(例如血压、心率(HR)脉搏、体温、血糖水平、运动模式等)。传统的血压测量需要可充气袖带，当使用机械传感器(例如听诊器)收听由血管中的血流涡流生成的声音时，可充气袖带从完全的管闭塞状态逐渐放气到较低的压力。该方法的优点是其对运动的相对鲁棒性，而缺点是其大的形状因子并且需要使用者手动充气或需要大量能量的自动泵。由于能源效率和小的形状因子是可穿戴设备的主要要求，因此可充气袖带血压感测并不是该领域的有用范例。现有技术的血压测量设备具有显著的缺点。第一，传感器在桡动脉上的定位或放置对使用者构成挑战。第二，传感器通常需要校准以获得正确的读数。第三，从传感器获得的信噪比(SNR)可能不足以获取可靠的血压读数。因此，需要一种能够持续测量和监测血压的机制，以克服传统现有技术的设备和方法的缺点。例如，测量血压的机制不应要求使用可充气袖带及其相关联的高能量要求。另外，机制应该能够感测手臂动脉(即桡动脉和尺动脉)中的一个或多个上的血压波形，同时显著减少或消除波形中的运动伪像。机械循环支持(即心室辅助设备-VAD)成为晚期心力衰竭患者的主要疗法，作为心脏移植过渡支持，替代治疗和心功能恢复治疗。然而，这种疗法仍然带有需要多次再入院的不良事件概况，这限制了技术的有益效果。具体而言，8-25％的患者将在1年内经历神经系统事件。越来越多的证据表明，血压控制是神经系统事件的危险因素，然而，在技术的持续发展过程中，如何测量血压以及遵循哪个参数的知识存在显著差距。目前，将对血压控制的建议分为可触及脉搏的患者(其中可以使用传统示波技术测量收缩压和舒张压(占患者的40％))和不可触及的患者(其中已经使用开放性多普勒血压评估平均动脉压)。清楚的是需要最佳血压测量技术来优化设备设置并降低这种可怕并发症的风险。此外，一般来说，有10-20％的人将因心力衰竭重新入院，而右心室衰竭似乎更常见，有5-15％的人将经历复发性心律不齐。设备流取决于流入的套管暴露在左心室内部的预负载以及在升主动脉中测量的后负载。影响设备流的第二个参数是当前只能在医疗临床过程中更改的设置速度。使用导致上述不良事件的现有技术无法实现日常生活所要求的在心脏输出中的动态变化。
技术实现思路
根据一些实施例，本公开包括一种使用基于压力传感器阵列来进行血压信号获取的系统和方法。根据一些实施例，提供了一种用于非可充气、无创性、持续的血压波形和血压获取系统的解决方案。系统可操作以组合来自各种感测元件的信号，其中利用更精确的传感器元件来校准不太精确的传感器元件。根据一些实施例，一种获取血压的技术是使用非常灵敏的压力传感器(其通过使用灵敏压力传感器实现)，其可以例如通过电容或电阻感测装置在微型电子机械系统(MEMS)中实现。小心地放置在桡动脉或尺动脉上的这种传感器可以检测到通过皮肤的轻微压力变化，如果小心采样和处理，可以产生血压信号，然后又可以对血压信号进行处理以产生实际收缩压连续和/或间歇血压读数和舒张压连续和/或间歇血压读数。根据一些实施例，本专利技术克服了这种系统的三个关键技术障碍：(1)如何将传感器精确地放置在目标动脉上；(2)如何校准传感器；以及(3)如何提高血压波形的信噪比。关于传感器放置，典型的桡动脉的直径只有几毫米。对准传感器压力传感器，以使其垂直、并在桡动脉上接触皮肤可能是具有挑战性的，特别在可穿戴设备的情况下。根据一些实施例，本专利技术通过提供(例如线性、二维等)传感器阵列来克服该困难，由此传感器覆盖腕部的足够区域，使得极有可能至少一个传感器最佳地或接近最佳地位于桡动脉或尺动脉上。关于传感器校准，由于电容MEMS压力传感器对温度、批次和其他参数的极度依赖，它们固有地不适用于未经校准地以mmHg的精度来测量绝对压力。根据一些实施例，本专利技术通过在传感器阵列中包括电容传感器(即，较低精度)和电阻传感器(即，高精度)来克服该困难。更精确的电阻型传感器用于校准不太精确的电容型传感器。关于信噪比(SNR)，由于要求血压测量值具有良好的信噪比，并且感测到的实际信号是通过血管边界和皮肤组织传送的压力波形，因此存在显著的衰减，导致噪声比减小。再加上患者的生理变化，很难始终如一地感测压力波形。根据一些实施例，本专利技术通过提供改善传感器数据的SNR的技术来克服该困难。通过估算比例因子(即权重)并将其应用于传感器数据来生成合成血压波形。将按比例换算后的数据相加，然后输出合成波形。可替换地，读取来自所有传感器的数据并且计算一个或多个质量度量，并且选择对应于领先度量的传感器数据用于进一步处理，同时丢弃来自未选择的传感器的数据。因此，根据本公开的一些实施例的系统和方法提供了紧凑的传感器元件家族，其减轻了上文描述的所有三个设计问题。由于多个传感器，因此可以使用几种传感器类型，其可以校准不太精确的传感器，即电容压力MEMS传感器或力敏电阻器(FSR)设备。另外，因为系统可以对每一个传感器中的信号进行采样和检测，所以它可以基于信号质量检测哪个传感器最合适放置在目标动脉上，并使用来自该传感器的信号或对来自各个元件的信号进行加权。此外，由于传感器阵列大约放置在目标动脉上，因此很有可能多于一个元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于使用放置在患者手上的可穿戴设备调节VAD设备参数的方法，包括以下步骤：/n从所述可穿戴设备中的传感器获取一组信号；/n计算至少一个质量度量；以及/n调节至少一个VAD操作参数，以便优化所述至少一个质量度量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170717 US 62/533,1461.一种用于使用放置在患者手上的可穿戴设备调节VAD设备参数的方法，包括以下步骤：
从所述可穿戴设备中的传感器获取一组信号；
计算至少一个质量度量；以及
调节至少一个VAD操作参数，以便优化所述至少一个质量度量。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述VAD设备是LVAD(左心室辅助设备)。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可穿戴设备中的传感器组包括以下传感器中的至少一个：放置在桡动脉上的压力传感器、光体积描记法(PPG)传感器、血氧饱和度(SpO2)传感器、加速度计和温度传感器。


4.根据权利要求1所述的方法，还包括从VAD设备内的传感器获取信号的步骤。


5.根据权利要求1所述的方法，还包括从附加的植入设备(例如除颤器、起搏器、心脏再同步治疗-CRT、迷走神经刺激器)内的传感器获取信号的步骤。


6.根据权利要求4所述的方法，其中，VAD设备中的传感器组包括以下传感器中的至少一个：压力传感器、转速传感器和功率传感器。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述质量度量包括以下度量中的至少一个：收缩压、舒张压、平均动脉压、心率、心率变异性、血压变异性、活动水平或皮肤温度、以及心输出量。


8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述度量被持续获取(例如，无创血压测量)。


9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤被周期性地重复(即，闭环调节)。


10.根据权利要求1所述的方法，其中，被优化的VAD参数至少包括VAD转速或频率。


11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述度量包括瓣膜活动的检测(例如，主动脉瓣开放)。


12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：使放置在肱动脉上的袖带从完全肱动脉闭塞的状态缓慢放气，直到所述传感器检测到脉搏。


13.一种使用包含至少一个传感器的腕戴式设备检测VAD患者的瓣膜活动的方法，包括以下步骤：
从可穿戴设备中的传感器获取信号；
从所述信号计算一组特征；以及
运行算法以提取其中存在瓣膜活动的时间部分。


14.根据权利要求13所述的方法，还包括从VAD设备内的传感器获取信号的步骤。


15.根据权利要求12所述的方法，其中，可穿戴设备中的传感器组包括以下传感器中的至少一个：放置在桡动脉上的压力传感器、光体积描记法(PPG)传感器、血氧饱和度(SpO2)传感器、加速度计和温度传感器。


16.根据权利要求12所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔·埃弗拉伊姆·约瑟夫·塔尔，托马尔·本齐安，
申请(专利权)人：利弗梅特里克医疗股份公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡;LU