机械通气期间血液动力学参数的非侵入性估计制造技术

本公开内容涉及用于非侵入性地确定机械通气的对象(3)的血液动力学参数的方法，该确定基于对象的心跳的时间点(t

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机械通气期间血液动力学参数的非侵入性估计


[0001]本专利技术涉及用于在对象的机械通气期间血液动力学参数的非侵入性估计的方法、计算机程序和通气系统。

技术介绍

[0002]在机械通气期间，需要监测通气患者的生理状态。心电图(ECG)测量系统、血压传感器和脉冲血氧仪是公知的医疗设备的示例，并且用于监测机械通气患者的心血管功能。
[0003]与通气患者的肺和/或全身循环有关的血液动力学参数的监测对于患者的心血管功能的评估可能是重要的。例如，可能期望监测选自由以下组成的组中的一个或更多个血液动力学参数：全身血压(SBP)、肺血压(PBP)、全身心输出量(SCO)、肺心输出量(PCO)和心内分流。
[0004]大多数已知的用于确定这些和其他血液动力学参数的方法不适合在机械通气期间使用，这是因为它们的侵入性和复杂性，它们不能被连续执行，以及/或者它们需要通常在机械通气患者的床边不可用的附加设施。
[0005]用于SBP确定的非侵入性技术的示例是由Nihon Koden开发并且在https：//eu.nihonkohden.com/en/innovativetechnologies/escco(2019-04-17)上描述的esCCO技术。esCCO的原理基于冲程量(SV)与全身脉冲传输时间(PTT)(有时也被称为脉冲波传输时间(PWTT))之间的逆相关。根据该原理，可以根据以下公式计算患者的组合心输出量(即心脏的左侧和右侧的输出量之和)的估计(“esCCO”)：
[0006]esCCO＝Kr/>×
(α
×
PTT+β)
×
HR，
[0007]其中，α是常数，K和β是需要针对每个患者进行个体化的常数，并且可以基于患者特征例如患者长度、体重、性别等进行估计，以及HR是患者的心律。
[0008]通过根据测量的心电图(ECG)和外围毛细血管氧饱和度(SpO2)信号——例如随着从ECG R波峰至SpO2脉冲波的上升点测量的时间——确定全身PTT，esCCO技术允许仅使用ECG传感器和SpO2传感器来非侵入性地确定SCO。
[0009]全身PTT也可以用于SBP的非侵入性且无袖带确定，如例如在Wang等人,“Cuff-free blood pressure estimation using pulse transit time and heart rate”,2014 12
th International Conference on Signal Processing(ICSP),pp.115-118,2014中所描述的。这种用于血压确定的非侵入性且无袖带技术允许根据以下公式计算患者的全身血压：
[0010][0011]其中，α是常数，r是血管的内半径，ρ是血液密度，L是血管长度，h是血管壁厚度，以及E0是血管壁的零压力弹性模量。因此，ECG测量和SpO2测量可以用于全身心输出量和全身血压的非侵入性确定。
[0012]上述技术的缺点在于它们不能容易地用于PCO和PBP的确定，原因是不能容易地非侵入性地确定沿患者的肺动脉传播的血压脉冲的PTT。为了确定PTT，必须能够确定血压脉冲到达测量点的时间点，这是沿患者的肺动脉的重要任务。
[0013]上述技术的另一缺点在于它们需要使用ECG传感器来检测用于确定PTT的产生血压脉冲的心跳的时间点。尽管在机械通气期间进行ECG监测很普遍，但是期望能够在不需要ECG传感器或其他外围设施的情况下确定血液动力学参数例如SBP、SCO、PBP和PCO。
[0014]用于PBP确定的非侵入性技术的示例是由Micah R Fisher等人,"Accuracy of Doppler Echocardiography in the Hemodynamic Assessment of Pulmonary Hypertension",American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine,Vol.179,No.7(2009),pp.615-621公开的基于超声的技术。根据该技术，超声用于对流向患者的肺部的血流量与朝向患者的心脏回漏的血流量进行比较。该比较可以用于估计患者的肺血流量。该技术需要超声换能器形式的附加设施，并且依赖合格人员来执行测量。
[0015]用于PBP确定的另一非侵入性技术采用多普勒超声心动图来确定血压脉冲在沿肺动脉的两个位置之间传播所需的时间(脉冲传输时间，PTT)。该技术需要多普勒超声心动图设施以及具有至少两个测量点的相当复杂的设置。
[0016]在Proenca M等人“Non-invasive monitoring of pulmonary artery pressure at the bedside”,Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc.2016 Aug；2016:4236-4239,doi:10.1109/EMBC.2016.7591662中公开了用于PBP确定的非侵入性技术的又一示例。为了连续地监测患者的肺血压，该技术采用了作为另一医学成像技术的电阻抗断层摄影(EIT)。
[0017]还已经提出了基于磁共振(MR)成像技术的非侵入性技术，以用于评估肺动脉僵硬度或PBP估计。例如，Weir-McCall JR等人“Assessment of proximal pulmonary arterial stiffness using magnetic resonance imaging:effects of technique,age and exercise”,BMJ Open Respir Res.2016 Oct 7；3(1):e000149.eCollection 2016.公开了用于确定肺脉冲波速度(PWV)的基于MR的技术。
[0018]在US 2016/0066801中描述了用于PBP确定的非侵入性方法的又一示例。该方法是采用强制振荡技术(FOT)的声学方法，如例如在E.Oostveen等人“The forced oscillation technique in clinical practice:methodology,recommendations and future developments”,European Respiratory Journal,2003；22:1026-1041中进一步描述的。
[0019]在US 2016/0066801中公开的方法涉及使用心音图仪或ECG设施来确定指示患者的心跳时间的脉冲开始时间T1，以及使用FOT设施来确定患者的肺部的肺泡处的脉冲到达时间T2。然后可以根据T1和T2确定脉冲的肺PTT，并且用于例如基于脉冲波速度(PWV)与血压之间的已知关系例如Moens-Korteweg关系计算患者的PBP。用于确定患者的肺部的肺泡处的脉冲到达时间的FOT涉及借助于扬声器产生压力振荡，并且以高于患者的自然呼吸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于非侵入性地确定机械通气对象(3)的血液动力学参数的方法，该确定基于对象的心跳的时间点t
hb
和由所述心跳引起的血压脉冲到达所述对象的肺部处的到达时间点t
arr_pulm
，所述方法包括：-测量(S31)呼吸压力和/或呼吸流量，其特征在于：-根据由所述血压脉冲到达所述对象的肺部导致的肺容积的变化而引起的所测量的呼吸压力和/或呼吸流量的变化来确定(S33)t
arr_pulm
。2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据所测量的呼吸压力和/或呼吸流量的大小的变化来确定t
arr_pulm
。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，根据所测量的呼吸压力和/或所测量的呼吸流量的相对于时间的一阶和/或二阶导数的变化来确定t
arr_pulm
。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：基于指示所述血压脉冲到达所述对象(3)的肺部的近似时间点的至少一个参数来估计所述血压脉冲到达所述对象(3)的肺部的时间窗口，以及基于在所估计的时间窗口期间测量的所述呼吸压力和/或所述呼吸流量来确定t
arr_pulm
。5.根据权利要求4所述的方法，其中，基于以下各项中的任何一个或以下各项的任何组合来估计所述时间窗口：-所述心跳的时间点t
hb
；-一个或更多个先前心跳的时间点；-由所述一个或更多个先前心跳生成的一个或更多个先前血压脉冲在所述对象(3)的肺部处的到达时间点。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于在心跳期间心脏对所述对象(3)的肺部的物理冲击而产生的所测量的呼吸压力和/或呼吸流量的变化来确定t
hb
。7.根据权利要求6所述的方法，包括基于指示所述心跳的近似时间点的至少一个参数来估计所述心跳的时间窗口(ΔT
hb(P)
)，以及基于在所估计的时间窗口期间测量的所述呼吸压力和/或呼吸流量来确定t
hb
。8.根据权利要求7所述的方法，其中，基于以下各项中的任何一个或以下各项的任何组合来估计所述时间窗口(ΔT
hb(P)
)：-与距所述对象(3)的所述心脏已知或可假定距离处的身体部位中的血氧合相关的血氧合数据；-与距所述对象(3)的所述心脏已知或可假定距离处的身体部位中测量的全身血压相关的全身血压数据；-所述血压脉冲到所述对象(3)的肺部的所确定的到达时间点t
arr
_
pulm
；-一个或更多个先前心跳的时间点，以及-由所述一个或更多个先前心跳生成的一个或更多个先前血压脉冲在所述对象(3)的肺部处的到达时间点。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：基于t
hb
和t
arr
_
pulm
来确定(S341)所述血压脉冲的肺脉冲传输时间PTT
pulm
，以及基于PTT
pulm
确定(S342A；S342B)所述血液动力学参数。
10.根据权利要求9所述的方法，包括确定(S342A)所述对象(3)的肺血压PBP作为所述血液动力学参数。11.根据权利要求10所述的方法，其中，根据以下关系确定PBP：其中α是常数，PTT
pulm
是所述肺脉冲传输时间，r是肺动脉的内半径，ρ是血液密度，L是肺动脉的长度，h是肺动脉壁厚度，以及E0是肺动脉壁的零压力弹性模量。12.根据权利要求9所述的方法，包括确定(S342B)所述对象(3)的肺心输出量PCO作为所述血液动力学参数。13.根据权利要求12所述的方法，其中，根据以下关系确定PCO：PCO＝K
×
(α
×
PTT
pulm
+β)XHR其中α是常数，K和β是适合于所述通气对象(3)的常数，PTT
pulm
是所述肺脉冲传输时间，以及HR是所述通气对象(3)的心率。14.一种基于对象的全身心输出量SCO与肺心输出量PCO之间的关系确定(S52)机械通气对象(3)的心脏分流的方法，其中，使用权利要求12至13中任一项所限定的方法来确定PCO。15.一种用于非侵入性地确定机械通气对象(3)的血液动力学参数的计算机程序，该确定基于对象的心跳的时间点t
hb
和由所述心跳引起的血压脉冲到达所述对象的肺部处的到达时间点t
arr_pulm
，所述计算机程序包括计算机可读代码段，所述计算机可读代码段在由计算机(15)执行时使所述计算机执行以下操作：-获得呼吸压力和/或呼吸流量的测量，以及-根据由所述血压脉冲到达所述对象的肺部导致的肺容积的变化而引起的所测量的呼吸压力和/或呼吸流量的变化来确定t
arr_pulm
。16.根据权利要求15所述的计算机程序，包括计算机可读代码段，所述计算机可读代码段在由所述计算机(15)执行时使所述计算机执行根据权利要求2至14中任一项所述的方法。17.一种用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔埃里克，
申请(专利权)人：马奎特紧急护理公司，
类型：发明
国别省市：