一种根据胸部生物阻抗信号和心电图确定心搏率、心搏量和心搏出血量的方法和装置。采用一种独特的生物阻抗电极排列，通过测量或检测电极识别畸变，利用正弦测试信号对生物阻抗信号作增益一相位一频率畸变校正，在实际测量期间作同样的校正。采用生物阻抗信号的时间导数，计算功率谱，采用自动卷积方法突出心搏率谐波。去除呼吸波和其它不表示病人心脏循环的信号。根据生物阻抗信号导出左心室射血时间。采用改进的Ｋｕｂｉｃｅｋ方程式导出心搏量，因而导出心搏出血量。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及心动监测，更具体地涉及根据胸部生物阻抗和心电图(ECG)信号的检测和综合分析确定心搏率(HR)、心搏量(SV)和心搏出血量(CO)，这允许精确检测左心室射血开始时间。
技术介绍
心搏率是指心脏每分钟搏动的次数。心搏量是指在每次心搏期间的排血量。心搏出血量是指每分钟的排血量，通常被认为是心脏适应能力的最重要指标。医生必须经常根据这些心脏参数诊断心脏疾病，评估病人的总体健康状况，确定最适合的治疗方法，以及迅速发现心脏功能的突然衰竭。现有的测量心搏出血量和其它心脏参数的方法可以分为两类即损伤性的和非损伤性的。损伤性的方法要求执业医生将测量器械插入病人体内，如将导管插入喉咙，这对病人和医生来说都是不好的。病人必须忍受疼痛和不适，医生必须施行较为复杂的操作流程，有时还要冒受血液感染的风险。目前采用的非损伤性的方法有很大的好处，但是仍然存在明显的缺点。绝大多数采用超声波、心音描记法或电学生物阻抗法进行测量，以便计算心脏参数。采用生物阻抗测量的方法需要将多个电极置于病人皮肤(以胸部区域为主)上，从某些电极产生高频、低幅电流流入病人体内，测量病人组织的电阻抗随时间的变化，使电阻抗变化同心脏参数相联系。电极在病人身体上的排列方法在心脏参数最终测量结果的相对准确性中起重要作用。由于各种各样的解剖因素，电极必须置于病人身体的特定部位，以获得测得的生物阻抗与心脏参数之间的最佳相关关系。目前采用的许多电极排列结构未能适当考虑通过胸部的电位线所走的路径，因此在心脏测量中产生畸变。此外，有几种电极排列需要采用带状电极。例如作用带状电极A、B和测量带状电极C、D，每个电极的宽度为“n”(见附图说明图1)。这些带状电极通常象绷带一样缠绕在病人身体上，进一步限制了接触病人，尤其是在抢救过程中是不理想的状态。当将带状电极置于颈部和胸部时，与呼吸相关的运动也使带状电极非常不便。也许，与现有生物阻抗法有关的最主要的问题是心脏参数与生物阻抗之间存在不精确的数学推导。心室射血时间(VET)是测量心搏中心脏收缩-舒张循环期间主动脉阀开与闭之间的时间，它是作为确定心搏量中的一个中间步骤而必须计算的。现有技术中没有以足够高的准确度确定心室射血时间的方法。此外，现有技术未能考虑到VET不是单个事件的事实。实际上，存在左VET和右VET。现已表明，阻抗信号的时间导数实际上与左心室射出的主动脉血流量峰值成正比。对于大多数病人而言，左VET和右VET的测量结果通常是非常接近的，但是，在目前采用的方法中，二者之间的少许差别会产生生物阻抗读数的误差。此外，射血开始时间的经典算法是精细的，但仅仅对健康人在休息时是适合的，对于在运动训练或其它身体紧张状态下的病人或者对于垂危病人，如通常处于加强监护单元中的病人是不准确的。根据生物阻抗信号导出心搏量的一般方程式为Kubicek方程式，由下式给出SV=R(L/Z0)2·ΔZ式中SV指心搏量，R指血液电阻率，L是内外电压敏感电极之间的距离，Z0是根据内电压敏感电极确定的平均胸部阻抗，ΔZ是由于血液流入造成的阻抗变化。这个值的Kubicek估算值为ΔZ=(VET)·(dZ/dt)max这里，VET是左、右心室射血组合时间，(dZ/dt)max是阻抗信号时间导数的最大负斜率变化。绝大多数的生物阻抗心脏监测系统采用某种形式的Kubicek方程式。然而，没有作进一步的改进时，Kubicek方程式给出的测量结果常常不准确。其部分原因是两个心室对于阻抗变化都有贡献，所以Kubicek方程式计算的射血时间(VET)不能与特定的关键心室，尤其是左心室相关。因此，当观察到左、右心室存在较强的不一致时，Kubicek方程式的ΔZ估算值变得无效。结果，Kubicek方程式的SV计算结果常常正比于，但是不等于实际心搏量，因此，必须乘以某个相关常数。此外，现有技术未揭示根据病人的血细胞比容(血红细胞数)调节R的方法。正在接受血液流入病人中，R的调节是尤为重要的。许多生物阻抗心动描记法要求病人在每次测量期间屏住呼吸，因为呼吸会引起对生物阻抗的干扰。这种方法对于有些病人来说是不方便的，而对于其他那些失去知觉或者不能屏住呼吸的病人来说是完全没有用的。最近采用的一些方法具有增强信号、识别呼吸影响以及消除缺陷信号的信号处理能力，所以没有把误差引入到最终计算结果中。有效的信号处理通常是保证生物阻抗心动描记法准确度的关键，在这方面取得的改进能够显著地推进现有技术的提高。专利技术概要本专利技术揭示一种利用生物阻抗心动描记图与心电图的新颖组合测量血液动力参数的方法，该方法能够使执业医生获得对病人心脏功能的准确且基本连续的评估。在所关注的一般时间间隔上，最好是大于十次(10)心搏的时间上，测量生物阻抗和心电图。本专利技术的装置采用一系列适合于置于病人皮肤表面，产生高频、低幅电流流过病人胸部，测量生物阻抗变化的点状电极。所揭示的电极结构利用了电势电力线在人体中的生理排列。因此，本专利技术的方法可以利用心电图法增强根据测得的生物阻抗信号检测射血时间的准确度。以众所周知的心电图法在任何标准位置中可以获得心电图。为了减少病人皮肤上的电极总数，本专利技术可以采用同一组电极作生物阻抗和ECG测量(见图6B)。本专利技术还涉及到根据血液红细胞计数的变化以及根据不同病人体格程度不同而连续调节心脏参数的计算，因此在各种不同情况中可以采用这一步骤，不会造成准确度的损失。此外，本专利技术包括一种改善生物阻抗信号处理的方法。它可以采用计算机系统以多种方式同时分析生物阻抗信号和心电图，提供心脏参数的准确报告。可以采用计算机系统对测量生物阻抗和ECG所采用的传感器引起的增益-相位-频率特性作校正。计算机系统可以把正弦测试曲线传送给传感器接收器，然后测量和记录接收器产生的增益-相位-频率畸变。接下来由计算机系统通过传感器接收的“真实”生物阻抗信号送至滤波器，滤波器滤除传感器的特性畸变以及呼吸和运动等人为现象。增益-频率响应和相位-频率响应的准确度可以校正到5％范围内。本专利技术进一步包括对ECG信号进行信号处理，确定QRS复合波(特征心跳波形)并检测在改进生物阻抗信号计算中所使用的点位置。信号处理涉及到对得到的ECG信号进行取样以及滤波，以突出QRS复合波的位置。可以记录峰-峰幅度和计算阈值幅度。利用阈值幅度选择无缺陷的QRS复合波。最后，可以对所选事件进行附加分析，确定检测点位置。本专利技术的计算机系统可以导出生物阻抗信号的时间导数并保存在存储器中。可以绘出生物阻抗信号的时间导数相对时间的曲线，代表重复的心脏循环。采用离散傅里叶变换可以计算生物阻抗信号的功率谱，经过研究可估算病人的心搏率以及识别每个心脏循环的前沿。可以采用新颖的数学自动卷积过程来强调生物阻抗信号时间导数中的心搏率谐波。在功率谱中应可发现心脏循环信号，作出其包络，然后去除位于包络之外的那些信号，可以去除呼吸波。计算机系统可以采用一种新的根据生物阻抗信号和ECG信号导出有效左心室射血时间(ELVET)的方法。具体说，射血开始时间的精确检测是基于对生物阻抗和ECG信号的综合分析。ELVET的导出是详细的多步骤的分析，它涉及到根据ECG曲线上的相应点找出生物阻抗时间导数曲线上的各个点并确定这些点中哪个点能够最准确地反映心脏事件。这需要进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种根据检测到的胸部生物阻抗信号和心电图确定受验者心搏率、心搏量和心搏出血量的装置，其特征在于所述装置包括检测所述胸部生物阻抗信号和所述心电图的电极阵列。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：SI肖金，VG祖边科，KR别利亚夫，AA莫罗佐夫，WH扬，
申请(专利权)人：流图私人有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]
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