本文提供了一种光电机械传感系统。该系统可以包括患者佩戴的表面位移系统，其包括被配置为抵靠患者并邻近其浅表动脉定位的可变形表面、设置在该可变形表面上的多个光学标记，以及致动器，该致动器被配置为施加压力以将该表面位移系统抵靠患者，使得浅表动脉的时空移动引起可变形表面和多个光学标记的相应移动。该系统还包括光学系统，该光学系统包括成像系统、光源，并且具有或不具有反射镜，其被配置成以倾斜角度使多个光学标记可视化。该系统基于所接收到的多个图像确定浅表动脉的时空移动，并基于此确定与患者相关联的心肺参数。并基于此确定与患者相关联的心肺参数。并基于此确定与患者相关联的心肺参数。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于动脉脉搏测量和心肺血液动力学评估的光电机械方法
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2020年8月10日提交的题为“用于动脉脉搏测量的光学方法”的美国临时专利申请第63/063,482号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
[0002]众所周知，心肺参数(例如心率(HR)、血压(BP)、呼吸频率(RR)和呼吸模式)以及其他血液动力学参数(例如心输出量、每搏输出量和外周血管阻力)的测量对人类健康很重要。特别是识别异常血压模式(例如白大衣高血压、隐匿性高血压，以及睡眠和清晨血压激增期间的非杓型和其他异常模式)的能力可能尤为重要。能够以无创、动态的方式准确测量心肺参数，有利于医院对危重病人的准确评估和治疗。这种准确的测量可以让医生和其他医护人员更好地定制治疗方案和/或识别生活方式以管理高血压和其他有益于严格控制血压的慢性疾病，例如心力衰竭、睡眠呼吸暂停和慢性肾功能衰竭。传统的血压和血液动力学监测设备存在准确性问题，不能提供长时间的动态结果，或者具有相对侵入性，所有这些因素都极大地限制了设备的使用场景。因此，可适用于以无创、动态的方式长时间监测患者血液动力学参数的系统将非常有利。
技术实现思路
[0003]本文总体上描述了用于心肺参数的无创评估和连续监测的系统和方法，特别是通过直接测量皮肤表面位移和浅表动脉(例如手腕处的桡动脉)上的力。
[0004]在一个实施例中，本文提供了一种用于患者的光电机械传感系统，其包括：患者佩戴的表面位移系统，所述表面位移系统包括：可变形表面，所述可变形表面被配置为抵靠患者并邻近其浅表动脉定位，多个光学标记，所述多个光学标记设置在所述可变形表面上；致动器，所述致动器被配置为施加压力以将所述表面位移系统抵靠患者，使得浅表动脉的时空移动引起所述可变形表面和所述多个光学标记的相应移动；成像系统，所述成像系统被配置为以倾斜角度使所述多个光学标记可视化；计算机系统，所述计算机系统耦合到所述成像系统，所述计算机系统包括处理器和存储器，所述存储器存储指令，当所述处理器执行所述指令时，使所述计算机系统：从所述成像系统接收所述多个光学标记的多个图像，基于所接收到的多个图像确定所述光学标记的时空移动，并且基于所确定的光学标记的时空移动确定与患者相关联的心肺参数。
[0005]在另一个实施例中，本文提供了一种使用表面位移系统监测患者心肺参数的方法，其中测量装置包括可变形表面、设置在所述可变形表面上的多个光学标记，以及被配置为施加压力以将所述表面位移系统抵靠患者的致动器，所述方法包括：将表面位移系统固定在患者的浅表动脉附近；使所述致动器施加压力以将所述表面位移系统抵靠患者，使得浅表动脉的时空移动引起所述可变形表面和所述多个光学标记的相应移动；经由以相对于所述光学标记倾斜的角度定向的成像系统捕获所述多个光学标记的多个图像；基于所接收到的多个图像，经由计算机系统确定所述光学标记的时空移动；基于所确定的光学标记的
时空移动，经由所述计算机系统确定与患者相关联的心肺参数。
[0006]在又一个实施例中，本文提供了一种用于患者和成像系统的光电机械传感系统，其包括：患者佩戴的表面位移系统，所述表面位移系统包括：可变形表面，所述可变形表面被配置为抵靠患者并邻近其浅表动脉定位，多个光学标记，所述多个光学标记设置在所述可变形表面上，其中所述多个光学标记被配置为通过成像系统以倾斜角度可视化；致动器，所述致动器被配置为施加压力以将所述表面位移系统抵靠患者，使得浅表动脉的时空移动引起所述可变形表面和所述多个光学标记的相应移动；计算机系统，所述计算机系统耦合到所述成像系统，所述计算机系统包括处理器和存储器，所述存储器存储指令，当所述处理器执行所述指令时，使所述计算机系统：从所述成像系统接收所述多个光学标记的多个图像，基于所接收到的多个图像确定所述光学标记的时空移动，并且基于所确定的光学标记的时空移动确定与患者相关联的心肺参数。
附图说明
[0007]附图包含在说明书中并构成说明书一部分，用于阐明本专利技术的实施例，并与本文一起用于解释本专利技术的原理、特点和特征。在附图中：
[0008]图1A是根据本文公开的实施例的无创血液动力学参数监测系统的框图。
[0009]图1B是根据本文公开的实施例的无创血液动力学参数监测系统的另一个框图。
[0010]图2是根据本文公开的实施例的使用可变形凝胶弹性体的无创血液动力学参数监测系统的第一实施例。
[0011]图3是根据本文公开的实施例的使用可变形凝胶弹性体的无创血液动力学参数监测系统的第二实施例。
[0012]图4是根据本文公开的实施例的使用可变形表面的无创血液动力学参数监测系统的第一实施例。
[0013]图5是根据本文公开的实施例的使用可变形表面的无创血液动力学参数监测系统的第二实施例。
[0014]图6A是根据本文公开的实施例的使用活塞的无创血液动力学参数监测系统的第二实施例。
[0015]图6B是根据本文公开的实施例的使用辅助可充气囊袋的无创血液动力学参数监测系统的第二实施例。
[0016]图7A是根据本文公开的实施例的测量装置的透视图。
[0017]图7B是图7A中根据本文公开的实施例的测量装置的反向透视图。
[0018]图8A是根据本文公开的实施例的个人佩戴的测量装置的透视图。
[0019]图8B是图8A中根据本文公开的实施例的个人佩戴的测量装置的反向透视图。
[0020]图9是根据本文公开的实施例的相对于可变形表面定义的坐标系。
[0021]图10A是根据本文公开的实施例图2和图3中所示的测量实施例的时间图。
[0022]图10B是根据本文公开的实施例图4和图5中所示的测量实施例的时间图。
[0023]图11A是根据本文公开的实施例图2和图3所示的测量装置的实施例的多个位置的示意性位移信号。
[0024]图11B是根据本文公开的实施例图4和图5所示的测量装置的实施例的多个位置的
示意性位移信号。
[0025]图12A是根据本文公开的实施例图2和图3所示的测量装置的实施例在多个位置处的最大光学标记位移的表面图。
[0026]图12B是根据本文公开的实施例图4和图5所示的测量装置的实施例在多个位置处的最大光学标记位移的表面图。详细说明
[0027]本文描述了通过放置光电机械传感器阵列并在大的浅表动脉(例如手腕处的桡动脉)上的皮肤上施加反压来光学测量皮肤表面移动的系统和方法，以无创地评估动脉脉搏及其特点。该信息可用于生成连续的动脉脉搏波形并测量BP、HR、RR和其他血液动力学参数。动脉内压力波与动脉壁内表面上的力及其位移有直接关系，进而影响上方皮肤表面上(特别是在特定位置，例如浅表动脉上方的区域，例如桡动脉)的光电机械传感器阵列的变形和受力。
[0028]光学方法可以准确地测量大血管动脉脉搏及其特点。与常用于心率监测目的的光学测量方法——光学体积描记法(PPG)相比，使用这种光学方法测量HR更本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于患者的光电机械传感系统，其包括：患者佩戴的表面位移系统，所述表面位移系统包括：可变形表面，所述可变形表面被配置为抵靠患者并邻近其浅表动脉定位，多个光学标记，所述多个光学标记设置在所述可变形表面上；致动器，所述致动器被配置为施加压力以将所述表面位移系统抵靠患者，使得浅表动脉的时空移动引起所述可变形表面和所述多个光学标记的相应移动；成像系统，所述成像系统被配置为以倾斜角度使所述多个光学标记可视化；计算机系统，所述计算机系统耦合到所述成像系统，所述计算机系统包括处理器和存储器，所述存储器存储指令，当所述处理器执行所述指令时，使所述计算机系统：从所述成像系统接收所述多个光学标记的多个图像，基于所接收到的多个图像确定所述光学标记的时空移动，并且基于所确定的光学标记的时空移动确定与患者相关联的心肺参数。2.根据权利要求1所述的光电机械传感系统，其中所述可变形表面选自弹性体凝胶、流体填充的气球、膜及其组合。3.根据权利要求1所述的光电机械传感系统，其中所述致动器选自被配置为移动以调节所述可变形表面上的压力的活塞、可充气囊袋、可调节带、连接到气泵的腔室，以及它们的组合。4.根据权利要求1所述的光电机械传感系统，其中所述浅表动脉包括桡动脉。5.根据权利要求1所述的光电机械传感系统，其中所述心肺参数选自心率、血压、呼吸率及其组合。6.根据权利要求1所述的光电机械传感系统，其中所述光学系统还包括：反射镜系统，所述反射镜系统被配置为使所述成像系统以所述倾斜角度使所述多个光学标记可视化。7.根据权利要求1所述的光电机械传感系统，还包括：包含所述患者佩戴的表面位移系统和所述成像系统的壳体。8.根据权利要求1所述的光电机械传感系统，其中所述成像系统与所述患者佩戴的表面位移系统分开。9.根据权利要求1所述的光电机械传感系统，其中所述多个光学标记包括光学可见标记。10.根据权利要求1所述的光电机械传感系统，其中所述多个光学标记包括荧光标记。11.根据权利要求1所述的光电机械传感系统，还包括：位于所述成像系统和所述多个光学标记之间的透明层，其中所述成像系统被配置为使所述多个光学标记透过所述透明层可视化。12.根据权利要求11所述的光电机械传感系统，其中所述透明层选自透明板和透明气球。13.一种使用表面位移系统监测患者心肺参数的方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华，
申请(专利权)人：迪诺卡迪亚有限公司，
类型：发明
国别省市：
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