一种临床参数计算模拟监测系统的制作方法

本发明广泛涉及患者监测系统领域，例如可以在心脏转流手术期间等情况使用。广泛地，本发明涉及临床参数计算-模拟-监测系统，例如可用于计算、模拟和/或监测复杂的临床参数，例如作为多个测量变量的函数的那些临床参数。例如，本发明涉及一种氧输送和氧消耗计算-模拟-监测系统，其便于在心脏转流手术期间、以及例如需要氧输送和氧消耗的计算、模拟和/或监测的手术和/或医疗情况中对患者的氧输送和氧消耗进行计算、模拟和/或监测。本发明还涉及一种灌注计算-模拟-监测系统，其有利于在心脏转流手术期间、以及例如需要计算、模拟和/或监测患者的灌注状态的手术和/或医疗情况中对患者的血细胞比容或血红蛋白值进行计算、模拟和/或监测。

背景技术：

心脏直视手术可能被认为是二十世纪最重要的医学进步之一，心肺转流术是心脏直视手术发展的关键。心肺转流术描述了通过使用体外设备实现绕行天然心脏和肺的技术。体外设备的示例包括心肺转流机和体外膜肺氧合(ecmo)机，这些体外设备可以用于绕行患者的天然心脏和/或肺以提供泵送血液和为血液补氧的机械装置。对于使用具有整体硬壳容器的膜肺氧合器的常规心肺转流电路的例子，可以参考cardiopulmonarybypass：principlesandpractices，thirdedition，glennp.gravleeetal.(eds.)(2008)中的第5章的图1。

使用心肺转流机来代替患者的心脏和肺的功能需要持续监测患者的灌注、氧输送和生理参数，以确保心肺转流机提供的氧输送满足患者的氧消耗需求。如果心肺转流机不能最佳地为患者提供足够的机械灌注，且/或提供的氧输送超过患者的氧消耗需求，则由于对患者组织的氧输送不足而导致的组织缺氧和无氧代谢可能导致发病率和死亡率的增加。

科学研究已经确定，由于过度贫血和/或低流量(即，灌注不足)造成的心肺转流期间氧输送不足会导致手术后并发症和术后手术死亡率增加，这往往是由于包括肾脏和胃肠器官系统的多器官衰竭。对于这些研究的相关论文，可以参考美国专利申请us2006/0257283a1，其通过引用合并于此。虽然在心肺转流期间可以测量某些患者参数，例如血细胞比容％(hct)，血红蛋白(g/dl)，动脉血氧饱和度(％)，动脉氧分压(mmhg)等，尽管手术进行时基于这些参数采取措施来维持足够的氧输送，但氧输送不足和组织缺氧仍然可能发生在心肺转流手术过程中，如术后血乳酸水平升高。参见marcoranuccietal.,anaerobicmetabolismduringcardiopulmonarybypass:predictivevalueofcarbondioxidederivedparameters.81annualsthoracicsurgery2189-95(2006)。

升高的术后血乳酸水平可以反映在心肺转流期间发生的组织缺氧(a型高乳酸症)，而不是与缺氧无关的高乳酸症(b型乳酸症)。然而，血乳酸水平不能为心肺转流期间组织缺氧提供足够的监测参数(无论是由于灌注不足和/或血氧不足)。升高的血乳酸水平是组织缺氧的晚期指标，需要数小时才能正常化。因此，在心肺转流期间监测血乳酸水平可能不能帮助临床医生避免术中组织缺氧引起的术后并发症，因为当组织缺氧已经发生时才能大致识别升高的血乳酸水平。一旦存在高乳酸症，后续发生的组织缺氧就难以识别。因此，监测血乳酸水平可能无助于防止心肺转流手术中的不可逆组织损伤。

近来，已经假设由组织缺氧引起的升高乳酸盐水平的最佳预测指标是指数化氧输送(do2i)与指数化二氧化碳消除(vco2i)的比率。ranuccietal.,anaerobicmetabolismduringcardiopulmonarybypass:predictivevalueofcarbondioxidederivedparameters.81annualsthoracicsurgery2193(2006)。然而，这个比例是从多个测量变量得出的复杂计算，因此其使用限于回顾性临床结果研究。此外，没有可用的系统能使用户监测这样复杂的临床预测指标，以及同时通过在手术室中原位模拟来促进一个或多个复杂的临床预测指标的优化进而改善患者护理。

在心肺转流手术以及其他类似的操作和/或医疗外科重症监护设置领域中，需要可以用于实时计算、模拟和监测足够的氧输送和氧消耗的复杂计算指标的系统和方法，来前瞻性地做出更好的临床决策。更概括的来说，在医学和外科领域中需要一种系统和方法，可用于实时计算、模拟和监测患者结果和生存的复杂指标，即，患者的临床相关参数，其中每个临床参数构成多个数据输入参数的复杂函数，并且有助于帮助临床医生前瞻性地做出更好的临床决策。

技术实现要素：

本发明的非限制性实施例提供了用于患者的氧输送和氧消耗计算-模拟-监测系统，该系统可用于执行关于计算、模拟和监测患者氧输送、或氧消耗、或氧输送和氧消耗的一个或多个功能，其中所述系统包括：接口，用于接收与一个或多个输入参数有关的数据输入，所述一个或多个输入参数选自由患者输入参数、灌注输入参数、氧输送参数、氧消耗输入参数和二氧化碳产生输入参数构成的组；处理器，其可操作地连接以从所述接口接收数据信号，所述数据信号对应于与所接收的一个或多个输入参数相关联的数据输入，其中所述处理器基于所述一个或多个输入参数来计算一个或多个输出值，其中所述一个或多个输出值选自由至少一个患者形态值、至少一个血管流体值、至少一个氧输送值、至少一个氧消耗值和至少一个二氧化碳产生值构成的组；以及监测显示组件，其可操作地连接以接收由处理器计算的一个或多个输出值，其中所述监测显示组件包括用于监测由所述处理器计算出的所述一个或多个输出值中的至少一个输出值的显示器。在根据本发明的第一非限制性系统实施例的第二非限制性实施例中，患者输入参数包括患者的身高和患者的体重，所述至少一个患者形态值包括患者的体表面积值。

在该系统的第三非限制性实施例中，对第一和第二非限制性实施例进行修改，使得灌注输入参数包括患者的每单位重量的心前转流血液体积、患者的心前转流血细胞比容，体外循环灌注体积(primingvolume)和未灌注体积(prime-off)。在该系统的第四非限制性实施例中，对第一、第二和第三非限制性实施例进行修改，使得灌注输入参数还包括浓集红细胞的血细胞比容、浓集红细胞注入体积(rbc体积)和新鲜冷冻血浆注入体积和/或体积膨胀注入(volumeexpanderinfusion)，并且所述至少一个血管流体值包括心内转流血细胞比容值或心内转流血红蛋白值。在该系统的第五非限制性实施例中，对第一、第二、第三和第四非限制性实施例进行修改，使得氧输送输入参数包括sao2和pao2，氧消耗输入参数包括svo2和pvo2。在该系统的第六非限制性实施例中，对第一、第二、第三、第四和第五非限制性实施例进行修改，使得至少一个氧输送值是心脏转流泵流量、sao2和pao2的函数，至少一个氧消耗值是心脏转流泵流量、svo2和pvo2的函数，并且所述处理器还计算氧输送(do2)与氧消耗(vo2)的比率或指数化氧输送(do2i)与指数化氧消耗(vo2i)的比率，或对上述两个比率都进行计算。在该系统的第七非限制性实施例中，对第一、第二、第三、第四、第五和第六非限制性实施例进行修改，使得二氧化碳产生输入参数包括通过心肺机的氧合器排出的co2和气流量(qs)。在该系统的第八非限制性实施例中，对第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七非限制性实施例进行进一步修改，使得至少一个二氧化碳产生值是通过心肺机的氧合器排出的co2和气流量(qs)的函数，并且处理器还计算氧输送(do2)与二氧化碳产生(vco2)的比率，或指数化氧输送(do2i)与指数化二氧化碳产生(vco2i)的比率，或氧输送(do2)与二氧化碳产生(vco2)的比率和指数化氧输送(do2i)与指数化二氧化碳产生(vco2i)的比率二者。

在该系统的第九非限制性实施例中，对第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八非限制性实施例进一步修改，使得接口包括用于用户手动输入一个或多个输入参数中的至少一个参数的手动输入部分，和用于从一个或多个传感器接收传感器导出输入的机器输入部分。在该系统的第十非限制性实施例中，第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九非限制性实施例被进一步修改，使得手动输入部分被配置用于用户手动输入多个输入参数，其中，一些输入参数是实际数据输入，一些输入参数是假设数据输入。在根据该系统的第十一非限制性实施例中，进一步修改第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九和第十非限制性实施例，使得由所述处理器计算的所述一个或多个输出值包括至少一个实际输出值和对应于临床模拟的至少一个预测结果输出值，其中所述至少一个实际输出值和所述至少一个预测结果输出值都显示在所述显示器上。

在该系统的第十二非限制性实施例中，对第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十和第十一非限制性实施例进行修改，以使系统进一步包括可操作地连接从而向接口的机器接口部分输入数据的多个传感器。在该系统的第十三非限制性实施例中，进一步修改第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一和第十二非限制性实施例，使得多个传感器包括独立地选自由以下构成的组中的两个或更多个传感器：用于测量从氧合器排出的二氧化碳的co2传感器、用于测量来自患者的混合静脉血的氧分压的静脉血传感器、用于测量来自氧合器的动脉血的氧分压的动脉血传感器、和用于测量通气气体流量的气体流量计。在该系统的第十四非限制性实施例中，修改第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二和第十三非限制性实施例，从而所述多个传感器还包括设置在与患者连接的体外血流回路上的血细胞比容传感器或血红蛋白传感器。在根据本发明的第十五非限制性实施例中，修改第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三和第十四非限制性实施例，使得多个传感器可操作地连接以输入数据到接口的机器接口部分，其中接口还包括快照装置，其中,当被激活时，快照装置将由接口接收的多个输入参数的值自动填入到模拟器入口，其中模拟器入口允许手动修改自动填充值中的至少一个，以便在处理器计算与临床模拟对应的至少一个预测结果输出值之前，向处理器提供假设数据输入。

在本发明的第十六非限制性实施例中，提供了一种用于计算、模拟和/或监测患者的氧输送、或氧消耗、或氧输送和氧消耗的计算-模拟-监测方法，其中，该方法包括以下步骤：(a)经由用于接收数据输入的接口输入数据，其中所输入的数据涉及从由患者输入参数、灌注输入参数、氧输送输入参数、氧消耗输入参数、以及二氧化碳产生输入参数组成的组中选择的一个或多个输入参数；(b)使用可操作地连接以从所述接口接收数据信号的处理器，所述数据信号对应于所述一个或多个输入参数，基于所述一个或多个输入参数来计算一个或多个输出值，其中，所述一个或多个输出值选自由一个或多个患者形态值、一个或多个血管流体值、一个或多个氧输送值、一个或多个氧消耗值和一个或多个二氧化碳产生值构成的组；以及(c)使用监测显示组件显示由所述处理器计算出的所述一个或多个输出值，其中，所述监测显示组件包括用于监测由所述处理器计算出的所述一个或多个输出值中的至少一个输出值的显示器。在本发明的第十七非限制性实施例中，修改第十六非限制性实施例，使得经由接口输入的一些数据经由接口的手动接口部分手动输入，并且经由接口输入的一些数据为经由接口的机器接口部分输入的传感器导出数据。在本发明的第十八非限制性实施例中，修改第十六和第十七非限制性实施例，使得手动输入部分用于用户手动输入多个输入参数，其中一些输入参数是实际数据输入，一些输入参数是假设数据输入。在本发明的第十九非限制性实施例中，第十六、第十七和第十八非限制性实施例被进一步修改，使得由处理器计算出的一个或多个输出值包括至少一个实际输出值和至少一个预测的结果输出值，二者均显示在显示器上，其中所述至少一个预测结果输出值对应于作为患者护理一部分的实时运行的临床模拟。在本发明的第二十非限制性实施例中，第十六、第十七、第十八和第十九非限制性实施例被进一步修改，使得多个传感器可操作地连接以输入数据到接口的机器接口部分，并使得所述接口还包括快照装置，并且所述方法还包括以下步骤：激活所述快照装置以将由所述接口接收的多个输入参数的值自动填充到模拟器入口中；以及修改所述自动填充值中的至少一个，以便向所述处理器提供假设数据输入，然后使用所述处理器来计算对应于所述临床模拟的所述至少一个预测结果输出值。

在本发明的第二十一非限制性实施例中，提供了氧输送和消耗计算和监测系统，该系统可用于连续计算和显示与患者的氧输送、或氧消耗、或氧输送和氧消耗相关的一个或多个临床相关的结果参数，其中，所述系统包括：用于从多个传感器接收与多个输入参数有关的数据输入的接口，其中所述多个输入参数包括一个或多个灌注输入参数、一个或多个氧输送输入参数、一个或多个氧消耗输入参数、和一个或多个二氧化碳产生输入参数；处理器，其可操作地连接以从接口接收数据信号，所述数据信号对应于所接收的与所述多个输入参数相关的数据输入，其中所述处理器基于所述多个输入参数计算一个或多个输出值，其中所述一个或多个输出值为选自由至少一个氧输送值、至少一个氧消耗值和至少一个二氧化碳产生值构成的组；以及监测显示组件，其可操作地连接以接收由所述处理器计算出的所述一个或多个输出值，其中所述监测显示组件包括用于能够连续监测由所述处理器计算出的所述一个或多个输出值中的至少一个的显示器，其中由处理器计算出并在显示器上可连续监测的一个或多个输出值至少包括计算出的氧输送值与计算出的二氧化碳产生值的比值(do2/vco2或do2i/vco2i)。在根据本发明的第二十二非限制性实施例中，修改第二十一非限制性实施例，使得监测显示组件的显示器包括由处理器控制的液晶显示器，其以第一颜色显示每个计算出的输出值的正常值，以与第一颜色明显不同的第二颜色显示在第一偏离范围内的异常值，并且以与第一种颜色和第二种颜色明显不同的第三颜色显示第二偏离范围内的异常值。

根据本发明的第二十三非限制性实施例提供了临床参数计算-模拟-监测系统，该系统可用于执行用于计算、模拟和监测患者的一个或多个临床参数的一个或多个功能，其中每个所述临床参数是多个数据输入参数的函数，其中该系统包括：接口，用于接收与一个或多个输入参数有关的数据输入；处理器，其可操作地连接以从所述接口接收数据信号，所述数据信号对应于所接收的与所述多个输入参数相关的数据输入，其中所述处理器基于所述一个或多个输入参数计算一个或多个输出值，其中所述一个或多个输出值涉及临床相关的结果参数；以及监测显示组件，其可操作地连接以接收由处理器计算的一个或多个输出值，其中所述监测显示组件包括用于监测由所述处理器计算出的所述一个或多个输出值中的至少一个输出值的显示器。在本发明的第二十四非限制性实施例中，第二十三非限制性实施例被修改为使得一些输入参数是实际数据输入，一些输入参数是假设数据输入，并且由处理器计算出的一个或多个输出值包括与临床模拟对应的至少一个预测结果输出值，其中，至少一个预测结果输出值被显示在显示器上。在本发明的第二十五非限制性实施例中，进一步修改第二十三和第二十四非限制性实施例，使得处理器还计算与所述至少一个预测结果输出值一同显示在显示器上的至少一个实际输出值，使得可以监测所述至少一个实际输出值，并与所述至少一个预测结果值进行比较。在本发明的第二十六非限制性实施例中，进一步修改第二十三、二十四和第二十五非限制性实施例，使得接口包括手动接口部分和机器接口部分，并且经由接口输入的一些数据经由手动接口部分手动输入，经由接口输入的一些数据是经由机器接口输入部分从一个或多个传感器输入的传感器导出数据。在本发明的第二十七非限制性实施例中，第二十三、二十四、二十五和第二十六非限制性实施例被修改，使得接口包括手动接口部分和机器接口部分，并且经由接口输入的一些数据经由手动接口部分手动输入，经由接口输入的一些数据是经由机器接口输入部分从一个或多个传感器输入的传感器导出数据，并且该接口还包括快照装置，其中当被激活时，所述快照装置将由所述接口接收的多个输入参数的值自动填充到模拟器入口中，其中所述模拟器入口允许手动修改所述自动填充值中的至少一个，以便在所述处理器计算对应于所述临床模拟的所述至少一个预测结果输出值之前，向所述处理器提供假设数据输入。

在本发明的第二十八非限制性实施例，提供了一种灌注计算-模拟-监测系统，其能够操作以执行计算、模拟和监测患者的灌注参数的一个或多个功能，所述灌注参数包括：血红蛋白、血细胞比容、或血红蛋白和血细胞比容，其中所述系统包括：接口，用于接收与患者输入参数和灌注输入参数中的一个或多个输入参数有关的数据输入；处理器，其可操作地连接以从所述接口接收数据信号，所述数据信号对应于所接收的与所述一个或多个输入参数有关的数据输入，其中所述处理器基于所述一个或多个输入参数来计算一个或多个输出值，其中所述一个或多个输出值选自由至少一个患者形态值和至少一个血管流体值组成的组；以及监测显示组件，其可操作地连接以接收由处理器计算的一个或多个输出值，其中所述监测显示组件包括显示器，所述显示器用于监测由所述处理器计算出的所述一个或多个输出值中的至少一个输出值。在本发明的第二十九非限制性实施例中，修改第二十八非限制性实施例，使得一些输入参数是实际数据输入，一些输入参数是假设数据输入，并且由处理器计算出的一个或多个输出值包括对应于临床模拟的至少一个预测结果输出值，其中，所述至少一个预测结果输出值被显示在显示器上。在本发明的第三十非限制性实施例中，第二十八和第二十九非限制性实施例被进一步修改，使得处理器还计算与所述至少一个预测结果输出值一同显示在显示器上的至少一个实际输出值，使得可以监测所述至少一个实际输出值，并与所述至少一个预测结果值进行比较。在本发明的第三十一非限制性实施例中，第二十八、第二十九和第三十非限制性实施例被进一步修改，使得所述至少一个预测结果输出值是患者的心肺内转流血红蛋白或血细胞比容。在根据本发明的第三十二非限制性实施例中，第二十八、第二十九、第三十和第三十一非限制性实施例被修改，使得所述接口包括手动接口部分和机器接口部分，并且经由接口输入的一些数据经由手动接口部分手动输入，经由接口输入的一些数据是经由机器接口部分从一个或多个传感器输入的传感器导出数据，并且该接口还包括快照装置，其中当快照装置被激活时，所述快照装置将由所述接口接收的多个输入参数的值自动填充到模拟器入口中，其中所述模拟器入口允许手动修改所述自动填充值中的至少一个，以便在所述处理器计算对应于所述临床模拟的所述至少一个预测结果输出值之前，向所述处理器提供假设数据输入。

附图说明

图1a是具有氧输送和消耗计算-模拟-监测系统的心肺转流系统的透视图；图1b是根据本发明实施例的具有氧输送和消耗计算-模拟-监测系统的心肺转流系统的示意图。

图2是根据本发明实施例的氧输送和消耗计算-模拟-监测系统的示意图。

图3是根据本发明实施例的数据流示意图，示出了输入到包括各种计算电路的处理器中的输入参数、及这些电路的输出。

图4是根据本发明实施例的图形用户界面(gui)显示器的非限制性配置，所述图形用户界面(gui)显示器用于监测患者临床参数并将假设动作和结果与实际动作和结果和进行比较。

图5是根据根据本发明实施例的交互流程图，示出模拟患者的氧输送和氧消耗方法的步骤。

图6a是根据本发明实施例的氧输送和消耗监测系统的示意图，图6b是对应于根据图6a的实施例的氧输送和消耗监测系统的图形用户界面。

具体实施方式

参考附图对本发明中的各个实施例进行了说明，其中相同的部件由相同的附图标记表示。本发明中的附图为非限制性的说明。

如图1a和1b所示，体外循环系统10(也称为心肺机，或心脏转流系统、或心肺转流系统，广义地，可以解释为包括心肺转流(cpb)系统、最小体外循环(mecc)系统、体外膜肺氧合(ecmo)系统(呼吸和心脏)、和泵辅助肺保护(palp)系统)包括氧输送和氧消耗计算-模拟-监测系统12，以及静脉储血器14、血液泵16和氧合器18。静脉储血器14、血液泵16和氧合器18以常规方式连接在一起，以便从插入患者的循环系统的静脉侧，例如心脏h的腔静脉和/或右心房的下腔静脉-右心房(cavoatrial)插管20提取的静脉血通过管道22流入静脉储血器14，并且从那里经由血液泵16泵入对血液进行充氧的氧合器18，血液充氧后流经管24并流进插入心脏h的主动脉根部的动脉插管26中。血液泵16可以是滚轮泵或离心泵。

静脉血传感器28可以连接到管道22以向计算-模拟-监测系统12提供传感器输入(即，svo2、pvo2)。动脉血传感器29可以连接到管道24以提供传感器输入(即，sao2、pao2)到计算-模拟-监测系统12。血传感器28或29可以被分别构造成单个传感器或多个传感器，只要它们测量sao2、pao2等涉及血液携带的氧量的血液氧合参数即可。可以在血液泵16和氧合器18之间设置流量计30，以测量离开血液泵16的血液的流量，并将血液流量数据qp输入到计算-模拟-监测系统12。如果血液泵16是滚轮泵，则滚轮泵的基于rpm的流量测量系统可以将流量数据输入到计算-模拟-监测系统12，流量计30可以被省去，或者基于rpm的流量测量系统和流量计30都可以将流量数据输入到计算-模拟-监测系统12以提供双流量测量能力。

co2传感器或二氧化碳分析仪32可以连接到氧合器18的气体逸出部，使得可以连续地测量呼出的二氧化碳(expco2)数据并将其输入到计算-模拟-监测系统12。各种适合的co2传感器32可商购并可用于向系统12提供呼出二氧化碳(expco2)数据。这种适合的co2传感器32可以是可重复使用的。

血细胞比容(hct)传感器34可以通过管22和24放置在血流回路的静脉或动脉侧上。例如，hct传感器34可以放置在储血器14和血液泵16之间或者血液泵16与氧合器18之间的静脉侧，或者hct传感器34可以放置在氧合器18下游的动脉侧。在这种情况下，血流回路的静脉侧是指从下腔静脉-右心房(cavoatrial)插管20、储血器14、血液泵16和管道22流出的脱氧血液，血流回路的动脉侧是指从氧合器18、管道24和动脉导管26流出的氧合血液。hct传感器34可操作地连接以输入hct数据到计算-模拟-监测系统12。可以使用任何合适的商用的hct传感器，例如(hemametrics,kaysville,ut)。这些hct传感器34优选是一次性的。

可选地，hct传感器34可以用非侵入式血红蛋白(hb)传感器代替，例如masimoradical-7pulseco-oximeter(masimocorporation,irvine,ca)，被修改以将hb数据输入到计算-模拟-监测系统12。当然，使用hct传感器34和hb传感器都属于本发明的保护范围，使得hct数据和hb数据被连续地输入到计算-模拟-监测系统12。

如图2所示，氧输送和消耗计算-模拟-监测系统12包括具有手动接口部分42和机器接口部分44的接口40。接口40可操作地连接以向处理器46提供数据输入，处理器46采用数据来计算表示患者状况的输出值，或计算模拟假设或计划临床干预结果的输出值。处理器46连接到显示器组件48以及存储器组件50，显示组件48用于显示由处理器46计算出的输出值，存储器组件50用于存储由处理器46计算的输出值和非输出值。存储器组件50可以包括ram和rom部件两者，和/或适合于数据存储的其他设备。本发明的实施例中，处理器46不是通用计算机。相反，处理器46可以是在计算-模拟-监测系统12的较大电气系统内具有特定专用功能(即，如本发明中描述的功能)的嵌入式系统。

手动接口部分42被配置为使得用户可以手动地将数据输入到计算-模拟-监测系统12。例如，关于患者的某些数据相对于将进行的心肺转流手术基本是静态数据。这种静态患者数据的示例包括患者形态数据，例如身高和体重，其在心肺转流手术过程中基本上不会改变。在心肺转流手术开始时关于患者的静态数据可以称为患者输入参数。因此，本发明中，静态数据构成在医疗和/或手术过程之前或开始时收集的数据，并且构成在医疗和/或外科手术过程中不明显改变的数据。

用户可以经由接口40的手动接口部分42输入的其他静态数据包括灌注输入参数，例如患者每单位体重的心脏转流血液量，以及患者的心脏转流血细胞比容。这些灌注输入参数与心肺转流手术开始时患者的初始状态有关。例如，血细胞比容在心肺转流手术期间可能发生变化，但是在手术开始时的起始值不是。因此，用户可经由手动接口部分42将血细胞比容的数据手动输入到系统12中。

可经由手动接口部分42手动输入的其它灌注输入参数包括体外灌注体积和未灌注体积。体外灌注体积为流体体积，该流体用于填充心肺转流系统10管道(例如管22和24)，以及通常包括在与各种安全特征相关的系统子回路中的其它管道。灌注体积是静态数据，因为它是在心肺转流手术开始时被固定，并且是一旦心肺转流手术开始就不改变的参数。未灌注体积为在心肺转流手术开始之前从体外循环中回收的灌注液体体积，并且是在手术开始时设定的另一参数，其在手术过程中不会改变。

可经由手动接口部分42手动输入的另一灌注输入参数包括浓集红细胞的体外血细胞比容(hct)。本领域已知的，各医院和类似机构使用的用于患者输血的浓集红细胞的hct因机构而异。在心肺转流手术开始时，用户可以经由接口40的手动接口部分42手动输入关于特定机构的浓集红细胞的hct的数据，以用作计算模拟监测系统12的数据输入。

用户还可以使用手动接口部分42输入用于计算模拟监测系统12的动态数据。动态数据涉及在心肺转流手术期间改变的变量。动态数据变量的例子包括在心肺转流手术过程中注入患者体内的浓集血红细胞的体积和输入的其他液体、泵流量qp(l/min)、动脉氧分压pao2(mmhg)、混合静脉血氧饱和度svo2(％)、混合静脉血压pvo2(mmhg)、呼出二氧化碳expco2(mmhg)和通气量qs(l/min)。实际的pvo2数据可以内联(inline)或通过离散血液气体取样来测量。优选地，动态数据变量相关的数据输入从传感器和/或用于生成动态数据的处理器输入到机器接口部分44，动态数据变量相关的数据可以以连续的方式直接测量和/或从以连续的方式直接测量的一个或多个变量计算得出。手动接口部分42允许用户通过机器接口部分44用来自次要源(例如医院实验室)的数据来补充这些自动化数据流，以便与连接到计算-模拟-监测系统12的传感器和处理器收集的数据相关联。此外，提供用户手动输入动态数据值的能力，使用户能为动态数据输入假设值和/或估计值、和/或输入猜测值，从而在心肺转流手术期间或在其他外科手术期间或在涉及心肺转流技术的其他重要护理情况期间进行实时模拟和/或“whatif”场景测试。

接口40的机器接口部分44可操作地连接以从各个传感器和/或处理器接收数据，所述处理器生成心肺转流手术期间用于计算、模拟和/或监测患者状况的预测指标值的数据。例如如图1b和图2所示，静脉血传感器28可操作地连接以提供连续数据输入到机器接口部分44以获得混合的静脉氧分压pvo2数据和/或混合静脉血氧饱和度svo2数据。hct传感器34可操作地连接以提供连续的hct数据输入到机器接口部分44。可选地，作为hct传感器34的补充或替代hct传感器34，hb传感器可以可操作地连接以提供连续的hb数据输入到机器接口部分44。当血液泵是离心泵时，设置流量计30并且可操作地连接以提供输入到机器接口部分44的连续泵流量qp数据。当血液泵是滚轮泵时，那么流量计30仍然可以以与血液泵是离心泵相同的方式使用，或者可以省略流量计30，从基于rpm且与滚轮泵组件集成的流量测量系统将泵流量qp数据连续输入到机器接口部分44，或通过外部流量探针将泵流量qp数据连续输入到机器接口部分44。

从图1b和图2可以看出，co2传感器32可以可操作地连接到机器接口部分44，以便提供连续的expco2数据输入。各个传感器28、32和34以及流量计30仅仅是可以可操作地连接到机器接口部分44的传感器和类似装置的非限制性例子，以便向计算模拟监测系统12提供连续的数据输入，例如，体外循环系统10可以设置有提供数据输入到处理器46用于比较的内嵌(in-line)传感器(未示出)，从而显示组件48连续监测和显示血乳酸值。

图3示出了计算-模拟-监测系统12的处理器46的各种部件，其执行如下的计算和假设模拟。处理器46包括bsa计算电路52(“bsa电路”)，流体计算电路54(“流体电路”)和氧输送/氧消耗和排放的co2计算电路56(“氧/co2电路”)。在本发明中，这些电路中的每一个可以构成物理上分离的电路，或者它们可以共享和/或重叠其电路部件，依靠编程代码将电路52、54和56彼此全部或部分区分开。

bsa电路52接收从手动接口部分42输入的患者的身高和体重数据，然后基于该数据计算患者的体表面积(bsa)。使用bsa的已知方程之一计算bsa，即dubois与dubois公式，或boyd公式，或mosteller公式。优选地，bsa电路52被编程为基于用户经由手动接口部分42选择的这些方程之一来选择性地执行bsa的计算。下面列出三个等式：

(1)dubois与dubois公式：bsa(m²)＝0.007184×身高(cm)^0.725×体重(kg)^0.425；

(2)boyd公式：bsa(m²)＝0.0003207×身高(cm)^0.3×[体重(kg)×1000]^{0.7285-0.0188log[体重(kg)×1000]}；

(3)mosteller公式：bsa(m²)＝([身高(cm)×体重(kg)]^1/2)/60。

尽管bsa电路52优选地采用上述bsa方程，但是bsa电路52可以使用用于计算bsa的任何有效数学模型。bsa电路52将计算的bsa输出到氧/co2电路56，供氧/co2电路56中的计算使用。计算的bsa也可以输出到显示组件48进行显示。

流体电路54接收多个数据输入，并且被编程为基于这些多个数据输入来计算心肺内转流(intra-cpb)hb(g/dl)。由流体电路54执行的计算提供了重要信息，这些重要信息涉及考虑了在心肺转流期间注入患者的血液制品和流体，或考虑了在心肺转流期间预计分别注入患者的血液制品和流体，患者的血红蛋白如何改变或应当改变。

更具体地，流体电路54接收从手动用户界面42输入的数据，例如患者的体重和患者的每单位体重(kg)的心肺转流前(pre-cpb)血体积(ml)。患者的cpb前血体积本身是可以使用以下公式确定的计算值：

(4)pre-cpb血体积(ml)＝[血体积(ml)/单位重量(kg)]×重量(kg)。

血体积/单位重量单位为(ml/kg)，是特定患者体重与体重的假定比率。例如，正常成年人具有70ml/kg的血体积/单位重量比，尽管该比例可能在诸如充血性心力衰竭的某些医学条件下改变。参见例如robertk.funkhouser等人的，“changeinrelationshipofbloodvolumetoweightincongestiveheartfailure”，16circulation548-557(1957)。如果患者是儿科患者，则可以使用85ml/kg的体积/单位重量比代替成人使用的血体积/单位重量比。虽然pre-cpb血液体积优选基于假定的体积与体重的比例来计算，但是，采用其他普遍接受的用于估计pre-cpb血液体积的计算方式属于本发明的保护范围，例如使用患者的身高和体重的方法，以及采用患者血清bsa的方法。此外，对于成人使用70ml/kg及儿童患者使用85ml/kg以外的其他血体积/单位重量比，也属于本发明的保护范围。

患者的心肺转流前hct(％)是通过手动接口部分42输入到流体电路54的测量值。患者的pre-cpbhct构成心肺转流手术开始之前患者的hct的测量值。与由流体电路54计算的流体计算相关的其它数据输入包括灌注体积(ml)和未灌注体积(ml)。灌注体积是加入到心肺转流(cpb)系统10的体外血液回路例如管22、24等的流体体积，以便从循环空间的这个新的延伸位置排出空气。为确保在cpb系统10激活时快速实现足够的血液流速而不引起空气栓塞，灌注体积是必要的。未灌注体积是在某些情况下，在将患者血液与灌注溶液混合的心肺转流开始之前由灌注人员从体外血液回路中回收的灌注溶液的体积。回收灌注溶液有助于减少心肺转流期间患者体内血液稀释量。由于灌注体积和未灌注体积通常由操作cpb系统10的灌注人员确定，灌注体积和未灌注体积构成必须通过手动接口部分42手动输入以供流体电路54使用的静态数据。

进行心肺转流手术的机构的浓集红细胞(prbcs)的hct经手动接口部分42手动输入以供流体电路54使用。prbchct构成由提供prbc输血的各个机构确定的静态数据。

在cpb手术期间可能需要经由手动接口部分42输入的两个动态数据参数是在心肺转流手术期间输注的prbc的体积(ml)和在心肺转流手术期间注入患者的其它流体的体积(ml)。可以在cpb手术期间输注给患者并且可能影响计算的intra-cpbhb和hct结果的除prbcs以外的其它流体包括其他血液制品，例如新鲜冷冻血浆和体积扩张剂，例如包括但不限于林格氏乳酸盐、生理盐水(ns)、d5w、d5wns、d5w和1/2ns等晶体。

考虑到这些输入，流体电路54计算intra-cpbhb，并且该计算出的hb值可被输入到氧/co2电路56中以用于该电路的计算。此外，由流体电路54提供的计算出的hb值可以被输出到显示组件48并由显示组件48显示。流体电路54利用intra-cpbhb为inta-cpbhct的三分之一的关通过intra-cpbhct(％)计算intra-cpb的hb。虽然在所计算的hb值的实施例中采用该近似，但是根据本发明，可以使用用于将hct值转换为hb值的其他有效关系和/或表格。

intra-cpbhct(％)由下式计算：

(5)intra-cpbhct(％)＝[itra-cpbrbc细胞体积(ml)/[intra-cpb体积(ml)]×100，

其中intra-cpbrbc细胞体积(ml)是pre-cpbrbc细胞体积(ml)和输注的rbc细胞体积(ml)的总和，并减去cpb手术期间的任何实质性细胞失血。pre-cpbrbc细胞体积根据下列公式确定：

(6)pre-cpbrbc细胞体积(ml)＝[pre-cpb血体积(ml)]×[pre-cpbhct(％)]。

输注的rbc细胞体积(ml)仅仅是在心肺转流手术期间输注到患者中的prbc的总体积，与到该时间点prbc的hct(％)的乘积。

也就是说，输注的rbc细胞体积(ml)由下式表示：

(7)输注rbc细胞体积(ml)＝[总输注prbc体积(ml)]×[prbchct(％)]。

可以通过[总失血估计(ml)]×[pre-cpbhct(％)]的乘积来估计失血细胞体积。根据本发明的实施例，考虑心肺转流手术期间的手术失血是可选的。此外，intra-cpb细胞体积可以通过以下求和来确定：

(8)intra-cpb细胞体积(ml)＝pre-cpbrbc细胞体积(ml)+输注rbc细胞体积(ml)-失血细胞体积(ml)。

在心肺转流手术期间任何时间点的intra-cpb血体积(ml)由以下公式确定：

(9)intra-cpb血体积(ml)＝pre-cpb血体积(ml)+总prbc输注体积(ml)+总流体灌注体积(ml)+灌注体积(ml)-未灌注体积(ml)-估计手术失血量。

与输入的总prbc体积和输注的总流体体积相关的体积是在心肺转流手术期间截止到计算intra-cpb血体积的时间点确定的总体积。类似地，估计的手术失血量是在心肺转流手术期间截止到计算intra-cpb血体积的时间点确定的体积。根据本发明的实施例，可以计算intra-cpb血体积而不考虑估计的手术失血。如上所述，注入的除了prbc以外的流体总流体体积，例如新鲜冷冻的血浆，和晶体，所述晶体包括但不限于林格氏乳酸盐、生理盐水(ns)、d5w、d5wns、d5w和1/2ns。

因此，根据从测量值确定的测量值和/或计算值，可以计算患者的intra-cpbhct(％)以及患者的intra-cpbhb(g/dl)。这些计算结果可以由处理器46输出到显示组件48以进行显示，并可存储到存储器组件50中以供以后使用和/或参考。根据本发明的实施例，计算-模拟-监测系统可以限于计算-模拟-监测系统12的子组件，即bsa计算电路52和流体计算电路54，其可以被表征作为灌注计算器。灌注计算器可以将与intra-cpbhct和/或intra-cpbhb和/或患者的bsa相关的计算值直接输出到显示组件48。因此，根据本发明的实施例，灌注计算器构成了没有氧/co2电路56的独立模块，并且构成了灌注计算-模拟-监测系统，其可操作以执行一个或多个功能，所述功能旨在计算、模拟和监测患者的灌注参数，包括血红蛋白、或血细胞比容，或血红蛋白和血细胞比容。

根据本发明的实施例，灌注计算器与氧/co2电路56集成以形成氧输送和消耗计算模拟-监测-系统12，其用于执行计算、模拟和监测氧输送、或氧消耗，或氧输送和氧消耗的一个或多个功能。在该实施例中，流体电路54输出intra-cpb的计算值作为氧/co2电路56输入用于附加计算。

应当理解，计算-模拟-监测系统12具有输入到氧/co2电路56的intra-cpbhb(g/dl)值的两个来源，即由流体电路54提供的计算值，及hct传感器34和/或hb传感器提供的值和/或来源于hct传感器34和/或hb传感器的值。在本发明中，hct传感器34和/或hb传感器提供的值和/或来源于hct传感器34和/或hb传感器的值可以被称为传感器导出值。在一个实施例中，计算-模拟-监测系统12可以设置有hb源选择器开关，其用于选择性地切换关于流体计算电路54和hct传感器34(或hb传感器)之间的cpbhb的输入。在计算模拟监测系统12的另一个实施例中，流体计算电路54和hct传感器/hb传感器34都提供hct和/或hb数据输入到氧/co2电路56中，且由氧/co2电路56基于用户控制输入来确定在由氧/co2电路56进行的计算中是使用hct和/或hb数据中的哪个输入源。

具有这些intra-cpbhb值的双重来源的优点如下。首先，传感器导出的hb值可以用于更直接地基于测量值来提供患者血红蛋白和hct值的连续监测。第二，由流体电路54提供的计算的hb值与基于实际和/或探索性输入和输出的预测血红蛋白和hct值有关。因此，处理器46可以设置有统计电路60，其将传感器导出的hb和/或hct值与由流体电路54计算出的理论实际hb和/或hct值进行比较和相关联。如果相关性低于预定的阈值，则表明相关性不大，处理器46可以输出警告在显示组件48上显示。在一个实施例中，显示组件48显示由流体电路54计算的hb和/或hct，及来源于传感器的hb和/或hct，供系统12的使用者如灌注师，护士或医师进行视觉比较。在另一实施例中，统计相关值，例如相关系数r和/或确定系数r²，也与由流体电路54计算的hb和/或hct，及来源于传感器的hb和/或hct一同显示，当相关值低于预定阈值时，显示或不显示视觉警告。当相关值表示流体电路54计算的hb和/或hct，及来源于传感器的hb和/或hct的相关性差时，这可以警示医疗保健小组其他未检测的问题，例如流体进入患者组织的第三间隔和/或导致相关性差的潜血失血。

对intra-cpbhb和/或hct具有双重价值来源的优点是可以在实施治疗性干预之前假设性地测试计划干预以预测最佳疗程。例如，灌注者可以使用计算-模拟-监测系统12，以基于在心肺转流手术期间到一个特定时间点的实际总prbc输血体积的数据输入和实际总流体输注体积，来计算当前预测的intra-cpbhb和/或hct。另一方面，灌注者可以输入代表假设的总pbc输注体积和/或假设总流体体积的数据输入，以了解如果启动特定治疗，例如输血、流体推注输注和/或改变心脏泵速度，被预测的hb和/或hct值将是多少。

例如，在心肺转流手术期间的时间t(参见例如图4的说明性示例中的时间t＝17:49)，患者可能已经接受了500ml的prbc总输注和250ml流体，计算出的患者hb为9.1和/或计算的hct为27.3，这与传感器测量的hb为9.1和/或hct为27.3可接受地相关。外科团队可能正在考虑给予患者另一次prbcs注入，并且希望了解hb和/或hct中预测的变化，以及可能还会希望了解在不同流量下对导出的输送氧(do2)或指数化传递氧(do2i)的结果或影响，取决于相比于两个单位(500ml)的prbcs注入是否一个单位(250毫升)的prbcs被注入。系统12的使用者可以使用手动接口部分42输入包括750ml的假设的prbc总输注体积和250ml的实际总流体输注体积的假设数据集，使得流体电路54可以计算第一个模拟hb和/或hct值(参见，例如，图4的scnr#4)。系统12的使用者然后可以使用手动接口部分42输入另外一个假设的数据集，其中包括假设的prbc总输注量为1000毫升，实际总流体输注体积250毫升，以便流体电路54可计算第二模拟hb和/或hct值。这两个模拟值由流体电路54输出到显示器组件48，以便用户可以比较所计算的结果，以便于预测哪些体积的prbc的临床决定，达到临床目标的同时最小化prbc输血的风险。流体电路54还可以将这两个模拟值输出到存储器组件50用于存储和后续的咨询，并且经由手动接口部分42输入的数据输入可以同样地由存储器组件50存储以用于后续的咨询。

模拟计算不限于prbc注入。例如，在心肺转流手术过程中，手术组可能正在考虑输注1000毫升的林格乳酸盐，以维持上述患者的血压，该患者已经接受了500毫升的prbc总输注和250毫升的液体。系统12的用户可以使用手动接口部分42来输入对应于计划输注假设数据，即1250ml的假设总流体输注体积和500ml的实际总prbc输注体积，流体电路54将这些体积用作计算相应的预测hb和/或hct进行模拟。如果手术组决定这种干预将患者的hb和/或hct稀释到不可接受的低值(例如，低于8.3g/dl的hb和/或的hct降低25％)，那么手术组可以考虑介入给予250毫升的prbc注入和750毫升的液体，而不是最初考虑的输注1000毫升的林格乳酸。在这种情况下，系统的使用者将使用手动接口部分42输入对应于包括输血和输注在内的替代干预假设数据，因此输入的值将包括1000ml的假设总输注体积和750毫升假设总计prbc输注量。流体电路54然后将计算对应于该替代计划临床干预的模拟hb和/或hct值。

据本发明的实施例，显示组件48被配置为显示至少两个模拟hb和/或hct值及其相应的数据输入。根据本发明的另一实施例，显示组件48被配置为显示至少几个模拟hb和/或hct值及其对应的数据输入。

如图3所示，氧/co2电路56可以接收计算的intra-cpbhb作为来自流体电路54的输入，并且它还可以接收由hct传感器34或hb传感器提供的传感器导出的hb和/或hct测量值。在一个实施例中，氧/co2电路56包括统计电路60，其将传感器导出的hb和/或hct值与由流体电路54计算的hb和/或hct值进行比较和相关。在一个实施例中，氧/co2电路56在与氧输送和/或氧消耗和/或排出的二氧化碳有关的计算值的进一步计算中仅使用传感器导出的hb值。在一个实施例中，氧/co2电路56在与氧输送和/或氧消耗和/或排出的二氧化碳有关的计算值的进一步计算中仅使用由流体电路54计算的hb值。在一个实施例中，氧/co2电路56在与氧输送和/或氧消耗和/或排出的二氧化碳有关的计算值的进一步计算中采用传感器导出的hb值和由流体电路54计算的hb值，其中hb源选择器开关可从手动接口部分42根据需要假设的hb值还是实际测量的hb值进行切换，以便hb数据输入源可以在流体计算电路54计算的hb数据输入和从hct或hb传感器34输入的传感器导出hb数据进行切换。

氧/co2电路56使用无论是由传感器导出的还是由流体电路54计算的intra-cpbhb计算与患者的氧输送，患者的氧消耗和/或患者的二氧化碳产生有关的值。如图3所示，氧/co2电路56接收到血液泵16的动脉泵流量qp(l/min)的附加数据输入，这些输入由在使用滚轮泵或离心泵时由流量计30提供，或者使用滚轮泵时，通过滚轮泵的基于rpm的流量测量系统提供。氧/co2电路56还接收来自静脉血传感器28的输入，该静脉血传感器28提供与混合静脉血压pvo2(mmhg)有关的输入数据，所述混合静脉血压pvo2(mmhg)有关的输入数据是静脉血回流至心肺机10的溶解氧的分压的量度。氧/co2电路电路56还接收来自co2传感器或者二氧化碳分析仪32的输入，二氧化碳分析仪32提供与来自氧合器18的废气中存在的排出/呼出的二氧化碳(expco2)有关的输入数据。

基于以下公式，氧/二氧化碳电路电路56进行设置和编程以在心肺转流期间向患者计算氧输送(do2，ml/min)

(10)do2(ml/min)＝qp(l/min)×cao2(ml/dl)×10(dl/l)，其中cao2是由下式定义的动脉氧含量(ml/dl)

(11)cao2(ml/dl)＝

hb(g/dl)×1.34(mlo2/ghb)×sao2(％)+pao2(mmhg)×0.003(mlo2/dl·mmhg)。

因此，心肺转流期间氧输送的计算取决于手术期间患者的血红蛋白水平，其可以使用hb传感器测量，或者来自hct传感器34的测量hct，或者可以由流体电路54计算。sao2为动脉hb氧饱和度(％)，其在心肺转流手术中约为99-100％。在一个实施例中，假定动脉hb氧饱和度为99-100％，心肺转流系统10的动脉侧设置有可以是动脉血传感器29的一部分的氧饱和度传感器，氧饱和度传感器输入sao2(％)数据进入氧/二氧化碳电路56。

在一个实施例中，动脉血传感器29至少测量动脉氧分压pao2(mmhg)，并将测量的pao2数据输入氧/co2电56。在一个实施例中，动脉血传感器29包括测量动脉氧分压pao2(mmhg)和动脉sao2的传感器，并将测量的pao2数据和测量的sao2输入氧/二氧化碳电路56。在一个实施例中，静脉血传感器28至少测量混合静脉血压pvo2(mmhg)，并且将测量的pvo2数据输入到氧/二氧化碳电路电路56中。在一个实施例中，静脉血传感器28包括测量静脉血压pvo2(mmhg)和静脉hb氧饱和度(svo2，％)和，并将测量的svo2和pvo2数据输入到氧/二氧化碳电路56中。在一个实施例中，静脉血传感器28测量svo2而不是pvo2，因为代表溶解氧的pvo2构成静脉血氧cvo2(ml/dl)的次要部分，与上述式(11)中cao2的情况相似。溶解的静脉氧可能会被忽略，除了那些病人深度贫血的情况。

因此，通过氧/co2电路56从动态数据和intra-cpb的hb来计算氧输送(do2，ml/min)，动态数据包括动脉血流qp，动脉hb氧饱和度sao2和动脉氧分压pao2，是传感器来源的数据，intra-cpb的hb可以是传感器导出的数据或由流体电路54计算的值。氧/co2电路56可以指数化氧输送(do2i，ml/min/m²)，其指数化到患者的bsa。换句话说，氧/co256可以将计算出的氧输出do2(ml/min)除以由bsa电路52计算出的患者bsa，其中所计算的bsa已从bsa电路52输入到氧/co2电路56，以产生指数化氧输送(do2i)值。氧/co2电路56然后将计算出的氧输送量do2和/或计算出的指数化氧输送量do2i输出到显示组件48，用于自动和连续显示和/或自动和间歇显示。同样地，可以将动脉泵流量qp、动脉血氧饱和度sao2、动脉氧分压pao2和intra-cpbhb的值传送到显示组件48以进行连续或间歇显示。根据本发明的实施例、动脉泵流量qp、动脉hb氧饱和度sao2、动脉氧分压pao2、intra-cpbhb，计算出的氧输送do2和计算出的指数化氧输送do2i的值被传送到存储器组件50用于存储和将来参考。

为了本发明的目的，当一个参数表示由患者的bsa加权的参数时，这个参数被称为“指数化”参数。例如，指数化氧输送do2i等于氧分配do2除以bsa(即do2i＝do2/bsa)。作为另一个实例，指数化氧消耗vo2i等于氧消耗vo2除以bsa(即vo2i＝vo2/bsa)等等。

氧/co2电路56还被构造和/或编程以便根据以下公式计算心肺转流期间的患者氧消耗(vo2，ml/min)：

(12)vo2(ml/min)＝qp(l/min)×[cao2(ml/dl)-cvo2(ml/dl)]×10(dl/l)，

其中cvo2为静脉氧含量。静氧含量cvo2由下式定义：

(13)cvo2(ml/dl)＝hb(g/dl)×1.34(mlo2/ghb)×svo2(％)+pvo2(mmhg)×0.003(mlo2/dl·mmhg)，

其中svo2是混合静脉hb氧饱和度(％)，其由可以是静脉血传感器28中并将svo2(％)数据输入到氧/co2电路56中的静脉氧饱和度传感器测量。混合静脉hb氧饱和度svo2是测量返回心肺机10的静脉血中与血红蛋白结合的氧量。pvo2(mmhg)是测量返回心肺机10的静脉血中溶解氧分压的量，其由静脉血传感器28或静脉血传感器28的组件测定，然后作为pvo2数据输入氧/co2电路56。

因此，氧/co2电路56从氧/co2电路56计算的动态数据和intra-cpb的hb来计算氧消耗量(vo2，ml/min)，动态数据包括动脉血流量qp，混合静脉hb氧饱和度svo2和混合静脉血压pvo2，是传感器来源的数据，intra-cpb的hb可以是传感器导出的数据或由流体电路54计算的值。氧/二氧化碳电电路56可以计算指数化的氧消耗量(vo2i，ml/min/m²)，其被指数化到患者的bsa。换句话说，氧/二氧化碳电路56可以将计算的氧消耗量vo2(ml/min)除以bsa电路52计算出并输入给氧/co2电路56的患者bsa，以生成指数化氧消耗(vo2i)值。氧/二氧化碳电路56然后将计算出的氧消耗量vo2和/或计算出的指数氧消耗量vo2i输出到显示组件48，用于自动和连续显示和/或自动和间歇显示。同样地，可以将动脉泵流量qp，混合静脉hb氧饱和度svo2，混合静脉血压pvo2和intra-cpbhb的值传送到显示组件48以进行连续或间歇显示。根据本发明的实施例，动脉泵流量qp、混合静脉hb氧饱和度svo2、混合静脉血压pvo2、intra-cpbhb、计算的氧消耗量vo2和计算的指数氧消耗量vo2i的值被传输到存储器组件50用于存储和将来参考。

氧/co2电路56也被构造和/或编程以计算氧输送与氧消耗的比率(do2/vo2)。然后，该计算的比率do2/vo2由氧/co2电路56输出到显示组件48以进行连续或间歇显示，并将其输出到存储器组件50以供存储和将来参考。鉴于bsa/bsa＝1，do2/vo2的比值等于do2i/vo2i的比率，因此不需要将指数化氧输送量do2i与指数的氧消耗量vo2i进行比较。

氧/二氧化碳电路56还被构造和/或编程以基于以下公式计算心肺转流期间的患者二氧化碳产生量(vco2，ml/min)：

(14)vco2(ml/min)＝

qs(l/min)×[expco2(mmhg)/760(mmhg)]×1000(ml/l)，其中expco2是二氧化碳传感器或者氧合器18的废气中的二氧化碳分压的二氧化碳分析仪32提供的传感器导出数据，qs是从气体源62进入气体流量吸气器18通气气体g(即扫气)的气体流速。扫气流量qs由灌注者设定，并且通常设定在心肺转流手术的开始。在这种情况下，扫气流量qs构成静态数据，并且灌注者可以使用界面40的手动接口部分42将气体流量qs的值输入到氧/二氧化碳电路56中。另一方面，在本发明的实施例中，氧合器18可以设置有气体流量计64，以连续测量扫气流量qs，并且经由机器界面部分44将扫气流量qs数据输入到氧/co2电路56。氧/co2电路56还可以通过将患者二氧化碳产生vco2除以由bsa电路52计算的患者bsa来计算指数化患者二氧化碳产生量vco2i。

因此，通过氧/co2电路56从包括包括源自传感器的呼出二氧化碳expcq2的动态数据和和进入氧合器18的扫气流量qs计算患者二氧化碳产生量(vco2，ml/min)，扫气流量qs可以本质上是静态或动态的传感器导出数据。氧/co2电路56可以计算指数化二氧化碳产生量(vco2i，ml/min/m²)，其被指数化到患者的bsa。氧/co2电路56然后将计算出的产生二氧化碳vco2和/或计算出的指数氧消耗vco2i输出到显示组件48，用于自动和连续显示和/或自动和间歇显示。同样，呼出的二氧化碳expco2和通气气体流量qs(也称为“混合流量”，以ml/min或l/min报告)的值可以传送到显示组件48，用于连续或间歇显示。根据本发明的实施例，呼出的二氧化碳expco2，通气气体流量qs，计算的二氧化碳产生vco2和计算出的指示二氧化碳产生vco2i的值被传送到存储器组件50以供存储和将来参考。

氧/co2电路56也被构造和/或编程以计算氧输送与二氧化碳产生的比率(do2/vco2)。然后，该计算的比率do2/vco2由氧/co2电路56输出到显示组件48，用于连续显示或间歇显示，并将其输出到存储器组件50以供存储和将来参考。没有必要将指数氧输送量do2i与指数二氧化碳产生量vco2i进行比值，因为考虑到bsa/bsa＝1,do2/vco2的比值等于do2i/vco2i的比值。

由于计算得到的氧输送do2，指数化氧输送do2i、氧消耗量vo2和指数化氧消耗量vo2i是intra-cpb血压和动脉泵流量qp的函数，处理器46可操作以执行模拟，模拟基于关于prbc输血和/或流体输注和/或泵流量变化的假设干预措施，这些干预可能导致例如患者氧输送do2、指数氧输送do2i、氧消耗vo2和指数氧消耗vo2i的变化。此外，由于计算出的二氧化碳产生vco2和指数化二氧化碳产生vco2i是通气气体流量qs和呼出二氧化碳expco2的函数，处理器可用于以基于可能改变这些参数的假设干预进行模拟，和/或基于关于这些参数在心肺转流期间如何波动的估计和/或猜测进行模拟。计算模拟监测系统12的模拟功能的一个或多个非限制性示例在以下内容结合图4和图5描述。

模拟实施例(s)和图形用户界面

图4示出了手动界面部分42集成显示组件48来形成图形用户界面(gui)的非限制性实施例。手动接口部分42包括静态参数部分70，其用于将静态参数的值手动输入到计算-模拟-监测系统12。静态参数部分70包括多个数据入口72，每个数据入口72使用具有触摸屏技术的键盘或使用输入数字数据的其他设备手动地填充特定静态参数值。如图4所示，多个数据入口72可以包括高度数据入口74、权重数据入口76、患者每单位重量的intra-cpb血液体积的数据入口78、患者的pre-cpbhct的数据入口80、灌注体积的数据入口82，未灌注体积的数据入口84、机构用于输血的prbc的hct的数据入口86、以及血红蛋白氧饱和度sao2的数据入口88。本发明的图4中的数据入口并仅限于图4中的数据入口。例如，如果在心肺转流手术期间通气气体的流量qs不会改变，则通气气体流量qs数据入口可以包括在静态参数部分70中，因此将构成cpb过程中的静态参数。另一方面，如果动脉血传感器29被构造为包括用于测量动脉hb氧饱和度sao2的传感器部件，使得该参数将构成动态参数，则可以修改多个数据入口72以便不包括用于血红蛋白氧饱和度的数据入口88，并使得动脉hb氧饱和度sao2的测量值可以从动脉血传感器29自动传输到机器接口部分44，然后通过被监测的参数窗口自动传输到显示组件48以进行自动显示。

图2的图形用户界面的显示组件48和机器接口部分44以及手动接口部分42如图2所示被集成，以提供监测参数部分90，其包括多个数据窗口92和/或数据入口94。在这种情况下，数据入口是用于手动输入数据的图形用户界面上的字段，并且是可操作地连接到手动接口部分42，手动接口部分42与处理器46连接以输入数据。另一方面，数据窗口是图形用户界面上的一个字段，数据窗口自动填充来源于传感器之一或装置之一的数据，该装置可操作地连接以向连接处理器并向处理器输入数据的机器接口部分44输入数据。因此，每个数据入口94手动地用特定的动态参数填充，该动态参数可以在心肺转流手术期间间隔地改变，并且每个数据窗口92被自动填充在心肺转流手术期间将被连续监测的特定动态参数。

如图4所示监测参数部分90可以包括用于输入已经输注到患者中的prbc的总体积(ml)的数据入口96。监测的参数部分90还可以包括用于输入输注到患者体内的体积膨胀液体的总体积(ml)的数据入口98。由于在心肺转流手术过程入患者输血量和输注液量可能随着手术进行而改变，所以计算-模拟-监测系统12的用户必须在每当患者接受额外的输血和/或额外的输注时定期更新这些数据字段。

监测参数部分90还可以包括动脉泵流量qp(l/min)的数据窗口100、动脉氧分压pao2(mmhg)的数据窗口102、静脉hb氧饱和度(％)的数据窗口104、静脉氧分压pvo2(mmhg)的数据窗口106、呼出二氧化碳expco2(mmhg)的数据窗口108、以及通气扫气流量qs的数据窗口110。填充这些窗口中的每一个的数据是传感器导出的，或者是从机器(例如，滚轮血液泵)获得的，因此连续输入的数据可能在这些窗口中连续波动。为了方便用户，图形用户界面设置有冻结帧按钮112，当被激活时，指示处理器46将被监测的参数部分90的入口和窗口中显示的数据输出冻结短暂的时间，如30秒至2分钟，或30秒至1分钟之间。当需要时，这允许用户更多的时间来消化监测参数部分90的显示的输出。已经被冻结的显示的输出可以用于自动填充由处理器46控制的模拟器的数据字段，将在下文描述。当然，在数据输出期间修改时间段，该时间段内被监测的参数部分90显示的信息在激活冻结帧按钮112之后被冻结，属于本发明的实施例的范围。

在本发明的实施例中，激活冻结帧按钮112冻结监测参数部分90中的数据的显示，直到冻结帧按钮112的后续激活解冻了由监测的参数部分90显示的数据。例如，一次点击冻结帧按钮112可能导致处理器46将输出的数据冻结到监测参数部分90，并且随后再次单击冻结帧按钮112可能导致处理器46将数据输出解冻到监测参数部分90，从而恢复被监测参数部分90的监测数据的连续显示。

监测参数部分90可以包括一个或两个用于显示intra-cpbhb的窗口114，intra-cpbhb可以是由传感器导出的数据或由流体电路54计算的数据。因此，intra-cpbhb可以是测量的输出或导出的输出。因此，根据本发明的实施例，监测参数部分90仅包括显示传感器导出的hb数据值的一个窗口。根据本发明的一个实施例，监测参数部分90仅包括显示由流体电路54计算出的hb数据值的一个窗口。根据本发明的一个实施例，被监测的参数部分90包括两个窗口114，这些窗口中的一个显示由传感器导出的hb数据值，而另一窗口显示由流体电路54计算出的hb数据值。在该实施例中，传感器导出的hb数据值和流体电路导出的hb数据值在窗口114中并排显示，图形用户界面的显示组件也可以设置有用于显示统计相关值的窗口，例如由统计电路60计算出的统计领域中众所周知的相关系数r值或相关系数r²，统计电路60将传感器导出的hb和/或hct值与由流体电路54计算的理论实际hb和/或hct值的比较和关联。

监测参数部分90可以包括用于显示灌注者、护士、医师或其他系统12用户感兴趣的其它计算值或参数的附加窗口。例如，监测的参数部分90可以包括用于显示指数化氧输送do2i，和/或用于显示所输送的氧与氧消耗量(do2/vo2)的比率或指数化氧输送与指数化氧消耗量的比率(do2i/vo2i)的窗口116。监测参数部分90还可以包括窗口118，用于显示氧输送与二氧化碳产生的比例(do2/vco2)或指数化氧输送与指数化二氧化碳产生的比率(do2i/vco2i)。因此，监测参数部分90允许计算模拟监测系统12的用户连续地监测以前不能连续监测的临床相关的计算参数。连续监测这些计算参数的能力具有已知与临床结果相关的计算参数的临床价值。因此，连续被监测和计算的参数如do2/vo2，do2i/vo2i，do2/vco2，do2i/vco2i等可以称为临床相关的结果参数。监测参数部分90还可以提供用于显示时间的时钟119，以便用户监测监测参数部分90将知道所监测的参数被显示的时间。

例如，do2i/vco2i比率与心肺转流手术中患者乳酸水平的上升相关，这是组织缺氧和不佳的患者输出指标。marcoranucci等人的anaerobicmetabolismduringcardiopulmonarybypass:predictivevalueofcarbondioxidederivedparameters.81annualsthoracicsurgery2189,2193-94(2006)。理想情况下，do2i/vco2i的比例保持在5以上，以确保患者的氧供应足够超过二氧化碳的产生，以避免组织缺氧和乳酸性酸中毒。计算模拟监测系统12能够连续地计算比率do2i/vco2i，并且通过显示组件48连续显示其值，以连续监测该比率。

优选地，图形用户界面被实现为液晶显示器(lcd)，其提供多个不同的彩色像素(例如，红色，绿色和蓝色)，使得可以以彩色显示由各个数据窗口显示的数据。例如，根据本发明的实施例，数据窗口102、106、108、114、115、116、188被构造为用绿色来显示正常或期望范围，用黄色显示略微偏离正常或期望的范围的值，用红色显示基本上落在正常或期望范围之外的值。以这种方式，所显示的数据的颜色给出用户关于数据状态的附加通知关，这些状态涉及正常或期望值(绿色)，稍微偏差的值(黄色)，及较大偏差值(红色为彩色)。例如，当在数据窗口118中比率do2i/vco2i的显示值高于5时，显示的值为绿色。当比率do2i/vco2i的显示值在4和5之间时，数据窗口118中的显示值是黄色的。当比率do2i/vco2i的显示值低于4时，窗口118中的显示值为红色。

另一个例子，intra-cpbhb的优选范围为7-8.33gm/dl(参见例如，k.karkouti等人的hemodilutionduringcardiopulmonarybypassisanindependentriskfactorforacuterenalfailureinadultcardiacsurgery.129journalofthoraciccardiovascularsurgery391-400(2005),摘要)，其中高于该范围的intra-cpbhb水平与急性肾衰竭风险的轻度增加相关，并且低于该范围的intra-cpbhb水平具有显着更大的风险的急性肾功能衰竭。因此，当在窗口114中显示的intra-cpbhb值为7-8.33gm/dl时，该值以绿色显示。当窗口114中显示的intra-cpbhb值高于8.33gm/dl时，该值以黄色显示。当窗口114中显示的intra-cpbhb值低于7.0gm/dl时，该值显示为红色。应当理解，关于正常或期望值的显示值的状态的彩色显示通知的这些示例仅仅是说明性的，是非限制性的。所描述的彩色显示通知方案可以应用于显示监测数据的任何窗口，无论是传感器导出的数据还是由处理器46计算的数据，或其部件电路之一，例如流体电路54和/或氧/co2电路56因此，在本发明中，数据的监测可以包括在实时系统中显示正常值和阈值警报，所述实时系统在可以基于(i)正常值，(ii)中等优先级值或阈值最小值以及(iii)临界值进行分层。

图4的图形用户界面设置探索参数部分120，其用于基于实际数据和假设数据运行模拟，其中假设数据构成估计数据和/或猜测数据。在本发明中，实际数据是由传感器和/或被构造为基于测量收集数据的其他设备实际收集的数据，并且可以经由手动接口部分42或机器接口部分44提供给处理器46。因此，实际数据还包括由用户编译的实际数据，并通过手动接口部分42手动输入，例如输入到患者中的prbc的总体积或输入患者体内的总流体积。估计数据是基于事实估计的假设数据。例如，如果手术组正在考虑输血300毫升prbcs，那么有关此计划输血的数据是基于事实，构成估计数据。作为另一个例子，患者的历史数据可以用作生成估计数据的事实依据。如图4所示，基于患者在16:43和17:15测量的对应于8.2g/dl和9.1g/dl的hb值的pvo2值，用户可以为假设情景scnr#4估计40mmhg的pvo2，其中计划输血预计将患者的血红蛋白提高到9.4g/dl以上。

作为数据估计的另一示例，如果患者的温度降低，则可以由用户或由处理器46计算基于患者的身高和体重的估计的氧消耗率，所述处理器46具有从图形用户界面的患者体温入口(未示出)输入的数据。在这种情况下，将使用vo2数据入口(未示出)将估计的消费率输入作为手动输入的数据，其中vo2数据的值根据下式计算，由shingininomiya等人报告的,virtualpatientsimulatorforperfusionresourcemanagementdrill,41ject206-212(2009)，即：

(15)vo2＝h(体重kg,温度℃)＝[(-0.00001624)(体重)⁴+(0.036248)(体重)³-(0.27653)(体重)²+(10.834)(体重)]·[(-0.00029)(温度)³+(0.0284)(温度)²-(0.8509)(温度)+8.2832]。

根据患者体重和温度使用该计算的vo2估计值，可以通过处理器46使用上述公式(11)、(12)和(13)来估计pvo2的值，假设患者体温对pao2没有影响，并且假设svo2不改变或者基于血红蛋白饱和曲线以pvo2的函数估计svo2。基于温度变化的患者pvo2变化的估计值可以被输入到探索参数部分120的数据入口134中。以这种方式，可以基于估计的假设数据进行与患者温度变化有关的模拟。

另一方面，猜测的数据是不基于事实的假设数据，尽管它可能是基于直觉的。例如，如果手术团队认为患者的二氧化碳产生可能在体温升高10度后增加，那么该团队可能认为患者的二氧化碳生成量expco2可能上升10％。例如，手动输入到探索参数部分120的数据入口136中对应于与先前基线相比高出10％的假设二氧化碳生成expco2的数据将构成猜测数据。

探索参数部分120包括通过数字顺序的指示自动填充的情景id窗口122。因此，由用户测试的第一个场景被指定为“scnr#1”，用户测试的第二个场景被指定为“scnr#2”，依此类推。计算-模拟-监测系统12的探索参数部分120允许用户运行一个或多个模拟来测试假设，从而基于计算在视觉上比较不同模拟的相应预测结果。虽然模拟参数部分120可以被空间限制到预定数量的情景id窗口122，但是计算模拟监测系统12可以在存储器组件50中存储附加场景以供稍后使用或调用。从而，即使显示组件48一次只可以显示有限数量的场景，但所有测试场景都可以被查看。

探索参数部分120包括许多与监测参数部分90相同类型的数据字段。然而，探索性参数部分120的数据字段可以都是数据入口，从而必须手动输入到每个字段中。例如，探索参数部分120可以包括用于输入注入或待注入prbc的体积的数据入口124和用于输入注入或待注入的其它流体的体积的数据入口126。模拟参数部分120还可以包括用于输入动脉泵流量qp(ml/min)数据的数据入口128，用于输入动脉氧分压pao2(mmhg)数据的数据入口130，用于输入混合静脉hb氧饱和度(％)的数据入口132，用于输入混合静脉氧分压pvo2(mmhg)的数据入口134，用于输入呼出二氧化碳expco2(mmhg)数据的数据入口136，以及用于输入通气扫气流量qs的数据入口138。在这些数据入口的每一个中，用户能够根据用户的需要输入实际数据或假设数据。

例如，在图4的第一假设试验中，指定的sncr#1，数据字段124至138被填充有来自被监测参数部分90的一个或多个实际值，尽管这些值中的至少一个必须用对应于计划或预期临床干预和/或临床过程进展等的假设值手动替换。数据字段124至138中的每一个可以如上所述由用户手动地填充。然而，为了方便起见，根据本发明的实施例，图形用户界面的监测参数部分90可以提供有“快照”按钮，一旦其被激活，按钮捕获监测参数部分90的数据字段并且使用捕获的数据填充探索性参数部分120的下一个可用行的对应数据字段。因此，该实施例包括快照装置，其包括触摸屏传感器或按钮以及相关电路和嵌入式系统的处理器46。当用户激活快照按钮146时，处理器46在拍摄快照时利用来自被监测的参数部分120的数据自动填充探索参数部分120的下一个可用整行。拍摄快照的时间被记录在场景id窗口122中。因此，根据图6的非限制性示例。如图4所示，指定为16:43、17:15和17:49的行在这些时间被从监测参数部分120中捕获的所有实际数据填充。对应于这些捕捉行的窗口140中的hb值是由hct传感器34或hb传感器实时测量的传感器导出值。由窗口141、142和144显示的值是来自氧/co2电路56的计算值。

另一方面，在场景id窗口122中指定其中至少一个数据字段填充有假设数据的每个数据行为“scnr#x”，其中x用下一个顺序整数填充，以便探索假设的场景是按顺序识别。因此，如图4所示，指定为scnr#1、scnr#2、scnr#3和scnr#4的行被填充在具有假设数据的一个或多个数据字段中。如上所述，每个数据字段124-138可以由用户用实际数据或假设数据手动填充，使得至少一个数据字段填充有假设数据。当然，可以用假设数据填充多个数据字段。因此，根据用户的愿望，数据字段124-138中的一个、两个、三个、更多个或全部可以用假设数据填充。

为了方便起见，可以使用快照按钮146来填充一些数据字段124-138中的实际数据。更具体地，当用户激活快照按钮146，使得探测参数部分120的下一个可用行用来自被监测参数部分90的相应数据字段96-110的所有实际数据自动填充时，该自动填充行将在快照时被初始指定。然而，用户可以使用数据入口124-138分别用假设数据值手动地替换每个实际数据值。一旦将填充由快照(xx：xx)时指定的行的快照数据的实际值中的至少一个替换为假设数据，则在场景id窗口122中自动替换该时间为下一个顺序的“scnr#x“名称。一旦从快照(xx：xx)到下一个顺序“scnr#x”的转换发生，即使用户用原始实际数据替换了假设数据，也不能反转这个转换。以这种方式，确保了只有单纯的快照由快照时间指定，且所有其他数据行被指定为场景。

为了更加的便利，根据本发明的实施例，如下所述，可以结合使用冻结帧按钮112和快照按钮146。用户可以激活冻结帧按钮112，从而冻结由检测参数部分90显示的数据。当检测参数部分90显示的数据被冻结时，用户可以多次激活快照按钮146，从而使用来自检测参数部分90的相同的快照数据自动填充探索参数部分120的多个连续行。探索参数部分120中的这些快照数据行中的每一个将被指定为相同的时间指定，即对应于监测参数部分90冻结的时间。然后，用户可以修改这些快照数据行的数据字段124-138中的一个或多个，从而将它们转换成由“scnr#x”指定顺序指定的假设场景。

参考图4的非限制性示例，指定为“16:43”的行构成的16:43时刻数据字段96-110及114，及对应的在激活快照按钮146之后生成的监测参数部分90的计算数据字段115,166和118的快照。因此，数据字段124-138和140被填充实际数据，并且数据字段141、142和144用相应的计算数据填充。指定为“scnr#1”、“scnr#2”和“scnr#3”的行都是在被监测参数部分90的16:43拍摄的快照，而在激活冻结帧按钮112之后监测参数部分90被冻结。然而，一旦用户修改数据入口124的rbc容量数据以反映250ml的假设prbc输血，则处理器46自动修改脚本id以指定scnr#1。一旦用户随后修改下一行数据(也称为数据阵列)的数据入口124的rbc体积数据，以反映假设的prbc输注为500ml，则该后续行的情景id被处理器46自动修改来指定scnr#2。此外，一旦用户随后修改scnr#2之后的数据行数据入口124的rbc体积数据，以反映假设prbc输注为750ml，则该后续行的场景id由处理器46自动修改以指定scnr#3。

因此，图4示出了如何使用快照数据来自动填充多个数据阵列，使得可以随后依次修改这些数据阵列中的每一个阵列以探索不同的临床干预情况。图4示出了处理器46如何自动指定这些不同的探索性干预场景，以便将假设场景彼此区分开，并且与仅由快照时间指定的实际数据自动填充的快照进行区分。从而便于系统12用户对所有实际数据快照和假设情景的快照之间进行比较。

再次参考图4，可以理解的是，系统12如何可以用于在cpb手术期间或在使用体外循环的任何手术和/或医疗过程期间实时地进行临床决策。例如，探索参数部分122的第一行的数据阵列构成数据字段124-138中的所有实际数据，该数据阵列对应于在时间t＝16:43的检测参数部分90的数据阵列的快照，具有数据段141、142及144的对应计算值。探索性参数部分120的第二行的数据阵列(称为scnr#1)包括数据入口124中的假设数据和数据入口126-138中的实际数据。基于这种假设，对应于250prbc的假设输血，在时刻16:43由流体电路54计算的数据窗口140中的患者计算的hb值预期从传感器导出的hb值8.2g/dl升高到8.8g/dl。计算的附加参数如指数化氧输送do2i，指数化氧输送与指数化氧消耗的比率(do2i/vo2i)以及指数化氧输送与指数化二氧化碳产生(do2i/vco2i)的比例的相应变化分别显示在数据窗口141、142和144。

探索参数部分120的第三行的数据阵列(称为scnr#2)包括数据入口124和128中的假设数据以及数据入口126和130-138中的实际数据。基于这种假设，对应于500prbc的假设输血和从4.0l/min到5.0l/min的动脉泵流量qp的增加，患者在数据窗口140中由流体电路54计算的hb值，预计在16:43从传感器导出的hb值8.2g/dl升至9.5g/dl。计算的附加参数如指数化氧输送do2i，指数化氧输送与指数氧消耗的比率(do2i/vo2i)以及指数化氧输送与指数化二氧化碳产生(do2i/vco2i)的比例的相应变化显示在数据窗口141、142和144。

探索参数部分120的第四行的数据阵列(称为scnr#3)包括数据入口124和128中的假设数据以及数据入口126和130-138中的实际数据。基于这种假设，对应于750prbc的假设输血和从4.0l/min升高到5.0l/min的动脉泵流量qp，由流体电路54计算的患者计算的数据窗口140中的hb值，预计在16:43从传感器导出的hb值8.2g/dl升至10.1g/dl。计算的附加参数如指数化氧输送do2i，指数化氧输送与指数氧消耗的比率(do2i/vo2i)以及指数化氧输送与指数化二氧化碳产生(do2i/vco2i)的比例的相应变化显示在数据窗口141、142和144。因此，探索参数部分122作为模拟器使用，其使得用户探索多种可能的对患者的临床干预，并使用所计算的结果来辅助临床决策。

如图4所示，系统12的用户可以比较由图形用户界面的显示组件48显示的各种模拟场景(例如scnr#1，scnr#2和scnr#3)的预测结果，以帮助制作临床决定。特别地，探索参数部分120的数据矩阵配置或表格配置允许用户测试多个假设场景，以便确定预测哪个假设场景提供最期望的结果。

在本发明的实施例中，一旦所有数据入口124-138已经被填充，无论是使用一些假设数据和一些实际数据或全部使用假设数据填充，处理器46自动计算结果窗口140、141、142和144中显示的参数的结果，例如在结果窗口140中计算的intra-cpbhb，以及结果窗口141中计算出的指数化氧输送量do2i，在结果窗口142中指数化氧输送与指数化氧消耗(do2i/vo2i)的比值，以及在结果窗口144中指数化氧输送与指数化二氧化碳产生的比值(do2i/co2i)。由于窗口140、141、142和144显示计算的假设结果，所以这些数据字段被构造为窗口而不是入口，因为它们显示计算结果并且不能用于输入数据。在本发明的实施例中，用户必须在填充数据入口124-138之后激活运行按钮148，无论是使用一些假设数据和一些实际数据还是使用所有假设数据，用户必须激活运行按钮148，从而使处理器46为在结果窗口140、141、142和144中显示的参数进行计算得。

在用户探索一系列假设场景(例如，scnr#1、scnr#2、scnr#3)，期望和/或优选的临床干预可以由医疗小组实施，并且在观察期间之后，可以收集实际数据的后续快照以与患者的先前状况进行比较。在图4的非限制性示例中，使用从监测参数部分90在时间t＝17:15获取的实际数据的快照，以在数据字段124-138和140中的所有实际数据自动填充探索参数部分122的第五行数据。因此在t＝17:15时，患者已经接受了500ml的prbc，动脉泵的流量qp已经升至5.0l/min，结果是患者的传感器导出的hb水平提高到9.4g/dl，do2i、do2i/vo2i和do2i/vco2i的计算值分别提高到413ml/min/m²、3.88和5.23。由于患者的hb有所改善，并且由于患者的do2i/vco2i比例已经升至5以上，所以医疗团队可以选择使用监测参数部分90继续监测患者的临床状况，直到需要进一步干预为止。

例如，随着cpb手术的进行，患者可能会继续接受静脉注射液。根据在t＝17:49的监测参数部分120的快照，该快照依次显示在探索参数部分120的第六行中，患者血管内已经接受了250ml的总输入流体，这导致传感器导出的hb减少为9.1g/dl，患者的do2i/vco2i比减少为5.06，该比例仍高于5但趋向下降。使用如上所述的冻结帧按钮112和快照按钮146，用户可以使用来自对应于t＝17:49的监测参数部分96的实际数据来自动填充探索参数部分120的第七行的数据字段，然后修改一个或多个数据字段124-138以反映假设数据。在这种情况下，用户已经修改了数据入口124以反映额外的250mlprbc的潜在输血，因此prbc的总输入在数据入口124中输入为750。用户期望更准确的假设计算，还可以修改数据入口132和134，以反映svo2和pvo2的估计改善，该估计改善发生时预计随着额外输注250mlprbc后hb水会增加平。用户估计的基础是患者以前的hb值和在t＝16:43和t＝17：15之前的先前快照的相应svo2和pvo2值。根据探索参数部分120的第七数据阵列的假设场景，计算250mlprbc的额外输注，来使患者的hb水平升高至9.7g/dl，并使do2i、do2i/vo2i和do2i/vco2i计算值的相应变化预计分别升至425ml/min/m2、4.58和5.37。

因此，图4示出了用户如何采用来自监测参数部分90和探索性参数部分122的数据来监测cpb手术期间的患者状况，同时原位实时地探索假设干预，以确定理论结果以优化患者护理。此外，探索参数部分122允许用户在手术进行时，干预进行时，及患者对干预的反应被记录时，跟踪患者的状况。系统12使得可以在手术和/或医疗过程(例如采用体外循环的cpb手术)中以之前从未实现或甚至从未被预料的方式进行原位临床模拟。这样的结果是，系统12使得可以从有限的教育领域中进行复杂的临床模拟(参见例如elizabethh.lazzara等人的eightcriticalfactorsincreatingandimplementingasuccessfulsimulationprogram,40thejointcommissionjournalonqualityandpatientsafety21-29(2014)，并将其直接应用在手术室或重症监护室内改善原位实时患者护理。

图4的非限制性说明性实施例中，在scnr#1、scnr#2和scnr#3中，这些假设情景探讨了不同预期的prbc输血量对患者计算hb水平的影响。在这些假设情景中，没有估计prbc输血对svo2和pvo2的影响。这在某些参数的计算方面产生一定程度的误差，例如指数化输送氧与指数化氧消耗的比率(do2i/vo2i)。从scnr#1、scnr#2和scnr#3的do2i/vo2i的计算值可以看出，尽管prbc输血体积存在显着差异，但这些值并不明显改变。可以得出这个结果，是因为在这些假设情况下，svo2和pvo2的值保持不变，这只有当患者的指数化氧消耗量vo2i随着假设输血后患者的指数化氧输送量do2i的增加成比例地增加时才会发生。然而，关于scnr#1、scnr#2和scnr#3，用户对于估计输血后该患者的svo2和pvo2的值将如何变化，没有明显的事实依据。然而，对于scnr#4，用户具有做出这样的估计的事实依据，即，在t＝16:43和t＝16:43时，对应于数据阵列快照的测量hb值的测量svo2和pvo2值。根据本发明，为了提高do2i/vo2i的预测值的精度，用户可以为scnr#1，scnr#2和scnr#3中的每一个猜测svo2和pvo2的取值。

例如，图4中t＝17:49拍摄的快照，输入流体数据入口126读取“250”以反映患者在t＝17:15拍摄的快照之后已经接收了250ml输注。需要指出的是，在快照按钮146被激活之前，该快照数据入口126的数据需由用户在监测参数部分90的数据入口98中输入。这是因为如果将这些数据添加到自动填充探索参数部分122的数据阵列行的一些快照中，处理器46会将该变化解释为假设情景，并且将自动重新指定快照作为使用名称“scnr#”的场景。

在一个实施例中，可以向图形用户界面提供触摸屏容量，使得用户可以整体地选择监测参数部分90字段，然后按下也是触摸屏激活按钮的“快照”按钮146来激活自动播放特征，其中处理器46根据监测参数部分90的对应数据字段自动填充探索参数部分120的数据字段。同样地，冻结帧按钮112可以是触摸屏激活的按钮。此外，虽然已经描述了快照按钮146用于填充探索参数部分122的数据阵列，但是在本发明的实施例中，触摸屏允许用户触摸并选择任何数据阵列，以便自动填充探索参数部分122的下一个顺序行。例如，用户可以触摸对应于scnr#3的探索参数部分122的行，从而选择它，其可以通过在屏幕上突出显示所选择的行来表明该行被选择，然后激活快照按钮146，从而使处理器46利用来自scnr#3的数据阵列的数据自动填充下一个可用行的数据字段124-138。探索参数部分122的这种自动填充行将接收下一个可用的“scnr#x”名称，其中x是下一个可用的顺序整数。例如，基于图4，这种假设的下一个可用名称将是scnr#5。然后，用户可以根据来自scnr#3的数据来修改任何或所有自动填充数据以创建不同的假设场景。

在一个实施例中，一旦场景行的每个数据入口已经被填充，数据处理器46自动计算用于填充结果窗口140、141、142和144的结果。在另一个实施例中，图形用户界面被提供有“运行”按钮148，使得处理器46仅在场景的行的每个数据入口被数据填充且“运行”按钮148被激活之后，才计算用于填充窗口140、141、142和144的结果。在这种情况下，可以通过触摸屏激活来激活运行按钮148、冻结按钮112和快照按钮146，且/或图形用户界面可以设置键盘、按键和/或与图形用户界面集成的光标，其中图形用户界面用于使用光标或类似装置来激活按钮148、1212、146。键盘可以由系统12的用户使用以将数字数据输入到各种数据入口中，以使光标在本领域公知的数据入口之间移动。在一个实施例中，键盘是集成到包括lcd屏幕的图形用户界面中的触摸屏键盘。在一个实施例中，键盘是通过电子电路与图形用户界面可操作地连接的单独设备。在一个实施例中，运行，快照和冻结按钮148、146、122可独立操作，使得按钮146的操作可以在没有首先启动冻结按钮112的情况下进行。然而，在本发明的其他实施例中，按钮146可以在冻结按钮112启动后进行，使得快照数据是冻结数据。

在本发明的一个实施例中，探索参数部分120能够显示两行或更多行的数据，其包括含有一个或多个假设数据值的至少一个模拟行，或含有至少一个实际数据的快照行，或模拟行与快照行两者。在一个实施例中，探索参数部分120能够显示几行数据，其中一行或多行是包括一个或多个假设数据值的模拟行和/或一行或多行是包括实际数据的快照行。在一个实施例中，探索参数部分120能够显示多行数据，无论所有行是包括一个或多个假设数据值的模拟行，还是所有行是实际数据的快照行，还是模拟行与快照行的混合。在该实施例中，探索参数部分120具有滚动特征，使得可以通过在探索参数部分120的可见部分中滚动行来查看多行数据，其中探索性参数部分120当前不可见的剩余部分存储在存储器组件50中，直到滚动到视图中。此外，可以为探索参数部分120设置附加的显示空间，或者附加显示监测器，使得以表格形式或作为数据矩阵显示的数据也可以为用户显示随时间变化的图表来突出趋势。

方法实施例

根据第一非限制性方法实施例，提供了一种用于计算、模拟和/或监测患者的氧输送、或氧消耗、或氧输送和氧消耗的计算模拟监测方法，其中所述方法包括步骤：(a)通过用于接收数据输入的接口输入数据，其中所输入的数据涉及从由患者输入参数、灌注输入参数、氧输送输入参数、氧消耗输入参数、二氧化碳产生输入参数组成的组中选择的一个或多个输入参数；(b)使用可操作地连接以从所述所述接口接收数据信号的处理器，所述数据信号对应于一个或多个输入参数，基于所述一个或多个输入参数来计算一个或多个输出值，其中所述一个或多个输出值选自一个或多个患者形态值、一个或多个血管流体值、一个或多个氧输送值、一个或多个氧消耗值和一个或多个二氧化碳产生值；以及(c)使用监测显示组件显示由所述处理器计算出的所述一个或多个输出值，其中所述监测显示组件包括用于监测由所述处理器计算出的所述一个或多个输出值中的至少一个的显示器。在第二非限制性说明性方法实施例中，修改了第一非限制性方法实施例，使得经由接口输入的一些数据经由接口的手动接口部分手动输入，使得经由接口输入的一些数据是经由接口的机器接口部分输入的传感器导出数据。

根据第三非限制性说明性方法实施例，进一步修改第一和第二非限制性方法实施例，使得患者输入参数包括患者的身高和患者的体重，并且至少一个患者形态值包括患者的身体面积值。根据第四非限制性说明性方法实施例，第一、第二和第三非限制性方法实施例被进一步修改，使得灌注输入参数包括患者的每单位重量的心前转流血体积、患者的心前转流血细胞比容、灌注体积和未灌注体积。根据第五非限制性说明性方法实施例，进一步修改第一、第二、第三和第四非限制性方法实施例，使得灌注输入参数还包括浓集红细胞的血细胞比容、浓集红细胞注入体积、和新鲜冷冻血浆输注和/或体积膨胀流体体积，并且所述至少一个血管流体值包括心内转流血细胞比容值或心内转流血红蛋白值。

根据第六非限制性说明性方法实施例，第一、第二、第三、第四和第五非限制性方法实施例被修改，使得氧输送输入参数包括sao2和pao2，以及氧消耗输入参数包括svo2和pvo2。根据第七非限制性说明性方法实施例，进一步修改第一、第二、第三、第四，第五和第六非限制性实施例，使得至少一个氧输送值是心脏转流泵流量、sao2和pao2的函数，至少一个氧消耗值是心脏转流泵流量、svo2和pvo2的函数，并且处理器还计算氧输送(do2)与氧消耗(vo2)的比率，或指数化氧输送(do2i)与指数化氧消耗(vo2i)的比率，或这两个比率都计算。

根据第八非限制性说明性方法实施例，对第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七非限制性方法实施例进行修改，使得二氧化碳产生输入参数包括通过心肺机的氧合器排出的co2和扫气流量(qs)。根据第九非限制性说明性实施例，第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八非限制性实施例被进一步修改，使得至少一个二氧化碳产生值是和通过心肺机的氧合器的排出co2和扫气流量(qs)的函数，并且处理器还计算氧输送(do2)与二氧化碳产生(vco2)的比率，或指数化氧输送(do2)与指数化二氧化碳产生(vco2)的比率，或氧输送(do2)与二氧化碳产生(vco2)以及指数化氧输送(do2i)与指数化二氧化碳产生的比率(vco2i)。

根据第十非限制性说明性方法实施例，第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九非限制性实施例被修改为使得接口用于用户手动输入一个或多个输入参数中的至少一个参数的手动输入部分。根据第十一非限制性说明性实施例，进一步修改第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九和第十非限制性实施例，使得手动输入部分被配置为用户手动输入多个输入参数，其中一些输入参数是实际数据输入，一些输入参数是假设数据输入。根据第十二非限制性说明性实施例，进一步修改第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十和第十一非限制性实施例，使得由所述处理器计算的一个或多个输出值包括至少一个实际输出值和对应于临床模拟的至少一个预测结果输出值，其中所述至少一个实际输出值和所述至少一个预测结果输出值都显示在所述显示器上。

因此，根据本文申请的一个或多个方法实施例，手动输入的真实(实际)和假设数据可以与传感器导出数据的计算结合在一起，以实时(即在心肺转流手术过程中)确定患者对应的临床参数的实际输出值，和基于临床模拟的原位假设预测结果输出值。通过这种方式，可以在与临床模拟有关的假设信息计算的同时，在心肺转流手术期间收集和监测与患者的临床状态有关的实际信息。假设信息的选择是基于在手术和/或医疗过程中实时收集的监测数据，例如在心肺转流手术期间或在另一种体外转流循环手术期间。传感器导出数据和计算数据的组合可以指导外科/医疗团队在心肺转流手术或体外转流循环手术期间优化患者的临床管理，以减少心肺转流手术和其他体外循环循环手术后的发病率和死亡率。

图5提供了关于本文申请的模拟方法的实施例的流程图。如图5的流程图所示，图形用户界面在第一步骤150处于就绪模式。这样的图形用户界面可以是被构造为具有图4的图形用户界面的特征的图形用户界面。在第二步骤152中，用户将场景id输入到可以被称为模拟器120的模拟参数部分120的数据字段122中。随后，在步骤154中，将实际患者参数输入到适当的数据静态参数部分70和模拟器120的数据入口。例如，诸如身高和体重的患者参数分别被手动输入到数据入口74和76中。在数据入口78和80中分别输入其他参数，例如每单位重量的pre-cpb血量和pre-cpbhct，直到输入了与实际数据相关的所有静态和动态参数。在该步骤154中，数据入口用手动输入的数据填充，除非可以适当地使用实际数据的快照或者使用以前手动输入的数据来填充具有传感器导出数据的模拟器的某些数据字段。当数据自动填充到数据入口124、126、128、130、132、134、136和138中时，这些数据入口和数据窗口的数据源分别是监测参数部分90对应的数据字段96、98、100、102、104、106、108和110，它们是连续监测的数据字段。

在步骤156中，可以通过模拟器120的数据入口输入假设流体和输血参数，从而可以探索关于prbc输血和/或流体输注和/或心脏泵速变化的模拟，并且确定它们对计算出的临床相关结果参数的预测效果。在步骤158中，可以输入关于动脉和静脉血气参数的假设数据，例如sao2、pao2、svo2和pvo2，以及关于与通气有关的参数(如expco2和qs)的假设数据，可输入到模拟参数部分120的适当数据入口，使得可以进行关于血液气体参数和/或通气参数的变化的模拟，并且确定其对计算的临床相关结果参数的预测效果。虽然步骤156和158被示出为单独的步骤，但是这两个步骤可以在本发明的实施例中组合。在步骤160中，比较多个模拟进行的结果。例如，可以将指数化到患者bsa的计算出的氧和二氧化碳产生变量作为各种不同假设场景的比率进行比较，如图4所示中诸如do2i/vo2i和do2i/vco2i的指数化比率。当然，在本发明的其它实施例中，作为步骤160的一部分，显示组件48可以显示do2、vo2和vco2以及/或do2i、vo2i和vco2i的计算值，因此可以不获取比率而对这些值在视觉上进行比较。

在步骤162中，模拟器方法允许用户启动用于模拟的另一场景，从而回到步骤152。在这种情况下，该方法重复步骤152至160。如果在步骤162，用户选择不启动另一场景，则模拟器120可以保持在就绪模式，如步骤150所示。

根据本发明的另一方法实施例，提供了一种用于在患者监测期间计算、模拟和/或监测原位患者的一个或多个临床相关参数的计算模拟监测方法，其中这些临床相关参数的至少一个是多个数据输入参数的函数，其中所述方法包括以下步骤：(a)通过用于接收多个输入参数数据输入的接口输入数据，其中通过接口输入的一些数据是通过接口的手动输入部分手动输入的的患者数据，多个患者监测传感器可操作地连接，以输入数据到接口的机器接口部分，使得经由接口输入的一些数据是经由机器接口部分输入的传感器导出数据，并且其中所述接口还包括快照装置；(b)在监测显示组件上显示多个输入参数的值，其中多个输入参数包括手动输入的患者数据和传感器导出的输入数据；(c)激活快照装置以将多个输入参数的显示值自动显示到模拟器入口中；(d)修改模拟器入口的自动填充值中的至少一个，以便向处理器提供假设数据输入，然后使用处理器基于假设数据输入来计算与临床模拟相对应的至少一个预测结果输出值；和(e)在监测显示组件上显示由处理器计算出的至少一个预测结果输出值。通过该方法使用的传感器可以包括图1b的任何或全部传感器。快照机构可以由灌注者，临床医生或其他医护人员选择性地激活，以在医疗和/或手术过程中，例如在心肺转流手术过程或者其他体外循环转流手术(如mecc手术，ecmo手术，palp手术和透析)中在特定时间选择的多个输入参数自动填充所显示的值。

在一个实施例中，该计算-模拟-监测方法可以进一步修改，以包括基于至少一个预测结果输出值启动临床干预的步骤(f)。在本发明的另一个实施例中，可以修改计算-模拟-监测方法，以便包括步骤(f)：基于包括多个输入参数的输入数据来计算一个或多个临床相关输出值，其中处理器执行计算一个或多个临床相关的输出值；以及步骤(g)：在监测显示组件上显示由处理器计算出的一个或多个临床相关的输出值。可以进一步修改该已修改的方法，以包括基于一个或多个临床相关输出值启动临床干预的步骤(h)，这个步骤可进一步修改，以便基于一个或多个临床相关的临床干预结果值和至少一个预测结果值来启动临床干预。根据本发明，临床干预包括本发明所述的任何临床干预及其组合，包括但不限于浓集rbc输注、输液、以及改变体外循环系统的操作参数，例如动脉泵流量qp，通气气体的流量qs等，或由临床医生已知或可信的影响患者临床相关结局参数的合理干预措施。

监测器实施例

根据实施例，如图6a和6b所示，氧输送和氧消耗计算和监测系统168，其可操作以连续计算和监测与患者的氧输送、或氧消耗、或氧输送和氧消耗有关的一个或多个临床相关的结果参数，其中系统168以与如图1b所示计算-模拟-监测系统12相同的方式连接到静脉血传感器28、动脉血传感器29、流量计30(或者如果心脏泵是滚轮泵，则连接到滚轮泵的基于rpm的流量测量系统)、co2传感器或二氧化碳分析仪32、hct传感器34(或hb传感器)、扫气流量计64。因此，静脉血传感器28连接到机器接口部分44，以便将svo2和pvo2输入到氧输送和氧消耗计算和监测系统168的处理器170，其中静脉血传感器28由测量svo2传感器组件和测量pvo2传感器组件构成。动脉血传感器29连接到机器接口部分44，以将氧输送和氧消耗计算和监测系统168的sao2和pao2输入到氧输送和氧消耗计算和监测系统168中，其中动脉血传感器29由测量sao2的传感器部件和测量paq2的传感器部件构成。

系统168还经由机器接口部分44连接到流量计30(或者如果心脏泵是辊泵，则连接到滚轮泵的流量测量系统)，使得与动脉泵流量qp相关的数据被连续地输入到处理器170。系统168经由机器接口部分44连接到co2传感器或二氧化碳分析仪32，使得从氧合器18排出的二氧化碳的数据被连续地输入到处理器170中。系统168经由机器接口部分44连接到hct传感器34(或hb传感器)，使得与患者的血细胞比容和/或血红蛋白有关的数据被连续地输入到处理器170中。系统168经由机器接口部分44连接到扫气流量计64，使得提供给氧合器18的通气气体qs的流量连续地输入到处理器170中。

处理器170被构造和/或编程以基于从传感器28、29、30输入的各种数据来计算与患者的氧输送、或氧消耗、或氧输送和氧消耗有关的一个或多个临床相关的结果参数。使用公式(10)、(11)、(12)、(13)和(14)，处理器170以连续方式计算和输出与氧输送do2、氧消耗vo2和二氧化碳产生vco2相关的值。此外，处理器170可以连续地计算和输出与临床相关的结果参数，例如氧输送与氧消耗的比率，即do2/vo2，和/或氧输送与二氧化碳产生的比率，即do2/vco2。在一个实施例中，通过患者bsa进行指数化的值由处理器170提供，因为系统168的图形用户界面分别具有用于输入患者体重和身高的数据入口74和75。

在一个实施例中，系统168设置有显示组件48和存储器组件50，使得计算出的输出可以被显示以用于即时监测的目的并且存储以供医疗保健专业人员或其他用户稍后参考，查看和/或检索。在一个实施例中，该系统设置有用于实时监测目的的显示组件48；然而，存储器组件50仅用于执行计算的目的。所计算的值不存储以供医疗保健专业人员或其他用户稍后审查和/或参考，仅由显示组件48短暂显示来达成即时和连续检测的目的。在一个实施例中，存储器组件50包括长期存储器存储能力，显示组件48包括附加的显示空间和/或附加的显示监测器，使得所计算的输出可以随时间变化的图形显示，以突出计算的输出数据随时间变化的用户趋势。

如图6a和6b，氧输送和氧消耗计算和监测系统168的图形用户界面的实施例可以包括手动接口部分42，其包括静态参数部分180，静态参数部分180包括用于输入身高数据的数据入口74和输入体重数据的数据入口76。可以设置具有光标，小键盘或其他数据输入设备的键盘，以便用户可以在适当的数据入口中输入数字身高数据和数字体重数据。键盘可以是可操作地连接到系统168的物理上分离的设备，或者它可以是集成到诸如lcd屏幕之类的电子图形用户界面中的触摸屏键盘。图形用户界面还包括仅包括数据窗口的检测参数部分190。每个数据窗口将自动填充来自合适传感器的传感器导出数据。例如，数据窗口192由来自流量计30(或者如果心脏泵是滚轮泵，从滚轮泵的基于rpm的流量测量系统)的心脏泵流量数据统填充。数据窗口194填充有来自动脉血传感器29的传感器部件的sao2数据，并且数据窗口196填充有来自动脉血传感器29的另一个传感器部件的pao2数据。数据窗口198填充有来自静脉血传感器28的传感器部件的svo2，数据窗口200填充有来自静脉血传感器29的另一传感器部件的pvo2数据。数据窗口202填充有来自co2传感器或二氧化碳分析仪32的expco2数据。数据窗口204填充有扫气流量计64的通气气体流量qs数据。窗口206填充有由hct传感器34(或hb传感器)提供或导出的hct数据或hb数据。

监测参数部分190包括多个结果窗口，所述结果窗口中显示来自处理器170的计算结果参数，用于连续监测。例如，结果窗口208显示计算出的氧输送量do2或指数化氧输送量do2i。结果窗口210显示计算出的氧消耗量vo2或指数化氧消耗量vo2i。结果窗口212显示计算出的二氧化碳产生vco2或指数化二氧化碳产生vco2i。结果窗口214显示氧输送与氧消耗的比率do2/vo2，结果窗口216显示氧输送与二氧化碳产生的比率do2/vco2。显示在窗口214和216中的结果也对应于指数化比例do2i/vo2i和do2i/vco2i，这是因为由于bsa/bsa＝1取比值之后指数化可以约去。显示在窗口208、210、212、214和216的结果被连续地计算并连续地显示，从而为临床医生提供允许连续监测一个或多个临床相关的结果参数，以及用于计算一个或多个临床相关结果参数的传感器导出数据的连续监测结果参数的系统168。

由于系统168仅采用患者cpbhct和/或cpbhb来源相关的传感器导出数据，所以处理器170不需要包括电路和/或程序以基于病人与血液体积相关的灌注参数来计算cpbhct和/或cpbhb、注入的流体体积相关的灌注参数等。由于系统168不像系统12那样执行临床模拟，所以处理器170也不包括执行模拟的电路和/或编程。

在一个实施例中，系统168使用lcd显示器作为图形用户界面的显示组件48的组件，使得由数据窗口显示的传感器导出数据和由结果窗口显示的计算结果值被显示为彩色。利用这种构造，可以以一种颜色(例如绿色)显示落在各个正常范围内的传感器导出数据和计算结果值，而由数据窗口显示的传感器导出数据和计算结果值落在正常范围之外但在第一兴趣范围(即，第一偏离范围)以第二种颜色显示，例如黄色。此外，传感器导出数据和落在正常范围之外并且在第一感兴趣范围之外的计算结果值以诸如红色的第三颜色显示，以指示与正常(即，第二偏离范围)的进一步偏差。以这种方式，系统168对正常、异常及进一步偏离的传感器导出数据值和计算结果实现监测功能和警告功能，这些传感器导出数据值和计算结果与从传感器导出的数据输入确定的与临床相关的结果参数相关。

上述的多个实施例描述了氧输送和消耗的计算模拟监测系统，但本发明并不仅限于这些系统。例如，图1b和图3所示的系统涉及氧输送和氧消耗计算-模拟-监测系统；然而，根据本发明的实施例，可以将系统修改为仅使用bsa计算电路52和流体计算电路54以及这些电路的相应输入，使得系统构成灌注计算-模拟-监测系统可操作以执行一个或多个功能，用于计算、模拟和监测患者的灌注参数，例如intra-cpb血红蛋白。这种灌注计算-模拟-监测系统可以包括：用于接收与由患者输入参数和灌注输入参数组成的组中选择的一个或多个输入参数有关的数据输入的界面；处理器，其可操作地连接以从所述接口接收数据信号，所述数据信号对应于所接收的与所述一个或多个输入参数相关联的数据输入，其中所述处理器基于所述一个或多个输入参数来计算一个或多个输出值，其中所述一个或多个输出值选自由至少一个患者形态值和至少一个血管流体值；以及可操作地连接以接收由处理器计算的一个或多个输出值的监测显示组件，其中所述监测显示组件包括用于监测由所述处理器计算出的所述一个或多个输出值中的至少一个的显示器。

根据该灌注计算-模拟-监测系统的一个实施例，一些输入参数是实数据输入，并且一些输入参数是假设数据输入，并且由处理器计算出的一个或多个输出值包括至少一个对应于临床模拟预测结果输出值，其中所述至少一个预测结果输出值被显示在显示器上。灌注计算-模拟-监测系统的处理器还可以计算至少一个实际输出值，其也显示在具有至少一个预测结果输出值的显示器上，使得可以监测至少一个实际输出值，并与至少一个预测结果值进行比较。在灌注计算-模拟-监测系统的一个实施例中，所述至少一个预测结果输出值是患者的intra-cpb血红蛋白或血细胞比容。

更广泛地说，根据本发明的实施例，提供临床参数计算-模拟-监测系统，其可操作以执行一个或多个功能，这些功能用于计算、模拟和监测患者的一个或多个临床参数，其中每个这些临床参数是多个数据输入参数的函数。该临床参数计算-模拟-监测系统可以包括：用于接收与一个或多个输入参数有关的数据输入的接口；处理器，其可操作地连接以从所述接口接收数据信号，所述数据信号对应于与所述一个或多个输入参数相关联的数据输入，其中所述处理器基于所述一个或多个输入参数来计算一个或多个输出值，其中所述一个或多个输出值与临床相关的结果参数有关；以及可操作地连接以接收由处理器计算的一个或多个输出值的监测显示组件，其中所述监测显示组件包括用于为监测由所述处理器计算出的所述一个或多个输出值中的至少一个的显示器。

根据该临床参数计算模拟监测系统的一个实施例，一些输入参数是实数据输入，并且一些输入参数是假设数据输入，并且由处理器计算出的一个或多个输出值包括至少一个对应于临床模拟的预测结果输出值，其中所述至少一个预测结果输出值被显示在显示器上。上述灌注计算-模拟-监测系统可以被表征为临床参数计算-模拟-监测的非限制性示例，因为其处理器还计算至少一个实际输出值，其也显示在具有至少一个预测结果输出值的显示器上，使得可以监测至少一个实际输出值，并与至少一个预测结果值进行比较。以这种方式，临床参数计算-模拟-监测系统能够实时计算和监测作为多个数据输入参数功能的临床相关结果参数，因此临床医生可以采用计算和监测的临床相关结果参数以之前没有的方式来进行临床决策。此外，更具体的临床参数计算模拟监测系统能够根据临床相关的结果参数计算模拟结果，这些结果参数是基于探索性治疗干预的多个数据输入参数的复杂函数，因此计算出的模拟临床相关结果参数可以由临床医生以之前没有的方式来进行实时的医疗决策。

因此，虽然本发明内容包括计算、模拟和监测临床相关的结果参数的临床参数计算-模拟-监测系统的非限制性说明性实施例，例如灌注计算-模拟-监测系统，其计算、模拟和监测intra-cpb血细胞比容或血红蛋白值,例如氧输送和消耗计算-模拟-监测系统，其计算、模拟和监测与氧输送(do2或do2i)有关的临床相关结果参数和/或氧消耗(vo2或vo2i)，和/或氧输送和氧消耗比(do2/vo2、do2i/vo2i、do2/vco2、do2i/vco2i)，但本发明不限于这些具体实施方案。根据本发明，可以构建临床参数计算-模拟-监测系统，其通过适当地修改输入到处理器的输入参数来计算、模拟和监测作为多个输入参数的函数的任何临床相关的结果参数，然后计算并执行关于临床相关结果参数的模拟。以这种方式，可以之前不可能的实时方式来计算、模拟和监测作为多个输入变量的复杂函数的临床相关的结果参数。

上文通过本发明的实施例对系统和方法进行了描述，但是本领域普通技术人员可以认识到，对这些实施例的添加、删除、替代和改进也在本发明权利要求限定发明的范围和精神内。

定义和缩写

本发明采用了以下定义和缩写。

动脉氧分压pao2(mmhg)是动脉血中溶解氧分压的度量。正常pao2为85-100mmhg。

动脉血氧饱和度sao2(％)是离开心肺机的氧合器的动脉血中与血红蛋白结合的氧量的度量。

体表面积(bsa，m²)是人体的表面积，辅助确定手术或重症监护病人患者的血流需求。

心肺转流(cpb)涉及外科技术，其中病人的血液被全部或部分地从静脉流入心脏转移至主动脉根部或左心室，从而使血液的氧合和/或二氧化碳的去除是由心肺机的氧合器代替患者自身的肺进行的。本发明中，术语心肺转流术的范围包括体外膜肺氧合(ecmo)技术，其也全部或部分地将血液从静脉流入心脏转移到患者的动脉循环，使得血液的氧合和/或二氧化碳的去除由ecmo系统的氧合器代替患者自身的肺进行。

呼出二氧化碳(expco2，mmhg)是从氧合器呼出的废气中二氧化碳的度量。

血细胞比容(hct，％)是血液中红细胞(rbcs)的体积百分比(％)。男性正常hct约为45％，女性约为40％。

血红蛋白(hb，g/dl)是血液中血红蛋白的量。男性正常为13.8gm/dl至17.2gm/dl，女性为12.1gm/dl至15.1gm/dl。

混合静脉血氧分压pvo2(mmhg)是回流到心肺机的静脉血中溶解氧分压的度量。正常pvo2为35-42mmhg。

混合静脉血氧饱和度svo2(％)是返回心肺机的静脉血中血红蛋白结合氧的度量。正常svo2为60-80％。

泵流量(qp，l/min)是由动脉血液泵提供的血液流量，动脉血液泵可以是离心泵或滚轮泵。

通气气体流量qs(1/min)是进入氧合器以氧合血液并从血液中除去二氧化碳的通气气体(也称为扫气)的流量。