专利名称：对于加强/重症监护病房患者的稳健性趋势分析的不同时标的形态描绘图的制作方法
技术领域：
以下涉及患者监控、诊断、医学警报系统等等。发现了一种用来同 时分析以不同时标表示的生理信息，从而表征从短期到长期的生理趋 势的特殊应用。
背景技术：
加强/重症监护病房(ICU/CCU)的患者通常与多个患者监控器连
接，通过诸如心率和血压等患者重要症状来连续或周期性监控各种生 理健康情况。根据所监控的重要症状，患者监控器检测临床重大事件 并发出警报以便提醒临床工作人员临床重大事件，该提醒带有偶然错 误警报。
在所监控的生理信息中的重要症状信号具有各种临床重要周期或 频率分量。例如，在几个时间周期(例如，几秒、几分、几小时、几 天)的当前脉冲率和平均脉沖率提供关于心脏和相关器官的短期和长 期临床重要信息。同样，血压在几分钟、几小时或几天上波动。这种 临床重要的频率分量的数量取决于特定器官。因为心脏病发作出现在 几秒中内，所以通常被以很短间隔采样的监控器检测到。相反，这种 渗漏到心嚢的情况是经过几天表明的情况，最好采用监控多天趋势的 诊断工具来诊断。
由于在这种被监控的信号中的伪像导致的警报降低了保健提供的 功效，尤其是在加强和重症监护病房中。这样，需要更多的分析来提
高这些警报的真实性(例如，质量真实性)。已经存在识别ECG信号 中的事件的技术。然而，这些技术中有很大一部分采用计算强度算法 (intensive algorithm)只校正多导程ECG监控器的单个ECG导程
的误差。其它技术熔合不只一个信息源来产生信号质量的可靠即时理 解。然而，这些方法是复杂的并且需要大量的计算，并且目前对在 ICU/CCU中的配置也是不切实际的。
发明内容
在一个实施例中，描述了 一种患者监控系统，用于同时分析来自至 少一个患者监控器的生理信号，以便检测不稳定的健康情况。至少一 个患者监控器监控从患者身上的一个或多个传感器感测的生理信息。 频率分量提取器，将每个所接收的信号分离为不同时标的多个频率分 量。产生器，产生用于每个频率分量的相互关系，以便建立一组表征 短期到长期信号关系的形态描绘图相互关系。处理部件，分析该相互 关系，以便确定是否存在不稳定的健康情况。
一个优点包括同时显示和分析不同时标的形态描绘图。 另一优点在于通过定位各个形态描绘图之间的不一致性来检测不 稳定健康情况。
另一优点在于将生理信号分离为不同时标的多个频率分量。 另一优点在于当检测到不稳定健康情况时，自动通知临床工作人贝。
另 一优点在于识别在各个时间周期中出现的生理健康情况和趋势 的变化。
通过阅读和理解优选实施例的详细描述，其它优点对本领域技术人 员来说将变得明了。
图1说明了 一种用于分析多个时间上的生理信息的患者监控系统。
图2提供了一种特定示例，其中，短时期形态描绘图与长时期形态 描绘图进行比较，以便检测患者的不稳定健康情况。
图3 - 6说明了时间上的各组信号和相应的多分辨率形态描绘图。
具体实施例方式
图l说明了一种患者监控系统("系统")，该系统分析了多个时 标上的生理信息，以确定患者的健康情况是转好了、稳定了还是恶化 了。该系统包括生理信息分析仪2，用来接收来自一个或多个患者监控 器4的生理信息，该患者监控器4监控从患者身上的一个或多个传感
器得到的生理信息。例如，在患者的各个位置放置ECG导程(传感器)， 用来感测心脏的电活动(electrical activity)，血压监控器感测 诸如心脏舒张期肺动脉压力，血氧传感器感测血氧水平等。通过患者 监控器之一4(例如，ECG监控仪)收集并处理所感测的信号，该感测 的信号用来产生代表心脏的视频(例如，图表、值…)和/或音频(例 如，心率)表示。患者监控器4将原始和/或处理过的信号提供给生理 信息分析仪2。
生理信息分析仪2包括用来从患者监控器4接收生理信息的频率 分量提取器6。频率分量提取器6将每个所接收的生理信号分为多个具 有不同的时标的频率分量。例如，以一秒、几秒、几分、几小时、几 天、 一周等小段的时间周期来描绘从主ECG导程得到的信号。可以理 解，实际上可以接收表示不同的生理信息的无限多个生理信号，并将 这些信号分为一个或多个频率成分。 一般来讲，所接收的信号的数量 取决于患者监控器4、患者的诊断、主治医生和系统的存储和计算能 力。
频率分量提取器6采用各种技术来从生理信号中提取频率分量。例 如，频率分量提取器6可以采用Gabor滤波器、傅立叶变换、移动平 均数等来提取频率分量。在一优选实施例中，采用小波分解来提取信 号的频率分量。小波变换将信号分解为几个时标，并对用于慢速和快
速移动事件的分析的频率分量进行定位。
生理信息分析仪2还包括形态描绘图产生器8，用来接收生理信号
的频率分量并产生一个或多个形态描绘图。形态描绘图是容易并有效 捕获信号之间的图案的相互作用(相互关系)的几何关系，以便提供 用于说明生理的相互作用的形状指紋。更具体地讲，每个形态描绘图 提供生理信号相对彼此的绘制，以表示生理信号如何移动到一起。该
绘制包括产生唯一表示形状可变性的系数(例如，水平、垂直和对角 细节)。 一种类型的生理信号跟随另一种类型的生理信号的能力取决 于各种类型的生理信号之间的相关性。在患者监控域中，形态描绘图 描述诸如ECG信号和动脉血压(ABP)信号的生理数据之间的关系。
采用绘图或图表等工具可以实现该绘制。例如，可以将ECG数据 (例如，从小波分解得到的系数)绘制到一个轴，而将ABP数据(例 如，从小波分解得到的系数)绘制到另一个轴，这里，通过图表来可
视地描述该关系。可以理解，能产生三维、四维、…、N维图表，其中 N是等于或大于1的正整数。可以将表示不同时标的形态描绘图分别绘 制到不同的图表上或者叠加在一张图表上。在另一个例子中，采用生 理数据来产生表征该关系的方程。
生理信息分析仪2还包括处理形态描绘图和构建各个时标的趋势 的形态描绘图处理部件10。形态描绘图处理部件IO对在相同的时标 (例如，在X秒间隔的所有数据，其中，X是正实数)内从不同的患者 监控器4得到的数据趋势和在各个时标(例如，来自X、 M、 L等时间 周期的数据，其中，X、 M和L是正实数且不相等)从相同和不同患者 监控器4得到的数据趋势进行比较。通过举例，形态描绘图处理部件 IO同时比较在K秒、分、时等时标的ECG-ECG形态描绘图，其中，K 是正实数。
稳定的形态描绘图一般对应于稳定的生理状态。退化或改变的形态 描绘图一般意味着恶化或改变的生理状态。形态描绘图比较使确定图 案(稳定区)和检测不同和/或变化易于实现，并且采用形态描绘图比 较可以确定患者的健康情况是好转了、稳定了还是恶化了。例如，通 过比较心脏在不同的时间(例如，昨天vs今天)记录的相同时标上的 电行为的瞬像(形态描绘图)，可以检测心脏的心率不齐。在这种形 态描绘图中的变化表示例如由于心肌梗塞而引起的心脏的健康情况的 改变。在形态描绘图之间的一致性表示稳定。同样，在不同时标(例 如，长时标和短时标)的瞬像可以表示恶化或改善。长时标形态描绘 图一般表示信号结构的良好逼近。它们突出了在数据上出现的稳定状 态、级别变化和趋势。短时标形态描绘图表示当前行为。这样，与长 时标形态描绘图不一致(或稳定状态)的短时标形态描绘图可以表示 稳定状态的恶化或改变。
可以采用各种技术来测量形态描绘图之间的稳定性、 一致性等。例 如，用来说明形态描绘图符号之间相似性的合适技术包括在一维或几 维中形态描绘图的质心逼近、二维模板匹配、小波分解、区域限制和 二维傅立叶和离散正弦变换。在一个实施例中，在两个或多个形态描 绘图的质心之间的绝对差与阈值C — dif f进行比较，如果超过该阈值， 则认为形态描绘图相互不一致。
可以釆用分析的结果来调用各种响应。例如，在一个示例中，可以
可视地显示形态描绘图，用来由临床工作人员进行视频检查。这种可 视化可以同时或按顺序呈现形态描绘图。例如，可以显示多个图表， 用于同时观察在不同时标的形态描绘图。在另一个示例中，可以将多 个绘制叠加在同 一的图表上，用于同时观察在不同时标的形态描绘 图。在又一个示例中，各个形态描绘图可以滚动。在另一个示例中， 通过不同时标形态描绘图的分析而确定的生理健康情况的变化能引起 警报(例如，患者监控器警报、床边或遥控监视站警报)。在又一个 示例中，响应于被j人为关键的变化，可以自动呼叫(例如，通过内部
通信联络系统的呼叫器、蜂窝电话、办公电话、email等)护士。在另 一个示例中，可以筒单存储或记录用于回转分析(retroactive analysis )的数据。在另一个示例中，可以将形态描绘图和趋势与在 诊断存储器中的特性形态描绘图和趋势进行比较，以便检索到相应的 诊断。
图2提供了在一种特殊的示例，在该示例中，将短期(时标)形态 描绘图与长期(时标)形态描绘图进行比较，用来检测患者的不稳定 的健康情况。通过生理信息分析仪2，可以接收多个血液动力学和ECG 信号(以12表示)。在该示例中，采用信号的整个时长来构建长时标 形态描绘图14。如上所述，长时标形态描绘图表示信号的逼近，并突 出了在数据上出现的稳定状态、级别变化和趋势。从在时分(time slice)窗口 18中的数据产生短时标形态描绘图16。可以对窗口的宽 度和步进尺寸进行不同配置来得到所需的分辨率。
一旦产生一组短时标形态描绘图，可以在20将短时标形态描绘图 与长时标形态描绘图进行比较。如果短时标形态描绘图与长时标形态 描绘图一致，时分窗口 18根据其步进尺寸移动，从而产生一组新的短 时标形态描绘图。如果短时标形态描绘图与新的长时标形态描绘图不 一致，在22产生一组新的长时标形态描绘图。然后在24将短时标形 态描绘图与新的长时标形态描绘图进行比较。如果短时标形态描绘图
与长时标形态描绘图是一致的，新的长时标形态描绘图代替现有的长 时标形态描绘图14。这组新的长时标形态描绘图表示新的稳定状态。 如果短时标形态描绘图和新的长时标形态描绘图是不一致的，则生理 信息分析仪2确定不稳定的健康情况可能存在。可以按如上所述通知 护士人员。可选地，可以进一步处理信息，以便确定不稳定的健康情
况是由于临床关键的生理变化还是由于伪像引起的。
图3 - 6说明了随着时间的各组信号和相应的多分辨率形态描绘 图。图3表示随着时间的心脏舒张信号26、估计的心脏输出(C0)信 号28和全身性阻力信号30。图4同时表示用于四个不同时标0-9 小时、9 - 18小时、18 - 27小时和27 - 37小时的相应的估计的心脏输 出-心脏舒张肺动脉压形态描绘图。图5表示另一组信号，即随着时 间的心脏舒张信号32、估计的C0信号34和全身性阻力信号36。图6 表示随着0-6小时、6-12小时、12 - 18小时和18 - 24小时时标的 相应的估计的心脏输出-心脏舒张肺动脉压形态描绘图。
已经参考优选实施例描述了本发明。通过阅读并理解前面的详细 描述可以进行各种改进和变形。本发明旨在包括所有这种改进和变 形，它们均在所附权利要求或者其等同物的范围内。
权利要求
1.一种患者监控系统，用于同时分析来自至少一个患者监控器(4)的生理信号，所述患者监控器(4)监控从患者身上的一个或多个传感器感测的生理信息，以便检测不稳定的健康情况，包括频率分量提取器(6)，将每个所接收的信号分离为不同时标的多个频率分量；产生器(8)，产生对于每个频率分量的相互关系，从而建立一组表征短期到长期信号关系的相互关系；和处理部件(10)，分析所述相互关系，以便确定是否存在不稳定的健康情况。
2. 根据权利要求1所述的患者生理信息监控系统，所述相互关系 是形态描绘图。
3. 根据权利要求2所述的患者生理信息监控系统，还包括 显示器，同时以多分辨率格式之一来呈现对用户可视的形态描绘图，其中，多个形态描绘图叠加在单张图表中或者以分开的图表来分 别显示多个形态描绘图。
4. 根据权利要求2所述的患者生理信息监控系统，还包括，确定不稳定的健康情况是由于临床重大事件还是由于伪像引起的部件。
5. 根据权利要求2所述的患者生理信息监控系统，其中，形态描 绘图处理部件(10)响应于检测到不稳定健康情况执行至少以下之一 通知临床工作人员；调用警报；记录结果；和显示结果。
6. 根据权利要求2所述的患者生理信息监控系统，其中，频率分 量提取器(6 )采用以下一项或多项来提取频率分量傅立叶变换、Gabor 滤波、移动平均和小波变换。
7. 根据权利要求2所述的患者生理信息监控系统，其中，频率分 量提取器(6)采用小波变换来定位用于同时分析慢速和快速移动事件 的频率分量。
8. 根据权利要求2所述的患者生理信息监控系统，形态描绘图通 过方程来表示。
9. 根据权利要求1所述的患者生理信息监控系统，相互关系被描 述为通过水平、垂直和对角系数使两个信号相关的特征。
10. 根据权利要求1所述的患者生理信息监控系统，形态描绘图 处理部件(10)产生突出稳定状态、级别改变和趋势的至少之一的形态描绘图。
11. 一种用于检测生理不稳定健康情况的方法，包括 接收来自至少一个患者监控器(4)的生理信息； 通过表示不同时标的频率分量来分离生理信息； 产生对于在每个时标的每对信号的相互关系；和同时分析各个时标的相互关系，以便检测不稳定健康情况。
12. 根据权利要求ll所述的方法，所述相互关系是形态描绘图。
13. 根据权利要求12所述的方法，还包括将一组短时标形态描绘图与表示稳定状态的一组长时标形态描绘 图进行比较；并基于短时标形态描绘图与长时标形态描绘图的一致性来确定稳定性。
14. 根据权利要求13所述的方法，还包括， 产生一组新的长时标形态描绘图；将该组短时标形态描绘图与该组新的长时标形态描绘图进行比较；基于所述短时标形态描绘图与所述新的长时标形态描绘图之间的 一致性，来确定稳定性；和采用该组新的长时标形态描绘图代替该组长时标形态描绘图，用来 表示稳定状态。
15. 根据权利要求12所述的方法，还包括将一组短时标形态描绘图与表示稳定状态的一组长时标形态描绘 图进行比较；当该组短时标形态描绘图与该组长时标形态描绘图不一致时，确定 潜在的不稳定性；产生一组新的长时标形态描绘图；将该组短时标形态描绘图与该组新的长时标形态描绘图进行比较；当该组短时标形态描绘图与该组新的长时标形态描绘图不一致 时，确定不稳定性；和通知临床工作人员该不稳定健康情况。
16. 根据权利要求15所述的方法，还包括同时分析不同时标的形 态描绘图，以便确定不稳定性是否由于临床关键生理变化还是由于伪 像引起的。
17. 根据权利要求12所述的方法，还包括同时显示不同时间的形 态描绘图，用于对临床工作人员的可视显示。
18. 根据权利要求11的方法，还包括当检测到不稳定健康情况时， 执行至少以下之一调用警报；记录结果；和通知临床工作人员。
19. 根据权利要求ll的方法，还包括采用小波分解来从生理信息 提取频率分量。
20. —种被编程以执行权利要求11的方法的计算机。
21. —种患者监视方法，包括 产生表示对象的生理状态进展的多个信号； 将所述信号分解为基于时标的多个频率；和分析不同时标的信号之间的关系，以便检测或者预测在所述生理 状态进展中的变化。
全文摘要
一种患者监控系统，用于同时分析来自至少一个患者监控器(4)的生理信号以便检测不稳定的健康情况，包括频率分量提取器(6)，将每个所接收的信号分离为不同时标的多个频率分量；产生器(8)，提供生理信号对于另一所谓的形态描绘图的绘制，其示出了该生理信号如何紧密；和处理部件(10)，分析所述形态描绘图以便确定是否存在不稳定的健康情况。
文档编号G06F19/00GK101194261SQ200680020451
公开日2008年6月4日 申请日期2006年5月31日 优先权日2005年6月9日
发明者M·塞德, W·S·阿利 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司