专利名称：非侵入血压测量期间的自适应泵控制的制作方法
技术领域：
一般来说，本公开涉及控制血压袖带充气以增强非侵入血压(NIBP)系统的性能 的方法。更具体来说，本公开涉及改变血压袖带的充气速率以增强患者血压的测量的方法。
背景技术：
测量血压的示波方法涉及将可充气袖带围绕患者身体的四肢、如患者的上臂放 置。在常规非侵入血压(NIBP)监测系统的使用期间，将袖带充气到初始充气压力，它略高 于患者的收缩压。然后，使袖带逐渐放气，并且压力换能器检测袖带压力连同产生于袖带下 的动脉的拍与拍压力变化的压力波动或振荡。来自压力换能器的数据用于计算患者的收缩 压、平均动脉压(MAP)和舒张压。可以理解，初始充气压力的选择是确定NIBP系统测量袖 带压力以及检测袖带振荡供血压估计所需的时间量方面的一个重要因素。在使用NIBP监测系统来确定血压方面的一个要求在于，袖带需要充气到高于收 缩压，使得可测量振荡幅度模式的良好表示。如果已经测量最近的血压，则来自那个先前确 定的收缩压信息可用于估计当前确定的初始充气压力。但是，如果最后一次确定不是最近 的，或者患者已经变更，或者仪器刚加电，则无法使用这种技术。换言之，在没有对血压估计 的先验识别的情况下必须进行该确定。在没有关于患者的任何信息的情况下，初始充气压力对于正在测量的特定环境可 能不是最佳的。为了处理这种情况，系统必须泵唧到高压，以便保证初始充气压力高于患者 的收缩压。备选地，系统在放气期间观测到振荡模式时，必须判定在高袖带压力端不存在关 于所测量的示波数据的足够信息来合理估计收缩压；这要求进一步泵唧并且搜索。这些情 况浪费时间，并且引起患者的不适。因此，如果初始充气压力选择成大大高于患者的收缩血压，则NIBP系统对血压袖 带过度充气，从而引起患者不适和延长的测量时间。备选地，如果初始充气压力选择成低于 患者的收缩血压，则血压袖带必须再充气，以便得到准确读数。因此，希望具有患者血压的 某种了解，以便控制袖带充气和放气，从而增强NIBP系统的性能。可以理解，初始充气压力的选择确定了在NIBP系统开始对袖带压力放气(为了测 量袖带压力连同检测袖带压力振荡以估计患者血压的目的)之前所需的时间量。当在没有 任何先前测量信息的情况下监测患者时，系统必须选择初始充气压力。希望系统至少估计 患者的收缩压，以便增强初始充气压力的确定。
发明内容
本公开涉及用于监测患者体内的血压的方法和系统，它改变血压袖带的充气速 率，以便提高非侵入血压(NIBP)监测器的性能。NIBP监测器包括置于患者四肢、如手臂上 的血压袖带。血压袖带由中央控制器选择性地充气和放气，中央控制器控制监测过程期间 的袖带的充气和放气速率。在本公开的一个实施例中，中央控制器最初以快速充气速率对血压袖带充气。以快速充气速率将血压袖带充气到第一压力，以便减小整个血压测量周期所需的时间量。一旦袖带压力达到第一压力，则控制器将血压袖带的充气速率减小到测量充气速 率。控制器以测量充气速率对血压袖带充气，同时监测与患者相关的信号。在第一实施例中，与患者相关的信号从脉搏监测器生成。具体来说，NIBP监测器 的控制器接收来自脉搏监测器的体积描记信号，其中心率传感器置于与血压袖带相同的肢 体(limb)上。当血压袖带开始阻塞定位在血压袖带下面的动脉时，来自脉搏监测器的心率 信号发生变化。根据来自脉搏监测器的变化信号，控制器计算初始充气压力。控制器继续 将血压袖带充气到初始充气压力。一旦血压袖带达到初始充气压力，则控制器开始以常规方式通过一系列压力阶梯 来对血压袖带放气。在一个备选实施例中，控制器检测在测量充气速率的血压袖带的初始充气期间来 自血压袖带的振荡脉冲。根据在初始充气期间检测的振荡脉冲，控制器估计患者的收缩压。 从所估计的收缩压，控制器确定初始充气压力，并且继续以测量充气速率将血压袖带充气 到初始充气压力。一旦血压袖带达到初始充气压力，则控制器通过一系列压力阶梯来减小血压袖带 中的压力，这是已知的。通过以下结合附图的详细描述，将使本发明的各种其它特征、目的和优点显而易 见。
附图示出当前预期的实现本公开的最佳模式。附图包括图1是由NIBP监测器使用空气压缩机对血压袖带充气来监测患者的框图；图Ia是由使用压缩空气的供应对血压袖带充气的NIBP监测器来监测患者的框 图；图2是示出通过在从初始充气压力放气期间在一系列压力阶梯的每个处检测两 个振荡脉冲幅度来操作NIBP监测器的标准方法的图表；图3示出改变血压袖带的充气速率并且估计以测量充气速率对袖带充气期间的 初始充气压力的方法；图4是用于监测患者体内的血压的MBP监测系统的第二实施例的框图；图5示出改变血压袖带的充气速率以确定充气过程期间的初始充气压力的方法； 以及图6是示出由本公开的系统和方法使用NIBP监测器来确定患者血压所使用的操 作序列的流程图。
具体实施例方式图1 一般示出非侵入血压(NIBP)监测系统10。NIBP监测系统10包括置于患者 16的手臂14的血压袖带12。可对血压袖带12充气和放气，以用于在处于完全充气条件下 阻塞患者16的肱动脉。当使用具有排气管20的放气阀18对血压袖带12放气时，动脉阻 塞逐渐解除。由放气阀18对血压袖带12的放气由中央控制器22通过控制线M来控制。
压力换能器沈由管道观耦合到血压袖带12，用于感测袖带12中的压力。根据常 规示波技术，压力换能器26用于感测袖带12中通过袖带下的肱动脉的压力变化产生的压 力振荡。来自压力换能器26的电振荡脉冲由中央控制器22使用模数转换器、通过连接线 30来获得。图Ia中，压缩空气32的源、如空气压缩机33由管道34连接。在结合空气压缩机 的实施例中，空气压缩机直接耦合到管道38，并且来自空气压缩机33的气体压力是可变的 并且由控制器22来控制。但是，如果压缩空气32的源由压缩气筒35来提供，如图Ia所示， 则充气阀36定位在压缩气筒35与管道38之间。充气阀36的操作由中央控制器22通过 控制线M来控制。因此，血压袖带12的充气和放气由中央控制器22分别通过放气阀18 和充气阀36来控制。从本发明的原理的观点来看，由中央控制器22对于来自第一压力换能器沈的 振荡信号进行处理以产生血压数据并且可选地拒绝伪数据，这可按照Ramsey 4360029和 4394034专利的现有技术理论来进行。在任何情况下，希望使用已知技术的任一种来确定在 各袖带压力所接收的振荡复合波(complex)的质量，使得血压确定使用来自各心跳的生理 相干袖带压力振荡而不是伪数据来进行。在图1所示的NIBP监测系统10的正常操作期间，血压袖带12最初置于患者16 上，通常围绕受检者上臂14的肱动脉之上。在测量周期开始时，将血压袖带12充气到完全 阻塞肱动脉、即在心脏周期的任何时间阻止血液流经肱动脉的目标充气压力。图2中，目标 充气压力由参考标号40示出。在血压袖带已经充气到目标充气压力40之后，放气阀由控制器起动，以便通过一 系列压力阶梯42对袖带放气。虽然可利用各压力阶梯42的各种值，但在一个示范示例中， 各压力阶梯42通常为每个阶梯大约8mmHg。在各压力阶梯42之后，NIBP监测系统检测和记录当前袖带压力级的两个袖带振 荡脉冲的幅度44。压力换能器测量内部袖带压力，并且提供表征血压振荡复合波的模拟信 号。复合信号的峰值在中央控制器中确定。当袖带压力从初始充气压力减小时，NIBP监测系统检测袖带压力振荡44，并且记 录当前袖带压力的压力振荡幅度。NIBP监测系统中的中央控制器则可计算MAP 46、收缩压 48和舒张压50。随着测量周期进行，振荡脉冲的峰值幅度一般单调变大到最大值，并且然后随着 袖带压力朝完全放气继续进行而单调变小，如图2中的钟形曲线45所示。袖带压力振荡复 合波的峰值幅度以及对应阻塞袖带压力值保留在中央处理器存储器中。示波测量由中央处 理器使用以用于以已知方式来计算平均动脉压(MAP)46、收缩压48和舒张压50。所计算的 血压测量在图1所示的显示器70是可查看的。又参照图1，第一实施例的系统还包括脉搏监测器52，其用于检测来自患者的指 示患者心跳的脉冲信号。在图1所示的本发明的实施例中，脉搏监测器52是具有传感器的 脉搏氧饱和度仪监测系统M，传感器检测来自患者、如定位在患者16上的手指探头56的体 积扫描信号，以便确定患者16的SpA水平。脉搏氧饱和度仪监测系统M生成SpA体积描记信号，它通过通信线路58提供给 NIBP监测系统10的控制器22。除了提供患者的SpA水平之外，脉搏氧饱和度仪监测器M还提供体积描记波形60 (图3)，它包括各产生于患者心脏跳动的一系列脉冲62。由于手指 探头56始终附连到患者16，所以脉搏氧饱和度仪监测器M连续监测患者，并且生成具有时 间间隔脉冲62的连续体积描记波形60。虽然在图1的实施例示出和描述脉搏氧饱和度仪监测器M，但是应当理解，可使 用其它类型的脉搏监测系统和传感器，同时在本公开的范围中进行操作。作为一个示例， 阻抗体积描记监测器可置于手指或手腕上，压电传感器可用于患者手腕，或者可使用感测 患者体内的血量脉冲并且远离血压袖带的任何其它部件，同时在本公开的范围之内进行操作。现在参照图3，在开始NIBP监测系统的操作以确定患者血压之前，手指探头中的 脉冲传感器检测各产生于患者的心脏跳动的一系列单独脉冲62。来自手指探头的连续体积 描记波形60由SpO2监测器来获得，并且转发给NIBP监测系统10的中央控制器22，如图1 所示。现在参照图3，当第一实施例的NIBP监测系统开始操作时，以极快的充气速率将 定位在患者手臂上的血压袖带12从大约OmmHg充气到第一压力72，由从大约OmmHg袖带 压力延伸到第一压力72的曲线74的部分示出。在图1和图Ia所示的实施例中，压缩空气 32的源可以是两个所考虑的源其中之一。—个所考虑的源是压缩气筒35 (图la)，它通过充气阀36将压缩空气提供给袖带 12。控制器22通过控制线M将控制信号提供给充气阀36。这样，控制器22操作充气阀 36，以便以快速充气速率对血压袖带12充气，如图3的曲线74所示。在本公开的一个实施 例中，快速充气速率可以为50mmHg/sec，但是预期其它充气速率也落入本公开的范围之内。在本公开的第二实施例中，压缩空气32的源可以是空气压缩机33(图1)，它可由 控制器来操作以便以各种速率来提供压缩空气。在这种实施例中，控制器将控制信号提供 给空气压缩机，以便以快速充气速率对血压袖带充气，如曲线74所示。又参照图3，控制器以快速充气速率对血压袖带充气，直至在体积描记脉冲62中 识别当其大小变小的变化，如点72所示。如图3所示，压力点72略低于患者的收缩压48。在图1所示的实施例中，系统按照曲线74将血压袖带从大约OmmHg快速充气到 MAP与收缩之间的压力。从充气周期开始到第一压力72的充气时间对于成人血压袖带将花 费大约5-7秒。在曲线74所示的血压袖带的快速充气期间，控制器可以仅接收来自脉搏监测器 的几个脉冲62，如体积描记波形60所示。作为一个示例，如果患者的心跳为50bpm，则在快 速充气期间仅出现3-4次心跳。如果以快速充气速率将血压袖带从第一压力72充气到高 于患者的收缩压的初始充气压力，则快速充气速率仅允许监测极少心跳。因此，根据本公 开，控制器22操作充气阀36或空气压缩机33，以便将充气速率减小到图3的曲线76所示 的测量充气速率。曲线76所示的测量充气速率大大低于曲线74所示的快速充气速率。在 一个所示示例中，测量充气速率大约为IOmHg/每秒，但是预期其它充气速率。但是，测量充 气速率大大低于快速充气速率。在测量充气速率的充气期间，控制器可监测从脉搏监测器 接收的多个单独脉冲62。由于血压袖带12和手指探头56定位在患者的同一个手臂上，所以随着血压袖带 中的压力增加到接近并且高于患者的收缩压时，脉冲信号62的幅度开始减小，如图3的衰
7减脉冲78所示。一旦血压袖带中的压力超过患者的收缩压，通过肱动脉经过血压袖带的血 流终止，使得脉冲信号不再存在于体积描记波形60中，如体积描记信号60的平坦部分80 所示。在NIBP监测器的操作期间，控制器22接收来自脉搏监测器M的心跳信号，并且 可检测衰减脉冲信号78的开始。根据衰减脉冲信号，当血压袖带被充气时，控制器可确定 患者的估计收缩压。一旦控制器计算估计收缩压，控制器则计算略高于估计收缩压的初始充气压力 82。优选地，初始充气压力82选择成略高于估计收缩压，使得血压袖带充分充气到高于患 者的实际收缩压48，但尚未明显高于收缩压，以便避免患者不适，并且优化计算患者的血压 所需的时间量。除了根据衰减脉冲78来估计收缩压之外，控制器备选地还可在衰减信号的幅度 下降到低于标准脉冲信号62幅度的选择的百分比时终止血压袖带的充气。此外，终止血压 袖带的充气的判定也可基于血压袖带的充气期间的基线信号的变化率。虽然停止血压袖带 的充气的判定可基于脉冲信号的幅度测量以及基线信号的变化率，但是也预期可使用其它 脉冲参数，同时在本公开的范围之内进行操作。一旦血压袖带已经充气到初始充气压力，血压袖带中的压力通过一系列压力阶梯 42来放气，并且振荡脉冲幅度被监测，如参照图2所述。在图3的实施例中可以理解，操作NIBP监测系统10以便以第一快速充气速率对 血压袖带12充气，直至血压袖带达到第一压力72。一旦血压袖带达到这个第一压力，则以 第二测量充气速率对血压袖带充气。在以第二测量充气速率对血压袖带充气期间，控制器 监测来自脉搏监测器的信号。根据来自脉搏监测器的被监测脉冲信号，控制器生成初始充 气压力82。控制器允许以测量充气速率将血压袖带充气到初始压力82，此时充气终止，然 后以已知方式对血压袖带放气，并且计算血压。快速充气速率用于最初使血压袖带达到第 一压力72以及第二减小的测量充气速率用于在充气期间监测患者，这允许NIBP监测系统 10优化确定患者的血压所示的时间量。现在参照图4，示出NIBP监测系统10的一个备选实施例。在图4所示的实施例 中，不需要图1的脉搏监测器52。在图4的实施例中，控制器22再次操作空气压缩机33， 以便以快速充气速率将血压袖带充气到第一压力72，如图5中的参考标号74所表示的曲线 的部分所示。一旦血压袖带已经充气到第一压力72，控制器22再次使空气压缩机33以测 量充气速率对血压袖带充气，如曲线76所示。在以测量充气速率76对血压袖带充气期间， 控制器22监测通过控制线30来自压力换能器沈的信号。在以曲线76所示的测量充气速率对血压袖带充气期间，来自血压袖带的滤波的 振荡信号将包括一系列振荡脉冲84。在曲线76下面的充气周期中检测的振荡脉冲84的每 个一般在强度上对应于在对于相同压力水平的从初始充气压力82的血压袖带的放气期间 检测的脉冲44。在曲线76下面的充气周期中检测的脉冲84可由控制器来解释，以便至少 估计患者的收缩压。由于曲线76的部分所示的充气周期比从初始充气压力82的放气曲线 短许多，所以在表示测量充气速率的曲线76的部分期间检测的振荡脉冲对于计算患者的 最终血压是不充分的。但是，在充气周期中检测的振荡脉冲84可用于估计患者的收缩压。根据估计收缩压，控制器按照与前面所述相同的方式再次计算初始充气压力82。
8如图5所示，初始充气压力82高于患者的收缩压48。在血压袖带的充气期间计算的初始充 气压力82允许NIBP监测系统更准确地将血压袖带最初充气到尽可能接近收缩压48，以便 减小进行患者的血压测量所需的时间量。由于在血压袖带的充气期间，在袖带压力达到舒张压50之前仅检测到来自压力 换能器26的极少振荡脉冲，所以控制器以曲线74的部分所示的快速充气速率对血压袖带 快速充气，直至压力达到第一压力72。在血压袖带的快速充气期间，控制器接收振荡脉冲 84。振荡脉冲84达到患者的MAP附近的最大幅度。当控制器检测到振荡脉冲的幅度的减 小时，控制器发信号通知空气压缩机减小充气速率，这在第一压力72发生。一旦袖带压力 达到第一压力72，空气压缩机以测量充气速率(曲线76)对血压袖带充气，同时控制器监测 振荡脉冲84。图6示出根据本公开的一个实施例的OTBP监测系统的操作序列的流程图。如图 6所示，NIBP监测系统10的控制器最初操作充气阀36，以便以快速充气速率对血压袖带充 气，如步骤86所示。在一个实施例中，充气阀限制来自气筒的压缩空气的流动，以便控制血 压袖带的充气速率。在压缩空气的源是来自可变空气压缩机的第二实施例中，控制器控制 压缩机的输出，以便提供血压袖带的期望快速充气速率。随着血压袖带被充气，控制器监测来自脉搏监测器(图幻的脉冲信号62的幅度 或者来自血压袖带的压力换能器的振荡脉冲84(图幻的幅度。当控制器检测到这两个脉 冲的任一的幅度的变化时，控制器发信号通知空气压缩机或充气阀减小充气速率，这在图3 和图5的第一压力72发生。一旦袖带压力已经达到第一压力，控制器发信号通知充气阀36或空气压缩机33， 以便将充气速率减小到测量充气速率，如步骤90所示。如前面所述，在步骤90所设置的测 量充气速率小于在步骤86所设置的快速充气速率。在图3和图5的实施例中，快速充气速 率由曲线74示出，而测量充气速率由曲线76示出。在操作压缩空气的源以便以测量充气速率对血压袖带充气期间，控制器在充气期 间监测来自患者的信号，如步骤92所示。在图1和图3的实施例中，控制器监测来自脉搏 监测器52的心跳信号。在图4和图5所示的实施例中，控制器在以测量充气速率对血压袖 带充气期间监测振荡脉冲84的存在。在各实施例中，控制器根据所接收信号来生成患者的 估计收缩压。由于以曲线76所示的减小的测量充气速率对血压袖带充气，所以控制器可分 析从患者所接收的信号，以便生成估计收缩压，如步骤94所示。一旦控制器生成估计收缩压，控制器则计算初始充气压力82，如步骤96最佳示 出。如上所述，初始充气压力选择成略高于估计收缩压，使得血压袖带充气到高于患者的收 缩压。略高于预测收缩压的初始充气压力82的选择有希望地确保血压袖带将被充气到足 够压力，以便确保从略高于患者的收缩压来进行血压测量。—旦控制器在步骤96确定初始充气压力，控制器在初始充气压力终止血压袖带 的充气，如步骤98所示。一旦充气已经停止，控制器开始通过一系列压力阶梯42对血压袖 带中的压力放气，这是常规的并且由步骤100示出。在一系列阶梯的血压的放气期间，控制 器利用标准血压监测算法来计算患者的收缩、平均脉动压(MAP)和舒张压。本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并且还使本领域的技术人员 能够进行和使用本发明。本发明的专利范围由权利要求书来限定，并且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果这类其它示例具有与权利要求书的文字语言完全相同的结构 元件，或者如果它们包括具有与权利要求书的文字语言的非实质差异的等效结构元件，则 它们意在落入权利要求书的范围之内。部件列表
权利要求
1.一种计算血压袖带(1 的初始充气压力的方法，包括下列步骤在所述血压袖带(1 定位于患者(16)上的同时以快速充气速率(74)将其充气到第 一压力(72)；以测量充气速率(76)继续将所述血压袖带(1 充气到高于所述第一压力(72)，其中 所述测量充气速率(76)小于所述快速充气速率(74)；以及根据在以所述测量充气速率(76)对所述血压袖带充气期间所接收的患者信号来确定 用于所述患者的初始充气压力(82)。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述测量充气速率(76)足以允许在所述袖带压力 达到所述初始充气压力(8 之前确定估计收缩压。
3.如权利要求1所述的方法，还包括下列步骤提供空气压缩机(3 ，以便向所述血压袖带(1 提供压缩空气源；以及 操作所述空气压缩机(33)，以便选择性地以所述快速充气速率(74)和所述测量充气 速率(76)对所述血压袖带(1 充气。
4.如权利要求1所述的方法，还包括下列步骤将充气阀(36)定位在压缩空气(3 的源与所述血压袖带之间；以及 操作所述充气阀，以便选择性地以所述快速充气速率(74)和所述测量充气速率(76) 对所述血压袖带(1 充气。
5.如权利要求1所述的方法，还包括下列步骤 将脉搏监测器(5 的传感器(56)定位于所述患者上；在以所述测量充气速率(76)对所述血压袖带充气期间监测来自所述脉搏监测器(52) 的脉冲信号(62)的存在；以及根据来自所述脉搏监测器(5 的脉冲信号来确定所述初始充气压力(82)。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述脉搏监测器(52)为SpO2监测器64)，并且传 感器(56)定位成远离所述血压袖带(12)。
7.如权利要求1所述的方法，还包括下列步骤在以所述测量充气速率(76)对所述血压袖带充气期间监测来自所述血压袖带(12)的 振荡脉冲(84)的存在；以及根据在以所述测量充气速率(76)对所述血压袖带(1 充气期间检测的所述振荡脉冲 (84)来确定所述初始充气压力(82)。
8.如权利要求7所述的方法，还包括下列步骤根据在以所述测量充气速率(76)对所述血压袖带(1 充气期间检测的所述振荡脉冲 (84)来确定所述患者的估计收缩压；以及根据所述估计收缩压来确定所述初始充气压力(82)。
9.一种用于非侵入性估计患者的血压的系统，包括 血压袖带(12)；压缩空气(32)的可变源；耦合到所述压缩空气(3 的可变源的控制器(22)，其中所述控制器0 配置成以快 速充气速率(74)将所述血压袖带(1 充气到第一压力(72)，并且以测量充气速率(76)从 所述第一压力对所述血压袖带(1 充气，同时在以所述测量充气速率(76)对所述血压袖带充气期间计算初始充气压力(82)。
10.如权利要求9所述的系统，还包括脉搏监测器(52)，具有定位于所述患者上的传感器(56)，用于检测来自所述患者的脉 冲信号(62)，其中所述控制器0 根据从所述患者所检测的所述脉冲信号(6 来确定所述初始充 气压力(82)。
全文摘要
本发明涉及一种非侵入血压测量期间的自适应泵控制，一种操作具有血压袖带(12)的非侵入性血压(NIBP)监测器(10)的方法。在操作NIBP监测器(10)期间，最初以快速充气速率(74)对血压袖带(12)充气。一旦血压袖带(12)达到第一压力(72)，将血压袖带(12)的充气速率从快速充气速率(74)减小到测量充气速率(76)。血压袖带(12)以测量充气速率(76)继续充气，同时NIBP监测器(10)接收来自患者的信号。根据从患者所接收的信号，NIBP监测器(10)的控制器(22)计算初始充气压力(82)。将血压袖带(12)充气到所计算的初始充气压力(82)，并且充气终止。这样，充气期间从患者所接收的信号用于计算初始充气压力(82)，以便减小进行血压测量所需的时间量。
文档编号A61B5/022GK102100552SQ20101062093
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月21日 优先权日2009年12月21日
发明者R.F.唐胡, R.梅德罗 申请人:通用电气公司