专利名称：用于人体中胃阻抗谱的特征参数评估的系统和方法
用于人体中胃阻抗谱的特征参数评估的系统和方法交叉引用本申请要求2009年3月16日提交的美国临时申请No. 61/160409的优先权，该申请通过引用整体并入本申请中。
背景技术：
可通过测量哺乳动物患者的组织的阻抗来监测特定的医学状况。这可以通过使电极与组织接触来完成，其中低电流可以通过该电极而流过该组织。这一技术用于诊断和治疗应用是已知的。例如，电阻抗图谱(EIS)已用于细胞测量、体积变化评估、身体组成分析、 组织分类和组织监测。阻抗测量可以用于检测细胞水肿及与组织细胞的代谢相关的其它事件。电阻抗图谱通过使导电探针与组织样品接触来测量浅表组织的电阻抗谱。生物组织具有依赖于通过该组织的电流频率的电阻抗。生物组织包含多种组成部分，如具有电阻特性和电容特性这两者的细胞核和细胞质。例如，已知的是，在癌性和前癌性组织中，在细胞核的大小、细胞的形状和形成该组织的细胞排列方面存在大的变化。这些变化影响组织样品的电阻抗，因而电阻抗断层成像可以用于检测细胞结构的显著变化并因此有助于为患者提供诊断。已发现电阻抗的幅度及电阻抗对组织样品的频率的相关性是组织组成的指征。据发现，不同的组织结构与电阻抗谱内的不同频带相关。在低频率下(低于约IkHz)，电流可能会由于细胞膜的电容而不能够流过细胞，从而导致在大的膜界面处的电荷积聚。在中等频率下，如在大约IkHz至IMHz的区域(也称为β分散区(beta dispersion region))中，细胞结构是组织电阻抗的主要决定因素且电流开始穿透细胞膜。在更高的频率下(高于大约IMHz)，电流能够流过细胞和细胞核，且在甚至更高的频率下(> IGHz)，分子结构是对组织样品的电阻抗有贡献的决定因素。测量由特定组织在一系列频率处产生的电流模式并且应用反向建模过程 (inverse modeling procedure)可以确定一组电参数。给定组织样品的细胞内电阻可以受到细胞核和细胞的相对大小的显著影响。因此组织样品的电阻抗可以用于区分具有不同的核体积与胞质体积比的组织。具有较高的核体积与胞质体积比的组织样品可以是例如前癌性组织的指征。使用在端面上承载四个电极的探针来测量电阻抗应用于子宫颈细胞学中已在 Electronics Letters, 36 (25) 2060-2062 和 The Lancet, 355 :892-95 中公开，其通过引用全文并入本申请中。EIS是基于生物组织的无源电特性研究的新兴诊断方法，这些无源电特性可应用于表征这些组织。参见，例如，Brian Hilton Brown等人的美国专利公开 2008/023洸75(涉及 Apparatus For Measuring Tissue Samples Electrical Impedance)，其通过引用全文并入本申请中。这一技术提供了有关组织结构的良好信息，且已用于测量不同器官的缺血和灌注中的变化。参见，例如A. H. Kyle， C. Τ. Chan,Α. I. Minchinton,"Characterization of three dimensional tissue cultures using electrical impedance spectroscopy,，，Biophys J，vol. 76，pp. 2640—2648，1999 ；E. Gersing,“Impedance spectroscopy on living tissue for determination of the state of organs，，，Bioelectrochem. Bioenerg. vol 45，pp. 145-149，1998 ；S. Kun, R.A. Peura，“Selection of measurement frequencies for optimum extraction of tissue impedance model parameters，"Med. Biol. Eng. Comput.，vol. 37，pp. 699-703， 1999，其通过引用全文并入本申请中。复杂的阻抗谱也提供了相位信息，因此可以分离电阻性和电抗性组织组分，从而产生更可靠的测量。Gersing也使用这一方法来评估不同器官中组织损伤的水平。已经开发了用于测量粘膜的阻抗谱的评估粘膜状况的最少侵入性方法。参见，例如通过引用全文并入本申请中的美国专利No. 6，965，795。与该技术一起，阻抗谱探针和鼻饲管ISP/NGT允许直接获取粘膜的电阻抗谱，其可用于确认并且连续地监测组织损伤的水平。参见，例如通过引用全文并入本申请中的美国专利No. 6，882，879。灌注不足和缺血可以引起心血管手术患者的胃壁中阻抗谱的变化，从而提示这一技术可以是有用的预后和诊断监测工具。参见N. Beltran, G. Sanchez-Miranda,M. Godinez， U. Diaz, Ε. Sacristan, "Gastric impedance spectroscopy in elective cardiovascular surgery patients, ”Physiol Meas,vol. 27(3) ,pp. 265-277，2006，其通过引用全文并入本申请中。一些生物阻抗谱仪测量一系列频率上的电阻和电抗，且通过应用针对等效电路 (equivalent circuit)的数学模型(Cole模型)来估计多种参数。一些使用试验数据与该模型的拟合，且另一些使用测量的阻抗。参见，例如S.Kun，B. Ristic, R. A. Peura, R. Μ. Dunn,"Algorithm for tissue ischemia estimation base on electrical impedance spectroscopy,，，IEEE Trans, on Biomed Eng. , vol. 50(12) , pp. 1352-1359,2003.； L.C.Ward, T. Essex, B. H. Cornish,"Determination of Cole parameters in multiple frequency bioelectrical impedance analysis using only the measurement of impedances，”Physiol Meas, vol. 27(9), pp. 839-850，2007，其通过引用全文并入本申请中。所需要的是，可以应用于所收集的哺乳动物数据的算法，其可用于从例如测量的胃阻抗谱获得特征参数以提供简化的数据集。
发明内容
本发明涉及用于胃阻抗谱的特征参数评估的系统和方法。该系统和方法可以使用算法以从测量的胃阻抗谱获得特征参数。该算法转换测量的数据，因而所获得的数据被简化且更容易获得诊断。本文描述的本发明的各个不同方面可以应用于下面给出的任何特定应用或应用于测量生物电参数的任何其它类型的系统或方法中。本发明可以作为独立的系统或方法而应用或者作为诊断或治疗系统的部分而应用。应当理解，本发明的不同方面可以单独地、共同地或彼此结合地评价。本发明的一个方面可以涉及配置为进行胃阻抗谱的特征参数评估的系统。该系统可以包括配置为测量受试者的至少一种生物电参数的一个或多个监测装置。该系统还可以包括含有与一种身体状况相关的一种或多种电特征的至少一种生理数据分布的存储器。该存储器可以在计算机中或者在一个或多个数据库上提供。该系统也可以包括与监测装置通讯的处理器，其中所述处理器接收生物电数据，使用模型(如Cole模型)将生物电数据转换为一种或多种特征电学值(characteristic electrical value)，并将所述特征电学值与生理数据分布比较以确定是否所述受试者具有该身体状况。处理器可以在计算机或其它装置上提供。本发明的另一方面可以是用于进行胃阻抗谱的特征参数评估的方法。该方法可以包括在处理器处接收来自监测装置的第一数目的电测量值，该监测装置配置为从受试者的组织收集电测量值。该方法还可以包括在处理器处基于模型将电测量值转换为减少数目的特征参数，并将特征参数与基于表示不同状况下的胃粘膜的数据的一种或多种分布进行比较。该方法还可以包括通过以下步骤从监测装置收集电测量值使用一个或多个电极在受试者的组织处开始电流组织激励，允许经过使得电压信号稳定的一段时间，将电压数据写入先进先出(FIFO)存储缓冲器中，停止电流组织激励，停止向FIFO存储缓冲器写入，和/ 或从FIFO存储缓冲器读取电压数据。根据本发明的另一方面可以提供有形的计算机可使用的介质。计算机可读介质可以具有体现在其中的计算机可读的程序代码，所述计算机可读的程序代码适于被执行以实施用于进行胃阻抗谱的特征参数评估的方法。该方法可以包括以下步骤从配置为由受试者的组织收集电测量值的监测装置接收多个电测量值，其中所述电测量值包括组织信号和基准信号；获得针对组织信号和基准信号对的相位值；获得针对组织信号和基准信号对的幅度值；以及由所述相位值和所述幅度值计算电阻值和电抗值。当结合以下说明和附图来考虑时，本发明的其它目的和优势将得到更好的理解和评价。尽管以下说明可能包含描述本发明的特定实施方式的特定细节，但是其不应当理解为对本发明范围的限制，而应当理解为优选实施方式的举例。对于本发明的各个方面，本领域技术人员已知的许多变型如本文所述是可能的。可以在本发明的范围内进行许多的变化和修饰而不脱离本发明的精神。通过引用并入本说明书中提及的所有公开文献、专利和专利申请通过引用并入本申请中，正如各单个公开文献、专利和专利申请明确地和单独地表明通过引用并入一样。
本发明的新特征在所附的权利要求中详细地给出。通过参照下面给出利用了本发明的原理的示例性实施方式的详细说明和附图可以更好地理解本发明的特征和优势。在附图中图1是类似于复数域中的半圆的阻抗Cole-Cole曲线图；图2是在胃组织中获得的具有2个分散区的拟合模型的Cole-Cole曲线图；图3是从健康志愿者和心血管手术患者的平均谱获得的拟合模型的Cole-Cole曲线图；图4是具有服务器、CPU、监视器、存储介质、输入装置等的系统的概略图，用于执行本文公开的算法的软件程序在该系统上执行；图5是显示转换为电阻的幅度值和相位值的图；图6是显示转换为电抗的幅度值和相位值的图；和
图7是包含在各半圆的尼奎斯特(Nyquist)曲线中的中心点的图。
具体实施例方式尽管本文显示和描述了本发明的优选实施方式，但是对于本领域技术人员显而易见的是，这些实施方式只是以举例的方式提供。许多变型、改变和替换对于本领域技术人员是很容易想到的而不脱离本发明。应当理解，对于本文描述的本发明实施方式的各种替代方式可以用于实施本发明。本发明涉及用于胃阻抗谱的特征参数评估的系统和方法。该系统和方法可以使用算法以从测量的胃阻抗谱获得特征参数。监测装置可以用于帮助从受试者测量胃阻抗谱或其它电学或生理参数。该算法可以转换测量的数据，因此简化所获得的数据并且较容易获得诊断。测量的参数可以转换为减少数目的特征值。该特征值可以表明受试者的身体状况， 且可以帮助诊断受试者。I.方法学A.阻抗谱仪监测装置可以用于从受试者收集一个或多个生理测量值。受试者优选地为人类， 或者可以为动物。受试者可以是患者，其可以正经历治疗或经过诊断，或者可以参与临床或临床前试验。在优选的实施方式中，从受试者收集电测量值(如阻抗、电阻、电压或电流测量值)。监测装置可以与受试者的组织直接接触或与受试者的组织电通讯。受试者的组织可以是受试者的胃组织。例如，监测装置可以直接与胃壁或胃粘膜物理或电接触。监测装置可以包括一个或多个电极。监测装置可以向组织提供激励电流和/或测量组织的电特性。在某些实施方式中，一个、两个或更多个电极可以向组织提供电激励，且一个、两个或更多个电极可以测量组织的电特性。相同的电极或不同的电极可以用于激励和测量。 在某些实施方式中，可以进行组织测量和基准测量。组织信号(如电组织响应)可以对应于通过多个电极进行的测量(例如，差分电压)。基准信号(如电基准电阻)可以对应于在施加激励电流时跨基准电阻器的测量值(例如，电压降)。监测装置可以是谱仪或可以包括使用谱仪。谱仪可以产生激励电流。例如，它可以在IOOHz至IMHz的带宽内以25个不同的频率产生ImA pp激励电流。可选择地，谱仪可以产生其它值的激励电流，如落入大约0. ImA 至IOmA的范围内的电流。例如，激励电流可以是大约0. ImA,0. 2mA,0. 3mA,0. 4mA,0. 5mA、 0. 6mA、0. 7mA、0. 8mA、0. 9mA、1. 1mA、1. 2mA、1. 3mA、1. 5mA、2. 0mA、3. 0mA、4. 0mA、5. 0mA、7. OmA 或10. 0mA。激励电流可以在任何数目的频率下产生。例如，可以使用一个、两个或更多个频率。在某些实施方式中，可以使用大约5个频率、10个频率、15个频率、20个频率、30个频率、35个频率、40个频率、50个频率、60个频率、70个频率或100个频率或者更多的频率。 在某些实施方式中，频率可以落入任何范围，包括但不限于50Hz至50MHz、IOOHz至25MHz、 150Hz至IOMHz、200Hz至1ΜΗζ、250Ηζ至750Hz或300Hz至500Hz。频率可以均勻或不均勻地隔开。合适的谱仪可以包括例如可用于多个光谱范围(从远红外到紫外-可见光)的试验Nicolet 6700谱仪。位于阻抗谱探针和鼻饲管(ISP/NGT)的远端尖端上的四个Ag电极起到离子至电流换能器的作用，例如如美国专利No. 6，882，879中所描述的，其通过引用全文并入本申请中。通过相对于基准电阻进行电组织响应的幅度和相位的离散频率测量而获得阻抗谱。例如，如果研究25个不同的激励频率，则可以在25个频率的各个频率处取得测量值(如组织测量值和基准测量值)。从这些测量值，可以计算在各频率处的电阻和电抗， 将另外更详细地讨论。B.樽型和参数计算为计算最好地描述胃阻抗测量值(不是依赖于可能是噪声的任何单个测量值) 的特征电学值，拟合了基于Cole方程的理论模型。参见，例如K. S. Cole，“Permeability and impermeability of cell membranes for ions, "Proc. Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. ,vol. 8,pp. 110-122，1940，其通过引用全文并入本申请中。加权最小二乘算法 (weighted least squared algorithm)用于获得圆的坐标。复数阻抗(Z)描述为Z = R+jX (1)Cole提出描述半圆的一个表达式，该表达式将频率考虑在内Z = R ^+ (R0-R oo )/(1+( jwt) α) (2)其中R为组织电阻(实部)，X为组织电抗(虚部)，Rtl为零频率处的电阻，R00为无限频率处的电阻，τ为特征时间常数和α为实轴下方半圆弧凹的测量值(其是O至1之间的值)° 参见 J. J. Ackmann,Μ. A. Seitz,"Methods of compl ex impedance measurements in biological tissue,，，Crit. Rev. Biomed. Eng. , vol. 11, pp. 281-311,1984,其通过弓|用全文并入本申请中。当在复数域中绘制组织阻抗时，所获得的图类似于半圆，其可以如图1中所示表征，图1为类似于复数域中的半圆的阻抗Cole-Cole图。X(l，％处的点表示半圆的圆心，该半圆的半径为r。可以计算中心电阻(Rc)、电抗OQ和频率(。，其中ωΓ = 1。各半圆顶部的相应实部和虚部给出了电阻和电抗中的特征值(也称为“中心点”)。此外，当逆时针循该半圆移动时，曲线图的相应频率增加。因此中心点也具有相应的频率值。图2是在胃组织中获得的具有2个分散区的拟合模型的Cole-Cole曲线图。可以提供原数据，且可以计算和提供一个、两个或更多个半圆以拟合原数据。可以从针对各半圆在中心频率处的坐标获得特征参数。例如，对于左方的第一半圆(针对高频率的拟合模型)，可以计算中心电阻&、电抗&和频率fH。类似地，对于右方的第二半圆(针对低频率的拟合模型)，可以计算中心电阻&、电抗&和频率&。因为胃组织阻抗谱可以具有两个半圆，Cole模型参数在两个分散区(低频率和高频率)计算。使用半圆曲线拟合算法，可以发现两个半圆。可以利用任何曲线拟合算法，包括本文中其它部分讨论的算法。该算法提供的任何步骤可以通过有形的计算机可读介质、 代码、指令或其逻辑指引。这些可以存储在存储器中，如计算机或其它装置的存储器。该算法的步骤可以由处理器执行。在可选择的实施方式中，半圆曲线拟合算法可以基于收集的数据找到任何数目的半圆。在某些实施方式中，该算法可以基于收集的数据自动找到一个半圆、两个半圆、三个半圆、四个半圆或任何预定数目的半圆。可选择地，该算法可以自动地将数据拟合到任何数目的半圆，这些半圆不需要预先确定，而是可以使用该算法确定以拟合数据。半圆的数目可以对应于限定频率范围的分类。Rm Rtl和α如下从各半圆的圆心和半径获得
R0=xO + A^2-Jo2 (3 ^Rx=X0 + yjr2-y02 ⑷α = 1-(2/π )arcsin(-y0/r) (5)中心点可以如下获得Rc = X0 (6)Xc = y0-r (7)改写O)，对于τ取得幅度以转换为实值而得到τ = Il ((R0-Z)/(Z-R ^)) 1/a/(jw) Il (8)使用模型(例如，由 J. J. Ackmann, Μ· A. Seitz,“Methods of complex impedance measurements in biological tissue,"Crit. Rev. Biomed. Eng. ,vol. 11,pp. 281-311,1984 提供，由通过引用并入本申请中)ω τ = 1 (9)或Fc = 1/(2 π τ ) (10)通过计算相应频率范围中所有测量的频率上的平均τ而估计中心频率(F。)。胃谱划分成低频率(近似地F < IOkHz)和高频率范围(近似地F > IOkHz)。使用所描述的方法，获得了两个中心点。在其它实施方式中，谱可以划分成使得低频率和高频率之间的划分阈值可以在任何其它的频率处，如1 kHz、5kHz、15kHz、20kHz、50kHz或100kHz。可以在处理器上或使用算法进行这些计算中的任何计算。如前面所述的，由该算法提供的任何计算或步骤可以通过有形的计算机可读介质、代码、指令或其逻辑指引，且可以由处理器(例如计算机或其它装置)执行。C.谱重建利用在半圆曲线拟合(例如，针对低频率范围和高频率范围)中获得的参数而使用O)，可以重建“模型”谱。这些谱用于说明该模型的行为和用于使用标准均方误差利用该模型验证测量值。可以使用替代的统计学方法计算用于验证测量值的偏差(deviation)。D.阻抗测量特性在某些实施方式中，可以收集有关各种不同受试者的数据。这些数据可以包括受试者的组织(如胃组织)的电特性。在某些实施方式中，收集的数据可以用于生成生理数据分布。数据可以使用监测装置收集。通过监测装置收集的数据可以使用本文中其它部分描述的任何技术或算法进行分析。在一个实施方式中，阻抗谱在健康胃粘膜中、在经历心血管手术的患者中在和重症患者中测量。患有重大的胃肠道出血、食管阻塞或鼻咽管阻塞的患者及具有胃肠道疾病史、先前的腹部手术史、胃肠道出血病史和进行中的医学治疗的志愿者不包括在该研究中。但是， 在某些情况中，也可以收集来自这些患者的数据以帮助生成生理数据分布。阻抗谱探针和鼻饲管(ISP/NGT)位于胃中以测量组织阻抗。在可选择的实施方式中，ISP/NGT可以位于受试者体内的其它地方并与受试者的其它组织接触。在所有情况中，ISP/NGT定位通过放射显影的方式确认。在可选择的实施方式中，ISP/NGT布置可以或可以不通过放射显影的方式确认或通过其它技术确认。识别在不适当的ISP/NGT定位或ISP/ NGT传导性故障情况下获得的测量值并从分析中排除这些测量值。每分钟获得完整的谱。为降低噪声和移动伪像的影响，每10分钟对谱求平均，从而得到针对每个10分钟窗口的平均完整谱。在备选实施方式中，可以以任何时间间隔(例如在秒、分钟、小时的量级)获得完整谱且可以以任何时间间隔对其求平均。在某些实施方式中，测量值可以采取一次、多次或定期地采取。心血管手术患者的数据用于表征在不同的灌注不足程度下阻抗谱变化。谱变化表征为缺血正在进展，且用于评估参数对于手术后ICU发病率和死亡率的预后价值。可以在不同的时间点从具有各种不同身体状况的任何受试者收集数据以形成生理数据分布。任何收集的数据可以用于对于特定的身体条件(如缺血或不同的灌注不足程度)完成电或其它特性的基准点。手术后并发症定义为存在任何以下情况超过M小时的人工呼吸、需要肌肉收缩药超过48小时或死亡。测量值可以或不可以在这些情况下采集。重病护理患者的研究被设计成用于获得在各种各样的临床条件和病理状况下人胃阻抗谱的数据库。这些患者中的参数变化用于评估其预测价值。E.统计分析针对各平均谱计算参数。针对各参数和数据库计算平均值和标准误差(s.e)。针对各参数计算灵敏度和特异性。针对各参数构建接受者操作特征(ROC)曲线以预测心血管手术患者的发病死亡率(morbimortality)和预测重病护理患者的死亡率。为使参数具有预测价值，ROC曲线下面积(AUC)必须大于0. 5。针对各ROC曲线还进行显著性的单侧z_检测。数据表示为平均值士s.e。图4是表示可以通过其实现与本发明相关的数据的核查和分析的代表性实例逻辑装置的图。这类数据可以与生理参数或受试者(如哺乳动物受试者)的希望测量的任何合适的参数相关。计算机系统(或数字装置)100可以理解为可以从介质111和/或网络端口 105读取指令的逻辑装置，其可以任选地与具有固定介质112的服务器109连接。计算机系统100也可以与网络(如互联网、内联网或任何其它的广域或局域网)连接。该系统可以包括CPU 101、磁盘驱动器103、可选的输入装置(显示为键盘115和/或鼠标116) 和可选的监视器107。数据通讯可以通过所示的到本地或远程的服务器的通讯介质来实现。 通讯介质可以包括任何传输和/或接收数据的装置。例如，通讯介质可以是网络连接、无线连接或互联网连接。可以预见的是，与本发明相关的数据可以通过这些网络或连接传输。计算机系统可适用于与参与者参数监视器通讯。用户或参与者122也可以连接至多个监测装置。监测装置可以用于与该系统交互。如本领域技术人员所理解的，计算机系统或数字装置100可以是任何合适的装置。在一个实施中，受试者可以和监测装置有联系。监测装置可以包括可以与受试者的组织(如受试者的胃组织)电通讯的一个或多个电极。监测装置可以包括可以生成激励信号并向组织提供激励电流的组件。监测装置还可以包括可以测量组织的电特性的一个或多个探针。探针可以测量如组织测量值和基准测量值的特性。监测装置可以测量可以作为电阻抗测量值的生理参数。
监测装置可以与计算机或其它装置(其可以包括处理器和存储器)通讯，在某些实施方式中，系统内的存储器(其可以包括或不包括计算机、其它数据库、服务器或监测装置的存储器)可以包括存储于其上的至少一个生理数据分布。生理数据分布可以包括与受试者的身体状况相关的一种或多种电特性的数据。用于生理数据分布的数据可以从一个或多个受试者收集，或可以是可由系统的用户提供或由系统生成的理论数据。在某些情况中， 生理数据分布可以包括在一个或多个频率处的组织测量值和基准测量值。生理数据分布也可以包括从该测量值导出的减小数目的电特征。处理器可以与监测装置通讯且可以用通过监测装置获取的测量值执行一个或多个步骤。例如，如果监测装置测量生物电参数，则处理器可以接收该生物电参数，并基于模型将生物电参数转换为一种或多种特征电学值。在一个实例中，该模型可以是Cole模型。 该模型可以包括拟合半圆或其它曲线到一个或多个频率处的电阻-电抗数据点。处理器也可以将特征电学值与生理数据分布比较以确定受试者是否具有该身体状况。处理器可以提供在计算机、服务器或其它装置上。在某些实施方式中，可以提供显示屏(例如，计算机监视器、装置屏、投影仪或其它用户界面)，其可以显示数据处理或比较的一个或多个结果。在某些实施方式中，该系统也可以包括服务器，该服务器可配置为从监测装置接收生物电参数和配置为通过网络与处理器通讯。在一个实例中，服务器可以被提供为监测装置和处理器之间的中间装置。在某些实施方式中，来自监测装置的测量值可以通过网络通讯以进行处理。II.结果阻抗谱在17名志愿者的健康胃粘膜013个谱)、55名经历心血管手术的患者 0512个谱)和103名重症患者(13474个谱)中测量。因此，阻抗谱可以针对多个具有不同身体状况的受试者进行测量。32名心血管手术患者发生并发症。持续缺血(>4h)在23名患者中观察到，其中 19名发生并发症。在重症患者研究中，76名患者存活和27名死亡2% )。9名在阻抗谱监测期间死亡。图2显示从胃壁中获得的数据的具有2个分散区的拟合模型的Cole-Cole曲线图。特征参数如图1中所示进行计算。随后，进行谱重建。参数使用标准均方差验证。高误差(》1)表明计算的参数和模型之间的不一致。 仅0. 7 %的谱由于高误差而被丢弃。利用这一过程，来自46个测量值的信息可以浓缩成6个特征参数 (低频率下的中心电阻)、高频率下的中心电阻)、低频率下的中心电抗)、& (高频率下的中心电抗)、低频率下的中心频率)和fH(高频率下的中心频率)。为了表明健康组织和灌注不足组织之间的特征参数差异，图3显示针对3个不同组的平均谱健康志愿者(n = 17)、不具有缺血或并发症的患者(n = 5)及具有持续缺血和并发症的患者(η = 19)。患者来自于心血管手术研究。拟合模型的Cole-Cole曲线可以从各个不同受试者的平均谱获得。可以提供任意数目的半圆。在一个实例中，针对各组，可以提供两个半圆(例如，针对各组的低频率半圆和高频率半圆)。因此，当研究3个不同的组时，可以基于所收集的数据绘制6个半圆。
表I包含从三个不同研究计算的中心参数的平均值。低频率参数在心血管患者中显示更高的偏差。表II显示对于来自用于预测心血管手术患者发病死亡率的ROC分析的特征参数计算的曲线下面积(AUC)(平均值士 s. e.)和ρ-水平。低频率参数在具有高的灌注不足程度的患者中显示更好地并发症和死亡的预测。表III显示针对来自用于预测一般重病护理患者的死亡率的ROC分析的相同参数计算的AUC(平均值士s. e.)和ρ-水平。表 I胃组织测量值的计算模型参数
权利要求
1.配置为进行胃阻抗谱的特征参数评估的系统，包括配置为测量受试者的至少一种生理参数的一个或多个监测装置； 包括至少一种生理数据分布的存储器，该生理数据分布具有与一种身体状况相关的一种或多种电特征；以及与所述监测装置通讯的处理器，其中所述处理器 接收生理参数，使用Cole模型将所述生理参数转换为一种或多种特征电学值，和将所述特征电学值与所述生理数据分布进行比较以确定受试者是否具有所述身体状况。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述生理参数为电阻抗测量值。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述特征电学值包括以下的至少一种低频率下的中心电阻、高频率下的中心电阻、低频率下的中心电抗、高频率下的中心电抗、低频率下的中心频率和高频率下的中心频率。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述身体状况为以下的至少一种具有健康胃粘膜、缺血或灌注不足粘膜或者发炎和损伤的粘膜的重症患者。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述监测装置测量所述受试者组织的生理参数， 且所述身体状况是健康或灌注不足的组织。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括用于显示所述比较的一个或多个结果的显示屏。
7.根据权利要求1所述的系统，还包括配置为从所述监测装置接收所述生理参数并配置为经过网络与所述处理器通讯的服务器。
8.一种用于进行胃阻抗谱的特征参数评估的方法，包括在处理器处接收来自监测装置的第一数目的电测量值，所述监测装置配置为从受试者的组织收集所述电测量值；在所述处理器处基于模型将所述电测量值转换成减少数目的特征参数； 将所述特征参数与基于表示不同状况下的胃粘膜的数据的一种或多种分布进行比较。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述模型是Cole模型。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一数目的电测量值超过40个。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述减少数目的特征参数少于或等于6个。
12.根据权利要求8所述的方法，其中所述电测量值包括胃阻抗测量值。
13.根据权利要求8所述的方法，其中所述特征参数包括以下的至少一种低频率下的中心电阻、高频率下的中心电阻、低频率下的中心电抗、高频率下的中心电抗、低频率下的中心频率和高频率下的中心频率。
14.根据权利要求8所述的方法，其中所述不同状况可以包括以下的至少一种健康胃粘膜、经历心血管手术的患者中的胃粘膜和重症患者中的胃粘膜。
15.根据权利要求8所述的方法，其中从所述监测装置收集电测量值包括以下步骤 使用一个或多个电极在所述受试者的所述组织处开始电流组织激励；允许经过使得电压信号稳定的一段时间； 将电压数据写入先进先出(FIFO)存储缓冲器中；停止电流组织激励；停止向所述FIFO存储缓冲器写入；以及从所述FIFO存储缓冲器读取电压数据。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述收集电测量值的步骤针对组织激励的多个频率重复进行。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述电压数据储存在对应于在电流激励时跨基准电阻器的电压降的基准信号和对应于在两个中心探针电极处测量的组织的差分电压的组织信号中。
18.一种有形的计算机可使用介质，具有嵌入其中的计算机可读的程序代码，所述计算机可读的程序代码适于执行以实施用于进行胃阻抗谱的特征参数评估的方法，所述方法包括从配置为从受试者的组织收集电测量值的监测装置接收多个电测量值，其中所述电测量值包括组织信号和基准信号；针对组织信号和基准信号对获得相位值； 针对所述组织信号和基准信号对获得幅度值； 从所述相位值和幅度值计算电阻值和电抗值。
19.根据权利要求18所述的有形计算机可读介质，其中所述方法还包括通过以下的至少一种验证所述电测量值检验所述组织信号和基准信号的值变化，或检验所述基准信号最小幅度。
20.根据权利要求18所述的有形计算机可读介质，其中所述方法还包括过滤所述电测量值，从而从所述组织信号和/或基准信号去除噪声。
21.根据权利要求18所述的有形计算机可读介质，其中所述相位值计算为组织相位减去基准相位。
22.根据权利要求18所述的有形计算机可读介质，其中所述幅度值被计算为组织幅度除以基准幅度乘以基准电阻。
23.根据权利要求18所述的有形计算机可读介质，其中所述电阻值通过采取所述相位值和所述幅度值的极坐标值的实部而计算，且所述电抗值通过采取所述相位值和所述幅度值的极坐标值的虚部而计算。
全文摘要
阻抗谱被提出作为监测重症患者中由于灌注不足和缺血而导致的粘膜损伤的方法。本发明包括被设计用于计算最好地描述人胃阻抗测量的特征电学值和简化利用这一方法获得的信息的算法。胃谱的数据库由健康志愿者、心血管手术和重症患者获得。胃谱在复数域中形成两个半圆形，划分成低频率(F＜10kHz)和高频率(F＞10kHz)。基于Cole模型开发了拟合算法，并计算中心特征参数。参数使用标准均方误差验证且0.7％的谱被丢弃。从人类获得的实验数据来看，随着胃粘膜变成缺血时观察到的最大变化在低频率下出现(其对组织损伤是特异性的和敏感的)，且随灌注不足的程度变化。
文档编号A61B5/053GK102307524SQ201080006690
公开日2012年1月4日 申请日期2010年3月15日 优先权日2009年3月16日
发明者E·萨克里斯添, J·J·M·德弗尔特, M·M·古迪尼兹, N·E·贝尔特兰 申请人:基础灌注公司