用于测量毛细血管再充盈时间的方法与流程

以下总体涉及毛细血管再充盈时间的测量。其具体结合在测试和诊断脱水或灌注急性低血压症中针对儿科对象和成人对象两者提供准确的对象特定的毛细血管再充盈时间而应用。其还具体结合基于标准化输入将这些对象特定的计算结果提供给临床医师应用。然而，应理解到，以下也适用于其他使用场景并且不一定限于前述应用。

背景技术：

对象的毛细血管再充盈时间(crt)在评估心血管系统健康中是有用的度量。微循环(例如，在毛细血管中)的快速的重新灌注是心血管系统能够遍及身体高效地分布血液的良好指示，然而缓慢的重新灌注可能指示需要调查的心血管问题。评估crt的当前方法采用由主治临床医师做出的主观测量(被称为“手指发白测试”)。在该测试中，临床医师挤压对象的手指、释放并且对针对手指恢复其粉红色所需要的秒数进行计数——主观并且不频繁地记录的度量。手指发白测试也是相对的，因为一个临床医师可能比另一临床医师更用力地按压对象的手指。

确定当经受手指发白测试的手指返回到其开始颜色时的确切时间是主观的并且已经证明是均匀地应用的困难的任务。确切地确定何时组织颜色已经返回基线颜色并且对2或3秒阈值准确地计算时间是困难的任务，其限制了测试的临床价值。

技术实现要素：

以下还提供了克服以上提到的问题和其他问题的新的并且经改进的方法和系统。

根据一个方面，公开了一种用于测量crt的方法。所述方法包括，从光源发射光并且打开被定位在所述光源附近的相机以识别患者的手指。然后，患者的手指以所确定的时间量被按压。启动移动设备上的集成应用，其中，所述集成应用打开所述光源并且使用所述相机，所述相机被定位于所述光源附近以检测所述患者的手指中的颜色变化并且使用该信息，所述方法根据所述患者的手指的所述颜色中的所述变化之间经过的时间来计算所述crt。

根据本申请的另一方面，公开了一种用于测量crt的装置，所述装置包括：光源，其用于发射光；以及在所述光源附近的相机，其被配置为识别患者的手指。使用至少一个患者手指和被配置为打开所述光源和所述相机的至少一个处理器，所述处理器还被配置为使用所述相机来检测所述患者的手指中的颜色变化以根据所述患者的手指中的颜色中的所述变化之间经过的时间来计算所述crt。

根据本申请的另一方面，公开了一种用于测量和计算crt的系统。所述系统包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为使用相机和光源来确定来自开始时间和结束时间的患者的手指的颜色中的变化之间经过的时间来计算针对患者的crt。所述系统还包括：存储器，其被配置为存储患者数据；通信网络，其被配置为发送和接收临床信息；以及用户接口，其被配置为从所述至少一个处理器和存储器接收输入，所述用户接口被配置为显示所计算的结果。

一个优点存在于基于客观测试准则的对象的crt的经改进的确定和计算。

另一优点存在于经改进的临床工作流。

另一优点存在于经改进的患者护理。

本领域技术人员在阅读和理解以下详细说明之后，将领会到本发明的更进一步的优点。

附图说明

本发明可以采取各种部件和各部件的布置以及各种步骤和各步骤的安排的形式。附图仅出于图示优选的实施例的目的并且不应被解释为对本发明的限制。

图1图示了实现用于计算毛细血管再充盈时间的方法和装置的代表性系统；

图2a图示了用于采集和计算对象的毛细血管再充盈时间的具有相机镜头和与所述相机镜头偏移的集成光源的范例毛细血管再充盈测试(crt)装置；

图2b图示了利用对象的手指来计算毛细血管再充盈时间的图1的crt装置的示范性使用；

图2c图示了用于利用用于防止环境光到达对象的手指并且任选地用于在测试期间将一致的压力施加到对象的手指的套带(cuff)采集和计算对象的毛细血管再充盈时间的crt装置；

图3图示了用于在计算毛细血管再充盈时间中使用的另一范例crt装置；

图4图示了用于计算毛细血管再充盈时间的方法；并且

图5图示了计算crt的范例图解，其中，血流正常、然后被堵塞并且最后返回正常。

具体实施方式

在本文中公开了使用客观技术来确定患者毛细血管再充盈时间(crt)的装置和方法。(更一般地，所公开的crt测量技术可以被应用到对象，其可以是患者或经历日常身体检查或临床筛选等的对象——为了简单起见，在本文中使用术语“患者”)。在一个方法中，使用容易获得的相机、嵌入的光源(相机闪光灯)和集成应用(即，电子数据处理设备)，患者的手指被挤压或被按压，并且使用相机颜色标度上的led波长标度，确定患者的手指花费多久返回到在其被按压之前的其开始颜色。可以使用颜色返回的自动评价来评估crt。在自动方法中，提供使用标准化和预定力挤压患者的手指的柔性不透明套带。在释放后，相机确定直到患者的手指返回到其开始颜色要多久。该信息然后被发射到移动设备上的用户接口或者单独的医学设备。

在本文中公开了用于计算患者的crt的方法。在一些实施例中，在完成计算时，crt被分类为分类类别并且结果和分类被提交到临床医师用于审阅。在成人患者的情况下，crt通常被用于测试脱水或急性高血压。crt通常在儿科领域中被使用，用于检查婴儿和儿童中的脱水。

参考图1，示出了图示用于计算毛细血管再充盈时间(crt)并且将其发送到用户接口用于临床医师审阅的代表性系统的框图。系统100合适地包括：移动或可穿戴设备102，其装备有在毛细血管再充盈时间间隔期间采集针对手指的图像或光学数据的相机103；至少一个电子处理器104(例如，微处理器、微控制器等)，其根据所采集的图像或光学数据来计算毛细血管再充盈时间(crt)；任选的发射器106，其用于发射所计算的患者信息离开所述移动或可穿戴设备102；以及存储器108，其用于存储所计算的患者数据。在一些实施例中，用户接口112(例如，多功能患者监视器、护士站计算机等)经由通信网络110相互连接以接收从移动设备102发射的crt值。额外地或者替代地，设备102可以在设备102的显示屏114上显示crt值而不发射其(注意，电子部件104、106、108通常被设置在移动或可穿戴设备102内，使得其被显示屏114阻挡)，并且所述值由采集crt的医生、护士或其他医务人员合适地读取并且手动地输入到患者记录中。应预期到，通信网络110包括以下中的一项或多项：因特网、内联网、局域网、广域网、无线网络、有线网络、蜂窝网络、数据总线、蓝牙、红外或其他短距离无线连接等。还应当理解，所述系统的部件可以被定位在中心位置或多个远程位置处。

一个或多个处理器104合适地运行实现前述功能并且控制相机103以采集图像或光学数据的计算机可执行指令，其中，所述计算机可执行指令被存储在与处理器104相关联的存储器108上。然而，预期在硬件中实现前述功能性中的至少一些而不使用处理器。例如，模拟电路可以被用于实现相机103的操作/控制功能中的一些。而且，系统100的部件任选地包括发射器单元106，其给处理器104提供接口，从所述接口在通信网络110上进行通信并且通过用户接口112将信息提供给临床医师。

参考图2(a)，在一个说明性实施例中，图1的移动设备102包括具有集成光源(例如，led)202的装备有相机的移动设备200(例如，装备有相机的蜂窝电话、装备有相机的平板计算机等)，所述集成光源常规地被用作用于静止照片摄影的闪光灯或者用于持续照明(例如，用于获得视频和相机204)的手电筒。一般而言，相机204包括与镜头(其可以是针孔镜头，但是通常提供折射型透镜元件(例如复合透镜))光学地耦合的电荷耦合器件(ccd)、cmos或其他图像传感器阵列。在一些实施例中，相机204可以被配置为提供可调节的焦点。装备有相机的移动设备200由合适的固件或软件配置为操作光源202和相机204以采集人、地点、物体等的照片。例如，相机可以是“傻瓜式”相机。如本文所公开的，相机额外地被配置为，例如，通过在移动设备102上运行的适合的应用程序(“app”)206(在图2(a)中图解地所指示的)，使用相机204和光源202执行毛细血管再充盈时间(crt)测量。例如，移动设备200可以运行ios移动操作系统(从美国加利福尼亚州库比蒂诺苹果公司可获得的)。在另一实施例中，移动设备200运行安卓移动操作系统并且crtapp206是安卓app。

参考图2(b)，为了测量毛细血管再充盈时间，临床医师将启动crtapp206，例如，通过触摸被示出在移动设备200的显示器上的表示crtapp206的图标。(显示器在移动设备200的反面并且因此在图2(a)和图2(b)的视图中是不可见的)。crtapp206然后提示用户(例如，经由被示出在显示器上的文本和/或经由模拟语音消息)以将患者的手指210之一放置在相机204和集成光源202二者上，并且在不按压的情况下将其保持在那里几秒。在几秒之后，由crtapp206提示临床医师来将患者的手指210按压或挤压到相机204上几秒，并且然后释放患者的手指的压力，同时再将患者的手指210保持在那里几秒。(在替代的实施例中，crtapp206不提示临床医师按压或挤压手指而是替代地监测相机204的输出以基于手指的光学地检测到的发白而自动地检测该操作)。结合测试，crtapp206操作集成光源202以使得光源202生成至少在手指按压相机204的点附近照射手指210的光。将注意到，光源202与相机204横向地偏移，使得光源202未直接地照射手指按压相机204的点。然而，发明人已经发现，典型的人类手指是足够地半透明的，使得足够量的光从光源202“泄露”到相机204的视场中以为crt测量提供照明。crtapp206通过分析由相机204生成的相机图像流来计算患者的crt。在一个方法中，crt分析利用图像流的红色和/或绿色和/或蓝色分量，并且寻找识别挤压的起始的信号失真(例如，颜色变化)、识别释放的第二失真，并且最后地，信号返回到其挤压前特性。可以从后面的两个事件之间经过的时间来导出crt。

在一些移动操作系统中，对相机的底层访问可能是不可用的。在这样的情况下，手指压力的起始、手指压力的释放的检测和颜色返回的测量结果合适地基于由相机所采集的“图像”的时间序列。例如，在视频模式中，相机采集图像(帧)的时间序列，通常地以30帧(图像)每秒的速率，其对于良好的crt时间分辨率是足够快速的。由于手指10按压相机204，因而所采集的“图像”实际上未聚焦；然而，每帧的积分强度(例如，被计算为每帧的平均像素强度)是用于皮肤颜色的适合的度量并且可以被用于表征颜色返回。

参考图2(c)，在变型实施例中，患者的crt是使用参考图2(a)所描述并且还包括的套带212的硬件来计算的，所述套带212在crt测量之前被夹在移动设备200的光源202和相机204上(以图2(c)中的虚线轮廓形式所示的)。患者将他或她的手指滑动到套带212上，套带212使其在测量期间免受环境光影响。在一个实施例中，套带212是不透明并且柔性的被动套带，后者以便允许临床医师在套带中挤压手指。被动套带提供手指对齐，并且可以包括软材料以对所施加的压力进行缓冲并且将其分布在手指上。

在另一实施例中，套带212是刚性或可充气套带，其还用作用于将压力应用到手指的医学设备。在该方法中，使用用于使手指在crt测量期间免受环境光影响的刚性或可充气套带212来计算患者的crt。在刚性套带实施例中，套带包括执行挤压和释放动作的一个或多个内置伺服电机(未示出)，这允许标准化压力。在可充气套带实施例中，套带是可充气的(例如，使用建造到套带中的隔膜泵)，以在充气状态中将压力施加到手指。在要么刚性要么可充气实施例中，任选地包括压力传感器(未示出)以提供关于施加的压力的正反馈。有利地，刚性套带212的伺服电机(或可充气套带的充气单元)由crtapp206控制，允许app206知道确切的释放时间。

虽然套带212被描述为非透明或不透明的，但是不一定要求此。环境光是有问题的，因为其可以包括可以干扰毛细血管再充盈监测的瞬态，或者可能太亮而降低毛细血管再充盈监测的灵敏度。通常地，环境光强度在crt测量的时间帧期间在医生的办公室或医院中基本上是恒定的，因此套带不透明可以不是必须的，或者半透明套带可以是足够的。即使套带212未被设计为阻止环境光，将患者的手指引导到针对crt测量的适当的位置也可以是有用的，并且如在一些实施例中已经描述的，套带212还为crt测量提供主动压力。

参考图3，在另一说明性实施例中，图1的设备102是可穿戴设备(诸如具有目镜(即，眼镜)的形式的说明性光学头戴式显示器(ohmd)300)。ohdm300包括相机302，并且ohdm300的显示器用作用于反馈的监视器。设备300还包括微处理器或微控制器，其运行应用程序(“app”)306以执行毛细血管再充盈时间(crt)测量。在一个预期的实施例中，ohmd300是谷歌眼镜(googleglass)单元(从美国加利福尼亚州山景城谷歌可获得)，其在android移动操作系统的谷歌眼镜特定版本下运行应用程序(“app”)306。为了执行crt测量，临床医师穿戴ohmd300并且察看患者的手304，其中，相机302聚焦于手304上。可以以各种方式发起crt测量，例如通过经由ohmd300的显示器或者经由由ohmd单元300所生成的模拟语音提供给临床医师的指令、或通过临床医师说出并且由ohmd300的语音识别部件检测的语音命令、或者使用合适的图像分割技术所识别的相机304的视场中的手304的自动检测等。相机302检测感兴趣的指甲(或替代地察看手指的指垫侧)、执行基线颜色评估并且提供基线颜色指数(例如，红色通道的指甲强度直方图的峰强度或auc)。然后，临床医师将压力施加到感兴趣的手指指甲几秒。当内科医师释放手指时，相机302重新检测手指并且将其颜色记录在每个视频帧中(例如，以30帧/秒在十秒期间)。相机302可以使用视频记录或静止图像(即，照片)的时间序列来采集患者的手指中的颜色变化以供分析。在记录的完成之后，通过确定指甲重新获得其基线颜色的视频帧或静态照片，或者通过将数学函数拟合到顺序视频帧中的测得的颜色用于毛细血管再充盈时间的更加可再生的确定，来确定crt。

将注意到，图3的实施例与图2(a)、(b)、(c)的实施例不同，因为不存在相机光源202的类似物。图3的实施例依赖于环境光以便采集指甲的图像。额外地或者替代地，预期包括ohmd300上的光源或其他光源。

参考图4，示出了图解用于测量患者的毛细血管再充盈时间的说明性方法400的过程流程图。方法400适于诸如图2(a)、2(b)、2(c)的装备有相机的设备200的设备，其具有足够接近以利用单个手指节覆盖的相机和光源。在操作402中，在移动设备200上启动crtapp206。在操作404中，crtapp206打开光源202，并且在操作406中，激活相机204。在操作408中，患者的手指被按压到相机，并且在操作410中，相机计算患者的手指的基线颜色。基线颜色是相机将检测患者的毛细血管再充盈时间的起始点。在基线测量操作410之后，在操作412中，临床医师(或自动套带212，在包括相同内容的实施例中)针对定义的时间量挤压或按压(即，施加压力到)患者的手指。例如，在一些适合的实施例中，患者的手指被按压3秒。在操作412的结尾处，临床医师或自动套带然后释放患者的手指。在操作414中，当毛细血管再充盈血液时，相机取得患者的手指的视频图像(帧)或静止图像的时间序列，并且crtapp206将患者的crt计算为直到患者的手指在被挤压之后返回到其基线颜色经过的时间量。任选地，在操作416中，crtapp206为临床医师将数据分类为类别组。例如，类别组可以被分类为“非常低”(例如，crt<1秒)、“低”(例如，crt＝1-2秒)、“正常”(例如，crt＝2-3秒)、“高”(例如，crt＝3-4秒)或“非常高”(例如，crt>4秒)。在操作418中，crt值和/或任选的crt分类信息被发送到用户接口以供临床医师审阅。

可以类似地执行使用图3的ohmd300的crt测量。此处，不存在操作404的类似物，并且操作408对应于将相机302聚焦到指甲上，例如，通过使穿戴ohmd300的临床医师察看指甲。图像分割算法可以任选地被应用以更具体地识别图像中的指甲区域。

参考图5，示出了在crt测量期间由移动设备200的相机204或由ohmd300的相机302所采集的光学信号的说明性范例。该示图由crtapp206、306生成，并且在一些实施例中可以在用户接口上被显示给临床医师。图解的区域502指示在任何压力被施加502之前的基线光学信号。当压力被施加时(由箭头504所指示的)，光学信号经历迅速的瞬态504。该瞬态的性质取决于相机、照明和压力的源的特定布置。图5将瞬态504示出为信号中的急剧下降，其可能由于施加压力的临床医师的手阻挡指甲的视图而发生。另一方面，对于图2(a)、2(b)、2(c)的实施例而言，瞬态可以是不同的，因为相机204的视图从不被阻挡。当来自要么临床医师要么压力套带的压力被释放时，可以观察到另一瞬态508。此后，当毛细血管再充盈血液时，相机采集对应的颜色变化并且时间被记录在集成应用410中。当颜色返回到基线颜色时，集成应用停止记录并且计算crt。

将理解到，可以以各种方式量化毛细血管再充盈时间(crt)。在一个方法中，crt被认为是区域510中的上升信号返回到区域502中所观察的基线信号水平的时间。然而，该方法可能易于出现一些错误——例如，在一些情况下，信号可以短暂地向上冲过或向下冲过基线。可以通过表征区域510中的恢复曲线的形状(例如，通过假定恢复区域510中的指数形状来确定时间常量)获得经改进的准确度。另一方法是将crt当作90％恢复时间(或某个其他指定点)，即，光学信号到达基线值的90％的时间，其可以降低向上冲过或向下冲过对crt测量结果的准确度的影响。

crt测量过程还包括确定“开始”时间，即，被施加到手指的压力被移除的时间。这可以以各种方式完成。在前瞻性方法中，控制信号被实时提供以指示压力的移除。例如，在根据图2(c)的包括致动套带212的实施例中，控制信号合适地对应于由套带212对施加的压力的移除。在手动压力方法中，前瞻性开始时间可以被取作内科医师被指示释放压力的时间，但是这假定内科医师迅速地这样做。在回顾式方法中，在足以涵盖毛细血管再充盈时间间隔的时间间隔期间采集根据时间被测量的图像/帧的时间序列或相机通道(例如，红色、绿色或蓝色通道)信号。例如，视频流的采集的开始可以由给临床医师开始crt测试的信号触发，并且视频流可以在几秒到几十秒的固定时间间隔之后或通过被施加到测得的图像/帧/信号的停止准则停止。在这些回顾式方法中，信号处理被应用以检测对应于“开始”时间的压力的释放。为了说明，在图5的范例中，“开始”时间可以通过在阻挡506期间检测信号损耗被检测，跟随有当堵塞被移除时(准瞬时)信号跳跃——后者是“开始”时间的适合的定义。

还可以用各种方式选择被监测以评估毛细血管再充盈过程的光学信号。作为一些说明性范例，光学信号可以是颜色值(例如，使用cie坐标空间或另一颜色空间中的适合的颜色坐标测得的)、色彩或阴影值、强度值(针对特定颜色通道或针对测得的光而没有任何光谱分解)等。

在说明性实施例中，crt针对手指被测量，并且常规地crt针对手指被测量。然而，还预期采用所公开的crt测量设备来测量针对其他解剖区域(诸如耳垂或前臂)中的皮肤的毛细血管恢复时间。一般而言，crt测量需要将压力施加到手指(或耳垂或前臂等)的皮肤以使压力点处的皮肤发白，并且然后在移除该压力时，光学地测量针对压力点处的皮肤的毛细血管恢复时间。

已参考优选的实施例描述了本发明。他人在阅读并且理解前述详细说明之后可以进行修改和变型。本发明旨在被理解为包括所有这样的修改和变型，只要其落入权利要求或其等价方案的范围之内。