生物阻抗摄谱系统和方法技术方案

一种用于生物阻抗摄谱的设备和方法被校正用于呼吸伪影。使用呼吸信号连同阻抗信号，以调整在进行测量的呼吸周期之内的时间。所述校正允许所述设备利用较少的测量点精确地表征组织参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生物阻抗摄谱系统和方法
本专利技术涉及一种生物阻抗摄谱系统和方法，并且尤其涉及一种补偿呼吸伪影的系统和方法。
技术介绍
在患有低左心室射血分数的心力衰竭患者中的常见症状是液体积聚在肺部。当心脏不能设法抽走足够的血液时，液体积聚并且引起下降的呼吸能力和在心脏上增加的应变。当前监测液体积聚的商业系统测量一组频率的阻抗。然而，为了改进对液体积聚的评估，已经建议使用若干频率的更完整的组织特征。众所周知，Cole-Cole模型是在10-1000kHz之间频带中的人类组织属性的很好近似，并且该模型已经广泛使用在身体成分估计算法以及肺组织特征和心脏评估的一些应用中(例如在US2006/0247543中公开)。为了研究包括在家庭监测解决方案中的这样测量的可能性，飞利浦已经研发了穿戴式生物阻抗设备，其循环通过一组频率，并且测量对应的阻抗。然而，多种其他因素也影响生物阻抗，例如组织如何分布在测量点之间、组织压缩作用、血液灌注、进气量等。在测量期间也采集这些变化。实际上，在阻抗心动描记法和阻抗呼吸描记法的领域中众所周知记录阻抗以测量这些信号中的一些。捕获在若干频率处的阻抗值的设备将必然捕获在呼吸周期的不同阶段的这些值中的一些。当前方法通过在若干测量周期上取平均来解决该问题(也被称为“扫频”)。然而，这导致长测量时间，在所述长测量时间期间要求对象是静止的。绝对时间取决于电子的速度和组织参数的接受误差水平。
技术实现思路
本专利技术针对呼吸形变减少多频率生物阻抗谱的精度的问题。根据本专利技术，提供一种根据独立权利要求所述的方法和系统。在一个方面，本专利技术提供一种生物阻抗摄谱系统，包括：生物阻抗测量系统，包括：电流源，其用于将交流电流应用到身体组织；读取装置，其用于读取来自身体组织的电压；控制器，其用于改变被应用到身体组织的交流电流的频率；处理器，其用于从应用的电流值和读取的电压中导出频率相关阻抗函数；以及呼吸监测器，其用于监测或导出用户的呼吸模式，其中，处理器还用于处理组织特征函数、经监测或导出的呼吸模式以及频率相关阻抗函数，以便导出组织参数。本专利技术提供一种方法和系统，在所述方法和系统中，呼吸信号被捕获并且用于在组织特征函数上调整呼吸期间变化的几何结构，并且从而组织参数估计。以这种方式，生物阻抗摄谱校正呼吸伪影。这通过使用呼吸信号连同阻抗信号来实现，以进行调整来考虑在进行测量的呼吸周期中的时间点。所述校正允许设备利用较少的测量点精确地表征组织参数。所述校正涉及做出调整以使用阻抗与呼吸正相关的关系，考虑在呼吸周期中何时记录阻抗值。由此，在最大吸入处，阻抗在峰值，并且在最大呼出期间，阻抗在最小值。这允许较短时期用于提取精确参数。在每个频率处，组织特征函数地有效正规化，以考虑在每个频率处的阻抗测量上的呼吸效应。用于监测或导出呼吸形式的器件能够包括呼吸传感器，所述呼吸传感器独立于生物阻抗测量系统，例如感应带。备选地，用于监测或导出呼吸形式的器件能够包括处理器，所述处理器用于分析频率相关阻抗函数以提取呼吸形式信号。以这种方式，阻抗信号用于导出呼吸形式，并且由此使修改的组织特征函数能够被导出。例如，基于每个频率处的瞬时阻抗信号和频率处的平均阻抗信号，能够获得针对一组频率的呼吸监测器信号。以这种方式，来自(具体频率处的)平均阻抗信号的偏差归因于呼吸形式。处理器能够适于将导出的频率相关阻抗函数映射到校正的组织特征函数，以导出组织特征参数。通过使用校正的组织特征函数，组织特征参数能够更精确，和/或能够从较小的数据集中导出它们。在另一方面，本专利技术提供一种生物阻抗摄谱方法，包括：将交流电流应用到身体组织；读取来自身体组织的电压；改变被应用到身体组织的交流电流的频率；从应用的电流值和读取的电压中导出频率相关阻抗函数；监测或导出用户的呼吸形式，处理组织特征函数、监测或导出的呼吸形式以及频率相关阻抗函数，以导出组织参数。附图说明现在将参照附图详细描述本专利技术的范例，在附图中：图1示出了已知生物阻抗监测系统，并且在本专利技术的方法和系统中能够采用所述已知生物阻抗监测系统；图2是用于解释本专利技术的方法的流程图；图3示出了本专利技术的系统；以及图4示出了使用本专利技术的方法和系统获得的改进。具体实施方式本专利技术提供一种与用于捕获呼吸信号的器件进行组合的生物阻抗摄谱系统(其能够是传统类型)。在一些信号处理用于提取呼吸信号之后，能够使用呼吸传感器，诸如呼吸带(感应式或使用应变传感器)、呼吸描记器或甚至生物阻抗监测器本身。将阻抗和呼吸信号进行组合以减少组织参数测量所需的时间。图1示出了在对象5的胸部上的电极的已知四极性位置，并且在本专利技术的系统和方法之内其能够用于捕获原始生物阻抗测量结果(即，在本专利技术提供的额外信号处理之前)。成组地布置一组电极，使得其与对象的胸部电接触。之后，电极被连接到生成正弦电信号的设备10，在其中两个电极之间提供所述正弦电信号，而同时使用电压表12记录在其他电极之间的观察的电压下降。四极性布置是两个电极在对象的胸部的两侧的标准布置。在胸部的对侧的一对电极用于注入穿过胸部的电流，同时记录在另一对电极(邻近注入电流的电极)之间的电压下降。记录一段时间的电压和电流值，在其之后正弦电流的频率改变。然后在一组频率上迭代该处理。然后根据欧姆定律(Ohmslaw)，根据复合电压和电流来计算阻抗：Z(t)＝电压(t)/电流(t)能够使用不同电极布置，并且多种频率步长是可能的，例如以10kHz的频率步进从10kHz步进到1MHz。频率步进能够是可变的，开始小而随着频率增大步长增加。本专利技术不更改基本生物阻抗信号捕获。根据本专利技术，在该时期期间提取来自对象的呼吸信号，并且所述呼吸信号与来自阻抗测量结果的输出同步。在图2中示出该处理。使用不同途径能够实现捕获呼吸信号和将其与组织模型进行组合的处理，示出了一般流程图内的所有。在图2中的一般处理包括通过步骤20中的传统器件获得阻抗信号和在步骤22中获得呼吸信号。同步步骤(步骤23)是任选的，并且如果已经以不同采样率收集了呼吸数据，所述同步步骤能够用于重新采样所述呼吸数据，使得其匹配生物阻抗信号的采样率。根据呼吸信号导出校正模型(校正步骤24)，以用于校正基于阻抗的组织模型。步骤26中的拟合过程将由方框28示出的组织模型和校正模型24进行组合，并且使用阻抗测量结果，拟合过程输出呼吸参数30和组织参数32。实际上，呼吸参数不需要作为输出，并且系统的目的是以精确和时效性的方式生成组织参数32。下面讨论两个详细的变型。在第一途径中，通过感应式呼吸带捕获呼吸信号，并且之后与生物阻抗测量结果进行组合作为正规化乘积因子。在第二途径中，从阻抗监测器中提取呼吸信号，并且之后与组织模型组合作为加法因子。概念性重要步骤是：(i)与阻抗测量结果同时捕获指示胸扩张/呼吸的信号。(ii)以下调最大吸入期间捕获的阻抗值和上调最大呼出期间捕获的阻抗值的方式将呼吸信号与组织模型进行组合。相当于，能够在最大吸入期间向上和在最大呼出期间向下调整组织模型。在两种情况下，能够认为，通过将修改包括到测量的阻抗值或者通过将修改包括到模型本身，导出校正的组织特征模型。在使用感应带的第一途径中，感应带越过电极系在胸部周围，例如来自Respironics(商标)的zRIP设备。之后，来自设备的电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物阻抗摄谱系统，包括：生物阻抗测量系统，包括：电流源(10)，其用于将交流电流应用到用户的身体组织；读取装置(12)，其用于读取来自所述身体组织的电压；控制器(μP1)，其用于改变被应用到所述身体组织的所述交流电流的频率；处理器(μP1、μP2)，其用于从应用的电流值和读取的电压中导出频率相关阻抗函数(F1)；以及呼吸监测器(42)，其用于监测或导出所述用户的呼吸形式，其中，所述处理器(μP2)还用于处理组织特征函数、监测或导出的呼吸形式以及所述频率相关阻抗函数，以便导出组织参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.15 US 61/598,9361.一种生物阻抗摄谱系统，包括：生物阻抗测量系统，包括：电流源(10)，其用于将交流电流应用到用户的身体组织；读取装置(12)，其用于读取来自所述身体组织的电压；控制器(μP1)，其用于改变被应用到所述身体组织的所述交流电流的频率；处理器(μP1、μP2)，其用于从应用的电流值和读取的电压中导出频率相关阻抗函数(F1)；以及呼吸监测器(42)，其用于监测或导出所述用户的呼吸形式，其中，所述处理器(μP2)还用于处理组织特征函数、监测或导出的呼吸形式以及所述频率相关阻抗函数，以便校正所述组织特征函数，以考虑呼吸周期中读取所述电压的时间点，并且导出组织参数。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器适于从所述组织特征函数和所述监测或导出的呼吸形式中导出经校正的组织特征函数(F2)。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述呼吸监测器(42)包括呼吸传感器。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述呼吸传感器包括带。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述呼吸监测器(42)包括处理器，所述处理器用于分析所述频率相关阻抗函数(F1)，以提取所述呼吸形式信号。6.根据权利要求4所述的系统，其中，用于分析所述频率相关阻抗函数的处理器适于，基于所述频率处的瞬时阻抗信号和所述频率处的平均阻抗信号，导出针对一组频率的所述呼吸形式信号。7.根据权利要求2所述的系统，其中，所述处理器(μP1、μP2)适于将所述导出的频率相关阻抗函数(F1)映射到所述经校正的组织特征函数(F2)，以导出组织特征参数(TP)。8.一种生物阻抗摄谱方法，包括：将交流电流应用到用户的身体组织；读取来自所述身体组织的电压；改变被应用到所述身体组织的所述交流电流的频率；从应用的电流值和读取的电压中导出频率相关阻抗函数(F1)；监测或导出所述用户的呼吸形式，处理组织特征函数(F1)、监测或导出的呼吸形式以及所述频率相关阻抗函数，以校正所述组织特征函数，以考虑呼吸周期中读取所述电压的时间点，并且导出组织参数。9.根据权利要求8所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·G·L·库巴于伦斯滕，A·G·博诺米，J·M·里斯塔马，J·卡法雷尔，H·赖特尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL