用于在循环血量的评价中使用的传感器系统和感测方法技术方案

在一种传感器系统(12)中，至少一个PPG传感器(14)的输出信号被处理以导出修改的脉搏幅度变化(PAV)值，所述输出信号被修改以考虑PPG传感器输出信号的基线变化。特别地，修改的PAV通过执行修改步骤(42)来导出，在所述修改步骤中：PPG传感器输出的基线变化被导出并且与之前导出的PAV进行组合，或者，PPG传感器输出首先被处理以在之后从补偿的信号导出PAV之前执行基线变化补偿。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在循环血量的评价中使用的传感器系统和感测方法
本专利技术涉及用于在循环血量的评价中使用的传感器系统和方法。
技术介绍
循环血量是存在于循环系统中并且在任何给定时间有效地灌注身体中的组织的总动脉血液体积。最佳循环血量状态对于手术室(OR)和重症监护室(ICU)中的患者来说是重要的。血容量过低是减少的血液体积的状态，并且能够导致到组织的不足的氧气递送。血容量过多是血液中的流体超载的状态，并且能够诱发组织水肿和氧气递送改变。已经表明旨在提供最佳循环血量的血流动力学优化能够改善术后结果，并且降低外科手术的成本。遗憾的是，循环血量状态不能被直接评价。流体响应性已经用作血量状态的间接评价。其旨在确定是否能够通过给予流体来改善患者的心输出量并且因此改善血流动力学。在一些情况下，额外的流体负荷可以引起并发症，并且因此必须被避免。为了评估流体响应性，已经提出了静态指标和动态指标。静态指标包括例如中心静脉压力(CVP)和左心室舒张末期面积。然而，已经证明这些对于评价流体响应性来说具有不良的性能。已经表明依赖于心肺相互作用的动态指标对于经历机械通气的患者来说是更好的预测器。机械通气诱发胸内压力(即，心肌上的外部压力)的周期性变化。胸内压力的周期性变化能够诱发心脏的预负荷(心脏内部的舒张末期血容量)的周期性变化。预负荷的周期性变化能够诱发心脏的每搏输出量的周期性变化，这将显现为脉搏压力的周期性变化。如果胸内压力的周期性变化导致每搏输出量的足够强的周期性变化，则预测患者是流体响应的。如果胸内压力的周期性变化未导致每搏输出量的足够强的周期性变化，则预测患者不是流体响应的。脉搏压力变化(PPV)的测量被设计为量化血流动力学波形的脉搏幅度的周期性变化。PPV最初在动脉血压(ABP)信号上进行定义：PPV(％)＝100×{(PPmax-PPmin)/([PPmax+PPmin]/2)}其中，PP指的是脉搏压力。因此，这实际上是对脉搏压力的变化除以平均脉搏压力的测量。在正压通气期间，脉搏压力随着吸气而增加，并且随着呼气而降低。已经表明PPV对于具有与败血症相关的急性循环衰竭的机械通气的患者和对于已经经历冠状动脉旁路移植术的患者是有用的。一般来说，已经证明PPV的应用降低了住院的时长。PPV的引出经常与导管插入相关联，这可以导致临床并发症。因此，已经提出从光电体积描记图(PPG)导出脉搏幅度变化(PAV)作为替代。其被精确地定义为：PAV(％)＝100×{(PAmax–PAmin)/([PAmax+PAmin]/2)}其中，PA指的是PPG信号的脉搏幅度。PPG传感器提供用于测量身体的体积变化的无创测量方法。总的来说，(PPG测量的)PAV提供用于PPV的无创替代。PPV提供心脏的每搏输出量的周期性变化的指示，这进而指示由机械通气引起的胸内压力的周期性变化正在影响心脏的预负荷的程度。在对预负荷的影响极大的情况下，这指示流体响应性。相反指示低流体响应性。因此，推断出监测PAV信号能够提供流体响应性的无创指示。脉搏血氧计是基于PPG的传感器的常见范例。脉搏血氧计的目的是监测患者的血液的氧气饱和度。虽然这种传感器的目的是获得血氧饱和度的测量，但是其也检测皮肤中的血液体积的变化，并且由此执行PPG感测。通过检测血液体积的变化，获得对应于脉搏的周期性信号。PPG传感器(诸如脉搏血氧计)因此通常用来提供脉搏率的测量。PPG传感器包含至少一个光源(或发射器)(诸如LED)和一个光传感器。光源(LED)和传感器被放置为使得该源(LED)将光引导到用户的皮肤内，光被反射或透射，并且被传感器检测。除此之外，所反射/透射的光的量通过皮肤内的血液的灌注来确定。PPG系统例如包括红色光源(红色LED)、近红外光源(近红外LED)和光电探测器二极管。传感器通常被配置有直接在患者的皮肤上的、通常在手指或脚趾或耳垂上的LED和光电探测器二极管。患者上的其他地方也可以是合适的，包括前额、鼻子或面部的其他部分、腕部、胸部、鼻中隔、鼻翼、耳道、和/或嘴的内部(诸如面颊或舌头)。光源(LED)发射在不同波长处的光，该光被扩散通过患者的皮肤的血管床，并且被光电探测器二极管接收。在这些波长中的每个波长处的变化的吸收率被测量，从而允许传感器确定单独由于脉动的动脉血液的吸收率，例如排除静脉血液、皮肤、骨骼、肌肉和脂肪。得到的PPG信号然后可以被分析。已经发现当在外科手术期间连续比较时PPV与(如通过PPG测量的)PAV之间的一致性是差的。后处理可以用来改善PPV与PAV之间的关系，但是这会导致相当大的延迟。与根据ABP信号导出的PPV相比，根据PPG信号导出的PAV易受更多因素影响。这是由于血管紧张度伪影和其他测量噪声的存在。此外，PPG信号中包含的能够用于PPV估计的信息未被完全利用。因此需要与已知的方法相比具有更短的延迟并且能够改善PPV与PAV之间的一致性和相关性的改善的信号处理方法。
技术实现思路
本专利技术通过权利要求来进行限定。根据本专利技术的第一方面的范例提供了一种传感器系统，包括：PPG传感器；以及控制器，其用于处理来自所述PPG传感器的输出信号，所述控制器适于基于以下操作来生成修改的脉搏幅度变化值：导出所述PPG传感器输出信号的基线变化；根据所述PPG传感器输出信号来导出脉搏幅度变化值，以及执行调整前或调整后步骤，通过所述调整前或调整后步骤基于所述PPG传感器输出信号的所述基线变化来实现在所导出的脉搏幅度变化值方面的修改，所述步骤包括：在导出所述脉搏幅度变化值之前基于所导出的基线变化值将基线变化补偿应用到所述PPG传感器输出信号，并且/或者在导出所述脉搏幅度变化值之后，将所导出的基线变化值与所导出的脉搏幅度变化值进行组合，以由此生成所述修改的脉搏幅度变化值。本专利技术基于专利技术人关于PPG基线变化信息在改善测量到的脉搏幅度变化(PAV)与脉搏压力变化(PPV)之间的一致性和相关性方面的实用性的洞察。特别地，与预期相反，已经发现将测量到的PPG信号的基线变化与根据PPG信号导出的PAV值(例如线性地)组合导致在PAV与等价的PPV之间的一致性方面的改善。此外，已经发现在导出PAV之前将基线补偿应用到(原始)测量到的PPG信号也导致PAV与PPV的改善的一致性。两种方法的组合(即在确定PAV之前对PPG信号进行基线补偿并且然后对PPG信号的基线变化值与所导出的PAV进行组合)导致在PAV与PPV一致性方面的组合的改善。因此，本专利技术的实施例基于两种相关方法中的一种。第一种方法包括在导出脉搏幅度变化值之前将基线变化补偿应用到PPG传感器输出信号，所导出的脉搏幅度变化值然后提供(为)修改的脉搏幅度变化值。第二种方法包括首先根据PPG传感器输出信号来导出脉搏幅度变化值，并且随后将该导出的基线变化值与所导出的脉搏幅度变化值进行组合，以由此生成修改的脉搏幅度变化值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器系统(12)，包括：/nPPG传感器(14)；/n控制器(18)，其用于处理来自所述PPG传感器的输出信号(30)，所述控制器适于基于以下操作来生成修改的脉搏幅度变化值(48)：/n导出所述PPG传感器输出信号的基线变化；/n根据所述PPG传感器输出信号来导出脉搏幅度变化值(32)，以及/n执行调整前或调整后步骤(42)，通过所述调整前或调整后步骤基于所述PPG传感器输出信号的所述基线变化来实现在所导出的脉搏幅度变化值方面的修改，所述步骤包括：/n在导出所述脉搏幅度变化值之前将基线变化补偿(52)应用到所述PPG传感器输出信号(30)，所述补偿基于所导出的基线变化，并且/或者/n在导出所述脉搏幅度变化值之后，将所导出的基线变化与所导出的脉搏幅度变化值进行组合(46)以由此生成所述修改的脉搏幅度变化值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170927 EP 17193449.01.一种传感器系统(12)，包括：
PPG传感器(14)；
控制器(18)，其用于处理来自所述PPG传感器的输出信号(30)，所述控制器适于基于以下操作来生成修改的脉搏幅度变化值(48)：
导出所述PPG传感器输出信号的基线变化；
根据所述PPG传感器输出信号来导出脉搏幅度变化值(32)，以及
执行调整前或调整后步骤(42)，通过所述调整前或调整后步骤基于所述PPG传感器输出信号的所述基线变化来实现在所导出的脉搏幅度变化值方面的修改，所述步骤包括：
在导出所述脉搏幅度变化值之前将基线变化补偿(52)应用到所述PPG传感器输出信号(30)，所述补偿基于所导出的基线变化，并且/或者
在导出所述脉搏幅度变化值之后，将所导出的基线变化与所导出的脉搏幅度变化值进行组合(46)以由此生成所述修改的脉搏幅度变化值。


2.根据权利要求1所述的传感器系统(12)，其中，所述基线变化基于所述PPG的脉搏最大值随着时间的变化来导出。


3.根据权利要求1或2所述的传感器系统(12)，其中，所述PPG传感器(30)是手指或前额PPG传感器。


4.根据权利要求1-3中的任一项所述的传感器系统(12)，还包括：
第二PPG传感器(30)；
其中，所述控制器(18)用于处理来自所述PPG传感器和所述第二PPG传感器的输出信号，
所述控制器还适于：
基于以下操作来生成第二修改的脉搏幅度变化值(32)：根据所述第二PPG传感器输出信号来导出脉搏幅度变化值，并且基于所述第二PPG传感器输出信号的基线变化来在第二导出的脉搏幅度变化值方面执行所述调整前或调整后步骤(42)，以由此实现在第二脉搏幅度变化值方面的修改，并且
基于针对所述PPG传感器和所述第二PPG传感器的所述修改的脉搏幅度变化值的组合来导出输出脉搏幅度变化信号(50)。


5.根据权利要求4所述的传感器系统(12)，其中，所述PPG传感器(14)中的一个是手指PPG传感器，并且另一个是前额PPG传感器。


6.根据权利要求4或5所述的传感器系统(12)，其中，所述控制器(18)适于导出输出脉搏幅度变化(50)作为针对所述PPG传感器和所述第二PPG传感器的所述修改的脉搏幅度变化值(48)的均值。


7.根据任一前述权利要求所述的传感器系统(12)，其中，所述基线变化补偿(52)包括执行高通滤波。


8.根据任一前述权利要求所述的传感器系统(12)，其中，所述基线变化补偿(52)包括：针对所述或每个PPG传感器(14)，导出所述或每个PPG传感器输出信号(30)的基线变化(36)，并且处理所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙少雄，W·H·佩特斯，R·拜泽梅尔，龙曦，R·M·阿尔特斯，
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