[发明专利]用于评估呼吸窘迫的方法和装置

说明书

公开了一种用于根据体积描记法数据来评估呼吸功能的方法和装置，所述数据可从例如脉搏血氧计获得。从体积描记图数据获得的脉动波形被处理，以获得第二波形，所述第二波形在多个呼吸周期上延伸并且表示由脉动波形限定的脉搏跳动区域中的呼吸相关变化。分析第二波形以获得指示呼吸窘迫的信息。可以基于第二波形中的呼吸峰值的大小来计算呼吸指数，其很好地提供了呼吸窘迫的指示。描述了在哮喘和睡眠呼吸暂停中的应用。

相关申请的交叉引用

本发明要求2014年7月28日提交的标题为“测量血氧呼吸指数的方法和装置”的美国临时专利申请号62/029,572，以及2014年11月30日提交的标题为“用于检测睡眠呼吸暂停的血氧呼吸指数(ORI)方法”的美国临时专利申请号62/085,559的优先权，两者均通过引用并入本文。

技术领域

本发明通常涉及测量和监测患者的生理参数或状态，更具体地涉及使用体积描记法评估患者的呼吸努力或窘迫的系统和方法。

背景

光学体积描记法可用于通过检测奇脉(PP)的存在或程度来评估患者的呼吸努力或窘迫。医学术语“奇脉”是指吸气期间收缩期动脉血压异常大幅度下降，和呼吸周期内体积描记脉搏波幅度的相应异常大的变化。奇脉是呼吸窘迫或努力的指示，并且可能是伴随呼吸障碍的各种医学病症(包括但不限于哮喘，睡眠呼吸暂停和肺气肿)的症状。在正常情况下，呼吸周期内的收缩压变化通常在2-5毫米汞柱的范围内。呼吸系统疾病可能会导致奇脉达到10mmHg或更高。为了客观地确定其病情的严重程度，快速检测和监测奇脉以用于评估急性呼吸窘迫患者状况的重要性已经在本领域中得到长期认可。国家心肺血研究所已经建议在所有哮喘患者中测量奇脉。

光学体积描记器是通过测量身体部分(通常是指尖，脚趾或耳垂)对红光和/或红外(IR)光的吸收变化来测量患者身体部分的血液体积变化的装置。测量区域(即血管床)中的血液量的变化引起光吸收的变化，因此光的吸收与输送到该组织的血液量成比例地变化。体积描记信号因此模拟动脉脉压波形，可用于检测PP。

经常使用的光学体积描记器的变体是脉搏血氧计，其使用在两个或更多个不同波长的光，例如约660nm(红光)和约940nm(红外光)处获得的两个或更多个光吸收信号，来测量血氧饱和度或血红蛋白氧饱和度(SpO2)。脉搏血氧计通常包括探针，该探针附接到患者的附肢，并且引导来自两个或更多个光发射器的光信号脉冲通过附肢。由组织透射的光的强度通过光电检测器进行监测。脉搏血氧计中的输出体积描记信号的脉动分量反映了动脉血的小动脉床的扩展，并提供了用于监测所关注的血液分析物，氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度变化的基础。

迄今为止，使用脉搏血氧计检测奇脉的大多数方法是基于提取和测量来自与呼吸相关的血氧计的体积描记信号(“体积描记图(pleth)”)的频率分量，或者基于测量体积描记图波形高度的变化，或者基于测量体积描记图基线的变化。然而，注意到这些方法可能缺乏灵敏度和精度，和/或可能是不可靠的，部分原因是单个参数(诸如体积描记图波形高度)的测量可能不完全适合于量化PP，其代表在呼吸周期的吸气阶段，左心室搏动量(“LVSV”)减少，和/或在呼吸周期的呼气阶段，LVSV增加。此外，那些没有充分测量在心动周期期间发生的舒张期变化的技术可能是不准确的，因为它们没有充分考虑到舒张期变化对奇脉的贡献。授权给D.H.Arnold的美国专利6,869,402,7,044,917和7,828,739(其通过引用被并入本文)描述了一种用于量化PP的技术，该技术基于比较从单一体积描记图信号提取的两个脉冲波形的曲线下面积(AUC)。Arnold指出，作为二维参数的AUC可能比基于检测波形高度或基线的变化的技术更适合于量化LVSV和相关血流量的变化，从而更适合于测量PP。尽管基于在体积描记图信号期间测量的最小和最大AUC值之间的差异△AUC的PP估计(PEP)显示出与呼吸努力或窘迫相关，但是该技术也被发现产生频繁的假阳性，并且在检测和量化PP中可能缺乏一致性，特别是当测量期间脉搏和/或呼吸频率变化时。

因此，可以理解，可能存在与用于评估患者的呼吸困难和/或努力以及测量奇脉的当前解决方案和技术相关联的显著的问题和缺点。