[发明专利]从静脉波形信号过滤医疗设备噪声伪像的系统和方法

说明书

公开了用于从循环波形信号中过滤医疗设备噪声伪像的设备、系统和方法。测量循环压力并且将其从时域转换到频域来分析以确定患者状态。为了避免泵送的伪像，通过去除活动泵送时段，对时域测量值进行滤波以生成滤波的时域信号。将滤波的时域信号转换为频域信号，然后基于指示呼吸率、心率或其谐波的峰进行分析。可以基于考虑去除的信号的比率来调整峰。然后根据峰或相应的频率确定患者状态的指标。患者状态可能与患者的血容量有关，并且可能用于控制泵的操作。

优先权要求

本申请要求2017年12月15日提交的题为“用于从静脉波形信号过滤医疗设备噪声伪像的系统和方法”的美国临时申请No.62/599,421和2018年5月14日提交的题为“用于从感测的静脉波形监测和确定患者参数的系统和方法”的美国临时申请No.62/671,108的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

背景技术

建立血容量和指示患者状况的相关指标的常规方法依赖于中心静脉压(在此为“CVP”)的高侵入性测量或其他侵入性测量，诸如斯旺-甘兹(Swan-Ganz)导管插入术。这种侵入性测量需要插入专门用于测量患者循环系统中央部分内的血压的导管。除了具有高侵入性之外，仅出于压力监测的目的而插入导管会增加治疗的复杂性并增加并发症(诸如，感染)的风险。另外，由于循环系统试图以损害周围环境为代价通过保护中央循环系统中的血容量水平来补偿血容量不平衡(尤其是低血容量)，因此CVP测量可能会响应于某些急性状态而变化较慢。例如，外周血管的收缩可减少流体损失对中央系统的影响，从而在常规CVP测量中掩盖一段时间的血液损失。这种掩盖会导致患者病情的识别和治疗延迟，从而造成患者预后恶化。

为了解决与CVP测量相关联的问题，如在美国专利申请No.14/853,504(2015年9月14日提交，并作为美国专利公布No.2016/0073959公开)和PCT申请No.PCT/US16/16420(2016年2月3日提交，并作为WO 2016/126856公开)中所描述的，已经开发了外周静脉内分析(在此为“PIVA”)的使用。这样的PIVA技术使用静脉内(在此为“IV”)管线(诸如，附接至盐水滴注的IV管或IV泵)来测量外周静脉压(在此为“PVP”)。除了利用现有的IV管线外，PIVA技术还包括将PVP测量值转换到频域中，以识别等于患者呼吸率的呼吸率频率(F₀)和等于患者心率的心率频率(F₁)。尽管先前公开的PIVA技术在某些情况下提供了出色的心率和血容量状态的指示，但本文中的公开内容进一步改进了先前公开的PIVA技术，以解决与其他情况有关的挑战、提高准确性、提供对潜在问题的早期警告或识别其他的患者状况。

在透析或其他泵送期间监测患者指标对传统方法和PIVA方法都提出了特殊的挑战。尤其是，将血液泵送至患者循环系统中会产生与泵送周期有关的高水平(压力变化引起的)噪声。与此类在泵送时段期间的噪声相关联的测量信号值可能比与非泵送时段相关联的信号值大几个数量级。在这种情况下用于监测患者指标的现有技术包括长时间关闭泵或尝试从测量的压力中消除泵的主要影响。在需要持续泵送的情况下(诸如，在手术期间)，在治疗期间长时间关闭泵可能是不可行的。即使在可行的情况下，由于需要中断泵送以获得测量值，这种方法仍可能导致在确定患者状态时的重大延迟。类似地，试图消除泵的主要影响的现有技术仅解决了由泵引入的主要伪像，并且对估计泵的主要影响的误差敏感。这样的技术通常还需要关于泵的操作的先验信息(例如，由泵产生的压力波的幅度和频率)，并且一些这样的技术还需要关于泵循环的各阶段的精确定时的附加信息。这样的技术产生仅粗略的压力估计，该估计不适用于PIVA或患者状态的其他高级指标。具体地，这样的技术充其量仅消除泵操作的主要伪像的近似值，而在测量的压力信号中留下许多次要伪像。而且，这样的技术取决于对主要泵送伪像的准确估计，并且对估计中的任何误差敏感，诸如由泵操作随时间的变化引起的误差。本文描述的技术表示避免两种现有技术的各自问题的手段。

因此，需要用于从静脉波形信号过滤医疗设备噪声伪像的系统和方法。

发明内容