專利名稱：使用兩通道監護患者的方法和系統的制作方法
使用兩通道監護患者的方法和系統
技術領域：
本發明涉及醫療設備，尤其涉及在醫療設備中采用兩通道監護患者的方法和系 統。
背景技術：
目前在醫療領域，采用醫療設備對患者進行監護已經非常普遍，即通過醫療設備 檢測患者的生理信號，并計算出患者的生理參數，需要時根據生理參數對患者進行診斷，例 如檢測患者的血氧飽和度、脈率、心電圖、腦電圖等。為提高檢測的可靠性和避免干擾，可能 采用兩套探頭對患者進行檢測，獲取患者的生理信號，簡稱兩通道檢測。例如，在采用血氧 計或監護儀檢測患者的血氧或脈搏波時，當患者有運動或處于低灌注狀態時，會嚴重影響 脈搏波，如圖1所示為有運動時得到的脈搏波。尤其是新生兒，本身就容易有肢體的頻繁活 動，而且驚厥、抽搐、饑餓等也都可能引起其各種類型的運動干擾，這種頻繁的肢體活動或 測量部位低灌注容易導致測量不準，進而產生頻繁的報警。相關研究表明，在NICU(新生兒 重癥監護室)中，約31%的新生兒會有各種形式的運動，圖3所示的各種運動形式都會影響 血氧飽和度的測量結果。因此臨床上對于這類患者常采用雙血氧監護來保證測量結果的可 靠性，分別采用兩通道的測量值，在對兩通道的測量值進行計算的過程中，通常會采用算法 濾除運動信息的干擾以獲得準確的結果，得到圖2所示的較理想的脈搏波，并將兩通道的 計算結果提供給醫生，需要醫生根據自己的知識和經驗來做出判斷。傳統的抗干擾算法，可 以減少運動對測量結果的影響，但是對于一些非正常的運動包含的有價值信息，無法及時 準確地反映出來，因此在協助醫生診斷方面，兩通道檢測系統還有待進一步改進。
發明內容本發明實施例要解決的主要技術問題是，提供一種使用兩通道檢測患者生理參數 的方法和系統，可獲得更多信息，更有利于協助醫生對患者進行診斷。為解決上述技術問題，本發明實施例對兩通道采集的生理信號進行相關性分析， 并記錄更多信息以輔助醫生進行早期診斷和治療。根據本發明實施例的一方面，提供一種使用兩通道監護患者的方法，包括分別接收第一通道和第二通道獲取的患者的生理信號；對第一、第二通道的生理信號進行相關性分析。在相關性分析步驟之后還包括將第一和第二通道的生理信號的相關性與相關條 件進行比較，當所述相關性不符合相關條件時進行干擾報警。本發明實施例還提供一種使用兩通道監護患者的系統，包括第一通道，用于獲取患者的第一測量部位的生理信號；第二通道，用于獲取患者的第二測量部位的生理信號；相關性分析模塊，用于分別接收第一通道和第二通道檢測的患者的生理信號，對 第一、第二通道的生理信號進行相關性分析。
還進一步包括干擾判斷模塊，用于將第一和第二通道的生理信號的相關性與相關 條件進行比較，當所述相關性不符合相關條件時進行干擾報警。
圖1為運動或低灌注時脈搏波形示意圖；圖2為正常脈搏波形示意圖；圖3為影響血氧測量的主要運動類型；圖4為本發明一種實施例的系統結構示意圖；圖5為預處理模塊一種實施例的結構示意圖；圖6為第一計算模塊一種實施例的結構示意圖；圖7為本發明一種實施例的流程圖；圖8為呼吸氧合圖中雙血氧趨勢及干擾標識示意圖；圖9為本發明另一種實施例的系統結構示意圖；圖10為本發明另一種實施例的流程圖。
具體實施方式下面通過具體實施方式
結合附圖對本發明作進一步詳細說明。本發明所述的系統可以是血氧監護系統、多參數監護儀等，下面以血氧監護系統 為例進行說明，其它醫療設備類似。血氧監護系統主要包括兩部分A.雙通道血氧信號采集部分；B.數據分析處理部 分，包括生理信號的處理、運算、存儲與顯示，該部分可由監護儀或具有監護功能的電腦設 備實現。請參考圖4所示的一種實施例中，雙通道血氧信號采集部分100包括第一通道110 和第二通道120，第一通道110也稱為第一通道檢測裝置，用于接觸患者130的第一測量部 位(例如上肢部位)，檢測并輸出患者的生理信號。第二通道120也稱為第二通道檢測裝 置，用于接觸患者130的第二測量部位(例如下肢部位)，檢測并輸出患者的生理信號。第 一通道110和第二通道120可采用插件式，可插入同一臺插件監護儀上工作。本實施例中， 第一通道110和第二通道120可以是血氧探測器，檢測患者130的血氧信號，在其它實施例 中，也可采用雙通道檢測患者的其它生理信號。雙血氧的測量部位可由醫生根據病人實際 狀況進行選擇，提供不同型號的血氧探頭以適應特殊測量部位的要求。醫生可以根據使用 習慣和測量部位對雙通道血氧探測器進行自定義標名以方便識別。雙通道檢測的生理信號一方面用于生理參數的計算，另一方面用于兩通道相關性 分析。在本實施例中，先對雙通道檢測的生理信號進行預處理，在有的實施例中，也可不對 生理信號進行預處理。本實施例的數據分析處理部分200包括預處理模塊210、220，第一 計算模塊230、240，以及相關性分析模塊250和干擾判斷模塊260。預處理模塊210、220分 別對第一通道和第二通道采集的初始生理信號進行各級放大和AD采樣等預處理，將模擬 的初始信號轉化成數字信號。預處理模塊210、220的結構可以相同，其結構和信號的處理 可如圖5所示，預處理模塊210、220也可采用已有的實現類似功能的其它形式的結構。預 處理后的信號，還需從兩方面進行處理，一方面通過第一計算模塊230、240分別計算兩通道血氧飽和度、脈率等生理參數，另一方面對兩通道信號進行相關性分析，用于判斷干擾情 況。第一計算模塊230、240分別對預處理后的兩通道的生理信號進行處理，主要完成 脈搏波形的計算與識別、Sp02(血氧飽和度)參數值的計算、PR(脈率)的計算等功能。在 該模塊中，還可以通過抗運動算法濾除運動的干擾，以得到較為準確的血氧飽和度值。第一 計算模塊230、240的結構和對信號的運算可如圖6所示，也可采用已有的實現類似功能的 其它形式的結構。計算出的血氧飽和度和脈率等生理參數可通過存儲和顯示模塊270進行 存儲和顯示。相關性分析模塊250用于分別接收第一通道和第二通道檢測的患者的生理信號， 對第一、第二通道的生理信號進行相關性分析。干擾判斷模塊260用于將第一和第二通道 的生理信號的相關性與相關條件進行比較，當相關性不符合相關條件時，認為存在干擾，則 進行干擾報警，干擾報警可以是聲光報警，也可以在顯示模塊顯示的血氧飽和度的趨勢圖 上進行標記，或者是兩者的結合，還可以是其他方式。對兩通道采集的生理信號進行相關性分析的流程如圖7所示，包括以下步驟步驟S11，接收第一通道和第二通道輸出的生理信號，然后執行步驟S12。步驟S12，對初始的生理信號進行放大和AD采樣等預處理，然后執行步驟S13。步驟S13，對第一、第二通道的生理信號進行相關性分析。在一種實施例中，相關性 分析采用線性相關系數法，相關性分析模塊包括采樣單元和計算單元，采樣單元用于分別 對指定時間段內的第一和第二通道的生理信號進行采樣，計算單元基于采樣數據計算線性 相關系數。線性相關系數的計算包括以下步驟1、分別對指定時間段內的第一和第二通道的生理信號進行采樣。醫生可以指定用 于線性相關分析的數據段的時間長度t，t越小系統越靈敏，但是誤報警的幾率會增大；t越 大系統越穩定。醫生需要根據病人的狀況來設置指定時間段t的值。指定時間段可以是等 間距向前跳躍的采樣窗口，也可以是時間軸上的一個滑動采樣窗口。對于血氧信號，其通常 包括紅光透射信號和紅外光透射信號，由于氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白對于紅外光的透 光性相差不大，所以用紅外光透射強度計算兩通道的相關系數。當然也可用紅光透射強度 來計算兩通道的相關系數。下面以紅外光透射為例說明相關系數的計算。2、基于采樣數據計算線性相關系數，在本實施例中，線性相關系數的計算公式采 用Pearson (皮爾生)公式 其中，p為第一通道和第二通道的生理信號的線性相關系數，n為指定時間段內 的有效采樣值個數，i為每一個采樣點，x, y分別為第一通道和第二通道的生理信號的采樣 值，xfflean為第一通道的生理信號采樣值的平均值，為第二通道的生理信號采樣值的平均 值。在其它實施例中，本領域技術人員還可以根據線性相關法采用與上述公式(1)不同的計算公式來計算線性相關系數。步驟S14，在計算兩通道的線性相關系數后，根據預先設定的相關條件，將第一和 第二通道的生理信號的相關性與相關條件進行比較，判斷是否存在干擾。例如相關條件為 線性相關系數大于或等于設定閾值，本步驟中將線性相關系數和設定閾值進行比較。本實 施例中，可設定閾值為0. 75。根據統計分析理論知，線性相關系數P值的范圍為[_1，1]，若P <0.75，表示兩 通道信號相關性較弱，即病人被測部位有運動等干擾因素存在。P值越接近于1表明兩通 道測量結果一致性越好，病人狀況越穩定。當相關性不符合相關條件時認為存在干擾，則進行干擾報警。本實施例中用于相關系數計算的序列為一定時間段內系統采集到的所有數據，也 可以對這些數據再次進行抽樣，使用樣本相關系數來近似估計總體相關系數，得到兩通道 信號的相關關系。在其它實施例中，相關性分析還可采用其它分析方法，例如利用線性回歸的方法 來進行判斷。因為在正常生理狀態下，病人處于靜息狀態時，兩通道血氧波形變化趨勢一 致，即二者存在線性關系。在本實施例中，采用以下線性回歸公式yi = a+b*Xi -----------------------(2)其中，i表示每一個采樣點，xi、yi分別代表第一通道、第二通道在采樣點i的采 樣值；a為直線的截距，b為回歸系數。根據數學上離差平方和最小的判定直線合理的原則，可以求出截距a和回歸系數 b。為了檢驗回歸方程的可靠性，可以使用方差分析方法檢驗回歸直線的顯著性。若顯著性 明顯，說明病人狀況較好，不存在不正常的運動；反之，說明病人可能存在運動等干擾信息， 需要醫生進行相應處理。在其它實施例中，本領域技術人員還可以根據線性回歸法，采用與上述不同的方 法對回歸直線進行顯著性驗證。對于第一通道和第二通道分別采集到的信號，若病人在穩定的生理狀態下，其值 會很穩定，變化范圍較小。對于新生兒來說，變化范圍可能會稍大一些，但是正常情況下，這 兩個通道信號的變化趨勢應該是一致的，即二者之間應存在較好的線性相關性。若某一測 量部位發生異常運動時，會使該通道采集的信號產生不可預估的變化，導致其與另一通道 信號的相關性變差。由于被濾除的干擾信號可能也包含著對于診斷有用的信息，因為病人 非常規的運動往往對應著病人不正常的生理狀態。特別對于新生兒而言，驚厥、抽搐、饑餓 等都可能引起其各種類型的運動干擾，需要醫生做出及時的響應。上述實施例通過分析第 一通道和第二通道信號的相關性來判斷病人的運動情況，對被傳統算法濾出的運動信息進 行了記錄或反映，將一些非正常運動所包含的有價值信息及時反映出來，使醫生能夠在早 期獲取病人因為一些異常情況引起的運動等信息，對于病人的及時診斷和治療具有重要的 意義。并在判斷有干擾時進行報警，使醫生能夠盡早注意，盡早作出反應。相關系數可以作為一個和雙通道血氧值相關的參數進行存儲和回顧。若在設定的時間長度t內，計算得到P <0. 75，監護儀提供報警，提醒醫生當前有 干擾存在，同時會在血氧趨勢中相應時刻做標記，如圖8所示。在監護中，將第一和第二通 道的血氧飽和度的趨勢圖顯示在顯示屏上，當某個時間段內的兩通道的生理信號不相關或相關性較差時，認為存在干擾，則在血氧飽和度的趨勢圖上，將該時間段進行標記，例如圖8 中，第一通道趨勢圖140和第二通道趨勢圖150在時間段160處不相關或相關性較差，在兩 條趨勢圖之間用填充圖案作為標記。同時監護儀還可以提供聲光報警通知醫生，醫生可根 據干擾發生時段兩通道血氧的變化趨勢做出進一步的診斷分析。在如圖9所示的另一種實施例中，在圖4所示的實施例的基礎上增加了第二計算 模塊280和生理報警模塊290。第二計算模塊280用于基于第一和第二通道的血氧飽和度 計算第一和第二通道血氧飽和度的差值，生理報警模塊290用于判斷所述差值是否超過極 限值，且在所述差值超過極限值的情況下進行生理報警并屏蔽干擾報警。其處理流程如圖 10所示，在圖7的基礎上增加了以下步驟步驟S16，根據步驟S15中第一計算模塊230、240計算的第一和第二通道的血氧 飽和度，第二計算模塊280求出第一和第二通道血氧飽和度的差值ASp02，然后執行步驟 S17。步驟S17，生理報警模塊290判斷A Sp02是否超過極限值，當A Sp02大于極限值 時，說明患者目前是處于病理狀態，所以進行生理報警，通知醫生注意，并同時屏蔽干擾報 警，不再將此時的兩通道的差異作為干擾。對于部分新生兒，出生后短期內尚存在動脈導管未閉，右到左分流可使右上肢的 Sp02高于左上肢和下肢，正常新生兒這個差別并不明顯，而肺動脈高壓或其它原因引起的 動脈導管未閉病理現象，會導致ASp02偏高。這個時候說明新生兒處于明顯的病理狀態， 再進行運動等干擾存在的判斷是沒有意義的。此時直接給出相關的生理報警，而不再報運 動干擾。如圖8中所示，標號170為A Sp02的趨勢圖，標號180為ASp02的極限值，該圖 線也可以不顯示在顯示屏上。當ASp02值高于極限值的時候，會屏蔽運動干擾的報警，只 有當ASp02低于極限值的時候，才會在發生運動干擾的時候進行報警并標識出來。上述實施例主要針對患者(例如新生兒)進行雙血氧監護時，對兩通道采集的紅 外光透射信號進行線性相關分析，根據相關系數可以判斷患者被測部位的運動狀態，結合 雙通道血氧飽和度的測量值，判斷測量結果的可靠程度及新生兒被測部位的運動、低灌注 等干擾信息。在相關系數小于一定值時，以一定形式提示醫生，并在呼吸氧合視圖中對雙血 氧趨勢圖中的干擾時段進行標記，以輔助醫生進行早期診斷和治療。綜上所述，本發明可以通過雙血氧測量系統，結合統計分析的方法，及時反映病人 被測部位的干擾信息，將病人的干擾信息通過一個相關系數來反應，使用簡便，并能在異常 情況下能提供報警和干擾存在標記，以引起醫生的注意，及時進行處理和救治。比如新生兒 發生驚厥時，臨床上一般表現為四肢痙攣、顫抖的發生等。根據本發明的方法，可以通過雙 血氧監護，分析被測部位的異常運動情況，及時發現病人的痙攣、顫抖，并通知醫生，再做出 進一步的診斷和治療。本發明提供的方法可以和抗運動算法結合使用，使測量結果更可靠。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在 不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的 保護范圍。
權利要求
一種使用兩通道監護患者的方法，其特征在于包括分別接收第一通道和第二通道獲得的患者的生理信號；對第一、第二通道的生理信號進行相關性分析。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于在相關性分析步驟之后還包括將第一和第 二通道的生理信號的相關性與相關條件進行比較，當所述相關性不符合相關條件時進行干 擾報警。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于所述相關性分析包括分別對指定時間段內的第一和第二通道的生理信號進行采樣；基于采樣數據計算線性 相關系數進行相關性分析或采用線性回歸法進行相關性分析。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于所述相關條件為線性相關系數大于或等于 設定閾值。
5.如權利要求2所述的方法，其特征在于所述第一通道和第二通道分別包括血氧探 測器，所述生理信號為紅光或紅外光透射信號。
6.如權利要求2至5中任一項所述的方法，其特征在于還包括基于第一通道的生理信號計算第一通道的血氧飽和度，和基于第二通道的生理信號計 算第二通道的血氧飽和度；分別輸出第一和第二通道的血氧飽和度的趨勢圖；在趨勢圖上，對所述相關性不符合相關條件的相應時刻進行標記以進行干擾報警。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于還包括基于第一和第二通道的血氧飽和度計算第一和第二通道血氧飽和度的差值； 判斷所述差值是否超過極限值，在所述差值超過極限值的情況下進行生理報警并屏蔽 干擾報警。
8.一種使用兩通道監護患者的系統，其特征在于包括 第一通道，用于獲取患者的第一測量部位的生理信號； 第二通道，用于獲取患者的第二測量部位的生理信號；相關性分析模塊，用于分別接收第一通道和第二通道獲得的患者的生理信號，對第一、 第二通道的生理信號進行相關性分析。
9.如權利要求8所述的系統，其特征在于還包括干擾判斷模塊，用于將第一和第二通道的生理信號的相關性與相關條件進行比較，當 所述相關性不符合相關條件時進行干擾報警。
10.如權利要求9所述的系統，其特征在于所述相關性分析模塊包括采樣單元，用于分別對指定時間段內的第一和第二通道的生理信號進行采樣； 計算單元，用于基于采樣數據計算線性相關系數以進行相關性分析或采用線性回歸法 進行相關性分析。
11.如權利要求10所述的系統，其特征在于還包括所述相關條件為線性相關系數大 于或等于設定閾值。
12.如權利要求9所述的系統，其特征在于所述第一通道和第二通道分別包括血氧探 測器，所述生理信號為紅光或紅外光透射信號。
13.如權利要求9至12中任一項所述的系統，其特征在于還包括第一計算模塊，用于基于第一通道的生理信號計算第一通道的血氧飽和度，和基于第 二通道的生理信號計算第二通道的血氧飽和度；顯示模塊，用于分別顯示第一和第二通道的血氧飽和度的趨勢圖； 所述干擾判斷模塊在趨勢圖上對所述相關性不符合相關條件的相應時刻進行標記以 進行干擾報警。
14.如權利要求13所述的系統，其特征在于還包括第二計算模塊，用于基于第一和第二通道的血氧飽和度計算第一和第二通道血氧飽和 度的差值；生理報警模塊，用于判斷所述差值是否超過極限值，且在所述差值超過極限值的情況 下進行生理報警并屏蔽干擾報警。
全文摘要
本發明公開了一種使用兩通道監護患者的方法和系統，包括分別接收第一通道和第二通道檢測的患者的生理信號；對第一、第二通道的生理信號進行相關性分析。本發明對兩通道采集的生理信號進行相關分析，并記錄更多信息以輔助醫生進行早期診斷和治療。
文檔編號A61B5/1455GK101836863SQ20091010630
公開日2010年9月22日 申請日期2009年3月19日 優先權日2009年3月19日
發明者曾令波, 李強, 滕大志, 王澄, 陶青林 申請人:深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司