[发明专利]用于监测血液动力学的方法和系统

说明书

相关申请

本申请要求2011年7月25日提交的美国临时专利申请号61／511，163的优先权的权益，通过援引将其全部内容并入本文中。

技术领域

在本发明的一些实施方式中，本发明涉及医学领域，并且更具体地，但并非唯一地，涉及用于监测血液动力学的方法和系统。

背景技术

心脏疾病是现代世界中发病和死亡的主要原因。一般来说，心脏疾病可能由以下所致：(i)自主神经系统故障，其中从中枢神经系统控制至心肌的脉冲未能提供规律的心率和／或(ii)心肌本身强度不足，其中即使该患者具有规律的心率，但其收缩力不足。无论哪种方式，血液的量或通过患病心脏供给血液的速率都是异常的，并且应理解的是，患者循环状态的评估是非常重要的。

最简单的测量如心率和血压，对于许多患者可能是足够的，但如果存在心血管异常，则需要更详细的测量。

心排血量(CO)是在一定时间间隔期间通过心脏泵送的血液体积。时间间隔通常取一分钟。心排血量是心率(HR)和每次心搏泵送的血液量(也被称为心搏量(SV))的乘积。例如，在站立静息时的心搏量在大多数成人中平均为60～80mL。因此，在每分钟80次静息心率下，静息心排血量在4.8至6.4L／min之间变化。

目前已知测量心排血量的几种方法。

一种此类方法利用食道超声心动图(TOE)，其提供多种心脏结构和功能异常的诊断和监测。TOE用于通过记录从红血细胞反射的超声波多普勒频移从血流速度的测量推导出心排血量。时间速度积分，是一个心跳周期期间瞬时血流速度的积分，在具体位置(例如，左心室流出道)对于血流而获得。时间速度积分乘以横截面积和心率得到心排血量。

美国专利号6,485,431公开了一种技术，其中，通过血压护腕或血压计测量的动脉血压用于计算心脏舒张时平均动脉血压和动脉系统的时间常数。然后动脉系统的顺应性由表格确定，并用于计算作为平均动脉血压和除以时间常数的顺应性之乘积的心排血量。

测量心排血量的另外一种方法称为热稀释法。这种方法所基于的原理是心排血量能够由不同的温度下从血液一次输入盐水的稀释度估计。热稀释法包括向静脉中插入微导管，通过心脏而进入肺动脉。安装于导管尖端的热敏电阻感应肺动脉中的温度。一次输入的盐水(体积为约5mL)通过位于或靠近心脏右心房的导管开口迅速注入。盐水在心脏中与血液混合，并暂时降低了右心房的温度。同时测量两个温度：血液温度由导管上的热敏电阻传感器测量而注入的盐水的温度通常由铂温度传感器测量。心排血量负相关于温度降低曲线下的面积。

一种无创方法，称为胸部生物阻抗法，首次公开于美国专利号3,340,867中，并在最近开始吸引医学和工业的关注(参见，例如，美国专利号3,340,867、4,450,527、4,852,580、4,870,578、4,953,556、5，178,154、5,309,917、5，316,004、5,505,209、5,529,072、5,503，157、5,469,859、5,423,326、5,685,316、6,485,431、6,496,732和6,511,438；美国专利申请号20020193689)。胸部生物阻抗法具有提供连续心排血量测量而对患者无风险的优点。

采用生物阻抗的各种方法可查阅：国际出版物号WO2004098376、WO2006087696、WO2008129535、WO2009022330和WO2010032252，所有都转让于本发明的共同受让人并通过援引完全并入本文中。

发明内容

根据本发明一些实施方式的一个方面，提供了用于监测受试者的血液动力学的系统。该系统包括：信号产生系统，配置用于提供至少一个输出电信号并将所述输出信号传送至所述受试者的器官。该系统还包括解调系统，配置用于接收从响应输出电信号的所述器官感测的输入电信号，并用于使用输出信号调制输入信号以提供输入信号的同相分量和正交分量。该系统还包括处理系统，配置用于基于同相和正交分量监测血液动力学。

根据本发明一些实施方式的一个方面，提供了监测受试者的血液动力学的方法。该方法包括产生至少一个输出电信号，并将输出信号传送至受试者的器官。该方法进一步包括从响应输出电信号的器官感测输入电信号，并使用输出信号调制输入信号以提供输入信号的同相分量和正交分量。该方法进一步包括基于同相和正交分量监测血液动力学。

根据本发明的一些实施方式，处理系统和／或方法将同相分量与正交分量组合，由此产生混合信号，其中监测至少部分基于混合信号。