用于確定哺乳動(dòng)物心血管分量的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種確定哺乳動(dòng)物的至少一個(gè)心血管分量的方法和用于執(zhí)行該方法的系統(tǒng)。該方法包括（?。┻x擇血管的測(cè)量位點(diǎn)；（ⅱ）確定或估計(jì)測(cè)量位點(diǎn)處血管的平均直徑；（ⅲ）確定測(cè)量位點(diǎn)處血管的脈搏波速和/或另一彈性相關(guān)分量；（ⅳ）確定測(cè)量位點(diǎn)處的血管擴(kuò)張；以及（ⅴ）根據(jù)測(cè)量位點(diǎn)處所確定的平均直徑、彈性相關(guān)分量和血管擴(kuò)張來計(jì)算至少一個(gè)心血管分量。心血管分量系統(tǒng)包括（ⅰ）多組電極，其中每組電極包括至少兩個(gè)電極且能夠附接至哺乳動(dòng)物的皮膚表面，從而當(dāng)電信號(hào)施加在血管測(cè)量位點(diǎn)處的電極上時(shí)，提供通過皮膚表面且位于該組電極的各電極之間的電容耦合；（ⅱ）用于在各組電極上施加電振蕩信號(hào)的電氣設(shè)備；（ⅲ）布置為接收來自各組電極的信號(hào)的至少一個(gè)處理器和存儲(chǔ)單元；其中所述至少一個(gè)處理器被設(shè)計(jì)并編程為根據(jù)該方法利用來自各組電極的信號(hào)來計(jì)算至少一個(gè)心血管分量。通過從這些數(shù)據(jù)來計(jì)算心血管分量，可獲得更為準(zhǔn)確的確定，該確定還不需要在測(cè)量之前或之后的任何個(gè)體校準(zhǔn)或任意其它類型的校準(zhǔn)程序。在此背景下的精確確定意味著測(cè)量不確定性非常低的確定，例如約10%或更小，優(yōu)選地約5%或更小。
【專利說明】用于確定晡乳動(dòng)物心血管分量的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種確定哺乳動(dòng)物的至少一個(gè)心血管分量的方法，該心血管分量例如血壓和/或血管順應(yīng)性。
【背景技術(shù)】
[0002]大多數(shù)類型的測(cè)量心血管特性的現(xiàn)有技術(shù)方法都存在測(cè)量性能和測(cè)量本身受患者狀態(tài)的顯著影響的問題，這會(huì)導(dǎo)致不準(zhǔn)確的結(jié)果。
[0003]此外，公認(rèn)的是血壓通常隨時(shí)間表現(xiàn)出相當(dāng)大的變化。由于這些因素以及對(duì)于正確診斷高血壓而言晝夜差異非常重要這一事實(shí)，英國(guó)衛(wèi)生當(dāng)局新出版了指南(NICE臨床指南127，2011年8月)。最近還表明，進(jìn)行動(dòng)態(tài)血壓測(cè)量總的來說是劃算的(Lovibond K等，用于初級(jí)護(hù)理中高血壓診斷的方案的成本效益:建模研究(Cost-effectiveness of optionsfor the diagnosis of high blood pressure in primary care:a modelling study),Lancet，2011 年 10 月 I 日；378 (9798):1219_30)。
[0004]許多用于血壓測(cè)量的現(xiàn)有技術(shù)方法需要施加來自外部壓力設(shè)備的反壓，例如封閉袖帶或其它壓力產(chǎn)生設(shè)備。這些產(chǎn)生外部壓力的干擾方法可能對(duì)人和血壓產(chǎn)生巨大沖擊。血壓例如可由侵入式壓力傳感器、示波法或聽診壓張法來測(cè)量。血壓還可根據(jù)類似脈搏波速的輔助參數(shù)來獲得。然而，這些方法需要對(duì)已知標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)。這些方法不可避免地會(huì)影響患者狀態(tài)，例如，需要手 術(shù)或利用封閉袖帶向動(dòng)脈施加外部壓力或者需要患者應(yīng)處于特定位置。此外，眾所周知，在醫(yī)生辦公室或醫(yī)院進(jìn)行的心血管分量測(cè)量通常是相當(dāng)不準(zhǔn)確的，并且通?？偸歉哂诋?dāng)患者在家時(shí)的測(cè)量。這通常稱為“白大褂綜合癥”。然而，僅僅是患者能夠感受到測(cè)量的進(jìn)行這一事實(shí)通常具有心理上的影響，這會(huì)導(dǎo)致患者狀態(tài)的變化。
[0005]成像方法提供了關(guān)于所測(cè)量的肢體的結(jié)構(gòu)和尺寸的信息，即組成器官以及它們各自的組織。基于NMR或X射線的方法通常會(huì)具有空間和時(shí)間分辨率，其不足以測(cè)量相當(dāng)于或小于單個(gè)脈沖時(shí)間的時(shí)間尺度上的時(shí)間變量，并且相應(yīng)地就不能基于此方法可靠地確定動(dòng)脈擴(kuò)張。超聲可提供足夠的空間和時(shí)間分辨率，但是該方法通常會(huì)受患者狀態(tài)的影響并從而提供不可靠的結(jié)果。光學(xué)相干斷層成像術(shù)能夠提供必要的空間和時(shí)間分辨率，但是穿透深度非常小。因而，所有的成像模式都不適于連續(xù)動(dòng)態(tài)測(cè)量并且它們還非常昂貴。然而，這些方法可以提供關(guān)于解剖結(jié)構(gòu)的相關(guān)先驗(yàn)信息。
[0006]動(dòng)脈的硬度(或彈性)能夠通過脈搏波速法來評(píng)估，其中估算沿動(dòng)脈的脈搏傳播速度。基本現(xiàn)象本質(zhì)上是聲學(xué)的。通常測(cè)量從例如心臟到大腿、手腕、或腳的傳播延遲。然而，傳播長(zhǎng)度取決于個(gè)體的解剖結(jié)構(gòu)，其在實(shí)際長(zhǎng)度和血管直徑上都可能表現(xiàn)為相當(dāng)大的差異。此外，脈搏波傳播速度取決于動(dòng)脈直徑和動(dòng)脈壁的硬度。這些特性沿著從心臟到例如手腕的路徑而變化。
[0007]US6443906描述了一種用于連續(xù)監(jiān)測(cè)血壓的方法和設(shè)備。該方法需要設(shè)備靠近手腕放置并且包括具有突出部一活塞的傳感器，該活塞被壓入用戶身體以向動(dòng)脈施力。動(dòng)脈相對(duì)側(cè)上的反作用力由橈骨提供。該設(shè)備僅會(huì)以這樣的定位發(fā)揮正確的作用并且該設(shè)備在動(dòng)脈上施力，因而該方法會(huì)干擾患者狀態(tài)。
[0008]US5309916描述了用于測(cè)量血壓的設(shè)備，其中該設(shè)備包括附接至身體外部且與電子電路導(dǎo)電連接的傳感器布置。該傳感器布置和電路被配置為在至少一個(gè)身體測(cè)量區(qū)域確定脈搏搏動(dòng)節(jié)律隨時(shí)間周期性變化的變量測(cè)量值的數(shù)值，例如動(dòng)脈血的流速、流量、體積、動(dòng)脈血管的截面尺寸和/或流動(dòng)截面面積。傳感器和電路還確定脈搏波速的測(cè)量值。通過將這兩個(gè)值聯(lián)系在一起并包括至少一個(gè)校準(zhǔn)值，能夠確定至少一個(gè)表征血壓的數(shù)值。涉及了許多不同的測(cè)量原理，例如通過光或超聲輻射的測(cè)量。
[0009]如US5309916中明確指出的，該方法需要個(gè)體校準(zhǔn)，即特定患者的血壓需要通過直接測(cè)量來測(cè)得，例如使用可充氣袖帶。這樣的個(gè)體校準(zhǔn)既復(fù)雜又會(huì)產(chǎn)生不準(zhǔn)確的結(jié)果。此外，未描述參數(shù)應(yīng)當(dāng)如何與校準(zhǔn)測(cè)量關(guān)聯(lián)以及哪些參數(shù)應(yīng)當(dāng)與校準(zhǔn)測(cè)量關(guān)聯(lián)。采用患者的血壓狀態(tài)的校準(zhǔn)測(cè)量對(duì)用于其它血壓狀態(tài)的相關(guān)確定而言很可能是不可靠的，這意味著可靠的校準(zhǔn)需要同一患者的大量不同血壓狀態(tài)的校準(zhǔn)測(cè)量。
[0010]W02007/000164披露了一種用于非干預(yù)性血壓測(cè)量的方法和設(shè)備。該方法和設(shè)備基于電容感測(cè) ，其中組織截面構(gòu)成電容的大部分電介質(zhì)，并且電容器形成部分諧振電路。然而，由于血液的電導(dǎo)率通常非常高，就需要與身體電絕緣的電極并且需要校準(zhǔn)。應(yīng)當(dāng)指出的是，該方法僅利用由電極和與電極隔離的材料形成的阻抗的虛部。
[0011]基于W02007/000164中披露的電容感測(cè)方法，W02010/057495披露了一種用于擴(kuò)
張和脈搏波速組合測(cè)量以獲得校準(zhǔn)血壓的方法。該申請(qǐng)未披露用于獲得血壓變異性和絕對(duì)血壓的直接方法。
[0012]US2005/0283088披露了一種用于根據(jù)包含肱動(dòng)脈的生物阻抗測(cè)量確定每搏輸出量的方法，但未包含確定以下分量:血壓、血管硬度或血管順應(yīng)性。
[0013]本發(fā)明的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種允許對(duì)一個(gè)或多個(gè)心血管分量例如血壓進(jìn)行非侵入式確定的方法，其中該確定不需要個(gè)體校準(zhǔn)，并且該方法同時(shí)會(huì)產(chǎn)生高度可靠的確定值。
[0014]本發(fā)明的另一目標(biāo)是該方法能夠以簡(jiǎn)單的形式實(shí)現(xiàn)，例如由不需要專門訓(xùn)練的患者或助理實(shí)現(xiàn)而僅僅是簡(jiǎn)單的操作指南。
[0015]這些和其它目標(biāo)由本發(fā)明及其實(shí)施方式獲得，如權(quán)利要求書所限定和下文描述的那樣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的方法涉及確定哺乳動(dòng)物的至少一個(gè)心血管分量，并且該方法包括
[0017]( i )選擇血管的測(cè)量位點(diǎn)；
[0018](ii)確定或估計(jì)測(cè)量位點(diǎn)處血管的平均直徑；
[0019](iii)確定測(cè)量位點(diǎn)處血管的脈搏波速和/或彈性和/或另一彈性相關(guān)分量；
[0020](iv)確定測(cè)量位點(diǎn)處的血管擴(kuò)張；以及
[0021](V)根據(jù)測(cè)量位點(diǎn)處所確定的平均直徑、彈性相關(guān)分量和血管擴(kuò)張來計(jì)算至少一個(gè)心血管分量。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過根據(jù)包括測(cè)量位點(diǎn)處血管的平均直徑、測(cè)量位點(diǎn)處血管的彈性相關(guān)分量和測(cè)量位點(diǎn)處的血管擴(kuò)張的數(shù)據(jù)來計(jì)算心血管分量，能夠獲得更為精確的確定，該確定還不需要在測(cè)量之前或之后的任何個(gè)體校準(zhǔn)或任何其它類型的校準(zhǔn)過程。在此背景下的精確確定意味著測(cè)量不確定性非常低的確定，例如約10%或更小，優(yōu)選地約5%或更小。
[0023]因此，本發(fā)明的方法提供了對(duì)前面討論的現(xiàn)有技術(shù)中所描述方法的替換方案，但是它還提供了一種侵入式或非侵入式確定心血管分量的方法，其相對(duì)于利用現(xiàn)有技術(shù)的非侵入式現(xiàn)有技術(shù)方法對(duì)類似心血管分量的確定而言具有出人意料的高度可靠性。
[0024]這里，術(shù)語“非侵入式”指的是該方法不需要完全穿透哺乳動(dòng)物的皮膚表皮，而“侵入式”指的是該方法需要完全穿透表皮。
[0025]步驟(ii)確定或估計(jì)測(cè)量位點(diǎn)處血管的平均直徑；步驟(iii)確定測(cè)量位點(diǎn)處血管的彈性相關(guān)分量；以及步驟(iv)確定測(cè)量位點(diǎn)處的血管擴(kuò)張可以以任何順序執(zhí)行，或者甚至一優(yōu)選地是一這些確定可以同時(shí)進(jìn)行。這些確定中的一個(gè)或多個(gè)可再用于其它確定。例如在一個(gè)實(shí)施方式中，測(cè)量位點(diǎn)處血管的平均直徑的確定或估計(jì)可再用于在該選定的測(cè)量位點(diǎn)處心血管分量的其它或相繼的確定。在一個(gè)實(shí)施方式中，測(cè)量位點(diǎn)處血管的彈性相關(guān)分量的確定可再用于在該選定的測(cè)量位點(diǎn)處心血管分量的其它或相繼的確定。
[0026]在一個(gè)實(shí)施方式中，在測(cè)量位點(diǎn)處進(jìn)行血管的平均直徑的確定或估計(jì)和/或在測(cè)量位點(diǎn)處進(jìn)行血管的彈性相關(guān)分量的確定的次數(shù)少于在測(cè)量位點(diǎn)處對(duì)血管擴(kuò)張的確定，并且測(cè)量位點(diǎn)處血管的平均直徑的確定或估計(jì)和/或測(cè)量位點(diǎn)處血管的彈性相關(guān)分量的確定可被再次使用，例如以先前確定的平均值的形式。因而，該方法能夠提供所期望的心血管分量的多次相繼確定，并且在實(shí)踐中該方法能夠提供對(duì)所期望的心血管分量的連續(xù)或半連續(xù)的確定。由于該方法的簡(jiǎn)單性，在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法提供了對(duì)所期望的心血管分量的連續(xù)或半連續(xù)的確定， 甚至不再利用前述的確定。
[0027]哺乳動(dòng)物可以是任何哺乳動(dòng)物并且特別是人類。在一個(gè)實(shí)施方式中，哺乳動(dòng)物是寵物，例如貓、狗或馬。
[0028]術(shù)語“患者”指的是確定其一個(gè)或多個(gè)心血管分量的哺乳動(dòng)物，而術(shù)語“用戶”或“助理”指的是進(jìn)行測(cè)量或幫助患者進(jìn)行測(cè)量的人。通常，本發(fā)明的方法執(zhí)行簡(jiǎn)單并且優(yōu)選地可包括利用本發(fā)明的被編程為執(zhí)行必要的計(jì)算的心血管系統(tǒng)，并且在很多情況下患者他/她自己能夠進(jìn)行測(cè)量。
[0029]血管可以是任何血管，但優(yōu)選地是哺乳動(dòng)物身體中的主要血管之一。血管優(yōu)選為動(dòng)脈，例如肱動(dòng)脈、燒動(dòng)脈、尺動(dòng)脈、股動(dòng)脈、指動(dòng)脈或頸動(dòng)脈。
[0030]血管的測(cè)量位點(diǎn)還簡(jiǎn)稱為測(cè)量位點(diǎn)，指的是包括血管長(zhǎng)度節(jié)段的位點(diǎn)，該長(zhǎng)度節(jié)段足夠長(zhǎng)以進(jìn)行所述確定并且同時(shí)并不太長(zhǎng)，從而平均直徑不發(fā)生很大變化，例如在測(cè)量位點(diǎn)的長(zhǎng)度內(nèi)約10%或更大。優(yōu)選地，選擇測(cè)量位點(diǎn)的長(zhǎng)度從而使得血管的時(shí)間平均直徑在測(cè)量位點(diǎn)的長(zhǎng)度內(nèi)或沿其長(zhǎng)度變化約5%或更小，例如約3%或更小。測(cè)量位點(diǎn)的長(zhǎng)度根據(jù)哺乳動(dòng)物的類型和大小并根據(jù)待測(cè)量血管的平均直徑和位置來選擇。通常，期望的是測(cè)量位點(diǎn)具有約30cm或更短的長(zhǎng)度,例如約15cm或更短,例如約5cm或更短。測(cè)量位點(diǎn)的最小長(zhǎng)度依賴于所述確定所要或所需的設(shè)備的精度和品質(zhì)，以及可選地，與測(cè)量對(duì)象無關(guān)的任意干擾。在一個(gè)實(shí)施方式中，測(cè)量位點(diǎn)具有約5mm或更長(zhǎng)的長(zhǎng)度，例如約Icm或更長(zhǎng)，例如約2cm或更長(zhǎng)。
[0031]測(cè)量位點(diǎn)的實(shí)際長(zhǎng)度由電極尺寸和組織分布結(jié)合來確定，并且當(dāng)使用一組或多組純激勵(lì)電極組時(shí)，其還由相互的電極距離來確定。貫穿皮下脂肪的場(chǎng)線具有非常小的范圍，這是由于脂肪比肌肉和血液具有更低的電導(dǎo)率。在肌肉中場(chǎng)線大體上以肌肉截面產(chǎn)生的量伸展。由于骨的低電導(dǎo)率和低電容率，場(chǎng)線將傾向于避開骨，并因而能夠消除來自骨的貢獻(xiàn)。場(chǎng)分布的計(jì)算能夠利用例如針對(duì)準(zhǔn)靜態(tài)條件的基于麥克斯韋方程的有限元程序來實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)的等效電路圖還能夠以這樣的方式來設(shè)計(jì):集總阻抗元件的電導(dǎo)率和電容率分別由組織的電氣特性和以等效阻抗電路表示的肢體或組織節(jié)段的物理尺寸給定，進(jìn)一步參見下文。
[0032]在一個(gè)實(shí)施方式中，血管的測(cè)量位點(diǎn)被選定為哺乳動(dòng)物的肢體、手臂、腿、手、足、手指、頸部或心臟區(qū)域、胸腔、腹腔、盆腔中的血管位點(diǎn)。這些位置的血管表現(xiàn)為相對(duì)容易對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)然，測(cè)量位點(diǎn)的選擇還可以關(guān)于所期望的診斷應(yīng)用而作出。 [0033]所使用的諸如本發(fā)明的心血管系統(tǒng)的特定設(shè)備通常適于一個(gè)或多個(gè)特定的測(cè)量位點(diǎn)，例如2、3、4或5個(gè)不同的特定測(cè)量位點(diǎn)。
[0034]在一個(gè)實(shí)施方式中，選擇測(cè)量位點(diǎn)以使得測(cè)量位點(diǎn)基本上沒有會(huì)干擾確定的其它血管。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行測(cè)量位點(diǎn)處的至少三種確定，即血管的平均直徑、彈性相關(guān)分量和血管擴(kuò)張的確定，并且優(yōu)選地利用所有這三種確定來計(jì)算一個(gè)或多個(gè)心血管分量。
[0036]測(cè)量位點(diǎn)處血管的平均直徑、彈性相關(guān)分量和血管擴(kuò)張的個(gè)體確定原則上可以通過任何非侵入式方法來進(jìn)行，但是優(yōu)選使用如下描述的一種或多種方法。
[0037]在一個(gè)實(shí)施方式中，通過下面的方法進(jìn)行測(cè)量位點(diǎn)處血管的平均直徑、彈性相關(guān)分量和血管擴(kuò)張中的至少一個(gè)以及優(yōu)選地所有這些的分別確定，該方法包括:在距測(cè)量位點(diǎn)的選定距離內(nèi)施加至少一組電極，向電極施加電信號(hào)，以及將電場(chǎng)線設(shè)置為貫穿測(cè)量位點(diǎn)處的血管。電場(chǎng)線示出了電場(chǎng)向量的方向，而場(chǎng)線密度指示場(chǎng)強(qiáng)。
[0038]一組電極包括至少兩個(gè)電極。在一個(gè)實(shí)施方式中，一組電極包括3、4或更多個(gè)電極。在使用幾組電極的情況下，一個(gè)電極例如可為第一組電極的一部分用于一次確定，并且作為第二組電極的一部分用于第二次確定。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，類似的電極構(gòu)造是公知的。
[0039]所使用的每個(gè)電極可具有根據(jù)測(cè)量位點(diǎn)調(diào)整的尺寸。優(yōu)選地，電極尺寸應(yīng)選定為小到使得其尺寸對(duì)測(cè)量的擴(kuò)張脈沖具有可以忽略的影響，但還應(yīng)大到使得任何地方的電流密度都不會(huì)對(duì)組織產(chǎn)生任何影響。術(shù)語“電極尺寸”指的是電極和皮膚的接觸面積。電極尺寸的實(shí)例為約IOmm2至約16cm2,例如約1cm2。在電極具有圓形接觸區(qū)域的情況下,接觸區(qū)域例如可具有約5mm或更大的直徑，例如約Icm或更大，例如約2cm或更大。除了矩形或圓形的其它電極形狀也是可行的，例如橢圓形、三角形、或根據(jù)場(chǎng)線內(nèi)特定的組織解剖結(jié)構(gòu)的形狀。電極之間的相互間隔可以是例如5mm或更大，例如約Icm或更大，或者甚至為約IOcm或更大。電極的相對(duì)位移優(yōu)選地垂直于血管，其構(gòu)成了測(cè)量對(duì)象。
[0040]為了提供良好的電接觸，電極優(yōu)選地布置為緊密接觸皮膚，優(yōu)選地使用減小接觸電阻的合適的粘合劑和/或凝膠。
[0041]在一個(gè)實(shí)施方式中，至少一組電極中的每個(gè)電極附接至哺乳動(dòng)物的皮膚表面，優(yōu)選地通過粘合劑附接。電極以彼此之間選定的一個(gè)或多個(gè)距離來施加，分別直接施加在皮膚上，或者優(yōu)選地施加在一個(gè)或多個(gè)基底之上或之內(nèi)。選定的電極相互之間的一個(gè)距離或多個(gè)距離能夠根據(jù)身體上待施加的預(yù)定點(diǎn)而改變，并且其優(yōu)選為一組參數(shù)作為確定和計(jì)算心血管分量的基礎(chǔ) 。
[0042]優(yōu)選地將振蕩電壓或振蕩電流施加至至少一組電極，從而使得電極之間的至少一些電場(chǎng)線橫貫血管，其構(gòu)成了測(cè)量對(duì)象。振蕩電壓或振蕩電流還稱為激勵(lì)信號(hào)。
[0043]在一個(gè)實(shí)施方式中，激勵(lì)信號(hào)包括約IOOHz至約IOMHz或更高的范圍內(nèi)的多個(gè)頻率。這些頻率可以同時(shí)并行施加或者它們可順序施加。電壓和電流之間的關(guān)系由電極之間肢體組織的阻抗給定，其還由肢體組織的解剖結(jié)構(gòu)、不同肢體組織的特定電導(dǎo)率和電容率以及組織的物理尺寸給定。不同類型組織的電導(dǎo)率和電容率隨頻率的變化不同。
[0044]在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包括在距測(cè)量位點(diǎn)的選定距離內(nèi)施加至少一組電極，向這組電極施加電振蕩信號(hào)，以及確定這組電極上的至少一個(gè)阻抗參數(shù)。
[0045]通過本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過將測(cè)量位點(diǎn)處血管的平均直徑、彈性相關(guān)分量或/和血管擴(kuò)張中的至少一個(gè)以及優(yōu)選的所有這些的確定建立在一個(gè)或多個(gè)阻抗參數(shù)確定的基礎(chǔ)上，能夠獲得所期望心血管分量的無擾確定。通過將阻抗感測(cè)引入作為測(cè)量參數(shù)從而確定一個(gè)或多個(gè)物理量:平均直徑、彈性、或/和擴(kuò)張，這提供了更代表對(duì)象血壓的更佳的預(yù)測(cè)和診斷值，而不會(huì)影響對(duì)象的狀態(tài)，從而最終得到其結(jié)果。
[0046]通過本發(fā)明，相比于現(xiàn)有技術(shù)的方法能夠?qū)崿F(xiàn)的身體區(qū)域，特別是例如當(dāng)之前利用壓力袖帶時(shí)，能夠利用設(shè)置在更小的身體區(qū)域上的傳感器進(jìn)行心血管分量的確定。事實(shí)上，當(dāng)僅使用一組電極時(shí)，使用身體區(qū)域能夠被顯著最小化。此外，通過貼片、和/或電極和/或布線和/或處理器和發(fā)射器/接收器技術(shù)的合理選擇，電極面積和測(cè)量位點(diǎn)的尺寸可被有益地顯著減小，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是公知的。通過例如在基底上布設(shè)電極，降低了對(duì)象的不舒適度。
[0047]阻抗變化通?？赏ㄟ^公式轉(zhuǎn)換為擴(kuò)張Λ A (或Λ d)，這基于肢體(其內(nèi)存在組織)的阻抗模型而導(dǎo)出
[0048]Δ(1/Ζ) = σα(I)
[0049]I是在一組電極的場(chǎng)線作用下的血管部分的長(zhǎng)度，σ是泊松比。
[0050]至少一個(gè)阻抗參數(shù)可利用橋路來測(cè)量，例如惠斯通電橋或其變體；該方法優(yōu)選地包括使橋路自動(dòng)平衡。這些類型的橋路在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的。
[0051]在一個(gè)實(shí)施方式中，測(cè)得阻抗的實(shí)部和虛部用于確定一個(gè)或多個(gè)心血管分量。
[0052]在一個(gè)實(shí)施方式中，測(cè)量位點(diǎn)處血管的平均直徑是估計(jì)的平均直徑。例如，該估計(jì)的平均直徑可基于患者的類型、尺寸、性別、年齡和/或狀況和/或基于測(cè)量位點(diǎn)處或患者血管的其它位點(diǎn)處平均直徑的先前的確定被估計(jì)以用于特定患者。
[0053]血管尺寸對(duì)于不同的人會(huì)顯著的不同。因此，僅對(duì)群體估計(jì)平均直徑會(huì)導(dǎo)致心血管分量的測(cè)量具有不期望的低準(zhǔn)確度。
[0054]在一個(gè)實(shí)施方式中，測(cè)量位點(diǎn)處血管的平均直徑是確定的平均直徑，例如基于測(cè)量。從而能夠獲得更準(zhǔn)確的平均直徑。
[0055]在一個(gè)實(shí)施方式中，針對(duì)阻抗建立包括電阻器和電容器的電氣等效電路。等效電路的電阻器的電阻和電容器的電容取決于電導(dǎo)率、電容率和幾何尺寸。在多個(gè)頻率下測(cè)量復(fù)數(shù)阻抗隨時(shí)間的平均值并利用關(guān)于組織電氣特性的先驗(yàn)知識(shí)使得建立一組公式成為可能，從這組公式中能夠推斷出時(shí)間平均的平均尺寸并將該平均尺寸用作確定的平均直徑。
[0056]不同類型和組合的組織和離體的電氣特性在公開的文獻(xiàn)中被明確列表。然而，通常并未描述活體所面臨的條件并且通常不允許明確分成不同的肢體組織。在皮膚上測(cè)量、在活體血管化能夠顯著改變電氣特性的皮下脂肪上測(cè)量的情形尤其會(huì)如此。
[0057] 申請(qǐng)人:已對(duì)具有小于Imm至大于3cm范圍內(nèi)的皮下脂肪厚度的活人在其上臂內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，且測(cè)量已證實(shí)該事實(shí)。但是還可證明，能夠應(yīng)用針對(duì)活體條件的非常簡(jiǎn)單的模型，并因而能夠基于此而確定心血管分量。
[0058]在IkHz至IMHz的頻率范圍內(nèi)，人們可以利用包括串聯(lián)和并聯(lián)組合的電阻器和電容器的等效電路，其中脂肪電容率具有與頻率之間弱的指數(shù)相關(guān)性，其指數(shù)為約0.1，并且具有在區(qū)域內(nèi)幾乎恒定的電阻，其中阻抗主要是電阻。
[0059]在一個(gè)實(shí)施方式中，確定至少一個(gè)電極組的阻抗以獲得平均直徑。
[0060]在一個(gè)實(shí)施方式中，一組電極用于激勵(lì)，而另一組電極用于確定。利用單獨(dú)的一組電極進(jìn)行檢測(cè)即測(cè)量能夠降低來自皮膚阻抗的影響，但是其代價(jià)是引入四端等效電路的復(fù)雜性。
[0061]在一個(gè)實(shí)施方式中，確定測(cè)量位點(diǎn)處血管的平均直徑包括:提供電氣電路，該電氣電路包括一組電極，這組電極被放置以使得這組電極之間的電場(chǎng)線貫穿測(cè)量位點(diǎn)處的血管；向這組電極施加多個(gè)電振蕩信號(hào)，其中多個(gè)電振蕩信號(hào)包括至少兩個(gè)不同的激勵(lì)頻率；以及針對(duì)每個(gè)激勵(lì)頻率確定這組電極之間的阻抗。
[0062]多個(gè)阻抗確定值可在從IkHz至約IOOMHz范圍內(nèi)的不同頻率下測(cè)量。大于約IOOMHz的頻率是不合適的，這是由于其不足以貫穿進(jìn)入測(cè)量位點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，第一頻率(fl)被選定在約IkHz至約IMHz的范圍內(nèi)，第二頻率(f2)被選定在約IkHz至約IOOMHz的范圍內(nèi)，例如約IOOkHz至約IOOMHz的范圍，第三頻率被選定在約IOOkHz至IMHz的范圍內(nèi)，并且可選的第四頻率被選定在約IOkHz至約IOMHz的范圍內(nèi)。
[0063]在一個(gè)實(shí)施方式中，不同激勵(lì)頻率包括從約1kHz、約12kHz和約400kHz中選定的第一頻率、從約12kHz、約400kHz、約1.6MHz和約IOMHz中選定的第二頻率、從約1kHz、約12kHz、約400kHz、約1.6MHz和約IOMHz中選定的第三頻率，以及可選擇的從約1kHz、約12kHz、約400kHz、約1.6MHz和約IOMHz中選定的第四頻率。作為選擇，能夠施加脈沖激勵(lì)。脈沖的時(shí)間寬度應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨蛐∮趹?yīng)覆蓋的頻譜范圍的倒數(shù)值?？赏瑫r(shí)或順序施加一個(gè)或多個(gè)頻率。
[0064]在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包括針對(duì)每個(gè)激勵(lì)頻率確定各組電極的阻抗。
[0065]利用不同激勵(lì)頻率確定平均直徑的方法基于脂肪、肌肉和血液各自的電氣特性顯著不同這一事實(shí)。在約400kHz，血液和肌肉的電容率幾乎相等；而在約IMHz電氣特性卻不相同?？梢愿鶕?jù)所選肢體的結(jié)構(gòu)來選擇其它激勵(lì)頻率。
[0066]在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包括用于激勵(lì)的至少一個(gè)電極和用于檢測(cè)的至少一組電極。在一個(gè)實(shí)施方式中，激勵(lì)電極組可相對(duì)于檢測(cè)電極設(shè)置在血管上游或下游。
[0067]作為選擇，以及優(yōu)選地，激勵(lì)組中的一個(gè)電極和檢測(cè)組中的一個(gè)電極在交叉配置中相對(duì)于檢測(cè)組中的另一電極和激勵(lì)組中的另一電極設(shè)置在血管上游或下游，在這種配置下，只有激勵(lì)場(chǎng)線和虛擬的檢測(cè)場(chǎng)線之間的交疊會(huì)對(duì)測(cè)量信號(hào)有貢獻(xiàn)。于是，來自皮下脂肪的影響能夠從信號(hào)中被完全消除。交叉電極配置如下:對(duì)于每組電極，使得電極沿動(dòng)脈方向和沿垂直于動(dòng)脈的方向移動(dòng)，以使各個(gè)激勵(lì)電極和檢測(cè)電極的連接線彼此交叉。在該情形下，所測(cè)得的導(dǎo)納即互易阻抗由場(chǎng)線方向上肌肉導(dǎo)納和血管導(dǎo)納的和給定。該配置有利于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)血管特性的更簡(jiǎn)單估計(jì)，例如相對(duì)于正好有兩個(gè)電極的配置而言，這是因?yàn)閬碜云は轮镜挠绊懕粡挠?jì)算中去除。假定肌肉和血液是不可壓縮的，這意味著在該配置下，擴(kuò)張能夠在數(shù)量上與阻抗變化相關(guān)聯(lián)。
[0068]根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與僅使用實(shí)部或虛部來確定血管平均直徑時(shí)相比，利用阻抗的實(shí)部和虛部能夠獲得對(duì)血管平均直徑的更佳確定。
[0069]為了執(zhí)行逆運(yùn)算以獲得測(cè)量位點(diǎn)處血管平均直徑的估計(jì)，優(yōu)選的是提供測(cè)量位點(diǎn)處和由場(chǎng)線或場(chǎng)線子集貫穿的鄰近區(qū)域的解剖結(jié)構(gòu)的先驗(yàn)估計(jì)，針對(duì)檢測(cè)電極組之間的阻抗，基于針對(duì)等效集總參數(shù)等效電路的這一預(yù)模型來建立一組數(shù)學(xué)公式，其中數(shù)學(xué)公式代表阻抗沿電場(chǎng)線的組合作用，并且其中場(chǎng)線的至少一個(gè)長(zhǎng)度部分穿過皮膚，至少一個(gè)場(chǎng)線子集的一個(gè)長(zhǎng)度部分穿過脂肪層，場(chǎng)線子集的一個(gè)長(zhǎng)度部分穿過肌肉，以及場(chǎng)線子集的一個(gè)長(zhǎng)度部分穿過血管，并基于在至少兩個(gè)不同激勵(lì)頻率下測(cè)得的電極組之間的阻抗以及這組數(shù)學(xué)公式來確定穿過血管的場(chǎng)線的實(shí)際長(zhǎng)度部分。對(duì)于利用單獨(dú)的電極組分別用于激勵(lì)和檢測(cè)的，必須要考慮這兩組電極的場(chǎng)線交疊。
[0070]這組數(shù)學(xué)公式例如可包括針對(duì)場(chǎng)線的每個(gè)長(zhǎng)度部分的等式，場(chǎng)線的長(zhǎng)度部分作為一個(gè)未知參數(shù)。
[0071]實(shí)際上，可以通過利用這樣的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行逆運(yùn)算以獲得測(cè)量位點(diǎn)處血管平均直徑的估計(jì):所述結(jié)構(gòu)模型基于解剖結(jié)構(gòu)的截面，包括測(cè)量位點(diǎn)和由場(chǎng)力線集貫穿的鄰近區(qū)域，并且由測(cè)量 裝置下的組織的類型、它們的有效截面尺寸、電場(chǎng)線的有效貫穿面積、以及電容率和電導(dǎo)率相對(duì)于激勵(lì)頻率的值指定。這樣的結(jié)構(gòu)模型能夠基于NMR圖像、基于由超聲獲得的圖像、或者利用X射線獲得的圖像來建立。當(dāng)然，對(duì)于進(jìn)行阻抗測(cè)量的每個(gè)個(gè)體而言，這樣的NMR、超聲、或X射線圖像不是必需的，這是因?yàn)獒槍?duì)所討論的各個(gè)測(cè)量位點(diǎn)，只需要一個(gè)總的結(jié)構(gòu)模型。
[0072]在一個(gè)實(shí)施方式中，用于根據(jù)測(cè)得的阻抗來確定平均直徑的表達(dá)式例如能夠通過利用沃爾夫勒姆研究公司(Wolfram Research)的“Mathematica”程序的“求解”過程而獲得，但是也能夠采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它方程求解程序。根據(jù)測(cè)得的阻抗來確定平均直徑的一種特別優(yōu)選的方法在下面的實(shí)例中示出。
[0073]而在另一實(shí)施方式中，基于例如由NMR圖像、超聲、X射線、多頻率激勵(lì)或所述方法中兩種或更多種的組合獲得的患者的先驗(yàn)圖像來估計(jì)動(dòng)脈尺寸。
[0074]血管擴(kuò)張(也稱為脈管擴(kuò)張)Λ A或Λ d根據(jù)阻抗的時(shí)間變化來得到。
[0075]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，使用市場(chǎng)上出售的阻抗分析儀來得到擴(kuò)張，通過利用阻抗分析儀，能夠確定阻抗變化(可選地是通過低頻變化高通濾波的)以及平均阻抗。然而，這樣的設(shè)備通常不適于動(dòng)態(tài)測(cè)量并且安置在患者上通常會(huì)太過龐大。因此，這些方法并不是優(yōu)選的，但能夠用于本發(fā)明方法的一般概念上。
[0076]測(cè)量位點(diǎn)處血管擴(kuò)張的確定方法包括:提供電氣電路，該電氣電路包括一組電極，使得這組電極之間的電場(chǎng)線貫穿測(cè)量位點(diǎn)處的血管；以及確定這組電極之間阻抗的時(shí)間變化。
[0077]對(duì)于平均直徑的確定，當(dāng)確定擴(kuò)張時(shí)，這里還優(yōu)選地基于從一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)電極獲得的阻抗測(cè)量值的實(shí)部和虛部來確定。
[0078]在一個(gè)實(shí)施方式中，測(cè)量位點(diǎn)處血管擴(kuò)張的確定包括確定這組電極之間的最大和最小阻抗，優(yōu)選地，該方法包括確定阻抗隨時(shí)間的變化，確定阻抗的時(shí)間變化，以及計(jì)算測(cè)量位點(diǎn)處的血管擴(kuò)張。
[0079]在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包括在距測(cè)量位點(diǎn)的選定距離內(nèi)施加至少一組電極，向這組電極施加電振蕩信號(hào)，以及確定選自平均阻抗、最小阻抗、最大阻抗、阻抗的時(shí)間變化、阻抗隨時(shí)間的變化或之前提到的關(guān)于這組電極的兩個(gè)或更多個(gè)的組合的至少一個(gè)阻抗參數(shù)。[0080]在一個(gè)實(shí)施方式中，提供了至少一個(gè)傳感器，該傳感器包括在電氣電路中電連接的一組電極，使得電極之間的電場(chǎng)線貫穿測(cè)量位點(diǎn)處的血管，該方法包括在這組電極上施加電振蕩信號(hào)，以及確定這組電極的至少一個(gè)阻抗參數(shù)隨時(shí)間的變化。
[0081]在一個(gè)實(shí)施方式中，將電壓施加至一組電極并且測(cè)量相關(guān)電流，例如利用同一組電極。
[0082]在一個(gè)實(shí)施方式中，通過一組電極將電流引入并且測(cè)量相關(guān)電壓，例如利用同一組電極。
[0083]在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包括在距測(cè)量位點(diǎn)的選定距離內(nèi)施加至少一組電極，向該至少一組電極即激勵(lì)電極組施加至少一個(gè)激勵(lì)頻率的電信號(hào)，例如振蕩電流和/或振蕩電壓，以及通過在所述至少一組電極即檢測(cè)電極組上測(cè)量來確定至少一個(gè)阻抗參數(shù)，其中激勵(lì)電極組和檢測(cè)電極組構(gòu)成同一電極組。
[0084]在一個(gè)實(shí)施方式中，通過一組電極引入電流，并且利用不同電極組來測(cè)量一個(gè)或多個(gè)電壓。
[0085]為了得到測(cè)量位點(diǎn)處的血管擴(kuò)張，優(yōu)選地采用時(shí)間分辨的信號(hào)測(cè)量。然而，如果時(shí)間平均直徑是已知的，就足以在一個(gè)頻率下測(cè)量阻抗時(shí)間變化。
[0086]一個(gè)實(shí)施方式利用一個(gè)電極組的阻抗和約IMHz的激勵(lì)頻率。其它激勵(lì)頻率是可行的。然而，優(yōu)選地利用例如約IOOkHz或更高的相對(duì)較高頻率以使皮膚的阻抗影響最小化。由于皮膚具有非常小的厚度，能夠利用通過皮膚的電容耦合。這種耦合的有效性隨著頻率的增加而增強(qiáng)。
[0087]另一實(shí)施方式利用兩組電極，一組用于激勵(lì)，一組用于檢測(cè)。
[0088]彈性相關(guān)分量例如可以是血管彈性、血管硬度、脈搏波速、或其他能夠根據(jù)其計(jì)算彈性的彈性相關(guān)分量，優(yōu)選地利用平均直徑和/或可選地利用擴(kuò)張。
[0089]測(cè)量位點(diǎn)處血管的彈性相關(guān)分量的確定優(yōu)選地包括確定測(cè)量位點(diǎn)處血管內(nèi)的脈搏波的速率。術(shù)語“脈搏波的速率”和“脈搏波速”或僅“脈搏速率”可替換使用，并且指的是血壓脈搏沿血管行進(jìn)的速率。
[0090]脈搏沿血管的傳播本質(zhì)上是聲學(xué)現(xiàn)象。脈搏波速比流速大得多，并且對(duì)于肱動(dòng)脈例如為大約5_15m/s。速率由Moens-Korteweg等式確定。該等式的改型將泊松比考慮在內(nèi)，如下
[0091 ]
【權(quán)利要求】
1.一種確定哺乳動(dòng)物的至少一個(gè)心血管分量的方法，該方法包括 (I )選擇血管的測(cè)量位點(diǎn)； (ii)確定或估計(jì)測(cè)量位點(diǎn)處血管的平均直徑； (iii)確定測(cè)量位點(diǎn)處血管的脈搏波速和/或另一彈性相關(guān)分量； (iv)確定測(cè)量位點(diǎn)處的血管擴(kuò)張；以及 (V)根據(jù)測(cè)量位點(diǎn)處所確定的平均直徑、彈性相關(guān)分量和血管擴(kuò)張來計(jì)算至少一個(gè)心血管分量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中血管是動(dòng)脈，例如肱動(dòng)脈、橈動(dòng)脈、尺動(dòng)脈、股動(dòng)脈、指動(dòng)脈或頸動(dòng)脈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的方法，其中該方法包括在距測(cè)量位點(diǎn)的選定距離內(nèi)施加包括至少兩個(gè)電極的至少一組電極，向電極施加電信號(hào)，以及將來自電極的電場(chǎng)線設(shè)置為貫穿測(cè)量位點(diǎn)處的血管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中該至少一組電極中的每個(gè)電極附接至哺乳動(dòng)物的皮膚表面，優(yōu)選地通過粘合劑附接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3和4中任一項(xiàng)所述的方法，其中該至少一組電極包括至少兩個(gè)電極，該至少兩個(gè)電極以彼此之間選定的距離優(yōu)選地施加在一個(gè)或多個(gè)基底之上或之內(nèi)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中提供至少一個(gè)傳感器，該傳感器包括在電氣電路中電連接的一組電極，使得電極之間的電場(chǎng)線貫穿測(cè)量位點(diǎn)處的血管，該方法包括在這組電極上施加電振蕩信號(hào)以及確定這組電極的至少一個(gè)阻抗參數(shù)隨時(shí)間的變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中該方法包括:在距測(cè)量位點(diǎn)的選定距離內(nèi)施加至少一組電極，向該至少一組電極即激勵(lì)電極組施加至少一個(gè)激勵(lì)頻率的電信號(hào)，諸如振蕩電流和/或振蕩電壓，以及通過在所述至少一組電極即檢測(cè)電極組上測(cè)量來確定該至少一個(gè)阻抗參數(shù)，其中激勵(lì)電極組和檢測(cè)電極組構(gòu)成同一電極組。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中該方法包括在距測(cè)量位點(diǎn)的選定距離內(nèi)施加至少兩組電極即第一電極組和第二電極組，向第一組電極即激勵(lì)電極組施加至少一個(gè)激勵(lì)頻率的電信號(hào)，例如振蕩電流和/或電壓，以及通過在所述第二組電極即檢測(cè)電極組上測(cè)量來確定該至少一個(gè)阻抗參數(shù)，借此激勵(lì)電極組和檢測(cè)電極組構(gòu)成不同的電極組。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中利用橋路例如惠斯通電橋或其變體來進(jìn)行該至少一個(gè)阻抗參數(shù)的確定，該方法包括使橋路平衡，優(yōu)選地使橋路自動(dòng)平衡。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過至少一個(gè)電壓跟隨器和/或儀表放大器用于感測(cè)和放大來自檢測(cè)電極的信號(hào)、以及至少一組混頻器用于通過正交檢測(cè)對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、以及以已知值放大包括同相信號(hào)和正交信號(hào)的解調(diào)信號(hào)，利用信號(hào)處理來進(jìn)行該至少一個(gè)阻抗參數(shù)的確定。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中確定或估計(jì)平均直徑包括估計(jì)平均直徑，利用多頻率激勵(lì)或前述方法中的兩種或更多種的組合來確定平均直徑。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中確定測(cè)量位點(diǎn)處血管的平均直徑包括:提供電氣電路，該電氣電路包括:至少一組電極，使得這組電極之間的電場(chǎng)線貫穿測(cè)量位點(diǎn)處的血管；向這組電極施加多個(gè)電振蕩信號(hào)，其中該多個(gè)電振蕩信號(hào)包括至少兩個(gè)不同的激勵(lì)頻率；以及針對(duì)每個(gè)激勵(lì)頻率確定這組電極之間的阻抗，該方法包括針對(duì)每個(gè)激勵(lì)頻率確定這組電極之間的阻抗，激勵(lì)頻率優(yōu)選地包括至少一個(gè)約IkHz或更高的頻率，例如至少一個(gè)約IOOkHz或更高的頻率，例如至少一個(gè)約IMHz或更高的頻率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中確定測(cè)量位點(diǎn)處血管的平均直徑包括:提供測(cè)量位點(diǎn)處和由這組電極的場(chǎng)線貫穿的鄰近區(qū)域的截面解剖結(jié)構(gòu)的先驗(yàn)估計(jì)；針對(duì)一組或多組電極之間的阻抗，通過等效電路基于這一先驗(yàn)估計(jì)來建立一組數(shù)學(xué)公式，其中該數(shù)學(xué)公式將電場(chǎng)線劃分為穿過皮膚的場(chǎng)線的至少一個(gè)長(zhǎng)度部分、穿過脂肪層的場(chǎng)線的一個(gè)長(zhǎng)度部分、穿過肌肉的場(chǎng)線的一個(gè)長(zhǎng)度部分和穿過血管的場(chǎng)線的一個(gè)長(zhǎng)度部分；以及基于在至少兩個(gè)不同的激勵(lì)頻率下在這組電極之間測(cè)得的阻抗和這組數(shù)學(xué)公式來確定穿過血管的場(chǎng)線的實(shí)際長(zhǎng)度部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中應(yīng)用四個(gè)電極并且向至少第一組電極施加激勵(lì)電流，第一組電極包括至少兩個(gè)電極，它們被配置為使得當(dāng)施加至皮膚時(shí)沿動(dòng)脈方向和沿垂直于動(dòng)脈方向被移動(dòng)，并且在至少第二組電極上測(cè)量電壓，第二組電極包括至少兩個(gè)電極，它們被配置為使得當(dāng)施加至皮膚時(shí)同樣沿動(dòng)脈方向和沿垂直于動(dòng)脈的方向被移動(dòng)，并且被配置為使得第一組電極和第二組電極的對(duì)角線相交。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中確定測(cè)量位點(diǎn)處血管的彈性相關(guān)分量包括確定測(cè)量位點(diǎn)處血管中的脈搏波速。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中確定測(cè)量位點(diǎn)處血管中的脈搏波速包括沿包括測(cè)量位點(diǎn)的至少一部分的血管長(zhǎng)度節(jié)段L以選定的相互距離放置至少兩個(gè)傳感器，以及通過每個(gè)傳感器確定脈搏隨時(shí)間的變化從而確定脈搏波速。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中提供至少兩個(gè)傳感器，第一傳感器包括第一組電極，而第二傳感器包括第二組電極，各組電極電連接在電氣電路中，使得各組電極之間的電場(chǎng)線分別在第一脈搏波感測(cè)位點(diǎn)和第二脈搏波感測(cè)位點(diǎn)處貫穿血管。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中提供至少三個(gè)電極組，第一電極組為檢測(cè)電極，第二電極組為檢測(cè)電極，而第三電極組為激勵(lì)電極，第三電極組被放置以使得至少由第三電極組激發(fā)的電場(chǎng)線貫穿測(cè)量位點(diǎn)處的血管，其中優(yōu)選地第三組電極被放置在第一電極組和第二電極組之間。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在各組電極上施加電振蕩信號(hào)，確定各組電極的阻抗隨時(shí)間的變化，以及確定一個(gè)阻抗信號(hào)相對(duì)于另一阻抗信號(hào)的時(shí)間平移。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中確定的心血管分量為血壓壓差，其為收縮壓和舒張壓之間的差，其中通過利用下面的等式根據(jù)測(cè)量位點(diǎn)處血管中的脈搏波速V來確定血壓壓差
Ia/7 a
V ~ \ AA P 其中ΛΡ是血壓壓差，ΛΑ是擴(kuò)張，P是血液密度，而A由血管平均截面面積來表示。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中確定測(cè)量位點(diǎn)處血管的擴(kuò)張包括:提供電氣電路，該電氣電路包括一組電極，使得這組電極之間的電場(chǎng)線貫穿測(cè)量位點(diǎn)處的血管；以及確定這組電極的阻抗的時(shí)間變化。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該方法包括在距測(cè)量位點(diǎn)的選定距離內(nèi)施加至少一組電極，向這組電極施加電振蕩信號(hào)，以及確定選自這組電極上的平均阻抗、最小阻抗、最大阻抗、阻抗的時(shí)間變化、阻抗隨時(shí)間的變化或前面提到的兩個(gè)或更多個(gè)的組合的至少一個(gè)阻抗參數(shù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中該方法包括確定或估計(jì)哺乳動(dòng)物脈搏之間的時(shí)間間隔，利用橋路確定平均阻抗以及通過反饋回路使橋路自動(dòng)平衡，反饋回路具有約等于或大于脈搏之間的時(shí)間間隔的回路響應(yīng)時(shí)間，該方法優(yōu)選地包括調(diào)節(jié)橋路的至少兩個(gè)電阻分量。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中該方法包括確定或估計(jì)哺乳動(dòng)物脈搏之間的時(shí)間間隔，利用橋路確定阻抗的時(shí)間變化以及通過反饋回路使橋路自動(dòng)平衡，反饋回路具有約等于或大于脈搏之間的時(shí)間間隔的回路響應(yīng)時(shí)間，該方法包括確定橋路不平衡的時(shí)間變化。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中基于選自一組電極上的平均阻抗、最小阻抗、最大阻抗、阻抗的時(shí)間變化、阻抗隨時(shí)間的變化或前面提到的阻抗參數(shù)的兩個(gè)或更多個(gè)的組合的至少一個(gè)阻抗參數(shù)的確定，來確定平均直徑、確定脈搏波速和/或彈性相關(guān)分量、確定血管擴(kuò)張、確定前面提到的兩個(gè)或確定前面提到的所有三個(gè)。
26.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中根據(jù)測(cè)量位點(diǎn)處確定的血管的平均直徑、彈性相關(guān)分量、和血管擴(kuò)張來計(jì)算至少一個(gè)心血管分量包括計(jì)算血壓壓差、計(jì)算收縮壓、計(jì)算舒張壓和/或計(jì)算血管順應(yīng)性。
27.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該方法還包括確定測(cè)量位點(diǎn)處血管的一個(gè)或多個(gè)其它尺寸，例如血管壁厚度、血管的最大直徑、血管的最小直徑、血管直徑的時(shí)間變化和/或 血管直徑隨時(shí)間的變化。
28.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該方法還包括確定脈率。
29.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該方法是非侵入性的，優(yōu)選地該方法不包括向血管施壓。
30.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中為了校準(zhǔn)目的，通過施加反壓來確定脈搏幅度、和/或脈搏壓、和/或脈率。
31.一種用于確定哺乳動(dòng)物血管中至少一個(gè)心血管分量的心血管分量系統(tǒng)，該心血管分量系統(tǒng)包括 多組電極，其中每組電極包括至少兩個(gè)電極且能夠附接至哺乳動(dòng)物的皮膚表面，使得當(dāng)電信號(hào)施加在血管測(cè)量位點(diǎn)處的電極上時(shí)，提供通過皮膚表面且位于這組電極的各個(gè)電極之間的電容耦合； 電氣設(shè)備，用于在各組電極上施加電振蕩信號(hào)； 至少一個(gè)處理器和存儲(chǔ)單元，布置為接收來自各組電極的信號(hào)；其中所述至少一個(gè)處理器被設(shè)計(jì)并編程為根據(jù)權(quán)利要求1-30中任一項(xiàng)所述的方法、利用來自各組電極的信號(hào)來計(jì)算至少一個(gè)心血管分量。
【文檔編號(hào)】A61B5/0285GK103648374SQ201280018884
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月17日
【發(fā)明者】L·萊丁, D·B·貝克 申請(qǐng)人:森思公司