Устройство мониторинга пациента для определения параметра, представляющего объем внутригрудного отдела тела пациента - RU2485885C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к устройству мониторинга пациента, в частности к устройству мониторинга пациента для определения параметра, представляющего объем внутригрудного отдела наблюдаемого пациента.

Устройства мониторинга пациента являются общеупотребительными в настоящие дни в госпиталях для наблюдения за состоянием сердечно-сосудистой системы тяжелобольных пациентов. Специалистам в данной области хорошо известно, что устройство мониторинга пациента может функционировать согласно одному из многих принципов измерения и оценки, таких как (прямой сердечный или транспульмонарный) термодилюционный способ, способ разведения красителя, контурный анализ пульса, или может объединять два или более из этих принципов измерения и оценки. Применение подходящих способов согласно этим принципам дает множество параметров, которые дают возможность лечащему врачу судить о текущем состоянии пациента и выбирать подходящие контрмеры, если состояние будет ухудшаться. Среди этих параметров очень важными являются объемы внутригрудного отдела (часто для простоты называемые как внутригрудные объемы), например глобальный конечно-диастолический объем ГКДО, экстраваскулярная легочная жидкость ЭВЛЖ, легочный объем крови ЛОК и внутригрудной объем крови ВГОК. Например, ГКДО используют для оценки состояния наполнения пациента, и ЭВЛЖ является важным параметром для наблюдения за развитием отека легких.

Устройство мониторинга пациента для определения одного или нескольких вышеупомянутых параметров описано среди прочих в US 5526817, US 6394961, US 6537230 и US 6736782.

Прежде чем по значению объема отдельного внутригрудного отдела сделать медицинские заключения, часто необходимо принимать во внимание размеры тела конкретного пациента. Например, одинаковые значения для экстраваскулярной легочной жидкости для маленького пациента могут указывать на развитие отека, тогда как они же могут говорить о некритической ситуации, когда определяются у большого пациента. Поэтому экстраваскулярная легочная жидкость часто нормализуется (или индексируется) посредством ее деления на текущий вес пациента. Однако было обнаружено, что в случае с очень тучными или очень худыми пациентами могут происходить значительные отклонения. Эти отклонения могут вызывать ошибки в диагнозе, основанном на нормализованном (или индексированном) значении.

Принимая во внимание вышесказанное, целью настоящего изобретения является техническое улучшение предоставления данных о внутригрудном объеме, определяемых с помощью устройства мониторинга пациента в качестве начальной точки для дальнейшей медицинской диагностики с целью предоставления основы для облегченной (и таким образом более надежной) диагностической интерпретации.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, эта цель достигнута посредством предоставления устройства мониторинга пациента по п.1 формулы изобретения. Полезные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть сконфигурированы согласно любому из пп.2-14 формулы изобретения.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, эта цель достигнута посредством предоставления способа по п.15 формулы изобретения. Полезные варианты осуществления этого способа могут быть осуществлены согласно любому из пп.16-25 формулы изобретения.

Согласно настоящему изобретению, таким образом, параметр, представляющий объем внутригрудного отдела, нормализуют на основе введенных биометрических данных, таких как рост, с использованием алгоритма, выбранного из множества алгоритмов, в зависимости от категории, к которой отнесен пациент. Информация по категоризации, на которой основано это отнесение, может быть получена из набора дискретных данных, определяющих категорию напрямую (например, пол, взрослый пациент/педиатрический пациент, недостаточный вес/избыточный вес/ни недостаточный вес, ни избыточный вес) или из непрерывного диапазона данных, таких как возраст пациента, объем талии или рост. Таким образом, вводимая биометрическая информация также может быть использована в качестве информации по категоризации.

В дальнейшем исключительно для простоты чтения, параметры, представляющие объем внутригрудного отдела пациента, также будут обозначаться как параметры внутригрудного объема.

Выбор алгоритма по настоящему изобретению может быть осуществлен многими различными путями, такими как:

- выбор из множества предварительно сохраненных программных модулей или подпрограмм, программного модуля или подпрограммы, соответственно, для исполнения, или

- замена коэффициентов и/или постоянных в формуле для вычислений или поправочной функции,

или тому подобное.

Фактически, любое ответвление в ходе вычислений, примененных для нормализации параметра внутригрудного объема, где входные данные для категоризации определяют, по какому пути вычислений следует пойти, должны рассматриваться как выбор алгоритмов по настоящему изобретению.

Таким образом, настоящее изобретение делает возможным уменьшить или даже устранить ошибки, вызванные учетом параметров внутригрудного объема без принятия во внимание реального телосложения пациента. Фактически, применяя алгоритм нормализации, зависящий от категории пациента, настоящее изобретение автоматически включает рассмотрение основных различий, которые предполагаются между двумя индивидуумами, принадлежащими к различным категориям (например, различные возрастные группы или пол), даже если они обладают одинаковыми биометрическими данными (такими как рост), на которых основана нормализация.

Согласно особенно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, один или несколько алгоритмов, применяемых для нормализации параметра внутригрудного объема, представляют собой алгоритм (или алгоритмы, соответственно) для определения условного (или виртуального) свойства пациента на основе вводных биометрических данных. Такие условные (или виртуальные) свойства могут включать, например, условный вес (например, определенный с помощью известных формул для зависимости от роста и/или возрастной зависимости и/или половой зависимости «предсказанного веса» или «идеального веса») или условная площадь поверхности тела. Последняя может быть определена, например, с помощью известной формулы для площади поверхности тела, например, опубликованной в Haycock, G.B., Schwartz, G.J., Wisotsky, D.H.: "Geometric method for measuring body surface area: a height-weight formula validated in infants, children and adults". The Journal of Pediatrics 93 (1978), 62-66 and in Du Bois, D., Du Bois E.: "A formula to estimate the approximate surface area if height and weight be known ". The Archives of Internal Medicine 121 (1916), 863-872, где, однако, вес пациента заменен на условный вес пациента.

Например, если экстраваскулярная легочная жидкость пациента с избыточным весом нормализована с использованием его «предсказанного веса» или «идеального веса» вместо его реальной массы тела, значения будут правильно восприняты опасными в отношении развития отека, которые, в противном случае, могли быть ошибочно восприняты нормальными.

Как правило, любой из вариантов осуществления, описанный или по выбору упомянутый здесь, может быть чрезвычайно полезным в зависимости от текущих условий применения. Более того, особенности одного из вариантов осуществления могут быть объединены с особенностями другого варианта осуществления, а также особенностями, известными per se из существующей области техники, по мере технических возможностей и если не указано иначе. Не оговаривается, что настоящее изобретение может быть выгодно осуществлено для определения не только одного, но множества параметров, соответственно, представляющих различные объемы внутригрудного отдела наблюдаемого пациента, все или часть из которых могут быть нормализованы методом согласно изобретению.

Сопроводительные чертежи, которые являются схематическими изображениями, служат для лучшего понимания особенностей настоящего изобретения.

Фиг.1 схематически изображает пример устройства мониторинга пациента по настоящему изобретению, в котором определение параметров, представляющих объемы внутригрудного отдела, основано на транспульмонарных термодилюционных измерениях.

Фиг.2 иллюстрирует образцовую процедуру выбора алгоритма определения предсказанного веса в соответствии с настоящим изобретением.

В дополнение к аппаратному и программному обеспечению для транспульмонарных термодилюционных измерений устройство мониторинга пациента, изображенное на фиг.1, дополнительно оснащено аппаратным и программным обеспечением для выполнения контурного анализа пульса. Как правило, настоящее изобретение не ограничивается такой сборкой, но может быть исполнено с использованием аппаратного и программного обеспечения для определения параметров, представляющих объемы внутригрудных отделов на основе метода разведения красителя, комбинации термодилюционного метода и метода разведения красителя или других известных приемов.

Устройство содержит центральный венозный катетер 24, проходящий в центральную вену 10 пациента 3. Центральный венозный катетер 24 содержит проксимальный порт 9, соединенный с просветом, дистальное отверстие которого расположено в центральной вене (верхней полой вене) 10. Этот просвет используется для введения болюса с температурой, отличающейся (обычно ниже) от температуры крови пациента, таким образом, вводя перемещающееся температурное отклонение в кровоток. В качестве альтернативы, температурное отклонение может быть введено с помощью локального нагревания или охлаждения в центральной вене с использованием катетера, оснащенного нагревательным (например, термическая катушка) или охлаждающим средством (таким как элемент Пельтье), соответственно. Термодилюционное приспособление и сборка центрального венозного катетера оснащены средствами для локального нагрева крови центральной вены, которые могут быть осуществлены в сборке катетера 1 правого сердца так же, как описано в US 6736782.

Предпочтительно, проксимальный порт 9 оснащен инъекционным каналом 11 для выполнения введения болюса настолько четко, насколько возможно в терминах времени и длительности введения болюса, а также температуры болюса. Для этого инъекционный канал 11 может содержать мембранный переключатель и температурный датчик, соединенный с монитором 4 пациента через преобразователь 12. Инъекционный канал может быть спроектирован, как описано в US 6491640.

Необязательно, центральный венозный катетер 24 может быть оснащен дистальным датчиком давления для измерения кровяного давления в центральной вене 10. Сигнал датчика передается на монитор 4 пациента через проксимальный порт 5 катетера и преобразователь 26.

Система дополнительно содержит артериальный катетер 17, содержащий температурный датчик для измерения локальной температуры крови в артерии 18 и датчик давления для измерения артериального кровяного давления. Каждый датчик соединен с монитором 4 пациента через проксимальные порты 19, 20 катетеров и преобразователи 21, 22, соответственно. Также может быть полезным размещение катетера в других артериях, таких как подмышечная (плечевая) артерия или лучевая артерия, через артериальный катетер 17, размещенный в бедренной артерии на схематическом изображении фиг.1.

Температурное отклонение, введенное в ток крови пациента с помощью введения болюса или локального нагревания, ослабляется по мере движения через правое сердце 13, малый круг 14 кровообращения, левое сердце 15 и большой круг 16 кровообращения. Это ослабление оценивается с помощью применения известных термодилюционных алгоритмов с использованием измерений температуры во времени, выполненных температурным датчиком артериального катетера 17. Монитор 4 пациента приспособлен для выполнения этой оценки с использованием оценочной программы, сохраненной в памяти монитора 4 пациента.

В частности, глобальный конечно-диастолический объем ГКДО определяется следующим образом.

ГКДО = ВВГТ - ВЛТ,

где ВВГТ - это величина внутригрудной температуры и ВЛТ - это величина легочной температуры. Эти параметры определяются следующим образом.

ВВГТ = CO∙MT_tTDa

ВЛТ = CO∙DS_tTDa

где MT_tTDa - это среднее время прохождения, и DS_tTDa - это время уменьшения (то есть время, за которое разница температур крови δTB(t) падает в 1/e раз, где кривая разбавления показывает экспоненциальный спад), определены по кривой разведения, измеренной с помощью транспульмонарного устройства. CO представляет собой минутный сердечный выброс и может быть определен либо посредством контурного анализа пульса с использованием известных алгоритмов (раскрытых, например, в US 6315735) на основе сигнала о давлении за период времени, измеренного датчиком давления артериального катетера 17, либо он может быть определен (используя сигнал о температуре за период времени, измеренный температурным датчиком артериального катетера 17) с помощью известных термодилюционных алгоритмов, основанных на уравнении Стюарта-Гамильтона,

где T_B представляет собой начальную температуру крови, T_L представляет собой температуру жидкого болюса, который используется в качестве температурного индикатора, V_L представляет собой величину температурного индикатора, K₁ и K₂ представляют собой постоянные, отличающиеся для каждого измерительного приспособления, и ∆TB(t) представляет собой температуру крови в виде функции времени относительно базовой температуры крови T_B.

Параметр, представляющий экстраваскулярную легочную жидкость ЭВЛЖ, может быть определен в виде разницы между величиной внутригрудной температуры ВВГТ и внутригрудным объемом крови ВГОК.

ЭВЛЖ=ВВГТ-ВГОК

В настоящем варианте осуществления, ЭВЛЖ нормализована с помощью предсказанной (идеальной) массы тела ПМТ, которая вычислена из 3 ростов пациента.

ЭВЛЖi=ЭВЛЖ/ПМТ

где ЭВЛЖi представляет собой нормализованное значение

Память монитора 4 пациента хранит в себе программу для избирательного выполнения одного из шести алгоритмов для определения предсказанного веса.

- Первый алгоритм оптимизирован для определения предсказанного веса взрослой женщины ростом выше первого порогового значения для роста пациента.

- Второй алгоритм оптимизирован для определения предсказанного веса взрослого мужчины ростом выше второго порогового значения для роста пациента.

- Третий алгоритм оптимизирован для определения предсказанного веса педиатрического пациента женского пола ростом выше третьего порогового значения для роста пациента.

- Четвертый алгоритм оптимизирован для определения предсказанного веса педиатрического пациента мужского пола ростом выше четвертого порогового значения для роста пациента.

- Пятый алгоритм оптимизирован для определения предсказанного веса педиатрического пациента мужского пола ростом ниже третьего порогового значения для роста пациента.

Шестой алгоритм оптимизирован для определения предсказанного веса педиатрического пациента мужского пола ростом ниже четвертого порогового значения для роста пациента.

В качестве примера, алгоритмы предсказания веса могут быть основаны на доступных подтвержденных формулах, выведенных из хорошо обоснованных эмпирических данных из The Acute Respiratory Distress Syndrome Network: "Ventilation With Lower Tidal Volumes As Compared With Traditional Tidal Volumes For Acute Lung Injury And The Acute Respiratory Distress Syndrome" в медицинском журнале Новой Англии 342 (2000) 1301-1308:

- первый алгоритм предсказания веса [кг]=50+0,91·(рост [см]-130)

- второй алгоритм предсказания веса [кг]=45,5+0,91·(рост [см]-130) и из Traub, Scott L. and Johnson, Cary E.: "Comparison of methods of estimating creatine clearance in children" в американском журнале Hospital Pharmacy 37 (1980) 195-201

- третий алгоритм предсказания веса [кг]=39+0,89·(рост [см]-152,4)

- четвертый алгоритм предсказания веса [кг]=42,2+0,89·(рост [см]-152,4)

- пятый алгоритм предсказания веса [кг]=((рост [см])²·1,65)/1000

- шестой алгоритм предсказания веса [кг]=((рост [см])²·1,65)/1000

В этом случае первое и второе пороговые значения равны 152,4 см и таким образом равны друг другу и в дальнейшем будут упоминаться как «взрослое пороговое значение». Сходным образом, третье и четвертое пороговые значения составляют 152,4 см и таким образом идентичны друг другу и в дальнейшем для простоты будут упоминаться как «педиатрическое пороговое значение». Однако следует понимать, что меняющиеся пороговые значения можно использовать, если они станут доступны. Более того, пятый и шестой алгоритмы идентичны друг другу и в дальнейшем для простоты будут упоминаться как «пятый алгоритм». Однако, как указано выше, следует понимать, что можно использовать различные алгоритмы, если они доступны.

Также можно видеть, что все вышеприведенные формулы, на которых основаны первый, второй, третий и четвертый алгоритмы, обладают видом

Предсказанный вес [кг]=A+B·(рост [см]-C)

Таким образом, выбор желаемого алгоритма может быть выполнен с помощью простого определения точного значения коэффициента B или констант A и C, соответственно.

Процедура выбора алгоритма схематически изображена на фиг.2.

Перед определением нормализованных значений экстраваскулярной легочной жидкости ЭВЛЖ, оператор получает подсказку, например, с помощью соответствующего диалогового окна, отображаемого на дисплее 23, для ввода роста и пола пациента 3 и указания, является ли пациент 3 взрослым (взрослый режим) или педиатрическим пациентом (педиатрический режим) - этап S1 на фиг.2. Для этого ввода можно использовать клавиатуру 1 или любое другое пригодное средство ввода (например, сенсорный экран, трекбол или подобное).

Затем монитор 4 пациента относит пациента 3 к категории, соответствующей одному из вышеперечисленных алгоритмов, как изображено на фиг.2, и определяет предсказанный вес («предсказанная масса тела» ПМТ) исходя из роста пациента 3 с использованием соответствующего алгоритма (1-й, 2-й, 3-й, 4-й или 5-й алгоритм).

Если определено (этапы S2 и S3a), что выбран взрослый режим и рост пациента 3 ниже взрослого порогового значения - в данном примере - 130 см (или первого или второго порогового значения, соответственно), и, таким образом, находится вне диапазона, для которого первый и второй алгоритм действительны, то отказываются от выбора взрослого режима (этап S5) и на усмотрение врача остается решение, должен ли пациент 3 подвергаться лечению в качестве педиатрического пациента.

Однако следует понимать, что алгоритмы, действующие для взрослых с ростом, ниже взрослого порогового значения (или первого или второго порогового значения, соответственно), можно использовать вместо отказа от выбора взрослого режима, если такие алгоритмы доступны.

Если определено (этапы S2 и S3a), что взрослый режим выбран и рост пациента 3 равен или превышает взрослое пороговое значение - в настоящем примере - 130 см (или первое или второе пороговое значение, соответственно), и таким образом находится в пределах диапазона, для которого действительны первый и второй алгоритмы, первый алгоритм выбирают в том случае, если пол является женским, и второй алгоритм выбирают в том случае, если пол является мужским (этап S4a).

Если определено (этапы S2 и S3b), что выбран педиатрический режим и рост пациента 3 равен или превышает педиатрическое пороговое значение в настоящем примере 152,4 см (или третье или четвертое пороговое значение, соответственно), и таким образом находится в пределах диапазона, для которого действительны третий и четвертый алгоритмы, третий алгоритм выбирают в случае, если пол является мужским, и четвертый алгоритм выбирают, если пол является женским (этап S4b).

Если определено (этапы S2 и S3b), что выбран педиатрический режим и рост пациента 3 ниже педиатрического порогового значения в данном примере 152,4 см (или третье или четвертое пороговое значение, соответственно), и таким образом находится в пределах диапазона, для которого действителен пятый алгоритм, выбирается пятый алгоритм.

Предсказанный вес ПМТ определяют с использованием подходящего соответствующего алгоритма (этап S51, S52, S53, S54, S55).

Затем экстраваскулярная легочная жидкость, которую определяют, как описано выше, нормализуют делением на предсказанный вес ПМТ (этап S6). Нормализованное значение ЭВЛЖi отображается на дисплее 23 и/или другом средстве вывода и может храниться в памяти или в подходящей внешней среде для хранения информации.

Более того, глобальный конечно-диастолический объем ГКДО нормализуется делением на условную площадь поверхности тела («предсказанная поверхность тела») ПППТ для получения нормализованного значения ГКДОi.

ГКДОi=ГКДО/ПППТ

Предсказанная площадь поверхности тела ПППТ может быть определена, например, с использованием следующей формулы, если ПМТ ниже 15 кг,

ПППТ=(ПМТ^0,5378·рост[см]^0,3964)·0,24265

и с использованием следующей формулы, если ПМТ равен или более 15 кг,

ПППТ=(ПМТ^0,425·рост[см]^0,725)·0,007184,

где ПМТ представляет собой предсказанную массу тела, определенную как описано выше.

Как правило, предсказанная площадь поверхности тела может быть определена с использованием известной формулы для зависимости площади поверхности тела от веса и с заменой реального веса предсказанной массой тела. Таким образом, различные алгоритмы для определения предсказанной массы тела могут рассматриваться в качестве подалгоритмов соответствующих алгоритмов для определения площади поверхности тела.

Нормализованное таким образом значение отображается на дисплее 23 и/или другом устройстве вывода и может храниться в памяти или в подходящей внешней среде для хранения информации.

Реферат

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам мониторинга пациента. Устройство содержит вычислительные средства считывания данных с датчика, представляющих, по меньшей мере, одну физическую величину, измеренную в предварительно определенном положении сердечно-сосудистой системы пациента в виде функции от времени, и определения параметра, представляющего объем внутригрудного отдела с использованием данных с датчика. Устройство дополнительно содержит средство ввода индивидуальной информации о пациенте, содержащей информацию по категоризации и биометрическую информацию, а вычислительные средства дополнительно выполнены с возможностью отнесения пациента к категории пациентов, выбора, в зависимости от упомянутой категории пациентов, алгоритма из множества алгоритмов, пригодных для нормализации параметра объема внутригрудного отдела с использованием биометрической информации, и нормализации параметра. Алгоритмы представляют собой алгоритмы для определения условного веса или условной площади поверхности тела пациента с использованием биометрической информации, а вычислительные средства нормализуют полученный объем внутригрудного отдела с помощью условного веса или условной площади поверхности тела. Способ мониторинга состоит в использовании указанного устройства. Использование изобретения позволяет повысить надежность диагностической интерпретации данных. 2 н. и ф-лы, 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула