[發明專利]基于電阻抗測量來確定生理參數的系統和方法

無效

• 申請號: 201110451833.6
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN102525454A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: A·S·羅斯;J·M·阿謝
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: A61B5/053
• 分類號: A61B5/053
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張金金;朱海煜

技術領域

一般來說，本文所公開的主題涉及生理監測系統，更具體來說，涉及從電阻抗測量來提取生理參數的系統和方法。

背景技術

電阻抗圖譜(EIS)測量用于對諸如組成人體區域的物質之類的物質的復電性質進行分類和量化。通過施加電流或電壓，并且測量在被測物質表面的一個或多個電極上的響應電壓或響應電流，來確定這些電性質。處理所施加激勵和所測量響應，以便生成復電阻抗的估計。這個過程可使用單個激勵來進行，或者這個過程可使用兩個或更多激勵來重復進行，以便產生隨所施加激勵而改變的復電阻抗分布的測量。由EIS系統所得到的電阻抗測量能夠用于監測人體生理參數。可通過施加極小電流或電壓，使用例如皮膚接觸電極，并且測量相同或不同皮膚接觸電極上的所產生電壓來獲得這些測量。

所得電阻抗信號是若干參數的量度，參數包括電極之間和之中的幾何尺寸(例如長度、面積和/或體積)以及電極之間和下面的組織(例如器官、肌肉、脂肪和/或皮膚)中的復電導率。由于所測量阻抗對幾何尺寸的變化敏感，所以患者運動以及其它外來信號和噪聲源能夠引起破壞(例如干擾)感興趣基本信號的不合需要影響，從而引起不準確測量。感興趣信號可包括例如呼吸率、心臟搏動以及其它解剖和生理現象。

用于通過阻抗測量來監測呼吸活動的已知系統使用兩個電極之間的單個阻抗測量。感興趣基本源是進入和離開肺部的氣流，并且干擾源包括心臟運動、患者移動和其它不相關生理運動。這些干擾源與使用兩個電極之間的單個阻抗測量的時間或譜技術是不可分離的。

算法還已知為在不同電極對之間切換以避免干擾源并且改進信號可見性。例如，一種方法包括在腹部呼吸器中的捕獲因顯性胸肌(dominant?chest?muscle)引起的呼吸運動的胸電極與捕獲因顯性隔肌引起的運動的腹電極之間進行切換。這種方法遭受預期和干擾源的不可分離性。

其它已知算法使用來自多個電極的信息，并且采用電阻抗斷層掃描技術來生成所詢問面積或體積的導電率分布的重構。這些系統能夠生成填充或排空空氣的肺部的圖像，但是要求多個電極、通常為16個或更多以及有效計算系統用于轉發建模和/或數據和圖像重構。

還已知用于連續測量患者的換氣率的非電氣方法。可通過經由插管、使用面罩或者經由患者鼻或口中的傳感器測量經過氣道的氣流，來執行這些方法。這些連續測量方法對于患者是不舒適的，并且相應地沒有廣泛使用。其它較少介入的方法可使用諸如運動傳感器、加速計、壓力傳感器、話筒、聲傳感器和/或體積描計帶之類的方法來執行。這些較少介入的方法易受到干擾和運動偽影，這降低它們測量感興趣生理參數的靈敏度，并且阻止其普遍使用。

發明內容

按照一個實施例，提供一種用于分離電測量信號的方法。該方法包括得到從耦合到對象表面的多個換能器所獲取的電測量信號，并且構成系統矩陣來限定電測量信號之間的一個或多個關系。該方法還包括分解系統矩陣，以便分離從不同生理和非生理源所創建的電測量信號。

根據另一個實施例，提供一種用于監測換氣的方法。該方法包括將多個換能器定位在身體表面，并且得到來自多個換能器的電測量信號。該方法還包括使用基于系統矩陣的過程來將電阻抗信號分成換氣測量信號、變動運動(ambulatory?motion)測量信號以及換氣分析不感興趣的其它測量信號。

按照又一個實施例，提供一種包括配置用于定位在對象表面的多個換能器的阻抗測量系統，其中多個換能器對應于多個通道。阻抗測量系統還包括：至少一個激勵驅動器，電耦合到多個通道，并且配置成在多個換能器生成電激勵(例如電流或電壓)；以及至少一個響應檢測器，配置成測量在多個換能器的每個處的響應，以便限定阻抗測量信號。阻抗測量系統還包括處理器，具有生理參數提取模塊，配置成構成系統矩陣以限定阻抗測量信號之間的一個或多個關系，并且分解系統矩陣以分離阻抗測量信號。

附圖說明

通過閱讀以下參照附圖的非限制性實施例的描述，將會更好地了解當前所公開的主題，附圖包括：

圖1是示出按照一個實施例所形成的阻抗測量系統的簡化示意框圖。

圖2是示出按照各個實施例所執行的生理參數提取過程的簡化框圖。

圖3是按照各個實施例、從電測量來提取生理參數的方法的流程圖。

圖4是示出按照一個實施例的換能器布置的簡圖。

圖5是示出按照另一個實施例的換能器布置的簡圖。

圖6是示出按照各個實施例的數據測量的圖表。

圖7是示出按照各個實施例的分離信號的圖表。