СИСТЕМА И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЖИЗНЕННО ВАЖНЫХ ФУНКЦИЙ ОРГАНИЗМА Российский патент 2018 года по МПК A61B5/11 A61B5/24 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к системе и способу определения показателей жизненно важных функций организма, к датчику для применения в таких системах и таких способах. Настоящее изобретение, в частности, относится к системам и способам мониторинга состояния пациента, используемым, например, в клиниках в отделениях реанимации и интенсивной терапии.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Показатели жизненно важных функций организма, например, частота сердечных сокращений (ЧСС), частота дыхательных движений (ЧДД) или насыщение артериальной крови кислородом (т.е. SpO2), служат индикаторами состояния организма (например, человека или животного) и высокоинформативными предвестниками опасных изменений. По этой причине показатели жизненно важных функций контролируют в стационарных и амбулаторных лечебных учреждениях, на дому или в оздоровительных, развлекательных и физкультурных организациях. Для измерения информационного сигнала жизненно важных функций, из которого может быть выделен соответствующий показатель, могут использоваться различные датчики.

Одним из способов измерения жизненно важных показателей является плетизмография. Плетизмография обычно означает измерение изменений объема органа или части тела и, в частности, определение изменений объема в результате распространения по телу организма пульсовой волны при каждом сердечном сокращении. Фотоплетизмография (ФПГ) является технологией, основанной на оптических измерениях, которая определяет изменяющийся во времени коэффициент отражения или светопропускания интересующей площади поверхности или объема тела. ФПГ основана на том, что кровь поглощает свет больше, чем окружающие биоткани, поэтому изменение объема крови при каждом сердечном сокращении соответственно влияет на коэффициент отражения или светопропускания. Пульсовая волна ФПГ кроме информации о частоте сердечных сокращений может содержать информацию о дыхании и WO 2008/055949 A1 раскрывает аппарат для двигательной тренировки и упражнений человеческого тела, содержащий средства сбора биофизиологических данных и параметров движения, относящиеся к умышленным действиям человека, средства для обработки, хранения и обобщения собранных данных и параметров и средства для организации по меньшей мере двух информационных обратных связей на основе собранных либо собранных и обработанных данных и параметров, адаптированных для осуществления коррекции выполняемых сознательных действий человека; разработаны средства для реализации информационной обратной связи, использующие как минимум один канал датчика.

US 2007/0132597 A1 раскрывает способы, системы и компьютерные программные продукты для мониторинга падения пациента из устройства поддержки и инициирования отклика для предотвращения или смягчения вреда. Одна или более камер обеспечивают видеопоток данных о пациенте, отдыхающем на кровати, стуле, инвалидном кресле, каталке, кресле или другом средстве поддержки. Компьютерная система анализирует поток видеоданных и анализирует положение и/или перемещения пациента относительно фиксированной отметки (например, средства поддержки). Для точного предсказания падения из средства поддержки используется профиль, содержащий персонализированные данные о падении пациента из средства поддержки. Вмешательство для предотвращения или смягчения вреда при обнаруженном падении из устройства поддержки могут включать в себя сигнал тревоги, аудио/визуальное сообщение и/или непосредственное физическое вмешательство. Профили пациента могут обновляться в соответствии с наблюдаемым поведением для лучшего предсказания падения из устройства поддержки.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить усовершенствованную систему и способ определения показателей жизненно важных функций организма, при которых происходит гарантированное и существенное снижение вероятности ложных срабатываний сигнала тревоги. Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить датчик для применения в такой системе и таким способом.

Первым аспектом настоящего изобретения является система для определения показателей жизненно важных функций организма, содержащая:

- процессор показателей жизненно важных функций для обработки информационного сигнала жизненно важных функций, измеряемого при помощи датчика, прикрепленного или прикрепляемого к пациенту для получения показателей жизненно важных функций указанного пациента,

- блок обработки изображений для определения перемещения маркера, прикрепленного к указанному датчику, на основании изображений, получаемых при помощи блока регистрации изображений по меньшей мере с одной области, содержащей указанный датчик, и

- блок сигнала тревоги для генерирования и формирования выходного сигнала тревоги на основе измеренного информационного сигнала жизненно важных функций и/или полученных показателей жизненно важных функций и на основе зарегистрированного перемещения указанного маркера.

Другим аспектом настоящего изобретения является способ определения показателей жизненно важных функций организма, включающий:

- обработку информационного сигнала жизненно важных функций указанного пациента,

- определение перемещения маркера, прикрепленного к указанному датчику, на основании изображений, получаемых, по меньшей мере, с одной области, содержащей указанный датчик, и

- генерирования и формирования выходного сигнала тревоги на основе измеренного информационного сигнала жизненно важных функций и/или полученных показателей жизненно важных функций и зарегистрированного перемещения указанного маркера.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является предоставленная компьютерная программа, содержащая программный код для выполнения компьютером этапов предлагаемого способа, когда указанная компьютерная программа выполняется на компьютере. Далее, предоставлено постоянное запоминающее устройство для считывания компьютером, хранящее данный компьютерный продукт, который при выполнении процессором приводит к выполнению этапов способа, раскрытого здесь для выполнения.

Предпочтительные варианты осуществления данного изобретения описаны в соответствующих пунктах формулы изобретения. Необходимо понимать, что заявленный способ, компьютерная программа и запоминающее устройство имеют предпочтительные варианты осуществления, сходные и/или идентичные с вариантами осуществления заявленной системы и с соответствующими пунктами формулы изобретения.

Использование видеокамер для наблюдения за пациентами, в частности, в клиниках, становится все более и более распространенным. Таким образом, изображения (например, непрерывный поток видеоданных) могут быть использованы для того, чтобы непосредственно (ненавязчиво и бесконтактно) получать информацию о показателях жизненно важных функций на основе бесконтактной фотоплетизмографии (бесконтактной ФПГ, например, описанной в: Wim Verkruysse, Lars O. Svaasand, J. Stuart Nelson Remote plethysmographic imaging using ambient light// Optics Express. - Vol. 16, No. 26, December 2008) или для получения более общей информации о показателях не жизненно важных функций по состоянию пациента, например, посредством видеоактиграфии. В последнем случае анализ видеоданных может предоставить некоторую общую информацию о перемещениях пациента, но она может быть недостаточной для суждения о достоверности сигналов определенного датчика, приходящих от пациента.

По этой причине настоящее изобретение предлагает объединение маркера и (медицинского) датчика. Изображения с заданного участка тела, на котором установлен датчик, получаются при помощи часто уже имеющегося блока регистрации изображений (например, системы бесконтактной ФПГ или системы видеоактиграфии), и таким образом перемещения датчика могут быть надежно и точно зарегистрированы по движению маркера, идентифицируемого на изображениях. Таким образом, анализ траекторий движения маркера по изображениям может быть выполнен в реальном масштабе времени, что дает непосредственные данные о перемещении датчика и достоверности сигнала. Эти данные могут быть затем использованы блоком сигнала тревоги для снижения вероятности ложных срабатываний.

Согласно указанному варианту осуществления блок сигнала тревоги настраивают для генерирования и формирования выходного сигнала тревоги, если измеренный информационный сигнал жизненно важных функций и/или полученные параметры жизненно важных функций соответствуют первому условию и если выявленное перемещение указанного датчика соответствуют второму условию. Эти условия заданы в общем виде и зависят от следующих факторов, включая размеры, тип датчика, положение датчика на теле пациента, требуемую степень подавления ложных срабатываний и др. Например, для датчика SpO2 обычно используется другое первое условие по сравнению с датчиком частоты сердечных сокращений. Эти условия также могут быть доступны для корректировки пользователем.

Согласно другому варианту осуществления указанный блок сигнала тревоги настраивают для генерирования и формирования выходного сигнала тревоги, если измеренный информационный сигнал жизненно важных функций и (или) полученные параметры жизненно важных функций соответствуют первому условию, где указанное первое условие адаптируется с учетом зарегистрированного перемещения указанного маркера. Так, например, если маркер перемещается сильнее, первое условие адаптируется таким образом, что происходит подавление ложных сигналов тревоги либо сигнал тревоги генерируется и поступает на выход при задании большей вероятности появления сигнала тревоги.

Согласно другому указанному варианту осуществления блок сигнала тревоги настраивают для генерирования сигнала тревоги, если измеренный информационный сигнал жизненно важных функций и/или полученные параметры жизненно важных функций соответствуют первому условию, где выходной сигнал тревоги подавляется в случае, если зарегистрированное перемещение указанного маркера соответствует второму условию. Таким образом, в соответствии с данным вариантом осуществления реализуется другой механизм контроля процесса генерирования и формирования выходного сигнала тревоги.

Блок сигнала тревоги предпочтительно настраивают для использования в качестве первого условия значений нижнего и/или верхнего порога измеренного информационного сигнала жизненно важных функций и/или полученных параметров жизненно важных функций. Например, могут использоваться значения нижнего и/или верхнего порога частоты сердечных сокращений или значение нижнего порога насыщения артериальной крови кислородом при использовании соответствующего датчика.

Далее, например, блок сигнала тревоги предпочтительно настраивают для использования в качестве второго условия значение порога перемещения, отражающего интенсивность, частоту и/или характер перемещения указанного маркера. Так, например, соответствующее условие может быть выбрано в зависимости от размеров и расположения датчика.

Преимуществом является то, что блок сигнала тревоги содержит интерфейс связи для передачи сигнала тревоги на блок индикации сигнала тревоги для отображения сигнала тревоги. В то время как блок сигнала тревоги может непосредственно выдавать сигнал тревоги, например, визуальным и/или звуковым сигналом, предпочтительнее отображать тот же сигнал тревоги на отдельном блоке индикации. Этот блок индикации может быть дисплеем, громкоговорителем, мобильным телефоном и другим устройством, подающим сигнал тревоги, например, в виде мигающего сигнала, громкого тревожного звука или телефонного сигнала вызова. Существуют различные варианты осуществления такого блока индикации, который может быть расположен удаленно, например, в комнате центрального мониторинга или в комнате медсестры в клинике.

Существуют различные варианты осуществления маркеров, которые могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением. В первом варианте осуществления маркер является пассивным маркером, содержащим графический шаблон. Указанный графический шаблон предпочтительно разрабатывается так, чтобы на указанных изображениях перемещение маркера определялось наилучшим образом. Далее, в варианте осуществления графический шаблон является предпочтительно машиночитаемым (типа QR-кода, штрих-кода или просто в виде графических знаков или букв), в частности, если графический шаблон разработан таким образом, чтобы содержать информацию о пациенте и/или о датчике, и указанный блок анализа изображений устроен таким образом, чтобы считывать указанную информацию с указанного графического шаблона, как предполагается в последующем варианте реализации. После этого данный маркер может быть отслежен блоком регистрации изображений. Подобный машиночитаемый маркер может быть модифицирован к существующим датчикам. Например, маркер может быть развернут в виде стикера, размещенного на существующем контактном датчике SpO2 на кончике пальца, или на манжете тонометра и т.д.

Во втором варианте осуществления маркер является активным маркером, устроенным так, чтобы излучать свет. Например, может быть использован активный источник света (т.е. светодиод) или светящийся материал (например, флуоресцентный или фосфоресцирующий материал) внутри или на поверхности маркера. Активный маркер можно представить в виде светового маяка, излучающего свет в окружающее пространство. Интенсивность этого источника света может меняться во времени, например, может излучаться кодированный световой сигнал. Этот сигнал может распространять информацию об используемом датчике и/или пациенте, например, каждый датчик может излучать свой собственный уникальный код световой идентификации, как предполагается в предпочтительном варианте осуществления, в котором активный маркер настроен на излучение света, содержащего информацию о пациенте и/или о датчике, и в котором указанный блок анализа изображений настроен на определение указанной информации на основе указанного светового потока. Излучаемый свет может быть видимым человеческим глазом или невидимым (например, инфракрасным). При помощи излучаемого сигнала световой идентификации датчик может быть идентифицирован уникальным образом и отслежен блоком регистрации изображений.

В третьем варианте осуществления датчик может одновременно содержать активные и пассивные элементы, описанные выше.

Предпочтительно указанный блок регистрации изображений настроен для определения положения указанного маркера и других дополнительных маркеров, прикрепленных к одному или более другим датчикам и/или к телу пациента, на основе указанных изображений. Далее, указанный блок сигнала тревоги настроен для генерирования и формирования выходного сигнала тревоги, если определено, что датчик или не прикреплен, или прикреплен неправильно, или прикреплен к не той части тела пациента и/или прикреплен не к тому пациенту. Таким образом, путем использования нескольких маркеров возможно различить несколько датчиков и пациентов, а также определить ситуации, в которых датчик используется неправильно или датчик неисправен.

Далее, в указанном варианте осуществления блок сигнала тревоги настроен на генерирование и формирование выходного сигнала тревоги, если маркер не обнаруживается в указанной области визуализации. Это позволяет выявлять ситуации, при которых датчик накрыт, например, одеялом, или оторвался от пациента, или даже такую ситуацию, когда пациента вообще нет в области визуализации, например, когда он упал с кровати.

Необходимо подчеркнуть, что термин «показатели жизненно важных функций», используемый в контексте настоящего изобретения, относится к физиологическим параметрам пациента. В частности, термин «показатели жизненно важных функций» включает в себя частоту сердечных сокращений (ЧСС), вариабельность сердечного ритма, волны Траубе-Геринга-Майера, частоту дыхательных движений (ЧДД), температуру тела, артериальное давление, концентрацию того или иного вещества в крови или биотканях, например, насыщение артериальной крови кислородом или уровень глюкозы. Используемый здесь термин «датчик» обозначает датчик, способный измерять один или более сигналов жизненно важных функций, на основании которых могут быть получены параметры жизненно важных функций, т.е. эти сигналы либо непосредственно содержат параметры жизненно важных функций, либо эти параметры могут быть вычислены или получены путем анализа.

Далее, необходимо отметить, что датчик(и) для съема информационных сигналов жизненно важных функций и блок регистрации изображений для получения изображений по меньшей мере одной области, содержащей указанный датчик, в общем случае не являются существенными частями предлагаемой системы. Тем не менее в предпочтительных вариантах осуществления датчик(и) и система регистрации изображений являются частью предлагаемой системы.

В предпочтительном варианте осуществления датчик является плетизмографическим датчиком, содержащим, по меньшей мере, один источник света для излучения света на кожу, накрытую указанным датчиком; в данном варианте осуществления указанный датчик устроен таким образом, что свет по меньшей мере от одного источника света излучается наружу от пациента, так что указанный источник света действует как активный маркер. Так, предполагается повторно использовать один или более источников света (например, светодиоды, светодиоды невидимого инфракрасного диапазона), которые уже встроены в датчик, вместе с существующими проводами для реализации функций светового маяка.

Предпочтительно, в варианте осуществления по меньшей мере часть корпуса датчика, содержащего один и более источников света, сделана из полупрозрачного материала. Это гарантирует то, что датчик будет виден со многих (желательно, со всех) направлений, т.е. определение расположения источника света (маркера) не (сильно) зависит от действительного положения руки пациента. В качестве дополнительного эффекта, большая поверхность датчика работает как источник света и делает излучаемый шаблон видимым практически со всех направлений (360 градусов).

Далее, электрический ток или напряжение, подаваемое на указанный источник света, формируется таким образом, что оказывается модулированным на частоте, превышающей частоту сердечных сокращений пациента. Таким образом, формирование высокочастотного светового кодированного излучения осуществляется без дополнительных аппаратных затрат на датчик или провода. При этом модуляция света не влияет на процесс измерения SpO2, поскольку модуляция света выполняется на более высоких частотах, чем частота сердечных сокращений (выше 30 Гц). Измерение SpO2 и излучение кодированных импульсов света может также производиться поочередно по типу временного разделения каналов.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является плетизмографический датчик, описанный выше, содержащий по меньшей мере один источник света для излучения света на кожу пациента, накрытую указанным датчиком, и фотодетектор для приема света, отраженного от кожи или прошедшего через кожу, в котором указанный датчик устроен таким образом, чтобы по меньшей мере один источник света излучал в направлении наружу от пациента.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты данного изобретения видны и понятны с учетом вариантов осуществления, описанных ниже. В следующих чертежах:

на Фиг.1 представлен первый вариант осуществления системы для определения показателей жизненно важных функций пациента,

на Фиг.2 представлен второй вариант осуществления системы для определения показателей жизненно важных функций пациента,

на Фиг.3 представлен третий вариант осуществления системы для определения показателей жизненно важных функций пациента,

на Фиг.4 представлена технологическая схема способа определения показателей жизненно важных функций пациента,

на Фиг.5 представлен еще один вариант осуществления датчика для использования в системе в соответствии с настоящим изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На Фиг.1 схематично представлен первый вариант осуществления системы 1 для определения показателей жизненно важных функций организма 100. Организм 100, являющийся в данном примере пациентом, лежит на кровати 101, где голова пациента 100 лежит на подушке 102 и пациент 100 накрыт одеялом 103. Датчик 10 прикреплен к пациенту 100 для измерения информационного сигнала жизненно важных функций указанного пациента. Здесь датчик 10 является манжетой тонометра, расположенной на верхней руке для измерения артериального давления пациента 100.

Маркер 20 прикреплен к датчику 10, например, напечатан на внешней поверхности манжеты или прикреплен к ней в виде стикера. В данном варианте осуществления маркер 20 является пассивным, содержащим графический шаблон 21, в данном случае так называемый QR-код. QR-код может иметь различные структурные элементы, позволяющие определять путем машинного считывания ориентацию и (или) расположение графического шаблона 21. Маркер 20 может быть видимым или невидимым для человеческого глаза, например, напечатанным определенными чернилами (например, инфракрасными или флуоресцентными), так что он может быть обнаружен только при помощи специального блока регистрации изображений и(или) после подсветки соответствующим источником света (например, инфракрасным).

Система 1 содержит процессор показателей жизненно важных функций 30 для обработки информационного сигнала жизненно важных функций, измеряемого датчиком 10 для получения показателей жизненно важных функций указанного пациента, например, артериального давления (в частности, систолического и диастолического давления), для чего может потребоваться обработка выходного сигнала датчика 10 или этот сигнал уже может содержать эту информацию, то есть информационный сигнал жизненно важных функций может непосредственно предоставлять параметры жизненно важных функций либо может потребоваться некоторая его обработка для получения параметров жизненно важных функций.

Блок регистрации изображений 40 предоставляет возможность получения изображений по меньшей мере с одной области визуализации 41, содержащей указанный датчик 20. Указанный блок регистрации изображений предпочтительно является камерой типа видеокамеры (например, ПЗС-камерой или инфракрасной камерой) с углом обзора, ориентированным на требуемую область визуализации, в которой расположен датчик 20. Предпочтительно, угол обзора 42 настроен для наблюдения большей области, например, области, содержащей всего пациента 100. На практике в некоторых ситуациях, таких, как ОРИТ в клинике, такой блок регистрации изображений 40 уже имеется, например, для наблюдения за пациентом 100 или для ненавязчивого определения показателей жизненно важных функций путем бесконтактной фотоплетизмографии.

При использовании специального маркера, требующего соответствующей подсветки для обнаружения блоком регистрации изображений 40, например, инфракрасным светом, может использоваться соответствующий блок освещения (например, инфракрасный светодиод) (не показан на Фиг.1).

Далее, система 1 содержит блок анализа изображений 50 для определения перемещения маркера 20, прикрепленного к датчику 10, на основе указанных изображений, получаемых при помощи указанного блока регистрации изображений 40. Указанный блок анализа изображений 50 может быть процессором обработки изображений, например, реализующим алгоритмы обнаружения объектов или распознавания изображений, адаптированных для определения расположения и/или ориентации маркера 20 на изображениях и способных определять перемещение маркера с высокой точностью. Например, может быть определена траектория движения, т.е. перемещение маркера 20 с течением времени, что отражает перемещение датчика 10 с течением времени.

Наконец, система 1 содержит блок сигнала тревоги 60 для генерирования и формирования выходного сигнала тревоги на основе измеренного информационного сигнала жизненно важных функций и/или полученных показателей жизненно важных функций и на основе зарегистрированного перемещения указанного маркера 20. Указанный блок сигнала тревоги 60 может быть процессором для обработки указанных сигналов, чтобы определить, будет ли сигнал тревоги сгенерирован и подан на выход или нет.

Вообще, сигнал тревоги генерируется, если измеренный информационный сигнал жизненно важных функций и/или полученные показатели жизненно важных функций соответствуют предварительно заданному первому условию, которое может быть задано пользователем или наблюдающим персоналом (например, медсестрой или врачом). В примере, где показателями жизненно важных функций являются параметры артериального давления, первым условием может быть значение нижнего и/или верхнего порога систолического и/или диастолического давления крови, где значения порогов в общем случае зависят от пациента и его состояния здоровья. Например, если превышен предварительно заданный верхний порог систолического кровяного давления, будет сгенерирован и подан на выход сигнал тревоги для информирования наблюдающего персонала (например, посредством сигнала на индикаторе тревоги типа дисплея центральной комнаты наблюдения) о том, что указанный пациент требует особого внимания, например, назначения определенного лекарства или медицинского лечения.

На практике информационный сигнал жизненно важных функций, измеренный датчиком 10, по разным причинам может быть искаженным или некачественным. Основной причиной этого являются движения пациента, которых в общем случае невозможно избежать. Измерение артериального давления может быть не очень критично к таким перемещениям, но измерение Sp02 может быть очень критично и часто на практике приводить к ложным срабатываниям сигнала тревоги.

В соответствии с данным изобретением число ложных срабатываний сигнала тревоги значительно уменьшается с высокой достоверностью, благодаря чему истинные сигналы тревоги не подавляются. Это достигается путем дополнительного учета в блоке сигнала тревоги 60 регистрируемого перемещения маркера 20 и, соответственно, датчика 10. Вообще, если датчик 10 во время измерения информационного сигнала жизненно важных функций перемещается слишком быстро, что может привести к появлению сигнала тревоги, то сигнал тревоги или считается ложным, или при дальнейших измерениях учитываются только данные, полученные при отсутствии перемещений (или при меньших перемещениях) датчика, или первое условие адаптируется таким образом, чтобы гарантировать, что состояние действительно требует генерирования и формирования выходного истинного сигнала тревоги и не является ситуацией, когда перемещение фальсифицирует результаты измерений так, что они создают видимость ситуации, требующей сигнала тревоги.

В частности, в одном варианте осуществления блок сигнала тревоги 60 генерирует и формирует на выходе сигнал тревоги, если измеренный информационный сигнал жизненно важных функций и/или полученные показатели жизненно важных функций соответствуют первому условию и зарегистрированное перемещение указанного маркера 20 соответствует второму условию. Вообще, указанное первое условие может быть значением верхнего и/или нижнего порога измеренного информационного сигнала жизненно важных функций или полученных показателей жизненно важных функций (в примере выше это значение верхнего порога систолического давления крови). Второе условие может быть значением порога перемещения, отражающего интенсивность, частоту и/или характер перемещения указанного маркера. Так, если маркер перемещался меньше, чем «разрешено» в указанном втором условии (т.е. с малой интенсивностью или не перемещался вовсе), сигнал тревоги генерируется и формируется на выходе при выполнении первого условия, в противном случае сигнал тревоги не генерируется и/или не формируется на выходе даже при выполнении первого условия.

В другом варианте осуществления блок сигнала тревоги 60 генерирует и формирует на выходе сигнал тревоги, если измеренный информационный сигнал жизненно важных функций и/или полученные показатели жизненно важных функций соответствуют первому условию, при этом указанное первое условие адаптировано на основе зарегистрированного перемещения указанного маркера. Например, если зарегистрировано перемещение маркера, в приведенном выше примере значение верхнего порога систолического давления крови может быть увеличено в случае, если давление крови решено считать критически важным параметром при принятии решения о генерировании и формировании выходного сигнала тревоги.

Еще в одном варианте осуществления блок сигнала тревоги 60 генерирует и формирует на выходе сигнал тревоги, если измеренный информационный сигнал жизненно важных функций и/или полученные показатели жизненно важных функций соответствуют первому условию, при этом выходной сигнал указанного блока сигнала тревоги подавляется, если зарегистрированное перемещение указанного маркера соответствует второму условию. Например, если маркер перемещался больше, чем «разрешено» в указанном втором условии, сигнал тревоги не формируется на выходе даже при выполнении первого условия.

Выход блока сигнала тревоги 60 следует понимать как по меньшей мере один выходной сигнал, который отражает то, что сигнал тревоги был сгенерирован и будет подан соответствующим способом. Так, выходной сигнал блока сигнала тревоги 60 является по меньшей мере разновидностью управляющего сигнала, который управляет другим объектом 70 (возможно, удаленным), например, дисплеем, громкоговорителем, пейджером или мобильным телефоном для индикации сигнала тревоги, например, миганием значком на дисплее, соответствующим определенной палате или пациенту. Для этого блок сигнала тревоги 60 может дополнительно содержать интерфейс связи 61 для передачи указанного сигнала тревоги (например, через проводную или беспроводную компьютерную сеть, телефонную сеть, мобильную сеть и т.п.) на блок индикации сигнала тревоги 70 (указанный другой объект) для отображения сигнала тревоги.

Фиг.2 схематично отображает второй вариант осуществления системы 1’ для определения показателей жизненно важных функций пациента 100. В этой варианте осуществления в пульсоксиметре используется датчик 10’ в виде зажима на палец, который прикреплен к пальцу 104 пациента для непрерывного измерения насыщения артериальной крови кислородом (SpO2) как параметра жизненно важных функций. Такие пульсоксиметры являются хорошо известным типом медицинской техники и здесь не будут описаны подробнее.

Внутри или на датчике 10’ прикреплен маркер 20’, здесь в виде источника света, например, светодиода, излучающего свет в видимом или инфракрасном диапазоне. На изображениях блок регистрации изображений 40 может определить активный маркер 20’ и перемещения активного маркера 20’ (и, соответственно, датчика 10’) с течением времени. Другие элементы рассматриваемой системы в общем совпадают с соответствующими элементами системы 1, приведенной на Фиг.1.

Маркер 20’ можно рассматривать как световой маяк, излучающий свет в окружающее пространство. Интенсивность света может меняться во времени, например, может излучаться кодированный световой сигнал. Этот сигнал может распространять информацию об используемом датчике 20’ и/или пациенте 100. При использовании нескольких датчиков каждый из них снабжается индивидуальным маркером, предпочтительно излучающем свой собственный уникальный код световой идентификации. При помощи излучаемого кода световой идентификации каждый датчик может быть уникальным образом идентифицирован и отслежен при помощи блока регистрации изображений 40, например, системы видеокамеры. Анализ траекторий движения светового маяка в реальном масштабе времени по изображениям дает непосредственные данные о перемещении датчика и достоверности сигнала. Эти данные могут быть затем использованы блоком сигнала тревоги для снижения вероятности ложных срабатываний, как это было описано выше.

Далее, в данном варианте осуществления блок сигнала тревоги 60 содержит блок индикатора тревоги 62, например, дисплей и/или громкоговоритель для непосредственного оповещения о тревоге, например, в виде аудиовизуального сигнала.

Обычные фотоплетизмографические датчики имеют встроенный источник света. Например, контактные SpO2-датчики (такие, как датчик в виде зажима на палец или на ухо) имеют красный и инфракрасный светодиоды, которые светят через прилегающую часть тела, и фотодетектор, принимающий отраженное излучение или излучение, прошедшее через биоткани. Корпус таких датчиков обычно изготавливают из непрозрачных материалов для оптического экранирования фотодатчика от других источников света (помех), которые могут находиться в окружающем пространстве.

В дальнейшем варианте реализации датчика 10’’, показанного на Фиг.5 и применяемого в варианте реализации данной системы в соответствии с настоящим изобретением, используется такой датчик, но с корпусом, разработанным таким образом, чтобы свет от одного из источников света (предпочтительно от невидимого инфракрасного источника света) излучался также в окружающее пространство, т.е. в направлении от кожи. На поперечном сечении такого датчика 10’’, изображенного на Фиг. 5 (разработанного как датчик с зажимом на палец или как SpO2-датчик), видны оптически изолированный фотодетектор 11, светодиодный источник света 12, полупрозрачная внешняя часть 13 корпуса датчика и непрозрачная внутренняя часть 14 корпуса датчика (в качестве оптического экрана вокруг части фотодетектора 11). В середине между фотодетектором 11 и светодиодным источником света 12 расположена биоткань 106 (т.е. палец). Подводящие провода не показаны, поскольку они соответствуют обычному SpO2-датчику.

Если при использовании светодиодного источника света 12 в биоткань 106 попадает слишком много рассеянного света из окружающего пространства, в другом варианте осуществления могут использоваться два оптически изолированных светодиода (не показаны), но электрически соединенные параллельно, т.е. без дополнительных проводов. В этом случае один источник света освещает биоткань 106 (нижняя часть Фиг.5), а другой светодиодный источник света тогда освещает (верхняя часть Фиг.5) полупрозрачную часть 13 корпуса датчика.

Таким образом, вместо использования дополнительного источника света, выполняющего функции маркера 20’, показанного на Фиг.2, один из уже имеющихся источников света используется в качестве активного маркера, позволяющего определять перемещение датчика 10’’, как это описано выше.

Вариант осуществления системы для определения показателей жизненно важных функций организма, содержащий такой датчик 10’’, может тогда содержать:

- плетизмографический датчик, содержащий хотя бы один источник света, излучающий свет на кожу пациента, накрытую указанным датчиком, и детектор света, принимающий отраженный свет от кожи пациента или прошедший свет, где указанный датчик устроен таким образом, чтобы свет от хотя бы одного датчика излучался в направлении от кожи пациента,

- процессор показателей жизненно важных функций для обработки информационного сигнала жизненно важных функций, измеряемого при помощи указанного датчика,

- блок обработки изображений для определения перемещения маркера, прикрепленного к указанному датчику, на основании изображений, получаемых при помощи блока регистрации изображений по меньшей мере с одной области, содержащей указанный датчик, и

- блок сигнала тревоги для генерирования и формирования выходного сигнала тревоги на основе измеренного информационного сигнала жизненно важных функций и/или полученных показателей жизненно важных функций и на основе зарегистрированного перемещения указанного датчика.

Далее, при еще одном усовершенствовании электрический ток или напряжение, подаваемое на указанный источник света 20’ (на Фиг.2) или 12 (на Фиг.5), модулируется высокочастотным информационным сигналом для получения светового кода. Эта высокочастотная модуляция не влияет на процесс измерения SpO2, если ее частота значительно превышает частоту сердечных сокращений.

Таким образом, без дополнительных проводов, аппаратуры и цепей в схеме датчика он может быть преобразован в световой маяк, излучающий кодированный свет. Это может быть использовано для подавления ложных сигналов тревоги, как описано выше. Далее, такие варианты осуществления датчиков гарантируют, что источник света, действующий как световой маяк, будет видим (насколько это возможно) с любого направления и с любого положения, в котором пациент может держать свою руку. Предпочтительно в таком варианте осуществления источник света излучает свет (предпочтительно кодированный) во всех направлениях (360 градусов).

Фиг.3 схематично изображает третий вариант осуществления системы 1’’ для определения показателей жизненно важных функций пациента 100. В этом варианте осуществления система 1’’ содержит в дополнение к элементам системы 1, изображенной на Фиг.1, дополнительные датчики 10a, 10b, являющиеся ЭКГ-электродами, прикрепленными к груди 105 пациента 100 для измерения ЭКГ-сигнала. Сигналы с этих электродов поступают на дополнительный процессор 30a показателей жизненно важных функций (или, как вариант, к процессору 30 показателей жизненно важных функций), где сигналы с этих электродов обрабатываются для получения параметров ЭКГ-сигнала как дополнительных параметров жизненно важных функций, которые также поступают на блок сигнала тревоги 60.

Каждый из указанных дополнительных датчиков 10a, 10b снабжены соответствующим маркером 20a, 20b, которые могут быть активными или пассивными маркерами, как описано выше. Маркеры 20a, 20b также отслеживаются системой регистрации изображений 40 для определения их перемещения и, соответственно, перемещения датчиков 10a, 10b. Таким образом, может быть установлено, насколько достоверным является сигнал, измеренный на каждом из датчиков 10, 10a, 10b. Далее, совместно анализируя зарегистрированные положения различных датчиков данного пациента 100, можно выявить ситуации, когда определенный датчик отсоединился (отвалился) от пациента, не прикреплен к пациенту (например, датчик находится вне поля зрения блока регистрации изображений 40 или находится слишком далеко от других датчиков, подключенных к пациенту), или датчик ошибочно подключен к другому (не тому) пациенту. При обнаружении такого случая будет сгенерирован и подан на выход соответствующий сигнал тревоги.

Необходимо отметить, что особенно в условиях ОРИТ датчики обычно открыты, т.е. не накрыты одеялами или чем-либо подобным, но находятся в поле зрения блока регистрации изображений, расположенного, например, на потолке. В случае если маркер накрыт одеялом и не может быть обнаружен блоком регистрации изображений, не будет получено никакой информации о расположении датчика. Эта информация (т.е. «датчик невидим») может быть передана на блок сигнала тревоги 60, который затем будет работать в обычном режиме. Однако в остальное время, т.е. когда датчик и его маркер видимы, информация о перемещении датчика доступна и может быть использована для уменьшения ложных сигналов тревоги.

На Фиг.4 показана технологическая схема способа определения параметров жизненно важных функций пациента. На первом этапе S10 измеренный информационный сигнал жизненно важных функций указанного пациента обрабатывается для получения параметров жизненно важных функций. На втором этапе S12 определяется перемещение маркера указанного датчика на основе изображений, получаемых при помощи блока регистрации изображений по меньшей мере с одной области визуализации, содержащей указанный датчик. Наконец, на третьем этапе S14 генерируется и формируется на выходе сигнал тревоги на основе измеренного информационного сигнала жизненно важных функций и/или полученных параметров жизненно важных функций и на основе зарегистрированного перемещения указанного маркера.

Эти этапы данного способа могут выполняться либо отдельным процессором или компьютером (например, выполняющим соответствующий алгоритм), либо несколькими отдельными процессорами или компьютерами, либо специализированной аппаратурой, разработанной для этих целей.

Ниже будет описан пример сценария. Пусть у пациента, спящего в кровати в ОРИТ, руки и кисти рук лежат поверх одеяла. К одному из пальцев пациента прикреплен при помощи прищепки датчик с маркером для проведения непрерывного наблюдения за частотой сердечных сокращений (ЧСС). Когда такой датчик перемещается, например, из-за движений пациента, измерения ЧСС (далее - сигнал ЧСС) становятся недостоверными из-за артефактов движения. Во время таких движений значение ошибочно вычисленной ЧСС может находиться вне допустимых пределов.

Время от времени пациент меняет свое положение в кровати и двигает рукой во время процесса измерения. Это может продолжаться несколько секунд. Сигнал ЧСС во время этих движений продолжает содержать артефакты. Получаемые значения ЧСС постоянно являются высокими (скажем, 200 уд./мин) из-за ошибочного выделения пиков в сигнале ЧСС. Это значение выходит за границы допустимого диапазона, и будет сгенерирован сигнал тревоги. Однако, в соответствии с настоящим изобретением, одновременно регистрируются быстрые перемещения датчика на основе видеопотока данных системы наблюдения за пациентом. Однако блок сигнала тревоги (например, процессор, выполняющий компьютерную программу для реализации этапов предлагаемого способа) принимает решение не генерировать сигнал тревоги по причине того, что одновременно и значение ЧСС находится вне допустимых пределов, и датчик двигается, т.е. таким образом предотвращается ложный сигнал тревоги.

Пусть теперь движения пациента прекратились, его состояние ухудшается и значение ЧСС действительно превышает безопасный порог. В такой ситуации на основе видеопотока данных не будет зарегистрировано никакого перемещения датчика. Вычисленное значение ЧСС считается достоверным. Тогда из-за того, что значение ЧСС слишком велико и датчик не перемещается, сигнал тревоги безошибочно генерируется и формируется на выходе.

Похожий сценарий применим для неинвазивного измерения артериального давления (НИАД) при помощи манжеты, снабженной маркером, где измерение считается достоверным только тогда, когда пациент неподвижен. Рассмотрим вновь пример с пациентом в кровати в ОРИТ. Процесс НИАД запускается системой. Если пациент двигается во время этого процесса, датчик и маркер будет перемещаться. Если интенсивность движений превышает определенный порог, недостоверные результаты НИАД будут отброшены, и никакой сигнал тревоги не возникнет. Вместо него спустя небольшую задержку по времени будет инициирован другой процесс измерения.

Несмотря на то, что изобретение было проиллюстрировано и детально описано на чертежах и в вышеупомянутом описании, такую иллюстрацию и описание следует считать иллюстративными или приводимыми в качестве примера, но не ограничивающими; изобретение не ограничено приведенными вариантами осуществления. Другие варианты осуществления, кроме приведенных, могут подразумеваться и быть реализованы подготовленными специалистами при реализации данного изобретения на практике, включая чертежи, описание и формулу изобретения.

В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, а упоминание чего-либо в единственном числе не исключает множественного. Один элемент или другой блок могут выполнять функции, декларированные в нескольких пунктах формулы изобретения. Простой факт, что некоторые измерения, декларированные в разных зависимых пунктах, не означает, что комбинация этих измерений не может быть использована для получения преимуществ.

Компьютерная программа может храниться или передаваться на соответствующем постоянном носителе, таком, как оптический или твердотельный, вместе с иной аппаратурой или как ее часть, а также может передаваться другими способами, такими, как Интернет или посредством других проводных или беспроводных телекоммуникационных систем.

Любые ссылки в формуле изобретения не могут толковаться как ограничивающие его.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам для определения показателей жизненно важных функций организма. Система содержит датчик, прикрепляемый к пациенту для получения параметра жизненно важных функций указанного пациента, маркер, прикрепленный к указанному датчику, процессор для обработки информационного сигнала жизненно важных функций, измеренного датчиком, блок обработки изображений для определения перемещения маркера на основе изображений по меньшей мере от одной области визуализации, содержащей указанный датчик, причем блок анализа изображений настроен на определение расположения маркера и одного или более дополнительных маркеров, прикрепленных к одному или более другим датчикам и/или телу пациента, на основе изображений, блок сигнала тревоги для генерирования и формирования на выходе сигнала тревоги на основе измеренного информационного сигнала жизненно важных функций и/или полученного параметра жизненно важных функций и зарегистрированного перемещения указанного маркера, причем блок сигнала тревоги выполнен с возможностью: генерирования и формирования на выходе сигнала тревоги, если измеренный информационный сигнал жизненно важных функций и/или параметр жизненно важных функций удовлетворяют первому условию и если зарегистрированное перемещение указанного маркера удовлетворяет второму условию или указанное первое условие адаптировано на основе зарегистрированного перемещения указанного маркера, запрещения сигнала тревоги, если зарегистрированное перемещение указанного маркера удовлетворяет второму условию, причем блок сигнала тревоги настроен на генерирование и формирование выходного сигнала тревоги, если обнаружено, что датчик или не установлен, или установлен неправильно, или установлен не на той части тела, или установлен не на том пациенте. Плетизмографический датчик для применения в системе содержит по меньшей мере один источник света для излучения света на кожу пациента, накрытую данным датчиком, и фотодетектор для приема света, отраженного или прошедшего через кожу пациента, в котором датчик выполнен таким образом, чтобы свет по меньшей мере от одного источника света излучался в направлении от кожи. Способ определения параметра жизненно важных функций пациента использует систему и машиночитаемый носитель. Использование изобретений позволяет уменьшить вероятность появления ложных сигналов тревоги. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система (1, 1', 1'') для определения параметра жизненно важных функций пациента (100), содержащая:

- датчик (10, 10', 10а, 10b), прикрепляемый к пациенту для получения параметра жизненно важных функций указанного пациента;

- маркер (20, 20', 20а, 20b), прикрепленный к указанному датчику;

- процессор жизненно важных функций (30, 30а,) для обработки указанного информационного сигнала жизненно важных функций, измеренного датчиком (10, 10', 10а, 10b);

- блок обработки изображений (50) для определения перемещения маркера (20, 20', 20а, 20b) на основе изображений, полученных от блока регистрации изображений (40), по меньшей мере от одной области визуализации, содержащей указанный датчик (10, 10', 10а, 10b),

причем блок анализа изображений (50) настроен на определение расположения указанного маркера и одного или более дополнительных маркеров, прикрепленных к одному или более другим датчикам и/или телу пациента, на основе указанных изображений;

- блок сигнала тревоги (60) для генерирования и формирования на выходе сигнала тревоги на основе измеренного информационного сигнала жизненно важных функций и/или полученного параметра жизненно важных функций и зарегистрированного перемещения указанного маркера,

причем блок сигнала тревоги (60) выполнен с возможностью: генерирования и формирования на выходе сигнала тревоги, если измеренный информационный сигнал жизненно важных функций и/или параметр жизненно важных функций удовлетворяют первому условию и если зарегистрированное перемещение указанного маркера удовлетворяет второму условию или указанное первое условие адаптировано на основе зарегистрированного перемещения указанного маркера;

запрещения сигнала тревоги, если зарегистрированное перемещение указанного маркера удовлетворяет второму условию, причем блок сигнала тревоги (60) настроен на генерирование и формирование выходного сигнала тревоги, если обнаружено, что датчик или не установлен, или установлен неправильно, или установлен не на той части тела, или установлен не на том пациенте.

2. Система по п. 1,

в которой указанный блок сигнала тревоги (60) настроен на использование в качестве первого условия значений верхнего и/или нижнего порога измеряемого уровня информационного сигнала жизненно важных функций и/или параметра жизненно важных функций.

3. Система по п. 1,

в которой указанный блок сигнала тревоги (60) настроен на использование в качестве второго условия порога перемещения, отражающего интенсивность, частоту и/или характер перемещения указанного маркера.

4. Система по п. 1,

в которой маркер является пассивным маркером (20), содержащим графический шаблон (21), или активным маркером (20'), излучающим свет.

5. Система по п. 1,

в которой маркер является пассивным маркером (20), содержащим графический шаблон (21), указанный графический шаблон (21) содержит информацию о пациенте и/или о датчике, и в которой указанный блок анализа изображений (50) настроен на определение указанной информации по указанному графическому шаблону.

6. Система по п. 1,

в которой указанный маркер является активным маркером (20'), настроенным на излучение света, содержащего информацию о пациенте и/или о датчике, и в которой указанный блок анализа изображений (50) настроен на определение указанной информации по указанному излучаемому свету.

7. Система по п. 1,

в которой указанный блок сигнала тревоги (60) настроен на генерирование и формирование выходного сигнала тревоги, если маркер не определяется в указанной области визуализации.

8. Система по п. 1,

в которой датчик является плетизмографическим датчиком (10''), содержащим по меньшей мере один источник света для излучения света на кожу, накрытую указанным датчиком, причем указанный датчик выполнен таким образом, чтобы свет по меньшей мере от одного источника света излучался в направлении от кожи.

9. Плетизмографический датчик (10'') для применения в системе по п. 1, содержащий по меньшей мере один источник света (12) для излучения света на кожу пациента, накрытую данным датчиком, и фотодетектор (11) для приема света, отраженного или прошедшего через кожу пациента, в котором указанный датчик выполнен таким образом, чтобы свет по меньшей мере от одного источника света излучался в направлении от кожи.

10. Способ определения параметра жизненно важных функций пациента (100), использующий систему по п. 1, включающий:

- прием с датчика и обработку измеренного информационного сигнала жизненно важных функций указанного пациента,

- определение перемещения маркера (20, 20', 20а, 20b), прикрепленного к указанному датчику, на основе изображений, полученных от блока регистрации изображений (40), по меньшей мере с одной области визуализации, содержащей указанный датчик (10, 10', 10а, 10b),

- генерирование и формирование выходного сигнала тревоги на основе измеренного информационного сигнала жизненно важных функций и/или параметра жизненно важных функций и зарегистрированного перемещения указанного маркера,

причем генерирование и формирование на выходе сигнала тревоги происходит, если

измеренный информационный сигнал жизненно важных функций и/или параметр жизненно важных функций удовлетворяют первому условию и если зарегистрированное перемещение указанного маркера удовлетворяет второму условию или указанное первое условие адаптировано на основе зарегистрированного перемещения указанного маркера;

причем осуществляется генерирование и формирование выходного сигнала тревоги, если обнаружено, что датчик или не установлен, или установлен неправильно, или установлен не на той части тела, или установлен не на том пациенте.

11. Машиночитаемый носитель, содержащий компьютерную программу, содержащую средства программного кода, сконфигурированный для выполнения компьютером этапов способа по п. 10, когда указанная компьютерная программа выполняется на компьютере.