專利名稱：心臟監(jiān)視方法
技術(shù)領(lǐng)域：
以下的描述涉及心臟監(jiān)視方法，例如，通過監(jiān)視心臟的電活動。
背景技術(shù)：
心臟的電活動可以被監(jiān)視，以跟蹤心臟機(jī)能的各個方面。如果給定機(jī)體(body)的單位體積導(dǎo)電率，那么在體表上或皮膚下的電極經(jīng)常顯示與這種活動有關(guān)的電位差。異常的電活動可能是疾病狀態(tài)的指示或可能是在良性至致死范圍的其他生理狀況的指示。
這樣的生理狀況的一個實例是心房纖顫(房顫，atrialfibrillation)。心房纖顫與心房與心室之間同步性的喪失有關(guān)。在復(fù)合波心房纖顫中，去極化的長生命期(long-lived)弱波沿著心房中的環(huán)形途徑傳播。這可以導(dǎo)致不規(guī)則的心室搏動(室性搏動)以及心房中的血液停滯和凝結(jié)。
心房纖顫是心臟心律失常最普通形式中的一種，并且每年可影響超過二百萬人。心房纖顫與卒中(中風(fēng))、充血性心力衰竭、以及心肌病有關(guān)。
這樣的生理狀況的另一個實例是心房撲動。心房撲動也與心房與心室之間的同步性的喪失有關(guān)。在心房撲動中，多個心房波形在每次心室搏動過程中由于例如心房疤痕、心房梗塞、或環(huán)繞部分右心房的折返回路而到達(dá)房室(AV)結(jié)。
心房撲動沒有心房纖顫普遍，但也與卒中、充血性心力衰竭、以及心肌病有關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
這里描述的心臟監(jiān)視系統(tǒng)和方法可以包括以下特征的各種組合。
一種方法，可包括確定心臟電活動中搏動到搏動的變率(變化性，variability)；利用非線性統(tǒng)計來確定變率與心房纖顫和心房撲動中的一種的相關(guān)性；基于確定的相關(guān)性來識別心房纖顫事件和心房撲動事件中的一種。當(dāng)心臟電活動的信息內(nèi)容為增加的相關(guān)性時，該事件為一段期間(period in time)。
可基于確定的相關(guān)性來識別事件的結(jié)束。可將與心房纖顫有關(guān)的事件狀態(tài)轉(zhuǎn)換成對事件識別的響應(yīng)?？蓪⒃撌录目尚袆拥幕颊甙l(fā)送至遠(yuǎn)程接收器。變率與心房纖顫的相關(guān)性可以通過接收識別心室搏動的信息并賦予指示變率為心房纖顫的負(fù)指示的預(yù)設(shè)值而被確定。
室性心動過速事件可至少部分基于識別心室搏動的信息而被識別。變率與心房纖顫的相關(guān)性可以通過確定在R到R間隔的集合(collection)中的變率的平均相關(guān)性來確定。
搏動到搏動的變率可以以一系列的連續(xù)搏動來確定，例如，通過確定連續(xù)R波之間的間隔中的變率。事件可以通過比較變率的相關(guān)性和相關(guān)性的第一預(yù)定量而加以識別。而且，事件中的變率相關(guān)性可與相關(guān)性的第二預(yù)定量進(jìn)行比較，以識別事件的結(jié)束。第二預(yù)定量可以低于第一預(yù)定量。
一種方法，可包括采集描述心率在一系列搏動中的變率的信息、將在生理值下端的變率指定為與心房纖顫基本上不相關(guān)、將在生理值中間范圍的變率指定為心房纖顫的正指示、將在生理值上端范圍的變率指定在為心房纖顫的負(fù)指示、以及確定在該集合中描述的變率與心房纖顫的相關(guān)性。
該變率可以通過用權(quán)重因子倍增描述變率的信息來指定?？梢圆杉枋鲈谝幌盗胁珓又械腞到R的間隔的變率的信息。采集的信息可以是第一R到R的間隔和直接在前的R到R的間隔的比率的函數(shù)，如與由下式給出的因子DRR(n)有關(guān)的信息DRR(n)=ABS(RR(n,n-1)RR(n,n-1)+RR(n-1,n-2)-1/2).]]>通過將與小于約0.02的因子DRR(n)有關(guān)的信息指定為基本不相關(guān)，可將在生理值下端的變率指定為基本不相關(guān)。通過將與大于約0.02且小于約0.15的因子DRR(n)有關(guān)的信息指定為心房纖顫的正指示，可將在生理值中間范圍的變率指定為心房纖顫的正指示。通過將與大于約0.157的因子DRR(n)有關(guān)的信息指定為心房顫動的負(fù)指示，可將在生理值上端范圍的變率指定為心房纖顫的負(fù)指示。
描述變率的信息可以通過采集心率在一系列20至200個之間的新近的R到R的間隔內(nèi)的變率來采集。確定的變率相關(guān)性可以是變率與持續(xù)心房纖顫的相關(guān)性。R到R的間隔的系列可以是R到R的間隔的連續(xù)系列。
一種方法，可包括將新近的R到R的間隔與在前的R到R的間隔進(jìn)行比較以得到比較的集合，根據(jù)該比較與心房纖顫相關(guān)的可能性對該比較進(jìn)行加權(quán)，以及確定該集合與心房纖顫的平均相關(guān)性。所述加權(quán)可包括將新近的搏動的第一個識別為心室搏動并賦予預(yù)設(shè)值以加權(quán)集合中的第一個搏動。預(yù)設(shè)值可以是心房纖顫的負(fù)指示。
可通過將在生理值下端的變率指定為與心房纖顫基本上不相關(guān)并將在生理值中間范圍內(nèi)的變率指定為心房纖顫的指示，來對比較進(jìn)行加權(quán)。還可通過將在生理值上端范圍內(nèi)的變率指定為心房纖顫的負(fù)指示，來對比較進(jìn)行加權(quán)。室性心動過速事件可至少部分基于心室搏動的識別而被識別。新近的R到R的間隔可與直接在前的R到R的間隔進(jìn)行比較，以得到比較的集合。
該心臟監(jiān)視系統(tǒng)和方法可提供以下優(yōu)點中的一種或多種。心房纖顫(“AFib”)和/或心房撲動(“AFlut”，指兩種時用“AF”表示)可區(qū)別于其他類型的心臟心律失常，如正常的竇性心律失常、各種類型的心傳導(dǎo)阻滯引起的失常、以及與室性期前收縮相關(guān)的失常。所描述的系統(tǒng)和方法是用于計算搏動到搏動的不規(guī)則并同時提供改進(jìn)的AF正向預(yù)測性的實用方法。此外，所述系統(tǒng)和方法能夠識別持續(xù)的AF發(fā)作(episode)，其中AF持續(xù)超過約20次搏動并且具有增加的臨床意義。
例如，當(dāng)將在此所描述的系統(tǒng)和方法用于分析MIT-BIH心律失常數(shù)據(jù)庫(可從MIT-BIH Database Distribution，MIT Room E25-505A，Cambridge，MA 02139，USA獲得)時，可對AF獲得超過90％的靈敏度和超過96％的正向預(yù)測性。
所述系統(tǒng)和方法很適于監(jiān)視可行動患者的心臟信號，這些患者遠(yuǎn)離諸如醫(yī)院床位或治療設(shè)施的受控環(huán)境。從可行動的患者處獲得的心臟信號可能是噪聲更大的或者受到患者程度增高的活動的強(qiáng)烈影響。因此，對于可行動的患者需要諸如在此描述的那些改進(jìn)的監(jiān)視系統(tǒng)和方法。
所述的系統(tǒng)和方法還很適于心律失常患者的實時監(jiān)視，其中在區(qū)分不同類型之間的心臟心律失常中的極小遲延都會加速任何緊急醫(yī)療護(hù)理的發(fā)生(delivery)。所述系統(tǒng)和方法還需要小型的計算資源。而且，所述的系統(tǒng)和方法不需要在可以區(qū)別不同類型的心臟心律失常之前進(jìn)行訓(xùn)練。
本發(fā)明的一種或多種具體實施的細(xì)節(jié)在附圖和下面的描述中加以陳述。根據(jù)描述和附圖以及權(quán)利要求，本發(fā)明的其他特征、目的以及優(yōu)點將變得顯而易見。


圖1示出了一種系統(tǒng)，其中對心臟信號進(jìn)行監(jiān)視以用于醫(yī)療目的。
圖2示出了心臟信號的實例。
圖3示出了利用心臟信號用于心臟監(jiān)視的儀器的實例。
圖4示出了心臟監(jiān)視系統(tǒng)在心臟監(jiān)視過程中的一實例的狀態(tài)圖。
圖5示出了用于檢測AF事件的心臟監(jiān)視過程。
圖6A示出了一種過程，該過程用于確定新近的R到R的間隔中的變率并用于識別該變率是否與AF的開始(發(fā)作，onset)或者AF的終止有關(guān)。
圖6B示出了作為RR(n-1，n-2)/RR(n，n-1)的函數(shù)的因子DRR(n)的曲線圖。
圖7示出了用于在新近的搏動計時(定時，timing)中加權(quán)變率的變換函數(shù)。
圖8示出了利用心電圖跡線(trace)的用于心臟監(jiān)視的儀器的實例。
圖9示出了心臟監(jiān)視系統(tǒng)的實例狀態(tài)圖，其中心臟監(jiān)視系統(tǒng)適于提供(accommodating)由心室搏動引起的變率。
圖10示出了一種過程，該過程用于確定新近的R到R的間隔的變率并用于識別該變率是否與AF的發(fā)作有關(guān)同時適于提供由心室搏動引起的變率。
圖11示出了一種過程，該過程用于確定新近的R到R的間隔中的變率并用于識別該變率是否與AF的終止有關(guān)同時適于提供由心室搏動引起的變率。
各個附圖中的相同標(biāo)號表示相同的要素(或元件)。
具體實施例方式
圖1示出了系統(tǒng)100，其中對心臟信號進(jìn)行監(jiān)視以用于醫(yī)療目的。系統(tǒng)100包括個體105、儀器110、信號通道115、以及接收器120。個體105可以是被認(rèn)為適于監(jiān)視一個或多個生物信號的患者或健康個體。儀器110可以包括一個或多個傳感、校準(zhǔn)、信號處理、控制、數(shù)據(jù)存儲、以及傳輸元件，這些元件適于產(chǎn)生和處理心臟信號、以及通過通道115傳遞全部或部分的心臟信號。通道115可以是任何適用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇椋ㄟm用于傳送光信號和/或電信號的有線或無線媒介。接收器120可以包括用于接受發(fā)射信號的接收器元件、以及各種用于提取和存儲由對于個體105狀態(tài)的發(fā)送所傳輸?shù)男畔⒌臄?shù)據(jù)處理和存儲元件。接收器120可以是一醫(yī)療系統(tǒng)，因為接收器120將信息提供給醫(yī)護(hù)人員或提供給醫(yī)療專家系統(tǒng)用于分析。接收器120可以處于遠(yuǎn)離儀器110的地方，因為接收器120接收器不與儀器110處于相同的位置(例如，在同一醫(yī)院、療養(yǎng)院、或其他的醫(yī)療護(hù)理設(shè)施)，或者接收器120可以與儀器110處于相同的總區(qū)域內(nèi)或附近(例如，在同一房間、建筑物、或健康護(hù)理設(shè)施內(nèi))。
圖2示出了一心臟信號的實例，即梯級心電圖(scalarelectrocardiogram)200的跡線。心電圖跡線200遵循在個人體表上的兩個點之間測得的電位差205。電位差205隨時間210以個體心臟的生理過程和功能特有的方式而變化。
心電圖跡線200通常包括具有心臟活動的特殊方面特有的特性。例如，跡線200包括一系列與心室激活(活動)相關(guān)的QRS復(fù)合波215、220、225。QRS復(fù)合波225包括R-波Rn，QRS復(fù)合波220包括R-波Rn-1，而QRS復(fù)合波215包括R-波Rn-2。在連續(xù)的R-波之間的時間可被稱為R到R的間隔。尤其，在R-波Rn和R-波Rn-1之間的R到R的間隔為RR(n，n-1)，而在R-波Rn-1和R-波Rn-2之間的R到R的間隔為RR(n-1，n-2)。
圖3示出了利用諸如心電圖跡線200的心臟信號用于心臟監(jiān)視的儀器110的實例。儀器110包括傳感器305、信號放大器/處理器310、搏動探測器315、心房纖顫/心房撲動(AF)探測器320、判定邏輯325、以及事件發(fā)生器330。傳感器305可包括兩個或更多個處于一個或多個電位差下的電極，其產(chǎn)生諸如心電圖跡線200的電壓信號。這些電極可以是體表電極，如銀/氯化銀電極，并且可置于規(guī)定位置以幫助監(jiān)視心臟的電活動。傳感器305還可以包括導(dǎo)線或其他導(dǎo)體，其形成到信號放大器/處理器310的通道。信號放大器/處理器310可接收、放大、和/或處理電壓信號。處理可包括濾波和數(shù)字化。處理的放大和保持(余數(shù)，remainer)可發(fā)生在數(shù)字化之前或之后。信號放大器/處理器310可為搏動探測器315提供經(jīng)放大和/或經(jīng)處理的信號。
搏動探測器315是一種設(shè)備，諸如電路或其他構(gòu)造，其識別心室收縮之間的時間周期(時間間隔，time period)。例如，搏動探測器315可以是QRS探測器，因為其識別連續(xù)的QRS復(fù)合波(或心室活動的等效指示物(indicator))并按照復(fù)合波之間的時間確定搏動到搏動計時。搏動到搏動計時可通過測量諸如在心電圖跡線200(圖2)中的RR(n，n-1)和RR(n-1，n-2)的連續(xù)R-波之間的時間來確定。搏動探測器315可為AF探測器320提供關(guān)于心室收縮之間的時間周期的信息。
AF探測器320是數(shù)據(jù)處理設(shè)備，其分析關(guān)于心室收縮之間的時間周期信息以探測AF。AF的探測可包括將AF與心室不規(guī)則(ventricular irregularity)的其他來源，如室性期前收縮、心傳導(dǎo)阻滯、以及正常的竇性心律失常區(qū)分開來。AF的探測還可包括區(qū)別短AF發(fā)作和持續(xù)AF發(fā)作。短AF發(fā)作通常包括2至20次之間的搏動并且可能具有或可能不具有臨床意義，而持續(xù)的AF發(fā)作通常包括多于20次的搏動并且可能具有相對更大的臨床意義。AF的探測還可包括其他類型的由心室的隨機(jī)不應(yīng)期引起的失常的探測。
AF探測器320可利用非線性統(tǒng)計方法來分析關(guān)于心室收縮之間的時間周期的信息，用以探測AF。非線性統(tǒng)計法將變量之間的關(guān)系認(rèn)為有點不同于線性函數(shù)來進(jìn)行處理。下面給出了關(guān)于探測AF的實例非線性統(tǒng)計方法的詳細(xì)描述。AF探測器320可為判定邏輯325提供關(guān)于AF探測的信息。
判定邏輯325是一組指令，該組指令用于確定通過AF探測器320探測的AF何時開始和結(jié)束。例如，判定邏輯325可體現(xiàn)在電路中或者判定邏輯325可通過諸如AF探測器320的數(shù)據(jù)處理設(shè)備加以執(zhí)行。判定邏輯325還可通過事件發(fā)生器230啟動(觸發(fā))AF事件的產(chǎn)生。
事件發(fā)生器330是諸如數(shù)據(jù)處理設(shè)備的設(shè)備，其準(zhǔn)備用于處理的AF事件。當(dāng)由傳感器305檢測到的信號的信息內(nèi)容被認(rèn)為是對AF監(jiān)視具有增加的相關(guān)性時，AF事件是一段期間(period in time)。AF事件不需要具有相等或預(yù)定的持續(xù)時間。例如，與持續(xù)AF發(fā)作相關(guān)的事件可具有比與短AF發(fā)作有關(guān)的事件更長的持續(xù)時間。
事件發(fā)生器330可通過采集概括事件與AF的探測和/或監(jiān)視的相關(guān)性的信息來將AF事件準(zhǔn)備用于處理。例如，事件發(fā)生器330可根據(jù)由信號放大器/處理器310輸出的經(jīng)放大和處理的信號刪去與識別為AF的期間有關(guān)的數(shù)據(jù)。事件發(fā)生器330還可編輯這樣的數(shù)據(jù)(例如，通過當(dāng)產(chǎn)生事件時選擇有價值的最初三分鐘)。處理AF事件可包括通過數(shù)據(jù)鏈路115發(fā)送AF事件或?qū)F事件存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中。
圖4示出了心臟監(jiān)視系統(tǒng)在心臟監(jiān)視過程中的一實例的狀態(tài)圖400。例如，狀態(tài)圖400可涉及組件的操作，如儀器110(圖3)中的AF探測器320和判定邏輯325。狀態(tài)圖400包括空閑狀態(tài)405和AF事件狀態(tài)410。空閑狀態(tài)405引起自反轉(zhuǎn)換(reflexivetransition)415和狀態(tài)轉(zhuǎn)換420。AF事件狀態(tài)410引起自反轉(zhuǎn)換425和狀態(tài)轉(zhuǎn)換430。自反轉(zhuǎn)換415與一系列的變率檢測裝置相關(guān)。狀態(tài)轉(zhuǎn)換420由如這樣的檢測裝置所探測到的AF型變率的開始所觸發(fā)。自反轉(zhuǎn)換425與另一系列的變率檢測裝置相關(guān)。狀態(tài)轉(zhuǎn)換430由如這樣的檢測裝置所探測到的AF型變率的終止所觸發(fā)。
操作中，心臟監(jiān)視系統(tǒng)可在空閑狀態(tài)405中開始并檢測心臟信號的變率。例如，該系統(tǒng)可檢測在連續(xù)R-波的搏動到搏動計時中的變率，如在心電圖跡線200(圖2)中的RR(n，n-1)和RR(n-1，n-2)之間的變率。一旦該變率已被識別為AF型變率，則系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到AF事件狀態(tài)410，其中系統(tǒng)連續(xù)檢測心臟信號的變率。在AF事件狀態(tài)410，一旦AF型變率結(jié)束，則系統(tǒng)回到空閑狀態(tài)405。
圖5示出了用于心臟監(jiān)視，例如用于AF事件探測的過程500。過程500可通過一個或多個進(jìn)行數(shù)據(jù)處理活動的數(shù)據(jù)處理設(shè)備來執(zhí)行。過程500的活動可根據(jù)一組機(jī)器可讀指令的邏輯、硬件組件(hardware assembly)、或這些和/或其他指令的組合來執(zhí)行。過程500中的活動可在系統(tǒng)中多個不同元件的任何一個處執(zhí)行，在該系統(tǒng)中，生物信號被監(jiān)視。例如，在儀器110(圖3)中，過程900中的活動可在AF探測器320、判定邏輯325、以及事件發(fā)生器330中被執(zhí)行。
在505，執(zhí)行過程500的設(shè)備接收關(guān)于新近搏動的計時的信息。計時信息可以以離散量(例如，基于搏動到搏動)或以包括這樣的信息的集合形式接收。利用接收的計時信息，系統(tǒng)在510確定新近的R到R的間隔中的變率。R到R的間隔中的變率可反映心率在設(shè)定期間或在設(shè)定搏動次數(shù)中的搏動到搏動變化。
在515，系統(tǒng)還可識別這種變率與AF的相關(guān)性。當(dāng)變率與個體在或者接近新近搏動的時間經(jīng)歷AF的高可能性有關(guān)時，該變率與AF相關(guān)。相關(guān)性可通過對該變率和變率預(yù)定量或識別為所監(jiān)視患者的特征的量進(jìn)行比較而加以識別。
在判定520，系統(tǒng)還可確定識別的變率的相關(guān)性是否是監(jiān)視的經(jīng)歷AF的個體的指示。如果不是，則系統(tǒng)返回505。該返回可對應(yīng)于狀態(tài)圖400(圖4)中沿自反轉(zhuǎn)換415保持在空閑狀態(tài)405的系統(tǒng)。如果系統(tǒng)確定監(jiān)視的結(jié)果為經(jīng)歷AF的個體的指示，則在525系統(tǒng)啟動AF事件。這種AF事件的啟動可對應(yīng)于狀態(tài)圖400(圖4)中轉(zhuǎn)換到AF事件狀態(tài)410的系統(tǒng)。這樣的事件的啟動可包括各種導(dǎo)致事件發(fā)生的活動，如觸發(fā)事件發(fā)生器以將標(biāo)記添加到諸如心電圖跡線200的數(shù)據(jù)流中或刪去數(shù)據(jù)流的相關(guān)部分。
在530，系統(tǒng)可繼續(xù)接收關(guān)于新近搏動計時的信息。利用接收到的計時信息，系統(tǒng)在535確定新近的R到R的間隔中的變率。在540，系統(tǒng)還可識別這樣的變率與AF結(jié)束的相關(guān)性。當(dāng)變率與增加的AF停止的可能性有關(guān)時，該變率與AF結(jié)束相關(guān)。相關(guān)性可通過對該變率和變率預(yù)定量或識別為所監(jiān)視患者的特征的量進(jìn)行比較而加以識別。
在判定545，系統(tǒng)還可確定識別的變率相關(guān)性是否表示在受監(jiān)視的個體中AF已結(jié)束。如果沒有(結(jié)束)，則系統(tǒng)返回至530。該返回可對應(yīng)于狀態(tài)圖400(圖4)中沿著自反轉(zhuǎn)換425保持在AF事件狀態(tài)410中的系統(tǒng)。如果系統(tǒng)確定AF在受監(jiān)視的個體中已結(jié)束，則系統(tǒng)返回至555。該返回可對應(yīng)于轉(zhuǎn)換到狀態(tài)圖400(圖4)中的空閑狀態(tài)405的系統(tǒng)。
圖6A示出了過程600，該過程用于確定新近R到R的間隔中的變率以及用于識別該變率是否與AF的開始或者AF的結(jié)束相關(guān)。過程600可獨(dú)立執(zhí)行或者過程600可作為較大活動集合的部分執(zhí)行。例如，過程600可作為過程500的部分來執(zhí)行，即作為步驟510、515或作為步驟535、540(圖5)來執(zhí)行。還可執(zhí)行過程600中的各種活動，以觸發(fā)狀態(tài)圖400(圖4)中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換420、430。
執(zhí)行過程600的系統(tǒng)在605可將最近的R到R間隔(例如圖2的RR(n，n-1))與直接在前的R到R間隔(例如，圖2的RR(n-1，n-2))進(jìn)行比較。這樣的比較可得到反映心率中搏動到搏動變率的因子。例如，用表達(dá)式DRR(n)=ABS(RR(n,n-1)RR(n,n-1)+RR(n-1,n-2)-1/2)]]>方程1
給出的因子DRR(n)可反映R到R間隔和心率中的搏動到搏動變率。
圖6B示出了因子DRR(n)作為RR(n-1，n-2)/RR(n，n-1)的函數(shù)的曲線圖。
執(zhí)行過程600的系統(tǒng)在610還可根據(jù)比較結(jié)果為AT的指示的可能性對最近的R到R間隔與直接在前的R到R間隔的比較進(jìn)行加權(quán)。該加權(quán)可確定該比較在隨后的處理心臟監(jiān)視活動中的作用。例如，加權(quán)可包括從隨后的心臟監(jiān)視活動中整體或部分排除某些比較。
一種用于加權(quán)比較的方法是通過使用變換，如圖7所示的變換函數(shù)700。變換函數(shù)700提供了用比較的值(例如，因子DRR(n))倍增(multiply)的權(quán)重，用以反映比較與AF的相關(guān)性。在變換函數(shù)700中提供的權(quán)重可用每個比較值或所選的比較子集進(jìn)行倍增。一種用于選擇這樣的子集的方法在下面進(jìn)一步討論。
變換函數(shù)700適合于方程1中給出的因子DRR(n)。尤其，當(dāng)因子DRR(n)處于可能生理值的中間范圍內(nèi)時(例如，當(dāng)DDR(n)大于約0.02且小于約0.15時)，變換函數(shù)700適合于超權(quán)重(overweight)因子DDR(n)。當(dāng)因子DRR(n)在可能生理值的上端范圍時(例如，當(dāng)DDR(n)大于約0.157時)，變換函數(shù)700適合于作為AF的負(fù)指示的加權(quán)因子DDR(n)。當(dāng)因子DDR(n)在可能生理值的下端范圍時(例如當(dāng)DDR(n)小于約0.02時)，變換函數(shù)700適合于作為基本上與AF不相關(guān)的加權(quán)因子DRR(n)。變換函數(shù)700包括作為比較因子DRR(n)710的函數(shù)而變化的梯級權(quán)重705。尤其，權(quán)重705在點715、720、725、730、735之間線性地變化。點715、720、725、730、735的值在表1中給出。

表1在操作中，對于因子DRR(n)的任何值的權(quán)重705可通過在點715、720、725、730、735的權(quán)重之間的線性內(nèi)插法來確定。當(dāng)因子DRR(n)上升或這樣內(nèi)插的一定數(shù)目的結(jié)果可存儲在查找表中時，可對因子DRR(n)的每個值進(jìn)行內(nèi)插。對高于0.2的因子DRR(n)的任何值，可賦予-0.3的權(quán)重。
返回到圖6A，執(zhí)行過程600的系統(tǒng)在615還可將加權(quán)比較添加到對于新近搏動的加權(quán)比較的集合中。例如，該系統(tǒng)可形成FIFO堆棧(stack)或加權(quán)比較的陣列(數(shù)組)，其對于每個10至200之間(例如，100)的最近搏動具有分離數(shù)據(jù)元素。該系統(tǒng)還可以在620確定用于新近搏動的加權(quán)比較的集合與AF的相關(guān)性。加權(quán)比較的集合可與AF的開始或者AF的終止有關(guān)。
為了確定相關(guān)性，系統(tǒng)可對加權(quán)比較進(jìn)行加合以達(dá)到表示集合中加權(quán)比較的平均相關(guān)性的數(shù)目。在確定搏動到搏動的變率為AF開始或終止的指示之前，系統(tǒng)可對一行中的數(shù)次搏動計算這樣的求和。在一次執(zhí)行中，系統(tǒng)計算集合中搏動的加權(quán)比較的平均值并將該平均值與第一預(yù)定閾值進(jìn)行比較，用以確定變率是否是AF開始的指示，并且與第二預(yù)定閾值進(jìn)行比較，用以確定變率是否是AF終止的指示。通常，第一開始閾值可高于第二終止閾值。開始閾值和終止閾值之間的差值可將滯后現(xiàn)象引入狀態(tài)轉(zhuǎn)換中，用以穩(wěn)定任何執(zhí)行過程600的系統(tǒng)。
圖8示出了利用心電圖跡線用于心臟監(jiān)視的儀器的實例，即儀器800。除了傳感器305、信號放大器/處理器310、AF(AF)探測器320、判定邏輯325、以及事件發(fā)生器330之外，儀器800還包括QRS探測器805和心室搏動探測器810。QRS探測器805和心室搏動探測器810都可接收由信號放大器/處理器310所放大和處理的信號。QRS探測器805是諸如電路或其他構(gòu)造的設(shè)備，其識別連續(xù)QRS復(fù)合波之間的周期。QRS探測器805可為AF探測器320提供關(guān)于連續(xù)QRS復(fù)合波之間的周期的信息。
心室搏動探測器810是諸如識別心室搏動的電路或其他構(gòu)造的設(shè)備。心室搏動(即，室性期前收縮)是中斷正常心律的失常搏動。心室搏動通常起因于具有提高的自發(fā)節(jié)律性的心室病灶(focus)。心室搏動還會由在His-Purkinje系統(tǒng)內(nèi)的折返引起。心室搏動的發(fā)生通常與AF不相關(guān)。例如，心室搏動的發(fā)生可用于識別室性心動過速(例如，當(dāng)存在三次或更多次連續(xù)的心室搏動時)。諸如酒精、煙草、咖啡因、以及應(yīng)激的因素可促進(jìn)心室搏動。心室搏動探測器810可監(jiān)視心電圖跡線，用以識別心室搏動?？墒褂酶鞣N用于識別心室搏動的系統(tǒng)和方法。例如，可使用可由Mortara Instrument公司(Milwaukee，WI)獲得的Mortara VERITAS分析算法。心室搏動探測器810還可為AF探測器320提供關(guān)于心室搏動發(fā)生的信息。
心室搏動探測器810可與QRS探測器805安裝在一起。這樣的聯(lián)合設(shè)備的實例是可由Mortara儀器公司(Milwaukee，WI)獲得的ELI 250TM心電圖機(jī)。
用于確定新近的R到R間隔中的變率并識別該變率是否與AF開始或者AF終止相關(guān)的方案可提供由心室搏動引起的變率。圖9示出了提供由心室搏動引起的變率的心臟監(jiān)視系統(tǒng)實例的狀態(tài)圖900。除了空閑狀態(tài)405和AF事件狀態(tài)410之外，狀態(tài)圖900還包括室性心動過速(V-TACH)事件狀態(tài)905。室性心動過速是快速的系列心室收縮(例如，每分鐘在140至220次之間)，其通常由心室中電活動的不正常病灶所引起。室性心動過速可持續(xù)從幾秒到幾天并且可由嚴(yán)重的心臟狀況如心肌梗塞所引起。AF事件狀態(tài)410引起由發(fā)生三次連續(xù)室性搏動觸發(fā)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換910。V-TACH事件狀態(tài)905引發(fā)由V-TACH事件結(jié)束觸發(fā)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換910。例如，當(dāng)室性收縮速率下降到低于預(yù)定值(例如，在100至200bpm之間的值)時，可識別V-TACH事件的結(jié)束。
圖10示出了一種過程，該過程用于確定新近的R到R間隔中的變率并識別該變率是否與AF開始相關(guān)同時提供由室性搏動引起的變率，即過程1000。過程900可獨(dú)立執(zhí)行或過程1000可作為更大的活動集合的部分來執(zhí)行。例如，過程1000可作為過程500的部分，即作為步驟510、515(圖5)來執(zhí)行。還可執(zhí)行過程1000中的各種活動以觸發(fā)狀態(tài)圖900中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換420(圖9)。
執(zhí)行過程1000的系統(tǒng)在1005利用例如方程1中的表達(dá)可將新近的R到R間隔與各自的、直接在前的R到R間隔進(jìn)行比較，用以反映心率中搏動到搏動的變率。該執(zhí)行系統(tǒng)還可以在1010接收心室搏動發(fā)生的指示(indicator)。這樣的指示可以接收自例如心室搏動探測器。
該系統(tǒng)在1015可生成陣列或其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其包括心室搏動指示和R到R間隔比較。該陣列可包括心室搏動指示和對在10至200次之間(例如100次)的最近搏動的R到R間隔的比較。該系統(tǒng)還可以在1020利用例如變換函數(shù)700(圖7)并根據(jù)R到R間隔比較與AF相關(guān)的可能性對比較進(jìn)行加權(quán)。
該系統(tǒng)還可以在1025將預(yù)設(shè)值賦予與心室搏動相關(guān)的R到R間隔比較。預(yù)設(shè)值可以是罰值(penalty)，因為該預(yù)設(shè)值反映變率為AF事件指示的降低的可能性。該預(yù)設(shè)值可以根據(jù)用于比較R到R間隔和用于加權(quán)這樣的比較的方案來選取。例如，當(dāng)R到R間隔利用方程1加以比較并利用變換函數(shù)700(圖7)對所得的比較進(jìn)行加權(quán)時，與心室搏動相關(guān)的R到R間隔比較可被賦予-0.06的預(yù)設(shè)值，而與直接在后的心室搏動的R到R間隔相關(guān)的R到R間隔比較可被賦予0的預(yù)設(shè)值。
利用加權(quán)和預(yù)設(shè)的計時比較二者，該系統(tǒng)在1030可計算進(jìn)入最近搏動的陣列中的平均值。如果系統(tǒng)在判定1035處確定最后5次搏動的平均值大于0.22，那么系統(tǒng)在1040觸發(fā)新近搏動中的AF事件的開始。相反，如果系統(tǒng)確定最后5次搏動的平均值小于或等于0.22，那么系統(tǒng)返回，用以在1005將新近的R到R間隔與在前的R到R間隔進(jìn)行比較。
圖11示出了一種過程，該過程用于確定新近R到R間隔中的變率并識別該變率是否與AF終止相關(guān)同時提供由心室搏動引起的變率，即過程1100。過程1100可獨(dú)立執(zhí)行或者過程1100可作為更大活動集合的部分執(zhí)行。例如，過程1100可作為過程500的部分，即作為步驟535、540(圖5)執(zhí)行。還可以執(zhí)行過程1100中的各種活動用以觸發(fā)狀態(tài)圖900中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換430、910、915(圖9)。
執(zhí)行過程1100的系統(tǒng)可執(zhí)行如在過程1000中1005、1010、1015、1020、1025、1030的活動。該系統(tǒng)還可以在判定1105處確定最后3次搏動是否為心室搏動。例如，該系統(tǒng)可確定最后3次搏動是否用諸如在1010處接收到的心室搏動發(fā)生指示物所標(biāo)記。
如果該系統(tǒng)確定最后3次搏動為心室搏動，則系統(tǒng)在1110觸發(fā)AF事件的結(jié)束，并在適當(dāng)?shù)臅r候，在1115結(jié)束室性心動過速事件。室性心動過速事件的開始和終止可將系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)入V-TACH事件并將系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到V-TACH事件以外，很像狀態(tài)圖900中的轉(zhuǎn)換910、915(圖9)。
當(dāng)V-TACH事件在1115已被終止或者當(dāng)系統(tǒng)在115確定最后3次搏動不是心室搏動時，系統(tǒng)接著在判定1120處確定在最近的搏動陣列中的加權(quán)和預(yù)設(shè)的計時比較二者的平均值是否降至低于0.08。如果平均值還沒有降至低于0.08，則系統(tǒng)返回以在1005將新近的R到R間隔與在前的R到R間隔進(jìn)行比較。相反，當(dāng)平均值已降至低于0.08時，則系統(tǒng)在1125觸發(fā)AF事件的結(jié)束。該觸發(fā)可將系統(tǒng)的狀態(tài)從AF事件轉(zhuǎn)換出來，很像狀態(tài)圖900中的轉(zhuǎn)換430(圖9)。
本文描述的系統(tǒng)和方法的各種執(zhí)行(實施)可以用數(shù)字電路、集成電路、專門設(shè)計的ASIC(專用集成電路)、計算機(jī)硬件、固件、軟件、和/或它們的組合來實現(xiàn)。這些各種執(zhí)行可包括一個或多個計算機(jī)程序，其在可編程系統(tǒng)上是可執(zhí)行和/或可解釋的，其中可編程系統(tǒng)包括至少一個可編程處理器(其可以是專用或通用的)，其被耦合以從存儲系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)和指令以及將數(shù)據(jù)和指令發(fā)送到存儲系統(tǒng)；至少一個輸入設(shè)備；以及至少一個輸出設(shè)備。
這些計算機(jī)程序(還稱為程序、軟件、軟件應(yīng)用程序或編碼)可包括用于可編程處理器的機(jī)器指令，并且可以用高級過程語言和/或面向?qū)ο蟮木幊陶Z言、和/或匯編/機(jī)器語言來執(zhí)行。如在本文中所使用的，術(shù)語“機(jī)器可讀介質(zhì)”指的是任何用于為可編程處理器提供機(jī)器指令和/或數(shù)據(jù)的計算機(jī)程序產(chǎn)品、裝置和/或設(shè)備(例如，磁盤、光盤、存儲器、可編程邏輯器件(PLD))，包括將機(jī)器指令接收為機(jī)器可讀信號的機(jī)器可讀介質(zhì)。術(shù)語“機(jī)器可讀信號”指的是任何用于為可編程處理器提供機(jī)器指令和/或數(shù)據(jù)的信號。
為了提供與用戶的交互作用，本文描述的系統(tǒng)和方法可在計算機(jī)上實施，其中計算機(jī)具有用于向用戶顯示信息的顯示器(例如，CRT(陰極射線管)或LCD(液晶顯示器)監(jiān)視器)以及用戶通過其可為計算機(jī)提供輸入的鍵盤和點擊設(shè)備(例如鼠標(biāo)或跟蹤球)。其他形式的設(shè)備也可用來提供與用戶的交互作用；例如，提供給用戶的反饋可以是任何形式的感官反饋(例如，視覺反饋、聽覺反饋、或觸覺反饋)；并且來自用戶的輸入可以以任何形式，包括聲音、語音、或觸覺輸入被接收。
本文描述的系統(tǒng)和方法可在計算工作平臺中進(jìn)行實施，其中計算工作平臺包括后端組件(例如，作為數(shù)據(jù)服務(wù)器)，或包括中間設(shè)備組件(例如，應(yīng)用服務(wù)器)，或包括前端組件(例如，具有圖形用戶界面或網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的客戶計算機(jī)，通過客戶計算機(jī)用戶可與本文描述的系統(tǒng)和方法的實施進(jìn)行交互作用)，或這樣的后端組件、中間設(shè)備組件、或前端組件的任何組合。工作平臺的組件可通過數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信的任何形式或媒體(例如通訊網(wǎng)絡(luò))相互連接。通信網(wǎng)絡(luò)的實例包括局域網(wǎng)(“LAN”)、廣域網(wǎng)(“WAN”)、以及因特網(wǎng)。
計算工作平臺可包括客戶(用戶)和服務(wù)器。客戶和服務(wù)器一般相互距離較遠(yuǎn)，并且通常通過通信網(wǎng)絡(luò)交互作用?？蛻艉头?wù)器的關(guān)系借助于計算機(jī)程序而產(chǎn)生，其中計算機(jī)程序在各自計算機(jī)上運(yùn)行并具有客戶-服務(wù)器相互關(guān)系。
已描述了多種執(zhí)行過程。然而，應(yīng)該理解可以進(jìn)行各種修改。可以監(jiān)視與梯級心電圖不同的心臟信號如心音。根據(jù)比較搏動計時的方式，可以使用其他的加權(quán)方案和變換函數(shù)。可以以任何數(shù)目的不同方式諸如三次樣條(cubic spline)，將權(quán)重705插入到點715、720、725、730、735之間。心臟監(jiān)視可實時或延遲進(jìn)行。可以改變不同的參數(shù)值并仍然獲得有用結(jié)果。例如，在圖7中，點735可重置為高于0.2的比較因子DDR(n)值。相應(yīng)地，其他執(zhí)行過程是在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括確定在心臟電活動中的搏動到搏動的變率；利用非線性統(tǒng)計方法確定所述變率與心房纖顫和心房撲動中的一種的相關(guān)性；基于確定的所述相關(guān)性來識別心房纖顫事件和心房撲動事件中的一種，當(dāng)所述心臟電活動的信息內(nèi)容具有增加的相關(guān)性時，所述事件為一段期間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括基于確定的所述相關(guān)性來識別所述事件的結(jié)束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將與心房纖顫有關(guān)的事件狀態(tài)轉(zhuǎn)換成對所述事件識別的響應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將所述事件從可行動的患者發(fā)送至遠(yuǎn)程接收器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述變率與心房纖顫的所述相關(guān)性包括接收識別心室搏動的信息；以及賦予指示所述變率為心房纖顫的負(fù)指示的預(yù)設(shè)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括至少部分基于識別所述心室搏動的信息來識別室性心動過速事件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述變率與心房纖顫的所述相關(guān)性包括確定在R到R間隔的集合中的變率的平均相關(guān)性。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述搏動到搏動的變率包括確定在一系列連續(xù)搏動中的所述搏動到搏動的變率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，確定在一系列連續(xù)搏動中的所述搏動到搏動的變率包括確定連續(xù)R波之間的間隔中的變率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，識別所述事件包括將所述變率的相關(guān)性與相關(guān)性的第一預(yù)定量進(jìn)行比較。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括將所述事件中的所述變率的相關(guān)性與相關(guān)性的第二預(yù)定量進(jìn)行比較，以識別所述事件的結(jié)束，所述第二預(yù)定量低于所述第一預(yù)定量。
12.一種方法，包括采集描述心率在一系列搏動中的變率的信息；將在生理值下端的變率指定為與心房纖顫基本上不相關(guān)；將在生理值中間范圍內(nèi)的變率指定為心房纖顫的指示；將在生理值上端范圍內(nèi)的變率指定為心房纖顫的負(fù)指示；以及確定在所述集合中描述的所述變率與心房纖顫的相關(guān)性。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，指定所述變率包括通過加權(quán)因子倍增描述所述變率的信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，采集所述信息包括采集描述在一系列搏動期間R到R間隔中的變率的信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，采集描述所述變率的信息包括采集為第一R到R間隔和直接在前的R到R間隔的比率的函數(shù)的信息。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，采集描述所述變率的信息包括采集與由下式給出的因子DDR(n)相關(guān)的信息DRR(n)=ABS(RR(n,n-1)RR(n,n-1)+RR(n-1,n-2)-1/2).]]>
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，將所述在生理值下端的變率指定為基本上不相關(guān)包括將與低于約0.02的因子DRR(n)相關(guān)的信息指定為基本上不相關(guān)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，將所述在生理值中間范圍的變率指定為心房纖顫的指示包括將與高于約0.02且低于約0.15的因子DRR(n)相關(guān)的信息指定為心房纖顫的指示。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，將所述在生理值上端范圍的變率指定為心房纖顫的負(fù)指示包括將與高于約0.157的因子DRR(n)相關(guān)的信息指定為心房纖顫的負(fù)指示。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，采集描述所述變率的信息包括采集心率在一系列20至200個之間的新近的所述R到R間隔內(nèi)的變率。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，確定所述變率的相關(guān)性包括確定所述變率與持續(xù)心房纖顫的相關(guān)性。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述R到R間隔的系列為R到R間隔的連續(xù)系列。
23.一種方法，包括將新近的R到R間隔與在前的R到R間隔進(jìn)行比較，以得到比較的集合；根據(jù)所述比較與心房纖顫相關(guān)的可能性對所述比較加權(quán)，所述加權(quán)包括將所述新近搏動的第一搏動識別為心室搏動，以及賦予預(yù)設(shè)值以加權(quán)所述集合中的所述第一搏動，所述預(yù)設(shè)值為心房纖顫的負(fù)指示；以及確定所述集合與心房纖顫的平均相關(guān)性。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，對所述比較加權(quán)包括將在生理值下端的變率指定為基本上與心房纖顫不相關(guān)；以及將在生理值中間范圍內(nèi)的變率指定為心房纖顫的指示。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中對所述比較加權(quán)包括將在生理值上端范圍內(nèi)的變率指定為心房纖顫的負(fù)指示。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，進(jìn)一步包括至少部分基于所述心室搏動的識別來識別室性心動過速事件。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中比較包括將新近的R到R間隔與直接在前的R到R間隔進(jìn)行比較以得到比較的集合。
全文摘要
本發(fā)明披露了用于監(jiān)視心臟活動的系統(tǒng)和方法。一方面，本發(fā)明涉及一種方法，包括采集描述經(jīng)過一系列搏動后心率的變率的信息；將在生理值下端的變率指定為基本上與心房纖顫不相關(guān)的；將在生理值中間范圍內(nèi)的變率指定為心房纖顫的指示；將在生理值上限范圍的變率指定為心房纖顫的負(fù)指示；以及確定在該集合中描述的變率與心房纖顫的相關(guān)性。
文檔編號A61B5/04GK1909831SQ200580002829
公開日2007年2月7日 申請日期2005年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月21日
發(fā)明者列夫·科爾濟(jì)諾夫 申請人:心臟網(wǎng)絡(luò)公司