JP5249946B2 - 患者監視システム及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は患者監視システムに関する。更に本発明は患者を監視する方法及び患者監視システム用のコンピュータプログラムに関する。

患者監視システムは、臨床環境において患者の状態の観察のために共通に使われる。今日これらの患者モニターの大多数は、多くの異なる生理学的パラメータを表示できる多パラメータ患者モニターである。

近代患者監視システムの主な仕事の１つは、１以上のパラメータが望ましくない（臨界）反応を示す場合、言い換えると患者の生理信号が所定の上下限警報限界を超える場合、例えば警報を鳴らすことで医療スタッフの注意を喚起する事である。ここ２，３年の間に信号処理能は促進されて来たが、未だたくさんの偽肯定（信号）警報が存在する。患者の状態が実際には変化していないのに、これらは患者監視システム中で発報する。そのような警報は、主に患者の動きによって作り出されたもの、信号ノイズ、悪いセンサー配置又は手動手順（観血血圧パラメータのためのflush／サンプルのような）に起因し、生理学的パラメータの警告遅延時間の増加又は「真」の警告状態の濾過して取り除くこと無しの信号処理によりそれらを容易には完全に除去できない。悪いセンサー配置の例は、呼吸インピーダンス測定のために追加的に電極を用いる心電図監視の場合である。そのような場合、呼吸信号の質の最適化ではなく、心電図信号の質を最適化するように電極はしばしば患者の体の上に置かれ、偽呼吸警報数の増加に導かれる。臨床環境における多くの偽信号は、真（関係）警報に対する医療スタッフの気づきを減少させ、又は源パラメータ警報を単に切ってしまうという事実にさえ導かれるので、患者監視の質は、これらの偽警報により減らされる。

近代患者監視システムは、生理学的信号の濾過の手段により、及び／又は警報条件が所定時間の間満足されるかというようなそのような警報を知らせる事により偽肯定警報の数を減らそうとしている。加えて、例えば患者監視システムにおいて偽警報告知を濾過するための観血血圧測定のためのflush／サンプル検出のような特別な場合の検出のために特別なアルゴリズムを発達させてきた。しかし、これらの機構は、特別な場合のみ（上記flush／サンプル検出アルゴリズム参照）発達されてきた。他の生理学的パラメータとともに使用するための、又は多くの生理学的パラメータとともに一般使用するための一般的技術はない。更にこれらの既知のアルゴリズムの使用は、真肯定警報条件のための警報告知遅延を増やすかも知れない。言い換えると、真の警報の場合に警報遅延時間が増す。これはある場合、患者を害するかも知れない。

ＷＯ２００４／０３２０５１ Ａ２は、偽データ及び不確定データから結果的に生じる偽肯定警報を減らすことにより監視特異性を増すために患者パラメータの自然な関係を医療監視システムに一体化するシステムを記述する。その書面は又、直接監視を典型的に除外する患者パラメータを非侵略的に監視するためにそれらのパラメータから得られたデータを使うために患者パラメータの自然な関係を一体化するシステムを含む。

米国特許番号２００３／００３６６８５ Ａ１は、フォートプレチスモグラフィー（ＰＰＧ）センサー、処理装置、及び種々の心電図パラメータを決定、表示及び分析するためのウエブサイトサーバーを含む健康監視及びバイオフィードバックシステムを記述する。ＰＰＧセンサーは、マウス又はキーボードのような手動操作ユーザー入力装置内に設置され、ユーザーの血液量等高線を測定し、且つそれをパーソナルコンピュータ又はパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）のような処理装置に送る。システムは、ＰＰＧパルス等高線に由来するデジタル容積パルス内に存在する心臓収縮パルス波及び心臓収縮反射波パルスの信号性質に基づく平均血圧、心拍数、体温、呼吸速度、及び動脈コンプライアンスを含む複数の心電図指標を決定する。

ＷＯ２００４／０３２０５１ Ａ２ 米国特許番号２００３／００３６６８５ Ａ１

臨床環境における独立の研究は、偽肯定警報は、臨床環境における患者監視ともに存在する最も共通の問題の１つである事を示す。

患者監視システムにおいて偽警報の数を減らすための現実的技術を提供することは、本発明の目的である。

本発明の目的は、患者の第１生理パラメータに対応する第１患者信号を獲得するために適合された第１センサー装置、患者の第２生理パラメータに対応し、患者の第１生理パラメータに起因するオーバーレイ信号を含む第２患者信号を獲得するために適合された第２センサー装置、患者の第１生理パラメータに起因するオーバーレイ信号を含む前記第２患者信号、第１患者信号より患者の第１生理パラメータの第１の値を決定するために適合され、第２患者信号のオーバーレイ信号より患者の第１生理パラメータの第２の値を決定するために適合され、患者の第１生理パラメータの第１及び第２の値を分析するために適合された処理装置、及び分析の結果により患者監視警報システムを制御するために適合された制御装置を含む患者監視システムにより達成される。

本発明の目的は又、患者の第１生理パラメータに対応する第１患者信号を獲得するステップ、第１患者信号より患者の第１生理パラメータの第１の値を決定するステップ、患者の第２生理パラメータに対応し、患者の第１生理パラメータに起因するオーバーレイ信号を含む第２患者信号を獲得するステップ、第２患者信号のオーバーレイ信号より患者の第１生理パラメータの第２の値を決定するステップ、患者の第１生理パラメータの第１及び第２の値を分析するステップ、及び分析ステップの結果により監視警報の解除を制御するステップを含む患者監視方法による本発明に従い達成される。

本発明の目的は又、患者監視システム用のコンピュータプログラムにより達成される。
患者監視システムは、患者の第１生理パラメータに対応する第１患者信号、及び患者の第２生理パラメータに対応し、患者の第１生理パラメータに起因するオーバーレイ信号を含む第２患者信号を獲得するために適合される。本発明によるコンピュータプログラムは、第１患者信号より患者の第１生理パラメータの第１の値を決定するコンピュータ命令、第２患者信号のオーバーレイ信号より患者の第１生理パラメータの第２の値を決定するコンピュータ命令、患者の第１生理パラメータの第１及び第２の値を分析するコンピュータ命令、及びコンピュータプログラムがコンピュータ内で実行されるとき、分析の結果により患者監視警報システムを制御するコンピュータ命令を含む。

患者の第１生理パラメータの監視時、患者の第１生理パラメータに対応する第１次信号が使われる。さて、本発明の中心思想は、患者の第１生理パラメータ監視時偽肯定警報数を減らすための技術を提供することである。この目的のために、追加的入力信号が採用される。前記追加的入力信号は患者の第２生理パラメータに対応し、間接的に第１生理パラメータに関する情報（２次情報）を含む。２次情報は、第１次入力信号を通じて得られた第１次情報を評価及び／又はチェックするために抽出され使用される。言い換えると、追加的入力信号及び第１次入力信号の両方は、肯定警報が出されるべきかどうか決定するために使われる。故に第１生理パラメータのための偽肯定警報数はかなり減らされ、患者監視の質が上がる。同時に真の（関係）患者警報の認識の速度、信頼性及び効率は改良される。患者監視システムの最も共通の偽警報の幾つかを抑制できるので、医療スタッフはもはや通常業務又は患者の面倒見に気がそらされず、病院環境の効率を改良する。

「オーバーレイ信号」の術語は、第１次（生）の信号に含まれる情報信号として理解されるべきであり、相関、濾過、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）又は如何なる他の手段によってもオーバーレイ信号を第１次信号から抽出できる。抽出された情報信号は、振幅変調信号、周波数変調信号又は周波数スペクトル（周波数範囲）、又はパルス幅変調信号であり得る。しかし、抽出された情報信号は主に、もう１つの生理パラメータに対応する第１次信号から異なる生理パラメータを引き出すために使われる。例えば、ＥＣＧは通常、心臓活動又はＳＴ測定のために測定され、プレチスモグラフは主に脈拍数とＳｐＯ₂値とを引き出すために測定され、観血血圧は患者の血圧及び脈拍数とを引き出すために測定されるが、全てのこれらの信号は又、患者の呼吸活動についての幾らかの情報を含む。これらの場合、呼吸信号を第１次信号に含まれる振幅変調低周波信号として見ることができる。

本発明のこれらの及び他の面は、従属項に定義された以下の実施例に基づいて更に詳しく説明される。

好ましくは、本発明を呼吸測定、特にインピーダンス呼吸測定と組み合わせて採用できる。インピーダンス呼吸測定は未だ、患者の呼吸活動を測定するために人工呼吸器非装着患者のために共通に使われる方法である。しかし、動きアーチファクト、ノイズ信号又は悪しきセンサー配置は監視プロセスの間偽肯定呼吸速度警報又は一時的呼吸停止警報の原因となり得る。このように、本発明の好ましい実施例に従い、患者の第１生理パラメータは患者の（インピーダンス測定）呼吸であり、第２患者信号のオーバーレイ信号は呼吸オーバーレイ信号である。患者モニターの偽肯定呼吸警報数は非常に多いが、これは偽肯定呼吸警報に関連した第１の信頼できる技術的解決法である。しかしもし患者の呼吸がもう１つの方法、即ちインピーダンス測定無しで、例えば呼気と吸気間の気管ＣＯ₂信号変化を用い、又は患者の鼻の近くに付けた温度プローブを用いることにより測定されるなら本発明を又適用できる。呼気と吸気間の温度変化を患者の呼吸活動を引き出すために用いる事ができるが、両方の信号とも、インピーダンス測定より誤差が少ない。

呼吸オーバーレイ信号を、異なる生理信号、例えば患者の観血血圧に、患者のプレチスモグラム信号に又は患者のＥＣＧ信号中においてさえ含むことができる。従って、患者の第２生理パラメータは、観血血圧（好ましくは肺動脈圧ＰＡＰ又は中心静脈圧ＣＶＰ、これらは直接患者の胸の中で測定されるが）及び／又は患者のプレチスモグラム信号及び／又は患者のＥＣＧ信号である。

血圧、ＥＣＧ信号及びプレチスモグラム信号を代替的に又は患者の呼吸についての追加情報を得るために組み合わせて用いる事ができる。

第２患者信号（例えば観血血圧）に含まれた追加情報（例えば呼吸信号）を使うために、この信号は、前記信号から抽出されるべきである。この目的のために、第２信号は好ましくは、適切な信号濾過手段を用い濾過され及び／又は適切な信号処理手段により処理される。例えば呼吸信号を低域通過フィルターリングにより血圧信号から抽出でき、又は血圧（波）信号の包絡線を用いる事により若しくは、高速フーリエ変換ＦＦＴ技術等を用いる事により適合動き平均から呼吸信号を抽出できる。

ひとたび追加情報が得られ分析されると、患者監視システムは第１生理パラメータの監視に関する偽警報数を減らすためにこの情報を用いる。本発明の好ましい実施例に従い、もし前記生理パラメータの第１値が臨界であっても、監視されるべき生理パラメータの第２値が非臨界であるなら、第１生理パラメータに関する警報は抑制される。

本発明のこれらの及び他の面は、以下の実施例及び添付図面を参照して以下に詳しく説明される。

本発明の患者監視システムの概略ブロック図を示す。 ＥＣＧ信号、ＰＡＰ信号、プレチスモグラフ信号及び呼吸信号（上から下へ）を含む監視チャートを示す。 本発明の方法の概略フローチャート図を示す。 上記方法の分析ステップの簡略フローチャートを示す。

図１は、本発明の患者監視システム１は図１に示される。記述されたような患者監視システム１で、呼吸関係偽肯定一時呼吸停止警報（例えば動きアーチファクト又はノイズ信号に起因する）は、代替的パラメータとしての患者の観血血圧信号を用いることにより抑制される。

システム１は、患者の呼吸に対応する呼吸信号１０を得るためにインピーダンス呼吸測定に適合された多くの測定電極２を含む（図２参照）。システム１は更に、患者の観血血圧信号（ＰＡＰ）１１を検知するための血圧測定装置３、患者のプレチスモグラフ信号１２を得るためのセンサー測定点での患者の血液の脈動に対応するＳ_PＯ₂センサー４及びＥＣＧ信号１３を測定するためのＥＣＧセンサー５を含む。全ての信号、ＰＡＰ信号１１、プレチスモグラフ信号１２及びＥＣＧ信号１３は、患者の呼吸に起因する呼吸オーバーレイ信号１４、１５，１６を含む（図２参照）。患者信号を獲得するためにシステム１は更に、業界で知られているようなアナログ／デジタル変換器、ケーブル等の追加装置（図示されず）を含む。

システム１は更に患者モニター６を含む。患者モニター６は処理装置７及び制御装置８を現実化するコンピュータを含む。この目的のために適切なソフトウエア更新を提供される標準マルチパラメータ患者モニターを用いることができる。

患者の（インピーダンス）呼吸信号１０が獲得された後（ステップ１０１）、及びＰＡＰ信号１１、プレチスモグラフ信号１２及びＥＣＧ信号１３のような関係信号の少なくとも１つが獲得された後（ステップ１０２，１０３，１０４）、処理装置７は呼吸信号１０からステップ１０５の患者の第１呼吸速度を決定する。この目的のために（インピーダンス）呼吸信号１０は濾過され且つ平均ＲＲ_imp及びＲＲ_BCG数値は計算される。濾過及び平均化のため、信号出力は遅延される。

少なくとも１つの他の信号、患者の観血血圧信号１１、プレチスモグラフ信号１２又はＥＣＧ信号１３は、患者の呼吸についての第２次情報を得るために用いられるので、処理装置７は更にステップ１０６，１０７，１０８においてＰＡＰ信号１１（ＲＲ_PAP）の呼吸オーバーレイ信号１４から、及び／又はプレチスモグラフ信号１２（ＲＲ_Pleth）の呼吸オーバーレイ信号１５から及び／又はＥＣＧ信号１３の呼吸オーバーレイ信号１６から第２呼吸速度を決定する。図２に示された呼吸オーバーレイ信号は、移動平均アプローチを用い処理装置７により計算される。代替的に、信号フィルターリング又は高速フーリエ変換を呼吸オーバーレイ信号を抽出するために処理装置７の手段によりＰＡＰ信号１１及び／又はプレチスモグラフ信号１２及び／又はＥＣＧ信号１３に適用できる。

処理装置７は更に、患者の呼吸速度の第１及び第２値を分析する（ステップ１０９）ために適合される。分析の結果に依存して、制御装置８の手段により警報がトリガーされる（ステップ１１０）。制御装置８は、分析の結果に依存して患者監視警報システム９を制御するために適合されている。

図４を参照し、分析ステップ１０９を以下に詳述する。分析プロセス中、処理装置７は、第１呼吸速度が臨界かどうか、即ち所定の上下限警報限界（又は如何なる他の閾値）を越えるかどうかを決定する（ステップ１０９a）。閾値を例えば、一時的呼吸停止警報に導くかも知れない、例えば２０秒間の所定時間感覚無呼吸活動として定義できる。

特に、処理装置７は所定時間期間内（例えば偽一時的呼吸停止警報を抑制するための一時的呼吸停止検出終了又は例えば呼吸下限警報又は呼吸上限警報のための異なる時間周期）の如何なる呼吸活動をも検出しようと試みる。もし第１呼吸速度が臨界なら、処理装置７は患者モニター６の警報システム９に対し警報を告知するが、前記警報は発令されない。告知された警報は、臨界呼吸速度が決定された時刻情報を含む。

更に処理装置７は、現在測定された（リアルタイム）ＰＡＰ信号１１から得られた第２呼吸速度又は現在測定された（リアルタイム）プレチスモグラフ信号１２から得られた第２呼吸速度又は現在測定された（リアルタイム）ＥＣＧ信号１３から得られた第２呼吸速度が臨界であるかどうかを決定する（ステップ１０９ｂ）。もし有効呼吸オーバーレイ信号１４、１５，１６が検出され、かつ、第２呼吸速度は（臨界になる前の）第１呼吸速度に類似すれば、言い換えると、もし決定された第２呼吸速度が非臨界であると評価されれば、一時的呼吸停止警報告知が抑制される（ステップ１０９ｃ）。呼吸様信号がＰＡＰ信号１１から、又プレチスモグラフ信号１２から又ＥＣＧ信号１３から抽出される限り、抑制期間は不定であってよく、或いは抑制はアーチファクトの呼吸速度のみ抑制するために、抑制は（例えば１０秒間）時間制限され得る。もし第２呼吸速度が同様に臨界であるなら、告知警報はステップ１１０で発令される。

患者監視システムの全ての機器は本発明による方法を実行するように適合される。全ての装置、例えばセンサー装置、処理装置及び制御装置は、信号及び／又はデータを得るための手順及び信号のための手順及び／又はデータプロセスが本発明の方法に従い実行するような方法で構成され及び／又はプログラムされる。

装置７，８，９を持ったモニターは、決定、結果の分析及び評価並びに制御と同様に得られた信号及び／又はデータの計算の全ての仕事を実行するために適合される。ソフトウエアが患者モニター６で実行されるとき、これは本発明的方法のステップの実行に適合されたコンピュータ命令を含むコンピュータソフトウエアの手段により本発明に従い達成される。患者モニター６それ自身又はその装置７，８，９は、この目的のためにハードウエア、ソフトウエア又は両方の組み合わせの形で実施される機能的モジュール又はユニットを含んでも良い。

本発明に従い必要な効果を本発明によるコンピュータプログラムの命令に基づいてこのように実現できる。そのようなコンピュータプログラムをＣＤ−ＲＯＭのような媒体上に保存でき、インターネット又は他のコンピュータ網で利用可能である。コンピュータプログラムの実行前にそれは媒体上から、例えばＣＤ−ＲＯＭプレーヤーの手段により、又はインターネットからコンピュータプログラムをコンピュータに読み込むことによりロードされ、コンピュータメモリーに保存される。コンピュータはとりわけ、中央処理装置（ＣＰＵ），バスシステム、例えばＲＡＭ又はＲＯＭ等のメモリー手段、フロッピー（登録商標）ディスク又はハードディスクユニット等の記憶手段及び入出力ユニットを含む。代替的に本発明的方法をハードウエア上で、例えば１以上の集積回路を用い実施できる。

当業者にとって本発明は前述の実施例の詳細に限られず、本発明を他の形で本発明の精神又は性質から離れる事無しに実施できる事は明らかである。本発明は、上記特定の実施例を参照して記述されてきたが、本発明は、ここに説明された特定の形式に限られる事は意図されていない。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。特許請求の範囲で、「含む」の語は、他の要素又はステップの存在を除外しない。「１つの」等の語は、複数を除外しない。コンピュータシステム又はユニットのような単一要素は特許請求の範囲で記述された数手段の機能を遂行できる。特許請求の範囲内の如何なる参照符号も関係特許請求の範囲を制限する物として構成されない。

Claims (7)

1. 患者の第１生理パラメータに対応する第１患者信号を獲得するために適合された第１センサー装置、
   患者の第２生理パラメータに対応し、患者の前記第１生理パラメータに起因するオーバーレイ信号を含む第２患者信号を獲得するために適合された第２センサー装置、
   前記第１患者信号より患者の前記第１生理パラメータの第１の値を決定するために適合され、前記第２患者信号のオーバーレイ信号より患者の前記第１生理パラメータの第２の値を決定するために適合され、患者の前記第１生理パラメータの前記第１及び第２の値を分析するために適合された処理装置、及び
   前記分析の結果により患者監視警報システムを制御するために適合された制御装置、
   を含む患者監視システム。
2. 患者の前記第１生理パラメータは患者の呼吸であり且つ前記第２患者信号のオーバーレイ信号は呼吸オーバーレイ信号である請求項１に請求されたシステム。
3. 患者の前記第２生理パラメータは前記患者の観血血圧である請求項１に請求されたシステム。
4. 患者の前記第２生理パラメータは前記患者の血液の脈拍である請求項１に請求されたシステム。
5. 患者の前記第２生理パラメータは前記患者の心臓の電圧である請求項１に請求されたシステム。
6. もし前記第２の値が非臨界であり、前記第１の値が臨界であるなら、警報は抑制される請求項１に請求されたシステム。
7. 患者の第１生理パラメータに対応する第１患者信号、及び患者の第２生理パラメータに対応し、患者の前記第１生理パラメータに起因するオーバーレイ信号を含む第２患者信号を獲得するために適合された患者監視システム用のコンピュータプログラムであって、
   前記第１患者信号より患者の前記第１生理パラメータの第１の値を決定するコンピュータ命令、
   前記第２患者信号の前記オーバーレイ信号より患者の前記第１生理パラメータの第２の値を決定するコンピュータ命令、
   患者の前記第１生理パラメータの前記第１及び第２の値を分析するコンピュータ命令、及び
   前記コンピュータプログラムがコンピュータ内で実行されるとき、前記分析の結果により監視警報の解除を制御するコンピュータ命令、
   を含むコンピュータプログラム。

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