一种监护系统、方法及装置与流程

本发明涉及一种医疗设备，尤其涉及一种用于对心脏的周期性运动进行监测的监护系统。

背景技术：

通常情况下，通过心电监护设备来监测心脏的周期性运动情况，并根据心电图对患者进行诊断，例如对心律失常、心脏夺获以及电机械分离的诊断。但在临床发现以下问题：

心电监护在心律失常的监护方面存在不准确性，比如当病人发生房颤时，可能存在杂波、电阻以及体位变动的干扰，进而加大了心电监护的不准确性。

在一些特殊情况下，如体外起搏时，单纯的依靠心电图对心脏的夺获情况判断不准确。因为体外起搏的心电信号电压高低不一，电压较低的qrs波容易被漏检；电压过高时则存在过感知的问题，比如当出现高大的t波时，甚至可能导致心率的翻倍；另外，一些起搏波与后续波相距很近，后续波可能被误读为心脏夺获产生的qrs波(如图1所示)，图中黑色标记处为起搏信号，后面的波形不是夺获产生的qrs波；但是，由于起搏波与此波相距很近，因此容易被误读为夺获产生的qrs波群，进而造成心脏被夺获的误判。因此，依靠心电无法准确判断心脏的夺获情况。

另外，临床对于电机械分离(electricalmechanicaldissociation,emd)的诊断，主要是结合病人的体征(如无心音、脉搏、呼吸和血压等)以及心电图的表现(如窦性、规律的、p-qrs-t顺序发生的各时段、电压正常的心电图形等)进行综合判定。病人心脏电活动可以通过心电图直接显示，而病人心脏的机械活动情况则是通过病人的体征间接显示，例如脉搏、呼吸和血压可以通过病人监护仪进行实时监测，而心音则依靠医生的听诊来判断。基于这些间接反映心脏机械活动的方法的判断，可能造成医生对病人emd诊治的延迟。

技术实现要素：

根据第一方面，一种实施例中提供一种监护系统,包括超声成像模块、心电监护模块、数据处理模块和输出模块；

所述超声成像模块包括：

探头，用于向受测机体组织发射超声波，并接收从受测机体组织反射回来的带有组织信息的超声回波，所述受测机体组织包括心脏；和

图像处理单元，其输入端和探头信号连接，接收探头输出的超声回波，对回波进行处理，生成超声影像，所述超声影像包括反映心脏信息的超声心动图；

心电监护模块用于监测心电信号，生成随时间变化的心电信息；

数据处理模块的输入端分别和图像处理单元和心电监护模块的输出端信号连接，用于接收超声心动图并根据超声心动图得到心房和心室的机械运动标识，数据处理模块将心房和心室的机械运动标识与心电信息输出至输出模块进行呈现。

根据第二方面，一种实施例中提供一种心脏周期性运动监测方法，包括：

接收探头收集的从受测机体的心脏反射回来的带有心脏信息的超声回波；

基于超声回波生成超声心动图；

根据超声心动图得到心房和心室的机械运动标识；

接收心电监护模块输出的随时间变化的心电信息；

显示心房和心室的机械运动标识和心电信息。

根据第三方面，一种实施例中提供一种心脏周期性运动监测装置，包括：

用于接收探头收集的从受测机体的心脏反射回来的带有心脏信息的超声回波的单元；

用于接收心电监护模块输出的随时间变化的心电信息的单元；

图像处理单元，用于接收探头收集的从受测机体的心脏反射回来的带有心脏信息的超声回波，并基于超声回波生成超声心动图；

数据处理模块，用于根据超声心动图得到心房和心室的机械运动标识，将心房和心室的机械运动标识以及心电信息输出至输出模块进行呈现。

附图说明

图1为具有体外起搏的心电图；

图2为一种实施例的结构示意图；

图3为一种实施例中对心脏周期性运动进行监测的流程图；

图4为一种实施例中计算心动参数的流程图；

图5为一种实施例中心房和心室的收缩期和三道图示意图；

图6为将心房和心室的收缩期和心电图对比分析的第一种示意图；

图7为将心房和心室的收缩期和心电图对比分析的第二种示意图；

图8为将心房和心室的收缩期和心电图对比分析的第三种示意图；

图9为将心房和心室的收缩期和心电图对比分析的第四种示意图；

图10为将心房和心室的收缩期和起搏波对比分析的示意图；

图11为采用直立的柱状图表示心房和心室收缩期的示意图；

图12为采用饼图表示心房和心室机械运动的示意图；

图13为采用心脏图像表示心脏机械运动的示意图。

具体实施方式

本发明的构思是采用超声监护的手段来反映心脏的机械活动，采用心电监护来得到心电信号，并将心脏的机械活动与心电信号进行对比分析，以直观的方式反映心脏的电-机械活动。

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

请参考图2，监护系统包括超声成像模块10、心电监护模块11、数据处理模块12和输出模块13，超声成像模块10包括探头101、图像处理单元102和发射电路103，发射电路103与探头101信号连接，图像处理单元102的输入端和探头101信号连接，数据处理模块12的输入端分别和图像处理单元102和心电监护模块11的输出端信号连接，数据处理模块12的输出端和输出模块13信号连接。信号连接可以是直接的连接，也可以通过中间元器件的处理后的连接，可以是无线通信方式的连接，也可以是有线连接。

探头101用于在受测机体组织表面扫描，向受测机体组织发射超声波，并接收从受测机体组织反射回来的带有组织信息的超声回波。探头10可以根据实际要求采用合适的探头。在具体实施例中，探头101通过切换开关104一方面耦合到发射电路103，在发射电路103的控制下向受测机体组织发射超声波，另一方面耦合到图像处理单元102，将接收的超声回波输出到图像处理单元102。本实施例中，探头10用于向心脏部位发射超声波，并接收从心脏组织反射回来的带有心脏组织信息的超声回波。本实施例中，探头可连续对心脏进行监测，为便于探头连续监测，探头可以是适合长时间贴合在受测机体体表的结构和/或形状。

发射电路103用于根据需要生成发射逻辑序列，将发射逻辑序列输出到探头101，探头101将发射逻辑序列转换成超声波。本实施例中，发射电路103还控制探头在设定时间段内对受测机体组织连续扫描。另一些实施例中，为防止探头连续发射超声波导致温度上升，发射电路103也可以控制探头在每完成一个设定时间段的连续监测后间歇一段时间，扫描间隔时长和扫描周期时长可以由医生设置，例如每五分钟启动一次扫描，每次扫描进行一分钟。

图像处理单元102用于对超声回波进行处理，例如波束合成、解调、图像处理等，最后按照要求的超声图像模式生成超声影像。本实施例中，超声影像可以为各种模式心动图。图像处理单元102可以是集成电路，也可以是分立元件组成的电路，在某些实施例中，图像处理单元102可以是处理芯片。

心电监护模块11通常包括若干导联和处理电路，导联用于与受测机体的心脏附件的体表接触，感应心脏腔室传导的电信号。处理电路用于对电信号进行处理，例如放大、滤波、模数转换等处理，然后将处理后的心电信息输出到数据处理模块12。

数据处理模块12用于对各种信息进行处理，也可以向监护系统的各部件发送控制信号，以对各部件进行控制，也可以用于将信息存储到存储模块14和/或从存储模块14中读取或使用信息，还可以用于将信息输出到输出模块13进行呈现，本实施例中，数据处理模块13的输入端分别和图像处理单元102和心电监护模块11的输出端信号连接，用于接收图像处理单元102输出的超声心动图和心电监护模块11输出的心电信息，根据超声心动图检测心房和心室的机械运动，并对发生机械运动的时期进行标识，得到心房和心室的机械运动标识，然后将心房和心室的机械运动标识与心电信息输出至输出模块13进行显示或呈现，以供检查人员或者医生观察。

本发明的一些实施例中，将心房和心室的机械运动标识与心电信息输出至输出模块13进行显示或呈现可以是实时的，例如以便对监护对象进行实时监护。另一些实施例中，将心房和心室的机械运动标识与心电信息输出至输出模块13进行显示或呈现可以是非实时，例如该心房和心室的机械运动标识以及心电信息可以先存储于监护系统中，然后在需要的时候输出至输出模块13，以便医生对监护对象的情况进行后续的、离线的或者非在现场的观察和分析。

一些实施例中，可以将心房和心室的机械运动标识与心电信息以可对比的方式输出至输出模块13进行显示或呈现。可对比包括视觉上的对比、听觉上的对比以及两者的组合，视觉方式又可以包括图像和光信号，听觉方式包括声音，例如将心房、心室的机械运动标识与心电信息处理成可视化的图像或设定颜色的闪烁光信号，或将心房、心室的机械运动标识与心电信息处理成声音信号。由于超声心动图心电信息在采集和处理过程具有时间上的一致性，因此，可对心房、心室的机械运动标识与心电信息中的各个心电波在时间上进行对比。数据处理模块12可以是集成电路，也可以是分立元件组成的电路，在某些实施例中，数据处理模块12可以是微处理器。本实施例中，数据处理模块12与图像处理单元102可以是各自独立的模块，也可以集成为一个模块，或数据处理模块12的部分功能变换到图像处理单元102中，反之亦可。

输出模块13用于呈现数据处理模块12输出的信号，输出模块13可以是显示器、光发射模块或扬声器，当输出模块13是显示器时，数据处理模块12将机械运动标识处理为可视化标识，将心电信息处理为心电图，然后将心房、心室的机械运动标识与心电信息沿同一时间轴实时输出到显示器进行显示。当输出模块13是光发射模块或扬声器时，数据处理模块12将机械运动标识对应地处理为光信号或声音信号，将心电信息也对应地处理为光信号或声音信号，然后将心房、心室的机械运动标识与心电信息沿同一时间轴实时输出到光发射模块或扬声器，光发射模块根据光信号发射光，扬声器根据声音信号播放声音。可以通过光的颜色和不同的声音来区别心房、心室的机械运动和心电信息。

基于上述监护系统对心脏周期性运动进行监测时，其一种监测方法如图3所示，包括以下步骤：

步骤20，接收探头收集的从受测机体的心脏反射回来的带有心脏信息的超声回波。本实施例中超声探头可以长时间贴合在病人体表，进行间歇式连续监测，即每隔一段间歇期进行一段时间的连续超声波发射和回波接收。

步骤21，接收心电监护模块输出的随时间变化的心电信息。

步骤22，基于超声回波生成超声心动图；本实施例中，超声心动图为m型超声心动图，在其他实施例中，超声心动图也可以为二维超声心动图、造影超声心动图等，在有些实施例中，超声心动图是可选的，例如超声心动图默认为某种类型的超声心动图，另外还允许用户修改超声心动图的类型，在用户选择后生成用户所选的类型。

步骤23，根据超声心动图计算实时的心动参数，心动参数包括心房舒张末时间点、心室舒张末时间点、心房收缩末时间点、心室收缩末时间点、心房舒张期时间长、心室舒张期时间长、心房收缩期时间长、心室收缩期时间长、心房舒张末内径、心室舒张末内径、心房收缩末内径和心室收缩末内径。在计算心动参数前可以先识别超声心动图的模式，根据模式将超声心动图中的特征提取出来，例如左室后壁、室间隔、左房腔壁等。根据这些特征的信息计算出心动参数。

以左心房的m型超声心动图(也可简称为m图)为例，一种具体的计算过程如图4所示，包括以下步骤：

步骤231，对左心房的m型超声心动图进行空间平滑,以消除噪声干扰。

步骤232，对平滑后的图像进行边缘提取，识别出左房腔。由于进行边缘提取后会得到主动脉腔以及左房腔的边缘位置运动轨迹，请参考图5。因此可根据主动脉腔以及左房腔的相对位置识别出左房腔，如图5所示，纵坐标在下方的空腔区域为左房腔31，上方的空腔区域为主动脉腔32。

步骤233，根据左房腔边缘位置的运动轨迹获取左房腔内径尺寸，左房腔内径尺寸即左房腔上下边缘之间的纵向距离。

步骤234，比较各时间点的左房腔内径尺寸，得到心房运动周期特征时间点，心房运动周期特征时间点包括心房舒张末时间点和心房收缩末时间点，心房舒张末时间点即心房内径最大处，见图5的标记t1\t4\t7，心房收缩末时间点即心房内径最小处，见图5的标记t2\t5\t8。

步骤235，根据心房运动周期特征时间点得到心动参数。如图5所示，根据心房运动周期特征时间点可得到心房的心动参数，图5中，t1\t4\t7时间点为心房舒张末时间点，t2\t5\t8为心房收缩末时间点，心房舒张末时间点到紧随其后的心房收缩末时间点之间的时长为心房收缩期时间长，心房收缩末时间点到紧随其后的心房舒张末时间点之间的时长为心房舒张期时间长，心房舒张末时间点处的心房内径为心房舒张末内径，心房收缩末时间点处的心房内径为心房收缩末内径。

同理对左心室的m图进行空间平滑，消除噪声干扰；进行边缘提取，得到左室腔33的边缘位置运动轨迹，请见图5；获取内径尺寸，即左室腔上下边缘之间的纵向距离；得到心室运动周期特征时间点，心室运动周期特征时间点包括心室舒张末时间点和心室收缩末时间点，心室舒张末时间点即心室内径最大且开始变小的拐点处，见图5中的标记t2\t5\t8，心室收缩末时间点即心室内径最小处，见图5中的标记t3\t6\t9。同理，根据心室运动周期特征时间点也可得到心室的心动参数，图5中，t2\t5\t8时间点为心室舒张末时间点，t3\t6\t9为心室收缩末时间点，心室舒张末时间点到紧随其后的心室收缩末时间点之间的时长为心室收缩期时间长，心室收缩末时间点到紧随其后的心室舒张末时间点之间的时长为心室舒张期时间长，心室舒张末时间点处的心室内径为心室舒张末内径，心室收缩末时间点处的心室内径为心室收缩末内径。

步骤24，根据心脏的心动参数得到实时的心房和心室的收缩期。根据心房舒张末时间点、心房收缩末时间点和心房收缩期时间长可得到心房的收缩期，根据心室舒张末时间点、心室收缩末时间点和心室收缩期时间长可得到心室的收缩期。

步骤25，生成心房和心室的收缩期对应的机械运动标识。本实施例中，心房和心室的收缩期对应的机械运动标识为可视化标识，例如，采用柱状图分别表示心房和心室的收缩期，柱状图的柱长表示该柱状图所对应腔室的收缩期时长。在呈现形式上，可以通过以下类似于“三道图”的形式进行呈现。如图5中所示，采用水平的柱状图表示心房和心室的收缩期，位于第一道的以斜线填充的柱状图34代表了心房收缩过程；位于第三道的以点状填充的柱状图35代表了心室收缩期。本实施例中，柱状图34和柱状图35的柱长方向与时间轴t平行，柱状图34柱长的两端边线分别对应心房舒张末时间点t1\t4\t7和收缩末时间点t2\t5\t8，柱长表示为心房收缩期时长。柱状图35柱长的两端边线分别对应心室舒张末时间点t2\t5\t8和收缩末时间点t3\t6\t9，柱长表示为心室收缩期时长。表示心房收缩期和心室收缩期的柱状图之间在垂直于时间轴方向上具有间距，形成位于第一道图和第三道图之间的第二道图，位于第二道图区域的连线连接两柱状图的舒张末时间点，该连线代表了顺序传导，也代表了心房与心室收缩的房室间期，连线的斜率越陡，说明从心房传到心室的时间越短，心脏跳动得越快。本实施例中的三道图方式既包括了顺序传导信息，也包括了房室收缩时间信息。

步骤26，将心房、心室的收缩期标识与心电信息以可对比的方式实时输出至输出模块。如图6-9所示，数据处理模块将心房、心室的收缩期标识与心电图沿同一时间轴实时输出到显示器进行显示。

步骤27，将心房、心室的收缩期标识和心电图联合分析。该分析过程可由医生完成，医生可通过直观的显示图像判断心电图中检测到的心房、心室电信号(分别是p波和qrs波)之后是否跟随有对应心脏腔室的机械活动，使医生的判断方式更直接、直观，避免了医生因缺乏经验而导致误判。

该分析过程也可由监护系统自动完成，由数据处理模块判断心电信息中的p波和qrs波和其对应腔室的收缩期标识在节律和频率上是否保持一致，即p波出现时，应同时出现心房的收缩期标识，qrs波出现时，应同时出现心室的收缩期标识。在判断两者的节律和频率不一致时输出报警信息。自动分析的方式更免去了医生判断，可直接得到判断结果并根据结果进行报警，例如当发生电-机械活动不匹配的情况时，监护仪可以给予相应报警提示。如心电图监测到某个电信号而超声心动图未检测到任何机械活动时，如图7所示，心电图虚线方框中检测到心率信号，而超声心动图中未检测到机械搏动，表明该心电信号未能引起有效的心脏搏动，即认为发生了传导阻滞；例如心电图检测到心率而超声心动图无法探测到机械活动时，如图8所示，心电图虚线方框中持续检测到心率信号，而超声心动图中显示心脏已处于停止搏动状态，即认为发生了机械停博；例如心电图检测到的心率快于超声心动图探测到的机械活动频率时，如图9所示，心电图检测到5个电信号，而超声心动图仅检测到4个机械信号，机械信号与电信号以各自的频率进行，即认为出现了频率分离。在发生心律失常或特殊情况时，也可以使用该功能更加直观的对心电诊断的结果进行确定，从而确保诊断的准确及合理性。在体外起搏的情况下，也可以使用该功能更加准确地判断心脏夺获情况，如图10所示，通过三道图进行确认每一个起搏波之后都有有效的qrs波群，因此可判断对心脏进行了夺获。

为更详细显示心脏腔室的内径变化，还可以在三道图附件显示心脏腔室的实时内径。

本实施例采用超声监护的手段来直接反映心脏的机械活动，与通过病人的体征(如无心音、脉搏、呼吸和血压等)间接反映心脏机械活动的方案相比更直接、直观和及时。并将心脏的机械活动进行标识化，以可对比的方式与心电监测获得的心电图数据进行对比分析，判断发生电-机械活动不匹配的情况，使得判断过程更加直观、减少了对医生专业技能和经验的依赖，进而使得对心脏周期性运动情况的判断更加容易和准确。

本实施例中机械运动标识为心脏腔室收缩期标识，包括心房收缩期标识和心室收缩期标识，在其它的实施例中，机械运动标识也可以为心脏腔室舒张期标识，包括心房舒张期标识和心室舒张期标识。

在其它实施例中，也可以采用的展现方式直观地表现心房和心室的机械运动以及二者之间的传导信息。例如图11所示，采用直立的柱状图表示心房和心室的收缩期，两柱状图显示在同列，柱长方向与时间轴垂直，柱状图的柱长表示为柱状图所对应腔室的收缩期时长，图中，柱状图a表示心房收缩期标识，柱状图v表示心室收缩期标识，两柱状图在与时间轴垂直方向上的间距a-v与房室传导的时间关联，间距越大反映房室传导越慢，间距越大反映房室传导越快。又例如图12所示，采用饼图表示心房和心室的机械运动，饼图随着时间的推移，围绕圆心刷新。每刷新一周，代表一个心动周期；依次刷新出心房收缩信息、房室间期信息、心室收缩信息；图中，扇形a表示心房收缩期标识，扇形v表示心室收缩期标识，扇形角度的大小代表了时间的长短，a-v表示房室传导。再例如图13所示，采用心脏收缩示意图表示心房和心室的机械运动，可根据超声心动图所获得的心脏径线信息，还原心脏收缩、舒张的图示，这种呈现方式可更加直观的将心脏的机械运动展现给用户。

此外，还可以通过超声感受到的声音信息，来反映房室收缩、舒张，及其间期有关的信息，例如采用“嘟”反映心脏机械运动的声音，采用“哔”反映心脏的心电信号。使用声音的方式进行展示，使得医护人员可以通过声音，更加直观的辨别患者心脏功能的变化情况。另外，也可将两者中的一者采用声音，另一采用图像显示。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘或光盘等。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明而并不用以限制本发明。对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，可以对上述具体实施方式进行变化。