專利名稱：：用于心臟監(jiān)測的系統(tǒng)及方法
技術領域：
：本發(fā)明總體上涉及用于監(jiān)測并評估心臟功能的醫(yī)學設備及方法，更具體地說，涉及以下這種非侵入式設備及方法，其用于監(jiān)測并評估心臟移植及患有充血性心力衰竭(congestiveheartfailure)病人的心臟功能，檢測這種病人的心力衰竭并在實際或預期心力衰竭的情況下向病人和/或醫(yī)生提供恰當?shù)木?，?或為病人提供治療藥物以對病人的情況進行治療。
背景技術：
：目前在美國，心血管疾病是導致男性及女性死亡的主要原因，并且每年導致的死亡人數(shù)超出了其后五種致死原因?qū)е滤劳鋈藬?shù)的總和。在美國，接近五百萬病人被診斷有心力衰竭。每年診斷出超過500000個新的病例。這代表了目前為止增長最快的心臟病學領域。這些病人中的20%適合于植入設備，即，植入式起搏器或植入式心臟除顫器("ICD"，implantablecardiacdefibrillator)或雙心室起搏器/ICD，而那些癥狀嚴重的病人中的幸運者則能夠進行心臟移植。與心臟移植相關的主要病例為冠狀動脈疾病(45%)及心肌病(45%)，先天性心臟疾病占8%，而大約3%是針對重新移植。每年，在美國進行大約2500例心臟移植，而在全球范圍內(nèi)這個數(shù)字接近5000。在有經(jīng)驗的移植中心，一年存活率為大約85%，五年存活率接近大約70%。最普遍的死亡原因是感染，其次是急性排斥反應。雖然存在有分別治療心動過緩及心動過速的技術，即，起搏器及除顫器，但是，當前可用于監(jiān)測移植的心臟或用于輔助充血性心力衰竭評估的設備及方法非常有限，而且大部分都要求病人進行各種侵入式過程或不斷地前往醫(yī)院或其它醫(yī)療機構(gòu)，而這種方式成本昂貴。用于監(jiān)測接受了心臟移植的病人的已知方法通常涉及稱為心內(nèi)膜心肌活檢("EMB"，endomyocardialbiopsy)的侵入式過程。EMB過程通常要求對所移植的心臟進行侵入式活檢，其中，將病人帶到導管插入術實驗室并將導管插入到大血管(通常在頸部)中，使得將活檢導管送到心臟的右側(cè)。在EMB期間對多個心肌小片或小樣進行采樣，然后將其發(fā)送，以進行病理性評估。患有充血性心力衰竭的病人需要進行類似的侵入式過程(包擴導管插入)，以評估心臟內(nèi)部的壓力。如上所述，病人身體對所移植心臟的排斥是導致在移植之后的第-年內(nèi)死亡的一個主要原因。為了在早期檢測到對所移植心臟的排斥，按照規(guī)則的預定間隔來進行多次EMB。典型的病人在第一年內(nèi)進行多達二十(20)次EMB。在第一年之后，甚至并未經(jīng)歷過排斥情況的病人仍然繼續(xù)需要進行周期性的EMB，以確保所移植心臟的正常功能。雖然EMB對排斥進行檢測并且能夠進行治療以避免移植病人死亡，但是EMB本身會導致出血.、感染、心臟穿孔及其它病癥(包括死亡)的實質(zhì)風險。此外，導管插入過程不僅昂貴，而且對于病人而言痛苦且不便。醫(yī)學從業(yè)者試圖通過采用用于對移植排斥和/或由充血性心力衰竭引起的并發(fā)癥進行預測的替換方法，來減小與EMB相關的風險。例如，在過去十年中，歐洲的科研人員側(cè)重于有可能預測心肌缺血(ischemia)及急性移植排斥的心肌內(nèi)心電圖(intramyocardialelectrogram)及免疫系統(tǒng)標記符。在對犬的四個心肌部位的評估數(shù)據(jù)的研究中發(fā)現(xiàn)，對平均心肌內(nèi)單極尖峰-尖峰R波幅度的分析具有足以診斷大部分移植排斥的敏感性(即，識別排斥的能力)及特異性(即，假陽性(felsepositives)的百分比)。還發(fā)現(xiàn)，隨著心肌電極的數(shù)量增大(即，所監(jiān)測的心肌部位的數(shù)量增大)，移植排斥檢測的敏感度也增大。針對人類的初步研究能夠顯示出在急性排斥情況與QRS波群的R波的平均幅度之間的相關性。在過去15年中，已有超過一千個原型單極尖峰-尖峰排斥監(jiān)視器("UPPRM")被植入到成人及兒童中。UPPRM要求將兩個或更多個電極附接到病人的心臟，這些電極被構(gòu)造成登記QRS電壓。心肌內(nèi)心電圖("IMEG")的幅度測量用于對排斥進行預測。在Mueller的美國專利U.S.No.5246008中公開了另--種常規(guī)的排斥監(jiān)測方法，將該美國專利包括在這里。如在Mueller的該美國專利中所公開的，優(yōu)選的是，該排斥監(jiān)視器("RM")或遙測測量單元使用兩個電流電極及測量電極對而連接到病人的心臟，其中，各個電流電極被測量電極環(huán)狀地包圍。這種RM包括微型化的、電池供電的電測量電路，用于阻抗測量。這種RM還具有電磁波的發(fā)射機-接收機電路，其中-,個線圈的載波頻率能夠用作天線。經(jīng)由該電流電極，將AC電壓按照方波脈沖而施加到組織上。然后，通過該測量電極來測量人體組織的阻抗。優(yōu)選的是在夜間休息時段可以將遙測控制單元的接收機線圈設置在病人身體上該RM上方。該控制單元經(jīng)由天線發(fā)射ON信號并經(jīng)由接收機線圈到達該RM。然后，該RM使用電流電極開始按照方波脈沖來施加AC電壓，并通過測量電極來測量阻抗。該RM通過由天線及接收機線圈所形成的感應耦合來向該控制單元發(fā)送預定測量時長的測量值。由諸如計算機上的控制單元來存儲測量值，并且可以使用調(diào)制解調(diào)器經(jīng)由電話線路而山門診部調(diào)用這些值。如在Mueller的該美國專利中所公開的，該阻抗基本上包括歐姆電阻及容抗。該歐姆電阻基本上取決于組織的細胞外空間，而容抗基本上取決于細胞膜的特性。作為在排斥反應期間組織缺血的結(jié)果，細胞內(nèi)的水腫與細胞外空間的收縮同時出現(xiàn)，這導致該組織的歐姆電阻及容抗的變化。AC電壓的脈沖波形的變化是對阻抗的測度。如果將方形脈沖電壓用作AC電壓，則脈沖高度的變化與歐姆電阻相對應，而該方波脈沖的前沿陡度的變化是對電容性電抗的測度。結(jié)果已經(jīng)表明，這些替換方法相對于當前移植排斥評估方法(諸如EMB)具有多個優(yōu)點。具體地說，UPPRM使得能夠在早期階段可靠地識別出移植排斥情況，因此使得能夠即刻治療逆轉(zhuǎn)排斥，并防止這種排斥進一步發(fā)展到更嚴重的階段。因為并未遭遇到移植排斥的晚期階段，所以對于終止排斥而言必要的附加免疫抑制量比較適度，由此降低了治療成本。與將EMB用于評估移植排斥時的移植后一年存活率百分之八十五(85%)相比，在病人嚴格遵守短間隔(優(yōu)選的是每天)的IMEG記錄的情況下，當將UPPRM用于評估排斥時沒有出現(xiàn)由于急性移植排斥而導致的死亡?；顧z的研究結(jié)果表明，在檢測移植排斥時IMEG具有百分之百(100%)的敏感度以及百分之九十七(97%)的特異性，并存在3%的假陰性。在UPPRM指示了移植排斥而活檢結(jié)果為陰性(特異性小于百分之百(100%)的原因)的這些少數(shù)情況下，所有這些病人在二十四(24)到四十八(48)小時內(nèi)發(fā)生了移植排斥情況。但是，簡單的IMEG幅度測量會由于病人的日常生活節(jié)奏、鍛煉狀態(tài)及藥物治療而變化。幅度的下降可能并不總是與排斥反應相關。此外，因為常規(guī)的UPPRM最多僅提供了周期性的監(jiān)測(即，僅在病人睡眠時)，所以由UPPRM所登記的IMEG數(shù)據(jù)沒有提供用于確定排斥反應的最佳數(shù)據(jù)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決了這些及其它缺點，根據(jù)一個實施方式，本發(fā)明提供/一種對移植的心臟進行監(jiān)測的方法，該方法包括以下步驟(a)在出現(xiàn)于參考時間的第.-數(shù)據(jù)采集期期間，登記來自病人心臟的電信號，該電信號被設置成波形的第一序列；(b)由所述波形的第一序列生成參考波形，該參考波形代表了在所述第一數(shù)據(jù)采集期期間采集的波形的平均特性；(c)在出現(xiàn)于所述參考時間之后的時間的后續(xù)數(shù)據(jù)采集期期間，登記來自病人心臟的電信號，該電信號被設置成波形的第二序列；(d)由所述波形的第二序列生成登記波形，該登記波形代表了在所述后續(xù)數(shù)據(jù)采集期期間采集的波形的平均特性；以及(e)將所述登記波形與所述參考波形進行比較，以確定心臟是否在正常地工作。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種對移植的心臟進行監(jiān)測的方法，該方法包括以下步驟(a)在數(shù)據(jù)采集期期間，登記來自病人心臟的電信號，該電信號被設置成波形的序列；(b)根據(jù)預定標準對所述波形中的每一個是否可用進行評估；(C)丟棄不可用的波形；(d)將其余波形存儲在數(shù)據(jù)庫中以用于評估；以及(e)將所存儲的波形與參考波形進行比較，以確定心臟是否在正常地工作。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于監(jiān)測病人心臟的數(shù)據(jù)處理的方法，該方法包括以下步驟(a)在數(shù)據(jù)采集期期間，登記來自病人心臟的電信號，該電信號被設置成波形的序列，其中，所述波形中的每--個代表了心肌電圖的QRS波群，該QRS波群包含有延伸到尖峰的至少-一個上坡元素；(b)設定最小斜率值；(c)將所述波形的各個部分的實際斜率值與所述最小斜率值進行比較；以及(d)將所述波形中實際斜率值比所述最小斜率值小的任何點指定為尖峰。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于監(jiān)測病人心臟的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)登記單元，其被構(gòu)造成植入病人體內(nèi)，該登記單元被設置成以電通信方式與病人心臟連接并被設置成登記來自病人心臟的電信號；以及(b)本地數(shù)據(jù)單元，其可操作用于與所述登記單元通信并被設S成接收與所登記的電信號相對應的數(shù)據(jù)，該本地數(shù)據(jù)單元被設置成通過遠程通信鏈路將數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機。參照結(jié)合附圖所作的以下說明，可以最佳地理解本發(fā)明，在附圖中圖1是例示了根據(jù)本發(fā)明一個方面的用于監(jiān)測病人心臟的系統(tǒng)的圖2是例示了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的登記單元的框圖3是例示了圖1的監(jiān)測系統(tǒng)的一部分的框圖4是例示了根據(jù)本發(fā)明一個方面的數(shù)字化電圖或波形的圖5是以圖形方式例示了根據(jù)本發(fā)明一個方面的將第一波形(其與來自病人心臟的所登記的電信號相對應)與第二波形(其與來自病人心臟的參考電信號相對應)進行比較的圖6是以圖形方式例示了根據(jù)本發(fā)明一個方面的將第一波形(其與來自病人心臟的所登記的電信號相對應)與第二波形(其與來自病人心臟的參考電信號相對應)進行比較的圖7是例示了在電圖的峰的下方的總面積的測量的圖8是例示了在電圖的主尖峰下方面積的測量的圖9是例示了電圖的次尖峰下方總面積的測量的圖10是例示了電圖的尖峰-尖峰幅度的測量的圖11是例示了電圖的基線-尖峰幅度的測量的圖12是例示了電圖的總時長的測量的圖13是例示了電圖的R波的前沿的斜率的測量的圖14是例示了電圖的R波的主尖峰-最低點(major-peak-to-nadir)下坡的斜率的測量的圖15是例示了在連續(xù)電圖的R波尖峰之間的間隔的測量的圖；圖16是例示了被施加了滯后帶的示例性電圖的圖；圖17是例示了根據(jù)本發(fā)明一個方面的數(shù)據(jù)處理流的框圖；以及圖18是表示排斥尺度的表。具體實施例方式參照附圖，在各個附圖中，相同的附圖標記表示同一部件，圖1到圖3例示了用于對心臟移植病人或患有充血性心力衰竭或其它心臟疾病的病人的心臟"H"進行監(jiān)測的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括植入式登記單元14(其用于非侵入式地監(jiān)測病人心臟H)、可選的中繼單元16(其用于査詢該登記單元)、本地數(shù)據(jù)單元18以及數(shù)據(jù)服務器20。登記單元14被構(gòu)造為植入到病人的身體"P"屮，因此優(yōu)選的是，登記單元14包括由在生物學上為惰性的相對剛性的材料(諸如鈦或硅酮)構(gòu)成的外殼22。對軟件進行適當修改后的任何市售的起搏器均可用作登記單元14。如圖2所示，登記單元14包括控制器24(諸如是在軟件控制下工作的微處理器或是可編程邏輯控制器(PLC))、能量源26(例如，蓄電池)、收發(fā)機32及轉(zhuǎn)換器(transducer)。登記單元14可以可選地包括信號發(fā)生器28，該信號發(fā)生器28被構(gòu)造成向病人的心臟提供電刺激，該治療過程通常稱為"起搏(pacing)"。對于本領域技術人員而言，使用電刺激以治療失調(diào)(諸如心動過緩(或心臟節(jié)奏較慢)以及心動過速(或心臟節(jié)奏較快))是公知的，因此這里不再說明。能量源26被構(gòu)造成向登記單元14的其他組件提供電能或熱能。收發(fā)機32及轉(zhuǎn)換器被設置為與中繼單元16中的兼容轉(zhuǎn)換器(未圖示)或其它外部設備進行通信。這種通信可以通過射頻(RF)，在這種情況下該轉(zhuǎn)換器(通常用33表示)可以是常規(guī)的天線(如33A所示)，或者，這種通信可以通過感應耦合，在這種情況下該轉(zhuǎn)換器可以是感應線圈(如33B所示)。如果提供了感應耦合(無論是作為轉(zhuǎn)換器33的一部分還是單獨地提供)，則感應耦合還可以用于向登記單元14提供電力并且/或者對能量源22重新進行充電?？刂破?4經(jīng)由一組或更多組或者一對或更多對電極34與病人的心臟H進行電通信。在所示的示例中，該系統(tǒng)包括兩對電極34。電極34可以包括許多種市售的心外膜(在心臟表面之外)電極或心內(nèi)膜(在心臟之內(nèi))電極中的任意--種。合適的電極34的示例包括旋入式(screw-in)心外膜雙極ISI電極或縫合式(suture-on)電極。優(yōu)選的是，電極34在左心室及右心室、以及左心房及右心房處附接到心臟H。取決于各種因素(包括但不限于，病人是否是心臟移植病人或是否患有充血性心力衰竭、病人心臟的物理特性、或?qū)π呐K起搏的需要)，電極34可以定位于闈繞病人心臟H的其它區(qū)域處。電極34可以被修改成包括壓力傳感器，該壓力傳感器對心肌收縮的力量(vigor)或程度進行衡量。本地數(shù)據(jù)單元18用于接收、存儲并可選地處理來自登記單元14的數(shù)據(jù)。本地數(shù)據(jù)單元18可以包括在軟件的控制下工作并具有相關聯(lián)的數(shù)據(jù)倉庫(例如包括，閃存、RAM、EEPROM、硬盤、軟盤、CD或DVD-ROM等)的計算機、微處理器或中央處理單元，并包括收發(fā)機或其它數(shù)據(jù)通信裝置(例如，TCP/IP網(wǎng)絡適配器或調(diào)制解調(diào)器)。本地數(shù)據(jù)單元18例如使用中繼單元16(諸如所例示的手持式桿)來與登記單元14進行通信。中繼單元16被設置為從登記單元14接收數(shù)據(jù)并將其傳送到本地數(shù)據(jù)單元18，并接收由本地數(shù)據(jù)單元18發(fā)送的指令并經(jīng)由轉(zhuǎn)換器33將這些指令發(fā)送到登記單元14的控制器24。中繼單元1216包括轉(zhuǎn)換器(諸如感應線圈)、電源、數(shù)據(jù)存儲裝置，并包括與登記單元14的收發(fā)機相兼容的收發(fā)機。在使用中，中繼單元16例如通過短距離感應耦合或通過RF而與登記單元M雙向地交換數(shù)據(jù)。然后，該數(shù)據(jù)或者被存儲以稍后傳送到本地數(shù)據(jù)單元18,或者被立即傳送到本地數(shù)據(jù)單元18。通過通信鏈路35(諸如線纜、紅外發(fā)射機或無線鏈路(例如，藍牙無線協(xié)議))，在本地數(shù)據(jù)單元18與中繼單元16之間進行這種傳送。可選的是，本地數(shù)據(jù)單元18可以通過射頻(RF)通信鏈路(如36示意性地所示)，直接地與登記單元14進行通信。、f,ffJ-.八f、b"~~-z_l乂—丄.f,'.^ik乙丄tJ--a-LT^-.f/___A"，—、7V,、—,.l乙-----廣,-,/3乂yv十^ffi平兀上o現(xiàn)斗、im^u;s平兀丄s伎"「乂力百々、ti、」，s:化牙丄7匚w力in監(jiān)測，并傳送數(shù)據(jù)(或者通過中繼單元16或者經(jīng)由通信鏈路36)。本地數(shù)據(jù)單元18從登記單元14接收數(shù)據(jù)，然后，通過諸如無線或有線分組交換網(wǎng)絡(例如，局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng))之類的遠程通信路徑38、通過電話線路(使用調(diào)制解調(diào)器)、或通過衛(wèi)星連接，來傳送該數(shù)據(jù)?？梢猿鲇诎踩缘哪康亩鴮h程通信路徑38進行加密。然后，通過位于遠程位置的數(shù)據(jù)服務器20接收該數(shù)據(jù)(見圖3)?？蛇x地，該數(shù)據(jù)可以從登記單元14接收，然后由本地數(shù)據(jù)單元18進行存儲以稍后發(fā)送到數(shù)據(jù)服務器20。本地數(shù)據(jù)單元18可以與中繼單元16及病人位于同一位置，諸如在醫(yī)療機構(gòu)、辦公室或病人家中。例如，中繼單元16可以通過串口連接或通過USB連接而與本地數(shù)據(jù)單元18按照可進行通信的方式連接。本地數(shù)據(jù)單元18還可以相對于中繼單元16及病人而設置在遠程。根據(jù)這種構(gòu)造，中繼單元16將被設置成可操作地經(jīng)由計算機網(wǎng)絡(包括但不限于互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(諸如衛(wèi)星)、撥號調(diào)制解調(diào)器等)與本地數(shù)據(jù)單元18通信，使得中繼單元16可以與本地數(shù)據(jù)單元18進行通信。還可以提供醫(yī)生接口單元40。醫(yī)生接口單元40包括計算機42(例如，筆記本微型計算機)及與上述中繼單元16相類似的中繼單元44，或包括與登記單元14相兼容的其它合適的通信鏈路。使用軟件來對醫(yī)生接口單元40進行編程，使得醫(yī)生接口單元40能夠從登記單元14接收數(shù)據(jù)并顯示該數(shù)據(jù)以供審查，從而例如以圖形方式實時地示出登記單元14所測量并發(fā)送的數(shù)據(jù)。還可以對醫(yī)生接口單元40進行編程，以執(zhí)行以下所述的數(shù)據(jù)分析。該醫(yī)生接口單元40還能夠通過中繼單元44向登記單元14發(fā)送指令，以例如改變登記單元14的可編程參數(shù)的值(諸如測量間隔)、向登記單元14查詢這些可編程參數(shù)的實際值，或命令登記單元14發(fā)送數(shù)據(jù)、或者開始或結(jié)束起搏。圖3例示了數(shù)據(jù)服務器20及相關組件。數(shù)據(jù)服務器20通過上述遠程通信路徑38從本地數(shù)據(jù)單元18接收數(shù)據(jù)。可以針對這個目的而提供數(shù)據(jù)接收軟件模塊46。然后，可以由分析軟件模塊48來處理該數(shù)據(jù)，分析軟件模塊48能夠執(zhí)行以下所述的計算、參考波形比較和/或信號分析。將處理后的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫50(諸如，結(jié)構(gòu)化查詢語言(SQL)數(shù)據(jù)庫)中。然后，可以通過電子醫(yī)學記錄(EMR)軟件模塊52來訪問該數(shù)據(jù)，EMR軟件模塊52允許用戶觀看病人數(shù)據(jù)的概要、圖形分析畫面等?？梢酝ㄟ^監(jiān)測服務(例如，通過安全網(wǎng)絡連接)在遠程計算機54處訪問EMR軟件模塊52，或由另一授權(quán)用戶(諸如病人的主治醫(yī)生)再次在通過網(wǎng)絡連接與數(shù)據(jù)服務器20進行通信的遠程計算機56處訪問EMR軟件模塊52。還可以將計費軟件模塊58設置在數(shù)據(jù)服務器20中，以對監(jiān)測服務或其它授權(quán)用戶的使用進行追蹤。當監(jiān)測病人心臟H時，使用通信鏈路36或中繼單元16來指令登記單元14發(fā)起對病人心臟的監(jiān)測。控制器24開始登記或感測由病人心臟發(fā)出的電信號。將與所登記的電信號相對應的數(shù)據(jù)發(fā)送到收發(fā)機32，收發(fā)機32然后通過中繼單元16或通過通信鏈路36來將該數(shù)據(jù)發(fā)送到本地數(shù)據(jù)單元18。運行在例如本地數(shù)據(jù)單元18或數(shù)據(jù)服務器20上的分析軟件使得能夠精確區(qū)分細胞內(nèi)及細胞外心肌動力學、以及病人心臟H的容積變化及心肌收縮強度。該分析軟件被構(gòu)造成按照多種方式對從病人的心臟H接收到的數(shù)據(jù)進行分析。根據(jù)一種過程，每當從病人的心臟H接收到與登記單元14接收的電信號相對應的數(shù)據(jù)時，該分析軟件就數(shù)字化地創(chuàng)建或生成病人的心內(nèi)電圖的圖形表示，諸如圖4所示。根據(jù)常規(guī)的實踐，該圖的橫軸代表時間尺度(例如，秒)，該圖形的縱軸代表幅度(例如，伏或毫伏)。例如，從病人的心臟接收到的電信號可以包括利用8位分辨率以1KHz進行數(shù)字化的模擬電圖信號。優(yōu)選的是，使用上述過程來登記"基線"或參考電信號，以得到被存儲以稍后進行分析的參考波形?？梢栽诓∪诉M行心臟移植時、在植入登記單元14時、或在某個其它預定時間，得到該參考電信號。此外，登記單元14能夠根據(jù)對該心肌施加的起搏刺激，來測量對電流的電阻(阻抗)。該阻抗表示為歐姆(Ohm)值，并在從該設備所提供的數(shù)據(jù)中接收到。針對每次數(shù)據(jù)傳輸而接收到多組數(shù)據(jù)(針對各個電極的單極&雙極)。將該阻抗數(shù)據(jù)從電圖數(shù)據(jù)中分離出來?？梢允褂枚鄠€技術來生成該波形或其一部分，以得到比原始數(shù)字化數(shù)據(jù)更"干凈"的數(shù)據(jù)，即，相對而言不受電噪聲或數(shù)字化誤差影響、并更容易分析的數(shù)據(jù)。例如，可以在沒有P波部分及S波部分的情況下對該電圖的QRS波群進行分析。如果存在Q波部分并且足以能夠識別，則可以將Q波部分包括在該分析中。在該QRS波群內(nèi)，該波形包括具有高斜率或一階導數(shù)的一系列線段或部分，使得尖峰(及最低點)作為被凸顯地描繪的事件(即，曲線強烈凸起)而出現(xiàn)。因此，可以通過設定最小斜率估來實現(xiàn)尖峰檢測(或最低點檢測)。為了實現(xiàn)這個目的，通過分析軟件或通過單獨的預處理軟件來對整個QRS波群進行評估，以得到斜率的絕對值小于該最小值的任意位置。將這些位置中的每一個被識別為尖峰(或最低點)。合適的閾值的示例是0.5mV/s。波形中的QRS波群作為從基線或通常情況下的水平軌跡(其可以等于或可以不等于零電勢線)的偏離而出現(xiàn)。該基線的值(即，電壓水平)影響諸如基線-尖峰幅度及該曲線下方的面積之類的其它測量(以.F更詳細所述)。基于特定設備的設置來計算基線的特定值。在實際應用中，在QRS波群之前及之后的波形部分并不匹配所設定的基線，即，它們并不是簡單的水平軌跡，而是表現(xiàn)出許多小的偏離。這由圖16中的示例性波形"W"的箭頭"A"所表示。為了減小在多個測量中由這種變化所導致的這種不確定性，可以將具有預先選擇的電壓上限"Vu，，及電壓下限"VL，，的死區(qū)(deadband)或滯后帶(hysteresisband)應用到該波形W。出于分析目的，假設該QRS波群的開始點(或結(jié)束點)在時間值ti開始或結(jié)束，在時間值tj處波形W的上坡或下坡與相關的—匕限Vu或下限Vl相交?？梢詼蚀_地對該滯后帶交點進行定位的一種方式是對波形W的相關部分應用線性斜率計算。例如，使用上述尖峰檢測方法，能夠獲知主尖峰出現(xiàn)的時刻tp以及峰電壓Vp。然后，通過使用合適的dt(例如，如果使用1kHz采樣率，則為1ms)計算線性比率，來確定緊接著的前-段的斜率dv/dt。一旦斜率已知，則可以例如，使用下式(1)向l('l外推(extrapolateback)以計算相交時刻tiQ將所得到的時刻ti作為上坡的"起點"?？梢允褂妙愃频倪^程來確定波形W中其它上坡或下坡的交點。ti=V(vp-vu)(dv/dt)-1(1)可以通過實現(xiàn)QRS波群的R波與S波之間已知的關系，來改進對QRS波群的R波及S波的識別。具體地說，R波的幅度與S波的幅度彼此反向相關，S波在時間順序上始終在R波之后，并且R波在QRS波群中始終是第一正尖峰。當觀察到這些特征的組合時，就明確識別出了R波和S波。參照圖17，對預處理后的數(shù)據(jù)的評估如下所述。首先，選擇從數(shù)據(jù)釆集期得到的波形(方框200)，以在方框202相對于預定標準對該波形進行觀察和評估?？梢栽诓杉ㄐ螘r實時進行這個處理，或可以將該處理應用于臨時存儲的一組波形。如果該波形并不滿足適用標準，則認為其"不可用"。丟棄該波形(方框204)，而且在生成平均波形時不使用該波形(如下所述)。該初始步驟的目的在于，對數(shù)據(jù)質(zhì)量進行粗略檢查，并避免離群(outlying)數(shù)據(jù)破壞數(shù)據(jù)總體(這可能會導致不正確的診斷)。如果該波形可用，則將該波形存儲在統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫中(方框206),或被標記以永久存儲。各種技術可以用于實現(xiàn)這個步驟。例如，可以計算各個QRS波群的尖峰-尖峰距離。如果任意一個QRS波群的尖峰-尖峰距離相對于平均尖峰-尖峰距離的變化超出了所選擇的閾值(例如，正負5%)，則整個QRS波群將被丟棄，而且在生成平均波形時不會被使用(如下所述)。隨著數(shù)據(jù)被初始地檢驗，每當波形被丟棄時計數(shù)器都遞增(方框208)。較高的計數(shù)器值可能表示了在采集數(shù)據(jù)時存在設備故障或人為錯誤。較高值還可能表示極其急性的排斥。因此，該計數(shù)器用作對同種異體(allograft)排斥的粗略檢查。如果在方框210該計數(shù)器超出了預定標準，則停止該處理，并且在方框212設置錯誤標志，以引起操作員注意。重復該處理，直到對數(shù)據(jù)采集期內(nèi)的所有波形進行了評估為止。接下來，將來自該數(shù)據(jù)采集期的其余波形用于構(gòu)造單個平均波形。在參考時間(移植之后即刻或非常短的時間后)所生成的初始波形變成上述參考波形。各個后續(xù)數(shù)據(jù)采集期得到新的平均登記波形。例如，可以在移植之后每天執(zhí)行三次數(shù)據(jù)采集期，從而每天得到三個新登記的波形。當創(chuàng)建代表波形時，可以按照兩種不同的方式來創(chuàng)建"平均"圖像。在第一示例性技術中，對所記錄的所有未被丟棄QRS波群一起進行平均，以生成單個平均波形。在另一示例性技術中，針對數(shù)據(jù)總體中的各個未被丟棄QRS波群來識別上述單獨元素。對這些單獨元素一起進行平均，從而得到平均Q波、平均R波、平均S波等。然后，對分別平均后的元素進行組合，以形成復合波形。在確定存在或不存在排斥時，波形的各個部分、特性或元素都可以用作在參考波形與所登記的波形之間進行比較的基礎。一種元素是面積測量，面積測量的多種可能變化如圖7到圖9所w，其中，被測量的面積用陰影表示以利于識別。在圖7中，對描繪在該QRS波群的曲線下的總面積進行測量。在圖8中，僅對描繪在該主尖峰下的面積進行測量。在圖9中，對描繪在所有次尖峰下的面積進行測量。已有的數(shù)值積分技術可以用于實現(xiàn)這些面積測量。另一元素是幅度測量。例如，圖10例示了尖峰-尖峰幅度測量，而圖11例示了基線-主尖峰幅度測量。這些值是以毫伏(mV:)來測量。另一元素是時長。圖12例示了總電圖時長(即，基線到基線)的測量?？傠妶D時長是以毫秒(ms)來測量。另一元素是轉(zhuǎn)換速率(slewrate)或斜率。圖13例示了主尖峰上坡的測量，圖14示出了主尖峰-最低點下坡的測量。該轉(zhuǎn)換速率是以毫伏每秒(mV/s)來測量。除了上述測量以外，還存在對于預測心臟移植排斥而言可能有價值或可能沒有有價值、但是針對其它診斷目的而言有價值的附加測量，并且可以從所植入的登記單元14獲得計算這些結(jié)果所需要的數(shù)據(jù)。這些附加測量的示例包括R-R間隔使用時間及主尖峰點，可以針對所記錄的多個電圖來計算R波之間平均時間量。該R-R間隔(如圖15所示)是以毫秒來測量。當前心率及可變性心率是以每分鐘的心跳(bpm)來測量。nj—以通過對心跳-心跳間隔的時間序列進行分析，來計算心率可變性。將對心跳之間的時間量進行計算，以確定在多個數(shù)據(jù)期上的可變性。可以借助于分析軟件按照各種方式來執(zhí)行數(shù)據(jù)評估及所登記的波形與參考波形的比較。一種比較方法涉及對所登記波形中所選擇的一個波形與參考波形之間的差別進行量化。使用這種方法，對參考波形與所登記波形之間的用上述單獨信號元素或測量(例如，面積、幅度、轉(zhuǎn)換速率或阻抗)中的一個或更多個表示的差別進行測量，并將其用于評估心臟功能。還可以通過對這些波形之間差異(discrepancy)的總面積進行測量并確定比較百分比匹配(如圖5所示)或通過點到點比較(如圖6所示)來對這些波形進行比較。另選的是，可以基于對所登記數(shù)據(jù)的移位的多變量統(tǒng)計分析，來執(zhí)行波形評估。當創(chuàng)建了平均登記波形時，各個新的波形及其所有單獨元素的值成為數(shù)據(jù)庫中的統(tǒng)計總體的成員。隨著發(fā)生排斥從而導致心臟H變化，可以預計到上述單獨波形元素會按照不同方式而變化。例如，R波上坡可能增大，而尖峰-尖峰幅度會減小。這些元素中的一個不一-定代表了簡單的特定排斥的參數(shù)，相反，總體差異(或者或變化的特定組合)代表了同種異體排斥。但是，這些變化的總體效果可能與存在排斥相關。18根據(jù)上述方法中的任意一種，可以設定排斥尺度。偏離標稱條件(按照統(tǒng)計方式或按照標量測量而確定)越大，則越可能發(fā)生實際的排斥，或排斥的嚴重程度越大。圖18例示了排斥的可能尺度的示例，其數(shù)值從0到7。該標尺上各漸增的數(shù)值表示所登記的波形數(shù)據(jù)偏離參考波形越來越大?？梢詫⒃摌顺呱系臄?shù)值比作排斥"等級"。還可以使排斥的尺度與臨床結(jié)果(來自活檢、尸檢等)以及所設定的心肌同種異體排斥的"等級"相關。僅出于例示目的，該排斥尺度被表示為與針對心臟活檢的所設定的現(xiàn)有技術"等級"(例如，0、1，1A、1B、2、3、3A、3B、4)相關。請注意，該排斥尺度上的第一級與活檢等級"O"相關。這是因為這里所述的方法能夠檢測所記錄的數(shù)據(jù)的非常輕微的變化。這樣，認為即使在同期的活檢中還不能夠觀察到排斥，但是將存在該排斥尺度上可測量的心臟H的變化。因為這里所述的該方法對于心臟整個結(jié)構(gòu)的變化敏感，所以這種情況可能出現(xiàn)，而如果沒有從恰好是排斥剛剛開始發(fā)生部位的局部區(qū)域進行活檢，則活檢可能表示出相反的結(jié)果。因此，本方法能夠足夠早地檢測到排斥，從而與活檢相比在本質(zhì)上是"預測性的"。早期的檢測排斥的有利之處在于，使得能夠即刻開始救生治療。這種早期檢測對于免疫受損(immuno-compromised)從而急性排斥易于快速發(fā)作的病人尤為重要。這里的附圖及文字說明了本發(fā)明各個方面的方法及系統(tǒng)?？梢岳斫獾氖牵梢酝ㄟ^計算機程序指令來實現(xiàn)這里所述的各個步驟。這些計算機程序指令可以加載到計算機或其它可編程設備上而形成--種機器，使得在計算機或其它可編程設備上執(zhí)行的指令創(chuàng)建了用于實現(xiàn)所述功能或步驟的裝置或設備。這些計算機程序指令還可以存儲在計算機可讀存儲器中，該計算機可讀存儲器可以指示計算機或其它可編程設備按照特定方式工作，使得存儲在計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生--種制品，該制品包括實現(xiàn)了指定功能或步驟的指令裝置或設備。該計算機程序指令還可以加載到計算機或其它可編程設備上，以使得在計算機或其它可編程設備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的處理，使得在計算機或其它可編程設備上執(zhí)行的指令提供了用于實現(xiàn)指定的功能或步驟的歩還可以理解的是，可以通過執(zhí)行指定功能或步驟的基于專用硬件的計算機系統(tǒng)、或通過專用硬件及計算機指令的組合，來實現(xiàn)這里所述各個步驟或步驟的組合。以上說明了用于監(jiān)測病人心臟的系統(tǒng)及方法。雖然說明了本發(fā)明的特定實施方式，但是對于本領域技術人員來說顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對本發(fā)明作出各種修改。因此，僅出于例示目的而不是出于限制目的提供了對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式及用于實踐本發(fā)明的最佳模式的上述說明，本發(fā)明由所附權(quán)利要求書限定。權(quán)利要求1、一種對移植的心臟進行監(jiān)測的方法，該方法包括以下步驟(a)在出現(xiàn)于參考時間的第一數(shù)據(jù)采集期期間，登記來自病人心臟的電信號，該電信號被設置成波形的第一序列；(b)由所述波形的第一序列生成參考波形，該參考波形代表了在所述第一數(shù)據(jù)采集期期間采集的波形的平均特性；(c)在出現(xiàn)于所述參考時間之后的時間的后續(xù)數(shù)據(jù)采集期期間，登記來自病人心臟的電信號，該電信號被設置成波形的第二序列；(d)由所述波形的第二序列生成登記波形，該登記波形代表了在所述后續(xù)數(shù)據(jù)采集期期間采集的波形的平均特性；以及(e)將所述登記波形與所述參考波形進行比較，以確定心臟是否在正常地工作。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過以下操作執(zhí)行歩驟(e):(i)對所述登記波形的至少一個元素與所述參考波形的相應元素之間的差別進行測量；以及(ii)用排斥尺度來表示所述差別的特征，其中，差別的程度越大，同種異體排斥的程度越大。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法進--步包括以下步驟在所述參考時間之后以所選擇的間隔來重復步驟(c)-(d)，從而生成多個登記波形。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，通過以下操作執(zhí)行歩驟(e):(i)將所述多個登記波形添加到統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫中，以創(chuàng)建數(shù)據(jù)總體；(ii)基于對所述登記波形的多個元素及所述參考波形的相應元素的統(tǒng)計分析來確定所述登記波形與所述參考波形之間的至少一個差別；以及(iii)用排斥尺度來表示所述差別的特征，其中，差別的程度越大，同種異體排斥的程度越大。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法進一步包括以卜.歩驟(f)在步驟(b)之前，根據(jù)預定標準對所述第-序列「l'的各個波形是否可用進行評估；(g)從所述第一序列中丟棄不可用的波形；以及(h)將所述第一序列的其余波形存儲在數(shù)據(jù)庫中以在生成所述參考波形時使用。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法進一步包括以下步驟(f)在步驟(b)之前，根據(jù)預定標準對后續(xù)序列中的各個波形是否可用進行評估；(g)從所述后續(xù)序列中丟棄不可用的波形；以及(h)將所述后續(xù)序列的其余波形存儲在數(shù)據(jù)庫中以在生成所述登記波形時使用。7、一種對移植的心臟進行監(jiān)測的方法，該方法包括以下步驟(a)在數(shù)據(jù)采集期期間，登記來自病人心臟的電信號，該電信號被設置成波形的序列；(b)根據(jù)預定標準對所述波形中的每一個是否可用進行評估；(c)丟棄不可用的波形；(d)將其余波形存儲在數(shù)據(jù)庫中以用于評估；以及(e)將所存儲的波形與參考波形進行比較，以確定心臟是否在正常地工作。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，該方法進---步包括以下步驟(f)每當波形被丟棄時，使丟棄計數(shù)器遞增；(g)將所述丟棄計數(shù)器的值與預定極限值進行比較；以及(h)如果所述丟棄計數(shù)器超出了預定極限值，則設置錯誤標志。9、根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，該方法進一步包括以下步驟由所述其余波形生成平均波形，該平均波形代表了在所述數(shù)據(jù)采集期期間所采集的所有波形的平均特性。10、根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，該方法進一步包括以下步驟(f)在出現(xiàn)于參考時間的第一數(shù)據(jù)期期間存儲根據(jù)步驟(a)-(d)的第一波形組；(g)由所述第一數(shù)據(jù)采集期內(nèi)的所述其余波形生成所述參考波形，其中，所述參考波形代表了在所述第一數(shù)據(jù)采集期期間存儲的波形的平均特性;(h)在出現(xiàn)于所述參考時間之后的時間的后續(xù)數(shù)據(jù)采集期期間，存儲根據(jù)步驟(a)-(d)的后續(xù)波形組;以及(i)由所述后續(xù)數(shù)據(jù)采集期內(nèi)的所述其余波形生成登記波形，該登記波形代表了在所述后續(xù)數(shù)據(jù)采集期期間存儲的波形的平均特性。11、根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，該方法進一步包括以下步驟在所述參考時間之后以所選擇的間隔來重復步驟(h)及(i)，從而生成多個登記波形。12、根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中，所述參考時間是在心臟被移植到病人體內(nèi)之后不久。13、一種用于監(jiān)測病人心臟的數(shù)據(jù)處理方法，該方法包括以下步驟(a)在數(shù)據(jù)采集期期間，登記來自病人心臟的電信號，該電信號被設置成波形的序列，其中，所述波形中的每一個代表了心肌電圖的QRS波群，該QRS波群包含有延伸到尖峰的至少一個上坡元素；(b)設定最小斜率值；(c)將所述上坡的各個部分的實際斜率值與所述最小斜率值進行比較；以及(d)將所述波形中實際斜率值比所述最小斜率值小的任何點指定為尖峰。14、根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，該方法進一步包括以下歩驟0)設定所述尖峰出現(xiàn)的時間值；0)對所述QRS波群的波形應用具有預定的電壓上限及電壓下限的滯后帶；(g)針對所述上坡的緊隨所述尖峰之前的片段計算電壓-時間斜率；(h)使用所計算的電壓-時間斜率，來將所述上坡線性地外插到電壓值與所述滯后帶的上限相交的點；以及Ci)設定所述相交點出現(xiàn)的時間值。15、一種用于監(jiān)測病人心臟的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)登記單元，其被構(gòu)造成植入病人體內(nèi)，該登記單元被設置成以電通信方式與病人心臟連接，并登記來自病人心臟的電信號；以及(b)本地數(shù)據(jù)單元，其可操作用于與所述登記單元通信并被設置成接收與所登記的電信號相對應的數(shù)據(jù)，該本地數(shù)據(jù)單元被設置成通過遠程通信鏈路將數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機。16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述登記單元進--'步包括可操作用于與所述本地數(shù)據(jù)單元通信的RF發(fā)射機。17、根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)進一步包括中繼單元，該中繼單元被設置成以感應方式與所述登記單元耦合并與所述計算機通信，該中繼單元被設置成從所述登記單元接收與所登記的電信號相對應的數(shù)據(jù)并將所接收的數(shù)據(jù)傳送到所述本地數(shù)據(jù)單元。18、根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述本地數(shù)據(jù)單元包含用于存儲與所登記的電信號相對應的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)倉庫。19、根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)進一步包括(c)包含有數(shù)據(jù)庫的計算機，該計算機被編程以從所述本地數(shù)據(jù)單元接收數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)存儲在所述數(shù)據(jù)庫中；以及(d)將所述本地數(shù)據(jù)單元與所述計算機互連的遠程通信鏈路；(e)其中，所述計算機被編程以將對應于所登記的電信號的數(shù)據(jù)與參考電信號進行比較，從而確定病人心臟是否在正常地工作。20、根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述計算機是位于相對于所述本地數(shù)據(jù)單元的遠程位置處的數(shù)據(jù)服務器。21、根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述計算機形成所述本地數(shù)據(jù)單元的一部分。22、根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中(i)所述參考電信號被表示為第--波形，該第----波形是在第--時間記錄的第一多個記錄波形的平均；以及(ii)所登記的電信號被表示第二波形，該第二波形是在所述第---時間之后的第二時間記錄的第二多個記錄波形的平均。23、根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述參考電信號和所登記的電信號是心內(nèi)電圖的QRS波群，或是心內(nèi)電圖的QRS波群的一部分。全文摘要本發(fā)明提供了用于心臟監(jiān)測的系統(tǒng)及方法。根據(jù)一個實施方式，該系統(tǒng)包括植入式登記單元，其用于登記來自心臟的電信號。該系統(tǒng)包括本地數(shù)據(jù)單元，其可操作用于與該登記單元通信。該本地數(shù)據(jù)單元可以被設置成與可相對于該本地數(shù)據(jù)單元位于遠程處的計算機進行通信。該計算機被設置成從該本地數(shù)據(jù)單元接收與所登記的電信號相對應的數(shù)據(jù)，并且將所登記的電信號與參考電信號進行比較，以確定心臟是否在正常地工作。文檔編號A61B5/04GK101686807SQ200880021570公開日2010年3月31日申請日期2008年4月23日優(yōu)先權(quán)日2007年4月23日發(fā)明者弗朗茨·W·凱拉,查爾斯·L·理查森,邁克爾·L·史密斯申請人:生命科學解決方案有限公司