心脏状态监视系统.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201580053996.5 (22)申请日 2015.07.03 (30)优先权数据 1450923-6 2014.08.05 SE (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2017.04.05 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/SE2015/050784 2015.07.03 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2016/022052 EN 2016.02.11 (71)申请人 英诺瓦科公司 地址 瑞典瓦克斯霍尔姆 (72)发明人 S.伦德贝克 J.约翰逊 F.伯格霍

2、尔姆 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 孙鹏 杜荔南 (51)Int.Cl. A61B 5/00(2006.01) A61B 5/021(2006.01) A61B 5/055(2006.01) A61B 5/11(2006.01) A61B 6/00(2006.01) A61B 8/08(2006.01) G06F 19/00(2011.01) (54)发明名称 心脏状态监视系统 (57)摘要 一种心脏状态系统， 包括被配置成接收包括 来自在心脏 （8） 内部或外面的一个或许多登记点 或区域或者与之有关的参数的输入信号 （6） 的处 理单元 （4） 以

3、及在该处存储一个或许多搜索工具 的存储单元 （10） 。 处理单元 （4） 被配置成通过应 用所述搜索工具来处理输入信号 （6） 以识别兴趣 点 （POI） ， 其是特征点、 模式和/或群组模式。 处理 单元 （4） 进一步被配置成搜索并识别所述POI之 中的全局和/或区域性事件标志以评估心脏的流 体力学和/或流体动力功能。 优选地， 所述已识别 事件标志中的至少某些被关联到根据动态自适 应活塞泵 （DAPP） 技术定义的AV活塞。 权利要求书3页 说明书28页 附图12页 CN 107106015 A 2017.08.29 CN 107106015 A 1.一种心脏状态系统， 包括 处理单元

4、 （4） ， 其被配置成接收输入信号 （6） ， 该输入信号 （6） 包括来自心脏 （8） 内部或 外面的一个或许多登记点或区域或者与之有关的参数， 并且所述输入信号是在至少一个心 脏循环的时间长度期间获得的； 以及存储单元 （10） ， 在该处存储了一个或许多搜索工具， 其特征在于处理单元 （4） 被配置成通过应用所述搜索工具来处理输入信号 （6） 以识别 兴趣点 （POI） ， 其中， 根据心脏和循环系统中的不同组织和/或流体力学力之间的相互作用 在一个心脏循环中的力学事件链期间如何改变的基于规则的模型来将所述POI分类， 以评 估心脏的流体力学和/或流体动力功能， 其中所述基于规则的模型

5、是基于事件和定时功能 规则的模型。 2.根据权利要求2所述的心脏状态系统， 其中所述基于规则的模型基于动态自适应活 塞泵 （DAPP） 技术。 3.根据权利要求1或2所述的心脏状态系统， 其中所述处理单元 （4） 使用一个/多个搜索 工具， 其被配置成识别表示容易地可识别的心脏事件的来自所述POI的输入信号 （6） 中的简 单特征点 （SLM） 。 4.根据权利要求13中的任一项所述的心脏状态系统， 其中所述一个/多个搜索工具 进一步被配置成识别至少一个心脏循环和在时间上划分所述心脏循环的六个主要阶段 （MP1MP6） 中的一个或多个主要阶段以建立心脏状态图 （CSD） 。 5.根据权利要求1

6、4中的任一项所述的心脏状态系统， 其中所述一个/多个搜索工具 进一步被配置成在所述POI之中搜索和识别全局和/或区域性事件标志、 模式和/或群组模 式以评估心脏的流体力学和/或流体动力功能。 6.根据权利要求15中的任一项所述的心脏状态系统， 其中， 所述一个/多个搜索工具 进一步被配置成搜索被关联到AV活塞和/或心室间隔 （IVS） 的运动的事件标志、 模式和/或 群组模式。 7.根据权利要求16中的任一项所述的心脏状态系统， 其中所述处理单元 （4） 被通过 使用所述基于规则的模型而进一步配置成从被关联到AV活塞运动的两个或更多登记点搜 索并分析在心脏肌肉内的张力已经校平AV活塞的运动模式

7、中的任何不平衡之前和/或之后 的局部/区域性/分段差异。 8.根据权利要求17中的任一项所述的心脏状态系统， 其中所述处理单元 （4） 被通过 使用所述基于规则的模型而进一步配置成用来自在心脏外面的一个或多个登记点的输入 信号来搜索并分析全局流体力学/动力功能。 9.根据权利要求18中的任一项所述的心脏状态系统， 其中所述处理单元 （4） 被通过 使用所述基于规则的模型而进一步配置成通过使用来自在心脏外面的登记点的或多或少 地反映可以用来确认事件的定时和模式的反作用力的两个或更多输入信号来搜索和分析 心脏的全局流体力学/动力功能。 10.根据权利要求19中的任一项所述的心脏状态系统， 其中所述

8、处理单元 （4） 被通过 使用所述基于规则的模型而进一步配置成通过使用来自包括被关联到IVS运动的登记点的 外部和内部登记点的两个或更多输入信号来搜索和分析心脏的全局/局部流体力学/动力 功能。 11.根据权利要求110中的任一项所述的心脏状态系统， 其中如果并非心脏状态图 权 利 要 求 书 1/3 页 2 CN 107106015 A 2 （CSD） 的全部六个主要阶段都已被识别， 则基于规则的模型和处理单元 （4） 进一步被配置成 迭代地连接到参考数据库 （RDB） 以识别遗漏的一个或多个主要阶段， 其中所述参考数据库 （RDB） 包括已分类数据， 其表示具有全局和局部事件标志、 模式、

9、 群组模式及其它心脏相关 数据和信息的完整心脏状态图 （CSD） 。 12.根据权利要求111中的任一项所述的心脏状态系统， 其中如果全部六个主要阶段 都已被识别， 则处理单元 （4） 被通过使用所述基于规则的模型而进一步配置成将根据预定 分类方案及其它心脏相关数据和信息在有或没有分数指数的情况下分类的全局和局部事 件标志、 模式和群组模式传输到所述参考数据库 （RDB） 。 13.根据权利要求112中的任一项所述的心脏状态系统， 其中所述心脏状态系统包括 模拟器系统， 其被配置成将新建立的CSD与存储在参考数据库 （RDB） 中的先前分类CSD及其 它心脏相关信息相比较， 以便调制和模拟不同

10、种类的化学、 电或流体力学/动力参数及其它 心脏相关信息具有什么影响， 以在例如评估治疗选项时提供决策支持。 14.根据权利要求113中的任一项所述的心脏状态系统， 其中所述心脏状态系统包括 模拟器系统， 其被配置成应用心脏和循环系统的数学模型以便调制和模拟不同种类的化 学、 电或流体力学/动力参数及其它心脏相关信息的影响， 以在例如评估治疗选项时提供决 策支持。 15.根据权利要求114中的任一项所述的心脏状态系统， 其中所述输入信号 （6） 是从 提供有至少一个天线的至少一个雷达传感器单元获得的。 16.一种包括处理单元和其中存储一个或许多搜索工具的存储单元的心脏状态系统中 的方法， 其中

11、所述方法包括： 由处理单元接收输入信号， 其包括来自心脏内部或外面的一个或许多登记点或区域 或者与之相关的参数， 在所述处理单元中通过应用所述搜索工具来处理输入信号 （6） ， 以识别兴趣点 （POI） ， 其中， 根据心脏和循环系统中的不同组织和/或流体力学力之间的相互作用在一个心 脏循环中的力学事件链期间如何改变的基于规则的模型来将所述POI分类， 以评估心脏的 流体力学和/或流体动力功能， 其中所述基于规则的模型是基于事件和定时功能规则的模 型。 17.根据权利要求16所述的方法， 其中所述基于规则的模型基于动态自适应活塞泵 （DAPP） 技术。 18.根据权利要求16或17所述的方法，

12、 其中所述方法包括使用一个/多个搜索工具， 其 被配置成识别表示容易地可识别的心脏事件的来自所述POI的输入信号 （6） 中的简单特征 点 （SLM） 。 19.根据权利要求1618中的任一项所述的方法， 其中所述一个/多个搜索工具进一步 被配置成识别至少一个心脏循环和在时间上划分所述心脏循环的六个主要阶段 （MP1 MP6） 中的一个或多个主要阶段以建立心脏状态图 （CSD） 。 20.根据权利要求1619中的任一项所述的方法， 其中所述一个/多个搜索工具进一步 被配置成在所述POI之中搜索和识别全局和/或区域性事件标志、 模式和/或群组模式以评 估心脏的流体力学和/或流体动力功能。 权 利

13、 要 求 书 2/3 页 3 CN 107106015 A 3 21.根据权利要求1620中的任一项所述的方法， 其中所述一个/多个搜索工具进一步 被配置成搜索被关联到AV活塞和/或心室间隔 （IVS） 的运动的事件标志、 模式和/或群组模 式。 22.根据权利要求1621中的任一项所述的方法， 其中所述方法包括通过使用所述基 于规则的模型而从被关联到AV活塞运动的两个或更多登记点搜索并分析在心脏肌肉内的 张力已经校平AV活塞的运动模式中的任何不平衡之前和/或之后的局部/区域性/分段差 异。 23.根据权利要求1622中的任一项所述的方法， 其中方法包括通过使用所述基于规 则的模型而用输入信号

14、从在心脏外面的一个或多个登记点中搜索并分析全局流体力学/动 力功能。 24.根据权利要求1623中的任一项所述的方法， 其中， 所述方法包括通过使用所述基 于规则的模型而通过使用来自在心脏外面的登记点的或多或少地反映可以用来确认事件 的定时和模式的反作用力的两个或更多输入信号来搜索和分析心脏的全局流体力学/动力 功能。 25.根据权利要求1624中的任一项所述的方法， 其中， 所述方法包括通过使用所述基 于规则的模型而通过使用来自包括被关联到IVS运动的登记点的外部和内部登记点的两个 或更多输入信号来搜索和分析心脏的全局/局部流体力学/动力功能。 26.根据权利要求1625中的任一项所述的方法

15、， 其中如果并非心脏状态图 （CSD） 的全 部六个主要阶段都已被识别， 则所述方法包括迭代地连接到参考数据库 （RDB） 以识别遗漏 的一个或多个主要阶段， 其中所述参考数据库 （RDB） 包括已分类数据， 其表示具有全局和局 部事件标志、 模式、 群组模式及其它心脏相关数据和信息的完整心脏状态图 （CSD） 。 27.根据权利要求1626中的任一项所述的方法， 其中如果全部六个主要阶段都已被 识别， 则所述方法包括通过使用所述基于规则的模型而将根据预定分类方案及其它心脏相 关数据和信息在有或没有分数指数的情况下分类的全局和局部事件标志、 模式和群组模式 传输到所述参考数据库 （RDB） 。

16、 28.根据权利要求1627中的任一项所述的方法， 其中所述心脏状态系统包括模拟器 系统， 其被配置成将新建立的CSD与存储在参考数据库 （RDB） 中的先前分类CSD及其它心脏 相关信息相比较， 以便调制和模拟不同种类的化学、 电或流体力学/动力参数及其它心脏相 关信息具有什么影响， 以在例如评估治疗选项时提供决策支持。 权 利 要 求 书 3/3 页 4 CN 107106015 A 4 心脏状态监视系统 技术领域 0001 本发明涉及根据独立权利要求的前序的心脏状态系统以及心脏状态系统中的方 法， 其特别地适于量化流体力学和/或流体动力心脏定时和/或模式。 背景技术 0002 存在用于监

17、视心脏和循环系统的活动的不同医疗设备， 其可以基于例如大型且高 级的系统， 诸如磁共振成像 （MRI） 、 超声波或心电图学。 0003 最近， 还已引入了更简单且更不昂贵的诊断设备， 其适用于供医生或者被监视人 自己使用。 被监视人可以是患者或者也可以是执行各种练习活动 （例如， 骑自行车、 滑雪、 跑 步） 的人。 0004 社会中的卫生保健由于增加的成本和增长的老年人口而面对大的调整， 增长的老 年人口充满活力且博学， 这对输送的卫生保健的质量以及例如关于诊断和疾病进展的卫生 保健相关信息的可访问性两者设定了高需求。 0005 为了在不激增费用的情况下满足增加的卫生保健的需要， 诊断、

18、治疗和监视最近 已经越来越集中围绕于在家中或者在初级保健中执行的卫生保健， 并且还集中于预防性的 措施， 诸如健康和生活方式介入。 在这些情况下， 当越来越多地必须在卫生保健系统的边缘 部分中且用较少的专家资源来执行卫生保健时， 期望的是存在用以在例如患者家庭处检测 和监视疾病的测试和研究， 并且这些测试可以容易地且高效地与在专家中心处执行的先前 的研究相关和比较， 使得个体、 医生或个人教练可以容易地评估和跟随例如不同的医疗介 入的结果。 0006 作为今天被用于例如 “个人卫生保健” 的更简单的研究方法的示例的是血压、 心 音、 呼吸率、 脉搏血氧定量法和简单的ECG单元的登记。 0007

19、 这些研究方法中没有一个能够获得心脏和循环系统的当前状态的全貌以例如诊 断或监视心肌缺血或心力衰竭， 并且可能并未与在专业化卫生保健内应用的更高级的研究 和诊断方法完全相关。 0008 不断发展的传感器技术已导致现在存在比早先的明显更小且更加功率高效的尖 端监视设备。 一个示例是脉冲超宽带雷达。 通过为此类雷达芯片组提供适于检测心脏移动 的小型天线， 获得与心脏的移动或者其它内部器官或血流的移动有关的测量结果来评估生 理参数是可能的。 0009 此类监视系统基于例如雷达或小型手持式超声波扫描仪而可以用所获得信号的 适当处理和分析来证明是在新的上下文中评估心脏和循环功能的有价值的工具。 它们可以

20、 是容易搬运以及客观的两者， 适用于不仅被专家从业者在大范围的卫生保健组织中使用， 而且用于例如急诊部、 初级保健诊所中或者甚至由患者自己进行的心血管症状的快速且容 易的筛查。 0010 本发明是基于且应用在论文 “心室间隔的心脏泵血和功能” （Lundback 1986） 中提 出的心脏的泵血生理的先前未知方面的发现。 此发现示出心脏 （与主导信念相反） 并未作为 说 明 书 1/28 页 5 CN 107106015 A 5 挤压活塞泵、 而是根据具有与任何早先已知的泵类型不同的性质的新类别的泵工作。 这已 显现成新的泵浦技术， 其现今称为动态自适应活塞泵 （DAPP） 技术， 其特征在于

21、操作为主泵 浦单元的唯一活塞构造， 其中， 所述活塞具有在流入物和流出物隔室之间的中央和外围差 动面积 （area） （V面积） ， 对泵给予了不能用现有技术泵浦技术实现的唯一性质。 0011 US-7239987覆盖了这种技术的一般实施方式。 在专利EP-1841354、 US-8244510中 和在专利申请EP-2217137和WO-2007/142594中， 已经通过将心脏表示为由许多小单元机 器、 心肌细胞 （其一起创建根据DAPP技术的泵机械原理工作的复合式泵） 构成的 “集群状态 机” 使用DAPP技术来对心脏的泵浦和血液动力控制功能进行建模。 复合式泵的机械特征被 描述为状态图。

22、 0012 因此， 基于心脏的真实力学的知识， 例如其泵浦和控制功能， 建立所谓的 “心脏状 态图” （CSD） 是可能的。 此图使得举例说明按照时间相关顺序控制心脏的力学的机构是可能 的。 DAPP技术可以经由CSD按照正确的时间顺序且在没有特定起始点的情况下将高级和简 单研究方法两者可以生成的值解码并可视化。 0013 另外， 可以应用CSD来建立高级研究方法与更简单的方法之间的桥或连接。 0014 已经开发了传感器技术， 并且过去非常消耗能量且大的监视设备现在显著更小且 消耗更少的能量。 一个示例是雷达传感器芯片。 通过为芯片提供适于检测心脏移动的小型 天线， 获得与心脏的活动并且还有呼

23、吸频率等有关的测量值是可能的。 0015 在上文中提及的专利和专利申请中， 已描述了可以根据从内部传感器 （在身体内） 和外部传感器两者获得的信号中的信息建立CSD。 由于内部传感器具有登记与心脏机械活 动有关的绝对值 （诸如压力） 的更好的可能性， 所以这些信号可以用来相关并确认从外部传 感器量化的CSD中的参数。 0016 被用于解码程序的算法当然应导致本质上相同的心脏状态图， 无论其是用诸如超 声波设备、 MR、 CT之类的高级研究方法建立的还是其是用诸如小型雷达传感器、 加速度计、 压力传感器等更简单的方法建立的。 0017 在上文中提及的专利/专利申请中， 已描述了基于DAPP技术，

24、 建立心脏状态图 （CSD） 是可能的。 CSD与参考数据库组合可以针对专家用户 （例如医生） 和针对心脏卫生保健 内的较不有经验的用户两者形成用于关于诊断、 治疗和跟踪的决策的基础。 0018 在这方面， 宣布除相互串联连接的心脏自己的循环系统之外整体心脏正服务于两 个循环系统是重要的。 这意味着用CSD描述的心脏的全局功能必须反映这两个循环系统之 间的相互作用 （虽然有高的压差） 如何可以保持循环平衡， 并且保持低充填压力， 虽然处理 宽范围的流量和频率。 0019 存在许多干扰因素， 诸如破坏信号和误导运动伪像， 其两者都妨害被关联到心脏 活动的信号中的全局和局部流体力学和/或流体动力定

25、时的发现。 0020 非常常见的误导移动伪像是心脏在至少五个运动轴上的完全正常的运动模式。 这 些移动伪像是在检测程序期间被用于检测的一个或多个点纵贯整个程序并不是相同的 （多 个） 点且其另外被最肯定地从不同的视角看到的结果。 0021 可以在第一眼看去被假设为伪像的运动/速度变化也可以是真实变化。 其取决于 心肌细胞被弹性地缚在一起， 导致被研究点/区域处的心肌细胞的功能障碍通过有其弹性 链路支配而掩蔽、 延迟或者提前可能并不表示用来设立所研究点/区域处的CSD的寻求事件 说 明 书 2/28 页 6 CN 107106015 A 6 的事件标志。 0022 当实现用于建立心脏状态图的DA

26、PP技术时， 有时 （例如由于上述原因） ， 要识别并 确定事件标志的精确定时以便建立CSD并进一步判定各种登记点/区域中的什么种类的影 响区域性活动施加到CSD上是困难且耗时的两者。 0023 原因是应变换、 解码 （例如， 如上文表明的） 的大量数据经受失真以及错误投影， 其 在例如用于到心脏的输入和/或输出流动的频率的增加或减小期间并且还有在所有种类的 心力衰竭期间常常大大地改变。 0024 仅仅通过使用详细的时间标志来构建并建立可靠的参考数据库是困难的。 原因是 被认为将心脏的全局函数解码的CSD并不总是用正确的时间标志建立以准确地表示全局函 数； 其可能仅仅是局部活动和或扰动的表示。

27、 0025 以上讨论导致这样的结论， 即仍存在用于进一步改善用来找到用来将局部和全局 流体力学或流体动力活动分类以便建立心脏状态图并评估其机械背景的局部和全局时间 标志和模式的程序的空间。 0026 因此， 本发明的目的是实现一种用于与心脏的活动有关的信号的改善处理以便找 到局部和全局时间标志和模式以建立局部和全局流体力学和流体动力活动的分类的系统。 从而， 可能进一步增加CSD的实用性和使用并评估其底层局部活动以便改善例如诊断和治 疗方法。 发明内容 0027 用根据独立权利要求的本发明来实现上述目的。 0028 用从属权利要求来阐述优选实施例。 0029 本发明涉及一种心脏状态系统， 其被

28、配置成基于来自心脏内部或外面的一个或许 多登记点或区域或者与其相关的感测参数而将一个或许多心脏循环期间的心脏的机械功 能解码、 确定以及分类， 以识别在心脏及其血管内部/外面的不同点/区域、 区处的局部/子 活动， 并根据作为基于事件和定时函数规则的模型的基于规则的模型而将全局心脏机械功 能中的这些活动参与分类。 优选地， 基于规则的模型是根据DAPP技术。 0030 这改善了用以对CSD进行验证、 区别和分类且还根据实际和/或预期全局函数来验 证不同区域中具有什么种类的偏差活动的可能性。 0031 更具体地， 系统被配置成接收并处理从高级研究方法获得的输入信号， 其中， 可以 从复杂的图像系

29、列 （例如， 超声波、 计算机断层成像或MRI） 和/或从较不高级的研究方法 （例 如， 压力和流量传感器、 加速度计、 或雷达传感器） 导出心脏功能。 0032 特别地， 本发明包括涉及一种系统的实施例， 该系统被配置成例如通过使用模式 识别和/或定时框架来检测并评估表示为局部函数参数 （LFP） 的局部机械性能和/或表示为 动态因数 （DF） 的局部机械性能。 包括被配置成确定状态指数 （SI） 以便进一步突出心脏机械 性能中的偏差的另外的实施例。 0033 本发明涉及解决三个不同的问题。 0034 第一问题是要正确地定义被用来建立CSD并检查其底层机械活动的时间标志和模 式。 此问题由将

30、用于寻求的心脏机械事件的纯粹生理定义公式化以及定义在捕捉信号中如 何反应这些泵生理或机械事件两者组成。 本问题的显著方面已被示出是难以确定已识别事 说 明 书 3/28 页 7 CN 107106015 A 7 件标志或模式是全局还是局部特征的。 0035 第二问题由如何实现用于通过使用例如搜索算法来识别捕捉信号中的定义事件 标志和模式的稳健程序组成。 0036 第三问题涉及所获得参数的分析和解释。 例如， 如何将定时参数和/或非定时参数 组合和/或相关以实现用于进一步突出心脏机械性能中的偏差的状态指数 （SI） 以便例如使 用以检测心脏病理的灵敏度最大化。 附图说明 0037 图 1ad示出

31、了心脏的长轴视图， 分别地图示出AV活塞运动、 赤道线、 V面积及 RsA变化及V和RsA体积变化。 0038 图2ad示出了心脏的短轴视图， 分别地图示出AV活塞运动、 V面积和RsA变化及 V和RsA体积变化。 0039 图3是根据本发明的心脏状态系统的示意图。 0040 图4是图示出根据本发明的心脏状态系统中的方法的流程图。 0041 图5是图示出根据本发明的实施例的不同处理步骤的详细流程图。 0042 图6图示出用于检测心脏的不同移动模式的检测方法的各种示例 （表示为AD） 。 0043 图7是GrippingHeart平台 （GFIP） 的高级示意图。 0044 在图8中示出了一个心

32、脏循环期间的测量速度和加速度的输入信号形式的示例。 0045 图9图示出其中已经指示POI的一个曲线段。 0046 图10图示出计算状态指数的示例。 0047 图11是图示出建立CSD的方法的流程图。 0048 图12示出了其中由小型雷达传感器单元进行测量的一个实施例的示意图。 0049 图13是心脏状态系统如何可与GrippingHeart平台 （GHP） 中的其它系统相互作用 以支持模拟的图示。 具体实施方式 0050 现在将参考附图来详细地描述本发明。 0051 遍及各图， 相同或类似的项目和/或功能将具有相同的参考符号。 0052 为了完全覆盖本发明的所有方面且意图使得其被最好地理解，

33、 将本描述划分成两 个部分。 0053 第一部分涉及如何根据DAPP技术来分析心脏力学并将其分类以用作用于实现可 以用来找到用于心脏的局部和/或全局流体力学/动力功能的事件标志和模式 （例如以便建 立CSD） 的在部分2中描述的结构化定时和模式识别框架的指南的基于规则的模型。 0054 因此， 第二部分是被结构化成根据DAPP技术根据具有AV活塞结构的心脏的模型对 心脏的力学进行分析和分类的模式和定时识别系统。 0055 用于与部分2的模式识别框架相组合地分析和分类心脏力学的部分1的结构模型 将是平台、 即可以执行以下各项中的一个或许多的GrippingHeart平台 （GHP） 的一部分：

34、对局部流体力学定时和模式进行检测、 将其分类并与从心脏相关信号出来的全局定时 和模式区别开。 说 明 书 4/28 页 8 CN 107106015 A 8 0056 连接到参考数据库以存储并利用生成的数据和信息以进一步支持从心脏相关信 号出来的定时和/或模式识别。 0057 在心脏的局部和/或全局流体力学/动力功能的评估中提供决策支持。 0058 为心脏疾病的治疗和监视提供支持。 0059 支持医药和手术治疗及其结果的模拟。 支持用于例如健康活动的总体循环性能的 监视和优化。 0060 支持并增加用于研究心脏的力学的其它系统和方法的适用性， 例如心脏、 主动脉 和肺动脉的外部扭转或心肌中的内

35、部扭转等。 0061 支持并增加被关联到研究中央和/或外围循环系统的其它系统和方法的适用性， 例如血管中的拉动和传播强度/速度， 使得可以将这些相比较并与心脏的力学相关。 0062 支持并增加用来对心脏和循环系统进行建模和模拟的其它系统和方法的适用性。 0063 第一部分： 背景 CSD意图描述心脏的总体、 全局机械功能/流体动力学， 但是已经证明要在将当前指南 用于心脏的例行研究时准确地找到全局心脏事件的时间标志以设立CSD是相当困难的。 当 前研究程序最常见的是仅仅涉及左心室和局部肌肉活动的功能。 这意味着用来评定心脏功 能的肌肉活动并未直接地与心脏的全局机械性能有关系。 0064 已经证

36、明当心脏正在正常生理条件下工作时， 通过计算来自心脏的不同局部点 和/或区域的平均值来确立CSD以评估心脏的全局功能是可能的。 但是一旦心脏不在正常地 工作， 导致受干扰的流体力学， 如当心脏经受心脏疾病时， 平均值就将不再准确地表示全局 函数。 0065 在这些情况下， 已经示出比较心动周期射血前阶段 （如根据DAPP技术定义的） 期间 的局部流体力学事件的定时的差与用相同局部事件的平均值计算的全局CSD时间间隔相比 对识别心律失常更加敏感。 0066 对这些发现的一个可能流体力学说明是由于射血前阶段期间的压力并未高到足 以使心室和AV平面几何结构的形状稳定， 所研究扇区之间的流体力学性能的

37、偏差将不会被 带到相对且相邻的扇区上， 并且因此使得在此阶段期间经历的时间标志和模式对于评估局 部功能而言非常稳健 （进一步参见下文） 。 这是可以如何使用具有心脏机械事件的规则和定 义的模型来发现、 确认信号中的局部和全局事件标志并将其分类的示例。 0067 在用计算平均值确立的CSD中， 局部偏差按照定义将在一定程度上被中和， 并且对 评估局部流体力学功能的敏感度因此可以是低的。 0068 第一部分： 概要 第一部分描述了心脏和循环系统中的不同组织和/或流体力学力如何相互作用以及此 相互作用在心动周期中的整个机械事件链中如何随时间而变的模型。 为了实现这个， 将心 脏建模为根据DAPP技术

38、操作的活塞泵， 以给出用于心脏的局部和全局功能的检测、 确认和 分类的指南。 0069 以DAPP技术作为心脏力学的模型， 可能例如更好地找到心脏内部和/或外部的运 动与反作用力之间的关系并将其分类以准确地识别并区别局部和全局事件标志和模式。 0070 这将增加找到描绘其中不存在使心脏几何结构稳定的高压 （其将使力均匀地散布 在心脏中） 的时间间隔期间的心脏的局部机械性能的事件标志的机会。 在具有高压的时间 说 明 书 5/28 页 9 CN 107106015 A 9 间隔期间 （诸如在心室射血期间） 其还将促进反映心脏的概括性全局性能的模式的发现。 0071 AV活塞、 IVS以及心脏的内

39、部和外面的其它结构 （包括大血管以及进入、 通过和从 心脏出来的血流） 的运动全部取决于由心肌细胞中的收缩要素生成的力。 通过肌肉组织中 的弹性连接传输的这些主要力还将根据牛顿第三运动定律创建辅助反作用力。 这些力将对 可以用来找到并确认信号中的事件标志的平衡模式有所贡献， 其具有找到局部流体力学功 能并将其与全局流体力学/动力功能区别开的可能性。 0072 通过使用第一部分来形成用于在第二部分中描述的搜索工具的规则、 条件、 和定 义， 将可能稳健地且准确地搜索例如通过AV活塞的结构和运动生成反作用平衡力的点/区 域中的事件标志和模式。 0073 可以针对从在心脏内部和外面两者的点获取的信号

40、来建立这些条件。 0074 在心脏内部， 可以例如使这些条件与例如通过心包膜内部的滑动和旋转而针对在 其上面施加的力来调整其运动的AV活塞的平衡运动有关。 0075 在心脏外面， 可以例如随着在心脏以上和以下发生的体积变化而找到这些平衡功 能， 结果得到外部张力， 其将创建更多地定向到心脏的全局功能的事件标志和模式。 0076 与心脏的全局功能相关联的其它时间事件是与IVS （心室内间隔） 且当然还有进入 或离开心脏的血流的运动有关系的那些。 0077 第一部分还可以提供用于如何优化配准点 （感兴趣区域ROI） 的放置以获取包含反 映心脏的局部和全局功能两者的事件标志和移动模式的丰富信号的基础

41、。 0078 用此模型， 在有或没有参考数据库的情况下， 将更容易理解例如从左心室收集的 局部活动的影响将如何影响心脏的全局功能、 CSD或者相反并将其分类。 0079 第二部分： 概要 第二部分是可以用来找到用于表示为CSD的心脏的局部和/或全局流体力学/动力功能 的事件标志和模式的定时和模式识别框架的示例。 0080 基于来自第一部分的指南的第二部分描述如何检测、 确认和分析心脏的局部和全 局流体力学和流体动力功能的概念。 另外， 该概念支持用局部功能参数将局部心脏功能分 类和/或用动力因数将全局心脏功能分类， 并且还支持确定状态指数 （SI） 以便进一步突出 心脏机械性能中的偏差。 00

42、81 第二部分和第一部分在平台中被集成， 该平台被配置成在参考数据库中获取、 区 别、 组织局部和全局事件标志和模式并将其分类， 该参考数据库可以迭代地用来将心脏相 关信号解码并作为用于心脏相关诊断和治疗的决策支持工具。 0082 为了支持用以通过例如平衡反作用力来检测心脏的局部和全局功能并将其分类 的上述宽范的可能性， 必须更详细地解释根据DAPP技术建模的心脏的流体力学/动力功能。 0083 第一部分： 详细描述 第一部分是作为具有根据DAPP技术工作以给出用于建立用以对心脏的局部和全局功 能进行检测、 确认和分类的规则、 条件和定义的指南的活塞结构的心脏模型。 0084 心脏根据DAPP

43、技术被描述为泵。 0085 现在将接着是根据DAPP技术的心脏作为泵的详细描述， 还可以将其视为在实现本 发明时适用的详细指南。 0086 可以根据DAPP技术将心脏的结构和功能建模为活塞泵， 除其它事物之外， 其解释 说 明 书 6/28 页 10 CN 107106015 A 10 在低的、 或多或少恒定的静态充填压力下的血液到心脏的流入如何在心脏的收缩和舒张阶 段下被分布到心脏中， 并创建心脏的流入控制自动调节性质。 0087 以下各点从机械观点出发定义必须满足关于心脏的解剖机构和功能的哪些条件 以便使其被根据DAPP技术被描述。 0088 必须存在具有生成外部V体积的V面积的AV活塞。

44、 0089 AV活塞必须能够在心包内部自由地滑动， 类似于 “圆筒功能” 。 0090 心脏肌肉系统组成作为泵的心脏中的结构和动力源两者。 0091 心脏肌肉系统可以通过在一个方向上逐渐产生力而向心脏的流入物和流出物两 者传输能量。 0092 AV活塞的几何结构允许其除了创建通过心脏的流动之外还向其周围环境传输能 量， 除其它事物之外， 其是在其中活塞开始改变方向的时段期间以及在其返回期间创建不 间断流入所必要的。 0093 AV活塞将借助于储存的能量具有变得适应于流入物的液压控制返回。 0094 肌细胞在收缩状态下使其肌肉结构不稳定稳定 （心脏收缩） 且在松弛状态下使其 不稳定 （心脏舒张）

45、 的方式意味着作为左和右心室之间的分隔壁的IVS原则上变得被溶解， 并且从而可以将AV活塞视为用于心脏的右侧和左侧两者的一个公共活塞， 具有平衡来自体 循环和肺循环两者的心脏充填的可能性。 0095 现在将更详细地解释上述各点。 0096 必须满足以便使心脏能够作为根据DAPP技术构造的泵操作的解剖条件 心包 心包是略微可折叠 （柔性/可变形） 但并不非常可拉伸的纤维性膜袋 （sack） ， 其将心肌 层的最外层、 心外膜朝着周围组织划定界限。 作为其性质的结果， 心包在正常静态充填压力 下将界定用于心脏组织及其血液含量的或多或少预定的最大体积。 0097 其类似于蛋的形状和此形状的改变将在很

46、大程度上由到周围环境的三个固定点、 具有心房和心室体积以及作为室间隔 （IVS） 的中央稳定单元的AV活塞的结构确定。 通过这 些结构和心包的移动， 将在心脏以上和以下创建体积变化， 这继而导致张力和外部顺应性 体积， 其将包围心包膜。 0098 在心外膜与浆膜心包的外围层之间， 存在薄层的流体， 其促进这两个层彼此抵靠 着的移动， 使得正常条件下的心脏可以以非常低的摩擦力在心包膜内部滑动。 0099 心包的三个固定点 可以将心包的周围环境说成是形成三个固定区域， 其适应心包的用于全局运动的可能 性。 0100 固定区域1： 心包具有上部基座半球帽形状的外形， 其通过进入右心房的流入血管下腔和

47、上腔静脉 及进入左心房的肺静脉被适度地附着到周围环境。 心包的基座外形此外毗接处在紧密连接 到脊柱的肺动脉。 心包及因此还有心脏的基面从而形成到其周围环境的适当牢固的附着。 主动脉以由心包生成的类似于滚动隔膜的功能的形式离开心包膜。 0101 固定区域2和3： 心包膜确实在其半球帽形状基座之后延伸而形成包围整个心脏的蛋形体积。 除其它事 说 明 书 7/28 页 11 CN 107106015 A 11 物之外， 由AV活塞的活动确定的此蛋形具有邻近于隔膜的表面， 心包通过该隔膜被牢固地 附着到隔膜腱膜。 此连接在某些解剖文献中被称为 “膈心包韧带 （phrenopericardial lig

48、ament） ” 。 心包还具有遵循胸壁的表面， 用该表面， 其或多或少地被液压锁定， 使得心包 和胸壁在正常情况下是不可分离的。 这赋予的是心包膜只能随着隔膜的共同移动而平行于 胸壁移动。 当心包和心脏可以容易地跟随隔膜的上下呼吸运动时， 这在呼气和吸气下很适 用。 然而在侧面看， 心包到隔膜的附着将强烈地限制心脏沿着胸壁侧向移动的可能性。 0102 在所有其它区域中， 心包膜或多或少地被肺组织围绕。 0103 上文所述的来自心包膜及其周围结构的三个固定点和支撑对于AV活塞的往复运 动及其对心脏的周围环境的影响而言是至关重要的。 0104 心脏到心包的液压附着 心室和心房肌肉系统两者具有或多

49、或少地相同 （无论肌肉处于收缩还是伸张状态） 的 体积。 因此， 可以将由肌肉组织构成的所有心脏的体积视为包围肌肉和血液体积两者的外 轮廓 （图1b、 2bd） 。 AV活塞的结构及心脏到心房体积和心室体积的其划分以及其运动及其 对心包的蛋形的影响通过此举例说明将变得更容易理解。 0105 心房肌肉系统的上部半球帽形状基座外形像同一区域中的心包一样被牢固地附 着到流入血管下腔和下腔静脉， 其到心脏的附着组成右心房的上界定表面和体积的一部 分。 0106 肺动脉干位于心包膜内部， 并且确实连同来自AV活塞的主动脉的外出 （其也位于 心包内部） 一起形成左心房和右心房之间的划分的一大部分。 0107 两个外出血管被属于左心房和右心房两者的折痕和瓣膜围绕。 0108 在心包在心房体积上