利用电阻抗断层成像的心肺功能监测方法及系统与流程

1.本发明涉及一种利用电阻抗断层成像的心肺功能监测方法及装置，尤其涉及一种可以利用一个监测装置对机械通气治疗过程中的肺萎陷以及过度扩张进行实时监测，还可以提供在机械通气制造过程中实时变化的多个血流动力学诊断参数信息的的利用电阻抗断层成像的心肺功能监测方法及系统。


背景技术：

2.在本部分记述的内容只是单纯地提供与本实施例相关的背景信息，并不是构成现有技术。
3.目前在对重症患者进行治疗的过程中，为了对血流动力学诊断参数进行观察而使用热稀释法(transpulmonary thermodilution：tptd)以及动脉血压波形分析法(pulse contour analysis：pca)。热稀释法以及动脉血压波形分析法是通过将导管插入到监测对象的中心静脉以及动脉进行观察的侵入式方法。
4.热稀释法是通过向监测对象注入温度指示剂并通过对温度变化进行计测而测定血流量的方法，具有每次测定需要一分钟以上的时间且重复测定次数受限的问题。
5.动脉血压波形分析法是通过对包括最高血压(收缩期血压)以及最低血压(舒张期血压)在内的动脉血压进行测定并对外周阻力进行预测而计算出血流动力学诊断参数。此时，会根据外周阻力预测产生误差。此外，动脉血压波形分析法还具有每次测定需要20秒左右的时间的问题。
6.作为与其不同的非侵入式方法，用于对重症患者的血流动力学诊断参数进行观察的方法包括在胸部粘附多个电极并对生物阻抗或生物反应信号进行测定的非侵入式血流动力学监测方法。
7.大韩民国公开专利第10-2014-0058570号(发明的名称：血流动力学监视方法及系统)涉及一种对监视对象的血流动力学进行监视的系统，公开了一种包括：信号发生系统，提供至少一个输出电力信号并将所述输出信号传递至监视对象的器官中；解调系统，对所述所处电力型号做出响应，接收从器官监测到的输入电力信号，利用所述输出信号对所述输入信号进行解调并提供所述输入信号的同相分量以及正交分量；以及，处理系统，以所述同相分量以及所述正交分量为基础对血流动力学进行监测；的对监视对象的血流动力学进行监视的系统。
8.虽然公开专利第10-2014-0058570号属于非侵入式血流动力学监测方法，但是具有测定信号不仅会受到心脏血流的影响，还会受到如呼吸和内部脏器的移动、监测对象的运动等多种因素的影响的问题。即，公开专利第10-2014-0058570号具有难以从测定信号仅提取出血流成分的问题。因此，需要一种可以在对重症患者的治疗过程中非侵入式地利用准确的监测值进行实时监测的血流动力学诊断参数监测装置。
9.此外，在对重症患者的治疗过程中经常会使用机械通气(mechanical ventilation)系统。作为一实例，在利用人工呼吸机的机械通气过程中，通过呼吸道向监测
对象提供呼气末正压(positive end-expiratory pressure：peep)，从而对肺的塌缩(collapse)部位进行恢复。
10.但是，在呼吸末正压治疗过程中，可能会因为过大的呼吸末正压值而导致监测对象的肺出现过度扩张(overdistension)部位并进一步诱发急性肺损伤。如上所述的问题可能会导致重症患者的状态恶化，而且在严重时还有可能导致造成死亡的问题。即，在为了肺呼吸而进行机械通气时，不适当的设定不仅会导致并发症的发生，还可能会对患者的预后造成不良影响。
11.目前为止，对肺通气的控制在很大程度上依赖于反应肺功能的生理参数。而且，肺疾病的并发症通常是在仅依赖于肺的整体信息进行治疗时发生。因此，需要一种可以对肺的不同区域的局部人工呼吸分布相关信息进行确认，并为患者提供最佳的人工呼吸设定的肺保护性通气方案。
12.目前为止，通常在临床过程中普遍使用的信息包括电子计算机断层扫描(ct)、磁共振成像(mri)以及胸部x光成像等。但是，如上所述的成像方法是在治疗之前或者治疗之后为了对患者的状态进行确认而执行成像。即，因为无法在机械通气治疗过程中同时对患者的状态进行实施监测，因此在治疗过程中及时地对肺的各个区域的反应状态进行确认并为患者提供个性化治疗方案方面具有一定的限制。
13.利用电阻抗断层成像的方法可以在机械通气过程中通过增加或减小呼气末正压(peep)而对肺内部的空气分布进行影像化并通过对所述影像进行分析而区分萎陷以及过度扩张区域。此外，还提供可以在将过度扩张最小化的同时对萎陷进行治疗的适当的呼吸末正压(peep)值。如上所述的电阻抗断层成像方法，需要长达几分钟的呼吸末正压(peep)增加以及减少期间的电阻抗断层成像(eit)数据测定和在测定结束之后对影像进行复原并对影像数据进行分析的过程。因此，需要一种在医疗团队变更呼吸末正压(peep)时对萎陷以及过度扩张区域的变化进行实时监测的方法。
14.即，需要一种可以在重症患者的治疗过程中对肺的萎陷、过度扩张、潮气量以及血流动力学诊断参数等的状态进行实时监测的监测装置。


技术实现要素：

15.技术问题
16.因此，本发明的目的在于提供一种可以在机械通气治疗过程中对肺萎陷以及过度扩张进行实时监测的利用电阻抗断层成像的心肺功能监测方法及系统。
17.本发明的另一目的在于提供一种可以提供在机械通气治疗过程中实时变化的多个血流动力学诊断参数信息的利用电阻抗断层成像的心肺功能监测方法及系统。
18.本发明的另一目的在于提供一种可以利用一个监测装置对机械通气治疗过程中的肺萎陷以及过度扩张进行实时监测，还可以提供在机械通气制造过程中实时变化的多个血流动力学诊断参数信息的的利用电阻抗断层成像的心肺功能监测方法及系统。
19.本发明的另一目的在于提供一种可以在如胸部、颈部、手臂以及腿部等任意部位选择性地对血管进行电阻抗断层成像并对血流动力学诊断参数进行监测的利用电阻抗断层成像的心肺功能监测方法及系统。
20.本发明的另一目的在于提供一种可以以影像以及数据实时提供调节呼吸末正压
(peep)时的肺的萎陷、过度扩张以及潮气量等状态，并为医疗团队确定最合适于患者的呼吸末正压(peep)提供帮助的利用电阻抗断层成像的心肺功能监测方法及系统。
21.本发明的另一目的在于提供一种可以通过影像以及数据实时确认肺的各个区域的状态并事先防止如肺的萎陷以及过度扩张等问题发生的利用电阻抗断层成像的心肺功能监测方法及系统。
22.解决问题的手段
23.为了解决如上所述的技术课题，适用本发明之一实施例的利用电阻抗断层成像的心肺功能监测系统，其特征在于，包括：电极部，将多个电极粘附到如监测对象的胸部、颈部、手臂、腿部以及手腕等有血管的部位并对阻抗数据进行测定；影像复原部，从所测定到的阻抗数据提取出血流阻抗数据并对电阻抗断层成像(eit)影像进行复原；以及，电阻抗断层成像(eit)控制模块，通过在所复原的电阻抗断层成像(eit)影像中设定感兴趣区域而以感兴趣区域内的像素值的变化量为基础提取出血流变化信号，并利用所提取出的血流变化信号计算出血流动力学诊断参数。
24.较佳地，本发明的特征在于：电阻抗断层成像(eit)控制模块利用所提取出的血流变化信号计算出每搏输出量。
25.较佳地，本发明的特征在于：电阻抗断层成像(eit)控制模块通过所计算出的每搏输出量与从监测对象测定到的心率的演算计算出心输出量。
26.较佳地，本发明的特征在于：电阻抗断层成像(eit)控制模块通过心输出量与从监测对象测定到的血压的演算计算出外周阻力。
27.较佳地，本发明的特征在于：电阻抗断层成像(eit)控制模块通过提取出监测对象的肺区域的血流变化计算出肺灌注量(lung perfusion)。
28.较佳地，本发明的特征在于：电阻抗断层成像(eit)控制模块根据监测对象的性别、年龄、身高以及体重决定预先设定的加权值并在计算每搏输出量时适用预先设定的加权值。
29.较佳地，本发明的特征在于，包括：显示部，用于显示对以通过电极部实时监测到的信号为基础生成的基于时间的血流变化信号进行复原的电阻抗断层成像(eit)影像、与电阻抗断层成像(eit)影像成比例的血流动力学诊断参数图表以及数据值。
30.为了解决如上所述的技术课题，适用本发明之一实施例的利用电阻抗断层成像的心肺功能监测系统，其特征在于，包括：电极部，为了在机械通气治疗过程中对肺萎陷以及过度扩张进行实时监测而将多个电极粘附到监测对象的胸部并对阻抗数据进行测定；监测部，对在机械通气治疗过程中施加到监测对象的空气的压力数据进行测定；影像复原部，从所测定到的阻抗数据提取出气流阻抗数据并对电阻抗断层成像(eit)影像进行复原；以及，电阻抗断层成像(eit)控制模块，为了从所复原的电阻抗断层成像(eit)影像提取出气流变化信号，获取多个气流电阻抗断层成像(eit)影像并从所获取到的电阻抗断层成像(eit)影像以像素值的变化为基础从各个像素提取出气流变化信号，并利用所提取出的气流变化信号计算出呼吸动力学诊断参数。
31.较佳地，本发明的特征在于：电阻抗断层成像(eit)控制模块利用所提取出的气流变化信号计算出潮气量。
32.较佳地，本发明的特征在于：电阻抗断层成像(eit)控制模块通过从各个像素提取
出的潮气量与空气的压力数据的演算计算出各个像素中的肺顺应性数据，所述心肺功能监测系统，包括：显示部，将伴随着时间变化同步变化的肺顺应性数据以影像形式进行显示。
33.较佳地，本发明的特征在于：电阻抗断层成像(eit)控制模块通过将从开始吸气到结束吸气为止所需要的时间与相应像素中从开始吸气到达到相当于最大体积的40％的体积所需要的时间进行演算而计算出呼吸延迟数据，而显示部将伴随着时间变化同步变化的呼吸延迟数据以影像形式进行显示。
34.较佳地，本发明的特征在于：电阻抗断层成像(eit)控制模块将呼吸的各个周期内肺顺应性数据减小的区域判断为肺萎陷区域以及过度扩张区域，并将呼吸的各个周期内呼吸延迟数据增加的区域判断为肺萎陷区域，从而通过对肺顺应性数据以及呼吸延迟数据的判断结果进行组合而对肺的萎陷以及过度扩张进行诊断。
35.较佳地，本发明的特征在于：电阻抗断层成像(eit)控制模块计算出基于呼吸末正压(peep)增减变化的肺顺应性数据以及呼吸延迟数据的结果，而显示部对伴随呼吸末正压变化同步变化的肺的萎陷以及过度扩张区域进行显示。
36.为了解决如上所述的技术课题，适用本发明之一实施例的利用电阻抗断层成像的心肺功能监测方法，其特征在于，包括：将多个电极粘附到监测对象的胸部并对阻抗数据进行测定的步骤；对在机械通气治疗过程中施加到监测对象的空气压力数据以及空气体积数据进行测定的步骤；从所测定到的阻抗数据提取出血流阻抗数据以及气流阻抗数据并对血流电阻抗断层成像(eit)影像以及气流电阻抗断层成像(eit)影像进行复原的步骤；为了从所复原的血流电阻抗断层成像(eit)影像提取出血流的变化信号，获取一定时间内的多个电阻抗断层成像(eit)影像并在所获取到的电阻抗断层成像(eit)影像中将血管部位设定为感兴趣区域，从而以感兴趣区域内的像素值的变化量为基础提取出血流变化信号的步骤；为了从所复原的气流电阻抗断层成像(eit)影像提取出气流变化信号，获取一定时间内的多个电阻抗断层成像(eit)影像并从所获取到的电阻抗断层成像(eit)影像以像素值的变化为基础从各个像素提取出气流变化信号的步骤；以及，利用所提取出的血流变化信号计算出血流动力学诊断参数，并通过从各个像素提取出的气流变化信号与空气的压力数据的演算计算出呼吸动力学诊断参数的步骤。
37.较佳地，本发明的特征在于：在提取血流变化信号的步骤中，从在监测对象的如胸部、颈部、手臂、腿部以及手腕等有血管的人体部位中获取到的血流阻抗数据提取出血流变化信号。
38.较佳地，本发明的特征在于，包括：显示对以从电极实时监测到的信号为基础生成的血流变化信号进行复原的电阻抗断层成像(eit)影像、根据电阻抗断层成像(eit)影像演算的血流动力学诊断参数图表以及数据值的步骤。
39.较佳地，本发明的特征在于：在提取气流变化信号的步骤中，利用从监测对象的颈部、胸部等具有呼吸时的空气流动的部位获取到的气流阻抗数据以及空气的压力数据提取出如潮气量、肺顺应性数据以及呼吸延迟数据等气流变化信号。
40.较佳地，本发明的特征在于，包括：显示对以从电极实时监测到的信号为基础生成的气流变化信号进行复原的电阻抗断层成像(eit)影像、根据电阻抗断层成像(eit)影像演算的呼吸动力学诊断参数图表以及数据值的步骤。
41.发明效果
42.通过适用本发明的利用电阻抗断层成像的心肺功能监测方法及系统，可以利用电阻抗断层成像对监测对象进行实时监测。即，本发明在对监测对象的状态进行确认的过程中，不会诱发监测对象的不必要的痛苦且不需要特殊的处理过程，因此可以在实现使用便利性的同时安全地对监测对象进行监测。
43.此外，本发明可以在机械通气治疗过程中对监测对象的实时变化的多个血流动力学诊断参数信息进行确认。
44.此外，本发明可以利用一个监测装置对机械通气治疗过程中的肺萎陷以及过度扩张进行实时监测，并提供在机械通气治疗过程中实时变化的多个血流动力学诊断参数信息。因此，本发明在如重症监护室等因为空间上的制约而难以兼备多种器械的情况下也可以通过一个监测装置对多种诊断参数进行确认，其经济性以及空间性方面的效率性极高。
45.此外，本发明在如胸部、颈部、手臂、腿部以及手腕等任意部位都可以选择性地执行血管的电阻抗断层成像并对血流动力学诊断参数进行监测。因此，即使是对于难以在胸部部位安装电极的重症患者，也可以在有血管的人体的其他部位执行电阻抗断层成像并借此对血流动力学诊断参数进行监测，从而可以在医疗环境下得到非常高效的应用。
46.此外，本发明可以以影像以及数据实时提供肺顺应性数据以及呼吸延迟数据，以便于对调节呼吸末正压(peep)时的肺部的萎陷以及过度扩张等状态进行判断，并为医疗团队确定最适合于患者的呼吸末正压(peet)提供帮助。借此，本发明可以通过影像以及数据实时确认肺的各个区域的状态并事先防止如肺的萎陷以及过度扩张等问题发生。
附图说明
47.图1对适用本发明之一实施例的利用电阻抗断层成像的心肺功能监测系统的显示实例进行了图示。
48.图2a至图2d以从粘附到胸部部位的电极部监测到的阻抗影像为基础对按照复原时间顺序变化的血流影像以及通气影像进行了图示。
49.图3对在适用本发明之一实施例的监测系统100中为了对心肺功能进行监测而将电极粘附到可拍摄电阻抗断层成像(eit)影像的人体部位的例示图进行了图示。
50.图4a至图4d对为了监测心肺功能而将电极粘附到胸部部位的例示图进行了图示。
51.图5对将电极粘附到手腕部位的使用状态图进行了图示。
52.图6a至图6c按照时间顺序对在手腕拍摄到的血流电阻抗断层成像(eit)影像和每搏输出量图表(蓝色)以及心电图图表(红色)进行了图示。
53.图7a以及图7b对将电极粘附到颈部部位的使用状态图进行了图示。
54.图8a至图8c按照时间顺序对在颈部拍摄到的血流电阻抗断层成像(eit)影像和每搏输出量图表以及心电图图表进行了图示。
55.图8d对由图案提取部112对与相当于上呼吸道信号的特定成分对应的图案数据进行提取并执行过滤的结果进行了图示。
56.图9对适用本发明之一实施例的利用电阻抗断层成像的心肺功能监测系统的整体控制构成图进行了图示。
57.图10a对适用本发明之一实施例的用于对所提取出的图案数据进行重建的构成图进行了图示。
58.图10b对混合信号401、主成分分析(pca)图案数据402以及独立成分分析(ica)图案数据403的频率图案进行了例示。
59.图10c对重建并生成相当于复合信号的电阻抗断层成像(eit)数据500的状态进行了图示。
60.图11以图表对设定心脏以及肺的感兴趣区域(roi)并在感兴趣区域中以血流变化信号为基础的像素值的和进行了图示。
61.图12a是在动物试验过程中监测到的基于心肺功能的电阻抗断层成像(eit)影像，对根据呼吸量发生变化的复原的呼吸影像进行了图示。
62.图12b对在呼吸电阻抗断层成像(eit)影像中根据像素值的变化提取出呼吸变化信号并生成潮气量图表的状态进行了图示。
63.图13a是对通过动物试验从机械通气过程中的动物获取到的肺顺应性的影像。
64.图13b对通过动物试验获取到的呼吸延迟影像进行了图示。
65.图14a对根据特定像素的呼吸末正压(peep)的增加而发生变化的呼吸电阻抗断层成像(eit)影像的变化状态进行了图示。
66.图14b以前/后(a/p)比例值图表对呼吸电阻抗断层成像(eit)影像的变化量进行了图示。
67.图15对在本发明的监测系统中对肺的不同区域的状态参数进行实时图示的例示图进行了图示。
具体实施方式
68.接下来，将参阅附图对本说明书中所公开的实施例进行详细的说明，其中，与附图编号无关，对相同或类似的构成要素分配了相同的参考编号，而且将省略与其相关的重复说明。对于在后续的说明过程中所使用的构成要素，如后缀“部”以及“器”、“模块”以及“部”、“单元”以及“部”、“重症患者”和“患者”以及“监测对象”、“血流变化信号”以及“血流变化信息”等在考虑到编写说明书时的便利性的前提下进行使用或混用，其自身并不具有彼此不同的含义或作用。
69.此外，在对本说明书中所公开的实施例进行说明的过程中，当判定对相关公知技术的具体说明可能会导致本说明书中所公开的实施例的要旨变得不清晰时，将省略与其相关的详细说明。此外，附图只是为了帮助更加轻易地理解本说明书中公开的实施例，本说明书中所公开的技术思想并不因为附图而受到限定，而是应该理解为包括本发明的思想以及技术范围内所包含的所有变更、均等物乃至替代物。
70.在对各种构成要素进行说明的过程中可能会使用如第一、第二等包含序号的术语，但是所述构成要素并不因为所述术语而受到限定。所述术语只是用于将一个构成要素与其他构成要素进行区分。
71.当记载为某个构成要素与其他构成要素“连接”或“接触”时，可以与所述其他构成要素直接连接或解除，但应该理解为两者之间还可以有其他构成要素存在。与此相反，当记载为某个构成要素与其他构成要素“直接连接”或“直接接触”时，应该理解为两者之间没有其他构成要素存在。
72.除非上下文中有明确的相反含义，否则单数型语句还包含复数型含义。
73.本技术中的如“包括”或“具有”等术语只是用于表明说明书中所记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或所述之组合存在，并不应该理解为事先排除一个或多个其他特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或所述之组合存在或被附加的可能性。
74.接下来，将参阅附图对本发明的实施例进行详细的说明。相关从业人员应该可以理解，本发明可以在不脱离本发明之精神以及必要特征的范围内以其他特定的形态实现。
75.图1对适用本发明之一实施例的利用电阻抗断层成像的心肺功能监测系统的显示例示图进行了图示。
76.适用本发明之一实施例的利用电阻抗断层成像的心肺功能监测系统(以下称之为“监测系统”)为非侵入式，可以对基于时间的血流变化进行测定和显示。尤其是，本发明的监测系统可以在有血管存在的人体的各个部位拍摄电阻抗断层成像(eit，electrical impedance tomography)影像，并从所拍摄的电阻抗断层成像(eit)影像中提取出基于时间的血流变化信息。此外，本发明的特征在于，利用所述信息计算出包括每搏输出量、心输出量以及外周阻力等在内的血流动力学诊断参数，并将其以影像或阿拉伯数字以及字母等进行显示。
77.适用本发明之一实施例的监测系统100，可以将从监测对象测定到的氧饱和度(spo2)数据、脉搏(hr)数据、心震图(scg，seismocardiogram)数据、每分通气量(mv，minute ventilation)数据、潮气量(tv，tidal volume)数据、呼吸频率(rr)数据、呼吸末肺容积(end-expiratory lung volume，eelv)、吸呼比(i:e ratio)、每搏指数(svi)以及每搏输出量(sv，stroke volume)数据以字母和阿拉伯数字进行显示108。
78.监测系统100可以将实时测定到的与脉搏、每搏输出量、肺通气、肺灌注的呼吸以及血流移动相关的状态以图表波形进行显示。此外，监测装置100可以实时显示伴随呼吸发生变化的肺通气阻抗影像106和伴随血流发生变化的肺灌注阻抗影像107以及血流阻抗影像。
79.在监测系统100中显示的所有数据，是以从监测对象的测定对象部位感测到的信号为基础的数值，可以利用数据值、波形、影像以及多种颜色以不同的方式进行显示。
80.肺通气阻抗影像106以及肺灌注阻抗影像107是利用从电阻抗断层成像(eit)装置接收到的肺通气阻抗数据以及肺灌注阻抗数据复原而得。如图1所示，肺通气阻抗影像以及肺灌注阻抗影像可以对监测对象的胸部内部进行影像化并将与所监测到的值相关的特定区域以不同颜色进行显示。
81.肺通气阻抗数据是在监测对象的肺通气过程中获取到的数据，而肺通气过程可以是指在监测对象持续且周期性地进行呼吸空气的过程中使得空气在内外之间进行移动的过程。
82.肺灌注阻抗数据是可以帮助了解监测对象的肺内部的血液水平的数据，可以对血液在监测对象的两侧肺部的分布均匀程度进行确认。借此，可以对肺栓塞、血栓、肿瘤、肺癌、结合以及肉芽肿的脓毒性相关疾病、慢性支气管炎、肺气肿、如支气管哮喘以及支气管扩张症等阻塞性疾病、肺炎、肺梗塞、胸腔积液以及气胸等其他疾病进行观察以及诊断。
83.此外，血流阻抗数据是可以帮助了解监测对象的心脏以及主要血管内的血流移动时的变化程度的数据，可以对心率、血流移动速度以及与其相关的氧气呼吸量、胸部内部的主要血管内的血流移动时的变化进行确认。
84.如上所述的适用本发明之一实施例的监测系统100，可以以实时测定出的监测对象的阻抗数据以及生体信号为基础对多种测定信号进行显示。因此，除了附图中所图示的数据之外，还可以以病理学状态为基础显示更多类型的数据并对所显示的位置、数量以及大小等进行多种组合。
85.作为一实例，适用本发明之实施例的监测系统100可以显示血压数据、呼吸膜二氧化碳分压数据以及温度数据等。此外，还可以同时显示如心冲击以及心震波等与心脏内血流动力学变化相关的生体信号。
86.此外，适用本发明之一实施例的监测系统100可以对机械通气治疗过程中的肺萎陷以及过度扩张进行实时监测，并实时显示与其相关的伴随时间变化发生变化的影像。关于本部分，将在后续的内容中进行说明。
87.即，适用本发明之一实施例的监测系统100可以对上述说明的与血流动力学诊断参数相关的各种数据进行测定和显示，还可以对后续说明的与肺萎陷以及过度扩张相关的数据进行实时显示。
88.适用本发明之一实施例的监测系统100可以将监测对象的不同区域的呼吸以及与其相关的心脏运动、血流变化等以影像方式进行显示。
89.图2a至图2d以从粘附到胸部部位的电极部监测到的阻抗影像为基础对按照复原时间顺序变化的血流影像以及通气影像进行了图示。此外，可以对与血流影像以及通气影像联动的每搏输出量以及潮气量的波形进行确认。所述血流影像和通气影像以及与其相关的每搏输出量和潮气量的波形可以实时测定和实时显示。
90.适用本发明之一实施例的监测系统100，每秒钟可以获取100张以上的如图所示的通过电阻抗断层成像(eit)拍摄的血流影像(在仅对气流变化进行影像化的情况下，可以调整为每秒钟25张以上)。此外，可以在所获取的血流影像中设定感兴趣区域(region of interest，roi)并将感兴趣区域内的像素值的变化提取成血流变化信号。利用通过如上所述的方式提取出的血流变化信号计算出每搏输出量。
91.借此，通过从感兴趣区域内的像素值的变化提取出血流变化信号，可以计算出每搏输出量，而通过将所计算出的每搏输出量与所测定到的心率(heart rate，hr)进行演算，可以计算出心输出量。此外，通过将心输出量与测定血压进行演算，可以计算出外周阻力。借助于通过如上所述的方式计算出的血流动力学诊断参数，可以根据从电阻抗断层成像(eit)拍摄影像复原的血流影像中的像素值的变化获取到血流变化信号，并准确地计算出每搏输出量、心输出量以及外周阻力值。
92.如上所述的可以对基于实时心肺功能的血流动力学诊断参数进行确认的构成，在为了重症患者的在日康复而采用输液疗法等时，可以非常有效且实时地对重症患者的血流动力学功能恢复进行观察。因此，本发明的监测装置100可以将与实时变化的血流动力学诊断参数相关的波形以及影像像视频一样进行播放。借此，医疗团队可以通过监测装置100实时确认重症患者的血流动力学功能恢复并帮助其准确地做出所需要的诊断以及处方。
93.图3对在适用本发明之一实施例的监测系统100中为了对心肺功能进行监测而将电极粘附到可拍摄电阻抗断层成像(eit)影像的人体部位的例示图进行了图示。
94.本发明可以在有血管存在的人体的各个部位拍摄电阻抗断层成像(eit)影像。作为人体中有血管存在的代表性部位，包括如颈部部位的颈动脉210、胸部部位220、手臂部位
230、手腕部位240以及大腿部位270等。因此，可以将多个电极粘附到人体中有血管存在的部位并拍摄电阻抗断层成像(eit)影像。此时，为了将多个电极粘附到各个人体部位的周围，可以使用多个独立的电极或适用包括多个电极的衬垫或皮带。
95.即，本发明可以从有血管存在的任意人体部位获取血流影像。作为一实例，对于重症患者可能难以将电极粘附到胸部。在如上所述的情况下，可以在将电极粘附到人体的其他部位并拍摄电阻抗断层成像(eit)影像之后从所拍摄的电阻抗断层成像(eit)影像提取出基于时间的血流变化信息。
96.接下来，图4对为了监测心肺功能而将电极粘附到胸部部位的例示图进行了图示。图4a是在胸部部位360度全面粘附电极的情况。图4b是在胸部部位以大约220度左右单排粘附电极的情况。图4c是在胸部部位以大约220度左右双排粘附电极的情况。
97.如上所述，可以在胸部部位以多种不同的形态粘附电极并获取电阻抗断层成像(eit)影像。图4d是在胸部部位粘附电极并对潮气量(tidal volumn，tv)进行比较的结果，可以确认在误差范围上并没有出现较大的差异。
98.在以如实施例所示的方式在胸部部位粘附电极并拍摄电阻抗断层成像(eit)影像的情况下，所拍摄到的信号中将同时包含通气(ventilation)信号以及血流(blood flow)信号。在如上所述的情况下，需要执行对两种成分进行分离的预处理作业，而且在对成分进行分离之后可以将通气以及血流信号分别分离复原成影像。
99.此外，将在如图4a所示的在胸部部位360度全面粘附电极的情况下实时复原的影像按照时间变化的顺序在图2a至图2d中进行了图示。
100.图5对将电极粘附在手腕部位的使用状态图进行了图示。
101.在以如实施例所示的方式在手腕部位粘附电极并拍摄电阻抗断层成像(eit)影像的情况下，可以从所监测到的手腕部位血流阻抗数据获取到血流(blood flow)影像。将通过如上所述的方式获取到的血流电阻抗断层成像(eit)影像和每搏输出量图表(蓝色)以及心电图图表(红色)按照时间顺序在图6a至图6c中进行了图示。此外，如图6c所示，可以确认在血流电阻抗断层成像(eit)影像中红色部位最突出时为血流最多的状态，而且每搏输出量图表的值达到了最大值。
102.图7a以及图7b对将电极粘附到颈部部位的使用状态图进行了图示。
103.在以如实施例所示的方式在颈部部位粘附电极并拍摄电阻抗断层成像(eit)影像的情况下，可以从所监测到的颈部部位血流阻抗数据获取到血流影像。将此时所获取到的血流影像在图8a至图8c中进行了图示。
104.在实施例中，可以从利用电阻抗断层成像的受到基于多个生理现象的人体内部电学物性变化影响的复合信号中仅提取出与特定生理现象相关的成分，并利用所提取出的成分重建电阻抗断层成像(eit)数据。
105.在实施例中，可以从电阻抗断层成像(eit)测定数据分别提取出因为上呼吸道的空气变化、颈动脉(carotid)的血流变化、因为呼吸造成的颈部运动、舌头的运动、肺内部空气变化或胸部血流变化而导致的成分，并复原出以特定生理现象相关的成分为基础的影像。此外，可以在考虑到作为影像化对象的部位的大小以及形状的情况下灵活地设定电流或电压测定范围，并通过增加可区分噪声的电压数量而提升复原影像的品质。
106.即，本发明如图4所示，可以通过对从粘附到胸部部位的电极获取到的阻抗数据进
行加工而提取出所需要的血流阻抗数据。此外，可以将所提取出的血流阻抗数据以如图2所示的方式复原成影像，并从复原的血流影像数据提取出血流变化信息。
107.或者，本发明如图5所示，可以通过对从粘附到手腕部位的电极获取到的阻抗数据进行加工而提取出所需要的血流阻抗数据。此外，可以通过从所提取出的血流阻抗数据中去除动噪声而以如图6所示的方式复原成影像，并从复原的血流影像数据提取出血流变化信息。
108.或者，本发明如图7所示，可以通过对从粘附到颈部部位的电极获取到的阻抗数据进行加工而提取出所需要的血流阻抗数据。此外，可以将所提取出的血流阻抗数据以如图8所示的方式复原成影像，并从复原的血流影像数据提取出血流变化信息。
109.除此之外，本发明如图3所示，还可以在如手臂、腿部等有血管存在的人体部位粘附电极并通过对所获取到的阻抗数据进行加工而复原出血流影像。
110.图9是适用本发明之一实施例的监测系统的控制构成图，对用于利用以如图3所示的方式从人体的各个部位的血管选择性地测定到的阻抗数据复原出血流影像的控制构成图进行了图示。此外，图9可以在通过对从胸部部位测定到的阻抗数据进行加工而复原出血流影像以及气流影像时使用。
111.即，本发明的监测系统100可以以肺通气阻抗数据、肺灌注阻抗数据以及血流阻抗数据为基础对肺通气阻抗影像、肺灌注阻抗影像以及血流阻抗影像进行影像化。此外，包括用于对肺通气阻抗影像、肺灌注阻抗影像、血流阻抗影像以及如图1所示的所感测到的生体信号的其他多种影像、波形信号、由字母以及阿拉伯数字构成的测定值等进行显示的显示部108。显示部108可以与监测系统100一体构成或彼此分离，并通过有线无线信号线缆从监测系统接收信号并进行显示。
112.本发明的监测系统100如图3所示，包括可以粘附到人体的各个部位的电极部102。在电极部102中形成有用于注入电流并监测电压的多个电极，可以粘附到需要进行测定的监测对象的特定人体部位。多个电极可以是单纯电极或复合电极中的至少一种，可以是通过粘附到需要进行测定的监测对象的相应部位而对阻抗数据进行测定的电阻抗断层成像(eit)电极。
113.电阻抗断层成像(eit)电极可以被排列在由柔性材质构成的基板的一侧面并粘附到监测对象人体的特定人体部位。电阻抗断层成像(eit)电极用于向监测对象注入安全大小的电流(满足iec 60601-1标准)，例如在10khz频率下注入1marms以下的电流并对感应电压进行测定。通过电阻抗断层成像(eit)电极测定到的电流-电压数据，可以用于通过影像化算法对粘附有电极的人体内部的生理变化进行监测。即，电极部102是用于从监测对象测定并接收阻抗数据的构成。
114.本发明的监测系统100包括由用于对人体的生体信号进行监测的各种传感器构成的监测部101。监测部101可以通过与人体的测定对象部位接触或不接触的方式对生体信号进行感测。作为一实例，监测部可以包括多个传感器并利用基于纤维的传感器对监测对象的生体信号进行感测。多个传感器可以粘附到监测对象的人体不同部位。
115.监测部101可以包括用于对基于监测对象的测定对象部位的动脉血中的血中氧饱和度(spo2)信号进行测定的血中氧饱和度测定传感器、用于对基于监测对象的身体活动的声音信号进行监测的声音监测传感器、用于对监测对象的运动进行监测的姿势测定传感器
以及用于对基于监测对象的测定对象部位的心电图进行测定的心电图测定传感器中的某一个。
116.血中氧饱和度测定传感器可以利用光线对与反射或透过的监测对象人体的光电容积脉搏波(ppg，photoplethysmography)相关的信号进行测定，并以所测定到的与光电容积脉搏波相关的信号为基础对血中氧饱和度进行测定。声音监测传感器可以对如呼吸、打鼾、哭泣以及梦呓中的至少一种声音进行监测，作为一实施例，声音监测传感器可以是在睡眠是粘附到监测对象的测定对象部位或配置在与监测对象相隔一定距离内的非接触形态。
117.此外，姿势测定传感器可以利用陀螺仪传感器以及加速度传感器中的至少一种构成，可以通过粘附到监测对象的测定对象部位而对运动时的姿势或心冲击图、心震波图进行测定。心电图测定传感器可以通过与监测对象的测定对象部位接触而对心电图(ecg，electroencephalogram)进行测定。其中，心电图(ecg)是由通过心脏的特殊兴奋传导系统(special excitatory&conductive system)产生的动作电位(action potential)的矢量和构成的波形。即，可以是指通过粘附在体外的电极对在心脏的各个构成要素即窦房结(sa node，sinoatrial node)、房室结(av node，atrioventricular node)、希氏束(his bundle)、希氏束支(bundle branch)以及浦金氏纤维(purkinje fibers)等产生的动作电位的矢量和信号进行测定的信号。
118.作为另一实施例，监测部101还可以对监测对象的心震图(scg)以及心冲击图(bcg)中的至少一种以上进行测定。
119.此外，监测部101还可以对在机械通气治疗过程中通过人工呼吸机提供给监测对象的空气的压力数据进行测定。借此，监测部101可以对与监测对象的呼吸相关的呼吸参数进行测定。
120.本发明的监测系统100包括电阻抗断层成像(eit)控制部109。电阻抗断层成像(eit)控制部109可以选择性地向从多个电极中选择的至少一个以上的成对电极供应电流的同时通过未选择的电极对电压进行测定，并对所感测到的信号、肺通气阻抗数据、肺灌注阻抗数据以及血流阻抗数据进行传送。
121.电阻抗断层成像(eit)控制部109包括电流注入模块104。电流注入模块104可以通过从粘附到监测对象的特定部位的多个电极中选择的至少一个以上的成对电极注入多个频率范围的电流。电流注入模块104可以在选择成对电极以及频率之后基于所选择的频率生成电压信号并转换成电流，进而通过所选择的成对电极向监测对象的特定部位注入经过转换的电流。
122.作为另一实施例，电流注入模块104可以将电压信号转换成相位彼此不同的两种电流并将两种电流矫正为相同的振幅以及频率，进而通过所选择的成对电极向监测对象的胸部注入经过矫正的两种电流。
123.电阻抗断层成像(eit)控制部109包括电压测定模块104。电压测定模块105可以通过多个电极中未选择的电极对在所注入的电流影响下感应(induced)形成的电压进行测定。电压测定模块105可以以所测定到的电压的斜率为依据对所监测到的电压中包含的噪声进行去除，而且可以在所监测到的电压的斜率超过预先设定的临界值的情况下将超出临界值的区间的电压替换成预先设定的电压值。
124.借此，电阻抗断层成像(eit)控制部109可以利用电流注入模块104以及电压测定
模块105，通过粘附在监测对象的多个电极对时间经过时的监测对象的多个电学物性进行测定。作为一实例，电阻抗断层成像(eit)控制部109可以以测定部位的周长为基础从多个电极中决定供应成对(pair)电极，并向供应成对电极供应电流或电压。此外，可以通过多个电极中除供应成对电极之外的剩余电极中的测定成对电极对在电流或电压影响下感应形成的电流或电压进行测定。此外，可以在通过从测定最大值减去测定最小值而计算出的电压测定范围内对多个阻抗数据进行测定。
125.电阻抗断层成像(eit)控制部109可以在考虑到作为影像化对象的部位的大小以及形状的前提下变更注入电流或电压的方法，并借此灵活地对电压或电流测定范围进行设定。作为一实例，可以通过在16个电极中对注入电流或电压的供应成对电极以及对电压或电流进行测定的测定成对电极的组合进行变更而对大约208个阻抗数据进行测定并生成208个时间序列数据。
126.电阻抗断层成像(eit)控制部109包括电阻抗断层成像(eit)控制模块106。电阻抗断层成像(eit)控制模块106可以对多个电极中的至少一个以上的成对电极的选择进行控制，并对与监测对象的测定对象部位接触的监测部101的传感进行控制。
127.此外，可以通过与从生体信号监测部101测定到的信号波形的特定时间进行同步而对电阻抗断层成像(eit)测定进行控制。例如，电阻抗断层成像(eit)控制模块101可以通过对电流注入模块104进行控制而对与监测对象的特定部位相关的阻抗数据进行测定。
128.此外，电阻抗断层成像(eit)控制模块106可以为了对于监测对象的特定部位相关的垂直方向以及水平方向的阻抗数据进行测定而对电压测定模块105进行控制，还可以对通过在所测定到的阻抗数据中对肺通气阻抗数据、肺灌注阻抗数据以及血流阻抗数据进行分离和重建而执行所需要的影像复原的电阻抗断层成像(eit)重建部103进行控制。
129.此外，电阻抗断层成像(eit)控制模块106可以对通信模块107进行控制。通信模块107包含于电阻抗断层成像(eit)控制部109中。通信模块107可以将在本发明的监测系统100中经过信号处理的肺通气阻抗数据、肺灌注阻抗数据、血流阻抗数据以及其他生体信号等通过有线无线方式传送到外部。
130.此外，电阻抗断层成像(eit)重建部103可以作为一个模块包含于电阻抗断层成像(eit)控制部109或与其分离构成。在图示的实施例中是以分离的形态构成。电阻抗断层成像(eit)重建部可以从所监测到的阻抗数据对肺通气阻抗数据、肺灌注阻抗数据以及血流阻抗数据进行分离。此外，还可以对所分离出的电阻抗断层成像(eit)数据进行重建并复原成与相应数据相关的阻抗影像。
131.电阻抗断层成像(eit)重建部103包括以从电压测定模块105测定到的多个电学物性变化为基础生成电阻抗断层成像(eit)数据的电阻抗断层成像(eit)数据生成部111。所生成的电阻抗断层成像(eit)数据也可以表示为所测定到的电阻抗断层成像(eit)数据。电阻抗断层成像(eit)数据生成部111可以根据电压测定范围生成电阻抗断层成像(eit)数据。电阻抗断层成像(eit)数据生成部111可以在电压的测定最大值与测定最小值之间生成电阻抗断层成像(eit)数据。电阻抗断层成像(eit)数据生成部111可以包括多个电学物性的变化、噪声以及动噪声等。作为一实例，电阻抗断层成像(eit)数据可能会受到因为上呼吸道狭窄、呼吸运动、颈动脉血液流、下颌以及舌头的不规则运动而导致的阻抗变化的影响。
132.电阻抗断层成像(eit)重建部103包括从利用所生成的电阻抗断层成像(eit)数据的信噪比从所生成的电阻抗断层成像(eit)数据决定至少一个以上的图案数据的图案提取部112。电阻抗断层成像(eit)数据可以包括基于多个电学物性的多个彼此不同的信噪比。即，图案提取部112可以在构成电阻抗断层成像(eit)数据的208个电学物性变化中决定与信噪比良好的16个电学物性变化对应的图案数据。图案数据可以被称之为与电学物性的规模变化相关的频率图案数据。
133.图案提取部112可以从至少一个以上的图案数据中提取出与因为监测对象的生理现象而产生的特定成分对应的图案数据。特定成分可以包括监测对象的肺或呼吸道内部的空气变化、身体内部的血流变化、身体内部的成分变化以及身体一部分的运动变化中的至少一种。
134.图案提取部112可以利用电阻抗断层成像(eit)数据中心的信噪比(主成分分析(pca，principal component analysis)或独立成分分析(ica，independent component analysis)中的某一个对电阻抗断层成像(eit)数据的能量或频率中的某一个进行分析。图案提取部112可以以基于所分析出的能量或频率的频率成分为基准，提取出与因为监测对象的特定生理现象而产生的特定成分相关的特定图案数据。
135.借此，图案提取部112可以从受到基于多个生理现象的人体内部电学物性变化影响的复合信号中仅提取出与特定生理现象相关的成分。即，可以从电阻抗断层成像(eit)测定数据分别提取出因为上呼吸道的空气变化、颈动脉的血流变化、因为呼吸造成的颈部运动、舌头的运动、肺内部空气变化或胸部血流变化而导致的成分。
136.电阻抗断层成像(eit)重建部103包括利用所提取出的图案数据将电阻抗断层成像(eit)数据重建成与特定成分对应的电阻抗断层成像(eit)数据的电阻抗断层成像(eit)数据重建部113。电阻抗断层成像(eit)数据重建部113可以利用所提取出的特定图案数据与电阻抗断层成像(eit)数据之间的相对电压变化大小差异将电阻抗断层成像(eit)数据重建成与特定成分对应的电阻抗断层成像(eit)数据。因为在一定时间内测定到的图案数据的相对大小的差异彼此相同，因此电阻抗断层成像(eit)数据重建部113可以利用最小二乘误差法对电阻抗断层成像(eit)数据进行重新调节(rescale)。
137.电阻抗断层成像(eit)重建部103包括利用重建的电阻抗断层成像(eit)数据对与特定成分相关的影像进行复原的影像复原部114。影像复原部114可以在特定成分为因为非内部空气变化或胸部气流变化而导致的成分时对肺内部空气变化影像以及胸部血流变化影像分别进行复原。影像复原部114可以通过灵活地设定电压或电流测定范围而增加可区分噪声的电压数量并借此提升复原影像的品质。
138.如上所述构成的适用本发明之实施例的监测系统100，可以通过如下所述的过程对与血流动力学诊断参数相关的电阻抗断层成像(eit)影像以及数据进行显示。
139.在接下来的说明过程中，将以通过对利用粘附到监测对象的颈部部位的电极监测到的阻抗数据进行加工处理而复原血流影像的过程为例进行说明。
140.电阻抗断层成像(eit)控制部109如图7a所示，可以以测定部为的周长为基础从多个电极中决定供应成对(pair)电极，且如图7b所示，可以向供应成对电极供应电流或变压。此外，可以通过多个电极中除供应成对电极之外的剩余电极中的测定成对电极对在电流或电压影响下感应形成的电流或电压进行测定。此外，可以在通过从测定最大值减去测定最
小值而计算出的电压测定范围内对多个阻抗数据进行测定。
141.即，通过粘附在监测对象的颈部部位的电极部102对包括呼吸相关动噪声、血流(blood flow)以及上呼吸道阻塞(upper airway occlusion)等成分变化在内的多个电学物性进行测定。在所测定到的多个电学物性中还可能包含噪声以及因为监测对象的运动而导致的噪声。
142.电阻抗断层成像(eit)数据生成部111可以以所测定到的多个电学物性的变化为基础生成电阻抗断层成像(eit)数据。所生成的电阻抗断层成像(eit)数据还可能会受到因为上呼吸道狭窄、呼吸运动、颈动脉血液流、下颌(jaw)以及舌头的不规则运动而导致的阻抗变化的影响。
143.图案提取部112可以从208个时间序列电压通道中选择信噪比(snr)最高的16个电压通道作为独立成分分析(ica)算法的输入。所决定的图案数据可以相当于独立成分分析(ica)成分。
144.图案提取部112从16个独立成分分析(ica)成分中去除噪声图案数据。接下来，可以通过计算独立源信号s而通过频谱分析识别出呼吸运动以及血流成分。通过对独立源信号的所有独立成分适用快速傅里叶变换，可以将具有与呼吸速度以及心率对应的基本频率的呼吸成分分别识别成呼吸运动以及血流成分。经过补正的源信号u可以通过下述(数学式1)计算得出。
145.(数学式1)
146.u＝w-1s147.其中，w-1
可以代表经过补正的混合矩阵，而s可以代表独立源信号。w-1
可以通过利用与呼吸运动以及血流的确认构成要素对应的列替换0列的方式计算得出。
148.作为一实例，由图案提取部112对与相当于上呼吸道信号的特定成分对应的图案数据进行提取并执行过滤的结果如图8d所示。在图8d中，图表320可以对应于特定成分，而图表321可以相当于通过低通过滤器之后的上呼吸道信号。
149.此时，可以将与上呼吸道狭窄对应的208个电压数据以适当的振幅进行复原。此外，低通过滤器可以为了在避免对上呼吸道狭窄的图案造成扭曲的同时减少复原的电压数据的残留噪声而使用。接下来，电阻抗断层成像(eit)数据重建部103可以利用所提取出的图案数据以下述(数学式2)为基础对包括与特定成分对应的208个电学物性变化在内的电阻抗断层成像(eit)数据进行重建。
150.(数学式2)
[0151]vj
＝aju
ua
bj[0152]
在数学式2中，vj代表第j个通道的电压，而u代表经过补正的源信号。aj以及bj是与208个电压数据之间的差异值对应的常数，而为了对其进行计算，经过变换的矩阵数据c可以相当于(数学式3)。
[0153]
(数学式3)
[0154][0155]
在(数学式3)中，c是208个电压数据补正常数的矩阵。为了公式的变异，使用矩阵的转置矩阵(t：transpose)。电压补正常数矩阵c可以利用电压的原始信号x以及经过补正
的源信号u以(数学式4)为基础进行重建。
[0156]
(数学式4)
[0157]
c＝x u
uat
(u
ua u
uat
)-1
[0158]
图10a对适用本发明之一实施例的用于对所提取出的图案数据进行重建的构成图进行了图示。
[0159]
即，电阻抗断层成像(eit)数据重建部113可以在加载混合信号401时在bar处理部410中取出背景噪声。主成分分析(pca)处理部411提取出与去除背景噪声之后的信号的电压主要成分对应的主成分分析(pca)图案数据402。主成分分析(pca)图案数据402作为呼吸成分相关数据进行提取和输出。
[0160]
在l-曲线检索部412中对主成分分析(pca)图案数据402中的l-曲线数据进行提取，并对需要在独立成分分析(ica)处理部412中使用的维数缩减电压成分数据进行检索。接下来，在独立成分分析(ica)选择部414中选择并输出独立成分分析(ica)成分中与特定成分对应的独立成分分析(ica)图案数据403。
[0161]
源比较部415可以对主成分分析(pca)图案数据402与独立成分分析(ica)图案数据403的同质性进行确认，而电阻抗断层成像(eit)数据重建部113可以利用主成分分析(pca)图案数据402以及独立成分分析(ica)图案数据402分别重建电阻抗断层成像(eit)数据。
[0162]
在图10b中对混合信号401、主成分分析(pca)图案数据402以及独立成分分析(ica)图案数据403的频率图案进行了例示，混合信号401包括主成分分析(pca)图案数据402以及独立成分分析(ica)图案数据403。
[0163]
如上所述，在图案提取部112中提取出特定成分的图案数据之后，可以在电阻抗断层成像(eit)数据重建部113中以如图10c所示的方式重建生成与复合信号对应的电阻抗断层成像(eit)数据500。即，可以在提取出与呼吸成分510对应的图案数据的同时提取出与血流511对应的图案数据。
[0164]
如上所述的本发明，可以利用阻抗数据从电阻抗断层成像(eit)测定数据中分别分离出因为空气变化或血流变化而导致的成分，并利用所分离出的电阻抗断层成像(eit)数据分别复原空气变化影像520以及血流变化影像521。
[0165]
在本发明的实施例中，影像复原部114可以利用血流流动复原在颈部部位测定到的因为血流变化而导致的影像数据。
[0166]
以通过如上所述的方式复原的包括上呼吸道血流变化信息的血流影像为基础，对心脏以及血管的血流动力学变化程度以及形状、基于血流动力学诊断参数等的至少某一个进行定量化。
[0167]
为此，电阻抗断层成像(eit)控制模块106每秒获取100张以上的复原血流影像，并在血流影像中将血管部位设定为感兴趣区域(region of interest：roi)，接下来将感兴趣区域(roi)内的像素值的变化提取成血流变化信号。
[0168]
作为一实例，每秒提取出100帧以上的复原血流影像并将所提取出的多个帧图像临时存储到内存中。接下来，对各个帧图像的特征进行分析，并获取各个帧图像内的彼此相邻的像素之间的关系。接下来，根据各个帧图像的特征区分为多个色块，并在各个色块中设定识别数据之后存储到内存中。借此，在内存中存储多个像素值，并在各个像素值中存储与
所述色块相关的识别数据。通过对各个色块内的各个像素值的前后帧变化量进行比较而形成各个色块变化量，而各个色块变化量是在各个色块内的多个像素值中利用前后帧的变化量的平均值进行计算。
[0169]
在通过如上所述的方式对感兴趣区域内的像素值进行演算并生成伴随时间发生变化的信号时，所述信号可以以感兴趣区域内的像素值的变化为基础提取成血流变化信号。借此，可以通过与基于以血流影像为基础计算出的阻抗数据变化的平均偏差、平均分散、平均相位延迟以及平均绝对阻抗值中的某一个以上的测定数据关联，计算出血流变化信号的大小变化，并以血流变化信号为基础计算出每搏输出量。
[0170]
图11以图表对设定心脏以及肺的感兴趣区域(roi)并在感兴趣区域中以血流变化信号为基础的像素值的和进行了图示。即，可以确认对于心脏的感兴趣区域(roi
heart
)，在t4时间点上具有最高的血流变化信号，而对于肺的感兴趣区域(roi
lung
)，在t1时间点上具有最高的血流变化信号。如上所述的血流变化信号表示为像素值的总和。如上所述的血流变化信号可以被定义为每搏输出量的值。
[0171]
作为另一实施例，电阻抗断层成像(eit)控制模块106可以将如监测对象的年龄、性别、体重以及身高等个人信息与电阻抗断层成像(eit)测定数据一起适用于每搏输出量的绝对值的计算。为此，电阻抗断层成像(eit)控制模块106可以根据试验值为监测对象的年龄、性别、体重、身高等设定加权值并将其存储到如内存等中。此外，在计算每搏输出量时也可以赋予相应的加权值进行计算。
[0172]
此外，还可以利用每搏输出量以及心率按照如下所述的方式同时计算出心输出量。其中，心率是通过监测部101中所包含的传感器进行测定的值。
[0173]
心输出量(cardiac output)＝每搏输出量(stroke volume)
×
心率(heart rate)
[0174]
此外，还可以利用所计算出的心输出量以及所测定到的血压按照如下所述的方式计算出外周阻力。其中，血压是通过监测部101中所包含的传感器进行测定的值。
[0175]
外周阻力(peripheral resistance)＝血压(blood pressure)/心输出量(cardiac output)
[0176]
如上所述，可以利用通过粘附到颈部的电极测定到的阻抗值对颈动脉的血流影像进行拍摄，并从所述血流影像计算出每搏输出量、心输出量以及外周阻力等血流动力学诊断参数。通过如上所述的方式计算出的血流动力学诊断参数可以与相应部位的血流影像一起通过显示部108进行显示。
[0177]
此外，电阻抗断层成像(eit)控制模块106还可以将所测定到的各种血流动力学诊断参数通过通信模块107以有线或无线方式传送到外部。此外，在所测定到的值大于为了判断监测对象的危险状态而预先设定的值的情况下，还可以在显示部108中输出警告消息或输出警告音。
[0178]
在图8a至图8c中对与从颈部测定到的血流阻抗影像成正比获取到的每搏输出量图表以及心电图图表进行了图示。此外，如图1所示，还可以通过阿拉伯数字以及字母显示每搏输出量、心输出量以及外周阻力值。
[0179]
借此，本发明可以在如胸部、颈部、手臂以及腿部等任意部位选择性地对血管进行电阻抗断层成像，并对包括如每搏输出量、心输出量以及外周阻力等在内的血流动力学诊断参数进行监测。尤其是，本发明可以在如重症患者等难以将电极粘附到胸部并持续性地
执行电阻抗断层成像的情况下，利用在其他血管部位拍摄到的电阻抗断层成像(eit)影像对血流动力学诊断参数进行监测。此外，本发明还可以对重症患者的如药物给药等治疗过程中实时发生变化的血流动力学诊断参数进行实时监测。因此，医疗团队可以实时地对患者的变化状态进行确认，从而为患者的治疗以及诊断预测等过程提供适当的帮助。
[0180]
此外，本发明的监测装置可以实现如下所述的实施例。
[0181]
通过如图5所示的状态图可以确认，还可以使用利用计算机的数据采集部。即，在需要拍摄电阻抗断层成像(eit)影像的人体特定部位的周围粘附电极之后，利用所选择的电极注入电流。接下来，利用剩余的电极对电压进行测定。因此，本发明还可以包括用于对所测定到的电压信号进行采集的数据采集部。
[0182]
此外，本发明可以利用在数据采集部中采集到的电阻抗断层成像(eit)测定数据，借助于由配备于计算机中各种软件以及硬件构成的数据处理装置分别复原气流影响以及血流影像。数据处理装置还可以从各个影像提取出血流动力学诊断参数或肺的不同区域状态变量即呼吸动力学诊断参数。此时，数据处理装置以及数据采集部包括如图9所示的构成。
[0183]
接下来，将对利用呼吸电阻抗断层成像(eit)影像实时测定肺的不同区域状态参数并将其以影像方式进行显示的过程进行说明。
[0184]
图9中所图示的适用本发明之一实施例的监测系统100，可以在机械通气治疗过程中实时输出肺的萎陷区域和正常区域以及过多扩张的相对大小的时间变化并对其进行显示。因此，与上述说明的从血流电阻抗断层成像(eit)影像监测出血流动力学诊断参数的过程相同，将执行从图9中的各个构成要素的关联关系构成呼吸电阻抗断层成像(eit)影像并以呼吸电阻抗断层成像(eit)影像为基础监测出呼吸动力学诊断参数的过程。
[0185]
目前所使用的计算机断层扫描(ct)拍摄或x光(x-ray)无法实现实时或连续监测。但是适用本发明之一实施例的监测系统100，可以通过粘附到胸部部位的电极对阻抗数据进行测定并借此实时且连续地对肺顺应性以及呼吸延迟等状态进行确认。尤其是，本发明可以在执行机械通气治疗过程的同时进行确认。
[0186]
本发明的监测装置如图12a所示，可以显示出呼吸影像和与其连动的潮气量图表、血流影像以及与其连动的每搏输出量图表。即，可以在通过电极测定到的阻抗数据中仅提取出血流成分并显示血流电阻抗断层成像(eit)影像，或者仅提取出呼吸成分并显示呼吸电阻抗断层成像(eit)影像。
[0187]
此外，如图11所示，在血流电阻抗断层成像(eit)影像中可以从像素值的变化提取出血流变化信号并显示每搏输出量图表，而在图12中，在呼吸电阻抗断层成像(eit)影像中可以从像素值的变化提取出呼吸变化信号并显示潮气量图表。
[0188]
图13a是对通过动物试验从机械通气过程中的动物获取到的肺顺应性的影像。所图示的影像显示出伴随着呼吸末正压(peep)的增加，肺顺应性逐渐减小。此外，为了与本发明的监测系统的拍摄影像进行比较而对计算机断层扫描(ct)影像进行了图示。即，计算机断层扫描(ct)影像显示出伴随着呼吸末正压(peep)的增加，肺溶剂逐渐增加。
[0189]
此外，图13b对通过动物试验获取到的呼吸延迟影像进行了图示。通过所图示的影像，可以轻易地确认在正常以及萎陷的情况下，呼吸延迟影像也呈现出了较大的变化。在所图示的图像中，受伤后的呼吸延迟影像的像素值减少。此外，可以确认伴随着呼吸末正压
(peep)的增加，呼吸延迟影像内的像素值差异逐渐减小且肺的萎缩区域减小。此外，为了与本发明的监测系统的拍摄影像进行比较而对计算机断层扫描(ct)影像进行了图示，在计算机断层扫描(ct)影像中也可以确认伴随着呼吸末正压(peep)的增加，萎缩区域逐渐减小。
[0190]
即，如图13a所示，通过适用本发明之实施例的电阻抗断层成像(eit)重建影像也可以观察到与现有的计算机断层扫描(ct)影像相同的肺顺应性影像。此外，如图13b所示，通过适用本发明之实施例的电阻抗断层成像(eit)重建影像也可以观察到与现有的计算机断层扫描(ct)影像相同的呼吸延迟影像。
[0191]
此外，在图14a中以通气影像的中心像素为中心对伴随着呼吸末正压(peep)的增加发生变化的影像的状态进行了图示。所包含的计算机断层扫描(ct)扫描影像a是为了与本发明的呼吸影像进行比较而添加的构成。此外，以基于呼吸末正压(peep)变化量的通气电阻抗断层成像(eit)影像b的中心像素为中心对垂直方向的通气变化以前/后(a/p，anterior-to-posterior ventilation)比例值c进行了图示，而在图14b中将其变化量以图表进行了图示。即，可以确认本发明的前/后(a/p)比例值伴随着呼吸末正压的增加接近于正常值，而且可以通过电阻抗断层成像(eit)影像进行确认的通气影像也更加接近正常值。
[0192]
为了以如上所述的方式对肺的不同区域的状态参数进行实时测定并将其以影像形式进行显示，本发明使用监测系统100。此外，在肺内部的萎陷以及过度扩张的监测过程中，将在机械通气过程中使用的人工呼吸机施加到患者的空气的体积以及压力数据与提供肺内部的空气量变化信息的电阻抗断层成像(eit)通气影像一起进行分析。
[0193]
因此，电极部102需要获得呼吸阻抗数据。作为一实例，在胸部部位可以获得包括呼吸以及血流在内的阻抗数据。因此，在对肺内部的萎陷以及过度扩张进行监测的情况下，将电极部102粘附到监测对象的胸部部位为宜。
[0194]
将以从电极部102监测到的值为基础获取到的阻抗数据通过电阻抗断层成像(eit)重建部103重建成所需要的呼吸阻抗数据，并在影像复原部114中复原呼吸影像。电阻抗断层成像(eit)控制模块106利用复原呼吸影像对可以显示出肺的萎陷以及过度扩张的肺顺应性以及呼吸延迟进行计算。
[0195]
电阻抗断层成像(eit)控制模块106每秒获取25张以上的复原呼吸影像，并在呼吸影像中将一定部位设定为感兴趣区域(region of interest：roi)，接下来将感兴趣区域(roi)内的像素值的变化提取成呼吸变化信号(或气流变化信号)。可以对在电阻抗断层成像(eit)控制模块106中每秒获取的复原呼吸影像的数量(帧数)进行调整设定。
[0196]
作为一实例，图12a是在动物试验过程中监测到的基于心肺功能的电阻抗断层成像(eit)影像，对根据呼吸量发生变化的复原的呼吸影像进行了图示。接下来，将通过从复原呼吸影像对像素值的总和进行演算而获得的潮气量以图表形式进行显示。因此在所图示的图12b中，在每一个呼吸周期内生成一个呼吸影像(tv)，而依次图示的呼吸影像(tv)可以呈现出多个呼吸周期中的通气变化。
[0197]
借此，电阻抗断层成像(eit)控制模块106每秒提取出25帧以上的复原呼吸影像并将所提取出的多个帧图像临时存储到内存中。接下来，对各个帧图像的特征进行分析，并获取各个帧图像内的彼此相邻的像素之间的关系。接下来，根据各个帧图像的特征区分为多个色块，并在各个色块中设定识别数据之后存储到内存中。借此，在内存中存储多个像素值，并在各个像素值中存储与所述色块相关的识别数据。通过对各个色块内的各个像素值
的前后帧变化量进行比较而形成各个色块变化量，而各个色块变化量是在各个色块内的多个像素值中利用前后帧的变化量的平均值进行计算。
[0198]
在通过如上所述的方式对感兴趣区域内的像素值进行演算并生成伴随时间发生变化的信号时，所述信号可以以感兴趣区域内的像素值的变化为基础提取成呼吸变化信号。借此，可以通过与基于以呼吸阻抗影像为基础计算出的阻抗数据变化的平均偏差、平均分散、平均相位延迟以及平均绝对阻抗值中的某一个以上的测定数据关联，计算出呼吸变化信号的大小变化，并以呼吸变化信号为基础计算出潮气量。此时，可以通过为监测对象的年龄、性别、体重以及身高等个人信息预先设定加权值而赋予相应的加权值，并与电阻抗断层成像(eit)测定数据一起适用于潮气量的绝对值的计算。
[0199]
此外，通过对从各个像素提取出的潮气量(δv)以及人工呼吸机所施加的压力(δp)进行演算，可以获得所需要的肺顺应性数据。即，肺顺应性数据c是伴随着单位压力变化发生的体积的变化，是在各个像素中每次呼吸时的肺顺应性值。此外，可以利用从各个像素获取到的肺顺应性数据生成每次呼吸时的肺顺应性影像。
[0200]
肺顺应性(c)＝潮气量(δv)/人工呼吸机施加的压力(δp)
[0201]
图15对依次适用不同的呼吸末正压(peep)值即5、10、15、20、25、20、15以及10等时变化的影像进行了图示。此外，为了与在本发明中实现的肺顺应性图像影像进行比较而对计算机断层扫描(ct)扫描影像a进行了图示。通过计算机断层扫描(ct)扫描影像a可以确认，在呼吸末正压(peep)值增加时，肺也随之逐渐膨胀。
[0202]
此外，与伴随着呼吸末正压(peep)的变化发生变化的计算机断层扫描(ct)影像a相同，可以对通过本发明的构成进行重建的基于呼吸量变化的呼吸影像变化状态b以及肺顺应性图像影像d的变化进行比较确认。此外，可以确认伴随着呼吸末正压(peep)值的增加，呼吸末肺容积(eelv)变化影像c也随之增加。即，可以确认在本发明中重建的电阻抗断层成像(eit)影像可以用于实时地对肺的空气分布进行定量测定。
[0203]
通过如上所述的从呼吸影像获取到的潮气量影像、呼吸末肺容积变化影像以及肺顺应性影像，可以对监测对象的实时变化的状态进行确认。记载于各个影像的下端的阿拉伯数字为呼吸末正压(peep)值。借此，本发明可以在呼吸末正压(peep)的治疗过程中对伴随着呼吸末正压(peep)值的变化发生变化的肺顺应性影像进行实时确认。
[0204]
如上所述，可以确认在肺顺应性影像中伴随着呼吸末正压(peep)的增加，肺顺应性数据随之减小。但是，在机械通气治疗过程中，可能会因为呼吸末正压(peep)的增加而导致在包含于肺的其他区域的像素中发生呼吸延迟。因此，本发明的监测系统的特征在于，在肺的不同部分(区域)各个像素中对每次呼吸过程中的呼吸延迟进行计算。
[0205]
呼吸延迟(rvd)是指各个像素的呼吸延迟，呼吸延迟的演算如下所述，可以通过将从吸气开始到吸气结束为止所需要的时间(t
max-t
min
)与相应像素中从开始吸气到达到相当于最大体积的40％的体积所需要的时间(δt
40％
)进行演算的方式计算得出。即，利用特定像素中的呼吸阻抗达到最大值的40％的时间点对各个像素中的呼吸延迟进行演算。其中，肺的最大体积是利用在机械通气过程中使用的人工呼吸机施加到患者的空气的体积进行测定。此外，时间(δt
40％
)中的时间点40％是根据试验值设定的值，本发明因为在需要实时显示以及监测的治疗过程中需要快速地对信号进行处理，因此被设定成了最佳的时间点。
[0206]
呼吸延迟(rvd)＝{δt
40％
/(t
max-t
min
)}
×
100％
[0207]
此外，可以利用所计算出的各个像素中的呼吸延迟数据生成如图13b所示的呼吸延迟影像。
[0208]
借此，本发明可以从呼吸电阻抗断层成像(eit)影像计算出肺顺应性数据以及呼吸延迟数据，接下来利用通过如上所述的方式获取到的肺顺应性数据生成肺顺应性影像，并利用呼吸延迟数据生成呼吸延迟影像。
[0209]
通常来讲，肺的萎陷以及过度扩张区域中的肺顺应性将减小。因此，可以利用在本发明中生成的肺顺应性影像对肺的萎陷以及过度扩张区域进行诊断。
[0210]
此外，肺的萎陷区域中的呼吸延迟将增加。因此，可以利用肺顺应性影像对肺的萎陷以及过度扩张区域进行诊断，进而利用在本发明中生成的呼吸延迟影像对肺的萎陷以及过度扩张区域进行区分。此外，因为除肺的萎陷以及过度扩张区域之外的剩余区域为正常区域，因此可以对整个肺区域中的肺的萎陷、肺的过度扩张区域以及肺的正常区域等的比例进行计算并进行实时监测。
[0211]
如上所述，本发明可以在如胸部、颈部、手臂以及腿部等任意部位选择性地对血管进行电阻抗断层成像，并对包括如每搏输出量、心输出量以及外周阻力等在内的血流动力学诊断参数进行监测。尤其是，本发明还可以对重症患者的如药物给药等治疗过程中实时发生变化的血流动力学诊断参数进行实时监测。因此，医疗团队可以实时地对患者的变化状态进行确认，从而为患者的治疗以及诊断预测等过程提供适当的帮助。
[0212]
此外，本发明可以利用相同的监测装置对肺的不同区域的状态参数进行实时监测。尤其是，可以利用从肺的呼吸电阻抗断层成像(eit)影像获取到的各个像素中的呼吸变化信号计算出肺顺应性数据并生成肺顺应性影像。此外，可以在各个像素中对每次呼吸过程中发生的呼吸延迟进行计算并利用呼吸延迟数据生成呼吸延迟影像。可以对通过如上所述的方式形成的呼吸延迟影像以及顺应性影像进行比较并借此对肺的萎陷以及肺的过度扩张进行诊断，从而诱导向监测对象施加适当的呼吸末正压。
[0213]
在上述内容中进行的详细说明在所有方面都不应该解释为限制性目的，而是应该解释为示例性目的。本发明的范围应该通过对所附的权利要求书的合理解释做出定义，在本发明的等价范围内做出的所有变更都包含在本发明的范围之内。