Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ОПТИМИЗИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ СБОРА ДАННЫХ И ПОРОГОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ ДЛЯ АЛГОРИТМА ОБНАРУЖЕНИЯ УХУДШЕНИЯ СОСТОЯНИЯ

Настоящая заявка на патент относится, в общем плане, к мониторингу пациента. Она находит конкретное применение в соединении с оптимизацией частоты сбора данных и пороговых значений для обнаружения ухудшения состояния и будет описана с конкретными ссылками на нее. Однако следует понимать, что она также находит применение в других заявках на патент и не обязательно ограничивается до вышеупомянутой заявки на патент.

Необнаруженное ухудшение состояния пациента в медицинских учреждениях давно определяется в качестве профилирующего направления в обеспечении требований безопасности и как затратная составляющая для системы здравоохранения во всем мире. На сегодняшний день доступно множество алгоритмов раннего предупреждения и систем обнаружения ухудшения состояния, которые либо основываются на апериодическом сборе данных (собираемых вручную выборочных показателях жизненно важных функций организма), либо осуществляются через посредство непрерывного поступления данных от систем мониторинга пациента. Исследования показали, что типичный рабочий процесс получения выборочных показателей жизненно важных функций организма является несовершенным, поскольку данные, необходимые для идентификации ухудшения состояния пациента, обычно получают нескоординированным способом, что ограничивает возможность пользователя в клинических условиях обнаруживать ухудшение состояния пациента. В дополнение к этому, непрерывные поступления данных увеличивают нагрузку на пользователя в клинических условиях с точки зрения затруднений осуществления рабочего процесса, таких как условия работы датчика и отвода концов, а также управление батареей, требующие обслуживания непрерывных физиологических сигналов для выстраивания алгоритмов. В дополнение к этому, существующие системы мониторинга пациента оставляют решение вопроса о том, как часто стоит осуществлять сбор данных и когда вычислять шкалу предупреждения, на усмотрение пользователя в клинических условиях.

Настоящая заявка на патент обеспечивает новую и усовершенствованную систему мониторинга пациента, которая решает обозначенные выше и другие проблемы.

В соответствии с одним аспектом обеспечивается система мониторинга пациента. Данная система мониторинга пациента включает в себя один или более датчиков, осуществляющих, с частотой выборки, выборку данных о пациенте для пациента, и контроллер, выполненный с возможностью приема этих данных о пациенте от данного одного или более датчиков. Данный контроллер является запрограммированным с возможностью определения состояния пациента с помощью данных о пациенте и регулирования частоты выборки одного или более датчиков на основании определенного состояния пациента.

В соответствии с одним другим аспектом обеспечивается способ отображения медицинских параметров. Данный способ включает в себя этапы, на которых: принимают данные о пациенте от одного или более датчиков системы мониторинга пациента, сравнивают принятые данные о пациенте с предварительно выбранными пороговыми значениями, указывающими на состояние пациента, определяют состояние пациента из сравнения принятых данных о пациенте с данными предварительно выбранными пороговыми значениями, и регулируют частоту выборки одного или более датчиков на основании определенного состояния пациента.

В соответствии с одним другим аспектом обеспечивается система мониторинга пациента. Данная система мониторинга пациента включает в себя: один или более датчиков, осуществляющих выборку, с частотой выборки, данных о пациенте для пациента, и систему обнаружения ухудшения состояния, которая принимает эти данные о пациенте от данного одного или более датчиков, определяет состояние пациента с помощью данных о пациенте и регулирует частоту выборки одного или более датчиков на основании определенного состояния пациента.

Одно преимущество заключается в оптимизации сбора данных и пороговых значений для обнаружения ухудшения состояния.

Одно другое преимущество заключается в уменьшении количества устройств для мониторинга, которые необходимо регулировать вручную.

Одно другое преимущество заключается в уменьшении количества обнаруживаемых ложных сигналов тревоги или уведомлений о событии.

Одно другое преимущество заключается в уменьшении затрат на систему здравоохранения.

Другие дополнительные преимущества настоящего изобретения будут в полной мере понятны для обычных специалистов в уровне техники по прочтении и осмыслении нижеследующего подробного описания.

Изобретение может принимать форму с использованием различных компонентов и расположений компонентов, а также с использованием различных этапов и расположений этапов. Чертежи осуществляются только в целях иллюстрирования предпочтительных вариантов осуществления и не должны истолковываться как ограничивающие данное изобретение.

Фиг. 1 представляет собой структурную диаграмму IT-инфраструктуры в соответствии с настоящей заявкой на патент.

Фиг. 2 представляет собой кривую вероятностей ухудшения состояния в соответствии с настоящей заявкой на патент.

Фиг. 3 представляет собой блок-схему последовательности операций функционирования системы мониторинга пациента в соответствии с настоящей заявкой на патент.

Настоящая заявка на патент направлена на оптимизирование частоты сбора данных от устройств мониторинга пациента и оптимизирование пороговых значений для алгоритмов обнаружения ухудшения состояния. С вводом в употребление беспроводных интеллектуальных датчиков сбор данных может осуществляться по графику, таким образом, отстраняя пользователя в клинических условиях от принятия решения по графику и оптимизируя получение данных на основании предрасположенности пациента к наступлению случая ухудшения состояния. Посредством оптимизации скорости осуществления выборки данных и использования предрасположенности пациента к наступлению случая ухудшения состояния могут быть реализованы несколько преимуществ. Во-первых, количество необходимых для мониторинга устройств регулируется на основании необходимости для пациента. Во-вторых, мониторинг пациента низкого риска, имеющего низкую претестовую вероятность ухудшения состояния, может осуществляться только каждые три часа, с помощью только датчика пульса и дыхания, не требуя, таким образом, измерений углекислого газа (CO2) и аритмии по электрокардиограмме (EKG). Это обеспечивает не только экономически эффективное решение для больницы, поскольку они могут осуществить наиболее выгодное применение ресурсов мониторинга, но это также минимизирует количество работы, необходимой для поддержания сбора данных от пациента. Количество таких элементов, как датчики, батареи, а также время персонала, для применения к и поддержания работы системы, уменьшается. В дополнение к этому, количество ложных сигналов тревоги также уменьшается, если измерение показателей пациента не осуществляется так часто.

Обращаясь к фиг. 1, структурная диаграмма иллюстрирует один вариант осуществления изобретения инфраструктуры 10 информационной технологии (IT) для медицинского учреждения, такого как больница. Данная IT-инфраструктура 10, надлежащим образом, включает в себя одну или более систем 12 мониторинга пациента, систему 14 информации о пациенте, одну или более систем 16 отображения информации о пациенте, систему 18 обнаружения ухудшения состояния и подобное этому, соединенные между собой через посредство сети 20 связи. Предполагается, что сеть 20 связи включает в себя одну или более из сети Интернет, локальной вычислительной сети, сети широкого доступа, беспроводной сети, проводной сети, сотовой сети, шины передачи данных и подобного этому.

Системы 12 мониторинга пациента получают физиологические данные для пациентов (не продемонстрированы), находящихся на попечении медицинского учреждения. Эти физиологические и другие данные получают автоматически, исходя из измерений физиологических параметров (или показателей жизненно важных функций организма) пациентов, таких как частота сердечных сокращений, температура, степень насыщения крови кислородом, метаболит в крови (лактат глюкозы и так далее), уровень активности и подобное этому. В типичном варианте, каждая из систем 12 мониторинга пациента является ассоциированной, и получает физиологические данные для, с одним пациентом, но предполагается наличие систем мониторинга пациента, ассоциированных с множеством пациентов. В некоторых вариантах осуществления изобретения предполагается, что системы 12 мониторинга пациента включают в себя надеваемые на пациента контрольные устройства и/или контрольные устройства рядом с ним. Физиологические данные, в типичном варианте, получают непрерывно или периодически. Когда физиологические данные получают непрерывно или часто, в одном варианте осуществления изобретения, с целью разбивки потока физиологических данных на дискретные блоки физиологических данных, применяют алгоритм отслеживания тенденций (например, нахождения среднего значения, срединной величины, пиков и так далее). Например, непрерывный поток физиологических данных может быть разделен на блоки предварительно определенной длительности, и к каждому блоку может быть применен алгоритм отслеживания тенденций.

Один или более датчиков 22 надлежащим образом получают физиологические данные. Однако также предполагается, что физиологические данные получают от других компонентов IT-инфраструктуры 10, таких как лабораторное оборудование, клинические информационные системы, лист назначений или электронная медицинская карта, компоненты с пользовательскими устройствами ввода и так далее. Датчики 22 измеряют физиологические параметры пациентов и генерируют показательные для них физиологические данные. В некоторых вариантах осуществления изобретения датчики 22 включают в себя один или более электродов для электрокардиографии (ECG), датчики кровяного давления, датчики SpO2, датчики пульса, термометры, датчики дыхания, датчики выдыхаемых газов, датчики неинвазивного определения кровяного давления (NBP), измерения метаболитов, измерения активности и подобное этому. В типичной ситуации, датчики 22 располагают на пациенте и вне систем 12 мониторинга пациента. Однако предполагается наличие датчиков локально относительно систем мониторинга пациента. В ситуации, когда датчики 22 являются внешними, физиологические данные могут быть получены через посредство шины передачи данных, такой как последовательная шина, универсальная последовательная шина (USB) или тому подобное; через посредство сопряженной с телом системы связи; технологии Bluetooth, технологии ZigBee, проводной или беспроводной сети; медицинской нательной локальной сети (MBAN) или тому подобного. Следует в полной мере понимать, что датчики 22 имеют различные частоты выборок. В одном варианте осуществления изобретения частоты выборок датчиков 22 оптимизируются на основании вероятности ухудшения состояния и будут описаны ниже с дополнительными подробностями.

С целью выполнения обозначенных выше функциональных характеристик, датчики 22 передают измеренные физиологические данные через посредство сопряженной с телом сети связи, связи с использованием технологии Bluetooth, проводной или беспроводной сети, или тому подобного, на контроллер 28 систем 12 мониторинга пациента. Системы 12 мониторинга пациента служат в качестве точки сбора данных о пациенте и/или физиологических данных, измеренных посредством датчиков 22, и обеспечивают временное хранение данных в блоке 30 памяти. Собранные физиологические данные параллельно передают на контроллер 28 в системах 12 мониторинга пациента, которые затем передают физиологические данные, через посредство сети 20 связи, в систему 14 информации о пациенте, где физиологические данные отображают и сохраняют. Контроллер 28 систем 12 мониторинга пациента также осуществляет управление устройством 24 отображения с целью отображения измеренных физиологических данных, принятых от каждого из датчиков 22, на соответствующем устройстве 24 отображения системы мониторинга пациента.

Система 14 информации о пациенте, такая как центральная база учета медицинских данных, принимает данные о пациенте, курсах лечения, результатах визуализации и изучения процедур, назначении лекарственных препаратов и других вмешательствах, и/или физиологические данные пациентов, и сохраняет данные в одном из одного или более своих блоков 34 памяти. В одном варианте осуществления изобретения, данные о пациенте также включают в себя клинические данные, такие как время поступления, текущие назначения лекарственных препаратов, текущие клинические проблемы, текущие результаты лабораторных исследований, текущие жизненно важные показатели, прошлые жизненно важные показатели, электронные записи истории болезни, предыдущую историю болезни, предыдущую историю хирургических вмешательств и подобное этому. В типичной ситуации данные принимают от компонентов IT-инфраструктуры 10, таких как система 12 мониторинга пациента и/или система 16 отображения информации о пациенте, через посредство сети 20 связи. Однако также предполагается, что данные принимают через посредство одного или более пользовательских устройств 36 ввода системы 14 информации о пациенте. Система 14 информации о пациенте также включает в себя устройство 38 отображения для отображения данных о пациенте и физиологических данных, как описано выше. В некоторых вариантах осуществления изобретения система 14 информации о пациенте дополнительно отображает и/или предоставляет возможность осуществления манипуляций с данными о пациенте и/или физиологическими данными в блоках 34 памяти с использованием пользовательских устройств 36 ввода и/или устройства 38 отображения. В дополнение к этому или в альтернативном варианте, в некоторых вариантах осуществления изобретения, система 14 информации о пациенте дополнительно предоставляет компонентам IT-инфраструктуры 10 возможность доступа к данным в блоках 34 памяти через посредство сети 20 связи.

Система 18 обнаружения ухудшения состояния получает данные о пациенте и физиологические данные пациентов от компонентов IT-инфраструктуры 10, таких как система 14 информации о пациенте и/или система 12 мониторинга пациента, и/или от одного или более пользовательских устройств 54 ввода системы 18 обнаружения ухудшения состояния, и отслеживает самые последние физиологически данные пациента для каждого из пациентов. Как было описано выше, частоты выборок датчиков 22 оптимизируются на основании вероятности ухудшения состояния подвергающегося мониторингу пациента. Система 18 обнаружения ухудшения состояния вычисляет вероятность ухудшения состояния из принятых физиологических данных и автоматически устанавливает частоту выборки различных датчиков 22 пациента. В дополнение к этому, каждый раз, когда осуществляется выборка одного из датчиков 22, с использованием самых последних физиологических данных осуществляется повторное вычисление вероятности ухудшения состояния. На основании повторно вычисленной вероятности ухудшения состояния может регулироваться частота выборки датчиков 22. Например, пациент с низкой степенью вероятности ухудшения состояния не требует, чтобы выборка его датчиков осуществлялась так же часто, как и у пациента с высокой степенью вероятности ухудшения состояния.

В конкретном плане, система 18 обнаружения ухудшения состояния получает данные о пациенте и физиологические данные при поступлении пациента и генерирует исходные показатели для пациента. Следует также в полной мере понимать, что исходные показатели пациента могут быть сгенерированы в любой момент времени во время курса лечения. После того как исходные показатели для пациента были сгенерированы, система 18 обнаружения ухудшения состояния вычисляет показатель предрасположенности пациента к ухудшениям состояния и устанавливает пороговое значение вероятности на основе положительного прогностического значения (PPV) и скорости подачи сигнала тревоги. Например, значение PPV представляет собой долю положительных результатов тестов, являющихся истинно положительными величинами (такими как правильно поставленные диагнозы), или вероятности того, что состояние пациента ухудшится. Значение PPV вычисляют с использованием известных способов в уровне техники. Затем посредством системы 18 обнаружения ухудшения состояния вычисляют первичную кривую вероятностей. Следует в полной мере понимать, что функция вероятности показателя предрасположенности может осуществляться на основе данных режима обучения или вычисляться с использованием данных исходных показателей. В одном варианте осуществления изобретения, показатель пациента определяет размер текущего диапазона риска и получается через посредство вычисления с использованием физиологических данных и таблицы определения количественных показателей физиологических параметров. Система 18 обнаружения ухудшения состояния затем определяет, попадают ли принятые физиологические данные в новый диапазон риска. Если физиологические данные попадают в новый диапазон риска, система 18 обнаружения ухудшения состояния осуществляет регулирование соответствующей частоты выборки датчиков 22. В одном другом варианте осуществления изобретения потенциальное ухудшение состояния пациента определяет прогностическая модель.

В дополнительном варианте осуществления изобретения, вероятность ухудшения состояния соответствует конкретной характеристике ухудшения состояния. Конкретные характеристики ухудшения состояния включают в себя представляющие интерес физиологические параметры и соответствующую предварительно сконфигурированную частоту выборки, пороговое значение для определения количественных показателей физиологических параметров, определение диапазона риска на основании определения количественных показателей параметров, целевую вероятность на основании PPV и скорости подачи сигналов тревоги, разрешающую задержку поступления данных, разрешающую задержку определения количественных показателей и подобное этому. После того как система 18 обнаружения ухудшения состояния вычисляет вероятность ухудшения состояния, система 18 обнаружения ухудшения состояния определяет соответствующую характеристику ухудшения состояния и применяет данную характеристику к регулированию установок соответствующих датчиков 22, системы 12 мониторинга пациента и/или системы 18 обнаружения ухудшения состояния. В некоторых вариантах осуществления изобретения, система 108 обнаружения ухудшения состояния пациента дополнительно включает в себя пользовательские устройства 144 ввода и/или устройство 146 отображения, предоставляющее врачу-клиницисту возможность вручную вводить данные о пациенте и/или другие параметры, используемые системой 108 обнаружения ухудшения состояния.

Система 12 мониторинга пациента, система 14 информации о пациенте и система 18 обнаружения ухудшения состояния включают в себя по меньшей мере один процессор, например, микропроцессор, или другое программно управляемое устройство, сконфигурированное с возможностью выполнения программного обеспечения мониторинга пациента для выполнения операций, описанных ниже с дополнительными подробностями. В типичной ситуации программное обеспечение мониторинга пациента, для выполнения посредством процессора, осуществляется на материальном носителе или машиночитаемом носителе данных. Типы носящих не временный характер машиночитаемых носителей включают в себя запоминающее устройство, такое как накопитель на жестком диске, ПЗУ на компакт-диске, ПЗУ на цифровом видеодиске, интернет серверы и подобное этому. Также предполагаются другие осуществления процессора. Контроллеры устройства отображения, специализированные интегральные микросхемы (ASIC), матрицы FPGA, а также микроконтроллеры представляют собой иллюстративные примеры других типов компонентов, которые могут осуществляться для обеспечения функций процессора. Варианты осуществления изобретения могут осуществляться с использованием программного обеспечения для выполнения процессором, аппаратного оборудования или некоторой их комбинации.

Обращаясь к фиг. 2, проиллюстрирована кривая 100 вероятностей ухудшения состояния. Данная кривая 100 вероятностей включает в себя ось 102, обозначающую шкалу раннего предупреждения (EWS) или риск ухудшения состояния, и ось 104, обозначающую время в часах. Кривая вероятностей включает в себя три различных диапазона риска: низкой степени 106, средней степени 108 и высокой степени 110. Когда после поступления вводят первичные данные о пациенте и/или физиологические данные, на основе оптимального положительного прогностического значения (PPV) для обнаружения ухудшения состояния выбирают первичный набор данных 112 и критерии определения диапазона риска. Первичный набор данных 112 также используют для определения скорости 114 поступления сигналов тревоги в установке по уходу за пациентом. Когда критерии определения диапазона риска и скорость поступления сигналов тревоги установлены и основаны на определении количественных показателей предрасположенности, пациент входит в новый диапазон риска кривой 100 вероятностей в момент 116 времени. Предлагаемый дальнейший график осуществления выборки основывается на предварительно определенном пороговом значении вероятности того, что состояние пациента ухудшится до следующего по графику измерения в момент 118 времени. Кривая вероятностей также включает в себя индикатор прогнозируемого времени до следующего уровня t_NL 120 и резервное (буферное) время для получения следующего набора данных t_Buf 122. P(t)det представляет собой функцию прогнозируемого времени до ухудшения состояния.

Фиг. 3 иллюстрирует один пример этапов, выполняемых посредством процессора датчика 22. На этапе 200 извлекают или заносят информацию об исходных показателях пациента. Данная информация об исходных показателях пациента включает в себя возраст, площадь поверхности тела, день поступления в больницу, местоположение источника финансирования, историю течения хронических заболеваний, историю последнего хирургического вмешательства, историю прохождения последней химиотерапии, текущие назначения лекарственных препаратов, причины госпитализации, последний набор жизненно важных показателей и подобное этому. На этапе 202 вычисляют показатель предрасположенности к ухудшению состояния и устанавливают пороговое значение вероятности на основе оптимального положительного прогностического значения (PPV) и скорости подачи сигнала тревоги. На этапе 204 вычисляют или находят набор измерений и первичную кривую вероятностей для ухудшения состояния. На этапе 206 определяют время попадания в диапазон риска и запас времени на доставку данных. На этапе 208 загружают график для устройств, работающих на пациента, и устанавливают рабочие элементы для сбора жизненно важных показателей. На этапе 210 собирают новые данные на текущий график. Если обеспечивается новый график, на этапе 202 извлекают или заносят информацию об исходных показателях пациента.

Настоящее изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления изобретения. По прочтении и осмыслении предшествующего подробного описания специалистам в данной области техники могут прийти в голову модификации и изменения. Предполагается, что настоящее изобретение составлено как включающее все такие модификации и изменения в той мере, насколько они попадают в пределы объема прилагаемых пунктов формулы изобретения или их эквивалентов.