背景技術(shù)：

麻醉介紹

麻醉被定義為藥物誘發(fā)的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，患者喪失意識、喪失對疼痛或任何其他刺激的感覺，即，痛覺缺失以及對全部過程記憶缺失。此外，患者還可能被麻痹(prys-robertsc:anesthesia:apracticalorimpossibleconstruct？brjanaesth1987；59:1341-2)。為了達(dá)到這些目標(biāo)，麻醉師可以使用不同種類的藥物，主要為催眠藥和鎮(zhèn)痛藥。這使得患者能夠經(jīng)受手術(shù)和其他過程，而不會有他們本來會遇到的痛苦和疼痛。

大腦不斷地接收大量刺激。然而，受試者僅處理其中少量部分。當(dāng)施用足夠劑量的催眠藥時(shí)，接下來的意識喪失使患者不能感覺到刺激，但植物神經(jīng)系統(tǒng)和軀體反應(yīng)不一定被消除。當(dāng)施用足夠劑量的鎮(zhèn)痛藥時(shí)，它們阻斷傷害性刺激并且阻止植物神經(jīng)系統(tǒng)和軀體反應(yīng)。然而，它們并不總是引起喪失意識和記憶缺失。

現(xiàn)代麻醉的目標(biāo)之一是，在不會無意地對患者使用過量麻醉劑(這可能導(dǎo)致術(shù)后并發(fā)癥增加)的情況下，確保足夠的意識水平以避免意識清醒。術(shù)中意識恢復(fù)的總發(fā)生率約為0.2％至2％，但在某些高風(fēng)險(xiǎn)患者中(如多處創(chuàng)傷、剖宮產(chǎn)、心臟手術(shù)和血液動力學(xué)不穩(wěn)定患者中)，總發(fā)生率可能會更高。有時(shí)，患者可能會記起噪音甚至聲音。在其他情況下，患者無法移動并且不能提醒麻醉師他們意識清醒，或在最壞的情況下，在手術(shù)進(jìn)行期間處于疼痛狀態(tài)。這是可能導(dǎo)致近50％的患者出現(xiàn)嚴(yán)重的術(shù)后心身功能障礙的并發(fā)癥(schwenderd,kunze-kronawitterh,dietrichp,klasings,forsth,madlerc.consciousawarenessduringgeneralanesthesia:patients’perceptions,emotions,cognitionandreactions.brjanaesth1998；80:133-39)。由于術(shù)中意識清醒可能是麻醉師的主要醫(yī)療法律責(zé)任，并且可能導(dǎo)致患者術(shù)后心身功能障礙，因此應(yīng)當(dāng)被避免。(sandinrh,enlundg,samuelssonp,lennmarkenc:awarenessduringanesthesia:aprospectivecasestudy.lancet.2000；355:707-11.sandinrh.awareness1960-2002,explicitrecallofeventsduringgeneralanesthesia.advexpmedbiol.2003；523:135-47)。

用于評估在全身麻醉期間的傷害性感受的常用臨床方法是ramsay評分，其中，6級是對傷害性刺激無反應(yīng)。

鎮(zhèn)痛介紹

傷害性感受和疼痛感覺定義了對鎮(zhèn)痛的需求，以獲得疼痛緩解。通過鎮(zhèn)痛藥的施用來達(dá)到手術(shù)的鎮(zhèn)痛狀態(tài)。每個患者對鎮(zhèn)痛藥的需求是不同的。因此，優(yōu)選地，需要不斷地非侵入性地監(jiān)測患者的痛覺缺失。盡管不確切，但仍然認(rèn)為諸如心跳過速、高血壓、情緒性出汗和流淚的自主反應(yīng)是傷害性感受的跡象，并且因此認(rèn)為是鎮(zhèn)痛不足的跡象。

在美國專利第6571124號“apparatusandmethodformonitoringskinconductanceandmethodforcontrollingawarningsignal”中描述了一種用于監(jiān)測皮膚電傳導(dǎo)的方法，但該專利旨在用于嬰兒，并且不采用如本專利中的多參數(shù)方法。另外，該專利中所描述的方法通過利用希爾伯特變換分析數(shù)據(jù)來應(yīng)用對icg的擴(kuò)展分析。

自主神經(jīng)系統(tǒng)(ans)包括兩個分支，即副交感神經(jīng)系統(tǒng)和交感神經(jīng)系統(tǒng)，其中在傷害性感受期間交感神經(jīng)反應(yīng)被激活。美國專利第7024234號“methodandapparatusformonitoringtheautonomicnervoussystem”描述了一種算法，該算法分析光體積描記信號，以檢測在睡眠相關(guān)呼吸障礙期間的ans活動。

在huikumattivt(fi)、korhonenilkka(fi)、vangilsmarcusj(fi)、jousimikkoo(fi)、lotjonenjyrkimp(fi)等人的美國專利第2005143665號“methodandanapparatusforpulseplethysmographbaseddetectionofnociceptionduringanesthesiaorsedation”中描述了一種用于評估在麻醉期間的傷害性感受水平的方法。該專利探討了通過體積描記圖(pm)來對傷害性感受進(jìn)行檢測，從中可以得到多個參數(shù)：pm曲線的最大幅度、重搏切跡的幅度、心跳間隔(rr)以及來自pm曲線的其他參數(shù)。這些參數(shù)被用于使用多重邏輯回歸方法來設(shè)計(jì)最終指數(shù)。

在本專利中，應(yīng)用了hr、spo2、icg、eeg和面部emg的附加參數(shù)的組合。這給出了一種更安全的方法，因?yàn)楸环Q為“復(fù)合傷害性感受指數(shù)”(cni)的最終指數(shù)是獨(dú)立的參數(shù)的組合。

pomfrett于1992年提交了美國專利第5,372,140號專利申請，其提出了一種基于對逐搏心率和呼吸一起進(jìn)行分析來提供對麻醉深度測量的方法和設(shè)備。出于此目的，對來自心臟信號的一系列所謂的r波進(jìn)行分析，以確定每個r波相對于它在其中發(fā)生的呼吸周期的時(shí)間上的位置，并且得到表示聚類程度的測量值。此外，利用所謂的循環(huán)統(tǒng)計(jì)來進(jìn)行隨機(jī)性測試，并且最后將測量值與參考值進(jìn)行比較以找到麻醉深度。所提出的測量與主要由副交感神經(jīng)系統(tǒng)控制的呼吸道竇性心律失常有關(guān)。該測量與交感神經(jīng)系統(tǒng)的功能不太相關(guān)，因此不能測量對疼痛的交感神經(jīng)反應(yīng)。結(jié)論是，所公開的方法和設(shè)備不提供可以被視為對患者的鎮(zhèn)痛水平的客觀測量的結(jié)果。

cohen-laroque于1998年提交了美國專利文獻(xiàn)第6,120,443號專利申請“devicefordeterminingthedepthofanesthesia”。該專利描述了患者的心臟活動，從心臟活動檢測周期波，計(jì)算連續(xù)波之間的時(shí)間間隔，確定一系列時(shí)間間隔，以及計(jì)算所述系列的分形維度以及根據(jù)分形維度計(jì)算麻醉深度。通過計(jì)算采樣信號與理論信號之間的最大相關(guān)來對信號進(jìn)行濾波，由此建議信號周期在20至80個間隔之間，然后將時(shí)間間隔重新組合以形成若干個數(shù)字序列，并且最后通過確定所述數(shù)字序列之間的相關(guān)維度來近似分形維度，因此使用兩個至十個序列。所公開的方法數(shù)學(xué)上基于對逐搏心率信號的相關(guān)維度的計(jì)算。理論上，相關(guān)維度需要非常長的數(shù)據(jù)序列，從而導(dǎo)致實(shí)時(shí)監(jiān)測中大的延遲。雖然發(fā)明人提出使用相對短的數(shù)據(jù)序列來使采集延遲最小化，但這使得該方法的理論基礎(chǔ)是有問題的。如上所述，該公開的方法和設(shè)備也不提供可以被視為對患者的鎮(zhèn)痛水平的客觀或可靠測量的結(jié)果。

huiku等人于2002年10月14日提交了“amethodandanapparatusforpulseplethysmographbaseddetectionofnociceptionduringanesthesiaorsedation”，以及iikakorhonen于2003年提交了題為“monitoringaconditionofapatientduringanesthesiaorsedation”的美國專利第6685649號的申請。上述兩個專利均涉及通過對從ecg或從bp獲得的rr間隔進(jìn)行分析來檢測傷害性感受的發(fā)明。根據(jù)rr間隔，定義了強(qiáng)調(diào)加速度的rr間隔。該專利與本發(fā)明不同，因?yàn)樗粚cg與從eeg提取的特征進(jìn)行組合，也不使用鎮(zhèn)痛藥濃度。

在另一示例中，專利文獻(xiàn)us5372140記載了一種用于基于對逐搏心率和呼吸一起進(jìn)行分析來提供對麻醉深度的測量的方法和設(shè)備，其不提供可以被視為對患者的鎮(zhèn)痛水平的客觀測量的結(jié)果。專利文獻(xiàn)us6120443記載了一種用于根據(jù)患者的心臟活動的連續(xù)波之間的一系列時(shí)間間隔的分形維度來計(jì)算麻醉深度的方法。該公開的方法數(shù)學(xué)上基于對逐搏心率信號的相關(guān)維度的計(jì)算。理論上，相關(guān)維度需要非常長的數(shù)據(jù)序列，這導(dǎo)致實(shí)時(shí)監(jiān)測中大的延遲。

傷害性感受和疼痛感覺定義了對鎮(zhèn)痛的需求以獲得疼痛緩解。通過鎮(zhèn)痛藥的施用來達(dá)到手術(shù)的鎮(zhèn)痛狀態(tài)。每個患者對鎮(zhèn)痛藥的需求是不同的，因此，優(yōu)選地，需要不斷地非侵入性地監(jiān)測患者的鎮(zhèn)痛。盡管不確切，但仍然認(rèn)為諸如心跳過速、高血壓、情緒出汗和流淚的自身反應(yīng)是傷害性感受的跡象，從而認(rèn)為鎮(zhèn)痛不足。

前面記載了幾種用于監(jiān)測傷害性感受的方法。在專利文獻(xiàn)us6571124中要求保護(hù)一種監(jiān)測皮膚電傳導(dǎo)的方法，然而，該方法僅被指定用于新生兒并且不采用多參數(shù)方法。在另一示例中，專利文獻(xiàn)us7024234記載了一種算法，該算法分析光體積描記信號，以檢測在睡眠相關(guān)呼吸障礙期間的自主神經(jīng)系統(tǒng)活動。在又一示例中，專利文獻(xiàn)us2005143665記載了一種用于通過體積描記術(shù)來評估在麻醉期間的傷害性感受水平的方法，從中得到被用于使用多重邏輯回歸方法來設(shè)計(jì)最終指數(shù)的多個參數(shù)。在又一示例中，專利文獻(xiàn)6685649記載了一種用于通過對從ecg數(shù)據(jù)或血壓數(shù)據(jù)獲得的rr間隔進(jìn)行分析來檢測傷害性感受的方法。根據(jù)rr間隔定義由加速所強(qiáng)調(diào)的rr間隔。專利文獻(xiàn)us2009/0076339公開了一種通過從ecg和血壓中提取rr間隔來監(jiān)測患者在全身麻醉期間的傷害性感受的方法。該方法基于對hr和bp的同時(shí)增加的檢測，其被定義為非壓力反射。然而，所描述的方法不能檢測患者是否被過度鎮(zhèn)痛，而是僅能夠檢測患者是否對具有30％的陽性預(yù)測值的疼痛刺激作出反應(yīng)。在又一示例中，專利文獻(xiàn)ep1495715記載了一種用于測量彼此獨(dú)立的催眠指數(shù)以及鎮(zhèn)痛指數(shù)的方法。

最后，marugg于2013年12月10日提交了“adeviceandmethodfordeterminingtheprobabilityofresponsetopainandnociceptionofasubjectt”。這是一種用于確定受試者在不同水平的喚醒期間對疼痛和傷害性感受的反應(yīng)的概率(最終qnox)的方法，包括以下步驟：(a)接收腦電圖(eeg)數(shù)據(jù)和肌電圖(emg)數(shù)據(jù)；(b)根據(jù)eeg數(shù)據(jù)來定義意識指數(shù)(qcon)；(c)根據(jù)eeg數(shù)據(jù)和emg數(shù)據(jù)來定義傷害性感受指數(shù)(初始qnox)；以及(d)根據(jù)qcon來定義權(quán)重因子alphaα；其中，如果初始qnox>qcon且qcon<k1，則α由以下公式來定義：[alpha]＝k2-k4×(qcon-k3)；其中，k1、k2、k3和k4是預(yù)定值；如果[alpha]>k2，則[alpha]由以下公式來限定：[alpha]＝k2；并且其中，最終qnox由以下公式來限定：最終qnox＝(1-[alpha])×初始qnox+[alpha]×qcon。雖然該公開文件可能被認(rèn)為是最接近的現(xiàn)有技術(shù)，但是本發(fā)明的幾個特征是新穎的、非顯而易見的，并且響應(yīng)了對用于評估在全身麻醉期間的疼痛和傷害性感受水平的更好和更完善的設(shè)備的長久以來的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的一個目的是公開一種設(shè)備，該設(shè)備配備有用于根據(jù)包括腦電圖(eeg)、面部肌電圖(emg)、心電圖(ecg)的心率變異性(hrv)以及阻抗心動描記圖(icg)的體積描記圖的數(shù)據(jù)來估計(jì)在清醒時(shí)、在全身麻醉或鎮(zhèn)靜期間的疼痛和傷害性感受的裝置，該設(shè)備包括以下特征：用于獲得包含eeg和面部emg的信號的裝置，所述裝置適合于利用位于中間前額、左(右)前額和左(右)面頰處的三個電極從受試者頭皮進(jìn)行記錄；用于獲得三導(dǎo)聯(lián)ecg信號并且適用于根據(jù)所述ecg信號來計(jì)算r-r間隔和hrv的裝置；用于利用位于患者的胸部處的四個電極獲得icg信號的裝置；用于根據(jù)icg獲得體積描記的裝置；適用于計(jì)算eeg信號在約1秒至60秒內(nèi)的快速傅里葉變換(fft)和choi-williams分布；適用于計(jì)算emg信號在約1秒至10秒內(nèi)的頻譜；適用于計(jì)算ecg的r-r間隔的頻譜在約2分鐘至6分鐘內(nèi)的頻譜邊緣頻率；適用于計(jì)算icg信號的希爾伯特變換，根據(jù)該希爾伯特變換來估計(jì)希爾伯特相位的一階導(dǎo)數(shù)中超過某一閾值的峰值數(shù)；適合于將提取的eeg、emg、ecg和icg數(shù)據(jù)組合成由0至99的評分表示的傷害性感受的最終指數(shù)的裝置，其中，值99表示對輕的傷害性刺激的反應(yīng)的高概率，而接近或等于0的值對應(yīng)于例如通過局部麻醉藥物獲得的對傳入傷害性刺激的完全阻斷。

因此，本發(fā)明的另一目的是公開該設(shè)備還被定義為：電極的位置可以為中間前額(在國際10-20電極定位系統(tǒng)中為fp)、左前額(f7)和中眼線下方2cm處的左面頰(顳突)，或者可替選地，電極位置可以為中間前額、右前額和中眼線下方2cm處的右面頰(顳突)。

因此，本發(fā)明的另一目的是公開該設(shè)備還通過如下來改進(jìn)：通過對被定義為r-r間隔的信號進(jìn)行快速傅里葉變換(fft)來計(jì)算hrv；頻譜的百分之九十五的頻譜邊緣頻率(sef)用于傷害性感受指數(shù)的后續(xù)計(jì)算。

因此，本發(fā)明的另一目的是公開該設(shè)備還通過如下來改進(jìn)：計(jì)算體積描記曲線的希爾伯特變換。

因此，本發(fā)明的另一目的是公開該設(shè)備還通過如下來改進(jìn)：估計(jì)在約至少1s至60s上并且約至少0hz至100hz上的choi-williams分布以及計(jì)算1s和1hz的方形的能量的可變性。

因此，本發(fā)明的另一目的是公開該設(shè)備還通過如下來改進(jìn)：計(jì)算eeg與阻抗心動描記圖之間的互信息以及fokker-planck漂移及擴(kuò)散系數(shù)。

因此，本發(fā)明的另一目的是公開該設(shè)備還通過如下來定義：計(jì)算頻譜的不同頻帶中的能量。

因此，本發(fā)明的另一目的是公開該設(shè)備還被定義為：r-r間隔的快速傅立葉變換(fft)原理；根據(jù)頻譜，百分之九十五的頻譜邊緣頻率(sef)被計(jì)算并且用于傷害性感受指數(shù)的后續(xù)計(jì)算。

因此，本發(fā)明的另一目的是公開該設(shè)備還被改進(jìn)為：以約250hz的采樣頻率來測量icg，然后對約1s至10s持續(xù)時(shí)間的信號執(zhí)行希爾伯特變換；根據(jù)希爾伯特變換來計(jì)算希爾伯特相位的一階導(dǎo)數(shù)中超過某一閾值的峰值數(shù)；該參數(shù)用于傷害性感受指數(shù)的后續(xù)計(jì)算。

因此，本發(fā)明的另一目的是公開該設(shè)備，該設(shè)備描述了全部包括在分類器中的參數(shù)，該分類器可以但不一定是多線性或邏輯回歸、二次方程或模糊推理推理器或自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)，其中，分類器的輸出是傷害性感受指數(shù)，傷害性感受指數(shù)是與患者對傷害性刺激的反應(yīng)的概率相關(guān)聯(lián)的指數(shù)。

因此，本發(fā)明的一個目的是公開一種用于根據(jù)包括腦電圖(eeg)、面部肌電圖(emg)、心電圖(ecg)的心率變異性(hrv)以及阻抗心動描記圖(icg)的體積描記圖的數(shù)據(jù)來估計(jì)在清醒時(shí)、在全身麻醉或鎮(zhèn)靜期間的疼痛并且計(jì)算傷害性感受水平的方法，該方法包括以下步驟：利用位于中間前額、左(右)前額和左(右)面頰處的三個電極從受試者頭皮獲得包含eeg和面部emg的信號記錄；獲得三引線ecg信號并且根據(jù)所述ecg信號來計(jì)算r-r間隔和hrv；利用位于患者的胸部處的四個電極獲得icg信號；根據(jù)icg獲得體積描記圖；計(jì)算eeg信號在約1秒至60秒內(nèi)的快速傅里葉變換(fft)和choi-williams分布；計(jì)算emg信號在1秒至10秒內(nèi)的頻譜；計(jì)算ecg的r-r間隔的頻譜在約2分鐘至6分鐘內(nèi)的頻譜邊緣頻率；計(jì)算icg信號的希爾伯特變換，根據(jù)希爾伯特變換來估計(jì)希爾伯特相位的一階導(dǎo)數(shù)中超過某一閾值的峰值數(shù)；將提取的eeg、emg、ecg和icg數(shù)據(jù)組合成由0至99的評分表示的傷害性感受的最終指數(shù)，其中，值99表示對輕的傷害性刺激的反應(yīng)的高概率，而接近或等于0的值對應(yīng)于例如通過局部麻醉藥物獲得的對傳入傷害性刺激的完全阻斷。

因此，本發(fā)明的另一目的是公開該方法，其中，所述電極還可以位于選自由以下組成的組的位置：中間前額(在國際10-20電極定位系統(tǒng)中為fp)，左前額(f7)和中眼線下方2cm處的左面頰(顳突)，或者可替選地，電極位置可以為中間前額、右前額和中眼線下方2cm處的右面頰(顳突)以及其任意組合。

因此，本發(fā)明的另一目的是公開該方法，其中，所述步驟還包括以下步驟，通過對被定義為r-r間隔的信號進(jìn)行快速傅里葉變換(fft)來計(jì)算hrv；頻譜的百分之九十五的頻譜邊緣頻率(sef)用于傷害性感受指數(shù)的后續(xù)計(jì)算。

因此，本發(fā)明的另一目的是公開該方法，其中，所述步驟還包括計(jì)算體積描記曲線的希爾伯特變換的步驟。

因此，本發(fā)明的另一目的是公開該方法，其中，所述步驟還包括以下步驟，估計(jì)在至少1s至60s上并且約至少0hz至100hz內(nèi)的choi-williams分布，計(jì)算1s和1hz的方形的能量的可變性。

因此，本發(fā)明的另一目的是公開該方法，其中，所述方法還包括計(jì)算eeg與阻抗心動描記圖之間的互信息以及fokker-planck漂移及擴(kuò)散系數(shù)的步驟。

因此，本發(fā)明的另一目的是公開該方法，其中，所述步驟還包括計(jì)算頻譜的不同頻帶中的能量的步驟。

因此，本發(fā)明的另一目的是公開該方法，所述步驟還被定義為，r-r間隔的快速傅里葉變換(fft)的原理；根據(jù)頻譜，百分之九十五的頻譜邊緣頻率(sef)被計(jì)算并且用于傷害性感受指數(shù)的后續(xù)計(jì)算。

因此，本發(fā)明的另一目的是公開該方法，其中，所述步驟還被改進(jìn)為：以約250hz的采樣頻率來測量icg，然后對1s至10s持續(xù)時(shí)間的信號執(zhí)行希爾伯特變換；根據(jù)希爾伯特變換來計(jì)算希爾伯特相位的一階導(dǎo)數(shù)中超過某一閾值的峰值數(shù)；該參數(shù)用于傷害性感受指數(shù)的后續(xù)計(jì)算。

因此，本發(fā)明的另一目的是公開該方法，其中，所述方法描述了全部包括在分類器中的參數(shù)，該分類器可以但不一定是多線性或邏輯回歸、二次方程或模糊推理推理器或自適應(yīng)神經(jīng)元模糊推理系統(tǒng)，其中，分類器的輸出是傷害性感受指數(shù)，傷害性感受指數(shù)是與患者對傷害性刺激的反應(yīng)的概率相關(guān)聯(lián)的指數(shù)。

具體實(shí)施方式

提供以下描述，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠利用本發(fā)明并且闡述發(fā)明人所設(shè)想的實(shí)施本發(fā)明的最佳方式。然而，由于已經(jīng)具體定義了本發(fā)明的一般原理來提供一種用于評估在清醒時(shí)或在全身麻醉期間的疼痛和傷害性感受水平的設(shè)備，因此，各種修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯然的。因此，已經(jīng)獲得了用于應(yīng)用這樣的設(shè)備的新穎方法。

術(shù)語“eeg”在下文中指腦電圖。

術(shù)語“emg”在下文中指面部肌電圖。

術(shù)語“hrv”在下文中指心率變異性。

術(shù)語“ecg”在下文中指心電圖。

術(shù)語“icg”在下文中指阻抗心動描記圖(impedancecardiography)的體積描記圖。

術(shù)語“fft”在下文中指快速傅里葉變換。

術(shù)語“cni”在下文中指復(fù)合傷害性感受指數(shù)。

術(shù)語“anfis”在下文中指自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)。

術(shù)語“sef”在下文中指頻譜邊緣頻率。

術(shù)語“約”在下文中指所提及值的±25％。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，該設(shè)備配備有用于根據(jù)包括腦電圖(eeg)、面部肌電圖(emg)、心電圖(ecg)的心率變異性(hrv)以及阻抗心動描記圖(icg)的體積描記圖的數(shù)據(jù)來測量在清醒時(shí)、在全身麻醉或鎮(zhèn)靜期間的疼痛并且適合于計(jì)算傷害性感受水平的裝置，該設(shè)備包括以下特征：

1.用于獲得包含eeg和面部emg的信號的裝置，所述裝置適合于利用位于中間前額、左(右)前額和左(右)面頰處的三個電極從受試者頭皮進(jìn)行記錄；

2.用于獲得三引線ecg信號并且適用于根據(jù)所述ecg信號來計(jì)算r-r間隔和心率變異性(hrv)的裝置；

3.用于利用位于患者的胸部處的四個電極獲得阻抗心動描記圖(icg)信號的裝置；

4.用于根據(jù)阻抗心動描記圖(icg)獲得體積描記的裝置；

5.適用于計(jì)算eeg信號在1秒至60秒上的快速傅里葉變換(fft)和cho-williams分布；

6.適用于計(jì)算emg信號在1秒至10秒內(nèi)的頻譜；

7.適用于計(jì)算ecg的r-r間隔的頻譜在約2分鐘至6分鐘上的頻譜邊緣頻率；

8.適用于計(jì)算icg信號的希爾伯特變換，根據(jù)希爾伯特變換來估計(jì)希爾伯特相位的一階導(dǎo)數(shù)中超過某一閾值的峰值數(shù)；

9.適用于將提取的eeg、emg、ecg和icg數(shù)據(jù)組合成由0至99的評分表示的傷害性感受的最終指數(shù)的裝置，其中，值99表示對輕的傷害性刺激的反應(yīng)的高概率，而接近或等于0的值對應(yīng)于例如通過局部麻醉藥物獲得的對傳入傷害性刺激的完全阻斷。

現(xiàn)在參照圖1，示出了本發(fā)明的流程圖。從位于受試者的前額上的三個表面電極記錄(1)單通道eeg(2)和emg(4)信號。利用兩個位于胸部兩個位于頸部的4個表面電極來記錄ecg(8)，估計(jì)快速傅里葉變換(9)，并且隨后計(jì)算(10)心率變異性。從eeg、emg和hrv提取的參數(shù)都被用作分類器(13)的輸入，分類器(13)可以是線性回歸、邏輯回歸、模糊邏輯分類器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或模糊邏輯系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之間的混合，例如自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)(anfis)。分類器的輸出是復(fù)合傷害性感受指數(shù)(cni)(14)。如果患者不對傷害性刺激作出反應(yīng)，則cni采取低值，如果患者作出反應(yīng)，則cni采取高值。

在一種實(shí)施方式中，電極的位置可以為中間前額(在國際10-20電極定位系統(tǒng)中為fp)、左前額(f7)和中眼線下方2cm處的左面頰(顳突)，或者可替選地，電極位置可以為中間前額、右前額和中眼線下方2cm處的右面頰(顳突)。

從eeg(2)的時(shí)域提取頻帶(3)。對eeg執(zhí)行fft，使得能夠計(jì)算頻率比。針對eeg和ecg的頻帶，計(jì)算互信息、fokker-planck漂移及擴(kuò)散系數(shù)和交叉相關(guān)性。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，從記錄ecg的相同電極記錄阻抗心動描記圖(6)。使用希爾伯特變換和體積描記圖曲線的一階導(dǎo)數(shù)作為分類器的輸入(7)。

圖2示出了cni的行為的示例。x軸表示時(shí)間，而y軸表示cni和鎮(zhèn)痛藥(在該示例中為瑞芬太尼)的效應(yīng)部位濃度。當(dāng)沒有對患者施用鎮(zhèn)痛藥時(shí)，cni高，表明患者對傷害性刺激的反應(yīng)的概率高，從而導(dǎo)致諸如心肌梗塞或中風(fēng)等血液動力學(xué)并發(fā)癥。當(dāng)鎮(zhèn)痛藥(例如，瑞芬太尼)開始生效時(shí)，cni正在下降至較低值，表明對傷害性刺激的反應(yīng)的概率較低。然而，非常強(qiáng)的傷害性刺激可能會導(dǎo)致cni增加，即使已施用鎮(zhèn)痛。

cni的范圍可以為從0至99。對傷害性刺激的反應(yīng)的概率遵循反曲形邏輯回歸。這在圖3中示出，其示出了cni的值99意味著對輕的傷害性刺激的反應(yīng)的概率接近于1。cni等于0被定義為對傳入傷害性刺激的完全阻斷。

心率變異性

通過在120s至800s的時(shí)段上對hr信號執(zhí)行快速傅里葉變換來計(jì)算hrv。由此，如圖4所示，頻譜邊緣頻率(sef)可以被計(jì)算為獲得總頻譜面積的95％的頻率。如圖1(10)中所示，hrv的sef用作分類器的輸入。

eeg

對eeg應(yīng)用快速傅里葉變換(fft)，并且定義頻帶中的能量。由此計(jì)算用作分類器的輸入的比率。針對計(jì)算的eeg、emg和ecg的頻率來計(jì)算互信息、fokker-planck漂移及擴(kuò)散系數(shù)和交叉相關(guān)性。

體積描記圖曲線

在優(yōu)選實(shí)施方式中，體積描記圖曲線是通過以下構(gòu)成的：在兩個電極中注入電流，同時(shí)記錄兩個相鄰電極之間的電壓，優(yōu)選地，在10khz至200khz范圍內(nèi)的頻率上。然后計(jì)算阻抗，然后將體積描記曲線定義為阻抗或阻抗心動描記圖。

鎮(zhèn)痛藥濃度和生物相

鎮(zhèn)痛藥的濃度可以是但不限于由輸液泵輸注的瑞芬太尼的血藥濃度。生物相可能是瑞芬太尼的效應(yīng)部位濃度。其中任一個可以用作模型的輸入。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，在清醒時(shí)、在全身麻醉或鎮(zhèn)靜期間執(zhí)行上述測量。

附圖說明

圖1示出了本發(fā)明的示意流程圖。

圖2示出了在鎮(zhèn)痛藥的輸注期間復(fù)合傷害性感受指數(shù)(cni)的演化的示意圖。

圖3示出了表示復(fù)合傷害性感受指數(shù)(cni)與對傷害性刺激的反應(yīng)的概率之間的概念關(guān)系的反曲線的示意圖。

圖4示出了通過快速傅里葉變換估計(jì)的r-r間隔的頻譜分析的示意流程圖。頻譜邊緣頻率(sef)被定義為達(dá)到頻譜的面積或能量的95％的頻率。