選擇最佳加速度計(jì)感測軸用于無導(dǎo)線起搏器中速率響應(yīng)的制作方法
【專利摘要】醫(yī)療裝置及相關(guān)聯(lián)的方法記錄來自多軸傳感器的每條實(shí)際軸的信號。從所述多軸傳感器的所述實(shí)際軸以及多條虛擬軸中標(biāo)識用于監(jiān)測患者的生理信號的最佳軸。定義所述最佳軸的坐標(biāo)被存儲(chǔ)作為來自所述多軸傳感器的每條實(shí)際軸的所述信號的對應(yīng)加權(quán)因數(shù)。使用所述多軸傳感器信號和所述加權(quán)因數(shù)來確定所述生理信號的度量。
【專利說明】
選擇最佳加速度計(jì)感測軸用于無導(dǎo)線起搏器中速率響應(yīng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本公開涉及具有多軸傳感器的可植入式醫(yī)療裝置以及一種用于確定從多軸信號 中導(dǎo)出的用于監(jiān)測患者病情的最佳信號的相關(guān)聯(lián)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 許多可植入式醫(yī)療裝置（MD)可用于急性或慢性植入患者體內(nèi)。一些可植入式醫(yī) 療裝置可用于監(jiān)測患者的生理信號，諸如心臟起搏器、可植入式血液動(dòng)力監(jiān)測器、可植入式 心臟監(jiān)測器(有時(shí)稱為可植入式循環(huán)記錄器或ECG監(jiān)測器）、可植入式血液化學(xué)監(jiān)測器、可植 入式壓力監(jiān)測器等。用于監(jiān)測患者的醫(yī)療裝置所利用的各種類型的生理傳感器包括用于測 量電信號和/或阻抗的電極、壓電晶體、加速度計(jì)、壓力傳感器、PH值傳感器、聲學(xué)傳感器、溫 度傳感器、氧傳感器以及更多。
[0003] 生理信號可以由醫(yī)療裝置進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和分析，以便生成關(guān)于患者的對臨床醫(yī) 生診斷病情或規(guī)劃醫(yī)學(xué)治療方案有用的生理數(shù)據(jù)。一些可植入式裝置可以被配置成遞送與 監(jiān)測生理信號相關(guān)聯(lián)的治療。可以對生理信號進(jìn)行處理和分析以便確定何時(shí)需要治療或者 需要如何調(diào)整治療而對患者有益。由可植入式醫(yī)療裝置遞送的治療可以包括電刺激治療 (例如心臟起搏、心臟復(fù)律/除顫電擊脈沖、或神經(jīng)刺激）以及藥理學(xué)治療或生物流體遞送治 療。
[0004] 為了提供確定醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)、檢測狀況、控制自動(dòng)治療遞送或通常生成可由臨床醫(yī)生 用來進(jìn)行診斷和預(yù)測的形式的數(shù)據(jù)所需的可靠生理數(shù)據(jù)，需要可靠的傳感器信號。例如，可 以根據(jù)加速度計(jì)確定患者活動(dòng)水平，從而以滿足患者的代謝需要的心率提供速率響應(yīng)起 搏。加速度計(jì)信號可能經(jīng)受并不直接與患者活動(dòng)或鍛煉相關(guān)聯(lián)的噪聲或運(yùn)動(dòng)，如心臟運(yùn)動(dòng) 或呼吸運(yùn)動(dòng)。需要方法來標(biāo)識提供可接受的信噪比的傳感器信號以用于可靠信號處理。
【附圖說明】
[0005] 圖1是概念圖，展示了一種可用于監(jiān)測患者的一種或多種生理參數(shù)并提供治療的 治療系統(tǒng)。
[0006] 圖2是可實(shí)現(xiàn)在此公開的技術(shù)的Bffi的一個(gè)示例。
[0007] 圖3是圖2的Bffi的示例配置的功能框圖。
[0008] 圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于選擇用于監(jiān)測患者的運(yùn)動(dòng)的加速度計(jì)信號軸的方法 的流程圖。
[0009] 圖5A和圖5B是示例圖，展示了在單位球面的表面上均勻分布的虛擬加速度計(jì)軸。
[0010] 圖6是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的用于選擇用于監(jiān)測患者活動(dòng)的加速度計(jì)軸的方法的流 程圖。
[0011] 圖7是根據(jù)另一個(gè)示例的用于使用多軸傳感器控制治療的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 在此公開了用于從可植入式或可佩帶醫(yī)療裝置內(nèi)的多軸傳感器中選擇用于監(jiān)測 生理信號的最佳軸的技術(shù)。所述最佳軸可以是傳感器的實(shí)際物理軸、或者是傳感器的被確 定為實(shí)際軸(real axis)信號當(dāng)中的兩個(gè)或更多個(gè)的組合的虛擬軸(virtual axis)。為了 說明所公開的技術(shù)，在此結(jié)合附圖描述了一種包括用于監(jiān)測患者活動(dòng)的多軸加速度計(jì)的 頂D。在此示例中，使得MD處理器能夠從所述實(shí)際軸信號以及由所述實(shí)際軸信號生成的虛 擬軸信號中選擇用于監(jiān)測指示患者活動(dòng)的患者身體運(yùn)動(dòng)的最佳軸。在此描述了所公開的技 術(shù)的這些和其他方面。列出了示例和其他類型的裝置和傳感器，（然而不限于）可以實(shí)現(xiàn)所 公開的用于從實(shí)際軸和虛擬軸當(dāng)中選擇用于監(jiān)測生理信號的最佳信號軸的技術(shù)。
[0013] 僅具有單軸加速度計(jì)的裝置中的加速度計(jì)取向的改變會(huì)導(dǎo)致低信噪比以及休息 和活動(dòng)之間和/或不同活動(dòng)程度之間的較差區(qū)別性。通過提供多軸加速度計(jì)，可以隨著時(shí)間 根據(jù)需要調(diào)整用于根據(jù)加速度計(jì)推導(dǎo)患者活動(dòng)度量(metric)的實(shí)際物理軸和虛擬軸。例 如，如果加速度計(jì)的取向或位置隨著時(shí)間改變，最初選定的傳感器軸可能產(chǎn)生具有減小的 信噪比的信號。對多個(gè)實(shí)際軸信號和虛擬軸信號的評估使得能夠選擇具有提高的信噪比的 不同軸信號。
[0014] 圖1是概念圖，展示了可以用于監(jiān)測病人14的一個(gè)或多個(gè)生理參數(shù)和/或用于向患 者14的心臟12提供治療的醫(yī)療監(jiān)測和治療遞送系統(tǒng)10。治療系統(tǒng)10包括被配置成用于與編 程器24無線通信的頂D 16JMD 16是可植入式無導(dǎo)線起搏器，所述可植入式無導(dǎo)線起搏器 能夠經(jīng)由其外殼上的一個(gè)或多個(gè)電極(圖1中未示出）向心臟12提供電信號。另外，頂D 16可 以經(jīng)由其外殼上的電極感測伴隨心臟12的去極化和復(fù)極化而來的心臟電信號。在一些實(shí)例 中，頂D 16基于心臟12內(nèi)感測的心臟電信號來向心臟12提供起搏脈沖。
[0015] Hffi 16包括用于將頂D 16固定至患者組織上的一組主動(dòng)固定尖頭。頂D 16可以包 括如共同轉(zhuǎn)讓的核準(zhǔn)前公開U.s. 2012/0172892(格魯巴奇(Grubac)等人）中所公開的一組 主動(dòng)固定尖頭，此公開以其整體通過引用結(jié)合在此。在圖1的示例中，MD 16完全位于心臟 12內(nèi)，靠近右心室28的內(nèi)壁以提供右心室(RV)起搏。雖然頂D 16在圖1的示例中被示出在心 臟12內(nèi)并且靠近右心室28的內(nèi)壁，但是頂D 16可以位于心臟12外側(cè)或內(nèi)側(cè)的任何其他位置 處。例如，頂D 16可以位于右心房26、左心房36、和/或左心室32的外部或內(nèi)部，例如從而提 供對應(yīng)的右心房、左心房、和左心室感測和起搏。
[0016] 取決于植入位置，頂D 16可以包括其他刺激功能。例如，頂D 16可以提供房室結(jié)刺 激、脂肪墊刺激、迷走神經(jīng)刺激、或其他類型的神經(jīng)刺激。在其他實(shí)例中，頂D 16可以是出于 患者監(jiān)測目的而感測心臟12的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的監(jiān)測器，并且可能不提供任何刺激功能或 治療遞送功能。在一些示例中，系統(tǒng)10可以包括多個(gè)無導(dǎo)線MD 16,例如用于在各個(gè)位置提 供刺激和/或感測。
[0017] 圖1進(jìn)一步描繪了與頂D 16無線通信的編程器24。在一些示例中，編程器24包括手 持計(jì)算裝置、計(jì)算機(jī)工作站、或聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算裝置。編程器24包括向用戶呈現(xiàn)信息并且從用戶 處接收輸入的用戶接口。應(yīng)當(dāng)注意的是，用戶還可以通過聯(lián)網(wǎng)計(jì)算裝置遠(yuǎn)程地與編程器24 進(jìn)行交互。
[0018] 用戶(諸如內(nèi)科醫(yī)生、技術(shù)員、外科醫(yī)生、電生理學(xué)家、其他臨床醫(yī)生、或患者)與編 程器24進(jìn)行交互以便與頂D 16通信。例如，用戶可以與編程器24進(jìn)行交互以便從MD 16檢 索生理信息或診斷信息。用戶還可以與編程器24進(jìn)行交互以便對MD 16進(jìn)行編程，例如選 擇頂D 16的操作參數(shù)的值。用戶可以使用編程器24從頂D 16檢索與心臟12的心律、心臟中 隨著時(shí)間的趨勢、或者心律失常事件相關(guān)的信息。
[0019] 用戶可以使用編程器24從IMD 16檢索關(guān)于患者14的其他感測到的生理參數(shù)的信 息或者從所感測到的生理信號中導(dǎo)出的信息，如心臟內(nèi)壓或血管內(nèi)壓、活動(dòng)、姿勢、組織氧 水平、血氧水平、呼吸、組織灌注、心音、心電圖（EGM)、心內(nèi)阻抗、或胸阻抗。在一些示例中， 用戶可以使用編程器24從頂D 16或系統(tǒng)10的其他部件（如頂D 16的電源)檢索關(guān)于頂D 16 的性能的信息。作為另一個(gè)示例，用戶可以與編程器24進(jìn)行交互以便對頂D 16進(jìn)行編程，包 括選擇由頂D 16所提供的用于患者監(jiān)測和治療遞送(如起搏或神經(jīng)刺激)的控制參數(shù)值。
[0020] 頂D 16和編程器24可以通過無線通信來進(jìn)行通信。通信技術(shù)的實(shí)例可以包括例如 低頻或射頻(RF)遙測術(shù)，但其他技術(shù)也被涵蓋在內(nèi)。在一些實(shí)例中，編程器24可以包括編程 頭部，該編程頭部可以鄰近患者的身體靠近MD 16植入位點(diǎn)放置以便改善頂D 16與編程器 24之間的通信質(zhì)量或安全性。
[0021] 在一些示例中，IMD 16包括能夠在三個(gè)不同維度內(nèi)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信號的三維加速計(jì) (圖1中未示出）。例如，所述加速度計(jì)可以產(chǎn)生與三條正交軸x、y和z上的運(yùn)動(dòng)相對應(yīng)的信 號。在植入MD 16時(shí)，這三條正交軸相對于患者的解剖結(jié)構(gòu)的取向?qū)⒉淮_定，因?yàn)樵谥踩脒^ 程中可能發(fā)生頂D 16的轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，當(dāng)頂D 16經(jīng)受心臟運(yùn)動(dòng)、姿勢改變或其他身體移動(dòng)時(shí)， 頂D 16取向相對于患者的解剖結(jié)構(gòu)會(huì)隨著時(shí)間發(fā)生改變。這樣，提供最佳信噪比的用于監(jiān) 測感興趣的患者運(yùn)動(dòng)的加速度計(jì)軸可能是未知的。最佳軸在患者之間會(huì)各不不同，并且由 于IMD 16相對于患者的解剖結(jié)構(gòu)的位置的改變和/或患者姿勢或其他因素的改變，在給定 患者內(nèi)隨著時(shí)間而不同。
[0022] 雖然圖1中示出了單室無導(dǎo)線裝置，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在此所公開的技術(shù)可以通過無 數(shù)類型的可植入式醫(yī)療裝置或被配置成用于監(jiān)測患者和/或遞送治療的可植入式醫(yī)療裝置 的組合實(shí)現(xiàn)。在此所公開的技術(shù)可以應(yīng)用于任何醫(yī)療傳感器或具有用于感測信號的多條軸 的傳感器的組合，所述信號用于監(jiān)測患者。此類傳感器可以包括在心臟監(jiān)測器、血液動(dòng)力監(jiān) 測器、起搏器、可植入式心律轉(zhuǎn)變器、神經(jīng)刺激器、藥物遞送栗、或其他可植入式或由患者佩 帶的醫(yī)療裝置內(nèi)?？梢员慌渲贸捎糜谘刂鴥蓷l或更多條感測軸感測信號的其他生理傳感器 的示例包括:光學(xué)傳感器、用于感測由患者的身體所生成的生理電信號或者用于感測生物 阻抗的電極、麥克風(fēng)或其他聲學(xué)傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器、壓力傳感器、以及被配 置成用于產(chǎn)生與血流或血容量有關(guān)的信號的傳感器。
[0023] 圖2是包括尖頭固定和電極子組件100、電子子組件150和遞送工具接口 158的無導(dǎo) 線頂D 16的概念圖。遞送工具接口 158位于電子子組件150的近端。遞送工具接口 158被配置 成用于連接至遞送裝置(如導(dǎo)管），所述遞送裝置用于在植入過程中將MD 16例如定位在心 室之間。
[0024] 電子子組件150包括控制頂D 16的感測功能和醫(yī)療遞送功能(如果可用的話)的控 制電子裝置152、以及為控制電子裝置152供電的電池160。電池160可以包括共同轉(zhuǎn)讓的第 8，433，409號美國專利(約翰遜(Johnson)等人）中所公開的電池的特征，此專利的全部內(nèi)容 通過引用結(jié)合在此。作為一個(gè)示例，控制電子裝置152可以包括感測電路、刺激發(fā)生器和遙 測模塊。控制電子裝置152在一個(gè)實(shí)施例中包括用于監(jiān)測患者活動(dòng)的三維加速度計(jì)，用于控 制對患者14的速率響應(yīng)起搏。
[0025] 尖頭固定子組件100被配置成用于將無導(dǎo)線頂D 16錨定至患者組織（如心臟12的 壁），從而將電極164定位成操作性接近目標(biāo)組織，用于感測心臟電信號和/或遞送電刺激脈 沖。尖頭固定子組件100是可以用于穩(wěn)固頂D 16的植入位置的固定構(gòu)件的一個(gè)示例?？梢圆?用許多種類型的有源和/或無源固定構(gòu)件用于將Bffi 16錨定或穩(wěn)定在植入位置。當(dāng)MD 16 經(jīng)靜脈前進(jìn)至右心室中時(shí)，如圖1中所示，例如，頂D 16的取向會(huì)變化并且控制電子裝置152 中所包括的加速度計(jì)相對于患者的解剖結(jié)構(gòu)的最終取向可能是未知的并且可以如上所述 隨身體移動(dòng)和心臟運(yùn)動(dòng)而波動(dòng)。當(dāng)加速度計(jì)正被用于監(jiān)測患者身體運(yùn)動(dòng)從而檢測活動(dòng)的變 化作為代謝需要的變化的指示時(shí)，由于心臟運(yùn)動(dòng)，加速度計(jì)信號將出現(xiàn)明顯假象。在此所公 開的技術(shù)可以用于選擇加速度計(jì)軸用于監(jiān)測患者身體運(yùn)動(dòng)，所述患者身體運(yùn)動(dòng)具有可接受 的信噪比用于在存在會(huì)混雜感興趣的運(yùn)動(dòng)信號的心臟或其他運(yùn)動(dòng)假象時(shí)區(qū)分患者運(yùn)動(dòng)的 不同水平。
[0026] 控制電子裝置152和電池160的殼體是由生物相容性材料形成的，如不銹鋼或鈦合 金。在一些示例中，控制電子裝置152和電池160的殼體可以包括絕緣涂層。絕緣涂層的示例 尤其包括聚對二甲苯、尿烷、聚醚醚酮(PEEK)、或聚酰亞胺。電子子組件150進(jìn)一步包括電極 162,所述電極可以包括低偏振涂層，尤其如氮化鈦、氧化銥、氧化釕?？刂齐娮友b置152和電 池160的殼體的全部彼此電連接，但只有電極162是非絕緣的。在其他示例中，電池160的殼 體的全部或電子子組件150的殼體的全部可以充當(dāng)電極而不是提供局部電極如電極162。可 替代地，電極162可以與控制電子裝置152和電池160的殼體的其他部分電性隔離。電極162 和164形成用于雙極心臟感測和起搏的正極或負(fù)極。
[0027] 圖3是頂D 16的示例配置的功能框圖。頂D 16包括處理器和控制模塊80(在此也被 稱為"處理器"80)和相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器82、信號發(fā)生器84、電感測模塊86、以及遙測模塊88。 IMD 16另外包括多維加速度計(jì)94用于監(jiān)測患者身體運(yùn)動(dòng)以便監(jiān)測患者活動(dòng)。在各個(gè)示例 中，加速度計(jì)94可以實(shí)現(xiàn)為交流或直流加速度計(jì)，壓電式、壓阻式或電容式傳感器或微機(jī)電 系統(tǒng)(MEMS)裝置。
[0028] MD 16任選地包括其他生理傳感器90,該其他生理傳感器可以包括壓力傳感器、 PH值傳感器、溫度傳感器、聲學(xué)傳感器、流量傳感器、氧傳感器、或用于響應(yīng)于隨時(shí)間變化的 生理?xiàng)l件產(chǎn)生信號的任何其他傳感器。加速度計(jì)94和傳感器90示意性地被示出在IMD 16 內(nèi)，然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，作為替代方案，加速度計(jì)94和傳感器90可以由從頂D 10延伸出、或沿 頂D電子子組件152的外型安裝的引線攜帶。其他傳感器可以包多個(gè)感測方向或軸，針對這 些，在此所公開的技術(shù)可以被適配成用于確定最佳軸。
[0029]電源96根據(jù)需要向頂D 16的其他模塊和部件中的每一個(gè)提供電力。處理器80可以 執(zhí)行功率控制操作，以便控制何時(shí)向不同的部件或模塊供電以執(zhí)行不同的IMD功能。電源96 可以包括一個(gè)或多個(gè)能量存儲(chǔ)裝置，諸如一個(gè)或多個(gè)可再充電的或非可再充電的電池。處 理器80還可以被配置成執(zhí)行頂D 16的診斷測試，該診斷測試可以包括例如監(jiān)測電源96的剩 余電荷以及提供更換或再充電指示符。為清楚起見，未示出電源96與處理器80以及其他頂D 模塊和部件之間的連接。
[0030]圖3所示的模塊80、84、86、88、92、存儲(chǔ)器82、傳感器90以及加速度計(jì)94可以包括實(shí) 現(xiàn)能夠產(chǎn)生歸屬于在此的頂D 16的功能的模擬電路和/或數(shù)字電路的任何離散和/或集成 電子電路部件。例如，感測模塊86、感測接口 92、以及處理器和控制模塊80可以包括模擬電 路，例如放大電路、過濾電路和/或用于接收和處理來自電極162和164、傳感器90以及加速 度計(jì)94的信號的其他模擬電路。電感測模塊86、感測接口 92、以及處理器和控制模塊80還可 以包括用于處理所接收的信號的數(shù)字電路，例如組合或時(shí)序邏輯電路、存儲(chǔ)器裝置、A/D轉(zhuǎn) 換器等。
[0031]歸屬于在此的頂D 16的功能可具體化為一個(gè)或多個(gè)處理器、硬件、固件、軟件或它 們的任何組合。處理器和控制模塊80可以包括微處理器、控制器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專 用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、或等效離散或集成邏輯電路中的任何一個(gè) 或多個(gè)。作為離散模塊或部件的IMD16的不同特征結(jié)構(gòu)的描繪旨在強(qiáng)調(diào)不同的功能方面，而 并不一定暗指這類模塊必須通過分開的硬件或軟件部件來實(shí)現(xiàn)。相反，與一個(gè)或多個(gè)模塊 相關(guān)聯(lián)的功能可以通過分開的硬件或軟件部件來執(zhí)行，或整合在共同的或分開的硬件或軟 件部件中。例如，用于從其他MD模塊或傳感器(包括加速度計(jì)94)接收模擬電信號并且轉(zhuǎn)換 所接收的模擬電信號的感測接口 92可以在包括在處理器80和存儲(chǔ)器82中的硬件和軟件中 實(shí)現(xiàn)。
[0032]在一些實(shí)例中，感測接口92被配置成從電感測模塊86、傳感器90和/或加速度計(jì)94 接收一個(gè)或多個(gè)模擬信號。感測接口 92包括用于將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器。 處理器80接收所轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號并且可以分析這些數(shù)字信號以便檢測患者病情、控制由信 號發(fā)生器84遞送的治療、和/或?qū)⒒颊邤?shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器82中以供稍后通過遙測模塊88傳 輸給編程器24。
[0033]存儲(chǔ)器82可以包括計(jì)算機(jī)可讀指令，這些計(jì)算機(jī)可讀指令在由處理器80執(zhí)行時(shí)， 致使頂D 16和處理器80執(zhí)行貫穿本公開歸屬于頂D 16、處理器80以及感測接口 92的各種功 能。計(jì)算機(jī)可讀指令可以被編碼在存儲(chǔ)器82內(nèi)。存儲(chǔ)器82可以包括任何非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可 讀存儲(chǔ)介質(zhì)，包括任何易失性介質(zhì)、非易失性介質(zhì)、磁性介質(zhì)、光學(xué)介質(zhì)或電介質(zhì)，諸如隨機(jī) 存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、非易失性RAM(NVRAM)、電可擦除可編程ROM(EEPROM)、 快閃存儲(chǔ)器、或其他數(shù)字介質(zhì)，唯一的例外是瞬時(shí)傳播信號。
[0034]電感測模塊86從電極162和164接收心臟電信號用于感測心臟電事件，例如P波和R 波，從而監(jiān)測心臟112的電活動(dòng)。感測模塊86所產(chǎn)生的感測事件信號可以由處理器80用于確 定對治療遞送的需要。
[0035]處理器和控制模塊80包括治療控制模塊，該治療控制模塊控制信號發(fā)生器84以便 根據(jù)所選擇的一個(gè)或多個(gè)治療程序向心臟12遞送電刺激治療，例如心臟起搏，該一個(gè)或多 個(gè)治療程序可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器82中。信號發(fā)生器84電性耦合至電極162和164,從而向心臟 12遞送電刺激治療。信號發(fā)生器84根據(jù)治療控制參數(shù)并且響應(yīng)于由電感測模塊86、傳感器 90(如果存在的話)和加速度計(jì)94感測到的信號而遞送心臟起搏脈沖。存儲(chǔ)器82存儲(chǔ)由處理 器80用來控制信號發(fā)生器84遞送起搏脈沖的間期、計(jì)數(shù)器或其他數(shù)據(jù)。在一個(gè)示例中，MD 16是速率響應(yīng)式起搏器，所述速率響應(yīng)式起搏器利用由處理器80由從加速度計(jì)94接收的信 號導(dǎo)出的患者活動(dòng)度量來控制信號發(fā)生器84的起搏治療遞送的速率。
[0036]加速度計(jì)94可以粘結(jié)到控制電子裝置外殼的內(nèi)表面或者結(jié)合在內(nèi)襯底上。例如第 4，485,813號美國專利（安德森（Anderson)等人）和第5,052,388號美國專利（希瓦拉 (Sivula)等人）中公開了包括用于檢測患者運(yùn)動(dòng)的壓電式加速度計(jì)的起搏器安排，這兩個(gè) 專利都通過引用以其整體結(jié)合在此。用于感測患者活動(dòng)和/或姿勢的三維加速度計(jì)的實(shí)例 一般描述于第5，593，431號好(謝爾登)和第6，044，297號美國專利(謝爾登）中，這兩個(gè)專利 據(jù)此通過引用以其全部內(nèi)容結(jié)合在此。所公開的用于選擇感測信號軸的技術(shù)可以結(jié)合各種 三維加速度計(jì)實(shí)現(xiàn)。一般地，一維加速度計(jì)被安排成用三維空間中不同的軸(通常但不一定 是正交軸)對加速度進(jìn)行響應(yīng)。
[0037] 可以對用于監(jiān)測患者活動(dòng)的加速度計(jì)信號進(jìn)行分析，用于提供傳感器指示的起搏 速率從而根據(jù)患者代謝需求控制速率響應(yīng)式心臟起搏。從與代謝需求相關(guān)的加速度計(jì)信號 導(dǎo)出活動(dòng)度量或指數(shù)。一般地，從上和下起搏速率限制內(nèi)的活動(dòng)度量計(jì)算傳感器指示的起 搏速率，從而維持滿足患者的代謝需要的心臟速率。共同轉(zhuǎn)讓的第7,031，772號美國專利 (康迪(Condie)等人）中總體上公開了使用活動(dòng)傳感器控制速率響應(yīng)式起搏，此專利以其整 體通過引用結(jié)合在此。
[0038] 加速度計(jì)信號可以另外或可替代地用于監(jiān)測患者活動(dòng)以便其他患者監(jiān)測、治療控 制或診斷目的。例如，可能期望監(jiān)測患者的預(yù)先確定的休息或活動(dòng)狀態(tài)從而觸發(fā)對其他生 理傳感器信號的監(jiān)測，觸發(fā)治療或?qū)χ委煹恼{(diào)整，進(jìn)行測試等。加速度計(jì)94可以另外或可替 代地用于確定患者姿勢、心臟運(yùn)動(dòng)、呼吸運(yùn)動(dòng)或其他生理運(yùn)動(dòng)用于監(jiān)測患者和/或控制MD 傳遞的治療。
[0039]如下所述，處理器80可以基于使用選定的加速度計(jì)軸信號進(jìn)行的患者活動(dòng)監(jiān)測自 動(dòng)地調(diào)整治療遞送速率并自動(dòng)地調(diào)整治療控制參數(shù)。處理器80被配置成用于估計(jì)多個(gè)加速 度計(jì)信號，包括如下面詳細(xì)描述的虛擬軸，并選擇用于監(jiān)測患者活動(dòng)的軸。以預(yù)先確定的時(shí) 間間隔從選定的加速度計(jì)軸信號確定患者活動(dòng)度量。處理器80中所包括的治療控制模塊響 應(yīng)于度量調(diào)整治療控制參數(shù)。
[0040] 在一個(gè)實(shí)施例中，處理器80生成活動(dòng)度量的歷史輪廓并響應(yīng)所述歷史輪廓自動(dòng)地 調(diào)整用于設(shè)置治療遞送的模板速率的控制參數(shù)。例如，針對日常生活不費(fèi)力的活動(dòng)確定的 活動(dòng)度量的歷史水平可以用于設(shè)置日常生活活動(dòng)的模板起搏速率。為了提供有益的起搏速 率，選擇加速度計(jì)軸來提供各個(gè)活動(dòng)水平之間的最佳區(qū)分，包括休息、日常生活活動(dòng)、和更 非禮的鍛煉或工作。
[0041]圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于選擇加速度計(jì)信號軸的頂D 16的處理器和控制裝置 80執(zhí)行的方法的流程圖200。該過程開始于框202，該過程可以由用戶手動(dòng)地開始或自動(dòng)地 執(zhí)行，例如在計(jì)劃的周期基礎(chǔ)上。
[0042]結(jié)合流程圖200和在此介紹的其他流程圖描述的方法主要涉及用戶監(jiān)測患者活動(dòng) 的三維加速度計(jì)。這三個(gè)維度可以是對應(yīng)于加速度計(jì)的X軸、y軸和z軸的正交軸，其中，這些 軸的取向相對于患者的解剖結(jié)構(gòu)或任何其他參考坐標(biāo)系是未知的。為了方便，加速度計(jì)的 這三條軸在此指X軸、y軸和z軸，并且都是產(chǎn)生實(shí)際軸信號的加速度計(jì)的"實(shí)際"或"物理" 軸。然而，這三個(gè)實(shí)際的軸不限于正交軸。在各個(gè)示例中，多軸加速度計(jì)可以被配置成用于 感測沿著兩個(gè)或更多個(gè)正交或非正交軸的運(yùn)動(dòng)。雖然在此所介紹的示意性示例涉及用于監(jiān) 測患者活動(dòng)的三維加速度計(jì)，考慮了在此所公開的技術(shù)可以結(jié)合用于監(jiān)測其他運(yùn)動(dòng)信號的 多軸加速度計(jì)或結(jié)合其他類型的用于監(jiān)測患者的其他生理信號的多軸傳感器實(shí)現(xiàn)。
[0043] 在框204, IMD處理器80判定患者是否在休息狀態(tài)(resting state)。此判定可以基 于用戶輸入、時(shí)刻、或其他生理信號如心臟速率、呼吸速率和/或姿勢進(jìn)行。在一個(gè)示例中， 從加速度計(jì)軸信號確定休息狀態(tài)。當(dāng)前所選定用于監(jiān)測患者活動(dòng)或預(yù)先確定的標(biāo)稱軸的加 速度計(jì)軸可以用于檢測休息，所述軸可以是物理X軸、y軸或Z軸或可用軸信號的組合。在一 個(gè)示例中，在第一次執(zhí)行流程圖200的過程以選擇用于監(jiān)測患者活動(dòng)的軸時(shí)，這三個(gè)正交軸 的組合可以用于檢測休息。在另一個(gè)示例中，所示的過程是在就診過程中在臨床醫(yī)生、護(hù)士 或其他護(hù)理人員的照看下執(zhí)行的。在框204，可以指示患者在躺或坐的位置休息。
[0044]當(dāng)在框204建立或檢測休息狀態(tài)時(shí)，3D加速度計(jì)信號在框206被傳感器接口 92接收 并例如通過在MD存儲(chǔ)器82中數(shù)字化和存儲(chǔ)加速度計(jì)信號對其進(jìn)行記錄。對3D加速度計(jì)信 號的記錄可以包括由遙測模塊88將數(shù)字信號實(shí)時(shí)或以后傳輸至外部裝置(如編程器170)。 [0045]在框208,就3D加速度計(jì)的三條軸中的每一條或被確定為這三條X軸、y軸和z軸信 號的加權(quán)組合的N條虛擬軸針對患者的休息狀態(tài)計(jì)算活動(dòng)度量這N條虛擬軸可以被選定為 這三個(gè)實(shí)際加速度計(jì)軸信號的加權(quán)組合所表示的均勻分布的軸，如結(jié)合圖5A和圖5B描述 的。相應(yīng)地，虛擬軸信號可以被計(jì)算為實(shí)際軸信號中的每一個(gè)乘以對應(yīng)加權(quán)因數(shù)的總和。然 后，可以用同樣的方式從這條虛擬軸信號計(jì)算活動(dòng)度量，因?yàn)榛顒?dòng)度量是從實(shí)際X軸、y軸和 z軸信號計(jì)算的。
[0046]可以從加速度計(jì)信號導(dǎo)出與患者活動(dòng)或代謝需求相關(guān)的各個(gè)活動(dòng)度量。在此處所 描述的示意性實(shí)施例中，通過在預(yù)先確定的時(shí)間段(如2秒)上對選定的加速度計(jì)軸信號的 絕對值進(jìn)行積分得到從加速度計(jì)信號導(dǎo)出的活動(dòng)度量。這個(gè)度量在此稱為"活動(dòng)計(jì)數(shù)"并且 是在預(yù)先確定的時(shí)間段內(nèi)檢測到的活動(dòng)量的表示。所述2秒(或其他時(shí)間間隔）計(jì)數(shù)在一些 實(shí)施例中可以直接用于指示患者活動(dòng)或者與進(jìn)一步的計(jì)算結(jié)合從而獲得其他活動(dòng)度量。例 如，所述2秒時(shí)間間隔計(jì)數(shù)可以在多個(gè)時(shí)間間隔上被平均或求和從而確定具體監(jiān)測間隔的 患者活動(dòng)水平或用于建立一個(gè)時(shí)間段上的活動(dòng)輪廓。
[0047]共同轉(zhuǎn)讓的第6，449，508號美國專利(謝爾登（SheIdon)等人）中公開了獲得活動(dòng) 計(jì)數(shù)的一個(gè)示例，此專利以其整體通過引用結(jié)合在此。在另一個(gè)示例中，第5,562,711號美 國專利(葉里奇(Yerich)等人）中總體上公開了用于速率響應(yīng)式起搏的活動(dòng)計(jì)數(shù)，此專利通 過引用以其整體結(jié)合在此。簡潔地說，活動(dòng)計(jì)數(shù)被確定為加速度計(jì)信號峰的次數(shù)在預(yù)先確 定的時(shí)間間隔內(nèi)大于預(yù)先確定的閾值的計(jì)數(shù)。核準(zhǔn)前第2003/0078624號美國公開(卡爾松 (Carlson)等人）中總體上公開了其他使用加速度計(jì)監(jiān)測患者活動(dòng)從而控制起搏速率的方 法。
[0048] 在獲取休息加速度計(jì)信號并確定休息度量之后，所述過程前進(jìn)至框210以等待患 者的活動(dòng)從休息水平改變至非休息或活動(dòng)水平。可以由護(hù)理人員指示患者假設(shè)規(guī)定的活動(dòng) 水平(例如行走、原地慢跑）、受控速率和跑步機(jī)上的傾斜等。在框212，可以定義預(yù)先確定的 活動(dòng)閾值，必須滿足所述預(yù)先確定的活動(dòng)閾值從而開始獲取加速度計(jì)信號。在一個(gè)實(shí)施例 中，在框206針對一分鐘的休息并在框212針對一分鐘的行走，記錄3D加速度計(jì)信號在其他 示例中，當(dāng)從休息過渡至活動(dòng)時(shí)記錄3D加速度計(jì)信號，例如從休息狀態(tài)開始經(jīng)過逐漸增加 的跑步機(jī)行走速度上升至預(yù)先定義的最大活動(dòng)水平(所述最大活動(dòng)水平可以是患者的次大 鍛煉）。
[0049] 在框214對于非休息狀態(tài)針對沿著加速度計(jì)X軸、y軸和z軸中的每一條軸并針對N 各虛擬軸計(jì)算非休息活動(dòng)度量?？梢杂身擠處理器80在收集針對至少休息狀態(tài)和一個(gè)非休 息狀態(tài)的加速度計(jì)信號數(shù)據(jù)之后實(shí)時(shí)地或離線計(jì)算活動(dòng)度量。可替代地，可以由包括在外 部編程器24中的處理器在從頂D 16接收到加速度計(jì)信號時(shí)計(jì)算活動(dòng)度量。當(dāng)正在估計(jì)大量 虛擬軸時(shí)，可以由外部編程器24計(jì)算活動(dòng)度量，因?yàn)樗赡鼙软擠處理器80具有顯著更大的 處理容量。
[0050]在框216,選擇最佳活動(dòng)監(jiān)測軸。在一個(gè)示例中，選擇最佳軸包括針對這3+N條軸中 的每條軸確定休息度量和非休息度量之間的比例或差。在框216選擇在休息度量和非休息 度量之間最大差(或最大比例）的軸用于監(jiān)測患者活動(dòng)。
[0051]具有最大差的軸期望具有最大信噪比并且使得能夠可靠地檢測活動(dòng)變化以用于 控制速率響應(yīng)式起搏。指示活動(dòng)的患者身體運(yùn)動(dòng)可辨別于具有在休息時(shí)獲得的度量和在患 者活動(dòng)過程中獲得的度量之間最大差的選定軸上的心臟運(yùn)動(dòng)。選定的軸還可以具有休息時(shí) 最低度量，這樣使得它具有心臟運(yùn)動(dòng)假象對信號的最低貢獻(xiàn)。
[0052]在另一個(gè)示例中，在框216選擇最佳軸可以包括標(biāo)識在休息狀態(tài)下所有軸信號當(dāng) 中具有最少變化的軸信號。可以利用許多中信號分析技術(shù)來標(biāo)識具有最低變化的軸或具有 小于規(guī)定閾值的變化的軸。此類技術(shù)可以包括確定每條軸在休息狀態(tài)下的活動(dòng)計(jì)數(shù)并對這 些活動(dòng)計(jì)數(shù)進(jìn)行比較從而標(biāo)識最小值。
[0053]主成分分析(PCA)是可以用于標(biāo)識在休息過程中具有最少或最小變化的軸的技術(shù) 的另一個(gè)示例?？梢栽诳?14在不確定休息或非休息活動(dòng)水平度量的情況下對原始軸信號 或?qū)﹄S著時(shí)間從每條軸信號確定的活動(dòng)計(jì)數(shù)執(zhí)行對3D加速度計(jì)信號進(jìn)行的PCA?？梢赃M(jìn)行 PCA從而產(chǎn)生在心臟循環(huán)過程中具有最小偏差的選定軸。例如，在休息狀態(tài)過程中確定的第 三特征向量可以被選定為最佳軸，因?yàn)榈谌卣飨蛄吭谛菹⑦^程中將具有最少變化并因此 具有最低心臟運(yùn)動(dòng)貢獻(xiàn)。對應(yīng)于第一特征向量的軸，即在休息時(shí)具有最大變化的第一主成 分，將具有來自心臟運(yùn)動(dòng)的最大貢獻(xiàn)并且被避免用于監(jiān)測患者活動(dòng)。
[0054]在一個(gè)示例中，奇異值分解應(yīng)用于在休息過程中獲取的平均中心3D加速度計(jì)信號 數(shù)據(jù)。第一主成分代表發(fā)生3D信號的最大變化所沿著的軸。在休息過程中，這個(gè)變化主要是 由于心臟運(yùn)動(dòng)。第三主成分代表發(fā)生最小變化所沿著的軸。沿著第三主成分的這個(gè)最小變 化是患者的休息狀態(tài)的強(qiáng)指標(biāo)，其中心臟運(yùn)動(dòng)的混雜效果被最小化。在患者活動(dòng)過程中，期 望沿著這個(gè)第三主成分的增大的變化與增大的患者活動(dòng)強(qiáng)烈相關(guān)，使得能夠在患者活動(dòng)狀 態(tài)之間進(jìn)行可靠檢測和區(qū)分。
[0055]在其他示例中，其他標(biāo)準(zhǔn)可以應(yīng)用于正被評估的休息或非休息加速度計(jì)信號和/ 或活動(dòng)度量以便選擇最佳軸用于患者監(jiān)測。其他標(biāo)準(zhǔn)可以包括軸信號之間的比較和/或與 其他傳感器信號的比較。在另一個(gè)示例中，在框216選擇最佳軸可以包括：當(dāng)患者在休息狀 態(tài)和預(yù)先確定的最大活動(dòng)水平之間過渡時(shí)，確定從每條軸導(dǎo)出的活動(dòng)度量的傾斜度?？梢?例如通過指示患者遵守特定跑步機(jī)鍛煉協(xié)議來完成受控活動(dòng)?？梢葬槍?+N條軸中的每條 軸確定活動(dòng)度量傾斜度?？梢跃芙^在監(jiān)測患者活動(dòng)時(shí)使用與跑步機(jī)工作量的線性增長沒有 非閑心相關(guān)性的軸。在塊216,產(chǎn)生于患者工作量具有線性相關(guān)性的度量、在休息時(shí)最低度 量、和最大活動(dòng)休息比的軸可以被選定為用于監(jiān)測患者活動(dòng)的軸。
[0056]在框218,在頂D 16中對定義選定的最佳軸的X軸、y軸和z軸的系數(shù)進(jìn)行編程以用 于在患者活動(dòng)監(jiān)測過程中作為這三個(gè)加速度計(jì)X軸、y軸和Z軸信號的加權(quán)因數(shù)。最佳軸可以 是加速度計(jì)物理X軸、y軸或z軸之一或這些軸的任何加權(quán)組合。頂D處理器80包括能夠使用 加權(quán)因數(shù)處理3D加速度計(jì)信號以獲得活動(dòng)信號的硬件和/或軟件，從該活動(dòng)信號導(dǎo)出患者 活動(dòng)度量。在心臟間頂D 16的示例中，最佳軸在休息時(shí)具有最低心臟運(yùn)動(dòng)假象并產(chǎn)生在休 息和所測試的活動(dòng)水平之間具有最大范圍的活動(dòng)度量。在框220處理器80使用選定的最佳 周信號執(zhí)行患者活動(dòng)監(jiān)測用于控制速率響應(yīng)式治療(和/或其他監(jiān)測或治療控制應(yīng)用）。 [0057]圖5A是展示球面302的表面上均勻分布的十八條軸的示例圖表300。三維坐標(biāo)系由 X軸304、y軸306和z軸308定義。球面302的以坐標(biāo)系的原點(diǎn)為中心，從而使得由具有-1和+1 之間的值的一組x、y和z坐標(biāo)定義延伸穿過球面原點(diǎn)和球面302的表面的虛擬信號軸。這三 個(gè)實(shí)際加速度計(jì)軸延伸穿過實(shí)際軸點(diǎn)312x、312y和312z。十五條虛擬軸延伸穿過虛擬軸點(diǎn) 310,并不是所有這些點(diǎn)在圖5A中所示的視圖中可見。圖5A中所示的虛擬軸點(diǎn)310包括每條 虛擬軸的兩端的點(diǎn)。限定點(diǎn)310的卡迪爾(Cartesian)坐標(biāo)定義應(yīng)用于加速度計(jì)的實(shí)際X軸、 y軸和z軸信號以導(dǎo)出虛擬軸信號的具體虛擬軸的方向和加權(quán)因數(shù)。
[0058]與如結(jié)合圖4所述的三個(gè)物理軸信號一起評估虛擬軸信號，用于選擇最佳軸信號 用于患者活動(dòng)監(jiān)測。如果選擇的虛擬軸信號用于患者監(jiān)測，則將限定所述軸的x、y和z坐標(biāo) 存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器82中。處理器80使用所存儲(chǔ)的坐標(biāo)作為加權(quán)因數(shù)應(yīng)用于物理x、y和z信號，從 而產(chǎn)生虛擬3D加速度計(jì)信號用于從中導(dǎo)出活動(dòng)度量?；顒?dòng)度量可以用于計(jì)算傳感器指示的 起搏速率，以用于控制速率響應(yīng)式起搏。
[0059] 可以采取許多算法用于生成一組虛擬軸。可以基于虛擬軸的期望空間分辨率選定 所使用的算法。所述算法總體上被選定以提供虛擬軸，這些虛擬軸從具有期望空間分辨率 的三維坐標(biāo)系的原點(diǎn)分布于所有方向。在一些示例中，使用可重復(fù)、可驗(yàn)證的技術(shù)均勻地分 布和確定這些虛擬軸。由于在植入后IMD取向可以是任意的，最佳軸可以存在于任何象限。 在其他示例中，所述虛擬軸可以是任意確定的和/或非均勻
[0060] 在一個(gè)示例中，限定虛擬軸的均勻分布的電310的坐標(biāo)值是通過用固定的三個(gè)實(shí) 際物理軸和所有允許漂移的剩余點(diǎn)310進(jìn)行迭代計(jì)算生成的。被計(jì)算以生成15個(gè)均勻分布 的虛擬軸的x、y和z坐標(biāo)的示例列表，與這三個(gè)實(shí)際物理軸一起在表1中列出。由所計(jì)算的坐 標(biāo)和加速度計(jì)的這三個(gè)實(shí)際物理軸所定義的這15條虛擬軸提供18條軸，沿著這十八條軸產(chǎn) 生實(shí)際或虛擬加速度計(jì)信號。 XYZ 1 0 0 Q I 0 O 0 1
[0061] 0.315 0.448 -0.836 -0.446 -0.341 -0.828 -0.341 -0.828 -0.446 0 448 -O 836 -0.315 0.836 0.315 -0.448 0.630 0.767 -0.119 -0.405 0.823 -0.399 -0.823 0.399 0.405 -0.828 -0.446 -0.341
[0062] -0,194 -0.820 0.538 0.820 -0.538 0.194 0.767 -0.119 0.630 -0.119 0.630 0.767 -0.538 0.194 0.820 -0.399 -0.405 0,823
[0063] 表1限定虛擬加速度計(jì)信號軸的示例三維坐標(biāo)。
[0064]這些坐標(biāo)以3個(gè)小數(shù)點(diǎn)的精確度在表1中列出，然而應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，頂D存儲(chǔ)器82中所 存儲(chǔ)的坐標(biāo)可以被存儲(chǔ)達(dá)到處理器80的合理處理功率和速度內(nèi)的精確度并仍然提供可接 受的信號質(zhì)量。
[0065]圖5B是展示了 255在球面302'上均勻分布的虛擬信號軸和三個(gè)物理信號軸的示例 圖350。點(diǎn)312x、312y、和312z代表實(shí)際加速度計(jì)軸。點(diǎn)310'限定了如上所述延伸穿過球面 302'的原點(diǎn)的對應(yīng)虛擬軸的方向。點(diǎn)310'的坐標(biāo)限定了加權(quán)因數(shù)，如果虛擬軸被選定用于 患者監(jiān)測，這些加權(quán)因數(shù)將應(yīng)用于加速度計(jì)的物理x、y和z軸信號。如上所述，點(diǎn)310'在原點(diǎn) 的任一側(cè)包括相對點(diǎn)，虛擬軸延伸穿過這些相對點(diǎn)，并且在所示的視圖中并不是所有點(diǎn)都 可見。點(diǎn)310'所限定的加權(quán)因數(shù)應(yīng)用于從3D加速度計(jì)的每條實(shí)際軸接收的加速度計(jì)信號從 而計(jì)算255不同虛擬軸信號。如圖5A和圖5B所表明的，虛擬軸的不同密度或分辨率可以用于 標(biāo)識最佳監(jiān)測軸。對虛擬軸的數(shù)量進(jìn)行評估并將其彼此比較，并且這些實(shí)際物理軸可以取 決于IMD系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用和具體要求而不同。
[0066]在一些實(shí)施例中，針對所計(jì)算的"原始"虛擬軸信號中的每一個(gè)并針對加速度計(jì)的 這三條實(shí)際軸信號，至少針對休息狀態(tài)計(jì)算活動(dòng)度量?？梢葬槍π菹顟B(tài)和一個(gè)預(yù)先確定 的非休息狀態(tài)計(jì)算活動(dòng)度量，或者當(dāng)患者從休息狀態(tài)過渡至非休息狀態(tài)時(shí)可以計(jì)算多個(gè)度 量。為了選擇用于患者活動(dòng)監(jiān)測的最佳軸而執(zhí)行的比較分析可以包括在休息過程中具有 (原始信號的或活動(dòng)計(jì)數(shù)的）最小變化的軸信號，在休息狀態(tài)和非休息狀態(tài)之間變化具有最 大不同的軸信號和/或產(chǎn)生于患者工作量的變化局域線性相關(guān)性的信號的軸。
[0067]圖6是根據(jù)另一實(shí)施例的用于選擇軸用于監(jiān)測患者活動(dòng)的方法的流程圖400。通過 針對給定患者姿勢確定3D加速度計(jì)信號在框402開始這個(gè)過程。當(dāng)患者姿勢改變時(shí)，用于感 測患者運(yùn)動(dòng)的最佳軸會(huì)變化。心臟運(yùn)動(dòng)的貢獻(xiàn)可以隨著姿勢改變而概念和/或患者身體運(yùn) 動(dòng)對信號的貢獻(xiàn)可以隨著姿勢改變而改變，導(dǎo)致針對不同姿勢在給定軸(虛擬或?qū)嶋H)上的 不同信噪比。這樣，可以針對不同患者姿勢選擇最佳軸。
[0068]使用這三個(gè)實(shí)際加速度計(jì)x、y和z軸的相等加權(quán)所確定的3D加速度計(jì)信號可以用 于代表給定姿勢。實(shí)際姿勢不需要是MD已知的，因此不需要加速度計(jì)相對于患者的解剖結(jié) 構(gòu)的規(guī)定取向。相反，對于從3D信號的相等加權(quán)而確定給定姿勢信號，標(biāo)識最佳活動(dòng)信號 軸，從而使得每次檢測給定姿勢信號時(shí)，可以選擇最佳活動(dòng)信號軸用于監(jiān)測患者活動(dòng)，例如 只要姿勢信號保持在預(yù)先定義范圍內(nèi)。
[0069]在框402,可以要求患者假設(shè)具體姿勢，例如背臥位。處理器確定并存儲(chǔ)在所假定 的姿勢過程中產(chǎn)生的3D加速度計(jì)信號。在框404使用上文結(jié)合圖3描述的技術(shù)針對假定的姿 勢標(biāo)識最佳活動(dòng)感測軸。例如，在背臥位，可以針對所有實(shí)際和虛擬軸確定休息水平度量， 并且可以僅基于休息水平度量選擇最佳軸。然后在框406可以要求患者假定另一位置，并且 重復(fù)(框404和406)該過程以存儲(chǔ)每個(gè)姿勢的3D加速度計(jì)姿勢信號并結(jié)合對應(yīng)的姿勢信號 標(biāo)識有待存儲(chǔ)的最佳軸。
[0070] 可以針對如期望那樣多的姿勢重復(fù)這個(gè)過程，如俯臥、坐、直立、坐靠、前傾坐（例 如當(dāng)在自行車上時(shí)）、站等。一些姿勢的最佳軸可以僅基于休息度量，因?yàn)橐恍┳藙葜挥锌?能在休息狀態(tài)過程中被假定。在其他示例中，可以要求患者在每個(gè)姿勢下進(jìn)行活動(dòng)，如當(dāng)躺 下時(shí)擺腿，當(dāng)坐下并前傾時(shí)騎自行車等，從而在框402在休息和活動(dòng)過程中獲得活動(dòng)度量。 然后基于休息和非休息活動(dòng)之間的差、比和/或傾斜度或其他用于最佳軸選擇的定義標(biāo)準(zhǔn) 選擇最佳軸。
[0071] 在框408，一旦針對所有測試(或自動(dòng)標(biāo)識的)姿勢標(biāo)識了最佳軸，可以針對每個(gè)姿 勢信號將每個(gè)最佳軸的坐標(biāo)所定義的加權(quán)因數(shù)存儲(chǔ)在MD中。在框410,患者活動(dòng)監(jiān)測開始。 基于加速度計(jì)信號檢測患者姿勢信號。在框412選擇用于姿勢信號的相應(yīng)最佳軸加權(quán)因數(shù)。 例如，在框402為每個(gè)姿勢存儲(chǔ)的、最接近匹配當(dāng)前3D加速度計(jì)信號的加速度計(jì)信號用于標(biāo) 識有待用于活動(dòng)監(jiān)測的最佳軸。用于最佳軸的加權(quán)因數(shù)應(yīng)用于3D加速度計(jì)信號，以計(jì)算期 望活動(dòng)軸信號并導(dǎo)出活動(dòng)度量。
[0072]在框414可以周期性地監(jiān)測姿勢信號，并且如果檢測到改變，選擇與當(dāng)前姿勢信號 最匹配的針對所存儲(chǔ)的姿勢信號的用于最佳活動(dòng)軸的加權(quán)因數(shù)以計(jì)算活動(dòng)度量。以這種方 式，當(dāng)檢測到患者姿勢改變時(shí)，用于從3D加速度計(jì)信號計(jì)算活動(dòng)度量的加權(quán)因數(shù)可以是動(dòng) 態(tài)的。
[0073]圖7是根據(jù)另一個(gè)示例的用于使用多軸傳感器控制治療的方法的流程圖500。在一 些應(yīng)用中，假定在最高活動(dòng)計(jì)數(shù)時(shí)患者是直立的可以是合理的。因此，當(dāng)活動(dòng)計(jì)數(shù)相對較高 時(shí)，假設(shè)患者姿勢是直立的，并且針對這個(gè)直立位置可以將3D加速度計(jì)信號存儲(chǔ)為"直立位 置信號"。
[0074]在圖7中，如果在框502檢測到最大活動(dòng)度量，則在框504存儲(chǔ)3D加速度計(jì)信號作為 直立位置的指示。在框502檢測到的"最大"活動(dòng)度量可以是超過預(yù)先定義的閾值的度量或 者可以是在預(yù)先確定的監(jiān)測間隔上檢測到的最佳活動(dòng)度量，如24或48小時(shí)或在其過程中期 望捕捉給定患者的高水平活動(dòng)或運(yùn)動(dòng)特性的另一時(shí)間間隔。所存儲(chǔ)的這個(gè)直立位置信號可 以是來自加速度計(jì)的3D信號，其中，相等的加權(quán)應(yīng)用于每條實(shí)際軸信號。
[0075]無論何時(shí)用作姿勢信號的3D加速度計(jì)信號偏離所存儲(chǔ)的"直立"信號，處理器80檢 測患者的非直立位置。直立和非直立位置之間沒有特殊性的這種區(qū)別可以足夠在用于直立 姿勢的最佳軸和用于非直立姿勢的最佳軸之間改變。在檢測到直立位置信號的時(shí)間段內(nèi)， 可以根據(jù)結(jié)合圖4描述的方法確定用于監(jiān)測的最佳信號軸。同樣，在未檢測到直立位置信號 的時(shí)間段內(nèi)，確定用于在非直立位置下監(jiān)測活動(dòng)的最佳信號軸。
[0076]直立和非直立位置之間的區(qū)分還可以用于控制頂D基于從活動(dòng)計(jì)數(shù)產(chǎn)生的傳感器 指示的速率(SIR)控制治療速率的速率響應(yīng)性能。由于幾乎患者不是直立(即，處于休息位） 時(shí)一直期望速率響應(yīng)式起搏在或接近較低起搏速率時(shí)是足夠的，直立位置和非直立位置之 間的區(qū)分(在沒有位置的進(jìn)一步特殊性的情況下）可以足夠用于結(jié)合活動(dòng)計(jì)數(shù)控制治療速 率。
[0077]在框506使用最佳軸信號監(jiān)測活動(dòng)計(jì)數(shù)，最佳軸信號是使用上文所公開的計(jì)算選 擇的?；顒?dòng)計(jì)數(shù)用于產(chǎn)生傳感器指示的治療速率，例如由MD 16控制治療遞送的心臟起搏 速率。在框508可以連續(xù)地或周期性地監(jiān)測位置信號，從而基于當(dāng)前位置信號（3D加速度計(jì) 信號）與在框504存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中的直立位置信號的比較確定患者是處于直立還是非直立 位置。如果確定位置是直立的，則由處理器80根據(jù)傳感器指示的速率在框510基于活動(dòng)計(jì)數(shù) 監(jiān)測調(diào)整治療速率。
[0078] 然而，如果在框508位置信號不匹配直立信號，在框512可以限制治療速率。在速率 響應(yīng)式起搏中，如果患者不是直立的，處于或接近較低速率的起搏速率一般是足夠的。如果 3D加速度計(jì)信號不對應(yīng)于直立位置信號，患者確定處于非直立信號并且傾向于休息或非活 動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)確定患者處于非直立位置時(shí)，可以忽略導(dǎo)致大于較低速率以上的閾值水平的傳 感器指示的速率的活動(dòng)計(jì)數(shù)。假定患者正在休息或者忙于不需要增加起搏支持的非常低水 平活動(dòng)。相應(yīng)地，在框512可以基于確定的患者位置限制對活動(dòng)度量的治療響應(yīng)。例如，起搏 速率可以保持在較低速率或較低速率以上的閾值水平內(nèi)。在一些患者中，如果已知患者要 定期地進(jìn)行傾斜活動(dòng)(如游泳），可以禁用這種特征。
[0079] 如果在非直立位置積累的活動(dòng)計(jì)數(shù)產(chǎn)生了大于較低起搏速率以上的閾值水平的 傳感器指示的速率，如在框514所確定的，可以進(jìn)行對加速度計(jì)信號軸的重新評估或者可以 選定不同的軸信號用于確定活動(dòng)度量，如在框516所指示的。
[0080] 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在此所介紹的流程圖中所公開的技術(shù)可以結(jié)合在與在此所示或描述 所不同的組合中。例如，除了在此所公開的特定示例之外，用于選擇最佳軸的數(shù)據(jù)采集與各 技術(shù)的各種組合可以用于評估和選擇加速度計(jì)軸以進(jìn)行患者監(jiān)測。
[0081] 從而，描述了醫(yī)療裝置和方法的各實(shí)施例以選擇多維傳感器的軸用于監(jiān)測患者。 然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還將理解，可以在不脫離所附權(quán)利要求書的范圍的情況下對 所描述的實(shí)施例做出不同的修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可植入式醫(yī)療裝置，包括： 具有至少兩條實(shí)際軸的多軸傳感器；以及 處理器，所述處理器被配置成： 接收來自所述多軸傳感器的每條實(shí)際軸的信號； 根據(jù)所述實(shí)際軸信號針對所述多軸傳感器的多條虛擬軸中的每一條虛擬軸生成虛擬 信號； 從所述實(shí)際軸和所述多條虛擬軸中標(biāo)識用于監(jiān)測患者的生理信號的最佳軸； 將定義所述最佳軸的坐標(biāo)存儲(chǔ)作為來自所述多軸傳感器的每條軸的所述信號的對應(yīng) 加權(quán)因數(shù)；以及 使用所述多軸傳感器信號和所述加權(quán)因數(shù)來確定所述患者的所述生理信號的度量。2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述多軸傳感器是多軸加速度計(jì)，并且所述處理器 被進(jìn)一步配置成： 針對所述加速度計(jì)的每條軸和所述加速度計(jì)的所述多條虛擬軸計(jì)算活動(dòng)度量；以及 通過對所述活動(dòng)度量的比較分析來標(biāo)識所述最佳軸。3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述活動(dòng)度量是在所述患者的至少兩個(gè)不同活動(dòng)狀 態(tài)過程中為每條軸以及為每條虛擬軸確定的。4. 如權(quán)利要求2和3中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述處理器被進(jìn)一步配置成針對所述 加速度計(jì)軸和所述虛擬軸中的每一者確定所述至少兩個(gè)不同活動(dòng)狀態(tài)的所述活動(dòng)度量之 間的差值、比值和斜率中的至少一項(xiàng)。5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，標(biāo)識所述最佳軸包括:標(biāo)識在所述患者 的休息狀態(tài)過程中產(chǎn)生最低變化的軸。6. 如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述處理器被進(jìn)一步配置成： 接收姿勢信號； 由所述處理器從所述實(shí)際軸和所述多條虛擬軸中標(biāo)識用于監(jiān)測在所感測的姿勢信號 過程中所述患者的所述生理信號的最佳軸；以及 將所述姿勢信號以及一組定義所述最佳軸的坐標(biāo)存儲(chǔ)作為對應(yīng)的加權(quán)因數(shù)，當(dāng)檢測到 所述姿勢信號時(shí)所述加權(quán)因數(shù)被應(yīng)用于從所述多軸傳感器的每條實(shí)際軸接收的所述信號。7. 如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述處理器被進(jìn)一步配置成： 監(jiān)測當(dāng)前姿勢信號； 檢測所述當(dāng)前姿勢信號的變化；以及 響應(yīng)于檢測到所述變化，選擇有待應(yīng)用于從所述多軸加速度計(jì)的每條實(shí)際軸接收的所 述信號的不同加權(quán)因數(shù)。8. 如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，針對所述多軸傳感器的多條虛擬軸中 的每一條虛擬軸生成所述虛擬信號包括:確定沿球面均勻分布的所述多條虛擬軸的坐標(biāo)。9. 如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括： 由所述處理器控制的治療遞送模塊， 所述處理器被進(jìn)一步配置成響應(yīng)于所述度量而控制由所述治療遞送模塊向所述患者 遞送治療的速率。10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述處理器被進(jìn)一步配置成： 響應(yīng)于所述度量而從所述實(shí)際軸信號產(chǎn)生第一患者位置信號； 檢測所述第一患者位置信號的變化；以及 響應(yīng)于檢測到所述第一患者位置信號的所述變化而限制由所述度量引起的所述治療 速率的增加。11. 一種存儲(chǔ)指令集的非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述指令集使包括多軸傳感器的 可植入式醫(yī)療裝置的處理器： 接收來自所述多軸傳感器的每條實(shí)際軸的信號； 根據(jù)所述實(shí)際軸信號針對所述多軸傳感器的多條虛擬軸中的每一條虛擬軸生成虛擬 信號； 從所述多軸傳感器的所述實(shí)際軸以及所述多條虛擬軸中標(biāo)識用于監(jiān)測患者的生理信 號的最佳軸； 將定義所述最佳軸的坐標(biāo)存儲(chǔ)作為來自所述多軸傳感器的每條實(shí)際軸的所述信號的 對應(yīng)加權(quán)因數(shù);以及 使用所述多軸傳感器信號和所述加權(quán)因數(shù)來確定所述生理信號的度量。
【文檔編號】A61N1/365GK105980007SQ201580007535
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年1月30日
【發(fā)明人】V·P·尼科斯基, T·J·謝爾登
【申請人】美敦力公司