由急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的风险评分引导的用于推荐通
气治疗的工具
背景技术
[0001] 以下涉及医学监测技术、临床
决策支持系统技术、
重症监护和患者评估技术、患者
机械通气技术、等等。
[0002] 急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是急性
疾病的破坏性并发症并且是重症监护室(ICU)中的多器官衰竭和死亡率的主要原因之一。急性呼吸窘迫综合征(ARDS)被估计为在所有ICU患者的7-10％中普遍存在，并且在出院之后呈现大于40％的高死亡率。然而，ICU医师检测到不到ARDS患者的三分之一。ARDS检测的各种
实施例在2013年8月22日公布的Vairavan等人的
国际申请公布No.WO 2013/121374A2中阐述，其全部内容通过引用并入本文。
发明内容
[0003] 以下预见了克服上述
缺陷和其他缺陷的改进的装置和方法。
[0004] 根据一个方面，一种用于急性呼吸窘迫综合征重症监护设置的治疗引导工具，其包括被配置为使用ARDS评分作为
生物标志物来推荐治疗的一个或多个处理器。
[0005] 根据另一方面，一种用于引导急性呼吸窘迫综合征重症监护室的方法，其包括ARDS评分作为生物标志物来推荐治疗。
[0006] 根据另一方面，一种用于为处于急性呼吸窘迫综合征的风险的患者推荐通气策略的装置，其包括：床边监测器，其用于监测患者生理变量；以及一个或多个处理器，其被配置为：基于在给定时间处分析的ARDS评分来计算预测推断；连续地监测患者的当前ARDS评分以得到所计算的预测推断来确定未来的可能预期的ARDS；并且在确定可能预期的ARDS之后生成警报。
[0007] 一个优点在于ARDS风险的实时警报。
[0008] 另一优点在于ARDS生物标志物的连续监测。
[0009] 另一优点在于建议干预治疗的通气机设置。
[0010] 在阅读下面的详细描述之后，许多额外的优点和益处对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。
附图说明
[0011] 本申请可以采用各种部件和部件的布置以及各种过程操作和过程操作的布置的形式。附图仅用于说明优选实施例的目的并且不应被解释为限制本申请。
[0012] 图1图解性地示出了在床边监测器处和在护士站处的针对急性呼吸窘迫综合征(ARDS)进行监测的重症监护室(ICU)中的患者，后者伴随有ICU中的其他患者。
[0013] 图2示出了ARDS检测和通气推荐方法。
[0014] 图3示出了监测的ARDS评分与通气策略的变化的相关性。
[0015] 图4示出了鉴于潮气量设置的传统通气策略和保护性通气策略在ARDS评分上的比较箱形绘图。
[0016] 图5示出了鉴于PEEP设置的传统通气策略和保护性通气策略在ARDS评分上的比较箱形绘图。
[0017] 图6图示了ARDS通气策略工具。
具体实施方式
[0018] 本文公开的技术使用由ARDS检测模型输出的ARDS风险的连续评分作为针对ARDS发展的生物标志物。本申请包括基于各种治疗模式和生物标志物本身(ARDS评分)的相关性的生物标志物驱动的治疗推荐工具。当生物标志物指示患者具有高ARDS风险时，推荐工具基于临床实践来建议可能的治疗途径。ARDS检测模型中的高评分与
肺保护性通气策略(低潮气量、高呼气末
正压(PEEP))良好相关，因此该工具指示应当对患者应用肺保护性治疗。高ARDS评分还具有在实际干预之前的几个小时预测该治疗的能
力。这种信息，当被计算机
化成为治疗推荐时，实现连续的疾病监测以及最佳临床实践的改进的采用，同时支持临床医生规划
预防和干预处置。
[0019] 参考图1，患者8由床边患者监测器10监测，其显示患者8的各种生理变量的趋势数据。(术语诸如“生理变量”、“生命体征”或“生命”在本文中可交换地使用)。例如，说明性
心电图仪(ECG)
电极12适当地监测心率并且可选地监测根据时间的完整ECG迹线。实质上，医学感兴趣的任何生理变量可以被监测，例如通过说明性示例，以下的一个或多个：心率(HR)；呼吸率(RR)；收缩压(SBP)；舒张压(DBP)；吸入
氧浓度分数(FiO2)；动脉血氧分压(PaO2)；
呼气末正压(PEEP)；血红蛋白(Hgb)；等等。尽管图1中未示出，但是预见到患者8位于机械通气机上。
[0020] 患者监测器10包括显示器14，其优选地是
图形显示器，在该图形显示器上使用数字表示、图形表示、趋势线、等等来显示生理变量和可选地其他患者数据。患者监测器10还包括一个或多个用户输入设备，诸如安装在监测器10的主体上的说明性控件16、在显示器14(其适合地是采用这种配置的触敏显示器)上示出的软键的集合18、拉出
键盘、其各种组合等。(一个或多个)用户输入设备使得护士或其他医学人员能够配置监测器10(例如选择要被监测和/或显示的生理变量或其他患者数据)、设置警报设置等。尽管没有明确示出，但是患者监测器10可以包括其他特征，例如用于在合适的情况下输出音频警报的扬声器、用于输出视觉警报的一个或多个LED或其他类型的灯、等等。
[0021] 患者监测器10是“智能”监测器，因为它包括或操作性地连接了由适当的
存储器和其他辅助
电子设备连接的
微处理器、微
控制器等提供的
数据处理能力(细节未示出)。在一些实施例中，患者监测器10包括内置计算机、微处理器等形式的内部数据处理能力，使得患者监测器能够执行被监测的患者数据的自主处理。在其他实施例中，患者监测器是与执行患者数据的处理的
服务器或其他计算机或数据处理设备连接的“哑终端”。还预见到将数据处理能力的部分分布在安装在患者8上的相互通信的身体佩戴的
传感器或设备之中，例如以医学身体区域网(MBAN)的形式。
[0022] 在说明性示例中，患者8被设置在重症监护室(ICU)的病房中，重症监护室(ICU)可以例如是医学ICU(MICU)、外科ICU(SICU)、心脏监护室(CCU)、分诊ICU(TRICU)、等等。在这样的设置中，患者通常由与患者一起
定位的床边患者监测器10(例如在患者的病房中)以及还由具有位于护士站24处的具有合适的显示器22(例如专用监测器设备或适当配置的计算机)的电子监测设备20来监测。通常，ICU具有一个或多个这样的护士站，其中每个护士站被分配给患者的特定集合(其在极端情况下可能少至单个患者)。(由双箭头领头的曲线26图解性地指示的)有线或无线通信链路将由床边患者监测器10采集的患者数据传送到护士站24处的电子监测设备20。通信链路26可以例如包括有线或无线以太网(专用网络或医院网络的部分)、蓝牙连接等。预见到通信链路26是双向链路，即数据也可以能够从护士站24传输到床边监测器10。
[0023] 床边患者监测器10被配置为通过执行本文公开的对包括由患者监测器10监测的至少一个或多个生理变量的信息的数据处理来检测和指示急性呼吸窘迫综合征(ARDS)。床边患者监测器10的显示器14显示下面详细描述的ARDS通气工具28。另外或备选地，护士站24处的电子监测设备20可以被配置为通过执行本文公开的对包括由患者监测器10监测的至少一个或多个生理变量的信息的数据处理来检测和指示ARDS，并且显示ARDS通气工具
28。注意，术语急性肺损伤(ALI)和急性呼吸窘迫综合征(ARDS)在本文中可交换使用。有利地，本文公开的ARDS检测基于由患者监测器10监测的并且因此可实时获得的生理变量，例如心率(HR)、呼吸率(RR)、收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、吸入氧浓度分数(FiO2)、呼气末正压(PEEP)等。具有较长采集延迟时间的患者数据(例如射线照相报告和实验室发现(例如PaO2、Hgb等))未被利用或者被利用作为用于评估是否指示ARDS的补充信息。在本文中呈现的说明性ARDS评分示例中，输入到ARDS模型的数据包括生命体征、实验室结果和通气机设置。
[0024] 连续ARDS检测的各种实施例在2013年8月22日公布的Vairavan等人的
国际申请公布No.WO 2013/121374A2中阐述，其全部内容通过引用并入本文。例如，能够使用采用ARDS的基于Lempel-Ziv复杂度的检测的实施例。参考图2，患者8被收入ICU(由框30指示)。可以存在如下情景，其中可以对患者8施予不同药物/药品(“药物”和“药品”在本文中可交换使用)以便使患者稳定(由框32指示)。还可以实施其他治疗(例如机械通气)。图2的说明性ARDS检测方法利用包括心率(HR)、动脉收缩压和舒张压(SBP和DBP)以及呼吸率(RR)的说明性生命体征数据流34，以及包括对患者8施予32的一种或多种不同药物的实例的额外患者数据流36。药物施予数据流36能够采取各种形式，例如二进制数据流(例如除了在由值“1”指示的药物施予事件期间之外，根据(可选地离散化)时间的值“0”。在一段时间间隔内施予药物(例如静脉滴注)的情况下，当没有施予滴注时值可以为“0”，并且在施予滴注期间值可以为“1”(或某个其他值))。还预见到其他值时间表示，例如时间变化值对从初始施予直到通过肾或其他机制从身体中去除药物的患者(或感兴趣的器官)中的预期动态药物浓度进行建模。
[0025] 根据数据流，检测处理器40连续地计算ARDS评分。检测处理器40能够随时间以评分随时间的绘图的形式输出ARDS评分。检测处理器40可以例如采用ARDS(或ALI)评分
算法，例如于2013年8月22日公布的WO 2013/121374A2中公开的算法，例如其中线性判别分析(LDA)或投票系统聚集生命体征34和可选地其他信息(例如说明性药物施予信息36、实验室结果、通气机设置等)以生成ARDS评分。本文呈现的说明性ARDS评分使用体现为WO 2013/121374A2的LDA聚集模型的检测处理器40生成，其中，数据输入包括生命体征、实验室测试结果以及通气机设置，其中，输出在“概率类型”范围[0,1]内。更一般地，检测处理器40能够使用生成指示患者具有或正要发展向急性呼吸窘迫综合征的风险的评分的其他ARDS评分方法。在一些实施例中，检测处理器40可以在除了[0,1]以外的范围内输出，例如输出可以是在范围0-100内的“百分数类型”的值。推荐处理器42鉴于预定
阈值监测ARDS评分并且基于监测到的评分来推荐针对患者的干预治疗(例如通气治疗/设置)。当推荐处理器42检测到患者8将要处于ARDS的高风险时，推荐处理器42基于最佳临床实践来建议可能的治疗途径。通气策略大致分为传统的和保护性的。在临床研究中已经示出了保护性通气策略减少在ARDS患者中的死亡率。与不同通气策略相关联的值的范围被给出为：
[0026]
[0027] 参考图3-5，示出了ARDS患者相关性结果，其表明ARDS评分预测通气机设置变化实例。通过获取跨患者记录的ARDS评分和通气设置变化实例(T＝0hr)两者的值来评估ARDS评分与通气策略(经由如上表所示的通气设置的传统或保护性)的相关性。(在通气设置变化之前的几个小时)通气策略与ARDS评分的相关性被评估以确定ARDS评分预测通气设置的能力。调查的时间段T＝在通气设置变化之前的10小时、6小时、5小时、4小时、3小时、2小时和1小时。
[0028] 参考图3，将ARDS评分302与如由通气机潮气量(VT)304表示的通气策略进行比较。在图3中，通气机潮气量(VT)设置变化利用黑色箭头来标记。围绕箭头的框306指示对应于T＝0hr(通气设置变化)的区域。框308表示在T＝-10hr处的ARDS评分，或对应于在VT设置变化(在T＝0hr处)之前的10小时的区域。
[0029] 基于这些结果，推荐处理器42通过检查ARDS评分的值来适当地导出预测推断。推荐处理器42评估ARDS评分并且能够因此提供推荐的通气机设置(或者在患者已经处于机械通气时，设置变化)直到在医师将在缺少该分析的情况下推荐通气设置变化之前的几个小时。推荐处理器42监测患者的当前ARDS评分并且使用预测推断来确定是否应当推荐通气策略的变化。图3因此表明ARDS评分能够被用作用于推荐针对ARDS患者的通气机设置的生物标志物。在图3中，使用以下符号：VT：潮气量；PPLAT：高原压；PEEP：呼气末正压；FiO2：吸入氧浓度分数；PaO2：动脉血氧分压。
[0030] 图4和图5示出了在如图3描绘的不同的时区306、308和它们之间的时区期间获得的ARDS评分的箱形绘图。在图4和图5中，箱形绘图提供了数据的第25、第50、第75百分位数以及异常值。
[0031] 具体参考图4，描绘了ARDS评分402和潮气量设置的相关性400。图4的顶部绘图402示出了相对于在T＝0hr处的潮气量设置变化的不同时间处的对应于保护性(P)潮气量设置和传统(T)潮气量设置的ARDS评分的箱形绘图。阈值406指示由接收器操作特征曲线(ROC)分析确定的ARDS检测的最佳阈值。中间绘图404示出了针对不同预测时间的ROC的曲线下面积(AUC)。底部绘图示出了在不同时刻处的患者总数。在图4中，保护性通气策略(P)具有4-8ml/kg的潮气量，而传统通气策略(T)具有10-15ml/kg的潮气量。
[0032] 如图4所示，ROC的AUC 404的统计绘图描绘了两种通气策略之间的分离的量化。时间在最右边被描绘为T＝0并且往回看到绘图的左边被描绘为T＝-10小时。ARDS评分402相对于预定ARDS阈值评分406被绘图。在T＝0处，对应于保护性潮气量设置和传统潮气量设置的ARDS评分可与0.70的ROC的AUC分离。图4所示的阈值406是基于ROC分析的ARDS检测的最佳阈值。保护性策略箱形绘图中的中值412高于该阈值406。这指示较高的ARDS评分与保护性潮气量设置相关。
[0033] 保护性策略箱形绘图的中值412始终高于传统策略箱形绘图的中值414。跨所有时区(T＝-10....0)观察到这种关系。选择阈值406以将保护性策略箱形绘图的中值412与传统策略箱形绘图的中值414进行最佳分离。如图4进一步可见，AUC示出了跨所有时区的保护性潮气量策略和传统潮气量策略之间的良好分离。这些结果指示ARDS评分可以被用于推荐保护性潮气量设置。尽管保护性潮气量策略和传统潮气量策略之间的分离在较早的时间段内趋于下降，但是分离保持强烈直到T＝-2小时(AUC＝0.69)。这表明ARDS评分402具有预测能力直到在T＝0处的通气干预之前的2小时，其中ARDS评分的预测能力在较早的时间段内下降。
[0034] 基于图4的结果，由推荐处理器42适当地应用0.81的阈值406以便确定是否根据保护性治疗而推荐4-8ml/kg的潮气量(在ARDS评分高于阈值406时是适当的)。在一些实施例中，为了防止警报疲劳，仅当ARDS评分高时推荐通气治疗，在这种情况下推荐保护性通气治疗。
[0035] 参考图5，描绘了ARDS评分502和PEEP设置的相关性500。顶部绘图502示出了相对于在T＝0hr处的潮气量设置变化的不同时间处的对应于保护性通气设置和传统通气设置的ARDS评分的箱形绘图。阈值506指示ARDS检测的最佳阈值。中间绘图504示出了针对不同预测时间的ROC曲线的曲线下面积(AUC)504。底部绘图示出了在不同时刻处的患者总数。在图5中，P：保护性通气策略(PEEP>12cm H2O)，T：传统通气策略(PEEP＝5-12cm H2O)。
[0036] 在图5中能够看出与传统PEEP设置相反，高ARDS评分与保护性PEEP设置相关。保护性治疗的中值512高于传统治疗的中值514。可跨从T＝0hr开始到T＝-10hr的不同时间段观察到该趋势。然而，两组(保护性和传统)之间的分离趋于随着在通气设置变化增加之前的小时而下降。因此，ARDS评分对通气设置推荐的预测性质也将下降。
[0037] 总之，如图4和图5所表明的，高ARDS评分与低潮气量设置相关并且与高PEEP设置也相关。这些设置是肺保护性通气的特征设置。因此，参考图3-5描述的结果表明ARDS评分适合于提供使用传统策略或保护性策略进行通气的推荐，其中在当医师通常将做出这样的调节时之前至少2小时可靠地做出该预测。
[0038] 参考图6，推荐处理器42利用提供用于当ARDS风险增加到高于判定阈值时建议肺保护性通气的图形用户
接口(GUI)的ARDS通气推荐工具28。ARDS评分的预测性质允许通气推荐工具28建议用户应用低潮气量设置和高PEEP设置直到在健康护理提供者常规上将改变通气设置之前的2-3小时。预见到上述分析可以被执行用于其他治疗干预，例如
流体施予和其他机械通气设置(例如高原压、FiO2等)。
[0039] 面板，即窗口，表示针对每个患者的可选择床显示器602，其中当前ARDS评分被突出显示。另一面板表示来自床显示器602的选择的患者的患者的人口统计特征604。ARDS评分606(过去、当前和未来轨迹)与序贯器官衰竭评估(SOFA)评分608并行显示。
[0040] 当ARDS评分606达到高于预定阈值时(即基于ARDS评分历史的回顾分析的最佳阈值)时，在屏幕中显示警报610。在点击警报610时，打开治疗推荐612，其具有降低ARDS的风险的肺保护性通气设置的详细推荐。在一个实施例中，当健康护理提供者查看治疗推荐612时，关闭警报610。每当ARDS评分606从低于阈值的值(例如在该说明性示例中的75)改变为大于阈值的值时，将弹出随后的警报。
[0041] 返回参考图1，公开的用于预测ICU患者的ARDS或其他关注状况的技术适当地由说明性床边监测器10和/或说明性护士站电子监测设备20的内置计算机、微处理器等实现。还将认识到，公开的技术能够通过存储可由这种电子数据处理设备执行的指令以执行公开的检测方法的非暂态存储介质来体现。非暂态存储介质可以例如包括
硬盘或其他
磁性存储介质、
随机存取存储器(RAM)、
只读存储器(ROM)或另一电子存储介质、光盘或其他光学存储介质、前述的组合、等等。
[0042] 已经参考优选实施例阐述了本公开内容。显然，在阅读和理解前面的详细描述后，其他人将会进行
修改和更改。意图将本申请理解为包括所有这样的修改和更改，只要它们落在所附
权利要求或其等同物的范围内。
