基于多維監(jiān)控模式的黃疸光照治療系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及黃疸光照治療領(lǐng)域，通過建立光照治療過程的系統(tǒng)性控制及方法，解決了當前黃疸癥中的治療過程隨意性大且效果難以控制的問題。本系統(tǒng)及方法創(chuàng)建了具有多維監(jiān)控功能的多個監(jiān)測子模塊和具有多模發(fā)光功能的多波長光療子模塊以提高治療的精確度；結(jié)合了監(jiān)測反饋技術(shù)將治療效果與治療方案緊密結(jié)合。本系統(tǒng)及方法提高了光療過程的可控性和易用性，提高了臨床效率降低了醫(yī)務(wù)人員的工作量，也徹底將家庭醫(yī)療變?yōu)榭赡堋?br> 【專利說明】基于多維監(jiān)控模式的黃疸光照治療系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及黃疸光照治療領(lǐng)域，建立了光照治療過程的系統(tǒng)性控制及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]新生兒黃疸是一種臨床常見體征，發(fā)生率高達60%~80%。當血液中未結(jié)合膽紅素濃度超過5~7mg/dl時即出現(xiàn)肉眼可見黃疸征，故又稱高膽紅素血癥。部分該病可引起膽紅素腦病，嚴重者病死率高，存活者多留有后遺癥。因此，對新生黃疸患兒進行系統(tǒng)監(jiān)測并及時干預(yù)是預(yù)防膽紅素腦病的核心和關(guān)鍵，具有重要的臨床意義。
[0003]光照療法因其無創(chuàng)、易行、有效等特點，是當前臨床治療高未結(jié)合膽紅素血癥的常規(guī)手段。其原理為，在光的作用下，患兒血液中的未結(jié)合膽紅素轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄援悩?gòu)體，之后隨膽汁和尿液排出。但在實際臨床中，光療療法的效果受多方面因素的影響。
[0004]其中，光源影響因素有:光譜、輻射強度和輻照面積等參數(shù)。其中，波長425~475nm的藍光和510~530nm的綠光的治療效果已經(jīng)獲得臨床共識并廣泛應(yīng)用，而白光因同時含有上述兩種波長也在一定范圍內(nèi)得到應(yīng)用；此外，輻照強度和輻照面積與光療設(shè)備的結(jié)構(gòu)和配置有關(guān)。現(xiàn)有專利、文獻均局限于與光源相關(guān)的開發(fā)與改進，在實現(xiàn)中使用單一治療光源，并人工相機調(diào)整光源參數(shù)。如專利CN102327672A所實現(xiàn)的藍光治療毯，采用固定波長和強度的藍光光源；專利CN102327671A所申請的可編程控制治療床，部分實現(xiàn)了對輻射強度和面積的控制，以及藍光與白光之間的切換，其中白光僅做照明而非治療；專利CN2695024Y所申請的治療毯，實現(xiàn)了治療過程中對患兒體溫的監(jiān)控；專利CN2721134Y所申請的治療裝置，實現(xiàn)了對治療時間的控制；專利CN201105098Y所實現(xiàn)的治療燈，實現(xiàn)了人工開關(guān)控制；專利CN201710827U所申請的光療燈，實現(xiàn)了定時和亮度調(diào)節(jié)，即所謂光強控制。
[0005]實際上，臨床中醫(yī)療干預(yù)方案的制訂也同樣重要。即，在光療前后及過程中，通過定時檢測TCB (經(jīng)皮膽紅素)或TSB (總血清膽紅素)，依據(jù)患者體內(nèi)膽紅素濃度現(xiàn)狀和變化趨勢，并按照相關(guān)醫(yī)療指南，醫(yī)務(wù)人員制定光療方案并判斷光療效果?，F(xiàn)有文獻均缺乏治療中對黃疸病情的監(jiān)測，仍需要醫(yī)務(wù)人員持續(xù)追蹤并調(diào)整治療方案。也即，實現(xiàn)光療與監(jiān)測有機結(jié)合的解決方案目前仍是空白。
[0006]從高膽紅素血癥的病理特點來看，光療與監(jiān)測的結(jié)合存在著現(xiàn)實的合理性。首先，膽紅素的表現(xiàn)存在差異性，即由于人體解剖結(jié)構(gòu)及血液循環(huán)的生理原因，膽紅素分布于全身部位且濃度各不相同，所以黃疸濃度在體表呈差異性分布，如圖2所示。臨床實踐中，包括前述專利在內(nèi)的技術(shù)并不滿足根據(jù)不同部位施加不同的光照的需求，因此治療效果存在較大優(yōu)化空間。其次，膽紅素在體內(nèi)的變化是動態(tài)的。光療過程中，患者體內(nèi)的膽紅素濃度將隨治療效果呈動態(tài)變化，同樣也反映了病情的變化趨勢。臨床上，受制于現(xiàn)有技術(shù)和經(jīng)濟的因素，對患者實施檢測的位置和次數(shù)是有限的；受限于醫(yī)務(wù)人員的工作量及工作能力，治療方案的實施和調(diào)整的時機有時會滯后。因此，當前專利技術(shù)在組成架構(gòu)和工作模式方面均存在較大改進余地。[0007]綜上，創(chuàng)建治療與監(jiān)測有機結(jié)合的系統(tǒng)并輔之以相匹配的新型光照技術(shù)，同時以相關(guān)醫(yī)療指南為依據(jù)建立智能化的反饋機制，可實現(xiàn)光療效果的實時監(jiān)測和參數(shù)的最優(yōu)調(diào)節(jié)。在優(yōu)化治療效果、加速治療過程方面具有較強臨床意義；同時也將降低專業(yè)門檻，為推廣家庭光療創(chuàng)造條件，對推動醫(yī)療體制改革產(chǎn)生社會意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明目標是，針對新生兒高膽紅素血癥的生理特點，基于光照治療技術(shù)和電子控制技術(shù)，提供一種具有多維實時監(jiān)測、適時反饋進而控制實施多模治療方案的治療系統(tǒng)，并在系統(tǒng)基礎(chǔ)上提出一套基本的操作方法。
[0009]實施的技術(shù)方案為，根據(jù)膽紅素濃度監(jiān)測結(jié)果，依照臨床醫(yī)療指南預(yù)置參數(shù)并實施治療的一套監(jiān)控系統(tǒng)，如圖1。濃度的監(jiān)測基于多維TCB技術(shù)，即通過分布于患者體表多個位置的監(jiān)測模塊，實時檢測各位置的膽紅素濃度值及變化趨勢；光照治療的實施基于多維、多波長光源技術(shù)，即在患者周身對應(yīng)于監(jiān)測位置分別布署多組具有不同波長光源的光療模塊，模塊發(fā)光的時長和波長均受控；治療方案的計劃植于控制模塊，根據(jù)前述監(jiān)測模塊的數(shù)據(jù)，醫(yī)務(wù)人員在控制模塊中預(yù)置相應(yīng)的參數(shù)以控制光療模塊輸出；治療方案的實施基于前述各模塊組成的系統(tǒng)，依據(jù)監(jiān)測數(shù)值的反饋，系統(tǒng)通過控制模塊調(diào)節(jié)光療模塊的輸出。系統(tǒng)中，監(jiān)測模塊和光療模塊均與控制模塊物理連接；監(jiān)測模塊受控并向控制模塊提供數(shù)據(jù)；光療模塊受控執(zhí)行相應(yīng)指令。
[0010]所述的控制模塊用于接受用戶(醫(yī)務(wù)人員)的數(shù)據(jù)輸入，并根據(jù)輸入控制監(jiān)測模塊和光療模塊的工作；同時，控制模塊還用于從監(jiān)測模塊接收數(shù)據(jù)；此外，控制模塊將監(jiān)測數(shù)據(jù)、治療方案、治療結(jié)果的內(nèi)容通過多種方式告知(或示警)用戶，包括有線或無線傳輸?shù)膱D形、文字、聲音、語音方式；上述內(nèi)容同樣支持用戶執(zhí)行歸檔、查詢、打印的功能。 [0011]所述的監(jiān)測模塊受控于控制模塊，遵照指令實時采集患者體內(nèi)的膽紅素濃度數(shù)據(jù)并傳送。監(jiān)測模塊包括一組子模塊，每個子模塊分別放置于于患者體表的不同區(qū)域(I~5共5個區(qū)域，如圖2)，分別檢測并采集各區(qū)域的數(shù)據(jù)。因為子模塊的數(shù)量對判定病情至關(guān)重要，也決定了的實施治療的效果，故推薦5個以上采集點(圖2中每個區(qū)域至少放置I個采集點)，但任何數(shù)量的采集點均屬本專利的保護范圍。
[0012]所述的光療模塊受控于控制模塊，遵照指令發(fā)光以執(zhí)行光照治療方案。光療模塊由一組子模塊組成，在如圖2所示的體表區(qū)域，每放置I個監(jiān)測子模塊均對應(yīng)放置至少一個治療子模塊，以保證覆蓋最大的皮膚面積，提高治療效果。每個治療子模塊分別由多個光療單元組成，如圖3;每個光療單元由白、綠、藍3種光源組成，各色光源交互/間隔排列，如圖
4?？刂颇K發(fā)出的指令分別控制光療模塊中的各個光療單元，包括單個光源發(fā)光與否、發(fā)光時長、發(fā)光強度均可控，其中發(fā)光強度可受控動態(tài)連續(xù)調(diào)節(jié)。
[0013]本系統(tǒng)的治療實施操作方法包含9個步驟，如下:
[0014]步驟0.按照圖2的標識，用戶(醫(yī)務(wù)人員)將監(jiān)測模塊和光療模塊對應(yīng)放置于患者身體的各個部位，其中監(jiān)測子模塊和光療子模塊之間的位置和數(shù)量一一對應(yīng)；
[0015]步驟1.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊輸入患者的基本情況，包括ID號，性別，體重，早產(chǎn)時間，種族；
[0016]步驟2.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊設(shè)定監(jiān)測模塊的控制參數(shù)，包括選擇子模塊，確定患者身體的受監(jiān)測部位,監(jiān)測數(shù)據(jù)的更新頻率,監(jiān)測時長；
[0017]步驟3.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊設(shè)定監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示或傳輸?shù)捻椖亢头绞?，以及時告知醫(yī)務(wù)人員；
[0018]步驟4.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊啟動監(jiān)測模塊；
[0019]步驟5.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)并查閱患者的病情，包括膽紅素的濃度分布情況，發(fā)展趨勢；
[0020]步驟6.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊設(shè)定光療模塊中的光源發(fā)光參數(shù)，包括，患者身體所布設(shè)光療子模塊的發(fā)光時機，所需波長(或波長組合)，范圍、強度、時間；強度是否需要調(diào)整，調(diào)整的時機、趨勢和范圍；波長是否需要調(diào)整，調(diào)整的時機、范圍。
[0021]步驟7.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊設(shè)定治療或報警限值，即實時獲取某個監(jiān)測了模塊所檢測的膽紅素的濃度信息，當超過限值時則熄滅所對應(yīng)的治療子模塊。
[0022]步驟8.用 戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊設(shè)定監(jiān)測數(shù)據(jù)、治療數(shù)據(jù)顯示或傳輸?shù)捻椖亢头绞?，以及時告知醫(yī)務(wù)人員。
[0023]本系統(tǒng)所實施的光照治療在范圍、強度、時間均隨黃疸的實時物理存在為依據(jù)，并借助反饋機制實現(xiàn)了對治療過程的合理控制。因此，本發(fā)明的作用效果客觀、明確。首先，治療方案的制訂和實施有客觀的數(shù)據(jù)支持并有明確的針對性，治療方案符合人體的病理、生理特征，有助于獲得有效治療結(jié)果。即，通過多維監(jiān)測和多維光照治療，實現(xiàn)了在患者體表的不同位置，施加不同時長、不同強度、不同波長(或波長組合)的光照的功能。其次，醫(yī)務(wù)人員可實時跟蹤患者病情的發(fā)展趨勢和治療效果，并按照需要及時調(diào)整治療方案。另外，系統(tǒng)完整的反饋監(jiān)控和報警通知機制，降低了醫(yī)務(wù)人員的工作強度和失誤率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1.治療系統(tǒng)架構(gòu)示意
[0025]圖2.人體區(qū)域劃分示意，以頭為起始，數(shù)字從I依次增加到5
[0026]圖3.光療模塊結(jié)構(gòu)示意，每個模塊由多個圖4所示的光療單元依次排列組成
[0027]圖4光療單元結(jié)構(gòu)示意，每個單元由3色光源交互間隔組成
【具體實施方式】
[0028]系統(tǒng)的實現(xiàn)，包括控制模塊、監(jiān)測模塊和光療模塊的分別實現(xiàn)以及用于引導工作流程的軟件的實現(xiàn)。
[0029]控制模塊的實現(xiàn)基于于兩種方式，一是利用嵌入式技術(shù)的MPU(Micro processunit)實現(xiàn)，二是使用個人計算機實現(xiàn)，在軟件上實現(xiàn)各種工作流程的限定、參數(shù)的預(yù)設(shè)和相關(guān)信息的管理，在硬件上實現(xiàn)通過有線或無線通訊技術(shù)分別與監(jiān)測模塊和光療模塊連接。
[0030]監(jiān)測模塊利用色度傳感器采集身體各部位的膚色信息，并受控與控制模塊通訊，實現(xiàn)膽紅素在身體的濃度分布的探測，從而幫助判斷黃疸癥病情。
[0031]光療模塊的物理實現(xiàn)有兩種方法，一是基于點發(fā)光的LED，共有白、綠、藍三種顏色，即每個光療子模塊均采用多數(shù)量個相間排列的LED，模塊整體上形成面光源，并覆蓋于所需治療的部位；二是基于線發(fā)光的側(cè)光光纖(或通體發(fā)光光纖)，即每個光療子模塊采用三只三色LED光源，分別通過三根側(cè)光光纖發(fā)出各自波長光線，三根光纖相絞編織成布狀，同樣在整體上形成而光源并覆蓋于所治療的部位。上述兩種方法中的各種顏色均可分別控制，發(fā)光與否及時間均通過開關(guān)電路時間實現(xiàn)，發(fā)光強度通過電流強度調(diào)整電路實現(xiàn)。
[0032]治療系統(tǒng)的使用方法。參照圖2中的號碼標識，根據(jù)需要將多組監(jiān)測子模塊和光療子模塊覆蓋于患者身體各個部位，并與控制模塊建立通訊聯(lián)系；醫(yī)務(wù)人員按照權(quán)利7所述的方法，通過控制模塊實施治療方案并監(jiān)控治療過程。方法如下，
[0033]步驟0.按照圖2的標識，用戶(醫(yī)務(wù)人員)將監(jiān)測模塊和光療模塊對應(yīng)放置于患者身體的各個部位，其中監(jiān)測子模塊和光療子模塊之間的位置和數(shù)量一一對應(yīng)；
[0034]步驟1.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊輸入患者的基本情況，包括ID號，性別，體重，早產(chǎn)時間，種族；
[0035]步驟2.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊設(shè)定監(jiān)測模塊的控制參數(shù)，包括選擇子模塊，確定患者身體的受監(jiān)測部位,監(jiān)測數(shù)據(jù)的更新頻率,監(jiān)測時長；
[0036]步驟3.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊設(shè)定監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示或傳輸?shù)捻椖亢头绞?，以及時告知醫(yī)務(wù)人員；
[0037]步驟4.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊啟動監(jiān)測模塊；
[0038]步驟5.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)并查閱患者的病情，包括膽紅素的濃度分布情況，發(fā)展趨勢；
[0039]步驟6.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊設(shè)定光療模塊中的光源發(fā)光參數(shù)，包括，患者身體所布設(shè)光療子模塊的發(fā)光時機，所需波長(或波長組合)，范圍、強度、時間；強度是否需要調(diào)整，調(diào)整的時機、趨勢和范圍；波長是否需要調(diào)整，調(diào)整的時機、范圍；
[0040]步驟7.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊設(shè)定治療或報警限值，即實時獲取某個監(jiān)測了模塊所檢測的膽紅素的濃度信息，當超過限值時則熄滅所對應(yīng)的治療子模塊；
[0041]步驟8.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊設(shè)定監(jiān)測數(shù)據(jù)、治療數(shù)據(jù)顯示或傳輸?shù)捻椖亢头绞剑约皶r告知醫(yī)務(wù)人員。
【權(quán)利要求】
1.一種光照治療系統(tǒng)，其特征在于， 由三種模塊組成，控制模塊、監(jiān)測模塊和光療模塊，其中控制模塊為I組，后兩種模塊的數(shù)量至少分別為5組，可由醫(yī)務(wù)人員根據(jù)病情按需增減，因此無論實際應(yīng)用中的數(shù)量為多少，均受本專利保護；其邏輯關(guān)系為，前者由醫(yī)務(wù)人員按需支配后兩者模塊的工作狀態(tài)，后兩者模塊之間在數(shù)量和空間分布上形成一一對應(yīng)關(guān)系并由醫(yī)務(wù)人員預(yù)置于患者身體各個部位；工作基本原理為，利用監(jiān)測模塊從身體多個位置實時采集數(shù)據(jù)，并根據(jù)該數(shù)據(jù)適時做出反饋動作，進而控制多模光療模塊實施治療。
2.如權(quán)利I所述的控制模塊，其特征在于， 基于嵌入式或計算機軟件硬件技術(shù)；通過人機交互介面預(yù)置各類臨床必要信息，包括患者的個人及生理等基本信息，如序號、性別、種族、體重、身高等；通過人機交互隨時控制或預(yù)置參數(shù)實施控制，實現(xiàn)監(jiān)測模塊和光療模塊的多種功能，如控制多個監(jiān)測模塊并啟停其中的單個或多個模塊聯(lián)合采集數(shù)據(jù)，且啟停時機及采集時間均可控；控制多個光療模塊并啟停其中的單個或多個模塊聯(lián)合發(fā)光，且啟停時機、發(fā)光強度及發(fā)光時間均可控；基于患者信息之間的邏輯對應(yīng)關(guān)系，包括的基本信息、監(jiān)測參數(shù)信息和治療控制信息，實現(xiàn)信息的管理，如信息的監(jiān)測、查詢、歸檔和傳輸；當監(jiān)測參數(shù)超出預(yù)置范圍時，啟動提示或報警，以告知醫(yī)護人員；前述信息的顯示方式、項目以及傳輸方式、項目均可控。
3.如權(quán)利I和權(quán)利2所述的監(jiān)測模塊，其特征在于， 監(jiān)測模塊的數(shù)量為5組子模塊，或按需增減；其被醫(yī)護人員放置于患者身體各個部位，其中每個部位布置I組監(jiān)測子模塊，故稱多維監(jiān)測模塊，其在人體的分布位置服從于人體血液循環(huán)的生理特征，如圖2中的號碼所示，并受控于權(quán)利2所述的控制模塊。
4.如權(quán)利I和權(quán)利2所述的監(jiān)測模塊的工作方法，其特征在于， 監(jiān)測模塊由多個子模塊組成，其監(jiān)測特征均可控，包括監(jiān)測與否，監(jiān)測的時長。
5.如權(quán)利I和權(quán)利2所述光療模塊，其特征在于， 光療模塊的數(shù)量為5組子模塊，或按需增減；與監(jiān)測模塊的布設(shè)位置和數(shù)量相對應(yīng)，同樣分布于身體各個部位，其在人體的分布位置如圖2中的號碼所示，每組光源均由多個光療單元組成，每個單元由白、綠、藍3色光源組成，各色光源交互相間組合配對，故稱多模光療模塊，并受控于權(quán)利2所述的控制模塊；每組子模塊達到3種顏色時可達到較佳效果，在實現(xiàn)中可按需選擇并重新組合，但無論何種組合方式，如增加、減少顏色，顏色間的排列方式，均受本專利保護。
6.如權(quán)利I和權(quán)利2所述的光療模塊的工作方式,其特征在于， 每組光療子模塊，均由多個光療單元組成，而每個單元均由白、綠、藍3色光源組成，其發(fā)光的特征均可控，包括發(fā)光與否，發(fā)光的時長，發(fā)光的色彩組合。
7.如權(quán)利I和權(quán)利2所述的控制系統(tǒng)工作方法的設(shè)計，其特征在于以下9個步驟或不同步驟間的組合， 步驟0.按照圖2的標識，用戶(醫(yī)務(wù)人員)將監(jiān)測模塊和光療模塊對應(yīng)放置于患者身體的各個部位，其中監(jiān)測子模塊和光療子模塊之間的位置和數(shù)量一一對應(yīng)； 步驟1.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊輸入患者的基本情況，包括ID號，性別，體重，早產(chǎn)時間，種族； 步驟2.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊設(shè)定監(jiān)測模塊的控制參數(shù)，包括選擇子模塊，確定患者身體的受監(jiān)測部位，監(jiān)測數(shù)據(jù)的更新頻率，監(jiān)測時長； 步驟3.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊設(shè)定監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示或傳輸?shù)捻椖亢头绞剑约皶r告知醫(yī)務(wù)人員； 步驟4.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊啟動監(jiān)測模塊； 步驟5.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)并查閱患者的病情，包括膽紅素的濃度分布情況，發(fā)展趨勢； 步驟6.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊設(shè)定光療模塊中的光源發(fā)光參數(shù)，包括，患者身體所布設(shè)光療子模塊的發(fā)光時機，所需波長(或波長組合)，范圍、強度、時間；強度是否需要調(diào)整，調(diào)整的時機、趨勢和范圍；波長是否需要調(diào)整，調(diào)整的時機、范圍； 步驟7.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊設(shè)定治療或報警限值，即實時獲取某個監(jiān)測了模塊所檢測的膽紅素的濃度信息，當超過限值時則熄滅所對應(yīng)的治療子模塊； 步驟8.用戶(醫(yī)務(wù)人員)通過控制模塊設(shè)定監(jiān)測數(shù)據(jù)、治療數(shù)據(jù)顯示或傳輸?shù)捻椖亢头绞剑约皶r告知醫(yī)務(wù)人員。
【文檔編號】A61N5/06GK103961803SQ201310034766
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月29日
【發(fā)明者】吳本清, 朱友平 申請人:深圳市安保科技有限公司