利用心電信號(hào)估計(jì)麻醉深度的方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明關(guān)于一種估計(jì)麻醉深度的方法及裝置，更具體而言，是關(guān)于根據(jù)心電信號(hào) 量化呼吸性竇性心律不整（respiratory sinus arrhythmia, RSA)的規(guī)律性而估計(jì)麻醉深 度的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前用來估計(jì)麻醉深度的方法及裝置，主要是通過腦電圖 (electroencephalography，EEG)量測(cè)大腦皮質(zhì)活動(dòng)來達(dá)成目的。例如腦電波雙頻指數(shù)偵測(cè) 器或稱為BIS指數(shù)偵測(cè)器（Bispectral Index Monitor?，Covidien公司）通過腦電圖 評(píng)估大腦皮層的自發(fā)性活動(dòng)來估計(jì)麻醉深度。然而腦電信號(hào)（EEG signal)的單位為毫伏 特（μ V)，信號(hào)強(qiáng)度比心電信號(hào)（electrocardiographic signal, or ECG signal)微弱很多 (心電信號(hào)的單位為微伏特（mV))。因此要偵測(cè)到腦電信號(hào)需要十分精密的設(shè)備，此設(shè)備通 常體積大、重量重、不方便移動(dòng)或攜帶、造價(jià)昂貴，所使用的特殊電極片成本也高，因此使用 腦電圖做為估計(jì)麻醉深度的方法是一種不符合經(jīng)濟(jì)效益的方法。此外麻醉劑會(huì)對(duì)大腦的不 同區(qū)域產(chǎn)生不同影響。腦電圖通常只能量測(cè)大腦皮質(zhì)活動(dòng)來判定麻醉深度，可能無法有效 地評(píng)估其他重要的麻醉因素，包括運(yùn)動(dòng)的抑制（motor suppression)、止痛（analgesic)和 自主活動(dòng)（autonomic activity),這在很大程度上是由大腦皮質(zhì)下（subcortical)區(qū)域所 控制。因此只用腦電圖的估計(jì)麻醉深度的方式及裝置，無法全面地監(jiān)控受測(cè)者的麻醉狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 發(fā)明的目的，在于提供一種估計(jì)麻醉深度的方法及其裝置，其根據(jù)心電信號(hào)而非 根據(jù)腦電信號(hào)進(jìn)行麻醉深度的估計(jì)，因此此裝置體積小、重量輕、可以隨身攜帶、造價(jià)便宜 也無需使用的特殊電極片，大幅降低估計(jì)麻醉深度的成本。此外本發(fā)明的方法及裝置，主要 是量測(cè)大腦皮層下區(qū)域的活動(dòng)，而非量測(cè)大腦皮層的活動(dòng)，因此若用于輔助其他根據(jù)腦電 信號(hào)的估計(jì)麻醉深度的方法或裝置，可以更全面地監(jiān)控受測(cè)者的麻醉狀態(tài)。
[0004] 為達(dá)上述目的并解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種估計(jì)麻醉深度的方法，包 括以下步驟：獲取一心電信號(hào)，根據(jù)該心電信號(hào)量化呼吸性竇性心律不整（respiratory sinus arrhythmia, RSA)的規(guī)律性而得到一指數(shù)及根據(jù)該指數(shù)估計(jì)麻醉深度。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的進(jìn)一步特征，從量化該規(guī)律性得到的指數(shù)是一呼吸性 非節(jié)律成份與一呼吸性節(jié)律成份的比率，所述呼吸性節(jié)律成份代表心率變異被呼吸運(yùn)動(dòng)影 響的程度，所述呼吸性非節(jié)律成份代表不被呼吸運(yùn)動(dòng)影響的心率變異。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的進(jìn)一步特征，所述呼吸性節(jié)律成份為于一 RRI (心電 圖中R波至R波的間期）頻率對(duì)功率頻譜圖的一特定頻率范圍中，一基底節(jié)律性頻率所在 的一特定頻寬的RRI功率與該基底節(jié)律性頻率的倍頻所在的一特定頻寬的RRI功率的總 和，該基底節(jié)律性頻率為于一 EDR (心電圖來源的呼吸信號(hào)）頻率對(duì)功率頻譜圖的一特定頻 率范圍中，具有一最大EDR功率的一頻率。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的進(jìn)一步特征，所述呼吸性非節(jié)律成份為于該RRI (心 電圖中R波至R波間期）頻率對(duì)功率頻譜圖的一特定頻率范圍中，RRI的總功率減去該呼 吸性節(jié)律成份。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的進(jìn)一步特征，該RRI頻率對(duì)功率頻譜圖及EDR頻率對(duì) 功率頻譜圖分別為一 RRI的MTFR(多窗口時(shí)間頻率重分配）頻譜圖及一 EDR的MTFR頻譜 圖，而該呼吸性非節(jié)律成份、該呼吸性節(jié)律成份、該基底節(jié)律性頻率、該基底節(jié)律性頻率的 倍頻、該基底節(jié)律性頻率的RRI功率或該基底節(jié)律性頻率的倍頻的RRI功率衍生于該RRI 的MTFR頻譜圖或該EDR的MTFR頻譜圖。
[0009] 本發(fā)明提供一種估計(jì)麻醉深度的裝置，為包括：一心電信號(hào)擷取單元，以非侵入 式的方式截取一心電信號(hào)，進(jìn)而輸出一數(shù)位化心電信號(hào)，以及一心電信號(hào)分析單元，連接該 心電信號(hào)擷取單元以接收該數(shù)位化心電信號(hào)，根據(jù)此心電信號(hào)量化呼吸性竇性心律不整 (respiratory sinus arrhythmia, RSA)的規(guī)律性而得到一指數(shù)，以供評(píng)估麻醉深度。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的進(jìn)一步特征，從量化該規(guī)律性得到的指數(shù)是一呼吸性 非節(jié)律成份與一呼吸性節(jié)律成份的比率，所述呼吸性節(jié)律成份代表心率變異被呼吸運(yùn)動(dòng)影 響的程度，所述呼吸性非節(jié)律成份代表不被呼吸運(yùn)動(dòng)影響的心率變異。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的進(jìn)一步特征，所述呼吸性節(jié)律成份為于一 RRI (心電 圖中R波至R波的間期）頻率對(duì)功率頻譜圖的一特定頻率范圍中，一基底節(jié)律性頻率所在 的一特定頻寬的RRI功率與該基底節(jié)律性頻率的倍頻所在的一特定頻寬的RRI功率的總 和，該基底節(jié)律性頻率為于一 EDR (心電圖來源的呼吸信號(hào)）頻率對(duì)功率頻譜圖的一特定頻 率范圍中，具有一最大EDR功率的一頻率。
[0012] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述呼吸性非節(jié)律成份為于該RRI (心電圖中R波至R波 間期）頻率對(duì)功率頻譜圖的一特定頻率范圍中，RRI的總功率減去該呼吸性節(jié)律成份。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的進(jìn)一步特征，該RRI頻率對(duì)功率頻譜圖及EDR頻率對(duì) 功率頻譜圖分別為一 RRI的MTFR(多窗口時(shí)間頻率重分配）頻譜圖及一 EDR的MTFR頻譜 圖，而該呼吸性非節(jié)律成份、該呼吸性節(jié)律成份、該基底節(jié)律性頻率、該基底節(jié)律性頻率的 倍頻、該基底節(jié)律性頻率的RRI功率或該基底節(jié)律性頻率的倍頻的RRI功率衍生于該RRI 的MTFR頻譜圖或該EDR的MTFR頻譜圖。
【附圖說明】
[0014] 本文所述的本發(fā)明，僅作為示例，參考附圖，其中：
[0015] 圖 1 為從第三導(dǎo)程（lead III)心電信號(hào)（electrocardiographic signal, ECG signal)衍生出的「心電圖來源的呼吸信號(hào)」（electrocardiography-derived respiration, EDR)對(duì)時(shí)間關(guān)系圖；
[0016] 圖 2 為從第三導(dǎo)程（lead III)心電信號(hào)（electrocardiographic signal, ECG signal)衍生出的「R波至R波間期」（R-R interval, RRI)對(duì)時(shí)間關(guān)系圖；
[0017] 圖3為一個(gè)體于輕度麻醉下的心電圖，歷時(shí)50秒；
[0018] 圖4A為從圖3的心電圖所衍生的RRI對(duì)時(shí)間關(guān)系圖；
[0019] 圖4B為從圖3的心電圖所衍生的EDR對(duì)時(shí)間關(guān)系圖；
[0020] 圖5A為將圖4A的RRI對(duì)時(shí)間關(guān)系圖經(jīng)由傅立葉轉(zhuǎn)換（Fourier transform)后所 獲得的RRI頻率對(duì)功率的頻譜圖；
[0021] 圖5B為將圖4BEDR對(duì)時(shí)間關(guān)系圖經(jīng)由傅立葉轉(zhuǎn)換（Fourier transform)后所獲 得的EDR頻率對(duì)功率的頻譜圖；
[0022] 圖6為一個(gè)體于深度麻醉下的心電圖，歷時(shí)50秒；
[0023] 圖7A為從圖6的心電圖所衍生的RRI對(duì)時(shí)間關(guān)系圖；
[0024] 圖7B為從圖6的心電圖所衍生的EDR對(duì)時(shí)間關(guān)系圖
[0025] 圖8A為將圖7A的RRI對(duì)時(shí)間關(guān)系圖經(jīng)由傅立葉轉(zhuǎn)換（Fourier transform)后所 獲得的RRI頻率對(duì)功率的頻譜圖；
[0026] 圖8B為將圖7B的EDR對(duì)時(shí)間關(guān)系圖經(jīng)由傅立葉轉(zhuǎn)換（Fourier transform)后所 獲得的EDR頻率對(duì)功率的頻譜圖；
[0027] 圖9為根據(jù)本發(fā)明的估計(jì)麻醉深度的裝置的示意圖；
[0028] 圖10為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中估計(jì)麻醉深度的方法流程圖；
[0029] 圖11為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例中估計(jì)麻醉深度的方法流程圖；
[0030] 圖12為NRR及BIS指數(shù)與七氟醚（sevof Iurane)濃度的時(shí)間關(guān)系圖，受測(cè)者于麻 醉及控制通氣的狀態(tài)下；
[0031] 圖13為NRR及BIS指數(shù)與七氟醚（sevof Iurane)濃度的時(shí)間關(guān)系圖，受測(cè)者于蘇 醒期間（emergence period)及自主呼吸的狀態(tài)下；
[0032] 圖14為各指數(shù)預(yù)測(cè)失去意識(shí)（LOC)的連續(xù)PK分析時(shí)間關(guān)系圖；
[0033] 圖15為各指數(shù)預(yù)測(cè)切入皮膚（skin incision)的連續(xù)Pk分析時(shí)間關(guān)系圖；
[0034] 圖16為各指數(shù)預(yù)測(cè)第一反應(yīng)（first reaction)的連續(xù)Pk分析時(shí)間關(guān)系圖；
[0035] 圖17為各指數(shù)預(yù)測(cè)回復(fù)意識(shí)（ROC)的連續(xù)PK分析時(shí)間關(guān)系圖；
【具體實(shí)施方式】
[0036] 在詳細(xì)說明請(qǐng)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】之前，于此先介紹關(guān)于此發(fā)明的技術(shù)原理及 術(shù)語。請(qǐng)參閱圖1及圖2,其分別為心電信號(hào)（electrocardiographic signal, ECG signal) 所衍生的「心電圖來源的呼吸信號(hào)」（electrocardiography-derived respiration, EDR) 及「R波至R波間期」（R-R interval，RRI)對(duì)時(shí)間關(guān)系圖。圖1下方的波形為心電信號(hào)， 其X軸為時(shí)間（微秒，mS)，Y軸為電壓（微伏特，mV)，每一次心跳皆會(huì)產(chǎn)生一組P波、Q 波、R波、S波及T波，其中R波為振幅最高的波鋒，然而各次心跳的R波的絕對(duì)高度皆有 所不同