处理医学设备中的波形数据的系统和方法

技术领域

本公开内容总体上涉及提供用于控制用于医学设备的网络的分析平台的架构解决方案。该平台使得第三方软件开发人员能够轻松地同步访问来自若干医学设备的设置、警报、数字和实时波形。该平台还提供在面向服务的架构中对此类设备的设置更改的访问。

背景技术

当医学人员使用医学设备和仪器时，这些医学设备和仪器会生成来自患者的测量数据。医学人员使用的医学设备(例如，具有感测技术的医学设备、可穿戴医学设备)越来越多，因此由这些医学设备生成的测量数据的量在不停增加。

该测量数据是患者健康状况信息的宝贵来源，并且如果能够处理该测量数据，则可能会影响向患者递送的医学保健的诊断、预后和质量。

当前，由于难以实时管理测量数据，因此并未充分利用该测量数据。波形数据是医学人员忽略的一种类型的测量数据，它甚至没有被捕获在医学记录中。例如，通气机可以生成压力和流量波形数据，这些波形数据可以是对患者的肺力学和呼吸肌活动的指标。这种波形形式的测量数据会被实时显示在患者监测器上，并且医学人员(例如，呼吸治疗师)可以通过查看监测器来捕获某些信息。然而，在没有医学人员的情况下，许多这种测量数据都未被注意到。

通常不会记录波形数据，而即使记录了波形数据，也可能需要花费很多时间来仔细查看患者数据的过往历史，以检测在过去几个小时内的潜在问题或指标。例如，通过使用测量数据，可以通过对重症监护室(“ICU”)中的波形数据进行详细分析来获得改善的结果(包括预测死亡率、低血压发作和减少错误警报)。

发明内容

下面呈现了对各个实施例的简要概述。实施例致力于在医学设备中处理波形数据的系统和方法。

呈现了对各个示例实施例的简要概述。可以在以下概述中进行一些简化和省略，其旨在突出并介绍各个示例实施例的一些方面，但并不限制本发明的范围。

对足以允许本领域普通技术人员领会和使用本发明构思的示例实施例的详细描述将在随后的章节中进行。

各个实施例涉及一种被配置为将医学设备连接到主平台的可编程接口，所述可编程接口包括：医学设备接口，其被配置为：连接到医学设备，从所述医学设备接收波形数据，并且向所述医学设备发送医学设备命令；主平台接口，其被配置为：连接到主平台，从所述主平台接收平台接口命令，并且基于所述平台接口命令将来自所述医学设备的波形数据传输到所述主平台；缓冲存储器，其被配置为存储由所述医学设备生成的波形数据；以及波形处理和控制单元，其被配置为根据所述平台接口命令来处理由所述医学设备生成的被存储在所述缓冲存储器中的所述波形数据。

描述了各个实施例，其中，从所述主平台接收到的所述平台接口命令被配置为基于定义的逻辑对所述可编程接口进行远程编程以接收波形数据。

描述了各个实施例，其中，所述医学设备通过即插即用连接到所述主平台。

描述了各个实施例，其中，所述可编程接口被配置为存储所述医学设备的序列号和标识，以允许所述主平台与所述医学设备进行通信。

描述了各个实施例，其中，所述可编程接口被配置为：从所述医学设备连续接收所述波形数据，并且将最后一组波形数据以原始形式存储在所述缓冲存储器中。

描述了各个实施例，其中，所述可编程接口被配置为将所述医学设备能够执行的服务的信息传输到所述主平台。

描述了各个实施例，其中，所述可编程接口被配置为基于来自所述主平台的可编程接口命令来改变所述医学设备中的设置。

描述了各个实施例，其中，所述波形处理和控制单元被配置为执行对波形数据的重采样。

描述了各个实施例，其中，所述波形处理和控制单元被配置为对所述波形数据执行健全性检查。

描述了各个实施例，其中，所述波形处理和控制单元被配置为：从所述医学设备的波形数据中提取单变量特征，并且将所述波形数据以请求的频率发送到所述主平台。

描述了各个实施例，其中，所述可编程接口被配置为与所述医学设备同步时间。

另外的各个实施例涉及一种通过可编程接口将医学设备连接到主平台的方法，所述方法包括：从所述主平台接收平台接口命令；从所述医学设备接收波形数据；向所述医学设备发送医学设备命令；将由所述医学设备生成的波形数据存储在缓冲存储器中；根据所述平台接口命令来处理由所述医学设备生成的被存储在所述缓冲存储器中的所述波形数据；并且基于所述平台接口命令将来自所述医学设备的波形数据传输到所述主平台。

描述了各个实施例，其中，从所述主平台接收到的所述平台接口命令被配置为基于定义的逻辑对所述可编程接口进行远程编程以接收波形。

描述了各个实施例，其中，所述医学设备通过即插即用连接到所述主平台。

描述了各个实施例，还包括：存储所述医学设备的序列号和标识，以允许所述主平台与所述医学设备进行通信。

描述了各个实施例，还包括：从所述医学设备连续接收所述波形数据，并且将最后一组波形数据以原始形式存储在所述缓冲存储器中。

描述了各个实施例，还包括：将所述医学设备能够执行的服务的信息传输到所述主平台。

描述了各个实施例，还包括：基于来自所述主平台的可编程接口命令来改变所述医学设备中的设置。

描述了各个实施例，还包括：执行对波形数据的重采样。

描述了各个实施例，还包括：对所述波形数据执行健全性检查。

描述了各个实施例，还包括：从所述医学设备的波形数据中提取单变量特征，并且将所述波形数据以请求的频率发送到所述主平台。

描述了各个实施例，还包括：与所述医学设备同步时间。

附图说明

贯穿单独的视图，在附图中相同的附图标记指代相同的或功能上相似的元件，附图和以下的详细描述被并入说明书中并形成说明书的部分，并且用于进一步图示在权利要求书中发现的构思的示例实施例。并且解释那些实施例的各种原理和优点。

在下面的说明书中，将参考附图来更加全面地公开这些和其他更详细和特定的特征，在附图中：

图1图示了用于在当前实施例的医学设备中处理波形数据的系统的框图；并且

图2图示了当前实施例的可编程接口的部件的框图。

具体实施方式

应当理解，附图仅是示意性的且并没有按比例绘制。还应当理解，在所有附图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部分。

说明书和附图图示了各种示例实施例的原理。因此，将意识到，本领域技术人员将能够设计出各种装置，虽然这些装置未在本文中明确描述或示出，但是它们体现了本发明的原理并且被包括在本发明的范围内。此外，在本文中记载的所有示例原则上明确地旨在用于教学目的，以帮助读者理解本发明的原理和发明人为进一步发展本领域所贡献的构思，并且应被解释为不限于这样的具体记载的示例和条件。另外，除非另外指出(例如，“或其他”或“或替代地”)，否则本文所用的术语“或”是指非排他性的或(即，和/或)。而且，本文描述的各个实施例不一定互相排斥，因为一些实施例能够与一个或多个其他实施例组合以形成新的实施例。诸如“第一”、“第二”、“第三”等的描述符并不意味着限制所讨论的元件的顺序，而是用于将一个元素与下一元素区分开，并且通常是可互换的。

在当前实施例中，为了对测量数据(例如，波形数据)运行在线算法，可能需要以最小的延迟将原始信号连续发送到分析平台。虽然对于选择的测量数据而言这可能不是问题，但是随着测量次数的增加，确保以最小的延迟连续接收原始信号可能会变得具有挑战性，这是因为：这些原始信号可能会通过网络连接进行变换；并且对于一起接收所有这些原始信号的网络带宽可能存在限制；并且系统存储器要求可能并不允许同时接收若干高频传入信号；最后，处理所有这些测量数据可能会消耗分析平台的处理能力。

然而，可能并不需要一直分析包括波形数据在内的测量数据。例如，可能存在一段时间，患者状况没有变化，因此，处理波形数据可能不会添加任何新的信息。因此，当前实施例指向仅在需要时才对测量数据采样并将其发送到分析平台中的智能算法，这可以提高分析平台的性能并减少网络流量。

当前实施例指向允许第三方开发人员从预先设计的时段触发算法的列表中进行选择，或者开发他们自己的用于对数据进行智能采样的逻辑。取决于应用程序的角色和采样逻辑，可以有三种级别水平的智能采样。

第一级别允许第三方开发人员仅从一组现有的采样逻辑中进行选择。在此级别上，可能存在先前已被编程到平台中的不同采样逻辑的库。例如，一种逻辑将是当输注速率发生变化时发送五秒钟的心电图(“ECG”)信号，或者每五分钟发送十秒钟的二氧化碳描记波形。

第二级别允许第三方开发人员定义选择标准的参数。在此级别上，第三方开发人员可以自由使用逻辑参数。例如，每n分钟发送m秒钟的数据，并且m和n是由第三方开发人员定义的。另一示例是当心率大于x时发送t秒钟的数据，并且t和x是由用户定义的。

第三级别允许应用程序选择逻辑。在此级别上，逻辑是由应用程序定义的。这是在第三方开发人员未在预定逻辑的列表中找到其预期逻辑的情况下发生的。

当前实施例指向采样逻辑的这三个级别，然而，为了实施采样逻辑的这三个级别，需要实施架构。

这种架构需要在设备接口处的存储和处理能力，其中，每个医学设备都被连接到专用计算机，该专用计算机管理从该医学设备收集的实时数据并与分析平台进行通信。

图1图示了用于在当前实施例的医学设备中处理波形数据的系统平台100的框图。

医学设备平台的高级架构的系统平台100图示了每个医学设备101、102和103都被连接到专用可编程接口(“PI”)104、105和106。

PI 104、105和106的功能是促进将医学设备101、102和103集成到网络108中。PI104、105和106利用接口与医学设备101、102和103进行通信，并且连续读取从医学设备101、102和103生成的所有数据并将其存储到缓冲存储器107。

一旦医学设备101、102和103通过其PI 104、105和106被连接到网络108，医学设备101、102和103就将作为新的医学设备被自动注册到系统中，其中，医学设备的所有属性和能力都被注册为新的服务。因此，PI 104、105和106申报医学设备101、102和103的服务并将其登记到主平台110中。

网络108包括系统存储器109和应用程序110，应用程序110包括接口编程111和主编程112。

在替代实施例中，支持即插即用标准的医学设备101、102和103可以由中央站直接管理。

主平台110可以通过多个医学设备101、102和103的PI 104、105和103被连接到多个医学设备101、102和103，并且可能能够远程监测这些医学设备101、102和103的操作。主平台110可以为外部开发人员提供应用编程接口(“API”)111，以访问医学设备101、102和103的网络108并执行实时分析任务。主平台110还可能能够基于特定逻辑对每个API 111进行远程编程以接收特定波形。

API 111被连接到主端口112，主端口112被连接到可编程单元113和信号端口114。主端口112从API 111接收指令，该指令定义了要收集的数据以及要如何收集数据。信号端口114被连接到主平台110的系统存储器109，并且将收集的波形数据发送到系统存储器109。协议转换块115被连接到缓冲存储器107和可编程单元113。该协议转换块使用设备特定的通信协议来解压缩设备数据。可编程单元113被连接到协议转换块115、缓冲存储器107、主端口112和信号端口114。可编程单元113控制可编程接口104、105和106的整体操作。

PI 104、105和106执行以下任务：1)利用医学设备101、102和103的专有通信协议连接到医学设备101、102和103；2)存储由平台100用于对医学设备101、102和103进行寻址的医学设备101、102和103的唯一序列号和ID；3)连续接收由医学设备101、102和103生成的数据和波形，并且将医学设备101、102和103的最后T秒的数据以原始形式保持在缓冲存储器107中；4)连接到作为即插即用系统的主平台110；5)将医学设备101、102和103可以提供的所有服务注册到系统平台100的服务注册表中；6)从主平台113接收命令；7)基于来自主平台110的命令对医学设备101、102和103的设置进行改变；8)在激活某些逻辑时将波形数据从缓冲存储器107发送到系统平台100；9)对波形数据执行重采样；10)对波形数据执行健全性检查；11)从医学设备101、102和103的波形中提取单变量特征并将其以请求的频率发送到系统平台100；12)通过联网到其他PI 104、105和106从多个波形中提取特征；并且13)对不同医学设备之间的时间进行同步，因为所有PI 104、105和106都使用单个时间服务器。

图2图示了当前实施例的可编程接口200的部件的框图。

设备接口端口201是专用于医学设备与接口之间的所有通信的通信端口，并且取决于设备的类型，设备接口端口201可以是以太网端口或RS232端口，并且设备接口端口201可以既支持命令又支持数据通信。

网络接口端口202是用于从主平台110接收命令和程序并向主平台110发送命令和程序的TCP/IP端口。网络接口端口202和流端口203可以共享相同的物理以太网端口。

流端口203是可以用于使从医学设备收集的波形流入网络的端口。流端口203可以使用与网络接口端口202相同的以太网连接。

设备协议调制解调器204将数据和命令转换成医学设备特定的通信协议，反之亦然。设备ID 205是专用于每个单个医学设备的唯一标识符，并且用于在网络中定位和查找医学设备并对其进行寻址。该设备ID可以被存储在通用设备存储器中或特定的专用存储器中。

波形缓冲存储器206是用于保持最新的波形数据的存储器。即使没有被任何应用程序使用，最后T秒的波形数据也会被存储在波形缓冲存储器206中。波形缓冲存储器206被连续更新，并且在T秒之后未使用数据被丢弃。

设备服务库207是医学设备能够提供的所有服务的库。每个设备都已经得到预先编程并且将保持不变。设备服务库207可以将设备服务登记到系统平台的服务库中。例如，对于机械通气机接口，某些服务将更改压力支持水平，使警报静音并且向患者提供呼吸速率等。

可编程环境208是根据应用程序的需要来提供对接口进行编程和定制的能力的环境。例如，可编程环境208可以配置接口以根据某些事件来发送波形数据。可编程环境208可以包括运行程序指令的处理器或微控制器，该处理器或微控制器允许对可编程接口的整体控制。

事件管理器209可以接收设备中的事件并将其发送到信号I/O控件。

波形处理单元210对数据执行初步信号处理。例如，波形处理单元210可以从波形处理单元210中的波形数据中过滤数据或移除伪影。

平台调制解调器211可以与中央平台通信。平台与设备之间的通信可以采用JASON或TCP/IP的形式，但是也可以使用其他协议。另外，平台调制解调器211可以执行网络安全功能以保护数据和可编程接口200免受攻击。

根据编程中使用的逻辑，I/O控件212可以将波形数据发布或存储到主平台中。

从前面的描述中应当明显看到，本发明的各种示例性实施例可以以硬件来实施。此外，各种示例性实施例也可以被实施为被存储在非瞬态机器可读存储介质(例如，易失性存储器或非易失性存储器)上的指令，其可以由至少一个处理器读取并运行以执行详细描述的操作。非瞬态机器可读存储介质可以包括用于以机器可读的形式存储信息的任何机构，例如，个人计算机或膝上型计算机、服务器或其他计算设备。因此，非瞬态机器可读存储介质可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光学存储介质、闪速存储器设备和类似的存储介质，但不包括瞬态信号。

本领域技术人员应当理解，本文的任何框和框图表示体现本发明的原理的说明性电路的概念图。特定框的实施方式能够变化，而它们能够在硬件领域或软件领域中实施而不限制本发明的范围。类似地，应当理解，任何流程图表、流程图、状态转换图、伪代码等表示可以基本上被表示在机器可读介质中并因此由计算机或处理器运行的各种过程，无论这样的计算机或处理器是否被明确示出都是如此。

因此，应当理解，以上描述旨在是说明性的而非限制性的。在阅读了以上描述后，除了所提供的示例之外的许多实施例和应用将是明显的。不应参考以上描述或摘要来确定保护范围，而是应当参考权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定保护范围。预期并希望本文所讨论的技术产生未来的发展并且所公开的系统和方法将被结合到这样的未来实施例中。总之，应当理解，该应用能够进行修改和变化。

益处、优势、问题解决方案以及可能使任何益处、优势或解决方案发生或变得更加明显的任何(一种或多种)要素不得被解释为任意或所有权利要求的关键的、必需的或必要的特征或要素。本发明仅由权利要求来限定，包括在本申请未决期间做出的任何修改以及所发布的那些权利要求的所有等同物。

除非在本文中做出明确的相反指示，否则权利要求中使用的所有术语都旨在给出如本文所讨论的技术中的技术人员所理解的它的最广泛的合理解释及其普通含义。特别地，应当理解，除非权利要求记载了对相反情况的明确限制，否则使用诸如“一”、“该”、“所述”等单数冠词应当是记载所指示的元素中的一个或多个。

提供本公开内容的摘要以允许读者快速确定本技术公开内容的本质。应当理解，摘要并不用于解读或限制权利要求的范围或含义。另外，在前面的具体实施方式中能够看出，为了简化本公开内容，在各种实施例中将各种特征组合在一起。本公开内容的方法不应被解读为反映所要求保护的实施例需要比每个权利要求中明确记载的特征更多的特征的意图。而是，如权利要求所反映的，发明主题在于少于单个公开实施例的所有特征。因此，权利要求在此并入具体实施方式中，每个权利要求自身代表单独的要求保护的主题。