[发明专利]用于确定对象的生命体征的设备、系统和方法

说明书

本发明涉及一种用于确定对象的生命体征的设备、系统和方法。为了减少对象运动，尤其是心冲击描记运动的效应，所述设备包括：输入接口(30)，其用于获得至少两个辐射信号，每个辐射信号是通过检测响应于辐照而从所述对象的不同的皮肤区域反射或者透射通过所述对象的不同的皮肤区域的辐射从相应的皮肤区域采集的；提取单元(31)，其用于从所获得的辐射信号提取光体积描记(PPG)信号以获得每个皮肤区域的至少一个PPG信号；评价单元(32)，其用于根据相应的皮肤区域的所述PPG信号的谱中的基频和/或一个或多个谐波的相对强度和/或绝对强度来确定针对所述皮肤区域的第一权重；组合单元(33)，其用于基于不同的皮肤区域的两个或更多个PPG信号的相应的第一权重对所述两个或更多个PPG信号进行组合以获得组合PPG信号；以及生命体征确定单元(34)，其用于根据组合PPG信号来导出生命体征。

技术领域

本发明涉及一种用于确定对象的生命体征的设备、系统和方法。

背景技术

人的生命体征，例如心率(HR)、呼吸率(RR)或者动脉血氧饱和度(SpO2)，用作人的当前状态的指示符和严重的医学事件的有力的预测器。出于该原因，生命体征在住院患者和门诊患者护理设置中、在家中或者在另一健康闲暇和健身设置中广泛地被监测。

测量生命体征的一个方式是体积描记。体积描记通常指的是器官和身体部分的体积改变的测量结果并且具体地指的是由于随着每次心跳行进通过对象的身体的心脏血管脉搏波的体积改变的检测。

光体积描记(PPG)是评价感兴趣的区或者体积的光反射或者透射的时间变化的改变的光学测量技术。PPG基于以下原理：血液比周围组织吸收更多光，因此血液体积中的随着每个心跳的改变对应地影响透射或者反射率。除关于心率的信息之外，PPG波形能够包括可归因于诸如呼吸的另外的生理现象的信息。通过评价在不同波长(通常是红色或者红外的)处的透射率和/或反射率，血氧饱和度(或其他血液气体/物质)能够被确定。

最近，已经引入用于非侵扰性测量的非接触式远程PPG(rPPG)设备(还被称为相机rPPG设备)。远程PPG利用被设置为远离感兴趣对象的光源，或者一般地，辐射源。类似地，检测器(例如，相机或者光检测器)也可以被设置为远离感兴趣对象。因此，远程光体积描记系统和设备被认为是非侵扰性的并且很适于医学以及非医学日常应用。该技术尤其具有针对具有需要生命体征监测的极端皮肤敏感度的患者(诸如具有极其脆弱的皮肤的新生儿重症监护室(NICU)患者、早产儿或具有大面积烧伤的患者)的不同的优点。

Verkruysse等人的Remote plethysmographic imaging using ambient light(Optics Express，16(26)，2008年12月22日，第21434-21445页)证明能够使用红色、绿色和蓝色颜色通道使用环境光和常规消费者水平相机来远程测量光体积描记信号。

关于已知设备和方法的主要问题是其对于对象运动的敏感度。远程PPG(例如，用于确定SpO2)旨在测量由于皮肤中的变化的血液体积从皮肤反射到相机中的光的调制幅度。然而，相对于光源的运动还调制反射光。因此，rPPG相机采集运动和血液体积(PPG)的改变的加和效应。带通滤波器和基于相关性的方法通常被用于减少rPPG信号中的运动分量，但是这在运动涉及心脏活动自身的情况下不是有效的。由于心脏活动的该对象运动通常被称为心冲击描记(BCG)(微)运动并且能够被测量为具有基本上每个皮肤区域处的不同的强度的反射光的变化。