[发明专利]伪迹宽容的脉搏率变异性测量

说明书

一种用于生成PPG信号(20)的PRV参数作为对ECG信号的HRV参数的估计的PPG PRV设备。PPG PRV设备采用PPG探头(700)和PPG PRV控制器(710)。在操作中，所述PPG探头(700)生成生PPG信号(20)。响应于其，所述PPG PRV控制器(710)生成归一化的PPG信号(20')，所述归一化的PPG信号包括所述PPG信号(20)中的由所述PPG PRV控制器(710)指定为正常脉冲的多个脉冲，并且排除所述PPG信号(20)中的由所述PPG PRV控制器(710)指定为至少一个异常脉冲的至少一个脉冲，其中，所述归一化的PPG信号(20')的HRV与所述ECG信号相当。PPG PRV控制器(710)从归一化PPG信号(20')的HRV测量结果中导出PRV参数。

技术领域

本公开的发明总体涉及测量脉搏率变异性(PRV)作为对心率变异性(HRV)的估计，并且更具体地涉及使用光电体积描记(PPG)技术测量脉搏率变异性的系统、设备和方法。

背景技术

能够收集和分析生理参数的可穿戴设备的使用正在迅速增加。尽管通常认为心电图(ECG)是监测心脏健康的标准工具，但使用可穿戴设备来记录和分析ECG在方法上是困难的。作为ECG监测的替代方法，可穿戴设备中使用的光电体积描记(PPG)技术使它们可以用作便携式健康监测工具，用于以非侵入的方式测量临床参数，例如脉搏率、血氧饱和度、呼吸以及呼吸道中的许多其他特征。这些PPG设备使用光学传感器通过透射光(例如，经由指尖施加)或反射光(例如，经由腕部施加)的量来检测血容量的变化。

更具体地，在心脏监测中要测量的重要特征是心率变异性(HRV)，其由连续搏动之间的搏动间隔变化来定义。如本公开领域中已知的(例如，参见，ask Force of theEuropean Society of Cardiology and the North American Society of Pacing andElectrophysiology:Heart rate variability.Standards of measurement,physiological interpretation and clinical use.European HearTJournal，17，1996，第354-381页)，因为血管系统受自主神经系统调节，因此HRV具有临床意义，而HRV值的降低与几种心脏病和非心脏病疾病有关(例如，心肌梗塞，糖尿病性神经病变，心肌功能障碍和四肢瘫痪)。此外，己经发现心脏移植患者的HRV值降低。

计算HRV需要准确地测量搏动间隔，这在具有锐利的r波峰的ECG心跳中比具有平滑形状的PPG脉冲更可达到，但是通过可穿戴设备收集ECG的实际问题促使本发明的发明人计算PPG技术中的脉搏率变化率(PRV)作为对HRV的估计。

然而，如本公开领域中己知(参见，G.Lu，F.Yang，Limitations of oximetry tomeasure heart rate variability measures,Cardiovasc Eng.9:119-125，2009)，使用PPG技术测量脉搏率变异性(PRV)需要高度精确的测量，这由于PPG脉冲的若干固有特性(例如脉冲平滑度)并且还由于PPG脉冲具有更高水平的伪迹(其带宽与底下的PPG频谱交叠)而具有挑战性。使用利用PPG技术的基于加速度计的运动传感器可能有助于更方便地检测伪迹损坏的脉冲，但是这些传感器并不总是可用于伪迹检测。因此，本公开的技术教导了一种根据使用PPG技术作为ECG信号的HRV的估计的方式。

发明内容

本公开的发明涉及一种基于PPG信号的异常脉冲的检测和去除来在单通道PPG中的测脉搏率变异性(PRV)参数而无需任何附加传感器(例如，加速度计)的方法，其中，基于PPG的PRV参数可与同时的ECG记录的心率变异性(HRV)参数相比。本公开的发明提供并描述了用于通过分析PPG的单个通道来估计心率HRV参数的系统、设备和方法。