用于确定对象的生命体征的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于确定对象的生命体征的设备，包括接口，所述接口用于接收根据从包括所述对象(12)的皮肤区的感兴趣区域反射的检测到的电磁辐射(16)导出的数据流(26)，所述数据流(26)包括针对所述感兴趣区域的多个皮肤像素区的一个或多个皮肤像素的每皮肤像素区的数据信号，数据信号表示随时间的从各自的皮肤像素区反射的所述检测到的电磁辐射(16)。分析器(34)被提供用于分析在一个或多个波长范围中的一个或多个数据信号的空间和/或光学性质。处理器(36)被提供用于基于在所述皮肤区内的皮肤像素区的所述数据信号，来确定所述对象的生命体征信息信号，并且后处理器(38)被提供用于根据所述生命体征信息信号来确定期望的生命体征。所确定的空间和/或光学性质由所述处理器使用以确定所述生命体征信息信号，和/或由所述后处理器使用以确定期望的生命体征。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于确定对象的生命体征的设备和方法。尤其是，本专利技术涉及非侵扰光学测量方法，所述非侵扰光学测量方法能够用于检测诸如人或动物的所观测的对象中的生命体征。在该背景下，光学测量涉及远程光电体积描记术(R-PPG)。
技术介绍
人的生命体征，例如心率(HR)、呼吸率(RR)或者血氧饱和度，用作人的当前状态的指标并且用作严重医学事件的强大预测器。出于该原因，生命体征在住院患者和门诊患者护理设置中，在家或者在进一步健康、休闲和健身设置中广泛地被监测。测量生命体征的一种方式是体积描记术。体积描记术通常涉及对器官或身体部分的体积改变的测量，并且尤其涉及对由于随每个心跳穿过对象的身体的心血管脉搏波的体积改变的检测。光电体积描记术(PPG)是评估感兴趣区或者感兴趣体积的光反射率或者透射的时变改变的光学测量技术。PPG基于这样的原理：血液与周围组织相比吸收更多光，因此血液体积中的随着每个心跳的变化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。通过评估在不同波长(通常是红色或者红外的)处的透射率和/或反射率，血氧饱和度能够被确定。用于测量对象的心率和(动脉)血氧饱和度(也被称为SpO2)的常规脉搏血氧计被附着到对象的皮肤，例如被附着到手指端部、耳垂或者额头。因此，它们被称为“接触式”PPG设备。典型的脉搏血氧计包括作为光源的红色LED和红外LED以及用于检测已经被发射通过患者组织的光的一个光电二极管。市场上可购得的脉搏血氧计在红色波长处的测量与红外波长处的测量之间快速切换，并且因此在两个不同波长处测量组织的相同区或者体积的透射率。这被称为时分复用。在每个波长处的关于时间的透射率给出针对红色和红外波长的PPG波形。尽管接触式PPG被视为基本上是非侵入技术，但是接触式PPG测量常常被体验为是不舒适的，这是由于脉搏血氧计被直接附着到对象并且任何线缆限制运动的自由。最近，用于非侵扰测量的非接触式、远程PPG(R-PPG)设备已经被引进。远程PPG利用被设置为远离感兴趣对象的光源，或者一般而言，辐射源。类似地，检测器，例如相机或者相片检测器，也能够被设置为远离感兴趣对象。因此，远程光电体积描记术系统和设备被视为非侵扰的并且非常适于医学以及非医学日常应用。然而，远程PPG设备通常实现较低的信噪比。Verkruysse等人的“Remoteplethysmographicimagingusingambientlight”，OpticsExpress，16(26)，第21434-21445页(2008年12月22日)证明能够使用环境光和常规消费者水平摄像机来测量光电体积描记信号。Wieringa等人的“ContactlessMultipleWavelengthPhotoplethysmographicImaging:AFirstStepToward\SpO2Camera\Technology”，Ann.Biomed.Eng.，33，1034-1041(2005)公开了一种用于基于对在不同波长处的光电体积描记信号的测量来对组织中的动脉氧饱和度进行非接触式成像的远程PPG系统。所述系统包括单色CMOS相机以及具有三个不同波长的LED的光源。相机顺序地采集在三个不同波长处的对象的三个影片。能够根据在单个波长处的影片确定脉搏率，然而为确定氧饱和度需要在不同波长处的至少两个影片。所述测量在暗室中执行，每次使用仅一个波长。使用远程PPG技术，能够根据提供图像帧的时间序列的摄像机信号来测量生命体征，因为其由皮肤中的微小光吸收改变所反映，所述微小光吸收改变由搏动的血液体积所引起。因为该信号非常小并且隐藏在由于照明改变和运动的更加大得多的变化中，所以存在对改进从根本上低的信噪比(SNR)的一般兴趣。还有针对剧烈运动、挑战性环境照明状况或者高要求的应用准确性的需求情况，其中，需要远程PPG设备及方法的改进的鲁棒性。例如，可靠区分具有低SNR的脉搏信号与由相同的成像单元(相机)采集的其他周期信号是特殊挑战。这些噪声信号可以具有在与心跳信号相同的范围中的幅度和频率，并且因此可以与真实心跳信号混淆。当将R-PPG技术应用在医疗保健应用中时，具有对真实心跳信号的漏检以及所述真实心跳信号的与噪声的混淆的这样的情况能够导致严重问题。例如，人的健康状况的快速恶化能够被忽视，这是由于对微弱脉搏信号的漏检。因此，存在对用于可靠分辨在利用R-PPG基于相机的技术的HR监测期间的脉搏信号与具有类似的时间和频率特性的其他噪声信号的方法的需要。EP2546780A1公开了一种实现远程光电体积描记分析的方法。所述方法包括：从至少一个相机获得图像的序列，每幅由表示在至少限制的波长范围中的反射的环境光的像素数据来表示；并且针对至少一个测量区，提供表示在测量区中的至少多个图像点处的像素值的组合的时变值中的至少变化的信号，以在确定生理参数的至少一个值时使用。在图像的序列中表示的所选择的对象的至少部分被跟踪，并且照射所选择的对象的至少部分的可引导光源被控制。US2011/0311143A1公开了一种控制设备的功能的方法。所述方法包括获得在时间上相继的点处获拍摄的数字图像的序列。包括多个图像点的至少一个测量区被选择。针对至少一个测量区，表示在至少多个图像点处的像素值的组合的时变值中的至少变化的信号被获得，并且相对于比较数据的它的频谱的至少感兴趣范围内的信号的至少一个特性被确定。确定包括以下中的至少一个：(i)确定信号是否具有带在将比较频率匹配到特定准确性的频率处的局部最大值的频谱；以及(ii)确定信号的至少特定频率分量是否在特定准确性下与比较信号同相。依赖于确定是否为正来控制所述功能。US2009/0141124A1公开了一种用于根据被动热视频测量脉搏和呼吸率的系统。所述系统包括轮廓分割和跟踪、感兴趣信息像素的聚类以及鲁棒性主频分量估计。轮廓分割用于对要测量的血管区域进行定位，在这之后，在附近区域中的全部像素基于分割的位置在帧上被对准并且在每个帧中缩放。空间滤波然后被执行以移除与心跳无关的噪声，并且然后在对应于每个对准的像素的时间信号上执行非线性滤波。每个像素的信号谱然后被馈送到用于异常值移除的聚类算法。最大聚类中的像素然后用于对主频进行投票，并且主频的中值被输出为脉搏率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进的设备和方法，用于确本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定对象的生命体征的设备，包括：‑接口(32)，其用于接收根据从包括所述对象(12)的皮肤区的感兴趣区域反射的检测到的电磁辐射(16)导出的数据流(26)，所述数据流(26)包括针对所述感兴趣区域的多个皮肤像素区的一个或多个皮肤像素的每皮肤像素区的数据信号，数据信号表示随时间的从各自的皮肤像素区反射的所述检测到的电磁辐射(16)，‑分析器(34)，其用于分析在一个或多个波长范围中的一个或多个数据信号的空间和/或光学性质，‑处理器(36)，其用于基于在所述皮肤区内的皮肤像素区的所述数据信号，来确定所述对象的生命体征信息信号，以及‑后处理器(38)，其用于根据所述生命体征信息信号来确定期望的生命体征，其中，所述确定的空间和/或光学性质由所述处理器使用以确定所述生命体征信息信号和/或由所述后处理器使用以确定所述期望的生命体征。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.14 EP 13159173.7;2013.07.10 EP 13175914.4;1.一种用于确定对象的生命体征的设备，包括：
-接口(32)，其用于接收根据从包括所述对象(12)的皮肤区的感兴趣
区域反射的检测到的电磁辐射(16)导出的数据流(26)，所述数据流(26)
包括针对所述感兴趣区域的多个皮肤像素区的一个或多个皮肤像素的每皮
肤像素区的数据信号，数据信号表示随时间的从各自的皮肤像素区反射的
所述检测到的电磁辐射(16)，
-分析器(34)，其用于分析在一个或多个波长范围中的一个或多个数据
信号的空间和/或光学性质，
-处理器(36)，其用于基于在所述皮肤区内的皮肤像素区的所述数据信
号，来确定所述对象的生命体征信息信号，以及
-后处理器(38)，其用于根据所述生命体征信息信号来确定期望的生命
体征，
其中，所述确定的空间和/或光学性质由所述处理器使用以确定所述生
命体征信息信号和/或由所述后处理器使用以确定所述期望的生命体征。
2.如权利要求1所述的设备，
其中，所述分析器(34)被配置为将在一个或多个波长范围中的一个
或多个数据信号的空间和/或光学性质与表示预期的空间和/或光学性质的
各自的模板进行比较。
3.如权利要求1所述的设备，
其中，所述分析器(34)被配置为确定在所述一个或多个波长范围中
的所述一个或多个数据信号的频谱中的主频率分量并且被配置为选择要被
确定的所述生命体征的频率的预期范围中的一个或多个主频率分量。
4.如权利要求3所述的设备，
其中，所述分析器(34)被配置为分析在所述一个或多个波长范围中
的所述一个或多个数据信号的频谱中的所选择的一个或多个主频率分量的

\t信号幅度。
5.如权利要求1所述的设备，
其中，所述分析器(34)被配置为分析在可见和不可见光的，尤其是
绿色光的，波长范围中的搏动的空间分布。
6.如权利要求1所述的设备，
其中，所述分析器(34)被配置为分析在红色光的波长范围中的信号
幅度对在红外光的波长范围中的信号幅度的比率的空间分布。
7.如权利要求1所述的设备，
其中，所述分析器(34)被配置为分析在两个不同波长范围之间的，
尤其是在绿色光的波长范围与另外的红色光的波长范围之间的，信号幅度
的比率。
8.如权利要求1所述的设备，
其中，所述分析器(34)被配置为分析在各种波长范围中的所述一个
或多个数据信号的信号幅度的最大范围。
9.如权利要求1所述的设备，
其中，所述分析器(34)被配置为分析在各种波长范围中的所述一个
或多个数据信号的信号幅度的时间稳定性和/或在各种波长范围中的所述一
个或多个数据信号的信号幅度的比率的时间稳定性。
10.如权利要求1所述的设备，
其中，所述接口(32)被配置为接收包括在一段时间上采集的所述对
象的多个图像帧的数据流(26)。
11.如权利要求10所述的设备，
其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·O·基伦科，W·韦尔克鲁杰塞，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL