使用多通道PPG信号的运动伪影降低制造技术

使用多通道PPG信号的运动伪影降低，公开了一种用于从传感器数据提取期望的生命信号的数据处理设备(100、200)，所述期望的生命信号包含来自传感器数据的生理信息分量，所述传感器数据包括时间依赖的第一传感器数据(PPG1)并且包括时间依赖的第二传感器数据，所述时间依赖的第一传感器数据包括所述生理信息分量和至少一个运动伪影分量，所述时间依赖的第二传感器数据指示作为时间的函数的被感测区域的位置、速度或加速度。分解单元(104、204)将所述第二传感器数据分解为经分解的传感器数据的至少两个分量，并且基于经分解的第二传感器数据来提供在至少两个不同的运动参考数据通道中的运动参考数据的至少两个不同的集合。伪影移除单元(106、206)确定所述生命信号，所述生命信号是根据所述第一传感器数据和所述运动参考数据通道中的至少一个两个的所述运动参考数据的线性组合形成的。

【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从光电体积描记数据提取期望的生命信号的数据处理设备，所述生命信号包含关于感兴趣对象的生理信息分量。其还涉及光电体积描记设备，涉及用于从光电体积描记数据提取期望的生命信号的数据处理方法，并且涉及计算机程序，所述生命信号包含关于感兴趣对象的生理信息分量。
技术介绍
关于心血管状态的信息，例如，血氧饱合度、心率和呼吸率可以使用诸如接触传感器的传感器或诸如相机的远程传感器通过光电体积描记术(PPG)来非侵扰性地采集。使用远程传感器的PPG技术也被称为远程PPG。不管使用接触传感器还是远程传感器，PPG技术易受运动诱导的信号失真影响，所述信号失真被叠加到期望的生命信号上。由PPG确认的信号的失真也来源于对象的运动。表示检测到的PPG信号的PPG数据中的运动伪影降低是挑战性的任务，因为运动分量的贡献经常比期望的生命体征的共线超出的一个数量。所述伪影造成有错误的解读并且使对心血管参数的估计的准确性和可靠性劣化。在多个研究中，相关联的PPG设置通常在需要对象不运动的情况下操作。该不足限制了实际应用环境(例如，医院和运动)中该技术的性能。US2013/0070792A1公开了用于对生理信号进行去噪的方法。使用独立分量分析(ICA)来将包括至少两个信号通道(channel)的信号(例如，生理信号)分解成至少两个独立分量。然后，独立分量(IC)去噪被应用于使用与所述至少两个信号通道相关联的统计度量来估计所述至少两个独立分量中的哪个属于信号空间以及所述至少两个独立分量中的哪个属于噪声空间。通过在信号中保留所述至少两个独立分量的属于信号空间的仅一个或多个独立分量来生成所述信号的降噪的版本。WO2014/020463A1描述了用于从由对象发射或反射的电磁辐射来提取生理信息的设备和方法。接收从检测到的电磁辐射导出的数据流。所述数据流包括指示各频谱部分的信号样本的第一序列。所述数据流被分裂成配准的信号样本的至少两个推导出的交错的序列。所述推导出的交错的序列中的每个表示定义的频谱部分并且包括在时间上间隔开的指示性信号样本。在考虑邻近的指示性信号样本的情况下生成人造样本，从而至少部分地替换指示性信号样本之间的空白空间。以此方式，生成了经补充的数据流。WO2013/038326A1涉及用于从远程地检测到的特性信号来提取信息的设备和方法。接收能够从由客体发射的或反射的电磁辐射导出的数据流。该数据流包括连续或离散的特性信号，其包括生理信息和扰动信号部分。所述生理信息表示至少一个至少部分周期性生命信号。所述扰动信号部分表示对象运动部分和/或非指示性反射部分中的至少一个。所述数据流的相关频率带被分裂成至少两个定义的子带，包括特性信号的确定的部分，其中每个表示潜在地感兴趣的定义的时间频率部分。所述子带被优化以导出经优化的子带，经优化的子带至少部分指示生命信号的存在。至少两个经优化的子带被组合以构成经优化的经处理的信号。WO99/32030涉及通过在信号处理之前移除运动伪影的PPG中的伪影降低。公开了一种方法，包括以下步骤：以至少第一和第二不同的波长来在组织处发射电磁辐射；在其己经透射组织通过或者在组织内被反射之后接收处于不同波长处的辐射；提供至少第一和第二信号，其是接收到的第一和第二辐射波长的对数量度并且将所述第二信号从所述第一信号减去；移除相减的结果的DC分量并且将AC分量提供给数字采样器件；并且处理所述数字样本以便提供表示组织的性质的期望的值。US2002/0077536A1公开了用于分析被建模为包含初级和次级部分的两个测量的信号的方法和装置。系数将根据模型将所述两个信号相关。在一个实施例中，所述方法涉及利用评价多个可能的信号系数的变换，以便找到合适的系数。备选地，所述方法涉及使用统计函数或者傅立叶变换和窗口技术来确定与所述两个测量的信号有关的系数。所述方法被用在血氧定量法测量中。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供实现PPG数据的改进的运动伪影降低的数据处理设备。本专利技术的另一目的是提供实现确认的PPG数据的改进的运动伪影降低的PPG装置。本专利技术的另一目的是提供实现PPG数据的改进的运动伪影降低的数据处理方法。本专利技术的又一目的是提供实现PPG数据的改进的运动伪影降低的计算机程序。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于从传感器数据提取期望的生命信号的数据处理设备，所述期望的生命信号包含关于感兴趣对象的生理信息分量，所述传感器数据包括时间依赖的第一传感器数据并且包括时间依赖的第二传感器数据，所述时间依赖的第一传感器数据包括生理信息分量和至少一个运动伪影分量，所述时间依赖的第二传感器数据指示在一个或多个空间维度中的作为时间的函数的被感测区域的位置、速度或加速度。所述数据处理设备包括：-分解单元，其被配置为接收所述第二传感器数据，将所述第二传感器数据分解为经分解的传感器数据的至少两个分量，并且基于经分解的第二传感器数据来提供在至少两个不同的运动参考数据通道中的运动参考数据的至少两个不同的集合，以及-伪影移除单元，其被配置为接收所述第一传感器数据和所述至少两个不同的运动参考数据通道并且被配置为确定并在所述伪影移除单元的输出部处提供所述生命信号(V)，所述生命信号是根据所述第一传感器数据和所述运动参考数据通道中的至少两个的运动参考数据的组合形成的。本专利技术的第一方面的数据处理设备是基于以下认识的：可以通过使用第一和第二传感器数据的组合来获得具有强地降低的由于运动伪影的失真的生命信号。此外，所述数据处理设备使用以下额外的认识：组合可以基于将第二传感器信号分解为经分解的传感器数据的至少两个分量而特别好的实现该效果，所述第二传感器数据指示在一个或多个空间维度上的作为时间的函数的被感测区域的位置、速度或加速度。所述数据处理设备的另外的优点是其不需要使用先前记录的传感器数据(或者换言之，传感器数据历史)来降低所述第一传感器数据中的运动伪影。以这种方式，其特别是区分于己知的自适应滤波技术，所述自适应滤波技术需要参考最近的过去以进行对当前传感器数据的滤波的适应。然而，在存在传感器数据的不可预测的、即时的变化(其可以由感兴趣对象(例如，用户或患者)执行的快速加速运动引起)时，对传感器数据历史的这样的参考导致关于运动伪影的期望的移移除的劣质的滤波结果。相比之下，本专利技术的数据处理在该方面具有改进的性能并且因此特别适合于中与PPG装置结合操作以用于医院或运动中。这样一来，本专利技术的第一方面的数据处理设备形成了在医学环境以及日常生活中的PPG装置的增加的使用的关键。如根据PPG技术本身己知的，被感测区域例如是感兴趣对象的皮肤的区域。被感测区域可以还包括布置于感兴趣对象的皮肤之下的组织和血管，特别是在使用透射的电磁辐射时。在下文中，将描述数据处理设备的实施例。所述数据处理设备的实施例被配置为被配置为将进入的时间依赖的传感器数据构建为包含关于预定的时间跨度的传感器数据的帧，其中，所述分解单元被配置为在逐帧的基础上来分解所述第二传感器数据，并且所述伪影移除单元被配置为在逐帧的基础上来确定所述第一传感器数据和所述运动参考数据的所述组合。不同实施例中，帧可以在时间上交叠或者将数据严格分开在不相交的时间间隔中。在特别适于实时处理的实施例中，帧可以表示进入的传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从传感器数据提取期望的生命信号的数据处理设备(100、200)，所述期望的生命信号包含关于感兴趣对象的生理信息分量，所述传感器数据包括时间依赖的第一传感器数据(PPG1)并且包括时间依赖的第二传感器数据，所述时间依赖的第一传感器数据包括所述生理信息分量和至少一个运动伪影分量，所述时间依赖的第二传感器数据指示在一个或多个空间维度中的作为时间的函数的被感测区域的位置、速度或加速度；所述数据处理设备包括：‑分解单元(104、204)，其被配置为接收所述第二传感器数据，将所述第二传感器数据分解为经分解的传感器数据的至少两个分量，并且基于经分解的第二传感器数据来提供在至少两个不同的运动参考数据通道中的运动参考数据的至少两个不同的集合(MR11、…、MR1m、MR21、…、MR2m)，以及‑伪影移除单元(106、206)，其被配置为接收所述第一传感器数据和所述至少两个不同的运动参考数据通道，并且确定并在所述伪影移除单元的输出部处提供所述生命信号(V)，所述生命信号是根据所述第一传感器数据和所述运动参考数据通道中的至少两个的所述运动参考数据的组合形成的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.28 EP 14170178.91.一种用于从传感器数据提取期望的生命信号的数据处理设备(100、200)，所述期望的生命信号包含关于感兴趣对象的生理信息分量，所述传感器数据包括时间依赖的第一传感器数据(PPG1)并且包括时间依赖的第二传感器数据，所述时间依赖的第一传感器数据包括所述生理信息分量和至少一个运动伪影分量，所述时间依赖的第二传感器数据指示在一个或多个空间维度中的作为时间的函数的被感测区域的位置、速度或加速度；所述数据处理设备包括：-分解单元(104、204)，其被配置为接收所述第二传感器数据，将所述第二传感器数据分解为经分解的传感器数据的至少两个分量，并且基于经分解的第二传感器数据来提供在至少两个不同的运动参考数据通道中的运动参考数据的至少两个不同的集合(MR11、…、MR1m、MR21、…、MR2m)，以及-伪影移除单元(106、206)，其被配置为接收所述第一传感器数据和所述至少两个不同的运动参考数据通道，并且确定并在所述伪影移除单元的输出部处提供所述生命信号(V)，所述生命信号是根据所述第一传感器数据和所述运动参考数据通道中的至少两个的所述运动参考数据的组合形成的。2.如权利要求1所述的数据处理设备，其被配置为接收光电体积描记数据形式的所述第一传感器数据，所述第一传感器数据指示在至少一个第一频谱通道中的作为时间的函数的从感兴趣对象的被感测区域反射的或者透射通过所述被感测区域的电磁辐射的量，所述至少一个第一频谱通道对所述被感测区域中的血液体积变化敏感。3.如权利要求2所述的数据处理设备，其被配置为接收光电体积描记数据形式的所述第二传感器数据，所述第二传感器数据指示在至少一个第二频谱通道中的从所述被感测区域反射的或者透射通过所述被感测区域的电磁辐射的量，所述至少一个第二频谱通道比所述第一频谱通道对所述被感测区域中的血液体积变化较不敏感。4.如权利要求2或3所述的数据处理设备，其被配置为接收加速度计数据(M1、M2、M3)形式的所述第二传感器数据，所述加速度计数据指示被定位于所述感兴趣对象的所述被感测区域中的加速度计的位置、速度或加速度的变化。5.如权利要求1所述的数据处理设备，其中，所述分解单元(300)被配置为关于所述第二传感器数据的频率分量或相位分量对作为时间的函数的所述第二传感器数据进行滤波，从而以所述第二传感器数据(M1)的至少两个各自的频率分量或至少两个各自的相位分量的形式来提供作为时间的函数的经分解的第二传感器数据的至少两个分量(MR11、MR12)。6.如权利要求1或5所述的数据处理设备，其中，所述分解单元(400)包括希尔伯特变换级(402)，所述希尔伯特变换级接收所述第二传感器数据(M1)或者所述第二传感器数据的所述频率分量或所述相位分量中的一个作为输入数据，并且所述分解单元被配置为在所述希尔伯特变换级的输出部处提供形成所述输入数据的希尔伯特变换的希尔伯特变换数据(MR12)。7.如权利要求1所述的数据处理设备，其中，所述分解单元(500)包括奇异谱分析单元，所述奇异谱分析单元被配置为使用奇异谱分析将作为时间的函数的所述第二传感器数据(PPG2、PPG3)分解为不同分量的和，所述不同分量形成所述经分解的第二传感器数据的至少两个分量。8.如权利要求1所述的数据处理设备，其中，所述第二传感器数据(PPG2)形成样本的序列，每个样本被分配给基于时间的值的序列中的各自的一个，并且其中，所述分解单元(600)被配置为通过根据所述第二传感器数据生成多个时间移位的分量(MR11、…、MR1m)来分解所述第二传感器数据，每个时间移位的分量是通过将针对所述基于时间的值的所述分配移位各自的预定数量的样本来根据所述第二传感器数确定的。9.如权利要求1所述的数据处理设...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·H·B·A·范丁特尔，G·德哈恩，D·A·C·M·罗福斯，
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