用于无创地确定对象的红细胞比容值的设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于无创地确定对象的红细胞比容值的设备和方法。所述设备包括：光源(22、23)，其用于将光发射到所述对象的皮肤区域上，所述光包括在500nm与1000nm之间的第一波长范围中的第一波长处的第一光以及在1000nm与2000nm之间的第二波长范围中的第二波长处的第二光；反射探测器(24)，其用于响应于所述光源的光照射来探测从所述对象的所述皮肤区域反射的光；透射探测器(25)，其用于响应于所述光源的光照射来探测透射通过所述对象的所述皮肤区域的光；处理单元(31)，其用于针对由所述反射探测器(24)和所述透射探测器(25)探测到的光来导出针对所述第一波长和所述第二波长的体积描记PPG信号；以及分析单元(32)，其用于根据所述PPG信号来导出所述对象的红细胞比容值。

【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无创地确定诸如人或动物的对象的红细胞比容值的设备和方法。此外，本专利技术涉及处理器、处理方法和计算机程序。
技术介绍
临床医师和研究人员已经认识到用于测量红细胞比容或总血红蛋白浓度的完全无创的方法的价值。US6606509B2公开了一种用于通过无创手段来测量红细胞比容(Hct)的设备和方法。在利用定位在组织位置附近的阻塞设备阻塞了来自所述组织位置的静脉血的流动之前和之后立即记录透射通过组织位置或者从组织位置反射的多个波长的光的强度变化。随着静脉回流停止以及进入的动脉血使血管膨胀，在近红外波长的特定带内测量的光强度与组织位置中的血红蛋白的体积成比例的下降；在其中水吸收的波长的分离的带内测量的那些强度在血液与位移的组织体积内的水分数之间的差异响应。应用到随时间变化的强度的数学算法产生对血液中的血红蛋白的绝对浓度的量化估计。为了补偿在血管外组织中的水的未知分数对Hct测量的效果，在阻塞循环开始之前通过测量组织在选定波长处的弥散透射或反射谱来确定组织水分数。US2010/0331636A1公开了一种用于对血液成分的浓度的无创确定的方法，其中，辐射源发射若干辐射射束，每个辐射射束具有不同的波长。第一光探测器接收由要被检查的身体部分反射的每个波长的测量辐射。第二光探测器接收由要被检查的身体部分透射的每个波长的测量辐射。然后基于由第一辐射接收器对所反射的辐射的测量结果以及由第二辐射接收器对所透射的辐射的测量结果来确定由要被检查的所述身体部分吸收的每个波长的测量辐射。不同成分的浓度是根据针对每个波长已经确定的测量辐射的吸收来计算的。US6611320B1公开了一种用于使用形成商数的光射束的透射和反射两者来检测液体介质中包括血红蛋白的血液特征的方法。WO93/13706A2公开了一种测量血液红细胞比容的装置和方法，其涉及：检测通过血液样本的光的第一波长和第二波长；确定在来自血液样本的光的第一波长和第二波长的每个波长处测量的脉动与非脉动弥散透射的比率；并且根据在来自血液样本的光的第一波长和第二波长中的每个波长处测量的脉动与非脉动弥散透射度之间的比率来确定血液样本的血液红细胞比容。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种以较高的准确度和可靠性来无创地确定对象的红细胞比容值的经改进的设备和方法。本专利技术的另一目标是提供经改进的处理器、处理方法和计算机程序。在本专利技术的第一方面中，提出了一种用于无创地确定对象的红细胞比容值的处理器，所述处理器包括：-处理单元，其用于根据响应于光照射从对象的皮肤区域反射的光以及响应于所述光照透射通过所述对象的所述皮肤区域的光来导出针对第一波长和第二波长的体积描记PPG信号，所述光照射包括在500nm与100nm之间的第一波长范围中的第一波长处的第一光以及在1000nm与2000nm之间的第二波长范围中的第二波长处的第二光，其中，所述处理单元被配置为根据在第一波长处的反射光来导出第一PPG信号，根据在第二波长处的反射光来导出第二PPG信号，根据在第一波长度的透射光来导出第三PPG信号，并且根据在第二波长处的透射光来导出第四PPG信号；以及-分析单元，其用于根据所述PPG信号来确定所述对象的红细胞比容值，其中，所述分析单元被配置为：i)通过形成各自PPG信号的AC分量对DC分量的第一脉动吸收比率到第四脉动吸收比率来确定针对所述第一PPG信号到第四PPG信号的相对脉动吸收；通过将根据从在第一波长处的光获得的PPG信号获得的第一脉动吸收比率和第三脉动吸收比率相加来获得第一比率；通过将根据从在第二波长处的光获得的PPG信号获得的第二脉动吸收比率和第四脉动吸收比率相加来获得第二比率；通过将所述第一比率除以所述第二比率来获得最终比率；并且根据所述最终比率来确定所述对象的红细胞比容值，或者ii)通过形成第一PPG信号与第三PPG信号的AC分量的和与第一PPG信号与第三PPG信号的DC分量的和的第三比率，并且通过形成第二PPG信号与第四PPG信号的AC分量的和与第二PPG信号与第四PPG信号的DC分量的和的第四比率，来根据所述第一PPG信号到第四PPG信号确定相对脉动吸收；通过将所述第三比率除以所述第四比率来获得最终比率；并且根据所述最终比率来确定所述对象的红细胞比容值。在本专利技术的另一方面中，提出了一种用于无创地确定对象的红细胞比容值的设备，包括：-光源，其用于向所述对象的皮肤区域上发射光，所述光包括在500nm与1000nm之间的第一波长范围中的第一波长处的第一光以及在1000nm与2000nm之间的第二波长范围中的第二波长处的第二光，-反射探测器，其用于探测响应于所述光源的光照射而从所述对象的所述皮肤区域反射的光，-透射探测器，其用于探测响应于所述光源的光照射而透射通过所述对象的所述皮肤区域的光，以及-如在本文中所公开的处理器，其用于处理由所述反射探测器和所述透射探测器探测到的光，以无创地确定所述对象的所述红细胞比容值。在本专利技术的另一方面中，提出了对应的方法和对应的处理方法。在本专利技术的又一方面中，提出了一种包括程序代码单元的计算机程序，当所述计算机程序在计算机上执行时，所述程序代码单元用于令所述处理器执行根据本专利技术所提出的处理方法的步骤。在从属权利要求中限定了本专利技术的优选实施例。应当理解，所主张的方法、设备和计算机程序与所主张的处理器以及如在从属权利要求中所限定的相似和/或相同的优选实施例。本专利技术基于以下发现。心跳诱发的组织血液体积的脉动与组织的光学吸收(血红细胞和血浆两者)和散射性质(仅血红细胞)的脉动相关联。更为具体地，心跳诱发的组织血液体积的增加导致光学吸收的增加以及光学散射的增加。具有低于1000nm的波长的光主要由血红细胞中的血红蛋白吸收，并且具有高于1000nm、尤其高于1200nm的波长的光主要由血浆中的水吸收。心跳诱发的压力波导致组织血液体积的暂时增加，其与在血红蛋白吸收的波长范围中以及在水吸收的波长范围两者中组织光学吸收和散射的暂时增加相关联。针对红细胞比容确定，重要的是获知多少光被血红细胞吸收，相对于多少光被血清吸收。由于光或者被吸收、被前向散射(透射)，或者被背向散射(反射)，因此仅测量三个中的一个(即，反射或透射)不足以估计吸收。针对脉搏血氧计，一种方法通过应用在大致660nm处的一个波长以及在大致880nm处的一个波长来确定在氧合血红蛋白与去氧合血红蛋白之间的比率，这是没有问题的，因为在这些波长处的吸收和散射是由血红细胞造成的。因此，在氧合血红蛋白与去氧合血红蛋白之间的比率的改变不改变在一个波长对其他波长处的散射性质。然而，针对红细胞比容确定，在血红细胞与血清之间的比率的改变会在一个波长处与在其他波长处相比不同地改变散射性质。更为具体地，在1000nm之下的波长处，红细胞比容的增加导致吸收的增加(使所探测到的光的强度下降)以及背向散射的增加(也使所探测到的光的强度下降)。这两种效应都使所探测到的光的强度下降。然而，在高于1200nm的波长处，对所测量的信号的解读是较不直接的，因为红细胞比容的相同增加导致血清的吸收的下降(使所探测到的光的强度增加)，但血红细胞的背向散射增加(使所探测到的光的强度下降)。因此，难以预测在1450nm处的所探测到的光强度上改变红细胞比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无创地确定对象的红细胞比容值的处理器(30)，包括：‑处理单元(31)，其用于根据响应于光照射而从所述对象的皮肤区域反射的光以及响应于所述光照射而透射通过所述对象的所述皮肤区域的光来导出针对第一波长和第二波长的体积描记PPG信号，所述光照射包括在500nm与100nm之间的第一波长范围中的第一波长处的第一光以及在1000nm与2000nm之间的第二波长范围中的第二波长处的第二光，其中，所述处理单元(31)被配置为：根据在所述第一波长处的反射光来导出第一PPG信号，根据在所述第二波长处的反射光来导出第二PPG信号，根据在所述第一波长度的透射光来导出第三PPG信号，并且根据在所述第二波长处的透射光来导出第四PPG信号；以及‑分析单元(32)，其用于根据所述PPG信号来确定所述对象的所述红细胞比容值，其中，所述分析单元(32)被配置为：i)通过形成各自PPG信号的AC分量对DC分量的第一脉动吸收比率到第四脉动吸收比率来确定针对所述第一PPG信号到所述第四PPG信号的相对脉动吸收，通过将根据从在所述第一波长处的光获得的PPG信号而获得的所述第一脉动吸收比率与所述第三脉动吸收比率相加来获得第一比率，通过将根据从在所述第二波长处的光获得的PPG信号而获得的所述第二脉动吸收比率与所述第四脉动吸收比率相加来获得第二比率，通过将所述第一比率除以所述第二比率来获得最终比率，并且根据所述最终比率来确定所述对象的所述红细胞比容值，或者ii)通过形成所述第一PPG信号的AC分量与所述第三PPG信号的AC分量的和与所述第一PPG信号的DC分量与所述第三PPG信号的DC分量的和的第三比率，并且通过形成所述第二PPG信号的AC分量与所述第四PPG信号的AC分量的和与所述第二PPG信号的DC分量与所述第四PPG信号的DC分量的和的第四比率，来根据所述第一PPG信号到所述第四PPG信号确定相对脉动吸收；通过将所述第三比率除以所述第四比率来获得最终比率；并且根据所述最终比率来确定所述对象的所述细胞比容值。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.21 EP 14169271.51.一种用于无创地确定对象的红细胞比容值的处理器(30)，包括：-处理单元(31)，其用于根据响应于光照射而从所述对象的皮肤区域反射的光以及响应于所述光照射而透射通过所述对象的所述皮肤区域的光来导出针对第一波长和第二波长的体积描记PPG信号，所述光照射包括在500nm与100nm之间的第一波长范围中的第一波长处的第一光以及在1000nm与2000nm之间的第二波长范围中的第二波长处的第二光，其中，所述处理单元(31)被配置为：根据在所述第一波长处的反射光来导出第一PPG信号，根据在所述第二波长处的反射光来导出第二PPG信号，根据在所述第一波长度的透射光来导出第三PPG信号，并且根据在所述第二波长处的透射光来导出第四PPG信号；以及-分析单元(32)，其用于根据所述PPG信号来确定所述对象的所述红细胞比容值，其中，所述分析单元(32)被配置为：i)通过形成各自PPG信号的AC分量对DC分量的第一脉动吸收比率到第四脉动吸收比率来确定针对所述第一PPG信号到所述第四PPG信号的相对脉动吸收，通过将根据从在所述第一波长处的光获得的PPG信号而获得的所述第一脉动吸收比率与所述第三脉动吸收比率相加来获得第一比率，通过将根据从在所述第二波长处的光获得的PPG信号而获得的所述第二脉动吸收比率与所述第四脉动吸收比率相加来获得第二比率，通过将所述第一比率除以所述第二比率来获得最终比率，并且根据所述最终比率来确定所述对象的所述红细胞比容值，或者ii)通过形成所述第一PPG信号的AC分量与所述第三PPG信号的AC分量的和与所述第一PPG信号的DC分量与所述第三PPG信号的DC分量的和的第三比率，并且通过形成所述第二PPG信号的AC分量与所述第四PPG信号的AC分量的和与所述第二PPG信号的DC分量与所述第四PPG信号的DC分量的和的第四比率，来根据所述第一PPG信号到所述第四PPG信号确定相对脉动吸收；通过将所述第三比率除以所述第四比率来获得最终比率；并且根据所述最终比率来确定所述对象的所述细胞比容值。2.根据权利要求1所述的处理器，其中，所述分析单元(32)被配置为使用所述最终比率来根据查找表或校准曲线确定对应的红细胞比容值。3.一种用于无创地确定对象的红细胞比容值的设备(10)，包括：-光源(22、23)，其用于向所述对象的皮肤区域上发射光，所述光包括在500nm与1000nm之间的第一波长范围中的第一波长处的第一光以及在1000nm与2000nm之间的第二波长范围中的第二波长处的第二光，-反射探测器(24)，其用于响应于所述光源的光照射而探测从所述对象的所述皮肤区域反射的光，-透射探测器(25)，其用于响应于所述光源的光照射而探测透射通过所述对象的所述皮肤区域的光，以及-根据权利要求1所述的处理器，其用于处理由所述反射探测器和所述透射探测器探测到的光以无创地确定所述对象的所述红细胞比容值。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述反射探测器(24)和所述透射探测器被配置为同时地检测光，并且其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·拜泽梅尔，
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