用于使用视频图像来连续估计人体血压的方法和装置制造方法及图纸

所描述的发明专利技术提供了一种在减少或完全消除对于人体接触(非侵入性)的需要的情况下使用视频图像来估计人体动脉血压的方式。由于可以存储和发送视频图像，所以可以在本地、远程地和实时地或离线地执行血压的估计。

Method and apparatus for continuous estimation of human blood pressure using video images

The described invention provides a way to estimate human arterial blood pressure by reducing or completely eliminating the need for human contact (non invasive) using video images. Since video images can be stored and sent, it is possible to perform blood pressure estimation locally, remotely, in real time and in real time or offline.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用视频图像来连续估计人体血压的方法和装置背景通过医疗历史，动脉血压的使用已经是人类健康状况的重要指标。动脉血压还可以有其他应用，如对受试者的应力水平的检测或受试者在某些物质影响下的指征。自18世纪以来，已有获取反映人体动脉血压的值的仪器和方法；然而，如果不是它们全部，它们很多都依赖于与被测试的受试者的直接接触。所描述的专利技术提供了一种使用视频图像来估计血压从而减少或完全消除对于人体接触(非侵入性)的需要的方式。由于可以存储和发送视频图像，所以可以在本地、远程地和实时地或离线地执行血压的估计。专利技术概述本专利技术的实施例可以提供可以在图像处理系统中配置或编程以便获得对人体血压的连续估计的过程。根据本专利技术，使用算法的组合来处理人类受试者的实时或预先记录的视频图像，以获得与被称为动脉收缩压和舒张压密切相关的值。通常，血压使用被称为血压计的装置来获得，并且其需要将该装置物理附接到待研究的人类受试者。本专利技术的实施例可以提供非接触式或非侵入式的方式来估计与血压计可以提供的类似的信息，优点在于可以在本地或远程地使用该信息，以便使用常规视频捕获设备和可以本地或远程驻留的图像处理系统来做出关于受试者的健康状况的决定。附图简述图1以框图描述了获得血压估计数据的示例性实施例的元件。图2示出了由图1中的图像处理系统执行的过程中涉及的步骤。图3描述了图2中引用的心脏电信号上的QRS脉冲位置估计的更详细的流程图。图4是描述了垂直运动信号如何与人类头部相关的示意图。图5显示了在图2中描述的过程的延续。图6是描述了在图2中获得图像体积描记法的优选实施例中使用的步骤的流程图。图7描述了图2中所示的血压估计所涉及的要素。图8详细显示图7中的血压估计模型。专利技术的详细描述图1中示出本专利技术的示例性实施例。后面的图示显示了由稳定光源(1.3)适当照明的人类受试者(1.1)，该稳定光源(1.3)可以是来自太阳的自然环境光或将提供视频捕获元件(1.4)所需的水平的任何类型的人造光。如果这有利于将在(1.6)上执行的图像处理，那么也可以使用具有某些波长增强的光源(1.3)。人类受试者(1.1)应适当被放置在摄像机(1.4)的前面，从而视场(1.2)包括受试者(1.1)的头部，这是由于对于本示例实施例，头部将包含感兴趣区域。关于摄像机1.4，在一个实施例中使用了具有1280水平×720垂直像素的分辨率的中等质量的彩色“网络摄像头”，但也可以采用较低质量的图像。对于示例实施例所选择的帧速率为30帧/秒，使用非压缩AVI格式，其使用摄像机接口(1.5)被输入到使用USB作为接口协议的图像处理系统(1.6)。使用更高的帧速率和分辨率可以提高系统的性能。本实施例中的图像处理系统(1.6)由个人台式计算机实现。该系统(1.6)可以在提供足够的计算和处理能力以执行包括估计血压的过程的算法的任何设备(通用或嵌入式)中实现。诸如远程服务器、智能手机、平板电脑的设备或甚至像FPGA或ASICS的硬件中的实现也是对于系统(1.6)的实现的可接受的方式。该系统也可被完全集成在单个设备中，因此诸如摄像机(1.4)、摄像机接口(1.5)和处理系统(1.6)的元件对于用户眼睛可以是“单个”设备的一部分。关于视频耦合(1.5)，可以在其中图像处理系统(1.6)所在的另一不同定位捕获视频，从而可以使用诸如互联网的常规通信信道和协议来记录和传输视频。这可以使用直播流或先前记录的视频文件来完成，因此可能的是图像处理系统(1.6)实时地运行或使用批量式处理来运行，并且可以对单个或多个视频源(1.4)进行处理。在图像处理系统(1.6)的输出端处，将存在估计由(1.6)分析的受试者(1.1)的血压的数据(1.7)。该数据可以经由屏幕显示器呈现给用户，或者可以是不一定用于人类可视化的任何类型的数据存储或传输元件。(1.7)可以用作唯一感兴趣的值，或者可以被传送到另一个系统以用于进一步处理、传输存储或可视化。由接口(1.5)提供的视频存储在图2所示的命名的帧缓冲器(2.1)上。如其名称暗指的这个帧缓冲器(2.1)存储大量的视频帧(2.8)，从而稍后将被执行的算法具有足够的用于操作的数据。在本实施例中，使用了10秒的存储(～300帧)的值，但是该值可以根据受试者(1.1)的类型或算法的逻辑实现而改变，并且它可以被优化，这是因为它依赖于用于实现的架构、代码和语言的方式。在示例实施例中，我们使用了分析缓冲器并输出血压数据(1.7)的“批量”式实现，但是可以使用实时方法，因此帧缓冲器(2.1)的大小可以响应于分析方法而变化。根据每个帧(2.8)，脸部识别过程(2.2)实现消除来自每个帧(2.8)的剩余信息而仅留下与头部(2.7)相关的信息并还消除与眼睛相对应的区域(2.14)的算法。由于进一步的处理将不使用所移除的信息，所以数据量可以被优化并减少过程的下一阶段的处理负担。存在对于执行面部识别过程(2.2)可用且已知的许多公共域算法。一旦来自受试者(1.1)的头部(2.11)的图像与帧(2.8)的其余部分隔离；则第一帧用于定义头部(2.11)上将与图像进一步隔离的区域。该算法选择两个区域；眼睛之下(2.10)和眼睛之上(2.9)。这些区域是特别感兴趣的，因为它们具有较少的边界变化。关于区域(2.10)，可以消除脸部的其他部分，像鼻子和嘴唇。最后，期望的是具有均匀图案并且充分反射光(1.3)的面部的区域，因此将产生的信号包含可接受的少量噪声。在该示例实施例中，没有用于头部(2.11)的跟踪算法。后者意味着获得区域(2.9)和(2.10)的方法(2.3)要求受试者(1.1)在视频捕获期间保持可接受地静止并且在摄像机(1.4)的视场(1.2)之内。了解图像处理学科的人将会意识到，可以实现对象跟踪算法，从而消除对受试者(1.1)的静止要求。感兴趣的区域(2.9)和(2.10)将被用作两个图像处理算法的输入。一个是我们所谓的图像体积描记法(Plethysmograpy)(2.5)，其中，如将进一步解释的，给定其量的变化，图像数据被处理以获得代表受试者皮肤上的血流量的信号。另一个编号为(2.4)的块将估计QRS脉冲位置在心脏电信号(2.12)上的定位。人类心脏生成刺激心机运动的电信号2.12。该信号具有在2.12上描述的公知形状，并且在所谓的QRS区域(2.13)处存在峰值。该峰值与最大血流量流出心脏的时刻相关，并且血压估计过程(2.6)需要其在时间上的位置以生成产生的分析值(1.7)。还知道的是，当心脏将血液泵送到动脉时，在一般人体上，泵送到头部的血量是全部的25％。这种高百分比的含氧血液主要经由颈动脉导向大脑。由于血流定向在站立的受试者(1.1)头部的垂直轴上，并且关于头部(2.11)的大小相对于受试者(1.1)的身体的其余部分相对高；因此头部(2.11)将主要以与心脏通过动脉泵送血液的相同速率垂直运动。明显的是，这个运动对于大多数的受试者(1.1)是不可察觉的，但事实上是病理学案例，其中当受试者患有称为“主动脉血管机能不全”的疾病时，他们的头部运动是非常明显的。在该实施例中，用于心脏电信号的位置估计(2.4)的过程将源于图4上的这种不可察觉的垂直运动(4.0)。使用图3的流程图描述了用于心脏电信号上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定患者血压的方法，包括：(a)采集患者的多个图像；(b)根据所述多个图像确定患者的血压的测量值，而不需要与患者的身体接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.05 US 62/046,8921.一种确定患者血压的方法，包括：(a)采集患者的多个图像；(b)根据所述多个图像确定患者的血压的测量值，而不需要与患者的身体接触。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(b)包括：(b1)根据所述多个图像来确定对应于患者的循环系统的QRS周期的时间点；(b2)根据所述图像和所述时间点来确定心率估计值和脉搏传导时间测量值；(b3)根据所述心率估计值和所述脉搏传导时间测量值来确定所述血压。3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(b)包括使用包括以下模型中的至少一个模型来确定血压的测量值：通过临床试验或大量测量来统计地校准的模型，以及使用参考仪器为每个受试者校准的模型。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个图像包括从其可以检测由血流引起的小的头部运动的图像。5.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤(b)包括根据所述多个图像来确定对应于患者的QRS周期的时间点。6.一种用于确定患者的血压的装置，包括：(a)图像捕获系统，所述图像捕获系统被配置为捕获患者的多个图像；(b)分析系统，所述分析系统被配置为根据所述多个图像确定患者的血压的测量值。7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述分析系统被配置成：根据所述多个图像来确定对应于患者的循环系统的QRS周期的时间点；根据所述图像和所述时间点确定心率估计值和脉搏传导时间测量值；以及根据所述心率估计值和所述脉搏传导时间测量值确定所述血压。8.根据权利要求6所述的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：克雷格·威廉·怀特，阿特米奥·阿吉拉尔科蒂诺，普罗科皮奥·维拉里尔加尔萨，
申请(专利权)人：雷克兰德创投发展有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US