用于补偿外周动脉张力的评估的装置和方法制造方法及图纸

一种用于评估通过光学体积描记术监测的个体(1)的外周动脉张力(100)PAT的计算机实现的方法，包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于补偿外周动脉张力的评估的装置和方法


[0001]本专利技术一般涉及用于评估外周动脉张力或PAT的方法和装置。更具体地，本专利技术涉及鲁棒地监测外周动脉张力以检测例如睡眠相关事件。

技术介绍

[0002]在个体的心动周期期间，即两次心跳之间的周期，血液以脉动的方式被泵送通过个体的脉管系统。换句话说，在心动周期期间，例如手指、鼻孔、耳朵、前额、嘴内部、脚趾、手腕、脚踝等中的血液量循环地增加和减少。动脉中包含的血液称为动脉血。静脉中包含的血液称为静脉血。
[0003]测量这种血容量波动的一种常见方法是光学体积描记术或光体积描记法，在此过程中，使用光学体积描图或光体积图或PPG来检测组织微血管床中的血容量变化。PPG通常通过以下方式获得：将来自一个或多个光源(例如LED)的光照射到研究体积上，并且在传感器上检测与在研究体积中反射或透射的光相对应的收集光，其中该传感器可以例如包括或对应于光电探测器，例如光电二极管。光源和传感器可以例如布置在个体手指的相对侧，从而允许测量透射模式PPG，或者布置在个体手指的同一侧，从而允许测量反射模式PPG。在每个心动周期中，心脏将动脉血泵送到研究体积。可以通过光学体积描记术捕获对应于例如心动周期中研究体积中的动脉血容量变化的物理事件。
[0004]除了动脉血容量的周期性波动之外，组织中的动脉血容量还受研究体积中的细动脉或小动脉的直径的影响。这些小动脉具有可以收缩以减小小动脉直径的肌肉壁。换句话说，当这些小动脉收缩并且直径减小时，包含在相应小动脉中的动脉血的体积明显减小。光学体积描记术是一种测量技术，当小动脉直径收缩时，可用于监测小动脉中动脉血容量的变化。因此，通过光学体积描记术监测动脉血容量的变化，可以根据经验提供小动脉平滑肌组织的肌肉张力或“张力”的相对变化信息，也称为外周动脉张力或PAT。
[0005]因为到研究体积的动脉血流可由多种其他生理现象调节，所以光学体积描记术还可用于监测呼吸、血容量不足、其他循环状况，且例如可用于诊断睡眠障碍。睡眠障碍诊断是医疗领域，其中在一定时间例如一个或多个夜晚期间监测患者的睡眠。基于监测，可以标识不同的睡眠相关事件，例如呼吸暂停事件、打鼾或肢体运动。
[0006]在睡眠呼吸暂停结束时呼吸的再吸收通常与肾上腺素释放一致。肾上腺素在血流中释放并与研究体积中的小动脉中的肾上腺素能受体结合，这触发小动脉的肌肉张力的增加，导致小动脉直径的减小和研究体积中动脉血容量的减小。因此，通过例如光学体积描记术监测外周动脉张力可以提供关于诸如睡眠呼吸暂停的睡眠相关事件的发生的有价值的信息。
[0007]血红蛋白是在用光学体积描记术测量期间将发射的光散射到研究体积上的主要分子。血红蛋白包括氧合血红蛋白(也称为HbO2)和去氧血红蛋白(也称为Hb)。动脉血中血红蛋白氧合的程度称为氧饱和度或SpO2。由HbO2引起的光的吸收和散射程度与Hb的吸收和散射程度显著不同，并且还取决于用于光学体积描记术的光的波长。
[0008]结果，光学体积描记图不仅取决于研究体积中的动脉血容量，而且还取决于动脉血容量的血红蛋白组成，其特征在于氧饱和度。换句话说，当试图测量由光学体积描记术监测的PAT中的变化时，该测量可受到所监测的动脉血容量的氧饱和度的变化的极大影响。例如，在呼吸暂停期间，当较少的氧气被提供给肺时，HbO2在所研究的个体体积内的动脉血体积中的比例下降。
[0009]例如，WO98/04182描述了一种通过监测外周动脉张力来检测医学状况的方法和装置。如例如在EP1534115A2中所描述的，EP1534115A2的装置依靠一个波长来执行光学体积描记，对于该波长，由HbO2引起的该特定波长的吸收和散射程度与由Hb引起的该特定波长的吸收和散射程度相同。这种波长被称为等吸收波长。因此，在EP1534115A2中通过光学体积描记术测量的光强度在依赖于该等吸收波长时较少依赖于动脉血容量的血红蛋白组成，换言之，依赖于氧饱和度的值。
[0010]例如在EP1534115A2中描述的解决方案需要使用三个光源来经由光学体积描记术监测PAT：两个光源不产生等吸收波长的光以估计氧饱和度，第三个光源产生等吸收波长的光以估计外周动脉张力。与仅包括两个光源的系统相比，使用三个光源增加了装置成本及其尺寸。

技术实现思路

[0011]因此，本专利技术的实施例的目的是提出一种计算机实现的方法和装置，其不显示现有技术的固有缺点。更具体地，本专利技术的实施例的目的是提出一种方法和设备，以准确且鲁棒地最小化由所监测的动脉血容量的血红蛋白组成的变化对外周动脉张力的光学测量造成的影响，而不需要使用等吸收波长。
[0012]本专利技术的各种实施例所寻求的保护范围由独立权利要求给出。
[0013]本说明书中描述的不属于独立权利要求范围的实施例和特征(如果有的话)将被解释为对理解本专利技术的各种实施例有用的示例。
[0014]需要消除氧合和去氧血红蛋白浓度的变化对外周动脉张力的光学测量的影响。
[0015]其中，本专利技术的实施例的目的是减少由所监测的动脉血容量的血红蛋白组成的变化对利用光学体积描记术测量外周动脉张力造成的影响。
[0016]根据本专利技术的第一示范性方面，这个目的是通过一种用于评估通过光学体积描记术监测的个体的外周动脉张力PAT的计算机实现的方法来实现的，其中该方法包括以下步骤：
[0017]‑
获得：
[0018]o在个体的研究体积处测量的光学体积描记信号；
[0019]o在沿着所述光学体积描记信号的两个或更多个时间点处通过光学体积描记术采集的光强度；
[0020]o氧饱和度估计；
[0021]o校准数据；
[0022]‑
从所述氧饱和度估计和所述校准数据确定补偿函数；其中所述补偿函数是所述氧饱和度估计的函数；以及
[0023]‑
确定光强度的函数与补偿函数的比率，从而评估两个或更多个时间点之间研究
体积中的动脉血容量的一个或多个变化，并由此评估个体的PAT。
[0024]根据本专利技术的计算机实现的方法允许以准确且鲁棒的方式确定外周动脉张力。通过获得使用光学体积描记术监测的个体的氧饱和度估计，可以确定或估计在通过光学体积描记术监测的研究体积的个体的动脉血容量的血红蛋白组成。因此，根据本专利技术的计算机实现的方法可以通过最小化由所监测的动脉血容量的血红蛋白组成的变化引起的影响来调节或换言之补偿光学体积描记信号，使得光强度更可靠地反映所监测的动脉血容量的变化。换言之，根据本专利技术的计算机实现的方法减小了动脉血容量的血红蛋白组成的变化对光学体积描记信号的影响，并且由此最小化或减小了动脉血容量的血红蛋白组成的变化对外周动脉张力的光学测量的影响。计算机实现的方法实际上确定补偿函数，该补偿函数是氧饱和度估计的函数，并将通过光学体积描记术测量的光强度的函数除以该氧饱和度估计的补偿函数。因此，对研究体积中的动脉血容量变化的所得评估提供了对个体的外周动脉张力的更准确和鲁棒的评估。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于评估通过光学体积描记术监测的个体(1)的外周动脉张力(100)PAT的计算机实现的方法，其中所述方法包括以下步骤：
‑
获得：o在所述个体(1)的研究体积(11)处测量的光学体积描记信号(101)；o在沿着所述光学体积描记信号(101)的两个或多个时间点(12；13)处通过光学体积描描记术采集的光强度(102；103)；o氧饱和度估计(104)；o校准数据(105)；
‑
从所述氧饱和度估计(104)和所述校准数据(105)确定补偿函数(14)；其中所述补偿函数(14)是所述氧饱和度估计(104)的函数；以及
‑
确定所述光强度(102；103)的函数和所述补偿函数(14)的比率(15)，从而评估在所述两个或多个时间点(12；13)之间所述研究体积(11)中的动脉血容量(16)的变化，并由此评估所述个体(1)的PAT(100)。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述校准数据(105)包括预定校准系数(25)和/或预定系数(26)；并且其中：
‑
所述确定所述补偿函数(14)对应于从所述预定义系数(26)导出所述补偿函数(14)；或
‑
所述确定所述补偿函数(14)对应于通过将所述氧饱和度估计(104)拟合到校准比来确定所述预定校准系数(25)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述时间点(12；13)中的至少一个(12)对应于所述个体(1)的心动周期中的舒张，和/或其中所述时间点(12；13)中的至少一个(13)对应于所述个体(1)的心动周期中的收缩。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤：确定作为所述光强度(102；103)的函数的评估函数(17)；并且其中所述确定比率(15)对应于确定所述评估函数(17)和所述补偿函数(14)的比率。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述评估函数(17)对应于所述光强度(102；103)。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中所述评估函数(17)对应于所述光强度(102；103)的比率的对数；并且其中所述评估函数(17)取决于以下一个或多个：
‑
光路长度；
‑
所述氧饱和度估计(104)的函数；
‑
所述动脉血容量(16)在所述研究体积(11)中的所述变化。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：
‑
提供被配置为发射第一波长的光的第一光源(2)；
‑
提供被配置为发射第二波长的光的第二光源(3)；
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提供传感器(4)；
‑
通过光学体积描记术并在所述传感器(4)上收集传播的光，所述传播的光对应于在所述两个或多个时间点(12；13)处在所述个体(1)的所述研究体积(11)中传播时透射或反射的所述光；
‑
对于所述第一波长，确定在所述两个或多个时间点(12；13)处在所述传感器(4)上传
播的光的第一光强度(106；107)；
‑
对于所述第二波长，确定在所述两个或多个时间点(12；13)处在所述传感器(4)上传播的光的第二光强度(108；109)；
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确定与所述第一波长处的所述第一光强度(106；107)的比率相对应的第一比率；
‑
确定与所述第二波长处的所述第二光强度(108；109)的比率相对应的第二比率；
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确定所述第一比率的函数和所述第二比率的函数的所述校准比；以及
‑
将所述氧饱和度估计(104)拟合到所述校准比，从而确定所述预定校准系数(25)。8.根据权利要求7的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：
‑
通过光学体积描记术并在所述传感器(4)上收集传播的光(41)，所述传播的光对应于在所述两个或更多个时间点(12；13)在所述个体(1)的所述研究体积(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃特，
申请(专利权)人：艾图传感有限公司，
类型：发明
国别省市：