[发明专利]用于获得对象的生命体征信息的设备、系统和方法

说明书

本发明涉及用于获得对象的生命体征信息的设备、系统和方法(14)。为了能够可靠地获得对象的生命体征信息，特别是对象的心率，所提出的设备包括：输入单元(21)，其用于获得允许提取所述对象的心率(51)的、从所述对象(14)的皮肤部分(24)检测的一组图像数据(31)以及允许提取所述对象的呼吸率(53)或表示所述对象的呼吸率(53)的、从所述对象(14)的身体部分检测的一组检测数据(31、41)；心率提取单元(22)，其用于通过使用光电体积描记术来从所述一组图像数据(31)中提取所述对象的心率；预测单元(23)，其用于基于从所述一组检测数据提取的或由所述一组检测数据表示的所述对象的呼吸率来预测所述对象的心率的变化；以及控制单元(24)，其用于基于所述对象的心率的预测的变化来控制所述心率提取单元(22)的一个或多个设置。

技术领域

本发明涉及用于获得诸如人或动物的对象的生命体征信息(特别是心率)的设备、系统和方法。

背景技术

人的生命体征，例如心率(HR)或呼吸信息(呼吸参数)，如呼吸率(RR)，可以作为严重医学事件的有力预测指标。由于这个原因，呼吸率和/或心率经常在重症监护病房或医院普通病房的日常抽查中在线监测。除了心率外，呼吸率是最重要的生命体征之一。在没有直接的身体接触的情况下，HR和RR仍然难以测量。在当前的重症监护病房中，胸部阻抗体积描记法或呼吸感应体积描记法仍然是测量RR的首选方法，其中，通常使用两个呼吸带来区分人的胸部和腹部呼吸运动。HR通常通过使用固定在对象胸部的电极来测量，其中，电极通过线缆连接到远程设备。然而，这些突兀的方法对于被观察的患者是不舒服和不愉快的。

此外，不突兀的呼吸率测量可以通过使用固定摄像机来以光学方式完成。摄像机在图像流中捕获病人胸部的呼吸运动。呼吸运动导致特定图像特征的时间调制，其中，调制的频率对应于被监测的患者的呼吸率。这样的图像特征的范例是定位于患者胸部周围的感兴趣的空间区域中的平均幅度，或者相继的图像中感兴趣区域的空间互相关最大的位置。

另外，通过使用远程光电体积描记成像，一个或多个摄像机用于不突兀地监测对象的HR，RR或其他生命体征。例如，在Wim Verkruysse，Lars O.Svaasand和J.StuartNelson的“Remote plethysmographic imaging using ambient light”Optics Express，16，第26号(2008年12月)中描述了远程光电体积描记成像。它基于这样的原理：皮肤中血量的时间变化导致由皮肤进行的光吸收的变化。这样的变化可以通过拍摄皮肤区域(例如脸部)的图像的摄像机进行记录，同时计算所选区域(在该系统中通常为脸颊的一部分)上的像素平均值。通过查看该平均信号的周期性变化，可以提取心率和呼吸率。同时还有许多其他出版物和专利申请描述了使用远程PPG来获取患者生命体征的设备和方法的细节。

因此，动脉血的脉动引起光吸收的变化。用光电探测器(或光电探测器阵列)观察到的这些变化形成PPG(光电体积描记法)信号(也称为pleth波)。血液的脉动是由搏动的心脏引起的，即PPG信号中的峰值对应于心脏的个体搏动。因此，PPG信号本身就是心率信号。该信号的归一化幅度对于不同的波长是不同的，并且对于一些波长，它也依赖于血液氧合或血液或组织中发现的其他物质。

此外，用于获取生命体征信息的不突兀的不基于相机的系统也是已知的。这些系统基于包括传感器单元的表面结构，所述传感器单元不与对象突兀地接触以获得对象的生命体征信息。这样的系统通常实现在靠近对象的床垫或纺织品结构中。传感器单元通常包括用于测量压力或重量分布或其时间相关变化的压力传感器和/或用于测量生命体征信息的电感式传感器，特别是与心率有关的ECG信号或与呼吸率有关的信号。