[发明专利]光体积描记图形数据的可靠获取

说明书

公开了一种用于确定表示对象的生命体征的脉搏波信号的装置。该装置包括：控制单元；第一传感器，其耦接至控制单元并且被配置成用于发射指示对象的脉搏波的第一信号；以及第二传感器，其耦接至控制单元并且被配置成用于检测所述装置经受的运动并用于基于所检测到的运动发射第二信号。控制单元被配置成：接收来自第一传感器的第一信号，基于第一信号确定脉搏波信号，接收来自第二传感器的第二信号，以及基于第二信号确定可靠性信号。可靠性信号指示第一信号的可靠性。

技术领域

本发明涉及表示对象的生命信号的光体积描记图形数据的可靠获取。该处理包括确定记录的脉搏波是否满足预定的质量要求。基于随后的脉搏波形分析，可以确定和处理与例如人类对象的心律、心率、呼吸率和/或血压有关的数据。

背景技术

光体积描记图(photoplethysmogram，PPG)是光学地获得的体积描记图，是器官的体积测量。PPG可以通过使用脉搏血氧仪获得，该脉搏血氧仪对对象的皮肤或其他组织照明并且测量光吸收的变化。常规的脉搏血氧仪通常监视血液向皮肤的真皮和皮下组织的灌注。指示对象的生命信号的脉搏波数据或脉搏波信号被认为表示光体积描记图。

在每个心动周期中，心脏都会将血液泵送到外周。即使相应的压力脉冲从心脏经过血管系统并朝向器官例如人类对象的皮肤行进时在某种程度上减弱了，但残余压力脉冲仍足够强以便扩大皮下组织中的动脉和小动脉。

由压力脉冲引起的体积变化可以通过利用来自发光二极管(LED)的光对皮肤照明并通过测量透射或反射到光电二极管的光量来检测。每个心动周期呈现为峰值。因为流向皮肤的血液可以通过多种其他生理系统进行调节，所以PPG也可以用于监视呼吸、血容量不足和其他循环状况。另外，PPG波形的形状因对象而不同，并且随脉搏血氧仪附接的位置和方式而变化。

“Photoplethysmogram signal quality estimation using repeated Gaussianfilters and cross-correlation”，W.Karlen、K.Kobayashi、J.M.Ansermino和G.A.Dumont，Physiol.Meas.33(2012)1617–1629，公开了脉搏血氧仪，即无创地测量心率和血氧饱和度(SpO2)、通常容易产生伪影的监视器，伪影对测量结果的准确度产生负面影响并且会导致大量的错误警报。描述了如下算法，该算法将脉搏血氧仪信号分割为脉冲并且实时估计信号质量。该算法迭代地计算范围从0至100的信号质量指数(Signal QualityIndex，SQI)。在存在伪影和不规则信号形态的情况下，该算法输出低的SQI数。脉冲分割算法使用信号的导数来找到脉冲斜率，并且使用自适应的重复的高斯滤波器组来选择正确的斜率。连续脉冲段的互相关性用于估计信号质量。使用两个不同基准数据集的实验结果显示出良好的脉冲检测率，其中灵敏度为96.21％以及阳性预测值为99.22％，这与可用的参考算法相当。与干净信号期间的SQI值相比，在存在伪影的情况下，SQI算法有效，并且产生显著较低的SQI值。SQI算法可能有助于指导未经培训的脉搏血氧仪用户并且也有助于设计用于生成智能警报的高级算法。