光體積描記術(shù)測量中識別運動偽影并且改善測量結(jié)果和警報的可靠性的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請總體上涉及生理監(jiān)測。本申請具體應(yīng)用在與脈搏血氧測定法的結(jié)合中，并且將具體參考其進行描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本申請也可應(yīng)用在其他光體積描記術(shù)測量場景中，而不必限于前述應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]脈搏血氧測定法是允許監(jiān)測患者的血紅蛋白的氧化的無創(chuàng)方法。將傳感器放置在患者的身體的細薄部分上。在嬰兒的情況下，通常將傳感器跨越足部放置。否則，通常將該傳感器跨越指尖或耳垂放置，或者備選地放置在前額上。然后，將在紅(例如，大約660nm)和紅外(例如，大約940nm)波長處的光按次序地穿過患者至光檢測器。測量兩個波長中的每個的變化的吸光率，以創(chuàng)建針對紅光和紅外光中的每個的光體積描記圖(PPG)。
[0003]基于該PPG，能夠確定歸因于單獨搏動動脈血而排除靜脈血、皮膚、骨骼、肌肉、月旨肪、指甲油(在大部分情況下)等的吸光率。使用由結(jié)合了氧的(亮紅色)與未結(jié)合氧的(暗紅色或在嚴(yán)重情況下為藍色)血液血紅蛋白之間的色差引起的紅光與紅外光的變化的吸光率的比率，可以確定氧飽和度(Sp02)。氧飽和度是結(jié)合了氧分子的血紅蛋白分子與總的血紅蛋白(氧化的和未氧化的)的百分比。
[0004]由于脈搏血氧測定法是無創(chuàng)的并且便于使用，因此其已經(jīng)在用于患者監(jiān)測的醫(yī)院環(huán)境之內(nèi)以及在家庭醫(yī)療保健環(huán)境中變得平常。然而，歸因于光體積描記術(shù)測量的本性，有很多情形會降低Sp02計算的準(zhǔn)確度。這對于通過使用光體積描記術(shù)測量從PPG導(dǎo)出的百分比飽和碳氧血紅蛋白(SpCO)、脈搏率(PR)、脈壓變化(PPV)、脈搏瞬變時間(PPT)、血紅蛋白(HB)、血細胞比容(HCT)、葡萄糖(GLU)、膽固醇(CHOL)以及任何其他生理參數(shù)而言也是如此。該降低的準(zhǔn)確度繼而增大了假警報的數(shù)目。
[0005]降低準(zhǔn)確度的一種情形是低灌注(即，灌注不足)。低灌注能夠例如引起假的低Sp02讀數(shù)。然而，該情形能夠通過分析PPG信號本身而被識別出，只要該PPG信號是純凈的(即，無噪聲和/或偽影)。然后能夠向用戶通知該情形，因此用戶知道當(dāng)前的測量結(jié)果是不準(zhǔn)確的。
[0006]降低準(zhǔn)確度的另一情形是傳感器的移動。當(dāng)傳感器移動時，測量條件受到干擾(即，來自紅光傳感器和紅外光傳感器的吸光率之間的關(guān)系不再處于理論上的邏輯狀況)，使得從該移動期間的測量結(jié)果不再可靠，并且因此不應(yīng)當(dāng)用于例如顯示和/或報警目的以指示患者的Sp02、SpCO, PR、PPV、PPT、HB、HCT、GLU以及CHOL中的一個或多個。
[0007]為了補償偽影，要求識別傳感器的移動并且識別PPG信號的與運動偽影相關(guān)聯(lián)的那些部分。識別運動偽影的一種方法是分析PPG信號并且找出非典型的樣式。然而，這是挑戰(zhàn)性的任務(wù)，這是因為與疾病生理狀況相關(guān)聯(lián)的PPG樣式和與運動偽影相關(guān)聯(lián)的PPG樣式兩者都能夠在大的范圍上變化并且相互交疊。即，PPG信號中的與傳感器移動相關(guān)聯(lián)的噪聲和/或偽影的時域和/或頻域特征看起來能夠與PPG自身的那些是類似的。而且，用于識別PPG信號中的運動偽影的PPG信號處理技術(shù)常常是復(fù)雜的，并且要求特定的操作控制，例如“學(xué)習(xí)期”和“再學(xué)習(xí)”動作。
[0008]本申請?zhí)峁┝艘环N克服以上提及的問題和其他問題的新的且改進的系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)一個方面，提供了一種用于識別運動偽影的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括測量相關(guān)聯(lián)的患者的生理參數(shù)的探頭。所述探頭被安置在所述相關(guān)聯(lián)的患者上或者被鄰近于所述相關(guān)聯(lián)的患者安置。被安置在所述探頭上、鄰近于所述探頭被安置或被與所述探頭集成在一起的加速度計測量加速度。標(biāo)記單元基于所測量的加速度來標(biāo)記所述生理參數(shù)的測量結(jié)果和在時間上對應(yīng)的運動特性。
[0010]根據(jù)另一方面，提供了一種用于識別運動偽影的方法。所述方法通過至少一個處理器來執(zhí)行。從被安置在相關(guān)聯(lián)的患者上或被鄰近于所述相關(guān)聯(lián)的患者安置的探頭接收所述相關(guān)聯(lián)的患者的生理參數(shù)的測量結(jié)果。而且，從被安置在所述探頭上、被鄰近于所述探頭安置或被與所述探頭集成在一起的加速度計接收加速度的測量結(jié)果?；谒鶞y量的加速度來標(biāo)記所述生理參數(shù)的測量結(jié)果和在時間上對應(yīng)的運動特性。
[0011]根據(jù)另一方面，提供了一種用于識別運動偽影的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括至少一個處理器，所述處理器被編程為從被安置在相關(guān)聯(lián)的患者上或被鄰近于所述相關(guān)聯(lián)的患者安置的探頭接收所述相關(guān)聯(lián)的患者的生理參數(shù)的測量結(jié)果。而且，從被安置在所述探頭上、被鄰近于所述探頭安置或被與所述探頭集成在一起的加速度計接收加速度的測量結(jié)果，并且基于所測量的加速度來將所述生理參數(shù)的測量結(jié)果標(biāo)記為存在或不存在運動。
[0012]一個優(yōu)點在于降低了假警報的數(shù)目。
[0013]另一優(yōu)點在于通過使用光體積描記術(shù)測量而導(dǎo)出了更加準(zhǔn)確測量的氧飽和度和脈搏率或任何其他的生理計算結(jié)果。
[0014]另一優(yōu)點在于直接檢測運動偽影的方法。
[0015]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在閱讀和理解了以下的詳細描述的基礎(chǔ)上將理解本發(fā)明的其他優(yōu)點。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明可以采取各種部件和部件布置，以及各種步驟和步驟的安排的形式。附圖僅出于圖示優(yōu)選實施例的目的，并且不得被解釋為對本發(fā)明的限制。
[0017]圖1圖示了脈搏血氧測定系統(tǒng)的實施例。
[0018]圖2圖示了脈搏血氧測定系統(tǒng)的另一實施例。
[0019]圖3圖示了用于對信號質(zhì)量指數(shù)(SQI)進行取閾的流程圖。
[0020]圖4圖示了不相關(guān)的運動SQI查找函數(shù)。
[0021]圖5圖示了相關(guān)的運動SQI查找函數(shù)。
【具體實施方式】
[0022]提供了一種用于識別運動偽影的脈搏血氧測定系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括被與光體積描記圖(PPG)傳感器集成在一起的、被安置在PPG傳感器上或被鄰近于PPG傳感器安置的加速度計，使得直接檢測PPG傳感器的移動。能夠通過處理來自加速度計的一個或多個加速度計信號來可靠地識別移動強度和持續(xù)時間?；谧R別出的移動，能夠?qū)腜PG傳感器產(chǎn)生的生理測量結(jié)果(例如，氧飽和度(Sp02)和脈搏率(PR)測量結(jié)果)分類為可靠的(即，無運動偽影)或不可靠的(即，遭受運動偽影)。有利地，只有可靠的測量結(jié)果能夠被呈現(xiàn)給臨床醫(yī)生和/或用于報警。所識別的移動也能夠用于指示應(yīng)當(dāng)給所測量的數(shù)據(jù)多少權(quán)重。
[0023]參考圖1和圖2，脈搏血氧測定系統(tǒng)10包括被放置在相關(guān)聯(lián)的患者的身體的細薄部分上或其周圍的PPG探頭12。在嬰兒的情況下，通常將PPG探頭12跨越足部放置。否貝1J，通常將PPG探頭12跨越指尖、耳垂放置，或者放置在前額上。PPG探頭12包括具有一個或多個光源的傳感器14，所述光源將在紅(例如，大約660nm)和紅外(例如，大約940nm)波長處的光按次序地穿過相關(guān)聯(lián)的患者至光檢測器。測量兩個波長中的每個的變化的吸光率，以創(chuàng)建針對紅光和紅外光中的每個的PPG信號。
[0024]PPG信號處理單元(PSPU) 16處理PPG信號以確定Sp02、PR、信號質(zhì)量指數(shù)(SQI)以及PPG中的至少一個。PSPU 16根據(jù)公知的脈搏血氧測定技術(shù)來處理PPG信號。例如，能夠基于由結(jié)合了氧的(亮紅色)血液血紅蛋白與未結(jié)合氧的(暗紅色或在嚴(yán)重情況下為藍色)血液血紅蛋白之間的色差引起的紅光和紅外光的變化的吸光率的比率來確定Sp02。PSPU 16能夠是軟件(即，處理器可運行指令)、硬件或兩者的組合。如所圖示的，當(dāng)PSPU16是或包括軟件時，軟件被存儲在一個或多個的程序存儲器18上并且由一個或多個的處理器20運行。
[0025]脈搏血氧測定計設(shè)備(POD) 22被鄰近于相關(guān)聯(lián)的患者，典型地為相關(guān)聯(lián)的患者的床來安置，接收來自PPG探頭12的PPG信號。如所圖示的，POD 22典型地包括PSPU 16。使用PSPU 16，POD 22處理PPG信號以確定Sp02、PR、SQI以及PPG中的至少一個。然而，也預(yù)期PSI3U 16遠離在例如患者監(jiān)測系統(tǒng)(PMS) 24之內(nèi)的POD 22。在這樣的情況下，POD22傳送PPG信號給PSPU 16。POD 22也能夠被與PPG探頭12集成在一起。
[0026]被與PPG探頭12集成在一起、被安置在PPG探頭12上或被鄰近于PPG探頭12安置的加速度計26測量運動以生成一個或多個的加速度計信號。如圖1所圖示的，加速度計26被鄰近于PPG探頭12安置，并且如圖2所圖示的，加速度計26被與PPG探頭12集成在一起。典型地，加速度計26是三維(3D)或3軸加速度計。然而，加速度計26能夠測量三維或更少維度的加速度。加速度計信號典型地包括針對加速度計26的每個軸(或維