光體積描記術測量中識別運動偽影并且改善測量結果和警報的可靠性的方法和系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請總體上涉及生理監測。本申請具體應用在與脈搏血氧測定法的結合中，并且將具體參考其進行描述。然而，應當理解，本申請也可應用在其他光體積描記術測量場景中，而不必限于前述應用。
【背景技術】
[0002]脈搏血氧測定法是允許監測患者的血紅蛋白的氧化的無創方法。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。使用由結合了氧的(亮紅色)與未結合氧的(暗紅色或在嚴重情況下為藍色)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的并且便于使用，因此其已經在用于患者監測的醫院環境之內以及在家庭醫療保健環境中變得平常。然而，歸因于光體積描記術測量的本性，有很多情形會降低Sp02計算的準確度。這對于通過使用光體積描記術測量從PPG導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而言也是如此。該降低的準確度繼而增大了假警報的數目。
[0005]降低準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。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，因此用戶知道當前的測量結果是不準確的。
[0006]降低準確度的另一情形是傳感器的移動。當傳感器移動時，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果不再可靠，并且因此不應當用于例如顯示和/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聯的那些部分。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，這是挑戰性的任務，這是因為與疾病生理狀況相關聯的PPG樣式和與運動偽影相關聯的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聯的噪聲和/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信號處理技術常常是復雜的，并且要求特定的操作控制，例如“學習期”和“再學習”動作。
[0008]本申請提供了一種克服以上提及的問題和其他問題的新的且改進的系統和方法。
【發明內容】
[0009]根據一個方面，提供了一種用于識別運動偽影的系統。所述系統包括測量相關聯的患者的生理參數的探頭。所述探頭被安置在所述相關聯的患者上或者被鄰近于所述相關聯的患者安置。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。標記單元基于所測量的加速度來標記所述生理參數的測量結果和在時間上對應的運動特性。
[0010]根據另一方面，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行。從被安置在相關聯的患者上或被鄰近于所述相關聯的患者安置的探頭接收所述相關聯的患者的生理參數的測量結果。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果。基于所測量的加速度來標記所述生理參數的測量結果和在時間上對應的運動特性。
[0011]根據另一方面，提供了一種用于識別運動偽影的系統。所述系統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聯的患者上或被鄰近于所述相關聯的患者安置的探頭接收所述相關聯的患者的生理參數的測量結果。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果，并且基于所測量的加速度來將所述生理參數的測量結果標記為存在或不存在運動。
[0012]一個優點在于降低了假警報的數目。
[0013]另一優點在于通過使用光體積描記術測量而導出了更加準確測量的氧飽和度和脈搏率或任何其他的生理計算結果。
[0014]另一優點在于直接檢測運動偽影的方法。
[0015]本領域普通技術人員在閱讀和理解了以下的詳細描述的基礎上將理解本發明的其他優點。
【附圖說明】
[0016]本發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。附圖僅出于圖示優選實施例的目的，并且不得被解釋為對本發明的限制。
[0017]圖1圖示了脈搏血氧測定系統的實施例。
[0018]圖2圖示了脈搏血氧測定系統的另一實施例。
[0019]圖3圖示了用于對信號質量指數(SQI)進行取閾的流程圖。
[0020]圖4圖示了不相關的運動SQI查找函數。
[0021]圖5圖示了相關的運動SQI查找函數。
【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。所述系統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時間。基于識別出的移動，能夠將從PPG傳感器產生的生理測量結果(例如，氧飽和度(Sp02)和脈搏率(PR)測量結果)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，只有可靠的測量結果能夠被呈現給臨床醫生和/或用于報警。所識別的移動也能夠用于指示應當給所測量的數據多少權重。
[0023]參考圖1和圖2，脈搏血氧測定系統10包括被放置在相關聯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聯的患者至光檢測器。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、信號質量指數(SQI)以及PPG中的至少一個。PSPU 16根據公知的脈搏血氧測定技術來處理PPG信號。例如，能夠基于由結合了氧的(亮紅色)血液血紅蛋白與未結合氧的(暗紅色或在嚴重情況下為藍色)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]脈搏血氧測定計設備(POD) 22被鄰近于相關聯的患者，典型地為相關聯的患者的床來安置，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，也預期PSI3U 16遠離在例如患者監測系統(PMS) 24之內的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