用于確定對象的生命體征的系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于確定對象的生命體征的系統和方法以及用于在這樣的系統和方法中使用的傳感器。本發明具體地涉及例如如在醫院的重癥監護室中使用的患者監測系統和方法。
【背景技術】
[0002]人的生命體征，例如心率(HR)、呼吸率(RR)或氧飽和度(即Sp02)用作對象(即人或動物)的當前狀態的指示器和嚴重醫學事件的強大預測器。為了這個原因，在住院患者和門診患者護理機構、在家或在另外的健康、休閑和健身機構中監測生命體征。各種傳感器因此能夠被用于測量生命體征信息信號，從所述生命體征信息信號能夠獲得對應的生命體征。
[0003]測量生命體征的一個方式是體積描記法。體積描記法通常指對器官或身體部分的體積改變的測量并且具體地指對由于隨每次心跳行進通過對象的身體的心血管脈沖波的體積改變的檢測。光電體積描記法(PPG)是評估感興趣的區域或體積的光反射系數或透射系數的時變改變的光學測量技術。PPG基于血液比周圍組織吸收更多光的原理，因此隨每次心跳的血液體積的變化對應地影響透射系數或反射系數。除了關于心率的信息之外，PPG波形能夠包括能歸因于呼吸和另外的生理現象的另外的嵌入信息。通過評估在不同波長(通常紅和紅外)的透射率和/或反射率，能夠確定血氧飽和度。
[0004]用于測量對象的心率和氧飽和度的常規脈搏血氧計被附接到對象的皮膚，例如指尖、耳垂或前額。因此，它們被稱為‘接觸式’PPG設備。典型的脈搏血氧計包括作為光源的紅和紅外LED和用于檢測已經透射通過患者組織的光的光電二極管。通過時分多路傳輸來測量在紅和紅外光譜范圍的透射率。一段時間內的透射率給出了紅和紅外PPG波形。
[0005]眾所周知，醫院中的虛假醫學警報，例如，由重癥監護室(ICU)中的患者監測設備生成的警報的頻發呈現嚴重且未解決的問題，這是因為其導致護理者對警報脫敏。另外，已知現代患者監測系統的高靈敏度導致在當今普通ICU中大約SOdB的警報噪聲水平，其可比得上在主街道上的交通噪聲。然而，多達90%的登記警報是醫學上不相關的。構成所有警報的約22%的技術警報常常歸因于由于患者運動的差傳感器信號。這尤其是與Sp02有關的警報的情況，其構成技術警報的79%。
[0006]因此，獲得關于傳感器的運動的有關信息并且利用該信息來減少虛假警報的可能性是有益的。結合其中患者能夠在醫院自由地四處移動的“較少線纜患者”途徑是特別重要的。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種用于確定對象的生命體征的改進的系統和方法，通過所述改進的系統和方法可靠地且大大地減少虛假警報的可能性。本發明的另一目的是提供一種用于在這樣的系統和方法中使用的傳感器。
[0008]在本發明的第一方面中，提出了一種用于確定對象的生命體征的系統，所述系統包括:
[0009]-生命體征處理器，其用于處理由被附接或能附接到對象以獲得所述對象的生命體征的傳感器測得的生命體征信息信號，
[0010]-圖像分析單元，其用于根據由成像單元從包含所述傳感器的至少成像區域獲得的圖像數據來檢測被附接到所述傳感器的標記的運動，以及
[0011]-警報單元，其用于基于所測得的生命體征信息信號和/或所獲得的生命體征并且基于所檢測到的所述標記的運動來生成并輸出警報信號。
[0012]在本發明的另一方面中，提出了一種用于確定對象的生命體征的方法，所述方法包括:
[0013]-處理所述對象的測得的生命體征信息信號，
[0014]-根據從包含所述傳感器的至少成像區域獲得的圖像數據來檢測被附接到所述傳感器的標記的運動，并且
[0015]-基于所測得的生命體征信息信號和/或所獲得的生命體征并且基于所檢測到的所述標記的運動來生成并輸出警報信號。
[0016]在本發明的又一方面中，提供了一種包括程序代碼模塊的計算機程序，當在計算機上執行所述計算機程序時，所述程序代碼模塊用于令所述計算機執行所提出的方法的步驟。另外，提出了一種在其中存儲這樣的計算機程序產品的非暫態計算機可讀記錄介質，當由處理器執行所述計算機程序產品時，所述計算機程序產品使得本文中公開的方法的所述步驟被執行。
[0017]在從屬權利要求中限定了本發明的優選實施例。應當理解，要求保護的方法、計算機程序和介質具有與要求保護的系統以及與在從屬權利要求中限定的相似和/或相同的優選實施例。
[0018]使用視頻攝像機用于尤其在醫院中的患者監控變得越來越普遍。因此，圖像數據(例如，連續的視頻數據)能夠被用于使用遠程光電體積描記法(例如如在WimVerkruysse, Lars 0.Svaasand和 J.Stuart Nelson 的“Remote plethysmographic imagingusing ambient light”(0ptics Express，第 16 卷，第 26 號，2008 年 12 月)中描述的遠程PPG)的原理來直接(非干擾且無接觸地)測量生命體征信息或用于例如通過視頻體動記錄儀來獲得關于患者狀態的更一般的非生命體征信息。在后一種情況下，視頻分析可以揭露患者移動的一些全局信息，但是其對于做出關于來自患者的特定傳感器信號的可靠性的判斷可能是不充分的信息。
[0019]因此，本發明提出對具有(醫學)傳感器的標記的集成。通過使用(例如遠程PPG系統或視頻體動記錄儀系統的)常常已經可用的成像單元來獲得傳感器所處的特定成像區域的圖像數據，使得能夠根據檢測到的在圖像數據中識別的標記的的運動來可靠地且準確地確定傳感器的移動。因此，能夠根據提供關于傳感器的運動和信號可靠性的直接證據的圖像數據來進行對所述標記的運動軌跡的實時分析。然后該證據能夠由警報單元使用以減少虛假警報的可能性。
[0020]根據實施例，所述警報單元被配置為在所測得的生命體征信息信號和/或所獲得的生命體征滿足第一條件時并且在所檢測到的所述標記的運動滿足第二條件時生成并輸出警報信號。這些條件一般被預先確定并且取決于以下因素中的一個或多個，所述因素包括傳感器的種類、標記的種類、傳感器附接到對象的身體的位置、虛假警報抑制的期望準確度等。例如，對于Sp02傳感器，一般使用與對于心率傳感器不同的第一條件。所述條件也可以能夠用于由用戶進行的修改。
[0021]根據另一實施例，所述警報單元被配置為在所測得的生命體征信息信號和/或所獲得的生命體征滿足第一條件時生成并輸出警報信號，其中，基于所檢測到的所述標記的運動來調整所述第一條件。因此，例如，如果所述標記正在較強烈地移動，則所述第一條件被調整使得虛假警報被抑制，或在給出了警報真實存在的更高的可能性時僅僅生成并輸出警報。
[0022]根據另一實施例，所述警報單元被配置為在測得的生命體征信息信號和/或所獲得的生命體征滿足第一條件時生成警報信號，其中，在所檢測到的所述標記的運動滿足第二條件時抑制對所述警報信號的輸出。因此，根據該實施例提供了控制警報的生成并輸出的另一方式。
[0023]所述警報單元優選地被配置為使用所測得的生命體征信息信號和/或所獲得的生命體征的水平的下閾值和/或上閾值作為第一條件。例如，在使用了對應的傳感器時可以使用心率上限和/或心率下限或氧飽和度下限。
[0024]更進一步地，所述警報單元優選地被配置為使用指示所述標記的所述運動的強度、頻率和/或樣式的運動閾值作為第二條件。因此，例如可以取決于傳感器的種類和定位來選擇合適的條件。
[0025]有利地，所述警報單元包括用于將所述警報信號傳達到用于指示警報的警報指示單元的通信接口。盡管所述警報單元可以直接輸出警報例如作為視覺信號和/或聽覺信號，但是優選所述警報被指示在單獨的指示單元上。該指示單元可以以顯示器、揚聲器、移動電話等的形式，在所述指示單元上所述警報被發出例如作為閃光信號、大的警報聲音或電話呼叫。對于這樣的指示單元存在各種其他實施例，所述指示單元可以被布置在遠程位置處，例如被布置在中央監控室或醫院站的護士室。
[0026]存在能夠根據本發明使用的標記的各種實施例。在第一實施例中，所述標記是包括圖形樣式的無源標記。所述圖形樣式優選地被設計使得能夠根據所述圖像數據盡可能好地檢測到所述標記的運動。另外，在實施例中，所述圖形樣式優選是機器可讀的(例如QR碼、條形碼或簡單圖形符號或字母)，尤其是在所述圖形樣式被配置為包含關于所述對象和/或所述傳感器的信息并且其中所述圖像分析單元被配置為根據所述圖形樣式來確定所述信息的情況下，如在另一實施例中所提出的。然后能夠利用所述成像單元來跟蹤所述標記。這樣的機器可讀標記也能夠被改造以適應現有傳感器。例如，所述標記能夠被部署為貼紙，所述貼紙能夠被放在現有Sp02接觸指探頭或血壓袖帶等上。
[0027]在第二實施例中，所述標記是被配