Устройство и способ определения показателей жизненно важных функций пациента

Группа изобретений относится к медицине, а именно к определению информации о показателях жизненно важных функций пациента. Предложено устройство для реализации способа, причем устройство содержит: устройство обнаружения для обнаружения электромагнитного излучения, принимаемого от пациента в поле зрения устройства обнаружения, первый блок определения для определения первого, зависимого от времени сигнала плетизмографии из излучения, принятого от пациента, блок оценки для получения по меньшей мере одного параметра из первого зависимого от времени сигнала плетизмографии, причем блок оценки содержит устройство определения частоты или блок демодуляции для определения частоты из первого зависимого от времени сигнала плетизмографии по меньшей мере в качестве одного параметра, причем блок демодуляции является блоком частотной или амплитудной демодуляции для демодуляции первого, зависимого от времени сигнала плетизмографии как частотно-модулированного сигнала; блок выбора для выбора области в поле зрения на основе обнаруженного излучения и по меньшей мере одного параметра, причем блок выбора выполнен с возможностью определения множества переменных сигналов (S), содержащих информацию о частоте дыхания или иных показателях жизненно важных функций пациента, из различных областей поля зрения устройства обнаружения, и в котором блок выбора выполнен с возможностью выбора области для определения второго, зависимого от времени сигнала на основе переменных сигналов (S), причем блок выбора содержит устройство частотного анализа для проведения частотного анализа переменных сигналов; второй блок определения для определения второго, зависимого от времени сигнала из излучения, принятого из выбранной области, блок анализа для анализа второго, зависимого от времени сигнала и для определения информации (R) о показателях жизненно важных функций на основе анализа второго зависимого от времени сигнала. Группа изобретений обеспечивает повышение эффективности определения информации о показателях жизненно важных функций пациента. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству и способу определения информации о показателях жизненно важных функций пациента. В частности, настоящее изобретение относится к измерительным подходам, которые могут использоваться для дистанционного определения показателей жизненно важных функций наблюдаемого пациента. В этом контексте оптические измерения могут относиться к фотоплетизмографии и отображению структуры изображения.

Уровень техники

Показатели жизненно важных функций человека, например, частота сердечных сокращений, частота дыхания или насыщенность крови кислородом, служат индикаторами текущего состояния человека и являются мощными предвестниками серьезных медицинских событий. Поэтому показатели жизненно важных функций широко контролируются как в больницах, так и амбулаторно, на дому или, дополнительно, в учреждениях здравоохранения, досуга и фитнеса.

Одним из способов измерения показателей жизненно важных функций является плетизмография. Плетизмография обычно относится к измерению изменений объема органа или части тела и, в частности, к обнаружению изменений объема за счет сердечно-сосудистой пульсовой волны, проходящей по телу пациента при каждом сердечном сокращении. Плетизмографические сигналы могут определяться на коже пациента посредством дистанционного фотоплетизмографического измерения. Дополнительно, можно извлекать сигнал дыхания из фотоплетизмографического сигнала, полученного из изменений цвета кожи пациента, как описано в документе WO 2011/135440 A1.

Дополнительно, из документа WO 2012/140531 A1 известны способы дистанционного мониторинга на основе видеокамеры, чтобы обнаруживать показатели жизненно важных функций пациента, например, частоту дыхания, посредством обнаружения структуры движений.

Поскольку фотоплетизмография с помощью видеокамеры основана на обнаружении кожи пациента, для которого должно делаться измерение, и поскольку кожа не всегда видна в поле зрения из-за движения пациента, измерение частоты дыхания на основе сигнала фотоплетизмографии не всегда достоверно.

Дополнительно, поскольку область, в которой должно делаться измерение, например, грудная клетка пациента, может быть расположена свободно в поле зрения камеры, трудно определить соответствующий участок, из которого должны быть получены показатели жизненно важных функций, и интересующая область должна быть выбрана заранее, причем движение пациента может привести к ошибкам измерения.

Традиционная идентификация интересующей области, в целом, основана на обнаружении людей, например, лица или груди, или на использовании фоновой сегментации. Чтобы идентифицировать человека для измерения показателей жизненно важных функций, таких как пульс или частота дыхания, в интересующей области, документ US 2009/0141124 A1 предлагает обнаруживать контур в инфракрасном видеосегменте, чтобы выбрать интересующую область, представляющую участок пациента, для которого должно делаться измерение.

Недостаток известных способов обнаружения интересующей области для дистанционного измерения показателей жизненно важных функций на основе видеокамеры состоит в том, что закрывание заданной интересующей области или движение пациента в поле зрения могут приводить к измерению возмущающих сигналов и к ошибкам измерения, в целом.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении улучшенного устройства и улучшенного способа определения информации о показателях жизненно важных функций пациента, которые более устойчивы к возмущающим сигналам в поле зрения.

В соответствии с одним из вариантов настоящего изобретения, обеспечивается устройство определения информации о показателях жизненно важных функций пациента, содержащее:

- блок обнаружения для обнаружения излучения, принимаемого от пациента в поле зрения,

- первый блок определения для определения первого зависимого от времени сигнала из излучения, принятого от пациента,

- блок оценки для получения по меньшей мере одного параметра из первого зависимого от времени сигнала,

- блок выбора для выбора области в поле зрения на основе обнаруженного излучения и по меньшей мере одного параметра,

- второй блок определения для определения второго зависимого от времени сигнала из излучения, принятого от выбранной области, и

- блок анализа для анализа второго зависимого от времени сигнала и для определения информации о показателях жизненно важных функций на основе анализа второго зависимого от времени сигнала.

В соответствии с другим вариантом настоящего изобретения, обеспечивается способ определения информации о показателях жизненно важных функций пациента, содержащий этапы, на которых:

- обнаруживают излучение, принятое от пациента в поле зрения,

- определяют первый зависимый от времени сигнал из излучения, принятого от пациента,

- получают по меньшей мере один параметр из первого зависимого от времени сигнала,

- выбирают область в поле зрения на основе обнаруженного излучения и по меньшей мере одного параметра,

- определяют второй зависимый от времени сигнал из излучения, принятого из выбранной области,

- анализируют второй зависимый от времени сигнал и определяют информацию о показателях жизненно важных функций из проанализированного второго зависимого от времени сигнала.

В соответствии с еще одним вариантом настоящего изобретения, обеспечивается компьютерная программа, содержащая средство управляющей программы, чтобы заставить компьютер выполнять этапы способа, соответствующего настоящему изобретению, когда упомянутая компьютерная программа выполняется на компьютере.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определяются в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что заявленный способ подобен или идентичен предпочтительным вариантам осуществления, заявленным как устройство и как определено в зависимых пунктах формулы изобретения.

Настоящее изобретение основано на идее получения по меньшей мере одного параметра из обнаруженного сигнала, принятого от пациента, для которого проводятся измерения, и выбора интересующей области на основе дистанционного измерения и производного параметра. Информация о показателях жизненно важных функций определяется на основе второго зависимого от времени сигнала, который принимают от выбранной интересующей области. Следовательно, выбор интересующей области основан на первом сигнале, полученном из поля зрения, и результат измерения информации о показателях жизненно важных функций основан на втором параметре, который определяется из выбранной интересующей области. Поэтому, интересующая область может определяться по текущей оценке информации о показателях жизненно важных функций в поле зрения и после того, как интересующая область идентифицирована в поле зрения, информация о показателях жизненно важных функций может быть определена точно на основе второго параметра.

Благодаря грубому определению информации о показателях жизненно важных функций и выбору интересующей области на основе грубой информации о показателях жизненно важных функций, результат измерения информации о показателях жизненно важных функций является более достоверным и более устойчивым к возмущающим сигналам в поле зрения, поскольку выбор интересующей области адаптируется индивидуально к параметру сигнала, который должен измеряться.

В предпочтительном варианте осуществления блок оценки содержит устройство определения частоты для определения частоты из первого зависимого от времени сигнала по меньшей мере как одного параметра. Это простая возможность определения соответствующего параметра информации о показателях жизненно важных функций для определения интересующей области с высокой точностью и при малых технических усилиях.

В предпочтительном варианте осуществления блок оценки содержит блок демодуляции для определения частоты из первого зависимого от времени сигнала по меньшей мере как одного параметра. Это надежная возможность определить соответствующую информацию о показателях жизненно важных функций из измеренного зависимого от времени сигнала, так как обычно на принятое излучение накладываются различные сигналы, так что демодуляция первого зависимого от времени сигнала обеспечивает грубую оценку информации о показателях жизненно важных функций.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, блок демодуляции является блоком частотной демодуляции для демодуляции первого зависимого от времени сигнала как частотно-модулированного сигнала. Эта дает возможность получить по меньшей мере один параметр из первого зависимого от времени сигнала, если сигнал с зависимостью от времени частотно-модулирован.

Дополнительно, предпочтительно, чтобы блок демодуляции являлся блоком амплитудной демодуляции для демодуляции первого зависимого от времени сигнала как амплитудно-модулированного сигнала. Это простая возможность демодуляции первого зависимого от времени сигнала при малых технических усилиях.

В предпочтительном варианте осуществления блок оценки содержит устройство фильтрации для фильтрации первого зависимого от времени сигнала и для определения по меньшей мере одного параметра. Это простое решение, чтобы получить по меньшей мере один параметр из первого зависимого от времени сигнала при малых технических усилиях.

В предпочтительном варианте осуществления блок обнаружения содержит устройство получения изображений для определения данных изображения, полученных из поля зрения. Это предпочтительное решение, чтобы обеспечить дистанционное измерение различных физических параметров пациента, так чтобы могло быть обеспечено гибкое использование устройства.

В предпочтительном варианте осуществления первый зависимый от времени сигнал основан на изменении длины волны излучения, принятого от пациента. Это дает возможность определить информацию о показателях жизненно важных функций по изменениям цвета пациента, например, по плетизмографическому сигналу.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, блок выбора выполнен с возможностью определения множества переменных сигналов из различных областей поля зрения, причем блок выбора выполнен с возможностью выбора области для определения второго зависимого от времени сигнала на основе переменных сигналов и на основе по меньшей мере одного параметра. Так как блок выбора определяет переменные сигналы из различных областей поля зрения, интересующая область может быть точно выбрана во всем поле зрения на основе информации о показателях жизненно важных функций, которая должна быть измерена. Следовательно, выбор интересующей области точен и измерение устойчиво к возмущающим сигналам.

Предпочтительно, если переменные сигналы, определенные из различных областей поля зрения, соответствуют структуре движения в поле зрения и определяются на основе обнаружения структуры. Это практичное и точное решение для определения частоты дыхания пациента в результате дистанционных измерений.

Дополнительно, является предпочтительным, если по меньшей мере один параметр является шириной полосы фильтрации переменных сигналов. Это дает возможность улучшить устойчивость обнаружения информации о показателях жизненно важных функций, так как ширина полосы фильтрации информации о показателях жизненно важных функций адаптируется к сигналу показателей жизненно важных функций, который должен измеряться, и удаляет возмущающие сигналы, обычно имеющие другую частоту.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления первый зависимый от времени сигнал принимают от кожи пациента. Это практичное решение, чтобы обнаружить грубую информацию о показателях жизненно важных функций от пациента при малых технических усилиях, чтобы выбрать представляющую интерес область для точных измерений.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления устройство обнаружения содержит первую камеру для определения первого зависимого от времени сигнала и вторую камеру для определения второго зависимого от времени сигнала. Это повышает устойчивость и надежность, так как разные камеры могут быть выполнены с возможностью соответствующих измерений и могут управляться независимо.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления первый зависимый от времени сигнал является плетизмографическим сигналом. Это простое решение обнаружения грубой информации о показателях жизненно важных функций пациента при малых технических усилиях, чтобы выбрать интересующую область для точного измерения информации о показателях жизненно важных функций.

Как упомянуто выше, настоящее изобретение обеспечивает устройство и способ определения информации о показателях жизненно важных функций пациента, которые менее чувствительны к возмущающим сигналам, поскольку интересующая область для дистанционных измерений выбирается на основе сигнала, принятого от пациента, который отличается от сигнала для определения информации о показателях жизненно важных функций. Другими словами, первый зависимый от времени сигнал определяется от пациента, для которого должны делаться измерения, и используется для определения интересующей области и для выбора области в поле зрения, чтобы измерять второй зависимый от времени сигнал, на основе которого определяется информация о показателях жизненно важных функций. Следовательно, поскольку выбор интересующей области адаптируется к сигнальному параметру, который должен измеряться, измерение менее чувствительно к возмущающим сигналам и интересующая область может быть определена с высокой точностью.

Краткое описание чертежей

Эти и другие варианты изобретения станут очевидны и будут объяснены со ссылкой на вариант(-ы) осуществления, описанный далее. На последующих чертежах:

Фиг. 1 - общая планировка устройства определения информации о показателях жизненно важных функций от пациента,

Фиг. 2 - движение пациента, показательное для примерной информации о показателях жизненно важных функций,

Фиг. 3 - временная диаграмма устройства извлечения переменного сигнала структуры движения пациента, чтобы определить информацию о показателях жизненно важных функций,

Фиг. 4 - плетизмографический сигнал, извлеченный из результата дистанционного измерения кожи пациента, содержащий различную информацию о показателях жизненно важных функций,

Фиг. 5 - временные диаграммы различных типов модуляции плетизмографического сигнала, представляющего дыхание пациента,

Фиг. 6 - схематическое изображение для объяснения выбора интересующей области в поле зрения, чтобы вычислить информацию о показателях жизненно важных функций,

Фиг. 7 - блок-схема последовательности выполнения операций осуществления способа определения информации о показателях жизненно важных функций от пациента, и

Фиг. 8 - временная диаграмма сигнала показателей жизненно важных функций, полученного из интересующей области поля зрения.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 схематично представлен чертеж устройства, обозначенного, в целом, как 10, для определения информации о показателях жизненно важных функций пациента 12. пациент 12, то есть, пациент, лежащий в постели, опирается на опору 14. Голова пациента 16 обычно является показательной частью для сигнала плетизмографии, чтобы определять частоту сердечных сокращений или кровяное давление как информацию о показателях жизненно важных функций пациента 12, причем грудная клетка 18 или живот 18 обычно являются показательный участком дыхания пациента 12, причем движение грудной клетки 18 обнаруживается, чтобы измерять частоту дыхания пациента 12. Обычная проблема общей ситуации, показанной на фиг. 1, состоит в том, что грудная клетка 18, как показательный участок частоты дыхания пациента 12, должна быть определена как интересующая область в поле зрения, чтобы выполнить дистанционное измерение информации о показателях жизненно важных функций.

Устройство 10 обеспечивается для дистанционного измерения информации о показателях жизненно важных функций пациента 12, чтобы определить интересующую область и определить информацию о показателях жизненно важных функций, обнаруженную в интересующей области.

Устройство 10 содержит блок 20 обнаружения изображения, например, камеру, которая может использоваться для записи данных 24 изображения, таких как кадры изображения или поток изображения пациента 12. Данные 24 изображения могут быть получены из электромагнитного излучения 22, излучаемого или отражаемого пациентом 12. Для извлечения информации об изображении из данных 24 изображения, данные 24 изображения подаются на блок 26 обработки изображений.

Устройство 20 обнаружения изображения выполнено с возможностью получения изображения спектра частот электромагнитного излучения 22. Устройство 20 обнаружения изображения может обеспечивать непрерывные данные изображения или дискретную последовательность кадров изображения, полученных из поля зрения, содержащего пациента 12, для которого должны делаться измерения.

Блок 26 обработки изображений выполнен с возможностью оценки данных 24 изображения в целом, деления полученных изображений на секции или области поля зрения и оценки секций изображения отдельно, чтобы определить интересующую область. Блок 26 обработки изображений содержит блок 28 определения, который оценивает данные 24 изображения и обнаруживает голову 16 или лицо пациента 12 или другой участок кожи пациента 12, чтобы получить первый зависимый от времени сигнал из излучения 22, принятого от пациента 12. Этот первый зависимый от времени сигнал определяется из изменений цвета кожи пациента 12, который обычно является сигналом плетизмографии и содержит информацию о показателях жизненно важных функций пациента 12, в том числе, например, частоту сердечных сокращений и частоту дыхания пациента 12.

Блок 26 обработки изображений дополнительно содержит блок 32 оценки, соединенный с блоком 28 определения, чтобы оценивать первый зависимый от времени сигнал 30, полученный от блока 28 определения.

Так как первый зависимый от времени сигнал 30 является сигналом плетизмографии и содержит информацию о показателях жизненно важных функций, такую как частота сердечных сокращений и частота дыхания, модулированная или наложенная на другой сигнал, блок 32 оценки содержит блок 34 частотного анализа, чтобы отделить различную информацию о показателях жизненно важных функций от первого зависимого времени сигнала 30. Блок 34 частотного анализа может быть устройством фильтрации для фильтрации заданного диапазона частот первого зависимого от времени сигнала 30 или блоком демодуляции, который демодулирует первый зависимый от времени сигнал 30 как сигнал с амплитудной модуляцией или сигнал с частотной модуляцией. Блок 32 оценки извлекает посредством блока 34 частотного анализа грубо определенную частоту дыхания из первого зависимого от времени сигнала 30, чтобы оценить в каком диапазоне частот должна ожидаться частота дыхания, которая будет измеряться. Извлеченная грубо определенная частота 36 дыхания подается на блок 38 выбора, соединенный с блоком 32 оценки.

Блок 38 выбора принимает данные 24 изображения и оценивает данные 24 изображения посредством устройства 40 обнаружения структуры. Блок 38 выбора выполнен с возможностью разделения полученных изображений на секции или области поля зрения и оценки секций изображения отдельно, чтобы определить интересующую область. Блок 38 выбора делит полученные изображения на секции областей и обнаруживает векторы движения в различных секциях, соответствующие движению объектов в поле зрения, в том числе, движение пациента 12 и, в частности, движение грудной клетки 18 как показательного участка дыхания. Векторы движения определяются блоком 40 обнаружения структуры посредством обнаружения структуры в различных секциях изображения или посредством обнаружения краев в секциях изображения. Способ обнаружения структуры или краев и получения векторов движения из полученных структур изображения раскрыт, например, в документе WO 2012/140531 A1.

Блок 40 обнаружения структуры определяет переменные сигналы из векторов движения каждой из секций. Блок 38 выбора фильтрует переменные сигналы каждой из секций посредством частотного фильтра или полосового фильтра, соответствующих грубой частоте 36 дыхания, полученный от блока 32 оценки. Посредством этой фильтрации блок 38 выбора выбирает секцию поля зрения, которая содержит структуру движения, соответствующую грубой частоте 36 дыхания, чтобы автоматически определять интересующую область для дистанционного измерения частоты дыхания пациента 12.

Блок 38 выбора обеспечивает в качестве выходного сигнала 42 информацию о выбранных секциях изображения или информацию, относящуюся к выбранной интересующей области.

Блок 26 обработки изображений соединяется со вторым блоком 44 определения, который принимает от блока 38 выбора выходной сигнал 42, содержащий информацию о выбранной секции изображения или выбранной интересующей области. Второй блок определения дополнительно принимает данные 24 изображения от блока 20 обнаружения изображения, чтобы определять информацию о показателях жизненно важных функций пациента 12. Второй блок 44 определения выполнен с возможностью оценки данных 24 изображения и определения второго зависимого от времени сигнала из выбранной области или интересующей области, принятой от блока 38 выбора. Второй блок определения обнаруживает векторы движения в выбранной секции или интересующей области, соответствующие движению участка пациента 12, которым обычно является грудная клетка 18 пациента 12 как показательный участок дыхания. Из вектора движения второй блок 44 определения определяет переменный сигнал, содержащий информацию о показателях жизненно важных функций, и направляет переменный сигнал в качестве выходного сигнала 46 на блок 48 анализа.

Блок 48 анализа принимает переменный сигнал 46 и определяет информацию о показателях жизненно важных функций на основе переменного сигнала, в частности, частоту дыхания пациента 12, и передает информацию о показателях жизненно важных функций на блок 50 отображения для вывода на экран информации о показателях жизненно важных функций пациента 12.

Следовательно, устройство 10 определяет интересующую область на основе сигнала 30 плетизмографии, определенного на коже пациента 12, и определяет информацию о показателях жизненно важных функций, и в частности, частоту дыхания пациента 12, на основе обнаружения структуры в интересующей области, определенной на основе сигнала 30 плетизмографии.

Устройство 10 может не иметь камеры 20 и может быть выполнено с возможностью приема данных 26 изображения от внешней камеры через интерфейс.

На фиг. 2 схематично показан пациент 12, чтобы описать дистанционное измерение дыхания пациента 12. пациент 12, благодаря дыханию, производит характерное движение показательного участка 18 (грудной клетки 18). При дыхании расширение и сжатие легких управляет тонким движением характерных участков человека, например, подниманием и опусканием грудной клетки 18. Кроме того, характерным движением соответствующих участков тела пациента 12 может управлять брюшное дыхание. По меньшей мере, частично, структуры периодического движения, связанного с физиологическими процессами, могут встречаться у многих живых существ, в частности, у людей или животных.

Со временем, как указано стрелкой 52, показательный участок 18 перемещается между положением сжатия, указанным ссылочными позициями 18a, 18c, и положением расширения, указанным ссылочной позицией 18b. В сущности, основываясь на этой структуре движения, например, изменчивость частоты дыхания или частота дыхания могут быть оценены посредством обнаружения структуры или края в полученной последовательности изображений. В то время, как показательный участок 18 пульсирует во времени, голова 16, как непоказательный участок 16, остается, по существу, неподвижной.

Конечно, голова 16 также выполняет разнообразное движение во времени. Однако, эти движения не соответствуют периодической пульсации грудной клетки 18 и могут отличаться посредством частотного анализа.

На фиг. 3 показана временная диаграмма переменного сигнала, полученного из структуры движения и/или из векторов движения различных секций изображения, которые могут определяться, например, на основе обнаружения кадра или края в соответствующей секции изображения. Переменный сигнал обычно обозначается как S(t). Переменный сигнал S в данном конкретном случае соответствует движению грудной клетки 18 пациента 12, полученному от секции изображения, соответствующей данным изображения, полученным от соответствующего показательного участка 18. Переменный сигнал S показывает характерное изменение, соответствующее движению грудной клетки 18, то есть, частоту дыхания пациента 12. Переменный сигнал S также показывает высокочастотный шум, наложенный на частоту дыхания.

Переменные сигналы S получают от каждой из секций изображения поля зрения, в котором множество секций изображения содержат информацию о показателях жизненно важных функций, такую как частота дыхания, и множество секций изображения могут содержать возмущающие сигналы, не связанные с информацией о показателях жизненно важных функций пациента 12, или другие переменные сигналы, содержащие, главным образом, высокочастотный шум. Чтобы идентифицировать эти секции изображения как интересующую область, из которой может быть получена информация о показателях жизненно важных функций, блок 38 выбора содержит устройство частотного анализа для проведения частотного анализа переменных сигналов S.

Блок 38 выбора выбирает заданную ширину полосы фильтра или определяет индивидуальную ширину полосы на основе частоты 36 дыхания и, соответственно, фильтрует переменные сигналы S. Секции изображения, которые подают информацию о показателях жизненно важных функций, такую как частота дыхания пациента 12, могут быть определены как те секции изображения, которые обеспечивают переменный сигнал после процесса фильтрации.

В некоторых вариантах осуществления эти секции изображения выбираются блоком 38 выбора, который имеет спектральную энергию переменных сигналов S в выбранном диапазоне частот, большую, чем заданное пороговое значение, или большую, чем определенная часть по сравнению со спектральной энергией всего переменного сигнала. Например, эти секции изображения выбираются как интересующая область, содержащая 50% всей спектральной энергии переменных сигналов в пределах заданного или определенного спектра частот.

На фиг. 4 показывает сигнал фотоплетизмографии (PPG), соответствующий изменениям цвета кожи пациента 12 и содержащий информацию о сердечном сокращении пациента 12 и частоте дыхания пациента 12. Сигнал фотоплетизмографии (PPG), показанный на фиг. 4, содержит участок высокочастотного сигнала, соответствующий частоте сердечных сокращений пациента 12, и участок медленных колебаний сигнала, соответствующий дыханию пациента 12. Так как сигнал фотоплетизмографии (PPG) основан на изменениях света во времени, а обнаружение дыхания основано на пространственном перемещении грудной клетки пациента 12, сигнал плетизмографии (PPG), полученный от кожи, например, лица, может рассматриваться как информация отдельного канала, несущего информацию о дыхании пациента 12.

Следовательно, из сигнала фотоплетизмографии (PPG) может быть получена не только частота сердечных сокращений пациента 12, но также и частота дыхания как второе колебание или компонент переменного сигнала фотоплетизмографического (PPG) сигнала. Частота сердечных сокращений и частота дыхания пациента 12 могут накладываться в сигнале фотоплетизмографии (PPG) по-разному как описано далее.

На фиг. 5a-d показаны различные сигналы фотоплетизмографии, содержащие частоту сердечных сокращений пациента 12 и частоту дыхания пациента 12 в различных схемах модуляции.

На фиг. 5a показана форма кардиальной пульсовой волны сигнала плетизмографии без наложения частоты дыхания пациента 12.

На фиг. 5b показана модуляция базисной линии сигнала плетизмографии (PPG), где частота дыхания показана пунктирной базовой линией. Следовательно, изменения максимумов или минимумы сигнала плетизмографии (PPG) соответствуют частоте дыхания пациента 12.

На фиг. 5c показан амплитудно-модулированный фотоплетизмографический (PPG) сигнал, в котором частота сердечных сокращений модулируется посредством амплитудной модуляции с частотой дыхания, как указано пунктирной линией.

Наконец, третья возможная модуляция показана на фиг. 5d, где период следования импульсов частоты сердечных сокращений меняется в соответствии с частотой дыхания пациента 12. Другими словами, частота сердечных сокращений является частотно- или фазомодулированной сигналом дыхания.

Чтобы извлечь частоту дыхания из сигнала плетизмографии (PPG), могут использоваться различные способы модуляции. Согласно фиг. 5b-d, частота дыхания может быть извлечена из сигнала фотоплетизмографии посредством частотной фильтрации, амплитудной демодуляции или частотной демодуляции.

Извлеченная таким образом частота дыхания может использоваться для выбора интересующей области в поле зрения блока 20 обнаружения изображения, как описано выше.

На фиг. 6 схематично показано изображение для пояснения выбора интересующей области на основе частоты дыхания, извлеченной из сигнала фотоплетизмографии (PPG).

На фиг. 6, в целом, показано изображение 54, полученное блоком 20 обнаружения изображения, представляющим поле 56 зрения. Поле зрения содержит пациента 12, для которого должно проводиться измерение. Сначала, в поле 56 зрения определяется лицо пациента 12, например, посредством обнаружения контура. Обнаружение лица пациента 12 указывается областью 58 анализа, показанной на фиг. 6. Излучение 22, принятое от области 58 анализа оценивается посредством блока 28 определения, как описано выше, и сигнал плетизмографии (PPG) получают из изменения цвета излучения 22, принимаемого из области 58 анализа.

Определенный таким образом сигнал фотоплетизмографии (PPG) анализируется посредством частотного анализа или демодуляции при конкретной амплитудной демодуляции или частотной демодуляции, как описано выше, чтобы извлечь грубо определенную частоту 36 дыхания из сигнала фотоплетизмографии (PPG). На основе определенной таким образом грубо определенной частоты 36 дыхания, определяется ширина полосы фильтра или заданная ширина полосы фильтра выбирается на основе грубо определенной частоты 36 дыхания.

Изображение 54, в целом, делится на различные секции 60, которые обозначаются сеткой 62, показанной на фиг. 6. Из каждой из секций 60 блок 38 выбора определяет переменный сигнал S на основе векторов движения, определенных посредством обнаружения структуры движения или обнаружения краев в соответствующих секциях 60.

Переменные сигналы S, полученные из различных секций 60, фильтруются с использованием ширины полосы фильтра, определенной на основе грубо определенной частоты 36 дыхания, чтобы определить интересующую область в поле зрения 56. На основе фильтрационного анализа переменных сигналов S одна из секций 60 изображения выбирается как интересующая область 64, как указано на фиг. 6.

В предпочтительном варианте осуществления одна из секций 60 изображения или множество секций 60 изображения, содержащих переменный сигнал, соответствующий информации о показателях жизненно важных функций пациента 12, имеющей определенное качество, выбирается как интересующая область 64 и сигналы, полученные из интересующей области 64, могут быть взвешены посредством весового коэффициента.

После выбора интересующей области 64, как показано на фиг. 6, информация о показателях жизненно важных функций и, в частности, частота дыхания пациента 12, определяется на основе пространственного движения показательного участка пациента 12 (грудной клетки 18), причем пространственное движение определяется на основе обнаружения структуры движения или обнаружения краев, как описано выше.

Следовательно, интересующая область 64 может быть выбрана с высокой надежностью и частота дыхания может быть определена из выбранной таким образом интересующей области 64 и пространственного движения идентифицированного показательного участка пациента 12.

На фиг. 7 схематично показана блок-схема последовательности осуществления операций варианта осуществления способа для определения информации о показателях жизненно важных функций пациента 12. Способ, показанный на фиг. 7, в целом обозначается позицией 70. Способ начинается на этапе 72. На этапе 74 посредством обнаружения контура в изображении 54 обнаруживается лицо пациента 12.

На этапе 76 сигнал фотоплетизмографии (PPG) определяется из излучения 22, принятого от лица пациента 12. На этапе 78 сигнал фотоплетизмографии (PPG) подвергается анализу с фильтрацией посредством устройства 34 фильтрации или демодулируется посредством устройства 34 демодуляции. На основе процесса фильтрации и/или демодуляции определяется грубо определенная частота 36 дыхания. Ширина полосы фильтра выбирается на основе грубо определенной частоты 36 дыхания или определяется, как показано на этапе 80. На этапе 82 структуры движения определяются в секциях 60 изображения 54 и для каждой из секций 60 изображения определяются переменные сигналы S. На этапе 84 различные переменные сигналы S различных секций 60 изображения 60 фильтруются посредством фильтра с шириной полосы, выбираемой на основе фильтруемых переменных сигналов, и на этапе 86 выбирается интересующая область 64.

На этапе 88 частота дыхания вычисляется из структуры движения, определенной из интересующей области 64, которая определяется на этапе 82 или определяется отдельно. Вычисление частоты дыхания описывается далее.

Способ 70 заканчивается на этапе 90.

На фиг. 8 показана временная диаграмма информации о показателях жизненно важных функций, полученной из переменных сигналов интересующей области 64, в целом, обозначаемая как R(t). Информация R о показателях жизненно важных функций соответствует сигналу дыхания, полученному из движения грудной клетки 18 пациента 12. Из определенного таким образом сигнала R дыхания, частота дыхания может быть определена на основе максимумов сигнала R дыхания, как указано точками на фиг. 7. Расстояния по времени между точками показаны на фиг. 8 как пример с помощью Δt1 и Δt2. Частота дыхания вычисляется посредством обратного значения временных расстояний Δt1 и Δt2 между максимумами сигнала R дыхания или по среднему значению временных расстояний, показанных на фиг. 8.

Следовательно, частота дыхания может быть легко получена из движения грудной клетки 18 и, поскольку интересующая область 64 определяется автоматически на основе сигнала плетизмографии (PPG), частота дыхания может быть определена от изображения 54 с высокой надежностью и высокой точностью.

Хотя изобретение было подробно показано и описано на чертежах и предшествующем описании, такие чертежи и описание следует считать иллюстративными или примерными и не создающими ограничений; изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Другие изменения в раскрытых вариантах осуществления могут стать понятны и осуществлены на практике специалистами в данной области техники при практической реализации заявленного изобретения, исходя из изучения чертежей, раскрытия и приложенной формулы изобретения.

В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает другие элементы или этапы и единственное число не исключает множественное число. Одиночный элемент или другой блок могут выполнить функции нескольких позиций, приведенных в формуле изобретения. Простой факт, что конкретные критерии приводятся во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что объединение этих критериев не может использоваться для достижения преимущества.

Компьютерная программа может храниться/распространяться на соответствующем носителе, таком как оптический носитель данных или твердотельный носитель, предоставляемые совместно или как часть другого аппаратурного обеспечения, но может также распространяться в других формах, таких как Интернет или другие проводные или беспроводные системы связи.

Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничение объема формулы изобретения.

1. Устройство (10) определения информации (R) о показателях жизненно важных функций пациента (12), содержащее:

- устройство (20) обнаружения для обнаружения электромагнитного излучения (22), принимаемого от пациента (12) в поле зрения (56) устройства обнаружения,

- первый блок (28) определения для определения первого, зависимого от времени сигнала (30) плетизмографии из излучения (22), принятого от пациента (12),

- блок (32) оценки для получения по меньшей мере одного параметра (36) из первого зависимого от времени сигнала (30) плетизмографии, причем блок (32) оценки содержит устройство определения частоты или блок демодуляции для определения частоты из первого зависимого от времени сигнала (30) плетизмографии по меньшей мере в качестве одного параметра (36), причем блок демодуляции является блоком частотной или амплитудной демодуляции для демодуляции первого, зависимого от времени сигнала (30) плетизмографии как частотно-модулированного сигнала;

- блок (38) выбора для выбора области (64) в поле зрения (56) на основе обнаруженного излучения (22) и по меньшей мере одного параметра (36), причем блок (38) выбора выполнен с возможностью определения множества переменных сигналов (S), содержащих информацию о частоте дыхания или иных показателях жизненно важных функций пациента, из различных областей (60) поля зрения (56) устройства обнаружения, и в котором блок (38) выбора выполнен с возможностью выбора области для определения второго, зависимого от времени сигнала (46) на основе переменных сигналов (S), причем блок (38) выбора содержит устройство частотного анализа для проведения частотного анализа переменных сигналов;

- второй блок (44) определения для определения второго, зависимого от времени сигнала (46) из излучения (22), принятого из выбранной области (64),

- блок (48) анализа для анализа второго, зависимого от времени сигнала (46) и для определения информации (R) о показателях жизненно важных функций на основе анализа второго зависимого от времени сигнала (46).

2. Устройство по п. 1, в котором блок (32) оценки содержит устройство фильтрации для фильтрации первого, зависимого от времени сигнала (30) плетизмографии и для определения по меньшей мере одного параметра (36).

3. Устройство по п. 1, в котором блок (20) обнаружения содержит устройство (20) получения изображения для определения данных (24) изображения, полученных из поля зрения (56).

4. Устройство по п. 1, в котором первый зависимый от времени сигнал (30) плетизмографии основан на изменении длины волны электромагнитного излучения (22), принимаемого от пациента (12).

5. Устройство по п. 1, в котором переменные сигналы (S), определенные из различных областей (60) поля зрения (56) устройства обнаружения, соответствуют структуре движения в поле зрения (56) и определяются на основе обнаружения структуры.

6. Устройство по п. 1, в котором по меньшей мере один параметр (36) является шириной полосы для фильтрации переменных сигналов (S).

7. Устройство по п. 1, в котором первый зависимый от времени сигнал (30) плетизмографии принимают от кожи пациента (12).

8. Устройство по п. 1, в котором блок (20) обнаружения содержит первую камеру для определения первого зависимого от времени сигнала (30) плетизмографии и вторую камеру для определения второго зависимого от времени сигнала (46).

9. Способ (70) определения информации (R) о показателях жизненно важных функций пациента (12), содержащий этапы, на которых:

- обнаруживают с использованием устройства (20) обнаружения для обнаружения электромагнитного излучения, электромагнитное излучение (22), принятое от пациента в поле зрения (56) устройства обнаружения,

- определяют (76) первый зависимый от времени сигнал (30) плетизмографии из излучения (22), принятого от пациента (12),

- получают (78) по меньшей мере один параметр (36) из первого зависимого от времени сигнала (30),

- определяют частоту из первого зависимого от времени сигнала (30) плетизмографии по меньшей мере в качестве одного параметра (36);

- выбирают (86) область (64) в поле зрения (56) на основе обнаруженного излучения (22) и по меньшей мере одного параметра (36),

- определяют множество переменных сигналов (S), содержащих информацию о частоте дыхания или иных показателях жизненно важных функций пациента, из различных областей (60) поля зрения (56) устройства обнаружения, выбирают область для определения второго, зависимого от времени сигнала (46) на основе переменных сигналов (S), проводят частотный анализ переменных сигналов,

- определяют (82) второй зависимый от времени сигнал (46) из излучения (22), принятого из выбранной области (64),

- анализируют (88) второй зависимый от времени сигнал (46) и определяют информацию (R) о показателях жизненно важных функций из проанализированного второго зависимого от времени сигнала (46).