CN102686151A - 用于处理光电体积描记信号的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及用于处理光电体积描记信号,以支持临床情境下分析光电体积描记信号的方法和装置的领域。计算在一定时间段内采集的光电体积描记信号的导数。分析并在x-y图解中显示作为所采集的光电体积描记信号的函数的所采集的光电体积描记信号对时间的导数,或反之进行。
Description
技术领域
本发明涉及用于处理光电体积描记信号以支持临床情境下分析光电体积描记信号的方法和装置。
背景技术
除了心电图(ECG)之外,光电体积描记(PPG)信号也是在诸如麻醉或重症监护的临床情境下最常采集的信号之一。可以从受检者,即患者的手指、耳朵或前额连续舒适地测量PPG信号。往往采用对皮肤进行照射并测量光吸收变化的脉搏血氧计获得PPG。常规的脉搏血氧计监测血液对皮肤的真皮和皮下组织的灌注。
通常由PPG信号估计患者的心率和SpO2。然而,在对PPG信号的分析中,并未用到PPG波形及其形态中含有的所有信息。例如,所述PPG波形提供了有关受检者的心血管状态的额外信息,可以随着时间的推移跟踪该信息,以辅助对受检者的心血管响应或变化进行早期检测。
然而,在临床实践中,医生并不能在监测期内通过容易和直观的方式跟踪和比较特定患者的PPG波形及其形态。缺乏的是一种简单的,对医生而言,直观的原理从而以一种容易的方式解释与诸如药物响应和疾病发展的临床背景相关的PPG脉冲波形。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于对PPG信号进行容易、直观的分析的方法和装置,其更具鲁棒性,并且辅助医生对PPG信号做出解释,并使得能够建立PPG波形与相关临床背景的相关,例如与患者的心血管状态的相关。
就所述方法而言,通过一种处理从受检者取回的光电体积描记信号的方法实现这一目的,所述方法包括的步骤有:
-在一定时间段内采集光电体积描记信号;
-计算所采集的光电体积描记信号的导数;以及
-分析作为所采集的光电体积描记信号的函数的所采集的光电体积描记信号对时间的导数,或反之进行。
通过根据本发明的方法,提供了一种容易、直观的方式来分析PPG波形及形态,在监测期或诊断程序内,其结果可以呈现在,例如,患者监测器上。作为所述PPG信号本身的函数的PPG信号对时间的导数,或反之的,作为PPG信号对时间的导数的函数的PPG信号,提供了一种额外的改进方式来识别并指示特定PPG波形或者PPG波形的部分。对这一函数的分析不管是通过x-y曲线图以可视的方式完成的还是由处理器自动完成的,都能进一步辅助医生解释PPG信号,并使医生能够将PPG信号与具体的临床背景相关。对这一函数的分析提供了对PPG波形随着时间推移的变化,例如,PPG幅度和幅度变化、心脏收缩和心脏舒张斜率、振荡的容易的解释。对这一函数的分析还提供了对,例如,降中峡的更加快速、更具鲁棒性的识别,以及对收缩期和舒张期内的PPG波形变化的更具鲁棒性的区分。对这一函数的分析减少了对PPG信号曲解的可能性,因为这一函数提供了,例如,由受检者的不同姿势采集到的PPG信号之间的改进的区分,由此确保了只对在受检者的相同姿势下采集到的PPG信号进行比较。此外,因为实现了对作为PPG信号的函数的PPG信号的导数的更具鲁棒性的分析,因而还实现了对患者危急状态,例如由于血管扩张和/或血管收缩的更早的检测,并降低了对PPG信号曲解的可能性。如果在所述分析中额外采用常规PPG波形,即,作为时间的函数的PPG信号,那么对PPG信号的分析将变得更具鲁棒性。此外,可以通过一个或多个参数,例如降中峡来表征这一函数的特定特征或其一部分。通过输出这些参数作为所述分析的结果,本发明还能够由此进一步辅助医生通过所述PPG信号对患者进行分析和监测。
在实施例中,所提出的方法能够适用于特定的应用情景。具体而言,所述方法能够(例如)利用PPG信号的一阶或更高阶导数和/或PPG信号的不同预处理步骤,例如,振幅归一化、伪影排除和/或高通和低通滤波而适用于特定应用。
还可以通过一种光电体积描记测量装置实现这一目的,所述装置包括用于采集对应于受检者组织中的血液特性的光电体积描记信号的传感器以及连接至所述传感器并适于接收和处理来自所述传感器的光电体积描记信号的处理器。所述处理器适于计算从所述传感器接收的光电体积描记信号对时间的导数,以及分析作为光电体积描记信号的函数的光电体积描记信号的导数或反之进行。
还通过包括根据本发明的光电体积描记测量装置的患者监测系统实现这一目的。
还通过用于命令计算机执行根据本发明的方法的计算机程序实现这一目的。
还通过一种诸如存储设备的计算机可读介质实现这一目的,例如,所述存储设备为软盘、CD、DVD、蓝光光盘或随机存取存储器(RAM),其含有使计算机执行根据本发明的方法的一组指令。
通过从属权利要求界定了有利的实施例。
附图说明
参考下文描述的实施例,本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得到阐释。在附图中:
图1a、1b和1c示出了直立倾斜试验(HUTT)过程中采集的PPG信号;
图2是示出了在一系列姿势变化过程中从受检者采集的PPG信号的图表;
图3a、3b和3c描绘了根据本发明的方面的PPG信号的x-y图解;
图4a和4b描绘了根据本发明的方面的PPG信号的另一x-y图解;
图5示出了根据本发明的方面对患者的不同状态进行比较的PPG信号的x-y图解;
图6描绘了采用最新的光电体积描记测量装置在受检者改变姿势时根据本发明的方面的PPG信号的x-y图解;
图7描绘了在考虑受检者的姿势时根据本发明的另一方面的PPG信号的另一x-y图解;
图8示出了根据本发明的光电体积描记测量装置的实施例的示意图;
图9示出了根据本发明的光电体积描记测量装置的另一实施例的示意图;
图10示出了根据本发明的光电体积描记测量装置的另一实施例的示意图;以及
图11示出了根据本发明的方面的基础PPG的PPG信号的x-y图解。
具体实施方式
光电体积描记(PPG)是通过光学方式获得的对器官的体积测量的体积描记。可以通过对皮肤进行照射并测量光吸收变化的脉搏血氧计获得PPG。常规的脉搏血氧计监测血液对皮肤的真皮和皮下组织的灌注。除了ECG之外,PPG信号也是临床中,尤其是麻醉或重症监护情况下最常采集的信号之一。典型地,从手指、耳朵或前额测量PPG。可以由这一PPG信号估计心率和患者的SpO2。然而,尽管当前按照常规由PPG信号仅估计心率和患者的SpO2,但是PPG波形还提供了有关受检者的心血管状态的额外信息,例如,其可用于检测介入过程中受检者的心血管响应。
例如,图1中上方的图解a)示出了PPG形态在直立倾斜试验(HUTT)过程中的变化。这一试验涉及使患者在一定时间段内在保持直立的情况下以不同的角度发生倾斜。图1中上方的图解a)示出了作为时间的函数的PPG信号22,块状曲线21使患者发生倾斜时的情况可视化。图1中左下方的图解b)示出了硝酸甘油给药之前PPG信号22的放大图以及形状,图1中右下方的图解c)示出了硝酸甘油给药之后PPG信号22的放大图以及形状。在这种情况下,可以清晰地看到PPG脉冲幅度的增加以及PPG脉冲波中最大PPG峰和次峰的相对高度的变化,其又被称为降中峡,这表明由于所施予的硝酸甘油的扩张效应患者的心血管状态发生了显著变化。然而,医生不容易由这一图解解释PPG波形,因而并不能使PGG信号22简单、直接地与适当的临床背景相关,其使得作为时间的函数的PPG信号22的这一图解,并不适合临床的日常例行分析。这也是临床医生仍然不接受PPG形态或波形的分析的原因之一。在临床实践中,医生无法在监测期内对特定患者的PPG形态和波形进行容易、直观的跟踪、分析和比较。由于下述原因,通常不采用PPG波形中含有的有关(例如)患者的心血管状态的信息:
-没有能够将PPG形态与具体临床背景或患者状态相关的直观的可视化概念;
-PPG波形的形状是环境敏感的,例如,由于姿势变化、身体活动和/或流体静力学作用的原因,从而使得对PPG波形的解释和分析都很困难;
-通常并不出于比较的原因存储在不同时刻上采集的PPG信号;
-对PPG信号在脉博的不同阶段(例如,收缩期对比舒张期)内的变化加以解释是很困难的;和/或
-在不使信号显著失真的情况下无法容易地相对于时间使属于不同心率的PPG信号归一化。
例如,图2示出了从作为时间的函数的PPG信号提取的归一化PPG波形,所述PPG信号是从单个受检者的耳朵针对从躺卧到坐起的一系列姿势变化取得的,其呈现出了显著的PPG波形的形态变化。x轴表示带有标度的时间,y轴表示归一化PPG信号。可以清楚地看到,躺卧姿势下采集的PPG波形与坐姿下采集的PPG波形存在显著差异。然而,躺卧姿势下采集的不同PPG波形相互之间也存在差异,对于坐姿下采集的PPG波也是这种情况。因此,从其中使用作为时间的函数的PPG信号进行分析的常规PPG图解不可能进行对针对这种PPG信号表示(即,作为时间的函数的PPG信号)的与临床背景有关的PPG波形形态的可靠和常规的解释和分析。
图3示出了本发明的基本原理。图3中的图解a)示出了常规的PPG信号的x-y图解,其中,x轴表示PPG信号,y轴表示时间。图3中的图解c)描绘了x-y图解,其中,x轴表示时间,y轴表示PPG信号对时间的导数dPPG(t)/dt。图3中的x-y图解b)示出了最终结果,其中,x轴表示感兴趣的PPG对时间的导数dPPG(t)/dt,y轴表示PPG(t)信号。可以认识到,由于PPG信号的时间导数的零交叉标示出了心脏收缩的开始,即心脏周期中的最低PPG,以及心脏收缩的结束,即心脏周期中的最大PPG,因而可以容易地区分出图3中的图解b)中的收缩期和舒张期。在图3中的图解b)中,通过PPG的最大值、dPPG(t)/dt的最小值或者大环的左侧极限值、dPPG(t)/dt的最大值或者大环的右侧极限值和内部小环能够分别在图3中的图解b)中清楚地识别出PPG信号的最大幅度、心脏收缩中的PPG信号的最大斜率和心脏舒张中的PPG信号的最小斜率以及PPG信号的降中峡。或者,作为对这一图解的视觉分析的替代,可以执行自动分析作为PPG信号的函数的PPG信号导数,其中,例如,计算表示PPG波形的某些部分的参数,例如,作为PPG(t)的函数的dPPG(t)/dt的最大值、最小值或极值或者表征降中峡的小环面积。通过这种方式,分析作为PPG(t)信号的函数的PPG信号对时间的导数dPPG(t)/dt实现了对PPG波形图案的更加容易的识别。
应当指出,对于所有的x-y图解而言,也可以使x轴表示的参数和y轴表示的参数互换。此外,也可以采用相反的情况,即分析作为PPG(t)信号对时间的导数的函数的PPG信号替代分析作为PPG信号的函数的PPG信号对时间的导数。
在图4中左侧的图解a)中显示了三个PPG信号11、12、13。第一PPG信号11是初始测量,第二PPG信号12是在硝酸甘油给药后4分钟测量的,第三PPG信号13是晕厥之前不久测量的。在图4中右侧的图解b)中,根据本发明的实施例在x-y图解中表示了三个PPG信号11、12、13。x轴表示PPG信号的时间导数,y轴表示PPG信号本身。对于图4中右侧的图解b)而言,对显著脉冲波形变化的解释是直接的:相对于第一PPG信号11而言,第二PPG信号12和第三PPG信号13在心脏收缩期内斜率增大,脉冲幅度(PPG信号的最大值和最小值之间的差)相当,第一PPG信号11几乎没有降中峡(没有小内环),而第二和第三PPG信号12和13则具有以小环或带为特征的充分发展的降中峡。
图5根据本发明在x-y图解中示出了处于HUTT测试的开始并接近发生晕厥的大约1分钟的时间段内的PPG信号,其中能够观察到振荡的PPG幅度。因此,在所述x-y图解中的振荡的PPG曲线图的外观是与患者的心血管状态的显著变化相关的容易解释的信号图案。在根据本发明的实施例中,可以通过诸如脉搏血氧计的PPG测量装置中的自动例程识别出这样的图案的外观。在对患者进行监测时,其能够实现基于对作为PPG(t)的函数的dPPG(t)/dt的自动分析,例如向中央监测系统自动发出警报信号。
可以通过增加PPG信号的方差,例如,由误差条表示,而提供一种信号的替代表示,其中,所述方差是由预定时段内的PPG测量结果导出的。
如前所述,PPG波形的形态取决于提取PPG信号时患者的状态以及具体测量情况,例如,患者的姿势变化、患者的身体活动以及例如在举臂的情况下的流体静力学效应。可以采用有关这样的情况的信息作为用于对PPG信号处理过程中进行的波形分析和解释的额外信息。一个例子是患者姿势的变化,其对PPG波形的形态具有显著的影响,因为心血管调节系统要对重力效果做出补偿,例如,与患者的躺卧位置或姿势相比,在患者的站立位置或姿势下静脉回流将减少。图6对此给出了举例说明,其中,根据患者的姿势,在本例中是躺卧和站立姿势,在收缩期和舒张期内都呈现出了dPPG(t)/dt与PPG(t)曲线图的显著差异。
为了提供对PPG信号的更加仔细的解释,在根据本发明的实施例中提出依据测量情况,例如,依据受检者姿势的变化自动分离PPG曲线。就PPG曲线图自动分离的信息源而言,可以采用检测受检者姿势的传感器的信号,例如,加速度传感器(ACC)的信号。如果从检测受检者姿势变化的传感器接收到相应信号,那么,例如,通过向dPPG(t)/dt信号的这一部分添加恒定值而针对x轴设定偏移,由此将在受检者的某一不同姿势下测得的dPPG(t)/dt与PPG(t)的曲线图与在受检者的前一姿势下测得的dPPG(t)/dt与PPG(t)的曲线图分离开,从而在所述x-y图解中将在不同姿势下测得的dPPG(t)/dt与PPG(t)的曲线图分离开。图7示出了这一方法的例子,其中,通过向针对站立姿势采集到的PPG的导数dPPG(t)/dt增加预定偏移,将在躺卧和站立姿势下采集到的两个dPPG(t)/dt与PPG(t)的曲线图分离开。
为了使PPG信号的解释更具鲁棒性,可以向分析结果和曲线图添加基于统计数据的置信区间。其将帮助医生对PPG信号中的显著变化和不显著变化做出区分。例如,可以通过对所述图解的相关区域进行突出显示而在所述x-y图解内实施这一操作。为了进一步辅助医生分析所述PPG信号,将实际的dPPG(t)/dt与PPG(t)的表示和/或由其提取的诸如降中峡的具体特征参数与和特定生理状况相关的dPPG(t)/dt与PPG(t)的曲线图以及所提取的参数进行比较。可以以实际PPG为背景,也可以在显示单元的单独区域内呈现这些具体的dPPG(t)/dt与PPG(t)的曲线图。
在本发明的另一实施例中,将dPPG(t)/dt与PPG(t)的表示和/或由其提取的参数与通过对若干受检者的统计调查取回的并存储在PPG系统的存储介质内的PPG数据进行比较。例如,可以在所述系统中通过常用的比较算法实施比较。如果检测到实际PPG与存储的PPG数据存在显著重叠,那么所述系统可以基于与统计PPG数据的比较向医生提出针对患者生理状态的建议。
应当理解,可以通过在计算机系统上运行的计算机程序实现所提出的方法。所述计算机系统可以配备适当的接口以从传感器接收数据,所述传感器能够确定受检者或患者的组织中的血液的特性。
如前所述,根据另一方面,本发明涉及一种能够处理PPG信号的光电体积描记测量装置。在图8中示出了根据本发明的光电体积描记测量装置100的示意图。这样的光电体积描记测量装置100可以是,例如,脉搏血氧计的部分,其包括PPG传感器1、处理器2以及这一实施例中的显示单元5。将能够确定患者血液特性,例如,能够确定患者组织中的血液的相对量的PPG传感器1连接至充当接收来自PPG传感器1的PPG信号的处理器的处理器2。将处理器2连接至显示单元5、数据存储设备3和用户接口4。通过显示单元5使经过处理器2处理的数据可视化,而数据存储设备3则适于存储经处理的数据,以便将其用于在其他时间进行的分析,例如,采用经处理的数据作为参考数据。采用用户接口4控制光电体积描记测量装置100。处理器2适于计算从传感器1接收的PPG信号对时间的导数,并分析作为PPG信号本身的函数的PPG信号对时间的导数。使从传感器1接收的PPG信号显示在显示单元5上的x-y图解的第二轴上,例如,y轴上,将处理器计算的PPG信号的导数显示在所述x-y图解的第一轴上,例如,x轴上。显示单元5还可以以参数的形式显示对作为PPG信号的函数的PPG信号的导数的分析结果,例如,以参数的形式显示该函数的特有特征,例如降中峡。医生可以采用用户接口4在某一临床背景下针对患者的特定需求选择最为合适的对PPG信号的预处理步骤。
处理器2计算的导数可以是PPG信号对时间的一阶导数,或者更高阶导数。可以在所述光电体积描记测量装置100上通过运行于处理器上的软件和/或程序代码实施对这样的导数的计算。
在本发明的实施例中,光电体积描记测量装置100适于将实际PPG信号与通过例如对若干受检者的统计调查取回的并存储在光电体积描记测量装置100的存储器设备3内的PPG信号数据进行自动比较,其中,两种PPG数据均表示为dPPG(t)/dt与PPG(t)。这种比较可以在所述装置中的例如在处理器2中实现的常用比较算法实施。如果检测到实际PPG数据与存储的统计PPG数据存在显著重叠,那么所述装置能够基于与存储的统计PPG数据的比较提出针对患者的生理状况的建议,或者提出可能的生理状况的列表。
在实施例中,通过处理器2中的自动例程识别出dPPG(t)/dt与PPG(t)的表示的特定图案的外观。例如,dPPG(t)/dt与PPG(t)的图解中的内部小环表示降中峡。在对患者进行监测时,其将实现基于处理器的自动例程的输出向,例如,中央监测单元,自动发出警报信号。
在图9中描绘了根据本发明的另一光电体积描记测量装置200的示意图。大体来说,所述方案对应于图8所示的方案,但是光电体积描记测量装置200还额外包括姿势传感器6,例如,加速度(ACC)传感器。姿势传感器6连接至处理器2,处理器2能够向处理器3发送与被监测的受检者的姿势相关并取决于其的信号。在对以dPPG(t)/dt与PPG(t)的形式表示的PPG信号进行分析时,和/或在生成所述PPG信号的可视化数据以如前所述在显示单元5上显示时,处理器3可以将这些姿势数据考虑在内。
根据图10的示意图,另一光电体积描记测量装置300还包括第二传感器7,例如,ECG系统的传感器或者监测患者的呼吸活动的系统的传感器,由此提供输入至处理器2的额外数据。在对表示为dPPG(t)/dt与PPG(t)的PPG信号进行分析时,和/或在生成用于显示所述PPG信号的显示数据时,处理器2可以考虑这些额外的数据。由于诸如ECG传感器的传感器通常集成在患者监测系统中,因而在将本发明的光电体积描记测量装置300集成到患者监测系统内时可以采用这些传感器。在根据本发明的实施例中,通过第二传感器7提供的数据触发光电体积描记测量装置300。例如,所述光电体积描记测量装置300可以在,例如,演化出QRS复合波之后,开始记录PPG信号。因此,可以采用第二传感器信号来门控或触发PPG信号。而且,还有可能使PPG信号与第二传感器7提供的数据相关,其进一步改进对PPG信号的分析和解释的鲁棒性和准确性。
在图11中示出了根据本发明的实施例的PPG信号的dPPG(t)/dt与PPG(t)的表示。如图所示的PPG信号是在1分钟的时间段内记录的。可以采用所记录和显示的PPG作为有关患者心血管状态的基础或初始信息。患者的心血管状态的变化将导致实际的dPPG(t)/dt与PPG(t)的表示与所述基础的或初始的dPPG(t)/dt与PPG(t)的表示之间的差异。医生可以采用所分析和报告的差异解释患者的心血管状态。
还应当理解,所提出的装置100、200、300可以是患者监测器的部分。
总之,本发明涉及光电体积描记领域,具体而言,涉及用于处理光电体积描记信号以支持临床情景下分析光电体积描记信号的方法和装置。计算在一定时间段内采集的光电体积描记信号的导数。分析作为所采集的光电体积描记信号的函数的所采集的光电体积描记信号对时间的导数,或反之进行。
尽管已经在附图和上述说明中详细示出和描述了本发明,但是应当将这样的图示和说明看作是示范性或示例性的,而不是限制性的;本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、说明书和所附权利要求,本领域技术人员能够在实践所要求保护的本发明的基础上理解并实施针对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中,“包括”一词不排除其他元件或步骤,单数冠词不排除复数。在互不相同的从属权利要求中陈述某些措施不表示不能有利地采用这些措施的组合。不应将权利要求中的附图标记推断为限制本发明的范围。
Claims (15)
1.一种处理从受检者取回的光电体积描记信号的方法,所述方法包括如下步骤:
-在一定时间段内采集所述光电体积描记信号;
-计算所采集的光电体积描记信号对时间的导数;以及
-分析作为所采集的光电体积描记信号的函数的所采集的光电体积描记信号的所述导数或反之进行。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述光电体积描记信号的所述导数是所采集的光电体积描记信号对时间的一阶导数。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述分析的步骤包括将作为所采集的光电体积描记信号的函数的所采集的光电体积描记信号的所述导数与作为第二光电体积描记信号的函数的第二光电体积描记信号的导数进行比较的步骤,所述第二光电体积描记信号表示特定的生理状况。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其中,在x-y图解中显示所采集的光电体积描记信号,其中,所述x-y图解的第一轴表示所采集的光电体积描记信号的所述导数,所述x-y图解的第二轴表示所采集的光电体积描记信号。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,在一个x-y图解中显示在不同时间段期间采集的光电体积描记信号。
6.根据权利要求4或5中的一项所述的方法,其中,在所述x-y图解中显示在不同时间段采集到的至少两个光电体积描记信号,其中所述至少两个光电体积描记信号在所述第一轴上相对于彼此存在偏移。
7.根据权利要求6所述的方法,还包括监测所述受检者的姿势的步骤,并且其中,所述偏移是由所述受检者的所述姿势变化引起的。
8.一种光电体积描记测量装置(100,200,300),包括:
-传感器(1),其用于在一定时间段内采集对应于受检者组织内的血液特性的光电体积描记信号,以及
-处理器(2),其连接至所述传感器(1)并适于接收和处理来自所述传感器(1)的所述光电体积描记信号,
其中,所述处理器(2)适于计算从所述传感器(1)接收的所述光电体积描记信号对时间的导数,并分析作为所述光电体积描记信号的函数的所述光电体积描记信号的所述导数,或反之进行。
9.根据权利要求8所述的光电体积描记测量装置(100,200,300),其中,所述处理器(2)适于提取表征所述x-y图解的至少一部分的参数。
10.根据权利要求8或9所述的光电体积描记测量装置(100,200,300),还包括连接至所述处理器(2)的用于显示x-y图解的显示单元(5),其中,所述显示单元(5)上的所述x-y图解的第一轴表示所采集的光电体积描记信号的所述导数,所述x-y图解的第二轴表示所述光电体积描记信号。
11.根据权利要求8、9或10所述的光电体积描记测量装置(100,200,300),其中,所述处理器(2)计算从所述传感器(1)接收的所述光电体积描记信号对时间的一阶导数。
12.根据权利要求8至11中的任一项所述的光电体积描记测量装置(200,300),还包括指示被所述光电体积描记测量装置(200,300)监测的所述受检者的姿势的姿势传感器(6),并且其中,所述处理器(2)适于接收和处理来自所述姿势传感器(6)的信号。
13.一种患者监测系统,其包括根据权利要求8至12中的任一项所述的光电体积描记测量装置(100,200,300)。
14.一种用于命令计算机执行根据权利要求1至7中的任一项所述的方法的计算机程序。
15.一种诸如存储设备的计算机可读介质,例如,软盘、CD、DVD、蓝光光盘或随机存取存储器(RAM),其含有使计算机执行根据权利要求1至7中的任一项所述方法的一组指令。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105813564A (zh) * | 2013-12-12 | 2016-07-27 | 皇家飞利浦有限公司 | 用于确定对象的生命体征的设备和方法 |
TWI646322B (zh) * | 2017-05-08 | 2019-01-01 | 國立交通大學 | 用於光體積變化描記圖法之感測系統的自適應性控制器 |
CN110769748A (zh) * | 2017-04-18 | 2020-02-07 | 皇家飞利浦有限公司 | 伪迹宽容的脉搏率变异性测量 |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9060745B2 (en) | 2012-08-22 | 2015-06-23 | Covidien Lp | System and method for detecting fluid responsiveness of a patient |
US9357937B2 (en) | 2012-09-06 | 2016-06-07 | Covidien Lp | System and method for determining stroke volume of an individual |
US9241646B2 (en) | 2012-09-11 | 2016-01-26 | Covidien Lp | System and method for determining stroke volume of a patient |
US20140081152A1 (en) | 2012-09-14 | 2014-03-20 | Nellcor Puritan Bennett Llc | System and method for determining stability of cardiac output |
BR112015011573A2 (pt) | 2012-11-23 | 2017-07-11 | Koninklijke Philips Nv | dispositivo de monitoramento remoto, método de monitoramento remoto e programa de computador |
US8977348B2 (en) | 2012-12-21 | 2015-03-10 | Covidien Lp | Systems and methods for determining cardiac output |
US10420490B2 (en) | 2013-09-06 | 2019-09-24 | Xhale Assurance, Inc. | Systems and methods for physiological monitoring using multiple signal processing devices |
CA2939353C (en) | 2014-02-25 | 2018-01-02 | Icu Medical, Inc. | Patient monitoring system with gatekeeper signal |
WO2015195872A1 (en) * | 2014-06-20 | 2015-12-23 | Xhale, Inc. | Systems and methods for physiological monitoring using multiple signal processing devices |
CN105491943B (zh) * | 2014-06-30 | 2018-11-13 | 皇家飞利浦有限公司 | 光电容积脉搏波传感器装置和方法 |
WO2016120074A1 (en) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | Koninklijke Philips N.V. | Device and method for determining and/or monitoring the respiratory effort of a subject |
EP3364860A4 (en) | 2015-10-19 | 2019-09-18 | ICU Medical, Inc. | HEMODYNAMIC MONITORING SYSTEM WITH DETACHABLE DISPLAY UNIT |
US9750457B2 (en) * | 2015-11-24 | 2017-09-05 | Lacamas Life Sciences, Inc. | System and method for determining poor sensor contact in a multi-sensor device |
KR102463076B1 (ko) * | 2015-12-24 | 2022-11-03 | 삼성전자주식회사 | 산소 포화도 측정장치 및 그의 산소 포화도 측정방법 |
KR102655669B1 (ko) * | 2016-07-20 | 2024-04-05 | 삼성전자주식회사 | 생체신호의 특징 추출 장치 및 방법과, 생체정보 검출 장치 |
US10993630B2 (en) * | 2017-10-19 | 2021-05-04 | Hill-Rom Services Pte. Ltd. | Respiration rate estimation from a photoplethysmography signal |
US11324422B2 (en) | 2018-12-21 | 2022-05-10 | Starkey Laboratories, Inc. | Fall detection using photoplethysmography detectors in ear-wearable devices |
US11607146B2 (en) | 2019-05-30 | 2023-03-21 | Welch Allyn, Inc. | Photoplethysmography device with thermal trapping and/or warming capability and associated methods |
RU2736807C1 (ru) * | 2020-05-12 | 2020-11-20 | Дмитрий Валерьевич Михальченко | Фотодиодный анализатор капиллярного кровотока |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991019452A1 (en) * | 1990-06-20 | 1991-12-26 | Cedars-Sinai Medical Center | Methods for detecting and evaluating heart disorders |
US20030036685A1 (en) * | 2000-04-27 | 2003-02-20 | Vitalsines International, Inc. | Physiological signal monitoring system |
US20030088164A1 (en) * | 2001-11-02 | 2003-05-08 | Nellcor Puritan Bennett Inc. | Blind source separation of pulse oximetry signals |
CN1540568A (zh) * | 2003-04-21 | 2004-10-27 | 香港中文大学 | 身份识别和鉴定方法 |
US20070070800A1 (en) * | 2005-09-27 | 2007-03-29 | Nathalie Virag | Externally worn vasovagal syncope detection device |
CN101229058A (zh) * | 2007-01-26 | 2008-07-30 | 香港中文大学 | 脉搏波传输时间法测量动脉血压的初始校准装置 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5509425A (en) * | 1989-10-30 | 1996-04-23 | Feng; Genquan | Arrangement for and method of diagnosing and warning of a heart attack |
US5555889A (en) * | 1990-06-20 | 1996-09-17 | Cedars-Sinai Medical Center | Methods for detecting propensity fibrillation |
SE9203822D0 (sv) * | 1992-12-18 | 1992-12-18 | Siemens Elema Ab | Anordning foer att analysera funktionen av ett hjaerta |
US5941837A (en) * | 1995-12-18 | 1999-08-24 | Seiko Epson Corporation | Health management device and exercise support device |
US8147419B2 (en) * | 2000-12-07 | 2012-04-03 | Baruch Shlomo Krauss | Automated interpretive medical care system and methodology |
US6763256B2 (en) * | 2002-08-16 | 2004-07-13 | Optical Sensors, Inc. | Pulse oximeter |
US7024234B2 (en) * | 2002-09-20 | 2006-04-04 | Lyle Aaron Margulies | Method and apparatus for monitoring the autonomic nervous system |
US20090143655A1 (en) * | 2006-01-30 | 2009-06-04 | Haim Shani | Apparatus, System and Method for Determining Cardio-Respiratory State |
US8419649B2 (en) * | 2007-06-12 | 2013-04-16 | Sotera Wireless, Inc. | Vital sign monitor for measuring blood pressure using optical, electrical and pressure waveforms |
US20100204589A1 (en) * | 2007-08-02 | 2010-08-12 | Neurodx Development Llc | Non-invasive intracranial pressure sensor |
US8428698B2 (en) * | 2009-03-04 | 2013-04-23 | Pacesetter, Inc. | Systems and methods for monitoring DP, IVRT, DiFT, diastolic function and/or HF |
US8898037B2 (en) * | 2010-04-28 | 2014-11-25 | Nellcor Puritan Bennett Ireland | Systems and methods for signal monitoring using Lissajous figures |
RU99946U1 (ru) * | 2010-06-09 | 2010-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессиоанльного образования Ижевский государственный технический университет | Устройство для фотоплетизмографии |
-
2010
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991019452A1 (en) * | 1990-06-20 | 1991-12-26 | Cedars-Sinai Medical Center | Methods for detecting and evaluating heart disorders |
US20030036685A1 (en) * | 2000-04-27 | 2003-02-20 | Vitalsines International, Inc. | Physiological signal monitoring system |
US20030088164A1 (en) * | 2001-11-02 | 2003-05-08 | Nellcor Puritan Bennett Inc. | Blind source separation of pulse oximetry signals |
CN1540568A (zh) * | 2003-04-21 | 2004-10-27 | 香港中文大学 | 身份识别和鉴定方法 |
US20070070800A1 (en) * | 2005-09-27 | 2007-03-29 | Nathalie Virag | Externally worn vasovagal syncope detection device |
CN101229058A (zh) * | 2007-01-26 | 2008-07-30 | 香港中文大学 | 脉搏波传输时间法测量动脉血压的初始校准装置 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105813564A (zh) * | 2013-12-12 | 2016-07-27 | 皇家飞利浦有限公司 | 用于确定对象的生命体征的设备和方法 |
CN110769748A (zh) * | 2017-04-18 | 2020-02-07 | 皇家飞利浦有限公司 | 伪迹宽容的脉搏率变异性测量 |
CN110769748B (zh) * | 2017-04-18 | 2023-08-29 | 皇家飞利浦有限公司 | 伪迹宽容的脉搏率变异性测量 |
TWI646322B (zh) * | 2017-05-08 | 2019-01-01 | 國立交通大學 | 用於光體積變化描記圖法之感測系統的自適應性控制器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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