CN105960264B - 对光疗处置期间的生命体征的基于相机的监测 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于远程地获得经受光疗处置的生命体(14)的生命体征信息的设备(16)。所述设备包括：检测单元(22)，其用于检测从所述生命体(14)的至少感兴趣区域(20)反射的至少一个波长区间的光并且用于根据检测到的光来生成输入信号；处理单元(24)，其用于处理所述输入信号并且通过使用远程光电体积描记和/或运动分析来根据所述输入信号导出所述生命体(14)的生命体征信息；控制单元(26)，其用于基于所述检测单元(22)的配置并且基于照射单元(12)的配置来控制所述检测单元(22)和照射单元(12)中的至少一个以向所述生命体(14)提供光疗处置。本发明还涉及对应的方法以及包括如上所述的设备的光疗装置(10)。

Description

对光疗处置期间的生命体征的基于相机的监测

技术领域

本发明涉及用于远程地获得经受光疗处置的生命体的生命体征信息的设备和方法。本发明还涉及用于利用光来处置生命体的光疗装置。

背景技术

黄疸是指皮肤的黄色外观，其随着胆红素在真皮和皮下组织中的沉积而发生。通常，在身体中，通过肝脏来处理胆红素，在肝脏中，胆红素被结合到糖醛酸。这种结合形式的胆红素然后被排到胆管中并且经由肠道从身体中移除。当该排泄过程在出生后较低、未有效工作或者由于内源性产生的胆红素而不堪重负时，在身体中的胆红素的量增加，导致高胆红素血症和黄疸。在所有正常新生儿在生命的第一周内多达60％发生黄疸。降低具有严重黄疸的婴儿中的胆红素水平的有效处置包括光疗。因此，光疗涉及使用用于处置新生儿中的高胆红素血症的可见光。这种相对常见的治疗通过将胆红素转换为水溶的异构体(其能够在无需在肝脏中的共轭的情况下被消除)而降低血清胆红素水平。光疗的剂量很大程度上确定了其起效的速度；继而，通过光的波长、光的强度(辐照度)、在光与婴儿之间的距离以及暴露于光的身体表面面积来确定剂量。

光疗(有时被称为光线治疗)的其他应用领域包括对皮肤疾病(例如，牛皮癣)、睡眠障碍以及一些精神障碍的处置。商业上可获得的光疗系统包括经由荧光灯泡、卤素石英灯、发光二极管以及光纤床垫递送光的那些系统。

对呼吸速率和诸如心率和血氧饱和度(SpO2)的其他生命体征(有时也被称为生物统计学信号)的监测在新生儿护理中是重要的问题(Juliann M.Di Fiore，“Neonatalcardiorespiratory monitoring techniques”，Seminars in Neonatology(2004)9，195-203)。进行非侵扰性的生命体征监测的一种方法包括使用视频相机并从记录的图像提取生命体征信息。在该领域中已经得到验证并且发现与患者监测相关的一种技术是远程光电体积描记(RPPG)。RPPG技术例如在Wim Verkruysse，Lars O.Svaasand和J.Stuart Nelson在Optics Express，第16卷，第26号，2008年12月的“Remote plethysmographic imagingusing ambient light”一文中有所描述。其基于这样的原理：在皮肤中的血液体积的时间变化导致皮肤的光吸收的变化。这样的变化能够由拍摄皮肤区域(例如，面部)的图像的视频相机并且通过计算在选定区域(例如，患者的颈部的部分)上的像素平均信号来记录。通过查看该平均信号的周期性变化，能够提取心跳速率和呼吸速率(呼吸速率也被称为呼吸率或呼吸率)。通过评估对不同波长的光的反射，也能够提取血氧饱和度。同时，存在描述用于通过使用RPPG获得患者的生命体征的设备和方法的细节的若干公布和专利申请。

用于基于所记录的图像进行呼吸速率监测的另一种方法包括对观测到的图样的周期性移动或者人类的胸部的不定期照射的部分的评估，其允许导出胸部的运动。这通常被称为运动分析。

在WO 2009/073396 A1中，描述了用于提供患者进入取暖治疗设备(例如，保温箱、取暖器)中的装置和方法。在一个范例性实施例中，所述装置包括：至少一个光疗光设备，所述至少一个光疗光设备被设置为对设置在取暖治疗设备内的婴儿患者提供光疗；以及至少一个相机，其被设置为允许在光疗处置期间查看婴儿患者。在另一范例性实施例中，所述装置还包括除光疗光设备之外的至少一个检查光，用于辅助对婴儿患者的检查。

在US 2012/0150264 A1中，提出了一种皮肤辐射装置和方法。所述装置包括：光辐射单元，其用于生成在第一方向上延伸的线形的辐射图样，所述光辐射单元包括光辐射源、用于在横向于第一方向的第二方向上移动所述线形的辐射图样的移动机构；检测单元，其用于检测皮肤状态概况；控制单元，其用于根据由检测单元检测到的皮肤状况概况来控制针对线形状的辐射图样的功率密度分布。

在US 2008/0269849 A1中，一种用于递送光疗的装置包括至少一个基底、安装在基底上并且发射至少两个峰值波长的光的至少一个发射器，以及控制发射器定时的电子电路。所述装置被配置为衣饰。对应的方法包括将来自具有峰值波长的光的发射器的光的第一脉冲递送至目标组织，并且将具有不同于所述光的第一脉冲的峰值波长的光的峰值波长的光的第二脉冲，并且所述步骤定义了递送一系列光的脉冲集合的方法，并且所述光的第一脉冲和所述光的第二脉冲定义光的脉冲集合。

尽管常规的视频数据已经表明在许多情况下产生足够的生命体征，但是针对具有挑战的情况(如强的运动，低的光水平、非白光照射)的图像采集需要进一步的改进。在基于相机的方法中，所提取的生命体征信号常常非常小并且隐藏在由于患者照射改变和运动的大得多的变化中。此外，一些RPPG技术依赖于在一定范围的波长中的辐照的可用性，其对应于蓝色、红色、绿色(针对基于RGB的PPG)和红色、红外(针对R-IP PPG)颜色，其具有跨光的谱的强度的大致相等的分布。这使得难以在光疗应用中应用RPPG，其中，存在不正常的光条件。

发明内容

本发明的目的是提供用于远程地获得经受光疗处置的生命体的生命体征信息的设备和方法。本发明的进一步的目的是提供光疗装置。

在本发明的第一方面中，提出了一种用于远程地获得经受光疗处置的生命体的生命体征信息的设备。所述设备包括：

检测单元，其用于检测从至少生命体的感兴趣区域反射的至少一个波长区间的光并且用于根据检测到的光来生成输入信号；

处理单元，其用于处理所述输入信号并且通过使用远程光电体积描记和/或运动分析来根据所述输入信号导出所述生命体的生命体征信息；

控制单元，其用于基于所述检测单元的配置并且基于用于向所述生命体提供光疗处置的照射单元的配置来控制所述检测单元和照射单元中的至少一个。

在本发明的另一方面中，提出了用于远程地获得经受光疗处置的生命体的生命体征信息的对应的方法。所述方法包括如下步骤：

检测从至少生命体的感兴趣区域反射的至少一个波长区间的光并且根据检测到的光来生成输入信号；

处理所述输入信号并且通过使用远程光电体积描记和/或运动分析来根据所述输入信号导出所述生命体的生命体征信息；

基于所述检测单元的配置并且基于用于向所述生命体提供光疗处置的照射单元的配置来控制所述检测单元和照射单元中的至少一个。

在本发明的又一方面中，还提出了用于利用光来处置生命体的光疗装置。所述装置包括：

照射单元，其用于向生命体提供光疗处置；

用于如上所述远程地获得生命体的生命体征信息的设备；以及

用户接口，其用于输出所获得的生命体征信息。

在本发明的另一方面中，提供了一种计算机程序，所述计算机程序包括程序代码单元以及非暂态计算机可读记录介质，当所述计算机程序在计算机上执行时，所述程序代码单元用于令计算机执行本文公开的方法步骤，非暂态计算机可读记录介质在其中存储计算机程序产品，当所述计算机程序产品由处理器运行时，所述计算机程序产品令本文公开的方法被执行。

在从属权利要求中限定了本发明的优选实施例。应当理解，所主张的方法和装置与所主张的设备以及如在从属权利要求中所限定的相似和/或相同的优选实施例。

如果生命体(幼儿、成人或动物)正在经受光疗处置，其常常难以或者不可能应用生命体征监测技术，因为处置光(治疗光)影响所检测到的光。在本文中，光疗装置中实际生成处置光(即，向生命体递送处置)的部分被称为照射单元。考虑光疗的各种应用领域，该照射单元通常能够对应于任何发射设备，诸如LED、相同或不同颜色的LED的阵列、一个或多个灯丝灯泡、一个或多个霓虹灯、激光器、荧光灯或者其组合。该照射单元照射生命体或者生命体的至少部分，并且提供光疗。

本发明允许在被监测的生命体当前正在经历光疗处置的同时进行远程生命体征监测。

用在根据本发明的设备中的检测单元可以对应于诸如CMOS、CCD灯的光电探测器。所述检测单元被用于检测从生命体的感兴趣区域反射的光(即，接收光)，即，捕获所述感兴趣区域的图像。通常，随时间捕获一系列图像，即，检测单元工作在特定的帧采样时间(有时也被称为帧率)。所述感兴趣区域可以对应于人的前额上的小的区域或者对应于人的胸部的大的区域。检测光，并且生成输入信号，所述输入信号之后能够被用于提取生命体征信息。所述输入信号可以尤其从所捕获的感兴趣区域的图像的序列提取。更准确地说，所述输入信号可以对应于针对一个像素或者从对多个像素的平均检测到的光强度值。

基于该输入信号的实际生命体征提取在处理单元中执行。该处理单元实施RPPG技术和/或运动分析技术以导出生命体征信息。RPPG尤其涉及从反射光中的变化来提取心率、呼吸率和/或血氧饱和度，其指示所述生命体的血液或血管的体积改变。运动分析尤其涉及从生命体的运动提取呼吸速率，其能够从对所反射的光(即，所获得的生命体的图像)的评估导出。例如，当胸部或腹部由于生命体的呼吸而移动时，在生命体的包括腹部或胸部的感兴趣区域的图像中的不同线将弯曲(即，经受变形)。

检测单元和照射单元两者都经受控制，其中，控制能够简单地涉及开启或关闭对所述单元的供电，或者也涉及更为复杂的控制操作，诸如对开关频率、帧采样时间、强度、取向等的调节。控制单元考虑检测单元的配置以及照射单元的配置并且基于其来确定最优控制参数，以便改善对生命体征信息的提取。一方面，能够针对照射单元的配置来调整检测单元的设置(即，控制检测单元)，另一方面，也能够针对检测单元的配置来调整照射单元的设置(即，控制照射单元)。所述控制通常基于检测单元和照射单元两者的配置。在本文中，检测单元的配置可以涉及可调节的参数，例如帧采样时间(以所述帧采样时间来检测光)、分辨率、取向、调节或对齐、聚焦等，但也涉及不可变的属性，例如物理分辨率、模型数量或图像传感器的谱灵敏度、视角等。照射单元的配置可以涉及可调节的参数，例如强度、取向、照射频率等，并且涉及不变的属性，例如光源的类型、几何结构等。

本发明的要素是基于检测单元和照射单元的配置来控制检测单元和照射单元中的至少一个。借助应用控制，其考虑上述两者的配置，光疗单元的强光对RPPG的负面影响能够被忽略。此外，甚至能够通过利用专用照射的优点来增加测量结果的鲁棒性(即，通过控制所述照射单元，以便递送光，所述光适于例如借助RPPG和/或运动分析来提取生命体征信息)。本文中控制尤其涉及调整所述单元的设置。与先前的远程生命体征监测方法不同，本发明因此能够实现经受光疗处置的生命体的改善质量的生命体征信息。

根据实施例，上文所描述的设备包括照射单元接口，其用于与照射单元通信(单向通信或双向通信)，即，用于获得关于照射单元的配置的信息和/或用于控制照射单元。该接口允许对照射单元的舒适并且即时的控制，并且使得如下成为可能，即，能够舒适地访问配置，并且能够直接地观测配置的改变。

在优选实施例中，所述照射单元包括LED的阵列；并且所述控制单元被配置为控制所述LED的阵列，以产生所述生命体的所述感兴趣区域上的光结构。这样的LED的阵列提供多个控制选项。对LED的子集进行照射能够允许投影光图样，即，光结构(有时也被称为结构化的光)，其展现在活体的感兴趣区域上的一个或多个暗光过渡。这允许检测单元捕获所述感兴趣区域的高对比度的图像。这样的高对比度的图像能够是针对提取生命体征信息是有利的，尤其是用于基于对在图像中所观测到的运动或移动的分析提取呼吸速率。同样地，特别地选择的光图样可以允许改善形成针对生命体征信息的输入信号的质量(即，信噪比)。

此外，优选地，所述处理单元被配置为：基于所检测到的光来确定在所述生命体的所述感兴趣区域上的所述光结构的变化；并且基于对所述光结构的检测到的变化的评估来导出所述生命体的呼吸速率。高对比度图像，尤其是展现至少一个暗光过渡的图像，即，不同的线，能够被用作针对几何方法的基础，以确定生命体的呼吸速率。如果例如观测到生命体的胸部上的感兴趣区域，其可以变得能够经由图像处理技术观测所述不同线的改变或移动，尤其是周期性改变或移动，并且从中导出生命体的呼吸速率。

此外，根据另一实施例，所述照射单元包括LED的阵列；以及控制单元，其被配置为控制所述LED的阵列，以产生在所述生命体的所述感兴趣区域上与反复发生的第二光结构交替的反复发生的第一光结构，所述交替的光结构尤其以交替频率>50Hz进行交替。利用光结构对感兴趣区域进行照射的一个缺点在于，仅生命体的部分被照射。因此，尽管能够如上所述提取呼吸速率，但是提供了较低剂量的光疗处置。同样地，提供恒定的光结构可以具有这样的效果：仅一些皮肤区域被处置。这可能导致更小的效率或者甚至无效的处置。该缺点能够通过产生交替光结构来克服。如果例如产生两个交替(周期性)光结构，则第二光结构能够照射生命体的感兴趣区域的不被第一光结构照射的那些部分(或者生命体的其余表面)。因此，也能够产生多于两个的交替光结构。通过产生光结构，所述光结构以频率>50Hz进行交替，人眼将不能够观测到波动的光，并且接受处置的生命体将不会被干扰。同样可能的是，无照射的时间段被插在交替的光结构之间。其另一优点在于，能够增加所提取的呼吸速率的质量的鲁棒性。通常，检测单元的帧采样时间将针对交替的光结构的频率被调整。

在另一实施例中，所述控制单元还被配置为控制所述检测单元，从而以对应于所述交替的光结构的交替频率的帧采样时间进行操作。如果检测单元被配置为检测光，例如，以捕获图像，每次产生另一光结构，交替的光结构可以允许针对输入信号的采样率的增加。因此，可以获得更为鲁棒的输入信号，并且可以以更高的精确度来提取生命体征信息。捕获在所述感兴趣结构上的每个光结构(即，每次所述结构交替)的图像。如上所述，能够通过逐帧地评估光结构的移动来导出呼吸速率。

根据优选实施例，所述照射单元包括LED的阵列；并且所述控制单元被配置为控制所述LED的阵列，以利用在所述LED(的阵列中的LED的至少子集来周期性地照射所述生命体的所述感兴趣区域。该LED的阵列可以对应于高能量的、蓝光LED的阵列，如通常用于向经受高胆红素血症的新生儿提供光疗处置所使用的。同样地，可能的是，LED的阵列包括除了高能量LED之外的一个或多个其他颜色的LED。有利地，其之后变得能够利用光疗光和其他光交替地照射生命体。之后，所述检测单元能够被控制为当不存在高能量光时不时检测所反射的光。

在另一实施例中，所述控制单元被配置为控制所述检测单元，从而以适于所述照射单元的上述频率的帧采样时间进行操作。将检测单元的帧采样时间(即，相机采样)与照射单元的闪烁频率(即照射单元提供光疗光的照射频率)对齐的一般原理被用于与任意类型的照射单元进行组合。因此，能够避免光疗光对利用检测单元捕获的并且是针对生命体征信息的提取的基础的光的负面影响。因此，所述照射单元以特定的照射频率(通常为>50Hz，从而人眼不能够注意到照射光的闪烁)进行操作。之后，检测单元被控制为当照射单元被供电时捕获帧，并且不呈现干扰的高能量治疗光。因此，所述检测单元能够以环境光条件来捕获图像。因此，基于其对生命体征信息的提取相当于从在环境光处捕获的图像中对生命体征信息的提取，其在之前已经被证实。如果例如照射单元的闪烁频率(是照射单元的配置的部分)是已知的，可以相应地调整检测单元的采样频率(帧率)。

在优选的实施例中，所述照射单元包括用于发射光疗光的第一光源和用于发射适于远程光电体积描记的频谱的光的第二光源；并且所述控制单元被配置为控制所述第一光源和所述第二光源以交替地照射所述感兴趣区域。之后，所述检测单元能够以与高能治疗光的谱不同的波长处在受控的照射操作下捕获图像。因此，能够缓解高能光疗光对RPPG生命体征提取的负面影响。对生命体征信息的提取基于利用光源的专用照射，所述光源发射针对基于相机的生命体征提取而优化的光谱(IR光、可见光等，取决于要提取哪些生命体征)。

在另一实施例中，所述照射单元包括LED的阵列；并且所述控制单元被配置为控制所述LED的阵列来利用LED的第一子集和LED的第二子集来交替地照射所述感兴趣区域，所述LED的第一子集对应于用于递送光疗的LED，所述LED的第二子集对应于用于发射适于远程光电体积描记的频谱的光的LED。用于递送光疗的LED可以尤其对应于高能蓝色LED。针对基于相机的生命体征提取，这样的蓝色LED能够具有这样的缺点，仅一个特定谱的反射光能够被检测单元检测。这导致较不适于生命体征信息的RPPG提取的输入信号，即，从所述输入信号提取生命体征信息是困难的或者不可能的。为了克服这一缺陷，LED的阵列包括发射光的LED，亦即，当来自感兴趣区域的反射时，适于对生命体征信息的提取，例如白光。同样地，如果要针对血氧的提取使用RPPG，特定波长的光可以是有利的。此外，也可能的是，提供多于不同的LED的两个子集。

根据一个实施例，所述检测单元的所述配置包括如下中的至少一个：可选择的帧采样时间的范围；以及谱灵敏度。

根据又一实施例，所述照射单元的所述配置包括如下中的至少一个：可能的闪烁频率的范围；用于提供光疗的所述光源的谱；以及包括在所述照射单元中的LED的阵列的几何和控制信息。

根据又一实施例，所述检测单元被配置为对所检测到的光进行滤波，尤其是借助带阻光学滤波器，其用于对被用于向所述生命体递送所述光疗处置的光疗光的所述谱进行衰减。这样的滤波器能够被实现为数字滤波器或模拟滤波器。滤除治疗光，所述治疗光使得难以获得适于RPPG生命体征提取的输入信号，表示对基于由检测单元所检测到的光生成的输入信号进行优化的方法。

附图说明

通过参考下文描述的(一个或多个)实施例，本发明的这些和其他方面将显而易见并得以阐述。在如下附图中：

图1示出了根据本发明的一方面的用于利用光来处置生命体的光疗装置的示意性图示；

图2示出了根据本发明的一方面的用于远程地获得经受光疗处置的生命体的生命体征信息的设备的示意性图示；

图3示出了根据本发明的设备的另一实施例的示意性图示；

图4图示了借助光疗单元的照射单元中的LED的阵列以及针对检测单元的可能的控制方案来生成光结构的范例；

图5示出了根据本发明的一方面的对检测单元的范例性控制的图示；

图6示出了根据本发明的一方面的对检测单元的另一种控制的图示；并且

图7示意性图示了根据本发明的另一方面的用于远程地获得生命体征信息的方法。

具体实施方式

在图1中，示意性图示了光疗装置10。在针对新生儿的急症护理的领域中，这样的光疗装置10通常与用于向幼儿提供急症护理的新生儿急症护理单元(NICU)集成。当监测新生儿的生命体征时，通常不希望将接触传感器附接到稚嫩的皮肤上，而是仅仅依赖基于相机的监测方法。非常常见的情况是，早产婴儿经受利用窄带可见光进行的光疗流程，用于对高胆红素血症进行处置。尽管这种常用疗法降低了血清胆红素水平，光在特定波长处的相对高的强度可能对基于相机的生命体征监测的鲁棒性产生负面影响。在特定(窄)波长(例如，蓝光)处的高强度照射，其通常被用于光疗处置，可能对基于相机的生命体征监测的鲁棒性产生负面影响。如果参数，即，检测单元的配置(滤波器、采样率等)，即，相机的光传感器，未与光疗照射单元对齐(即，检测单元并非基于照射单元的配置进行控制)，则这是尤其相关的。例如，RPPG的基于RGB的方法依赖于环境照射的“白谱”。因此，光疗光的强的蓝分量与其他波长的缺失可能剪掉在一个颜色通道中的像素组，并且可能导致在其他通道中的不足的光。此外，在光疗单元的照射单元被嵌入在卵形壳中的情况下，直接进入到相机的透镜中的光(替代从生命体的感兴趣区域反射)可能引起巨大的眩光效应并甚至可能在至少一个颜色通道中使传感器“致盲”。在这些光源示出时间闪烁的情况下，或者如果光疗光的强度和谱正在根据暴露的身体表面面积、持续时间等来调节其强度(辐照度)，则来自光疗的光对基于相机的监测的负面效应甚至能够增加。本发明允许通过提供用于远程地获得正在经受光疗处置的生命体的生命体征信息的设备来克服这些缺陷。

在图1中，示意性图示了光疗装置10。为了递送光疗，预见了对应于光源的照射单元12用于向正在经受处置的对象14提供治疗光(光疗光)。该照射单元12能够尤其由LED的阵列来表示。然而，照射单元也能够由常规灯泡、红外光源、荧光灯或者在其他应用中的另一光源来表示。也可能的是，照射单元包括多个光源，例如，用于发射光疗光的第一光源和用于发射另一谱的光的第二光源(例如，适用于RPPG的谱)。本发明并不限于用在新生儿重症监护的领域中，而是也可以被应用于光疗的其他应用领域，例如对皮肤疾病(例如，牛皮癣)、睡眠障碍和一些精神障碍的处置。

这在图1中进一步图示，根据本发明的用于远程地获得对象14的生命体征信息的设备16。在优选的实施例中，设备16对应于相机。该设备16通常被连接到用户接口18以输出所获得的生命体征信息。通常，设备16也被连接到照射单元12，如在图1中的虚线所指示的。然而，这在本发明的所有实施例中并非都是必要的情况。

应当理解，本发明的其他应用领域可能要求照射单元12相对于对象14的其他布置，例如照射单元被集成在床垫中或者被布置在另一位置处。然而，也可能有利的是，利用两个或者更多个生命体征相机来获得更为鲁棒或冗余的信号，而不脱离本发明的一般性原理。这可以允许捕获更大面积的图像。

根据本发明的设备16被相对于生命体14进行取向，以允许捕获生命体14的感兴趣区域20的图像。所述感兴趣区域20可以尤其涉及人类的前额上的特定区域或者涉及人类胸部上的区域。通常，基于在前额或另一可见皮肤区域上的区域的图像借助RPPG来提取心率和/或血氧。呼吸速率通常基于人的胸部或腹部的图像借助运动分析来提取。应当理解，所图示的感兴趣区域(20)不应当被理解为限制本发明。此外，本发明并不限于结合人类使用，而是也能够被应用于诸如动物的生命体。

图2更为详细地示意性图示了根据本发明的一方面的用于远程地获得正在经受光疗处置的生命体14的生命体征信息的设备的第一实施例16a。设备16a包括检测单元22，检测单元22用于检测从生命体14的感兴趣区域20反射的至少一个波长区间的光并且用于根据检测到的光来生成输入信号。所述检测单元可以尤其对应于实际光探测器，即，相机的CMOS或CCD芯片。

设备16a还包括处理单元24，其用于处理所述输入信号并且通过使用远程光电体积描记和/或运动分析从所述输入信号导出所述生命体14的生命体征信息。该处理单元24可以有标准微处理器(例如，微控制器单元)来表示，或者也可以由专用集成电路(ASIC)来表示。在处理单元24中，评估借助检测单元22获得的输入信号。由此，所获得的一个或多个像素的光强度的特定波动随时间被评估。这种所谓的光电体积描记波形(对应于输入信号)被用于获得生命体征信息，尤其是关于生命体14的心率、呼吸速率或血氧饱和度的信息。

根据本发明的设备16a还包括控制单元26，其用于基于所述检测单元22的配置并且基于用于向所述生命体14提供光疗处置的照射单元的配置来控制所述检测单元22和照射单元中的至少一个。该控制单元26也可以由标准微处理器来表示。在本发明的其他实施例中，检测单元22、处理单元24以及控制单元26中的两个或更多个可以被包括在一个或多个组合的处理器或集成电路中。控制单元26考虑检测单元22的配置和照射单元的配置两者，以便基于其来控制检测单元22和照射单元12中的至少一个。可能的情况是，照射单元12的配置在使用根据本发明的设备16a之前被提供到控制单元26。之后，该配置能够被硬编码(即，在设备的操作之前被获得和保持)并且不要求进一步的信息，即，不要求在控制单元26与照射单元12之间的直接通信。在该实施例中，检测单元22基于照射单元12的(先前已知的)配置进行控制。也可能的是，在使用所述设备之前已知检测单元22的配置。然而，优选地，控制单元26与图2中指示的检测单元22进行通信、获得检测单元22的配置并控制检测单元22。在本发明的实施例中，其中，照射单元12也被控制，如下文进一步详述的，通常将要求在控制单元26与照射单元12之间的直接通信。

本发明的关键原理在于，控制单元26被配置为基于检测单元22和照射单元12的配置来控制光疗装置的检测单元22和照射单元12中的至少一个。因此，其变得能够缓解治疗光对生命体征提取的负面影响。

在根据本发明的设备16b的优选实施例中，还包括如图3中所示的除检测单元22、处理单元24和控制单元26之外的照射单元接口28。因此，其变得能够直接控制照射单元12和/或能够直接从照射单元12获得信息(即，关于照射单元12的配置的信息)。进一步优选地，设备16b经由照射单元接口28与照射单元12进行通信，其中，照射单元12包括LED的阵列。然而，本发明的特定方面可以被等价地应用于其他照射单元，其用于向生命体14提供光疗。

在图4中图示了用于控制照射单元的一种可能的方法。在本文中，照射单元12包括LED的阵列30。该LED的阵列30能够被控制为在生命体14的感兴趣区域20上产生结构化的光，即，光图样。在图4的右侧上图示了针对这样的结构化的光(或光结构)的一个范例。如所图示的，所述结构化的光对应于包括光和暗区的线32的图样。这样的图样32可以通过仅照射一些LED，尤其是照射一些线的LED的阵列30，来获得。通过在感兴趣区域20上产生光结构32，其变得能够通过评估结构32的随时间的改变(运动分析)来观测由呼吸努力引起的胸部或腹部膨胀。因此，检测单元22检测光并捕获展现亮/暗过渡(即，线)的高对比度图像。如果所述感兴趣区域之后经受移动，例如，通过由于生命体的喘息造成的膨胀引起的运动，所述光结构也将经受移动(尤其是线将弯曲)。基于由检测单元22所观测到的所述光结构的该移动，其变得能够导出生命体的呼吸速率。因此，其能够在图像中分析运动或移动并且从中导出所述生命体的生命体征信息。应当理解，与所图示的线图样32不同的其他光结构能够以相似地方式来使用。控制光疗单元的照射单元以产生光结构使得其能够提供光疗，并且同时实际提取生命体的呼吸速率。

然而，仅照射阵列30中的LED的子集可能具有这样的缺点，即，与所有LED被使用的情况相比提供较低的剂量。此外，皮肤的一些部分可能从处置中被排除或者可能提供不均匀的剂量。为了避免这种情况，照射单元12，即，LED的阵列30，能够被控制以交替地产生第一光结构和第二光结构。例如，可能能够与LED的第二子集36或阵列30的LED的线交替地照射LED的第一子集34或者阵列30的LED的线。检测单元22之后能够例如被控制为以每奇数帧来捕获第一光结构(即，当照射LED的第一子集34时，通过使用LED的第一子集34来产生的)，并且当照射LED的第二子集36时以每偶数帧来捕获第二光结构。照射单元12由此被控制为以特定的闪烁频率进行操作并且检测单元22与照射单元12被同步。如果检测单元22以这种方式进行控制，处理单元24能够以更高的鲁棒性从两个交替的光图样的移动来提取呼吸速率38。因此，能够增加在从感兴趣区域上的光源的移动提取呼吸速率38时的鲁棒性。

在图5中图示了控制根据本发明的检测单元22的备选方法。因此，也利用这样的情况，即，检测单元22操作的帧采样时间40能够与照射单元12的闪烁频率42进行同步。照射单元12周期性地照射生命体的感兴趣区域。检测单元22被控制为每当照射单元12不照射感兴趣区域时捕获帧(检测光)。因此，检测单元22被控制为检测所反射的环境光。因此，检测单元22不受光疗光的干扰，即，光疗光对生命体征提取没有负面影响。能够通过根据闪烁频率42周期性地开启和关闭照射单元12来对照射单元12进行控制。相应地调整检测单元40的帧采样时间，即，所述检测单元被控制为每当不提供光疗时捕获帧。因此，检测单元，即，光传感器，不会被照射单元12的高强度治疗光致盲。在其他实施例中，也可能的是，仅每第二帧被捕获或者使用其他照射和检测图样或频率。

为了进一步优化对正在经受光疗处置的生命体的生命体征的远程检测，尤其有利的是如上所述地控制包括LED的阵列的照射单元。如果该LED的阵列不仅仅包括一种类型的LED(即，用于提供光疗的LED)，而是包括不同类型的LED，则能够使用如在图6中所述的另一种控制方法。如果例如LED的阵列包括用于递送光疗(例如，高强度蓝LED)的LED的第一子集以及用于提供针对远程光电体积描记而被优化的宽谱(例如，白LED)的LED的第二子集，则能够交替地照射这两个子集。例如，高强度LED 44与宽谱LED 46交替地被照射。检测单元22被控制为每当LED的第二子集46被开启时以及每当LED的第一子集44被关闭时捕获帧48。具体而言，光疗光(蓝光)可以在大部分时间发射，而白光仅在短时间段期间发射。这些短的时间段被用于捕获身体14的感兴趣区域20的图像。检测单元22的检测频率(即，帧采样时间)被与LED的阵列的LED的照射频率对齐。因此，生命体14能够接受足够量的光疗处置，尽管从所检测的另一谱的光能够提取生命体征信息(其比治疗光的谱更适于提取生命体征)。应当理解，也能够等效地控制包括多种不同类型的LED的LED的其他阵列。例如，SpO₂对于测量，照射单元12将蓝LED、白LED和/或红外LED组合在LED的阵列中。之后，红外LED和/或白LED能够与检测单元的帧采样时间进行同步，以允许通过评估在感兴趣区域中的不同波长的光的吸收来获得用于导出SpO₂率的输入信号。

此外，如果照射单元包括用于发射光疗光的第一光源和用于发射另一谱(尤其是适用于RPPG的谱)的光的第二光源，等价的方法也是可能的。之后，所述控制单元也能够控制两个光源以如上所述利用两个光源来交替地照射感兴趣区域(即，以特定闪烁频率)，并且所述检测单元的帧采样时间能够相应地进行调整，使得仅在第二光源被供电时捕获帧。更进一步地，也可能的是，所述照射单元包括用于发射不同波长的光(例如，用于提取血氧饱和度)的多个光源。

本发明的其他实施例能够组合上述方法或者组合上述方法的部分。例如，可能能够组合发射照射单元12的光疗光的顺序闪烁LED，照射单元12能够利用顺序闪烁白LED来产生生命体的感兴趣区域上的光结构。因此，变得能够从对所观测到的结构化的光的变形进行评估来采集生命体的呼吸速率，并且也获得心率以及生命体的血氧饱和度。

也可能的是，多个LED被组合在照射单元12中，并且高强度LED关于从所捕获的图像对生命体征信息的提取的不利影响能够通过应用阻光滤波器来降低，所述阻光滤波器阻挡对应于所提供的光疗光的谱并且允许谱的其余部分。之后，上述光疗光能够被连续地施加，而白LED和/或红外LED可以与如上所述的检测单元的帧采样时间进行同步。

图7图示了根据本发明的方法。所述方法包括检测(步骤S10)从至少生命体的感兴趣区域反射的至少一个波长区间的光并且根据检测到的光来生成输入信号的步骤。所述方法还包括处理(步骤S14)所述输入信号并且通过使用远程光电体积描记和/或运动分析来根据所述输入信号导出所述生命体的生命体征信息。进一步地，所述方法包括基于所述检测的配置并且基于用于向所述生命体提供光疗处置的照射单元的配置来控制(步骤S16)所述检测单元和照射单元中的至少一个的步骤。

尽管在附图和上述说明中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被理解为是说明性的或示范性的，而非限制性的，本发明并不限于所描述的实施例。根据对附图、公开内容和随附的权利要求的研究，本领域技术人员在实践所主张的本发明时能够理解并实现所公开的实施例的各种变型。

在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其他单元可以完成在权利要求中所引用的若干项的功能。尽管在相互不同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能够组合这些措施以获益。

计算机程序可以被存储/分布在合适的非暂态介质上，诸如光学存储介质或固态介质，其与其他硬件一起提供或者作为其他硬件的部分来提供，但也能够以其他形式进行分布，例如经由因特网或其他有线或无线电通信系统。

权利要求中的任何附图标记都不应当被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于远程地获得经受光疗处置的生命体(14)的生命体征信息的设备(16)，包括：

检测单元(22)，其用于检测从所述生命体(14)的至少感兴趣区域(20)反射的至少一个波长区间的光并且用于根据检测到的光来生成输入信号；

处理单元(24)，其用于处理所述输入信号并且通过使用远程光电体积描记和/或运动分析来根据所述输入信号导出所述生命体(14)的生命体征信息；

照射单元接口(28)，其用于与照射单元(12)进行通信，所述照射单元用于向所述生命体(14)提供所述光疗处置；以及

控制单元(26)，其用于基于所述检测单元(22)的配置并且基于所述照射单元(12)的配置来控制所述检测单元(22)和所述照射单元(12)中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的设备(16)，其中，

所述照射单元(12)包括LED的阵列(30)；并且

所述控制单元(26)被配置为控制所述LED的阵列(30)以产生在所述生命体(14)的所述感兴趣区域(20)上的光结构(32)。

3.根据权利要求2所述的设备(16)，其中，所述处理单元被配置为：

基于检测到的光来确定在所述生命体(14)的所述感兴趣区域(20)上的所述光结构(32)的变化；并且

基于对所述光结构(32)的所确定的变化的评估来导出所述生命体(14)的呼吸速率。

4.根据权利要求1所述的设备(16)，其中，

所述照射单元(12)包括LED的阵列(30)；并且

所述控制单元(26)被配置为控制所述LED的阵列(30)以在所述生命体(14)的所述感兴趣区域(20)上产生与反复发生的第二光结构交替的反复发生的第一光结构，交替的所述光结构尤其以交替频率>50Hz进行交替。

5.根据权利要求4所述设备(16)，其中，

所述控制单元(26)还被配置为控制所述检测单元(22)来以与交替的所述光结构的交替频率相对应的帧采样时间进行操作。

6.根据权利要求1所述的设备(16)，其中，

所述照射单元(12)包括LED的阵列(30)；并且

所述控制单元(26)被配置为控制所述LED的阵列(30)以利用在所述LED的阵列(30)中的LED的至少子集来周期性地照射所述生命体(14)的所述感兴趣区域(20)。

7.根据权利要求1所述设备(16)，其中，

所述控制单元(26)被配置为控制所述检测单元(22)来以针对所述照射单元(12)调整的闪烁频率(42)的帧采样时间(40)进行操作。

8.根据权利要求7所述的设备(16)，其中，

所述照射单元(12)包括用于发射光疗光的第一光源以及用于发射适于远程光电体积描记的频谱的光的第二光源；并且

所述控制单元(26)被配置为控制所述第一光源和所述第二光源以交替地照射所述感兴趣区域。

9.根据权利要求7所述设备(16)，其中，

所述照射单元(12)包括LED的阵列(30)；并且

所述控制单元(26)被配置为控制所述LED的阵列(30)来利用LED的第一子集(44)和LED的第二子集(46)来交替地照射所述感兴趣区域(20)，所述LED的第一子集(44)对应于用于递送光疗的LED，所述LED的第二子集(46)对应于用于发射适于远程光电体积描记的频谱的光的LED。

10.根据权利要求1所述的设备(16)，其中，所述检测单元(22)的所述配置包括如下中的至少一个：

可选择的帧采样时间的范围；以及

谱灵敏度。

11.根据权利要求1所述的设备(16)，其中，所述照射单元(12)的所述配置包括如下中的至少一个：

可能的闪烁频率的范围；

用于提供光疗的光源的谱；以及

包括在所述照射单元(12)中的LED的阵列(30)的几何结构和控制信息。

12.根据权利要求1所述的设备(16)，其中，

所述检测单元(12)被配置为对检测到的光进行滤波，尤其是借助带阻光学滤波器，所述带阻光学滤波器用于对被用于向所述生命体(14)递送所述光疗处置的光疗光的谱进行衰减。

13.一种用于利用光来处置生命体(14)的光疗设备(10)，包括：

照射单元(12)，其用于向生命体(14)提供光疗处置；

根据权利要求1所述的用于远程地获得所述生命体(14)的生命体征信息的设备(16)；以及

用户接口(18)，其用于输出所获得的生命体征信息。

14.一种用于远程地获得经受光疗处置的生命体(14)的生命体征信息的方法，包括：

利用检测单元(22)检测(S10)从所述生命体(14)的至少感兴趣区域(20)反射的至少一个波长区间的光并且根据检测到的光来生成(S12)输入信号；

处理(S14)所述输入信号并且通过使用远程光电体积描记和/或运动分析来根据所述输入信号导出所述生命体(14)的生命体征信息；并且

经由照射单元接口(28)与照射单元(12)进行通信，所述照射单元用于向所述生命体(14)提供所述光疗处置；

其中，所述检测单元(22)和所述照射单元(12)中的至少一个是基于所述检测单元(22)的配置并且基于所述照射单元(12)的配置来控制的。

15.一种存储有计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括程序代码单元，当所述计算机程序在计算机上执行时，所述程序代码单元用于令所述计算机执行根据权利要求14所述的方法的步骤。