CN107530005A - 用于导出对象的平均动脉压的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
公开了一种导出对象的平均动脉压的方法。该方法包括:(i)从对象接收(202)与生物信号的至少一个心搏周期相关的数据;(ii)使接收到的与至少一个心搏周期相关的数据归一化;(iii)计算(206)由归一化的接收到的数据包围的面积以获得归一化的面积;(iv)根据至少一个心搏周期来计算(208)对象的心率;以及(v)根据归一化的面积和心率来导出(210)平均动脉压。还公开了一种相关的设备。
Description
技术领域
本发明涉及用于导出对象的平均动脉压的方法和设备。
背景技术
动脉血压测量提供关于患者的心血管系统的有价值的信息。正常的心血管系统的特征在于足够的血液流动到患者身体的所有部位,而不会对血液流过的各种器官的物理能力产生延长的应力。在异常的心血管系统中,血压可以是太高或太低,其中每个异常都具有针对各种身体部位的伴随的后果。产生的延长的应力可以导致心脏疾病、肝脏疾病和肾脏疾病和/或其他并发症。因此动脉血压的重要性已经刺激了许多用于确定动脉血压的方法的发展。
目前,听诊和示波技术是用于测量血压的最广泛使用的技术。基于动脉搏动和外部施加的压力之间的关系来确定血压。通常要求空气泵和可充气袖口,然而从基于袖口的压力监测系统中引起两个主要的缺点。首先,对于连续血压监测,该系统可能太笨重并且不易携带。其次,充气的袖口可能会导致患者的疼痛或不适,其因此影响血压读数的准确性。
提供无袖口测量的更高级的血压监测系统通常基于对光电体积描记术(PPG)和/或心电图(ECG)信号的利用。从信号中提取诸如脉搏传播时间(PTT)和脉搏到达时间(PAT)的特征以确定血压。为了测量,多个感测设备附接到患者身体的不同部位,其不合乎期望地造成患者的不适,并且使用也很麻烦。此外,这些技术可能要求预校准过程以在初始使用之前获得所述特征与血压之间的患者特定基线关系。
还应当认识到,分析动脉波形信号的许多传统方法不能实现年老的对象的最佳结果。这个问题在很大程度上固有地来自对动脉波形内的重搏切迹(dicroticnotch)和舒张峰(diastolic peak)特征的使用。简言之,在沿动脉的任何点处的动脉波形是入射波和反射波的总和:入射波从心脏行进到外围部位,并且反射波从波反射的外围部位行进回到心脏。在年轻的对象中,其中动脉可扩张,脉搏波的速度相对较低。但是然而,对于年老的对象而言,由于年龄他们的动脉更硬并且所以脉搏波的速度高,导致反射波返回更快,因此导致收缩峰和舒张峰之间的间隔减小。从波的总和来看,脉冲波的重搏切迹和舒张峰因此在视觉上变得不可区分。从图8中可以显然地看到这个效应。参考29岁的测试对象(即见收缩峰902、舒张峰914和重搏切迹908),可以从图8中观察到在年老的对象中,重搏切迹(即见标记为910和912的特征)以及舒张峰(即见标记为916和918的特征)确实随年龄的增长在视觉上变得远远不可区分。
因此,本发明的一个目的是解决现有技术的至少一个问题和/或提供在本领域中有用的选择。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种导出对象的平均动脉压的方法,该方法包括:(i)从对象接收与生物信号的至少一个心搏周期相关的数据;(ii)使接收到的与至少一个心搏周期相关的数据归一化;(iii)计算由归一化的接收到的数据包围的面积以获得归一化的面积;(iv)根据至少一个心搏周期来计算对象的心率;以及(v)根据归一化的面积和心率来导出平均动脉压。
提出的方法的优点是使用归一化的面积和心率使得更容易且更准确地导出对象的平均动脉压,这不需要确定难于确定的重搏切迹和/或舒张峰。
优选地,其中,数据与多个心搏周期相关并且该方法可以包括使与心搏周期中的每个相关的各自的数据归一化;计算由各自的归一化的数据包围的各自的面积以获得各自的归一化的面积;并且根据所计算的归一化的面积获得平均归一化的面积作为归一化的面积。
优选地,该方法还可以包括根据连续布置的各自的心搏周期对计算各自的心率;并且根据各自的心率获得平均心率作为心率。
优选地,其中,至少一个心搏周期可以包括一对心搏周期,并且其中,计算心率可以包括根据以下等式计算心率:HR=60/T,其中,HR为心率;并且T是在连续布置的心搏周期对的各自的连续的收缩峰之间确定的时间段。
优选地,其中,计算心率可以包括根据以下等式计算心率:HR=60/T,其中,HR为心率;并且T是在至少一个心搏周期的各自的连续的谷之间确定的时间段。
优选地,其中,导出平均动脉压可以包括根据以下等式导出平均动脉压:1og(MAP)=b+a1log(A)+a2log(HR)其中,MAP为平均动脉压;A为归一化的面积;HR为心率;以及a1、a2和b为预定常数。
优选地,其中,计算由归一化的接收到的数据包围的面积可以包括计算关于定义至少一个心搏周期的时间轴的面积。
优选地,其中,接收到的与至少一个心搏周期相关的数据可以包括至少一个心搏周期的波形信号,并且其中,使接收到的数据归一化可以包括从波形信号中减去波形信号的最小值以获得减去的信号,并将减去的信号除以减去的信号的最大值。
优选地,该方法还可以包括获得对象的脉搏压力;并且根据以下各自的等式导出对象的收缩血压和舒张血压:DBP=MAP–(1/3)PP,并且SBP=MAP+(2/3)PP,其中,MAP为平均动脉压;DBP为舒张血压;SBP为收缩血压;并且PP为脉搏压力。
根据本发明的第二方面,提供了一种用于导出对象的平均动脉压的计算机程序,该计算机程序可下载到电子装置并且包括指令集,指令集当被运行时被布置为控制电子装置的处理器以:(i)从对象接收与生物信号的至少一个心搏周期相关的数据;(ii)使接收到的与至少一个心搏周期相关的数据归一化;(iii)计算由归一化的接收到的数据包围的面积以获得归一化的面积;(iv)根据至少一个心搏周期来计算对象的心率;以及(v)根据归一化的面积和心率来导出平均动脉压。
优选地,计算机程序可以能通过互联网下载。
根据本发明的第三方面,提供了一种存储在电子装置的存储器中的计算机程序,计算机程序具有指令集,指令集当被运行时被布置为控制电子装置的处理器以:(i)从对象接收与生物信号的至少一个心搏周期相关的数据;(ii)使接收到的与至少一个心搏周期相关的数据归一化;(iii)计算由归一化的接收到的数据包围的面积以获得归一化的面积;(iv)根据至少一个心搏周期来计算对象的心率;以及(v)根据归一化的面积和心率来导出平均动脉压。
根据本发明的第四方面,提供了一种用于导出对象的平均动脉压的设备,该设备包括:(i)接收器,其用于从对象接收与生物信号的至少一个心搏周期相关的数据;(ii)处理器,其用于:(a)使接收到的与至少一个心搏周期相关的数据归一化;(b)计算由归一化的接收到的数据包围的面积以获得归一化的面积;(c)根据至少一个心搏周期来计算对象的心率;以及(d)根据归一化的面积和心率来导出平均动脉压。
提出的设备的优点是能够从(对象的)单个测量部位采集生物信号而不要求可充气袖口或在初次使用之前需要进行患者特定校准。此外,为了确定平均动脉压而不需要识别重搏切迹和/或舒张峰。
优选地,该设备可以是电子装置的形式。
优选地,电子装置可以是电信装置或光学测量装置。.
优选地,该设备可以包括光学测量装置和具有接收器的电信装置;并且其中,光学测量装置可以包括用于从对象获得生物信号的信号感测装置,以及用于确定与生物信号相关的数据的数据处理模块,其中,电信装置的接收器可以被布置为接收生物信号的所确定的数据。
根据本发明的第五方面,提供了一种导出对象的平均动脉压的方法,该方法包括:(i)从对象接收与生物信号的至少一个心搏周期相关的数据;以及(ii)根据以下等式导出平均动脉压:log(MAP)=b+a1 log(X1)+a2 log(X2)+...+an-1 log(Xn-1)+an log(Xn),其中,MAP为平均动脉压;X1至Xn分别是基于接收到的数据的对象的生理特征和/或动脉波形特征的值;并且a1至an和b为预定常数。
优选地,生理特征可以是从包含心率、呼吸率、心率变化性、血压和脉搏压力的组中选择的。
优选地,接收到的数据可以与至少一个心搏周期相关,包括至少一个心搏周期的波形信号,并且动脉波形特征可以是从包含根据波形信号上的至少一个数据点导出的波形特征、波形信号下的面积、频率值和从波形信号的功率谱密度图中获得的峰度值的组中选择的。
优选地,该方法还可以包括使与接收到的至少一个心搏周期相关的数据归一化。
应当显而易见的是,与本发明的一个方面相关的特征也可以应用于本发明的其他方面。
本发明的这些和其他方面将从下文描述的实施例变得显而易见并参考参考下文描述的实施例获得阐述。
附图说明
以下参考附图公开本发明的实施例,其中:
图1是基于本发明的第一实施例的用于测量对象的血压的设备的示意性框图;
图2是由图1的设备执行的用于导出对象的平均动脉压的方法的流程图;
图3是具有至少心搏周期的PPG信号的示图;
图4是经滤波的PPG信号的示图;
图5(其包括图5a和图5b)示出了在用于确定由被分析的信号的波形包围的面积的归一化之前和之后的PPG信号;
图6(其包括图6a到图6c)示出了在用于确定由被分析的信号的波形包围的面积的归一化之前和之后的另一PPG信号;
图7是用于确定平均心率而测量的时间间隔的示图。
图8是根据现有技术的动脉波形的示图,其中示出了年龄对动脉波形的舒张峰和重搏切迹的影响;
图9是根据变型的用于确定心率而测量的时间间隔的示图;以及
图10是与图1的设备相关的数据性能图表。
具体实施方式
图1是根据第一实施例的用于测量(人)对象102的血压的设备100的示意性框图。特别地,本文中测量血压是指导出对象102的平均动脉压。该设备100包括光学测量装置110,其包括用于从所述对象102获得生物信号的信号感测模块112。光学测量装置110还包括被布置为从信号感测模块112接收和处理生物信号的数据处理模块114(例如处理器),以及用于发送从生物信号处理的数据的无线/有线发送模块116。应当认识到,光学测量装置110优选地被布置为便于携带,例如以手掌大小的形状因子。
光学测量装置110的发送模块116被布置为与诸如移动电话或其他便携式电子装置的电信装置120无线地/非无线地通信。作为设备100包括的电信装置120包括用于从光学测量装置110接收信号的接收模块122、计算模块124(其可以是处理器的形式)和用于向设备100的用户显示结果或信息的显示单元126。当然,接收器122被配置为从光学测量装置110有线/无线地接收信号,这取决于光学测量装置110的发送模块116的对应的设置。
图2是用于导出对象102的平均动脉压(MAP)的方法的流程图200,其中所述方法由图1的设备100执行。为了良好的顺序,MAP的重要性在此简要说明,MAP被定义为个体在一个心搏周期期间的平均动脉压并且是重要器官中的灌注的有用的指标。特别地,要求60mmHg或更大的MAP值以维持足够的组织灌注,并且如果MAP值在适当的时间内低于60mmHg,则身体内的器官随后将会缺乏氧气,导致缺血。
首先描述(图2的)该方法的步骤的简要概述,其中每个步骤的详细描述跟随如下。在步骤202处,执行信号采集以从对象102获得生物信号,并且接下来在步骤204处,采集的生物信号然后被滤波。应当认识到,在该实施例中,生物信号是包括例如如图3描绘的至少一个心搏周期302、304的动脉PPG波形信号300。但是在其他变型实施例中,然而,应当认识到,也可以使用一对(或多个)心搏周期302、心搏周期304(如图3每个)并且心搏周期302、304的对被连续地布置在一起(即也见图7)。在步骤206处,也根据至少一个心搏周期302、304计算归一化的面积,而在步骤208处,根据至少一个心搏周期302、304计算对象102的心率。最后,在步骤210处,利用提出的等式(4)集体地根据所计算的归一化的面积和心率导出对象102的平均动脉压。应当认识到,取决于特定的预期实现方案,步骤206、208可以由设备100顺序地或并行地执行。
现在分别如下面所阐述的更加详细地描述图2中的方法的上述步骤202-210。
1.该方法的步骤202
在步骤202处,由光学测量装置110使用信号感测模块112执行信号采集以从对象102获得生物信号,并且如已经提到的,生物信号是图3所示的动脉PPG波形信号300(以下简称为“PPG信号”)。可以从对象的身体的任何外围部位(例如手腕和/或手指)采集PPG信号300。已经凭经验确定,适用于计算对象的血压的准确度可以例如但不限于通过将信号感测模块112配置为使用至少30秒的测量窗口获得对象的生物信号来实现。
2.该方法的步骤204
采集的PPG信号300接着被传送到数据处理模块114以在步骤204进行处理。数据处理模块114可以包括用于对存在于采集的PPG信号300中的任何噪声和信号伪影进行滤波以由此提供滤波的PPG信号(未示出)的预定义的数字带通滤波器(未示出)。在这种情况下,经滤波的PPG信号参考图4的经滤波的PPG信号400。
3.该方法的步骤206
在步骤206处,数据处理模块114计算至少一个心搏周期的归一化的面积,尽管这并不排除使用多个心搏周期(下面将要说明)。在该实施例中,数据处理模块114被配置为通过将适当的数学函数(例如积分运算)应用于由波形包围的(图形)面积来计算(选择的)心搏周期402(即参考图4)的面积。当然应当认识到,计算由心搏周期402包围的相关联的面积是关于定义心搏周期402的时间轴的。备选地,数据处理模块114还可以通过将波形的面积的形状与随后可以根据其估计和/或计算面积的大致相似的已知形状(例如三角形、梯形、矩形、圆形等)进行比较来计算所述面积。简单地对于信息,在专利公开WO2012/134395中讨论了使用梯形规则或轻量计算方法来计算由心搏周期包围的面积的示例。应当认识到,由于信号感测模块112与对象102上的测量部位之间施加的压力的不可避免的微小变化(由其固有的微小的身体移动引起),每个心搏周期波形的幅度变化。因此,为了消除由施加的压力的偏差引起的(一个或多个)任何幅度差异,由数据处理模块114执行归一化步骤。具体地,通过首先从信号中减去信号的最小值来获得减去的信号然后将减去的信号除以减去的信号的最大值来对每个心搏周期波形信号进行归一化。
作为示例说明,图5a示出了在归一化之前的波形信号602而图5b示出了在归一化之后的相同的波形(即归一化的波形604)(代替地标记为604以与图5a进行区分以便于说明)。在图5b中,归一化的波形604下的面积606然后由数据处理模块114计算。在这种情况下,面积606是关于时间轴608计算的面积,其要被用作归一化的面积。
也就是说,在计算由归一化的PPG信号包围的图形面积之前首先对PPG信号(例如经滤波的PPG信号400)进行归一化以获得相关联的归一化的面积,即与(生物信号的)至少一个心搏周期相关的数据被归一化,并且然后相应地计算由归一化的数据(或生物信号)包围的图形面积以达到归一化的面积。
图6a示出了(在归一化之前的)波形信号710不完全由相关的时间轴716界定的另一种情况。6b示出了在归一化之后的相同的波形(即归一化的波形714)(然而代替地标记为714以与图6a区分开)。归一化的波形714下的面积712由数据处理模块114类似地计算,并且所述面积712是关于时间轴716的面积。应当认识到,在这种情况下,即使归一化的波形714不完全位于时间轴716上,关于时间轴716计算波形信号710下的面积712。因此计算的面积712将要被用作归一化的面积。但是为了更好的准确度,可以执行如图6c所示的另一步骤,其中通过从关于在图6b描述的步骤中计算的面积712中减去异常面积722来计算关于波形基线720的面积718。应当强调的是,异常面积722也可以被理解为不期望的/不需要的面积。应当认识到,波形基线720被绘制为直线连接(如图6b描绘的)归一化的波形714的起点724和终点726,并且因此异常面积722因此是在波形基线720与时间轴716之间定义的面积,其将要从如原先根据图6b计算的面积712中排除。也就是说,异常面积722实际上不是由归一化的波形714严格包围的面积。在这种情况下,异常面积722是三角形面积,然而不应被理解为限制性的。
为了进一步增强测量结果的整体准确性,数据处理模块114还可以被配置为额外地执行进一步的异常滤波处理以识别和移除受任何噪声和信号伪影影响的异常归一化的面积。具体而言,可以由数据处理模块114使用诸如计算平均值、移动平均值、标准偏差或其组合的统计操作来定义异常归一化的面积。在示例中,不在根据测量窗口中的所有归一化的面积导出的一个标准偏差(sigma)内的归一化的面积被分类为异常并且将从随后的计算中移除。
如以上所提到的,能够通过基于PPG信号400的许多心搏周期而不是使用一个心搏周期确定平均归一化的面积来进一步增强归一化的面积的准确性。在这种情况下,平均归一化的面积随后被用作归一化的面积。具体地,根据等式(1),基于所有非异常归一化的面积来计算平均归一化的面积A:
A=所有非异常面积的总和/非异常面积的数量(1)
也就是说,计算由心搏周期中的每个包围的相关联的面积,并且然后获得基于所有计算的相关联的面积的平均归一化的面积作为归一化的面积。
4.该方法的步骤208
在步骤208处,数据处理模块114使用等式(2)计算测量窗口内的(对象102的)心率:
HRn=60/(TPn+1-Tpn),n≥1 (2)
其中,TPn+1是在收缩峰Pn+1处的时间,并且TPn是在收缩峰Pn处的时间。所以从等式(2),应当认识到,心率的计算要求连续布置在一起的至少一对心搏周期,但是不应被理解为限制性的,因为PPG信号400的许多心搏周期也可以用于提高计算的心率的准确性。另外,应当认识到,所述收缩峰Pn+1和收缩峰Pn是至少一对心搏周期的连续布置的收缩峰。换句话说,收缩峰Pn+1是(所述心搏周期对的)第一心搏周期的收缩峰,并且收缩峰Pn是(所述心搏周期对的)第二心搏周期的收缩峰。第一心搏周期和第二心搏周期彼此连续布置。
为了说明,图7示出了可以基于PPG信号802的两个收缩峰P1和收缩峰P2之间的时间间隔来计算心率HR1的示例。所述收缩峰P1和所述收缩峰P2之间的时间间隔为1.1秒(即1.5-0.4)。因此,使用等式(2),心率HR1被计算为:HR1=60/(1.5-0.4)=54.5。另外,也可以类似地计算HR2和HR3,其中分别地,HR2=60/(2.6-1.5)=54.5和HR3=60/(3.6-2.6)=60.0。
类似于步骤206,执行类似的异常滤波处理以识别和移除受任何噪声和信号伪影影响的异常心率。此后,根据等式(3),基于所有非异常心率计算平均心率HR:
HR=所有非异常心率的总和/非异常心率的数量 (3)
为了完整性,对于图7中的示例,因此HR被确定为(54.5+54.5+60.0)/3=56.3。
也就是说,根据连续布置的心搏周期的各自的对计算出各自的心率,并且然后获得基于所有各自的心率的平均心率作为心率。
5.该方法的步骤210
所计算的归一化的面积和心率经由设备100的发送模块116(有线/无线地)发送到电信装置120的计算模块124(即由接收模块122接收)。计算模块124基于等式(4)计算对象102的平均动脉压(MAP):
log(MAP)=b+a1 log(A)+a2 log(HR) (4)
其中,A是动脉波形的平均归一化的面积,HR是动脉波形的平均心率,而a1、a2和b是预定系数。因此,等式(4)将所计算的平均归一化的面积和平均心率相关,每个具有与对象102的血液动力学状态和心血管功能相关的固有特性,以确定对象的平均动脉压。
当然,应当认识到,由于本实施例是参考包含至少一对心搏周期302、304的动脉PPG波形信号300(在图3中)来描述的,所以A然后简单地是动脉波形的归一化的面积,而HR是心率,因为在这种情况下“平均”的使用不符合条件因为只有心搏周期302、304中的至少一个是用于相关的计算的。但是如果使用多个心搏周期,则紧跟在等式(4)下面提供的A和HR的原始定义然后应用。
等式(4)中的预定系数a1、a2和b凭经验获得,例如使用实际临床数据。临床数据收集可以包括收集等式(4)的特征之间的各种不同的组合和关系,即来自临床数据收集中涉及的测试对象(未示出)的MAP、A和HR。可以根据需要使用例如PC电脑的单独的计算设备(未示出)基于包括演化方法、贝叶斯统计方法或梯度搜索技术的任意数量的优化算法来执行所述系数a1、a2和b的确定。在本实施例中,使用最小二乘优化算法来确定系数a1、a2和b。一旦确定了系数a1、a2和b,等式(4)被输入和存储在(电信设备120的)计算模块124中以用于对象的平均动脉压的任何计算,而不需要患者特定校准过程。
图10是与图1的设备100相关的数据性能图表1000。
下面将描述其余的配置。为了简洁起见,不再重复对不同配置之间共有的类似元件、功能和操作的描述;相反参考将要求(一个或多个)相关配置的相似部分。
在第二实施例中,等式(4)可以备选地由下面列出的等式(5)代替:
log(MAP)=b+a1 log(X1)+a2 log(X2)+...+an-1 log(Xn-1)+an log(Xn) (5)
其中,X1至Xn可以是基于以下的值:对象的任何生理特征(例如心率、呼吸率、心率变化性、血压、脉搏压力等),和/或可以根据生物信号导出的任何动脉波形特征(例如根据波形上的至少一个数据点、波形下的面积、波形的功率谱密度(PSD)图的频率值或峰度值等导出)。应当认识到,等式(5)的a1至an和b是预定系数。在本实施例中,使心搏周期波形信号归一化的步骤可以是可选的,这取决于X1至Xn中的任何中使用的值的类型,因为例如计算频率值/峰度值可能不要求执行所述归一化,而计算波形下的面积可以首先需要执行所述归一化(即见第一实施例的步骤206)。
此外,在应用于等式(5)以计算MAP之前还可以对所导出的特征(单独地或与其他特征组合)执行另外的数学运算(例如加法、减法、乘法、除法、幂函数、微分、积分、归一化、比率、统计函数等)。
在第三实施例中,代替包括两个单独的设备,即光学测量装置110和电信装置120,设备100本身可以被实现为单个等效电子装置,其中光学测量装置110和电信装置120是(硬件)集成的并被配置为执行第一实施例中描述的所有相同的功能。此外,图2的流程图200中的所有步骤202-210可以被实现为可通过互联网下载的用于存储在所述电子装置的存储器上的计算机程序产品。换句话说,如果对图2的方法有改进,则电子装置还可以(根据需要)利用下载的计算机程序产品的这些改进来更新。
在第四实施例中,图2的流程图200中的所有步骤202-210可以由一个电子装置来执行,一个电子装置可以是电信装置120或光学测量装置110(其也可以配备有显示单元)。换句话说,可以设想,各种模块,信号感测模块112、数据处理模块114和计算模块124可以形成相同的电子装置的部分,可能作为光学测量装置110或电信装置120的部分。单个电子装置也可以被实现为穿戴在对象的身体上的可穿戴感测装置。
在第五实施例中,图2中的方法的步骤210可以在确定数据处理模块114(例如)具有比计算模块124更高的处理能力时,由光学测量装置110的数据处理模块114而不是由电信装置120的计算模块124来执行,但是不应被理解为使数据处理模块114执行步骤210的限制标准。此外,步骤210的执行也可以基于由设备100的用户配置的期望的布置而动态地分配给数据处理模块114或计算模块124。
在第六实施例中,在图2的方法中还获得对象102的脉搏压力(PP)。脉搏压力的值可以由对象102自行提供,或经由诸如图1的光学测量装置110的测量装置自动测量,或经由使用其他已知的合适装置。具体地,人类的脉搏压力被定义为两个重要的心血管健康指标(即收缩血压(SBP)和舒张血压(DBP))之间的差。因此,通过利用下面所示的等式(6)和等式(7),对象102的两个血压值SBP和DBP分别可获得为:
SBP=MAP+2/3PP (6)
DBP=MAP-1/3PP (7)
总之,图2的提出的方法有利地使得能够简单地使用所述对象的动脉波形来测量对象的平均动脉血压(MAP)。具体地,提出的方法广泛地包括以下步骤:从对象的身体采集具有动脉波形的生物信号,分别识别生物信号内的归一化的面积和心率,以及最后基于上述等式(4)来计算平均动脉压。此外,布置为执行提出的方法的设备100的光学测量装置110有益地能够从(对象的)单个测量部位采集生物信号,而不要求可充气袖口(不同于传统的解决方案),而不要求在初次使用之前进行患者特定校准,并且还不要求用于分析的动脉波形的重搏切迹和舒张峰的识别。
尽管已经在附图和前面的描述中详细地说明和描述了本发明,但是这种说明和描述被考虑为说明性或示例性的,而不是限制性的;本发明不限于公开的实施例。本领域技术人员在实施要求保护的发明时可以理解和实现公开的实施例的其他变型。例如,在图2的方法的步骤206中,能够代替地在所计算的面积被归一化之前首先计算由心搏周期402包围的相关联的面积以获得归一化的面积。
另外,在图2的方法的步骤208中,可以备选地使用至少一个心搏周期而不是一对心搏周期(的相关联的特征)来执行心率(HR)的计算。为了说明,图9示出了可以基于PPG信号1000的任何选择的心搏周期1004的(例如)两个连续布置的谷V1和V2之间的时间间隔1002来计算心率的示例。在这种情况下,选择的心搏周期1004是PPG信号1000的第一心搏周期。特别地,可以使用选择的心搏周期1004的两个谷V1和V2之间的时间间隔1002以使用等式(8)来计算HR:
HRn=60/(TVn+1-TVn),n≥1 (8)
其中,TVn+1是在谷Vn+1处的时间,并且TVn是在谷Vn处的时间。
Claims (20)
1.一种导出对象的平均动脉压的方法,所述方法包括:
(i)从所述对象接收与生物信号的至少一个心搏周期相关的数据;
(ii)使接收到的与所述至少一个心搏周期相关的数据归一化;
(iii)计算由归一化的接收到的数据包围的面积以获得归一化的面积;
(iv)根据所述至少一个心搏周期来计算所述对象的心率;以及
(v)根据归一化的面积和所述心率来导出所述平均动脉压。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述数据与多个心搏周期相关并且所述方法可以包括使与所述心搏周期中的每个相关的各自的数据归一化;计算由各自的归一化的数据包围的各自的面积以获得各自的归一化的面积;并且根据所计算的归一化的面积获得平均归一化的面积作为归一化的面积。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述方法还包括根据连续布置的各自的心搏周期对来计算各自的心率;并且根据所述各自的心率获得平均心率作为所述心率。
4.根据任一前述权利要求所述的方法,其中,所述至少一个心搏周期包括一对心搏周期,并且其中,计算所述心率包括根据以下述等式计算所述心率:HR=60/T,
其中,HR为所述心率;并且
T是在连续布置的心搏周期对的各自的连续的收缩峰之间确定的时间段。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中,计算所述心率包括根据以下等式计算所述心率:HR=60/T,
其中,HR为所述心率;并且
T是在所述至少一个心搏周期的各自的连续的谷之间确定的时间段。
6.根据任一前述权利要求所述的方法,其中,导出所述平均动脉压包括根据以下等式导出所述平均动脉压:log(MAP)=b+a1 log(A)+a2 log(HR)
其中,MAP为所述平均动脉压;
A为所述归一化的面积;
HR为所述心率;并且
a1、a2和b为预定常数。
7.根据任一前述权利要求所述的方法,其中,计算由归一化的接收到的数据包围的面积包括关于定义所述至少一个心搏周期的时间轴计算所述面积。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,接收到的与所述至少一个心搏周期相关的数据包括所述至少一个心搏周期的波形信号,并且
其中,归一化所述接收到的数据包括从所述波形信号中减去所述波形信号的最小值以获得减去的信号,并将所述减去的信号除以所述减去的信号的最大值。
9.根据任一前述权利要求所述的方法,还包括:
获得所述对象的脉搏压力;并且
根据以下各自的等式导出所述对象的收缩血压和舒张血压:DBP=MAP–(1/3)PP,并且SBP=MAP+(2/3)PP,
其中,MAP为所述平均动脉压;
DBP为所述舒张血压;
SBP为所述收缩血压;并且
PP为所述脉搏压力。
10.一种用于导出对象的平均动脉压的计算机程序,所述计算机程序能够下载到电子装置并且包括指令集,所述指令集当被运行时被布置为控制所述电子装置的处理器以:
(i)从所述对象接收与生物信号的至少一个心搏周期相关的数据;
(ii)使接收到的与所述至少一个心搏周期相关的数据归一化;
(iii)计算由归一化的接收到的数据包围的面积以获得归一化的面积;
(iv)根据所述至少一个心搏周期来计算所述对象的心率;以及
(v)根据归一化的面积和所述心率来导出所述平均动脉压。
11.根据权利要求10所述的计算机程序,其中,所述计算机程序能通过互联网下载。
12.一种存储在电子装置的存储器中的计算机程序,所述计算机程序具有指令集,所述指令集当被运行时被布置为控制所述电子装置的处理器以:
(i)从对象接收与生物信号的至少一个心搏周期相关的数据;
(ii)使接收到的与所述至少一个心搏周期相关的数据归一化;
(iii)计算由归一化的接收到的数据包围的面积以获得归一化的面积;
(iv)根据所述至少一个心搏周期来计算所述对象的心率;以及
(v)根据归一化的面积和所述心率来导出所述对象的平均动脉压。
13.一种用于导出对象的平均动脉压的设备,所述设备包括:
(i)接收器,其用于从所述对象接收与生物信号的至少一个心搏周期相关的数据;
(ii)处理器,其用于:
(a)使接收到的与所述至少一个心搏周期相关的数据归一化;
(b)计算由归一化的接收到的数据包围的面积以获得归一化的面积;
(c)根据所述至少一个心搏周期来计算所述对象的心率;以及
(d)根据归一化的面积和心率来导出所述对象的所述平均动脉压。
14.根据权利要求13所述的设备,其中,所述设备是电子装置的形式。
15.根据权利要求14所述的设备,其中,所述电子装置是电信装置或光学测量装置。
16.根据权利要求13所述的设备,其中,所述设备包括光学测量装置和具有所述接收器的电信装置;并且其中,所述光学测量装置包括用于从所述对象获得所述生物信号的信号感测装置,以及用于确定与所述生物信号相关的数据的数据处理模块,其中,所述电信设备的所述接收器被布置为接收所述生物信号的所确定的数据。
17.一种导出对象的平均动脉压的方法,所述方法包括:
(i)从所述对象接收与生物信号的至少一个心搏周期相关的数据;以及
(ii)根据以下等式导出所述平均动脉压:log(MAP)=b+a1 log(X1)+a2 log(X2)+...+an-1 log(Xn-1)+an log(Xn),
其中,MAP为所述平均动脉压;
X1至Xn分别是基于接收的数据的所述对象的生理特征和/或动脉波形特征的值;以及
a1至an和b为预定常数。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,所述生理特征是从包含心率、呼吸率、心率变化性、血压和脉搏压力的组中选择的。
19.根据权利要求17或18所述的方法,其中,接收到的与所述至少一个心搏周期相关的数据包括所述至少一个心搏周期的波形信号,并且
其中,所述动脉波形特征是从包含根据所述波形信号上的至少一个数据点导出的波形特征、所述波形信号下的面积、频率值和根据所述波形信号的功率谱密度图获得的峰度值的组中选择的。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法,还包括使接收到的与所述至少一个心搏周期相关的数据归一化。
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