CN111757702A - 使用独立分量分析进行经腹胎儿血氧测量和/或经腹胎儿脉搏血氧测量的系统、装置和方法 - Google Patents
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Abstract
可以对多个检测电子信号执行独立分量分析，以分离检测电子信号中由不同源引起的信号。多个检测电子信号中的每一者都可以从单独检测器接收，并且可以对应于从妊娠哺乳动物的腹部和其中的胎儿发出的检测光信号。检测光信号可以对应于从光源投射到妊娠哺乳动物的腹部的光。可以分析分离信号以确定与入射在胎儿上的光对应的分离信号，可以对该分离信号进行分析以确定胎儿的胎儿血红蛋白氧饱和度水平。然后可以向用户提供胎儿血红蛋白氧饱和度水平的指示。
Description
相关申请
本申请是2017年12月29日提交的、标题为“SYSTEMS，DEVICES，AND METHODS FORPERFORMING TRANS-ABDOMINAL FETAL OXIMETRY AND/OR TRANS-ABDOMINAL FETAL PULSEOXIMETRY USING INDEPENDENT COMPONENT ANALYSIS”的第62/611,849号美国临时专利申请的非临时申请并要求其优先权，其通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明是医用设备的领域，尤指一种经腹胎儿血氧测量和经腹胎儿脉搏血氧测量的领域。
背景技术
血氧测量是一种确定哺乳动物血液中血红蛋白的氧饱和度的方法。通常，成人血红蛋白中有90％(或以上)为氧饱和(即，与氧结合)，而胎儿血液中则仅有30％-60％为氧饱和。脉搏血氧测量是血氧测量的一种，其利用一次心跳循环中的动脉血流量变化，以对血红蛋白氧饱和度测量进行内部校准。
当前监测胎儿健康的方法，诸如监测胎儿心率，在确定胎儿窘迫水平方面效率低下，并且有时提供指示胎儿窘迫的假阳性结果，这可能导致不必要的剖宫产。
发明内容
本文描述了使用独立分量分析进行经腹胎儿血氧测量和/或经腹胎儿脉搏血氧测量的系统、装置和方法。在一个实施例中，可以接收多个检测电子信号。多个检测电子信号中的每一者都可以是从与处理器通信耦合的单独检测器(例如，光电检测器)接收的，并且可以对应于从妊娠哺乳动物的腹部和其中容纳的胎儿发出的检测光信号。每个检测光信号可以被相应的检测器转换成多个检测电子信号之一。检测光信号可以对应于从光源投射到妊娠哺乳动物腹部的光。所述光可以包括两种以上不同波长或波长范围的光。例如，投射到妊娠哺乳动物腹部的光可以在红光、近红外光和/或红外光的范围内。
然后，可以对多个检测电子信号进行独立分量分析，以分离检测电子信号中由不同源(例如，母体光电容积图、胎儿光电容积图、母体呼吸信号、子宫张力信号和/或噪声信号)引起的信号。每个分离的信号可以对应于不同的源。
可以分析分离的信号以确定与入射在胎儿上的光对应的分离信号。在一些实施例中，与入射在胎儿上的光对应的分离信号是胎儿光电容积图信号。可以分析与入射在胎儿上的光对应的分离信号，以确定胎儿的胎儿血红蛋白氧饱和度水平。然后可以向用户提供胎儿血红蛋白氧饱和度水平的指示。有时，胎儿氧饱和度水平可以作为数值或作为图表上描绘的值提供给用户。在一些情况下，可以以例如30秒、1分钟、2分钟、5分钟、10分钟、20分钟和/或30分钟的时间加权平均值来提供胎儿血红蛋白氧饱和度水平。
在一些实施例中，可以分析与入射在妊娠哺乳动物上的光对应的分离信号(例如，母体光电容积图、母体呼吸信号、子宫张力信号等)，以确定例如妊娠哺乳动物的状况和/或与入射在妊娠哺乳动物上的光对应的分离信号如何促成初始接收的检测电子信号。然后，可以将分析结果的指示提供给用户。
在一些实施例中，可以在执行独立分量分析之前对接收的多个检测电子信号进行滤波和/或放大。有时，这种滤波和/或放大可以结合使用接收的辅信号(例如，母体心率、胎儿心率、噪声等)。当接收到辅信号时，在对接收的多个检测电子信号进行滤波之前，可以在时间和/或相位上与辅信号同步。
在另一实施例中，处理器可以从第一检测器接收第一检测电子信号，从第二检测器接收第二检测电子信号，并且从第三检测器接收第三检测电子信号。第一检测器、第二检测器和第三检测器中的每一者都可以与处理器通信耦合。第一检测电子信号、第二检测电子信号和第三检测电子信号中的每一者都可以对应于由妊娠哺乳动物的腹部和其中的胎儿发出的检测光信号，该检测光信号由相应的第一检测器、第二检测器和第三检测器检测到并被转换成相应的第一检测电子信号、第二检测电子信号和第三检测电子信号。检测光信号可以对应于由一个或多个光源投射在妊娠哺乳动物的腹部中的光信号。
处理器可以对第一检测电子信号、第二检测电子信号和第三检测电子信号执行独立分量分析，以生成第一分离信号、第二分离信号和第三分离信号。第一分离信号、第二分离信号和第三分离信号可以分别归因于由第一源、第二源和第三源产生的第一检测电子信号、第二检测电子信号和第三检测电子信号。分离信号之一(例如，第三分离信号)可以对应于胎儿光电容积图信号。然后，可以分析与胎儿光电容积图信号对应的分离信号，以确定胎儿的血红蛋白氧饱和度水平。然后可以有助于向用户提供胎儿的血红蛋白氧饱和度水平的指示。
在一些实施例中，第一分离信号的第一源可以是妊娠哺乳动物的运动伪像、妊娠哺乳动物的呼吸、妊娠哺乳动物的光电容积图变化、妊娠哺乳动物的子宫张力或噪声。
在一些实施例中，第二分离信号的第二源可以是妊娠哺乳动物的运动伪像、妊娠哺乳动物的呼吸、妊娠哺乳动物的光电容积图变化、妊娠哺乳动物的子宫张力或噪声。在大多数情况下，第二源的源将与第一源的源不同。
有时，在执行独立分量分析之前，处理器可以从第四检测器接收第四检测电子信号。第四检测电子信号可以对应于从妊娠哺乳动物的腹部和其中的胎儿发出的检测光信号，该检测光信号由第四检测器检测到并被转换成第四检测电子信号。可以对/使用第一检测电子信号、第二检测电子信号、第三检测电子信号和第四检测电子信号执行独立分量分析，以生成第一分离信号、第二分离信号、第三分离信号和第四分离信号。第四分离信号可以由第四源引起。示例性第四源包括但不限于妊娠哺乳动物的运动伪像、妊娠哺乳动物的呼吸、妊娠哺乳动物的光电容积图变化、妊娠哺乳动物的子宫张力和噪声。
附图说明
在附图的图中以示例而非限制的方式示出了本发明，其中：
图1是示出根据本发明的一些实施例的用于确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平的示例性系统的框图；
图2A提供根据本发明的一些实施例的带有三个检测器的示例性胎儿血红蛋白探针的示图；
图2B提供根据本发明的一些实施例的带有五个检测器的示例性胎儿血红蛋白探针的示图；
图3是示出根据本发明的一些实施例的使用独立分量分析进行经腹和/或子宫内胎儿血氧测量和/或胎儿脉搏血氧测量以确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平的示例性过程的流程图；
图4是示出根据本发明的一些实施例的使用独立分量分析进行经腹和/或子宫内胎儿血氧测量和/或胎儿脉搏血氧测量以确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平的示例性过程的流程图；
图5是示出根据本发明的一些实施例的使用独立分量分析进行经腹和/或子宫内胎儿血氧测量和/或胎儿脉搏血氧测量以确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平的示例性过程的流程图；以及
图6示出根据本发明的一些实施例的其中可以存储和执行实例化本发明的方法的计算机可读指令的计算机系统的组件。
具体实施方式
本文描述了用于进行经腹胎儿血氧测量和/或胎儿脉搏血氧测量的系统、装置和方法。胎儿血氧测量及/或胎儿脉搏血氧测量的重要输出信息为，胎儿血液的氧饱和度(又称为“胎儿血红蛋白氧饱和度”及“氧饱和度”)，其亦指胎儿血液中与氧结合的血红蛋白百分比。经过训练的医疗专业人员可藉由胎儿血液的氧饱和度，以评估如阵痛分娩过程中的胎儿健康状况(例如，低氧或胎儿酸中毒的水平)及处于的压力程度。通常，胎儿血液的氧饱和度数值落于30-60％范围内，而任何低于30％的情况则表示可能出现胎儿窘迫情形。
为了以下讨论的目的，术语“妊娠哺乳动物”或“母体”或“母亲”用于指代怀有胎儿的女性人类或动物(例如，马或牛)。在大多数实施例中，妊娠个体将是人类，但这不是必需的，因为本发明可用于几乎任何妊娠哺乳动物。
图1是示出使用独立分量分析进行经腹和/或子宫内胎儿血氧测量和/或胎儿脉搏血氧测量以确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平的示例性系统的框图。系统100的组件可以经由有线和/或无线通信链路耦合在一起。在一些情况下，可以使用被设计为在相对短的距离内进行通信的短距离无线通信协议(例如，
近场通信(NFC)、射频识别(RFID)和Wi-Fi)以及例如以下所述的计算机或个人电子设备(例如，平板电脑或智能手机)来实现系统100的一个或多个组件的无线通信。可以经由例如板载电源(例如，电池)和/或到外部电源(例如，主电源)的耦合器(例如，插头)将电能供应给系统100和/或其任何组件。在一些情况下，电池可以是可充电的。
系统100包括光源105和检测器160，其有时可以容纳在单个壳体中，该壳体可以被称为胎儿血红蛋白探针115。在一些情况下，胎儿血红蛋白探针115可以是脉搏血氧测量装置或脉搏血氧仪。光源105可以包括单个或多个光源，并且检测器160可以包括单个或多个检测器。
光源105可以将一种或多种波长的光(包括电磁光谱的红色、近红外(NIR)和/或红外波段内的光)传输到妊娠哺乳动物的腹部。通常，由光源105发射的光将被聚焦或作为窄光束发射，以减少进入妊娠哺乳动物腹部时光的扩散。
光源105可以是例如LED和/或激光、可调谐灯泡和/或可调谐LED，在一些情况下，可以将其耦合到光缆。在一些情况下，光源105可以是可调谐的或用户可配置的，而在其他情况下，一个或多个光源可以被配置为发出在预定波长范围内的光。附加地或替代地，一个或多个滤波器(未示出)和/或偏振器可以将由光源105发射的光滤波/偏振以具有一个或多个优选波长。这些滤波器/偏振器也可以是可调的或用户可配置的。
在一些实施例中，光源105可以是两个以上光源105的阵列。示例性光源105是具有相对较小的形状因子和高效率以便限制光源105发出的热量的光源。在一个实施例中，光源105被配置为发射850nm的光，其示例是OSRAM Opto Semiconductors制造的发射850nm光的Dragon Dome Package的LED(型号SFH4783)，其长度为7.080毫米，宽度为6.080毫米。
在一些实施例中，一个或多个光源105可以是光缆，其传输由不驻留在胎儿血红蛋白探针115内的另一源(例如，激光或可调谐灯泡或LED)产生的光。在一些情况下，光源105可以是可调谐的或用户可配置的，而在其他情况下，一个或多个光源可以被配置为发出在预定波长范围内的光。附加地或替代地，一个或多个滤波器(未示出)和/或偏振器可以将由光源105发射的光滤波/偏振以具有一个或多个优选波长。这些滤波器/偏振器也可以是可调的或用户可配置的。
示例性光源105可以具有相对较小的形状因子并且可以以高效率操作，这可以用于例如节省空间和/或限制光源105发出的热量。在一个实施例中，光源105被配置为发射770-850nm范围内的光。光源的示例性通量比包括但不限于175-260mW的光通量/辐射通量、300-550mW的总辐射通量和0.6W-3.5W的额定功率。
检测器160可以被配置为经由例如透射和/或反向散射来检测从妊娠哺乳动物和/或胎儿发出的光信号。检测器160可以将该光信号转换成电子信号，该电子信号可以被传送到计算机或处理器和/或可以将信号传送到计算机/处理器的板载收发器。由检测器160检测到并转换成电信号的光学光线在本文中可以称为检测电子信号。然后可以对该检测电子信号进行处理，以确定有多少不同波长的光入射到胎儿氧合血红蛋白和/或脱氧血红蛋白上、被其散射和/或吸收，从而可以确定胎儿血红蛋白的氧饱和度水平。将在下面更详细地讨论该处理。
示例性检测器160包括但不限于相机、传统光电倍增管(PMT)、硅PMT、雪崩光电二极管和硅光电二极管。在一些实施例中，检测器可以具有相对较低的成本(例如，$50或更低)、低电压要求(例如，小于100伏)和非玻璃(例如，塑料)形状因子。但是，这些替代方案与PMT具有不同的敏感性。在其他实施例中，(例如，非接触式脉搏血氧测量)，可以部署敏感相机以接收从妊娠哺乳动物的腹部发出的光。例如，检测器160可以是敏感相机，其适于捕获由于胎儿心跳时心血管压力的变化而引起的胎儿肤色的微小变化。在这些实施例中，检测器160和/或胎儿血红蛋白探针115可以与妊娠哺乳动物的腹部接触或不接触，因为该实施例可以用于执行所谓的非接触式脉搏血氧测量。在这些实施例中，光源105可以适于提供指向妊娠哺乳动物的腹部的光(例如，在可见光谱中的光、近红外光等)，使得检测器160能够接收/检测到妊娠哺乳动物的腹部和胎儿发出的光。检测器160捕获的光可以被传送到计算机150进行处理，以用于根据例如本文所述的一种或多种处理将图像转换成胎儿血红蛋白氧饱和度的测量结果。
胎儿血红蛋白探针115、光源105和/或检测器160可以具有任何适当的尺寸，并且在一些情况下，可以使用任何适当的尺寸调整系统(例如，腹部大小和/或胎儿年龄等)来调整大小以适应妊娠哺乳动物和/或胎儿的大小。胎儿血红蛋白探针115的示例性尺寸包括4cm-40cm的长度和2cm-10cm的宽度。在一些情况下，胎儿血红蛋白探针115的大小和/或构造或其组件可以对妊娠哺乳动物和/或胎儿的皮肤色素沉着作出反应。在一些情况下，胎儿血红蛋白探针115可以通过与某种机构(例如，按扣、环等)配合的带或条(未示出)应用于妊娠哺乳动物的皮肤。
系统100包括多个可选独立传感器/探针，其被设计成监测母体和/或胎儿健康的各个方面，并且可以与妊娠哺乳动物接触。这些探针/传感器是NIRS成人血红蛋白探针125、脉搏血氧测量探针130、多普勒和/或超声探针135、子宫收缩测量装置140和心电图(ECG)装置170。并非系统100的所有实施例都将包括所有这些组件。ECG装置170可以用于确定妊娠哺乳动物和/或胎儿的心率。在一些实施例中，系统100还可以包括可以用于确定胎儿心率的子宫内脉搏血氧测量探针(未示出)。多普勒和/或超声探针135可以被配置为放置在妊娠哺乳动物的腹部上，并且可以具有近似于银制美元硬币的大小和形状，并且可以提供关于胎儿位置、取向和/或心率的信息。脉搏血氧测量探针130可以是放置在妊娠哺乳动物的手和/或手指上以测量妊娠哺乳动物的血红蛋白氧饱和度的常规脉搏血氧测量探针。NIRS成人血红蛋白探针125可以放置在例如妊娠哺乳动物的第二指上，并且可以被配置为例如使用近红外光谱来计算成人氧合血红蛋白与成人脱氧血红蛋白的比率。NIRS成人血红蛋白探针125也可以用于确定妊娠哺乳动物的心率。
可选地，系统100可以包括子宫收缩测量装置140，其被配置为测量妊娠哺乳动物的子宫收缩的强度和/或时间。在一些实施例中，通过子宫收缩测量装置140按照随时间变化的压力(以例如mmHg测量)来测量子宫收缩。在一些情况下，子宫收缩测量装置140是和/或包括分娩换能器，其是包括压力感测区域的仪器，该压力感测区域检测腹部轮廓的变化以测量子宫活动并以此方式监测收缩的频率和持续时间。
在另一实施例中，子宫收缩测量装置140可以被配置为使电流流过妊娠哺乳动物并测量随着子宫收缩的电流变化。附加地或替代地，子宫收缩也可以使用例如由检测器160接收/检测的光经由近红外光谱法来测量，因为子宫收缩是肌肉收缩，是子宫肌在收缩状态和松弛状态之间的振荡。在这两个阶段中，子宫肌肉的耗氧量是不同的，并且使用NIRS可以检测到这些差异。
来自NIRS成人血红蛋白探针125、脉搏血氧测量探针130、多普勒和/或超声探针135和/或子宫收缩测量装置140的测量结果和/或信号可以被传送至与计算机150通信的接收器145并在显示装置155上显示，并且在一些情况下可以被视为辅信号。如下面将要讨论的，可以将NIRS成人血红蛋白探针125、脉搏血氧测量探针130、多普勒和/或超声探针135、子宫收缩测量装置140提供的测量结果与胎儿血红蛋白探针115结合使用以将胎儿脉搏信号和/或胎儿心率与母体脉搏信号和/或母体心率分离。接收器145可以被配置为从系统100的一个或多个组件接收信号和/或数据，所述组件包括但不限于胎儿血红蛋白探针115、NIRS成人血红蛋白探针125、脉搏血氧测量探针130、多普勒和/或超声探针135、子宫收缩测量装置140和/或ECG装置170。接收器145与系统的其他组件的通信可以使用有线或无线通信进行。
在一些情况下，NIRS成人血红蛋白探针125、脉搏血氧测量探针130、多普勒和/或超声探针135、子宫收缩测量装置140和/或ECG装置170中的一者或多者可以包括专用显示器，该显示器将测量结果提供给例如用户或医疗提供者。重要的是要注意，并非在所有情况下都可以使用所有这些探针。例如，当妊娠哺乳动物在医院或治疗机构外部(例如，在家或工作中)使用胎儿血红蛋白探针115时，则可以不使用系统100的一些探针(例如，NIRS成人血红蛋白探针125、脉搏血氧测量探针130、多普勒和/或超声探针135、子宫收缩测量装置140)。
在一些情况下，接收器145可以被配置为处理或预处理接收的信号，以例如使信号与计算机150兼容(例如，将光信号转换成电信号)、改善SNR、放大接收的信号等。在一些情况下，接收器145可以驻留在计算机150内和/或是计算机150的组件。而且，接收器145不限于单个接收器，因为任何数量的适当接收器(例如，2个、3个、4个、5个)可以用于从系统100组件接收信号并将它们传送到计算机150。在一些实施例中，计算机150可以放大或以其他方式调节接收的反射信号，以便例如改善信噪比。
接收器145可以将接收的预处理和/或处理信号传送到计算机150。计算机150可以起到处理接收的信号的作用，这将在下面更详细地讨论，并且有助于将结果提供给显示装置155。示例性计算机150包括台式计算机和膝上型计算机、服务器、平板计算机、个人电子设备、移动设备(例如，智能电话)等。示例性显示装置155是计算机监视器、平板计算机设备以及由系统100的一个或多个组件提供的显示器。在一些情况下，显示装置155可以驻留在接收器145和/或计算机150中。
在一些实施例中，妊娠哺乳动物可以通过例如电隔离器120与系统100的一个或多个组件电绝缘。示例性电隔离器120包括变压器和非导电材料。
胎儿血红蛋白探针115可以用于将NIR光引导到妊娠哺乳动物的腹部，以到达胎儿并检测入射到胎儿的光。胎儿血红蛋白探针115可以例如连续和/或以脉冲方式发射NIR光。然后可以对反射光进行处理，以确定有多少不同波长的光被胎儿氧合血红蛋白和/或脱氧血红蛋白反射和/或吸收，从而可以确定胎儿血红蛋白的氧饱和度水平。将在下面更详细地讨论该处理。在一些实施例中，胎儿血红蛋白探针115可以部分或全部配置为单次使用或一次性的探针，其固定在妊娠哺乳动物的皮肤上，例如妊娠哺乳动物的腹部上，并且在一些实施例中，在耻骨(比基尼)区域。
胎儿血红蛋白探针115的示例性尺寸包括但不限于长2-16英寸和宽0.5-8英寸。在一些情况下，胎儿血红蛋白探针115可以具有各种尺寸，以便例如适应变化的临床需求、胎儿的大小、胎儿的位置、妊娠哺乳动物的大小和/或妊娠哺乳动物的腹部的大小。
本文公开的胎儿血红蛋白探针115可以包括壳体102，该壳体被配置为容纳胎儿血红蛋白探针115的一个或多个组件。尽管本文公开的实施例具有包含在单个壳体102中的胎儿血红蛋白探针115的所有组件，但这不是必需的情况，例如，胎儿血红蛋白探针115的两个以上组件可以容纳在单独的壳体102中。例如，壳体102可以是正方形、圆形或矩形，并且在一些情况下可以被设计为根据例如妊娠哺乳动物腹部的拓扑、妊娠哺乳动物和/或胎儿的皮肤色素沉着水平等进行调整。
在一些实施例中，胎儿血红蛋白探针115和/或壳体102可以是一次性的，并且在其他实施例中，胎儿血红蛋白探针115(包括和/或壳体102)可以被配置为多次使用(即，可重复使用)。在一些实施例中，(例如，当胎儿血红蛋白探针被配置为一次性的时)，可以包括被设计成施加到妊娠哺乳动物腹部的皮肤上的粘合剂(例如，胶水、胶带等)，该粘合剂被配置为将壳体102/胎儿血红蛋白探针115直接贴在妊娠哺乳动物腹部的皮肤上，并以类似于粘贴的方式将其固定在此处。在一些情况下，胎儿血红蛋白探针115可以通过由壳体102提供的、与某种机构(例如，按扣、环等)配合的带或条(未示出)应用于妊娠哺乳动物的皮肤。在一些情况下，壳体102可以附接/邻近妊娠哺乳动物的皮肤，从而使其不移动，并且在其他情况下，可以允许其移动以便例如获得更好的测量结果/读数。在一些情况下，壳体102和/或其一部分可能不适合与妊娠哺乳动物的腹部接触。
在一些实施例中，壳体102和/或其一部分可以与装配在胎儿血红蛋白探针115上的可重复使用和/或一次性套筒(未示出)配合，以便可以将胎儿血红蛋白探针115放置在壳体102可重复使用和/或一次性使用的套筒内，以便可以将其应用于妊娠哺乳动物的皮肤。
胎儿血红蛋白探针115可以适于将一种或多种波长的光引导或照射到妊娠哺乳动物的腹部，并接收与该光从妊娠哺乳动物的组织和液体以及胎儿的组织和液体反射的部分对应的信号。
可选地，胎儿血红蛋白探针115可以包括一种或多种机构，其使得发射的光能够被引导到特定方向。这样的机构包括但不限于楔形或粘合材料，其可以是透明的或基本上透明的。例如，胎儿血红蛋白探针115可以包括位于一侧的楔形物，该楔形物用于将光沿相对于妊娠哺乳动物皮肤的表面的特定方向引导和/或定位检测器或收发器以接收优化量的反射光。
在一些实施例中，胎儿血红蛋白探针115可以适于由妊娠哺乳动物佩戴延长的时间段(例如，几天、几周等)，这不一定与阵痛和分娩过程一致以便例如监测胎儿的健康。在一些实施例中，胎儿血红蛋白探针115的一个或多个组件可以位于胎儿血红蛋白探针115的外部，并且可以经由例如一根或多根光纤或以太网电缆与其光学连接。
胎儿血红蛋白探针115可以具有任何适当的尺寸，并且在一些情况下，可以使用任何适当的尺寸调整系统(例如，腰围大小和/或小、中、大等)来调整大小以适应妊娠哺乳动物的大小。胎儿血红蛋白探针115的示例性尺寸包括4cm-40cm的长度和2cm-10cm的宽度。在一些情况下，胎儿血红蛋白探针115的大小和/或构造或其组件可以对妊娠哺乳动物和/或胎儿的皮肤色素沉着作出反应。
将理解的是，尽管本文将胎儿血红蛋白探针115的组件描述为包括在单个探针中，但这未必一定如此，因为胎儿血红蛋白探针115的组件可以以应用于妊娠哺乳动物的两种以上不同的对象/装置的形式存在。在一些情况下，可以使用一个以上的胎儿血红蛋白探针115，以便例如提高胎儿血氧饱和度测量结果的准确性。例如，第一胎儿血红蛋白探针115(或其组件)可以放置在妊娠哺乳动物的腹部的左侧，而第二胎儿血红蛋白探针115(或其组件)可以放置在妊娠哺乳动物的腹部的右侧。
本文公开的经腹胎儿血氧测量方法可以至少部分地利用包括多个检测器的胎儿血红蛋白探针来执行。通常，可以通过驻留在壳体内的一个或多个光源胎儿血红蛋白探针将光引导到妊娠哺乳动物的腹部。这些光中的一些可以被妊娠哺乳动物和/或胎儿反射，然后可以被驻留在胎儿血红蛋白探针壳体内的多个检测器之一接收。可以通过例如电池或外部电源向胎儿血红蛋白探针供电。
胎儿血红蛋白探针的示例由图2A和图2B提供，其分别示出示例性胎儿血红蛋白探针115A和115B。胎儿血红蛋白探针115A包括位于外壳102内的一个光源105、第一检测器160A、第二检测器160B和第三检测器160C。在胎儿血红蛋白探针115A中，第一检测器160A位置最靠近(例如，0.5-3cm)光源105，第三检测器160C位置离光源105最远(例如，3-10cm)，并且第二检测器160B位于第一检测器105A和第三检测器105C之间。光源105和检测器160B之间的示例性距离是0.5-8cm。
胎儿血红蛋白探针115B包括位于壳体102内的光源105、第一检测器160A、第二检测器160B、第三检测器160C、第四检测器160D和第五检测器160E。在胎儿血红蛋白探针115B中，第一检测器160A和第四检测器160D位于在检测器160A和160D之间的水平轴线的中心大致对准的行中。光源105与第一检测器160A和第四检测器160D之间的水平轴线的中心的近似距离(沿一等分光源105的中心的Y轴测量)为0.5-3cm。第二检测器160B和第五检测器160E位于在检测器160B和160D之间的水平轴线的中心大致对准的行中。在大多数情况下，第一检测器160A和第四检测器160D和/或第二检测器160B和第五检测器160E与光源105的距离相同(如图2B所示)，但是并不一定总是如此。例如，检测器160A可以与光源105相距2cm，检测器160B可以与光源105相距4cm。光源105与第二检测器160B和第五检测器160D之间的水平轴线的中心的近似距离(沿一等分光源105的中心的Y轴测量)为0.5-8cm。第三检测器160C可以距光源105约3-10cm。在一些情况下，胎儿血红蛋白探针115可以包括多个光源105。在一些实施例中，胎儿血红蛋白探针115A和/或115B的组件的数量和/或构造可以与图2A和图2B中所示的不同。例如，胎儿血红蛋白探针115A和/或115B可以具有多个光源105、更多的检测器160和/或更少的检测器。
检测器160A-160E可以适于检测从妊娠哺乳动物的腹部发出的光和/或光信号。检测到的光信号可以对应于由光源105投射并入射在妊娠哺乳动物和/或胎儿上的光。检测器160和/或160A-160E将该光信号转换成数字和/或电子信号(在本文中称为“检测电子信号”)，其可以被传送到如接收器145的接收器、如计算机150的计算机、如处理器604的处理器和/或板载收发器，其能够将信号传送到计算机/处理器。
胎儿血红蛋白探针115的组件被布置成使得第一检测器160A和第二检测器160B分别可以位于距光源105约1.5-4cm(沿Y轴)的位置，并且它们之间的距离约为1-4厘米(沿Y轴)。
由于第一和/或第四(当存在时)检测器160A和160D相对靠近光源105，因此其检测到的信号可以检测主要由妊娠哺乳动物反射的光产生的信号，几乎没有来自入射到胎儿上的光的贡献，并且这些信号可以用于例如确定妊娠哺乳动物的运动伪像、母体光电容积图信息(例如，光电容积图变化)、母体心跳信息等。在例如采用ICA从总信号中分离胎儿信号的实施例中，来自第一检测器160A的信号可以用于确定例如妊娠哺乳动物的第一类型信号/信息(例如，光电容积图信息)，并且第四检测器160D可以用于确定妊娠哺乳动物的第二类型信号/信息(例如，运动伪像、母体呼吸信号或妊娠哺乳动物心跳信息)。为了以下讨论的目的，术语“呼吸”用于表示一定量的气体流入和流出肺部的运动，也称为通气。
在一些情况下，第一和/或第四检测器160A和160D可以比驻留在壳体102中的其他检测器更小和/或相对更不敏感(例如，更低的增益)。即使第一和/或第四检测器160A和160D可以更小和/或相对更不敏感，也期望它们仍将至少部分由于它们各自相对靠近光源105而检测到强度足够的信号。第一和/或第四检测器160A和160D的更小尺寸/更低敏感度例如可以用来降低制造胎儿血红蛋白探针102的成本并减小胎儿血红蛋白探针102的整体尺寸，这可以使妊娠哺乳动物佩戴胎儿血红蛋白探针102更舒服。
因为第二检测器160B和第五检测器160E的位置离光源105更远，所以这些检测器检测到的信号的大部分(与检测器160A和160D检测到的信号相比)可以入射到胎儿上。换句话说，由于预期入射到妊娠哺乳动物的腹部上的光将更远离光源扩散，因此，可以预期远离光源的检测器会检测入射到妊娠哺乳动物腹部(包括其中的胎儿)的更多扩散区域上的光。因此，很有可能第二检测器160B和第五检测器160E检测到的信号的大部分将入射到胎儿上。这可以引起检测电子信号具有更高的胎儿/妊娠哺乳动物比率。然后，可以将第二检测器160B和第五检测器160E检测到的两个信号与例如第一检测器160A检测到的信号、第四检测器160D检测到的信号和/或一个或多个辅信号(例如，胎儿心跳)彼此相关，以便例如放大或增强入射到胎儿上的信号部分(胎儿信号)和/或将胎儿信号与总信号分离。
第三检测器160C可以具有与第二检测器160C和/或第五检测器160E相同的大小和/或增益，并且在其他实施例中，可以更大和/或增益更高，以便例如根据距光源105的相对距离来检测强度足够的信号。
与由第一、第二、第四和/或第五检测器160A、160B、160D和/或160E检测到的信号相比，由第五检测器160E检测到的信号可以提供具有更高胎儿/妊娠哺乳动物比率的信号，这部分是由于其靠近光源105。
在一些实施例中，检测器160可以是敏感相机，其适于捕获由于胎儿心跳时心血管压力的变化而引起的胎儿肤色的微小变化。在这些实施例中，胎儿血红蛋白探针115可以与妊娠哺乳动物的腹部接触或不接触，因为该实施例可以用于执行所谓的非接触式脉搏血氧测量。在这些实施例中，胎儿血红蛋白探针115的光源105可以适于提供指向妊娠哺乳动物的腹部的光(例如，在可见光谱中的光、近红外光等)，使得检测器160能够接收妊娠哺乳动物的腹部和胎儿反射的光。在该实施例中，检测器160A-160E捕获的反射光可以被传送到计算机150进行处理，以用于根据例如本文所述的一种或多种处理将图像转换成胎儿血红蛋白氧饱和度的测量结果。
应当理解，胎儿血红蛋白探针115可以包括任何数量的光源和/或检测器。在一些情况下，可以使用一个以上的胎儿血红蛋白探针115。附加地或替代地，除了外部光源105和/或检测器160之外，还可使用胎儿血红蛋白探针115。
图3示出使用独立分量分析进行经腹和/或子宫内胎儿血氧测量和/或胎儿脉搏血氧测量以确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平的示例性方法300的流程图。方法300可以由例如系统100和/或其组件和/或如系统600的计算机系统和/或其组件执行。
在步骤305中，接收器(诸如接收器145)和/或处理器(诸如处理器604)可以从多个(例如，3、4、5、6、7、8、9等)检测器(例如，检测器160)接收多个检测电子信号。每个接收的检测电子信号可以对应于由多个检测器中包括的检测器(诸如检测器160A、160B、160C、160D或160E)接收的光信号，其已经被转换成数字和/或电子信号，在本文中可以称为“检测电子信号”。每个检测器接收的光信号可以对应于从一个或多个光源(例如，光源105)投射到妊娠哺乳动物的腹部中、从妊娠哺乳动物的腹部和其胎儿发出(反射、反向散射和/或透射)的光信号。接收的检测电子信号可以包括已经入射到一层或多层母体和/或胎儿组织上的光或光子。另外，检测电子信号可以包括由不同源贡献的部分或信号，其包括但不限于母体呼吸、母体光电容积图变化、子宫张力变化、胎儿光电容积图、噪声、运动伪像等。
通常，引导到妊娠哺乳动物的腹部和胎儿的光将具有至少两种不同的波长和/或频率(例如，红色、红外、近红外等)，并且接收的检测电子信号可以对应于这些不同波长的光。例如，在一个实施例中，如图2所示且如上所述，在胎儿血红蛋白探针(诸如示例性胎儿血红蛋白探针115A)中可以存在五个检测器。例如，由光源105投射到妊娠哺乳动物的腹部的光可以从妊娠哺乳动物的腹部和胎儿发出，并且可以被一个或多个检测器160A-160E检测到。然后，相应检测器160A-160E可以将它们检测到的光转换成检测电子信号，并且这些检测电子信号可以由例如接收器(如接收器145)、处理器(如处理器604)和/或计算机(如计算机150)接收。
在步骤310中，可以执行独立分量分析(ICA)来分离多个信号，这些信号可以包括在步骤305中接收的一个或多个检测电子信号中。通过ICA从多个检测电子信号中分离出的每个信号可以由与例如妊娠哺乳动物的身体、其胎儿或噪声相关联的不同源产生。可以通过ICA分离的信号的示例性源包括但不限于母体呼吸、母体光电容积图变化、胎儿光电容积图变化、子宫张力变化和运动伪像。通常，可以进行ICA来生成针对母体呼吸的分离信号、针对母体光电容积图变化的分离信号、针对胎儿光电容积图变化的分离信号以及针对噪声的分离信号。应当理解，ICA可以从可能与上述不同/互换的各种源生成分离信号。在一些情况下，ICA可以生成与其接收的检测电子信号的数量成比例的分离信号(即，三个检测电子信号产生三个分离信号；四个检测电子信号产生四个分离信号，等等)。
在一些实施例中，步骤310的执行可以包括使用盲源分离来分离出由不同源引起的信号。附加地或替代地，ICA的执行可以基于或包括最大似然估计(MLE)。ICA的目的可以是分离接收的检测电子信号中与已经入射到胎儿上的光对应的部分和/或分离胎儿光电容积图信号。有时，接收的检测信号中与已经入射到和/或入射到胎儿上的光对应的部分在本文中可以被称为“胎儿信号”。
接下来，可以分析与入射到胎儿上的光相关联的分离信号(通常是胎儿光电容积图信号)，以确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平(步骤315)。在一些实施例中，胎儿信号可以对应于胎儿光电容积图信号。在一些实施例中，步骤315的执行可以包括确定胎儿信号中包括的第一波长的光(例如，红光)与胎儿信号中包括的第二波长的光(例如，近红外(NIR)光)的比率，并且该比率可以用于通过该比率与胎儿血红蛋白的氧饱和度之间的已知相关性(例如，通过使用比尔-朗伯定律和/或修正的比尔-朗伯定律)来确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平。然后可以通过例如将胎儿血红蛋白氧饱和度水平传送到如显示装置155的显示装置(例如，计算机的显示屏)来有助于向用户(例如，医生或护士)提供确定的胎儿血红蛋白氧饱和度水平(步骤320)。在一些实施例中，可以通过向用户提供显示胎儿血红蛋白氧饱和度水平和/或胎儿血红蛋白氧饱和度水平的变化的数值和/或图表来执行步骤320。附加地或替代地，可以以例如30秒和/或1分钟、2分钟、5分钟、10分钟、20分钟和/或30分钟的时间加权平均值来提供胎儿血红蛋白氧饱和度水平。
可选地，在一些实施例中，可以分析在步骤310中产生的一个或多个分离信号(步骤325)，以便例如检测正在分析的相应分离信号的源。例如，如果在步骤310中分离的信号之一对应于母体呼吸信号，则可以分析该分离信号以确定妊娠哺乳动物的呼吸和/或呼吸周期的一个或多个特征。附加地或替代地，如果在步骤310中分离的信号之一对应于子宫张力信号(其可以指示子宫的肌肉状态)，则可以分析该分离信号以确定妊娠哺乳动物子宫的收缩和/或肌肉张力的一个或多个特征。附加地或替代地，如果在步骤310中分离的信号之一对应于母体光电容积图，则可以分析该分离信号以确定妊娠哺乳动物的血红蛋白氧饱和度的一个或多个特征。然后，可以经由例如将结果传送到显示装置来将该分析的结果提供给用户(步骤330)。
图4示出使用独立分量分析进行经腹和/或子宫内胎儿血氧测量和/或胎儿脉搏血氧测量以确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平的示例性方法400的流程图。方法400可以由例如系统100和/或其组件和/或如系统600的计算机系统和/或其组件执行。
最初，可以执行步骤305。然后，在步骤410中可以接收一个或多个辅信号。在一些情况下，辅信号可以是不是检测光信号或与检测光信号不相关的信号，并且在其他情况下，辅信号可以从检测光信号中得出。示例性辅信号包括但不限于妊娠哺乳动物的心跳信号(如可以由ECG装置170之类的ECG设备提供)、胎儿的心跳信号(如可以由超声装置多普勒/超声探针135提供)、妊娠哺乳动物的脉搏血氧测量信号(如可以通过脉搏血氧测量探针130之类的脉搏血氧测量探针提供)、妊娠哺乳动物的血红蛋白氧饱和度的指示(如可以通过NIRS成人血红蛋白探针125提供)和/或子宫张力和/或收缩的指示(如可以通过子宫收缩测量装置提供)。
在步骤415中，可以放大、滤波或以其他方式处理在步骤305和410中接收的信号，以便例如减少噪声和/或放大信号或其一部分。在大多数情况下，将对每个接收的信号分别执行步骤415。在一些实施例中，步骤415的执行可以包括执行已知的放大和/或滤波技术。
在一些实施例中，步骤415的执行可以包括利用在步骤410中接收的辅信号处理在步骤305中接收的一个或多个信号。例如，如果辅信号是母体心率信号(如可以从例如ECG装置170接收)，则可以使用母体心率信号来确定在步骤305中接收的信号的哪些部分是由妊娠哺乳动物引起的。然后可以从在步骤305中接收的信号中减去和/或除去这些部分，以去除母体对在步骤305中接收的信号的贡献。附加地或替代地，如果辅信号是胎儿心率信号，则可以使用胎儿心率信号来确定在步骤305中接收的信号的哪些部分是由胎儿引起的，因为例如胎儿的氧合水平可以以与其脉搏或心率对应的方式波动。然后可以通过例如将在步骤305中接收的信号的这些部分乘以胎儿信号来对其进行放大，其中该胎儿信号是通过从步骤305中接收的信号中减去母体贡献的部分和/或减去步骤305中接收的信号的不是由胎儿贡献的部分而产生的。
在其他实施例中，步骤415中的一个或多个接收的检测电子信号的滤波可以采用使用一个或多个小波滤波器来对信号进行滤波。小波滤波器使用“母小波”作为滤波器的形状，并且为了提高接收信号的质量(例如，信噪比)，可以使用不同的母小波(例如，标准母小波)优化正被滤波的信号。附加地或替代地，可以调整母小波以滤出接收信号中可能不对应于胎儿信号或预期的胎儿信号的部分。示例性定制的或特定的小波滤波器/母小波可以从例如原型胎儿信号中导出，该原型胎儿信号可以从例如胎儿心跳信号(如由例如多普勒/超声探针135提供)、动脉压力传感器或胎儿脉搏血氧测量信号导出。在一些情况下，当被用于对接收的检测电子信号中的一者或多者进行滤波时，可以实时(或接近实时)生成该定制的或特定的母小波。
附加地或替代地，在步骤415中对一个或多个信号的滤波可以包括使用未抽取和/或抽取的多元经验模式分解滤波器库来评估信号，以便例如创建针对特定信号(例如，胎儿信号或入射到妊娠哺乳动物的呼吸或子宫收缩的部分信号)定制的滤波器。
附加地或替代地，对一个或多个信号的滤波和/或放大可以包括以下中的一者或多者：量化噪声和其他信号电平、评估快速傅立叶变换(FFT)、确定谐波和胎儿信号重叠情况、去除运动伪像(如可以是由例如子宫收缩和/或母体呼吸引起)、确定是否存在足够的光信号幅度、评估信号是否具有足够的信号幅度、去除信号质量(例如，信噪比)阈值以下的部分以及评估信号是否具有足够的信号捕获长度。
附加地或替代地，对一个或多个信号的滤波和/或放大可包括以下中的一者或多者：创建与胎儿的动脉压力脉冲对应的超声包络、对信号中的一者或多者进行带通滤波以减少从非胎儿源接收的相应信号的部分、使接收的针对(妊娠哺乳动物的)呼吸的光信号和直流信号生成的光通过与动脉搏动性血流不对应的组织的透射的趋势减弱、使用例如胎儿心跳数据和/或胎儿血压数据来创建血压同步脉冲信号、计算两个以上光(例如，红色、近红外和/或红外频率/波长范围的光)信号的相关信号的幅度、将AC脉动信号归一化为DC电平、确定在步骤305中接收的与光对应的信号中包括的光的两个以上频率/波长之间的比率(例如，红光/红外光比率)以及将所确定的比率校准到胎儿血氧饱和度水平。
可选地，在步骤420中，可以在例如时域和/或频域中使两个以上接收信号彼此相关和/或同步。在步骤420中执行的同步和/或相关可以包括选通两个以上接收信号中的第一个，以使其在时间上对应于两个以上接收信号中的第二个。以这种方式，在接收的两个以上接收信号中存在的事件可以在时间上对准，使得第一信号的事件在时间上与第二信号中的对应事件一致。以这种方式，当第一信号用于理解第二信号时(反之亦然)，第一信号和第二信号可以在时间上相关。
在大多数情况下，步骤420的相关和/或同步是通过将在步骤410中接收的一个或多个辅信号与在步骤305中接收的一个或多个信号同步来执行的。例如，步骤420的执行可以涉及使在步骤305中接收的一个或多个信号与在步骤410中接收的胎儿心跳信号和/或胎儿血压信号同步。附加地或替代地，步骤420的执行可以涉及利用在步骤305中接收的一个或多个信号(单独或联合)以及在步骤410中接收的胎儿心跳信号和/或胎儿血压信号执行相关函数。
附加地或替代地，步骤420的执行可以包括使由不同检测器(例如，检测器160A-160E)接收的检测光信号相关和/或同步。有时，由于例如光速以及光源与相应检测器之间的距离相对较短，因此可能不需要此步骤。
在步骤425中，可以对接收的、放大的、滤波的、相关的和/或同步的检测电子信号执行ICA，以分离出由不同源引起的信号。除了输入信号可以不同之外，步骤425的执行可以类似于步骤310的执行。代替输入信号是在步骤305中接收的多个检测电子信号，可以对可以通过执行步骤415和/或420生成的放大的、滤波的、相关的和/或同步的信号执行步骤425的ICA。
接下来，可以分析分离信号以确定与入射在胎儿上的光对应的分离信号(在本文中可以称为“胎儿信号”)，并且可以分析胎儿信号以确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平(步骤430)。通常，步骤430的执行可以类似于步骤315的执行。
然后可以通过例如将胎儿血红蛋白氧饱和度水平传送到如显示装置155的显示装置(例如，计算机的显示屏)来有助于向用户(例如，医生或护士)提供确定的胎儿血红蛋白氧饱和度水平(步骤435)。在一些实施例中，可以通过向用户提供显示胎儿血红蛋白氧饱和度水平和/或胎儿血红蛋白氧饱和度水平的变化的数值和/或图表来执行步骤435。附加地或替代地，可以以例如30秒和/或1分钟、2分钟、5分钟、10分钟、20分钟和/或30分钟的时间加权平均值来提供胎儿血红蛋白氧饱和度水平。
可选地，在一些实施例中，可以分析在步骤425中产生的一个或多个分离信号(步骤440)，以便例如监测正在分析的相应分离信号的源，并且该分析的结果可以经由例如将结果传送到显示装置而提供给用户(步骤445)。步骤440和445的执行可以分别类似于步骤325和330的执行。
图5示出使用独立分量分析进行经腹和/或子宫内胎儿血氧测量和/或胎儿脉搏血氧测量测量以确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平的另一示例性方法500的流程图。方法500可以由例如系统100和/或其组件和/或如系统600的计算机系统和/或其组件执行。
在步骤505中，可以从胎儿血红蛋白探针115A或115B的第一检测器(例如，检测器160A)接收第一检测电子信号，可以从其第二检测器(例如，检测器160B)接收第二检测电子信号，以及可以从其第三检测器(例如，160C)接收第三检测电子信号。每个接收的检测电子信号可以对应于由相应的第一、第二和第三检测器接收的、已经被转换成数字和/或电子信号或检测电子信号的光信号。每个检测器接收的光信号可以对应于从一个或多个光源(例如，光源105)投射到妊娠哺乳动物的腹部中、从妊娠哺乳动物的腹部和其胎儿发出(反射、反向散射和/或透射)的光信号。接收的检测电子信号可以包括已经入射到一层或多层母体和/或胎儿组织上的光或光子。另外，检测电子信号可以包括由不同源贡献的部分或信号，其包括但不限于母体呼吸、母体光电容积图变化、子宫张力变化、胎儿光电容积图、噪声、运动伪像等。
通常，引导到妊娠哺乳动物的腹部和胎儿的光将具有至少两种不同的波长和/或频率(例如，红色、红外、近红外等)，并且接收的检测电子信号可以对应于这些不同波长的光。例如，由光源105投射到妊娠哺乳动物的腹部的光可以从妊娠哺乳动物的腹部和胎儿发出，并且可以被一个或多个检测器160A-160C检测到。然后，相应检测器160A-160C可以将它们检测到的光转换成检测电子信号，并且这些检测电子信号可以由例如接收器(如接收器145)和/或计算机(如计算机150)内部的处理器接收。
在步骤510中，可以确定是否从附加检测器接收到附加(例如，第四、第五、第六等)检测电子信号，并且如果是，则附加(例如，第四、第五、第六等)检测电子信号可以被添加到在步骤520中执行的ICA计算中(步骤515)。如果否，则方法500进行到步骤520。
在步骤520中，可以执行ICA来分离多个信号，这些信号可以包括在步骤505中接收的一个或多个检测电子信号中。通过ICA从多个检测电子信号中分离出的每个信号可以由与例如妊娠哺乳动物的身体、其胎儿或噪声相关联的不同源产生。可以通过ICA分离的信号的示例性源包括但不限于母体呼吸、母体光电容积图变化、胎儿光电容积图变化、子宫张力变化和运动伪像。通常，可以进行ICA来生成针对母体呼吸的分离信号、针对母体光电容积图变化的分离信号、针对胎儿光电容积图变化的分离信号以及针对噪声的分离信号。当在步骤505中仅接收到三个检测电子信号时，ICA可以生成三个分离信号。当在步骤510中接收到附加检测电子信号时，ICA可以针对接收的每个附加检测电子信号生成附加分离信号。
在接收到三个检测电子信号的实施例中，ICA可以生成针对母体光电容积图变化的第一分离信号(源是母体光电容积图变化)、针对噪声的第二分离信号(源是噪声)以及针对胎儿光电容积图变化的第三分离信号(源是母体光电容积图变化)。替代地，在一些实施例中，第一或第二分离信号可以是针对母体呼吸(源是母体呼吸)或子宫张力(源是母体呼吸)。在接收到三个以上检测电子信号的实施例中，第四分离信号可以是针对母体呼吸(源是母体呼吸)或子宫张力(源是子宫张力的变化)。应当理解，ICA可以从可能与上述不同/互换的各种源生成分离信号。在一些情况下，ICA可以生成与其接收的检测电子信号的数量成比例的分离信号(即，三个检测电子信号产生三个分离信号；四个检测电子信号产生四个分离信号，等等)。
在一些实施例中，步骤520的执行可以包括使用盲源分离来分离出由不同源引起的信号。附加地或替代地，ICA的执行可以基于或包括最大似然估计(MLE)。ICA的目的可以是分离接收的检测电子信号中与已经入射到胎儿上的光对应的部分和/或生成分离的胎儿光电容积图信号。有时，接收的检测信号中与已经入射到和/或入射到胎儿上的光对应的部分在本文中可以被称为“胎儿信号”。
接下来，可以分析与入射到胎儿上的光相关联的分离信号(通常是胎儿光电容积图信号)，以确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平(步骤525)。在一些实施例中，步骤525的执行可以包括确定胎儿信号中包括的第一波长的光(例如，红光)与胎儿信号中包括的第二波长的光(例如，近红外(NIR)光)的比率，并且该比率可以用于通过该比率与胎儿血红蛋白的氧饱和度之间的已知相关性(例如，通过使用比尔-朗伯定律和/或修正的比尔-朗伯定律)来确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平。然后可以通过例如将胎儿血红蛋白氧饱和度水平传送到如显示装置155的显示装置(例如，计算机的显示屏)来有助于向用户(例如，医生或护士)提供确定的胎儿血红蛋白氧饱和度水平(步骤530)。在一些实施例中，可以通过向用户提供显示胎儿血红蛋白氧饱和度水平和/或胎儿血红蛋白氧饱和度水平的变化的数值和/或图表来执行步骤530。附加地或替代地，可以以例如30秒和/或1分钟、2分钟、5分钟、10分钟、20分钟和/或30分钟的时间加权平均值来提供胎儿血红蛋白氧饱和度水平。
可选地，在一些实施例中，可以分析在步骤520中产生的一个或多个分离信号(步骤535)，以便例如检测正在分析的相应分离信号的源。例如，如果在步骤520中分离的信号之一对应于母体呼吸信号，则可以分析该分离信号以确定妊娠哺乳动物的呼吸和/或呼吸周期的一个或多个特征。附加地或替代地，如果在步骤520中分离的信号之一对应于子宫张力信号(其可以指示子宫的肌肉状态)，则可以分析该分离信号以确定妊娠哺乳动物子宫的收缩和/或肌肉张力的一个或多个特征。附加地或替代地，如果在步骤520中分离的信号之一对应于母体光电容积图，则可以分析该分离信号以确定妊娠哺乳动物的血红蛋白氧饱和度的一个或多个特征。然后，可以经由例如将结果传送到显示装置来将该分析的结果提供给用户(步骤540)。
图6提供了基于处理器的系统600的示例，其可以存储和/或执行用于本文描述的方法的指令。基于处理器的系统600可以代表例如计算装置150。注意，并不是根据本发明的实施例可以采用的所有各种基于处理器的系统都具有系统600的所有特征。例如，某些基于处理器的系统可以不包括显示器，因为显示功能可以由与基于处理器的系统通信耦合的客户端计算机提供，或者显示功能可能是不必要的。这些细节不是本发明的关键。
系统600包括总线602或用于传送信息的其他通信机构，以及与总线602耦合以处理信息的处理器604。系统600还包括主存储器606，诸如随机存取存储器(RAM)或其他动态存储装置，其耦合到总线602，用于存储信息和要由处理器604执行的指令。存储器606还可以用于在执行要由处理器604执行的指令期间存储临时变量或其他中间信息。系统600还包括耦合到总线602的只读存储器(ROM)608或其他静态存储设备，用于存储处理器604的静态信息和指令。存储装置610可以是软盘、硬盘、基于闪存的存储介质、磁带或其他磁存储介质、光盘(CD)-ROM、数字通用磁盘(DVD)-ROM或其他光学存储介质或处理器604可以从中进行读取的任何其他存储介质中的一个或多个，提供该存储装置并将其耦合到总线602以存储信息和指令(例如，操作系统、应用程序等)。
系统600可以经由总线602耦合到显示器612，诸如平板显示器，以向用户显示信息。包括字母数字键和其他键的输入装置614(诸如键盘)耦合到总线602，以用于将信息和命令选择传送到处理器604。另一种类型的用户输入装置是光标控制装置616，诸如鼠标、轨迹球或光标方向键，以用于将方向信息和命令选择传送到处理器604并用于控制显示器612上的光标移动。其他用户界面装置(诸如麦克风、扬声器等)未详细示出，但可以涉及用户输入的接收和/或输出的呈现。
本文所指的方法可以由处理器604执行存储在主存储器606中的处理器可读指令的适当序列来实现。这样的指令可以从另一处理器可读介质(诸如存储装置610)读入主存储器606中，主存储器606中包含的指令序列的执行使处理器604执行相关联的动作。在替代实施例中，可以使用硬连线电路或固件控制的处理单元(例如，现场可编程门阵列)来代替处理器604及其相关的计算机软件指令或与之组合以实现本发明。可以用任何计算机语言来呈现处理器可读指令。
系统600还可以包括耦合到总线602的通信接口618。通信接口618可以提供与计算机网络的双向数据通信信道，该计算机网络提供到上述等离子体处理系统的连接。例如，通信接口618可以是局域网(LAN)卡，以提供到兼容LAN的数据通信连接，该兼容LAN本身与其他计算机系统通信耦合。这样的通信路径的精确细节不是本发明的关键。重要的是系统600可以通过通信接口618发送和接收消息和数据，并以此方式与其他控制器等进行通信。
因此，本文已经公开了用于确定胎儿氧水平的系统、装置和方法。在一些实施例中，本文所述的系统、装置和方法的使用可以在胎儿的阵痛和分娩期间(例如，在第一和/或第二分娩阶段期间)尤其有用。
Claims (21)
1.一种方法，包括：
由处理器接收多个检测电子信号，所述多个检测电子信号中的每一者都是从与所述处理器通信耦合的单独检测器接收的并且对应于从妊娠哺乳动物的腹部和其中容纳的胎儿发出的检测光信号，其中，每个检测光信号已由相应的检测器转换成所述多个检测电子信号之一；
由所述处理器对所述多个检测电子信号进行独立分量分析，以分离所述检测电子信号中由不同源引起的信号，每一个分离信号对应于不同的源；
由所述处理器确定与入射到所述胎儿上的光对应的分离信号；
由所述处理器分析与入射到所述胎儿上的光对应的分离信号，以确定所述胎儿的胎儿血红蛋白氧饱和度水平；以及
由所述处理器促使向用户提供所述胎儿血红蛋白氧饱和度水平的指示。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，与入射到所述胎儿上的光对应的分离信号是胎儿光电容积图信号。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，分离信号的源是母体光电容积图、胎儿光电容积图、母体呼吸信号、子宫张力信号和噪声信号中的至少一者。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，还包括：
由所述处理器分析与入射到所述妊娠哺乳动物上的光对应的分离信号；以及
由所述处理器促使向所述用户提供分析结果的指示。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，与入射到所述妊娠哺乳动物上的光对应的分离信号是母体光电容积图信号、母体呼吸信号和子宫张力信号中的至少一者。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，还包括：
在执行所述独立分量分析之前，由所述处理器对接收的多个检测电子信号进行滤波。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，还包括：
由所述处理器接收辅信号；以及
在执行所述独立分量分析之前，由所述处理器使用接收的辅信号对接收的多个检测电子信号进行滤波。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
在对接收的多个检测电子信号进行滤波之前，由所述处理器使所述辅信号和接收的多个检测电子信号同步。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述光信号包括至少两种不同波长的光。
10.一种方法，包括：
由处理器接收多个检测电子信号，所述多个检测电子信号中的每一者都是从与所述处理器通信耦合的单独检测器接收的并且对应于从妊娠哺乳动物的腹部和其中容纳的胎儿发出的检测光信号，其中，每个检测光信号已由相应的检测器转换成所述多个检测电子信号之一；
由所述处理器接收辅信号；
由所述处理器使用接收的辅信号对接收的多个检测电子信号进行滤波；
由所述处理器对多个经滤波的检测电子信号进行独立分量分析，以分离所述检测电子信号中由不同源引起的信号，每一个分离信号分别对应于不同的源；
由所述处理器确定与入射到所述胎儿上的光对应的分离信号；
由所述处理器分析与入射到所述胎儿上的光对应的分离信号，以确定所述胎儿的胎儿血红蛋白氧饱和度水平；以及
由所述处理器促使向用户提供所述胎儿血红蛋白氧饱和度水平的指示。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，与入射到所述胎儿上的光对应的分离信号是胎儿光电容积图信号。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，分离信号的源是母体光电容积图、胎儿光电容积图、母体呼吸信号、子宫张力信号和噪声信号中的至少一者。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法，还包括：
由所述处理器分析与入射到所述妊娠哺乳动物上的光对应的分离信号；以及
由所述处理器促使向所述用户提供分析结果的指示。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，与入射到所述妊娠哺乳动物上的光对应的分离信号是母体光电容积图信号、母体呼吸信号和子宫张力信号中的至少一者。
15.根据权利要求10-14中任一项所述的方法，还包括：
在执行所述独立分量分析之前，由所述处理器对接收的多个检测电子信号进行放大。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：
在对接收的多个检测电子信号进行滤波之前，由所述处理器使所述辅信号和接收的多个检测电子信号同步。
17.一种方法，包括：
由处理器从第一检测器接收第一检测电子信号、从第二检测器接收第二检测电子信号以及从第三检测器接收第三检测电子信号，所述第一检测器、所述第二检测器和所述第三检测器中的每一者都与所述处理器通信耦合，并且所述第一检测电子信号、所述第二检测电子信号和所述第三检测电子信号中的每一者都对应于从妊娠哺乳动物的腹部和其中的胎儿发出的检测光信号，所述检测光信号由相应的所述第一检测器、所述第二检测器和所述第三检测器检测到并被转换成相应的所述第一检测电子信号、所述第二检测电子信号和所述第三检测电子信号；
由所述处理器对所述第一检测电子信号、所述第二检测电子信号和所述第三检测电子信号执行独立分量分析，以生成第一分离信号、第二分离信号和第三分离信号，所述第一分离信号、所述第二分离信号和所述第三分离信号分别归因于由第一源、第二源和第三源产生的所述第一检测电子信号、所述第二检测电子信号和所述第三检测电子信号，其中，所述第三分离信号对应于胎儿光电容积图信号；
由所述处理器分析所述第三分离信号，以确定所述胎儿的血红蛋白氧饱和度水平；以及
由所述处理器促使向用户提供所述胎儿的血红蛋白氧饱和度水平的指示。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一分离信号的所述第一源是所述妊娠哺乳动物的运动伪像、所述妊娠哺乳动物的呼吸、所述妊娠哺乳动物的光电容积图变化、所述妊娠哺乳动物的子宫张力和噪声中的至少一者。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第二分离信号的所述第二源是所述妊娠哺乳动物的运动伪像、所述妊娠哺乳动物的呼吸、所述妊娠哺乳动物的光电容积图变化、所述妊娠哺乳动物的子宫张力和噪声中的至少一者。
20.根据权利要求17所述的方法，还包括：
在执行所述独立分量分析之前，由所述处理器从与所述处理器通信耦合的第四检测器接收第四检测电子信号，所述第四检测电子信号对应于从所述妊娠哺乳动物的腹部和其中的胎儿发出的检测光信号，所述检测光信号被所述第四检测器检测到并被转换成所述第四检测电子信号，其中，对所述第一检测电子信号、所述第二检测电子信号、所述第三检测电子信号和所述第四检测电子信号执行所述独立分量分析，以生成所述第一分离信号、所述第二分离信号、所述第三分离信号和第四分离信号，所述第四分离信号由第四源引起。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第四分离信号的所述第四源是所述妊娠哺乳动物的运动伪像、所述妊娠哺乳动物的呼吸、所述妊娠哺乳动物的光电容积图变化、所述妊娠哺乳动物的子宫张力和噪声中的至少一者。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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