CN114786576A - 用于执行经腹胎儿血氧测定法或脉搏血氧测定法的系统及方法 - Google Patents

用于执行经腹胎儿血氧测定法或脉搏血氧测定法的系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114786576A
CN114786576A CN202080067378.7A CN202080067378A CN114786576A CN 114786576 A CN114786576 A CN 114786576A CN 202080067378 A CN202080067378 A CN 202080067378A CN 114786576 A CN114786576 A CN 114786576A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pregnant mammal
signal
fetal
abdomen
processor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080067378.7A
Other languages
English (en)
Inventor
N·P·雷
M·A·罗森
A·雅各布斯
D·扎林斯
D·博厄斯
J·M·凯纳斯托弗
R·德朗佐
R·P·钦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Raydiant Oximetry Inc
Original Assignee
Raydiant Oximetry Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Raydiant Oximetry Inc filed Critical Raydiant Oximetry Inc
Publication of CN114786576A publication Critical patent/CN114786576A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0866—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving foetal diagnosis; pre-natal or peri-natal diagnosis of the baby
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • A61B5/1464—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters specially adapted for foetal tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
    • A61B5/14552—Details of sensors specially adapted therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1495—Calibrating or testing of in-vivo probes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/43—Detecting, measuring or recording for evaluating the reproductive systems
    • A61B5/4306—Detecting, measuring or recording for evaluating the reproductive systems for evaluating the female reproductive systems, e.g. gynaecological evaluations
    • A61B5/4343—Pregnancy and labour monitoring, e.g. for labour onset detection
    • A61B5/4362—Assessing foetal parameters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/02—Measuring pulse or heart rate
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4416—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to combined acquisition of different diagnostic modalities, e.g. combination of ultrasound and X-ray acquisitions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/48—Diagnostic techniques
    • A61B8/488—Diagnostic techniques involving Doppler signals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2503/00—Evaluating a particular growth phase or type of persons or animals
    • A61B2503/02—Foetus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2560/00—Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
    • A61B2560/02—Operational features
    • A61B2560/0223—Operational features of calibration, e.g. protocols for calibrating sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/04—Arrangements of multiple sensors of the same type
    • A61B2562/046—Arrangements of multiple sensors of the same type in a matrix array

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pediatric Medicine (AREA)
  • Pregnancy & Childbirth (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Reproductive Health (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

利用生理特征及/或校准因子执行经腹胎儿血氧测定法及/或经腹胎儿脉搏血氧测定法的系统、装置，以及方法可接收怀孕哺乳动物的生理特征，并测定该生理特征对投射至该怀孕哺乳动物的腹部中的光信号的行为的一个或多个潜在影响。接着，响应该影响，测定该光信号的校准因子。接着，可使用该校准因子校准胎儿检测电子信号，从而可测定胎儿血红蛋白氧饱和度的水平。

Description

用于执行经腹胎儿血氧测定法或脉搏血氧测定法的系统及 方法
相关申请
本申请是2019年7月24日提交的名称为“SYSTEMS,DEVICES,AND METHODS FORPERFORMING TRANS-ABDOMINAL FETAL OXIMETRY AND/OR TRANS-ABDOMINAL FETAL PULSEOXIMETRY USING PHYSIOLOGICAL CHARACTERISITICS AND/OR A CALIBRATION FACTOR”的美国临时专利申请号62/878,243以及2020年2月6日提交的名称为“SYSTEMS,DEVICES,ANDMETHODS FOR PERFORMING FETAL OXIMETRY AND/OR FETAL PULSE OXIMETRY USING FETALDEPTH AND/OR A MATERNAL HEMOGLOBIN OXYGEN SATURATION LEVEL”的美国临时专利申请号62/971,152的国际PCT申请，所有这些申请都整体包括于此。
技术领域
本发明涉及医疗装置的领域，尤其涉及经腹胎儿血氧测定法以及经腹胎儿脉搏血氧测定法的领域。
背景技术
血氧测定法(Oximetry)是用于测定哺乳动物的血液中的血红蛋白的氧饱和度的方法。通常，90％(或更高)的成人血红蛋白为氧饱和(也就是，与氧结合)，而只有30-60％的胎儿血液为氧饱和。脉搏血氧测定法是一种血氧测定法，其使用心跳周期中的血容量的变化来内部校准动脉血的血红蛋白氧饱和度测量值。
目前监测胎儿健康的方法(例如监测胎儿心率)在测定胎儿窘迫的程度方面效率低下，且有时提供标示胎儿窘迫的假阳性结果，从而可能导致不必要地执行剖宫产。
发明内容
本文中揭露利用生理特征及/或校准因子执行经腹胎儿血氧测定法及/或经腹胎儿脉搏血氧测定法的系统、装置，以及方法。在一些实施例中，可通过例如计算机或处理器接收怀孕哺乳动物的生理特征。接着，可测定该生理特征对投射至该怀孕哺乳动物的腹部中的光信号的行为的影响。示例影响包括该光信号的吸收及散射。接着，响应所测定的该生理特征的影响，可测定该光信号的校准因子。在一些实施例中，测定校准因子可包括利用该生理特征查询数据库，以获得相应的校准因子。接着，可在数据库中存储该测定的校准因子。
在一些情况下，该处理器还可自与该处理器通信耦接的检测器接收复合检测电子信号。该复合电子信号可对应于自该怀孕哺乳动物的腹部以及其中包含的胎儿发射的光信号，该光信号由该检测器检测并转换为该复合检测电子信号。该发射的光信号可为投射至该怀孕哺乳动物的腹部中以及其中包含的该胎儿上的光的部分。接着，可通过分离与入射至该胎儿上的光对应的该复合检测电子信号的部分来生成胎儿信号。该胎儿信号与复合信号(母体及胎儿信号)的分离可通过多种方式实现，包括但不限于：通过例如带通或卡尔曼滤波器进行滤波，放大，及/或利用一个或多个输入信号例如胎心率、母体心率、母体脉搏氧合值，及/或母体呼吸值进行处理，以移除由该怀孕哺乳动物贡献的该复合信号的部分及/或放大由该胎儿贡献的该复合信号的部分。这些技术的其中一些还可用于自该复合及/或胎儿信号移除噪声(例如，环境光、谐波等)。接着，可将该校准因子应用于该胎儿信号，以生成校准胎儿信号，并可处理该校准胎儿信号，以测定该胎儿的胎儿血红蛋白氧饱和度水平。接着，可将该胎儿血红蛋白氧饱和度水平传达给用户，例如医生、助产士，或护士。
在一些实施例中，可通过该处理器接收关于该胎儿信号对应于导管前还是导管后血液的标示。通常情况下，基于在该怀孕哺乳动物的腹部上检测该复合信号的该检测器的位置由临床医生输入此标示，该位置对应于生成该复合信号的该胎儿上的位置(例如头部、胸部或四肢)。随后可将此标示与该胎儿血红蛋白氧饱和度水平一起提供或显示给用户，从而该用户可测定该胎儿血红蛋白氧饱和度水平对于该胎儿来说是否处于危险的低水平。
在一些实施例中，可自与该处理器通信耦接的检测器接收母体检测电子信号。该母体检测电子信号可对应于自该怀孕哺乳动物的腹部发射的光信号(该光信号未足够深入腹部中，从而未到达胎儿)，该光信号由该检测器检测并转换为该母体检测电子信号。在一些实施例中，该母体检测电子信号可为仅经过母体组织的短间隔信号。该发射的光信号可为由光源投射至该怀孕哺乳动物的腹部中的光的部分。接着，可分析该母体检测电子信号，以测定该怀孕哺乳动物的该生理特征。可在数据库中存储该怀孕哺乳动物的该测定的生理特征及/或该校准因子。
该接收的生理特征可为内在的或外在的，且可为例如该怀孕哺乳动物的年龄、该怀孕哺乳动物的体重，以及该怀孕哺乳动物的身体质量指数。有时，基于临床医生的观察自该临床医生、超声装置、多普勒装置、该怀孕哺乳动物的腹部图像、菲氏量表读数、手动操作卡尺、血液测量装置、血氧测定仪、脉搏血氧测定仪，及/或秤接收该生理特征。
在一个实施例中，该接收的生理特征是该怀孕哺乳动物的肤色或黑色素浓度，且所述测定该生理特征对该光信号的该行为的该影响可包括测定该光信号有多少被该怀孕哺乳动物的黑色素/肤色吸收。
作为附加或替代，该接收的生理特征可为该怀孕哺乳动物的腹部中的肌肉层的厚度。在这种情况下，所述测定该生理特征对该光信号的该行为的该影响可包括测定该光信号有多少被该怀孕哺乳动物的腹部中的该肌肉层吸收。
作为附加或替代，该接收的生理特征是该怀孕哺乳动物的腹部中的脂肪层的厚度，以及其中，所述测定该生理特征对该光信号的该行为的该影响包括测定该光信号有多少被该怀孕哺乳动物的腹部中的该脂肪层散射。
作为附加或替代，该接收的生理特征可为该怀孕哺乳动物的身体质量指数，以及其中，所述测定该生理特征对该光信号的该行为的该影响可包括测定该光信号有多少因该怀孕哺乳动物的身体质量指数而被该怀孕哺乳动物的腹部散射或吸收。
作为附加或替代，该接收的生理特征可为该怀孕哺乳动物的腹部的厚度(在本文中也称为胎儿深度)。在此情况下，所述测定该生理特征对该光信号的该行为的该影响可包括测定该光信号有多少被该怀孕哺乳动物的腹部/腹部组织吸收。
作为附加或替代，该接收的生理特征可为该怀孕哺乳动物的腹部的厚度，且所述测定该生理特征对该光信号的该行为的该影响可包括测定该光信号有多少被该怀孕哺乳动物的腹部散射。
作为附加或替代，该接收的生理特征可包括该怀孕哺乳动物的血液的血红蛋白浓度。在这些情况下，所述测定该生理特征对该光信号的该行为的该影响可包括测定该光信号有多少被该怀孕哺乳动物的血红蛋白吸收。
作为附加或替代，该接收的生理特征可为该怀孕哺乳动物的血液的血红蛋白氧饱和度，所述测定该生理特征性对该光信号的该行为的该影响可包括测定该光信号有多少被该怀孕哺乳动物的氧合及/或脱氧血红蛋白吸收。
在另一个实施例中，可自与处理器通信耦接的检测器接收母体检测电子信号，该母体检测电子信号可对应于自该怀孕哺乳动物的腹部发射的光信号，该光信号由该检测器检测并转换为该母体检测电子信号。该发射的光信号可为(由光源)投射至该怀孕哺乳动物的腹部中的光的部分。接着，可分析该母体检测电子信号，以测定该怀孕哺乳动物的生理特征。接着，响应该分析，可测定自该怀孕哺乳动物发出的该光信号的校准因子。在一些实施例中，可将该怀孕哺乳动物的该生理特征与该校准因子关联，并可将此关联存储于数据库中。
在一些情况下，可自与该处理器通信耦接的检测器接收复合检测电子信号。该复合检测电子信号可对应于自该怀孕哺乳动物的腹部以及其中包含的胎儿发射的光信号，该光信号由该检测器检测并转换为该复合检测电子信号。该发射的光信号可为由光源投射至该怀孕哺乳动物的腹部中以及其中包含的该胎儿上的光的部分。接着，可通过分离与入射至该胎儿上的光对应的该复合检测电子信号的部分来生成胎儿信号。可通过将该校准因子应用于该胎儿信号来生成校准胎儿信号。接着，可利用该校准胎儿信号测定胎儿血红蛋白氧饱和度水平，并通过例如将该胎儿血红蛋白氧饱和度显示于显示装置上来向用户传达该胎儿血红蛋白氧饱和度。
在一些实施例中，响应该影响测定该光信号的该校准因子包括查询数据库以获得与该生理特征对应的校准因子，并自该数据库接收该查询到的校准因子。
在一些情况中，可从例如临床医生或医生处接收关于该胎儿信号对应于导管前还是导管后血液的标示，并可将此标示与该胎儿血红蛋白氧饱和度水平一起提供给该用户。
在一些情况下，可自与该处理器通信耦接的检测器接收母体检测电子信号。该母体检测电子信号可对应于自该怀孕哺乳动物的腹部发射的光信号，该光信号由该检测器检测并转换为该母体检测电子信号，该光信号未经过或入射至该胎儿上。因此，它是一种仅经过该母体腹部且未足够深入该腹部从而未入射至该胎儿上的光信号。接着，可分析及/或处理该母体检测电子信号，并可响应该分析测定该怀孕哺乳动物的该生理特征。
在一些情况中，该测定的生理特征是该怀孕哺乳动物的肤色，且该校准因子可与该怀孕哺乳动物的肤色吸收多少该光信号相关。作为附加或替代，该测定的生理特征可为该怀孕哺乳动物的腹部中的肌肉层的厚度，且该校准因子可与该怀孕哺乳动物的腹部中的该肌肉层吸收多少该光信号相关。
作为附加或替代，该测定的生理特征可为该怀孕哺乳动物的腹部中的脂肪层的厚度，且该校准因子可与该怀孕哺乳动物腹部中的该脂肪层可散射多少该光信号相关。作为附加或替代，该测定的生理特征可为该怀孕哺乳动物的腹部的厚度，且该校准因子可与该怀孕哺乳动物的腹部可吸收多少该光信号相关。作为附加或替代，该测定的生理特征可为该怀孕哺乳动物的腹部的厚度，且该校准因子可与该怀孕哺乳动物的腹部散射多少该光信号相关。作为附加或替代，该测定的生理特征可为该怀孕哺乳动物的血液中的血红蛋白浓度，且该校准因子可与该怀孕哺乳动物的血红蛋白吸收多少该光信号相关。作为附加或替代，该测定的生理特征可为该怀孕哺乳动物的血液的血红蛋白氧饱和度，且该校准因子可与该怀孕哺乳动物的氧合及脱氧血红蛋白吸收多少该光信号相关。
附图说明
图1A是显示与本发明的一些实施例一致的用于测定胎儿血红蛋白的氧饱和度水平及/或怀孕哺乳动物的羊水中是否存在胎粪的示例系统的方块图；
图1B是与本发明的一些实施例一致的可针对本文中揭露的过程存储数据及/或执行指令的基于处理器的示例系统的方块图；
图2A是显示与本发明的一些实施例一致的示例胎儿探头的方块图；
图2B是显示与本发明的一些实施例一致的另一个示例胎儿探头的方块图；
图3A显示与本发明的一些实施例一致的具有各自胎儿的两个不同母体腹部内的组织层的示例尺寸；
图3B显示与本发明的一些实施例一致的具有各自胎儿的两个不同母体腹部内的组织层的示例尺寸；
图3C提供与本发明的一些实施例一致的怀孕哺乳动物的腹部(胎儿血红蛋白探头设于其上)的正中矢状(midsagittal)平面视图；
图4A显示与本发明的一些实施例一致的与怀孕哺乳动物的腹部(显示母体腹部组织的不同层)接触的示例胎儿血红蛋白探头；
图4B显示与本发明的一些实施例一致的与怀孕哺乳动物的腹部接触的另一个示例胎儿血红蛋白探头；
图4C显示与本发明的一些实施例一致的经配置以检测与怀孕哺乳动物的腹部(其中，该母体腹部的层显示为单层)接触的两个短间隔信号及一个长间隔信号的示例胎儿探头；
图4D显示与本发明的一些实施例一致的经配置以检测与怀孕哺乳动物的腹部(其中显示该母体腹部的一些层)接触的两个短间隔信号及一个长间隔信号的示例胎儿探头；
图5提供显示与本发明的一些实施例一致的用于测定胎儿血红蛋白氧饱和度水平的过程的流程图；
图6提供显示与本发明的一些实施例一致的用于利用接收的光信号测定怀孕哺乳动物的生理特征的过程的流程图；
图7A是显示依据本发明的一些实施例用于测定胎儿深度及/或胎儿血红蛋白氧饱和度水平的示例过程的流程图；
图7B提供显示依据本发明的一些实施例用于测定胎儿深度的示例过程的流程图；
图7C提供显示依据本发明的一些实施例作为光源/检测器距离的函数的第1至N个胎儿信号的光透射百分比变化的散点图的图形；
图7D提供显示依据本发明的一些实施例作为光源/检测器距离的函数的第1至N个母体信号的光透射百分比变化的散点图的图形；
图8是显示依据本发明的一些实施例用于测定胎儿深度及/或胎儿血红蛋白氧饱和度水平的示例过程的流程图；
图9是显示依据本发明的一些实施例用于测定胎儿深度及/或胎儿血红蛋白氧饱和度水平的示例过程的流程图；
图10提供显示依据本发明的一些实施例用于利用一个或多个母体检测电子信号测定的怀孕哺乳动物的生理特征来测定胎儿血红蛋白氧合饱和度水平的过程的流程图；
图11提供显示依据本发明的一些实施例用于测定生理特征对穿过怀孕哺乳动物的腹部及/或其胎儿的光的行为的影响的过程1100的流程图；
图12是显示依据本发明的一些实施例用于利用母体血红蛋白氧饱和度水平及/或胎儿深度测定胎儿血红蛋白氧饱和度水平的示例过程的流程图；
图13提供显示与本发明的一些实施例一致的用于利用校准因子及/或怀孕哺乳动物及/或胎儿的生理特征测定胎儿血红蛋白氧合饱和度水平的过程的流程图；
图14提供显示与本发明的一些实施例一致的用于测定胎儿血红蛋白氧合饱和度水平的过程的流程图；
图15A提供显示与本发明的一些实施例一致的用于测定复合胎儿血红蛋白氧合饱和度水平的过程的第一部分的流程图；以及
图15B提供显示与本发明的一些实施例一致的用于测定复合胎儿血红蛋白氧合饱和度水平的过程的第二部分的流程图。
具体实施方式
投射至怀孕哺乳动物的腹部中的光的行为可能受到该怀孕哺乳动物的腹部组织的影响(例如，吸收及/或散射)。这可能影响入射至该母体腹部上的光有多少是入射至该怀孕哺乳动物的腹部内的胎儿上，及/或自该母体腹部接收的信号及/或入射至该胎儿上的信号的清晰度。出于各种原因，知道多少光入射至胎儿上可能是重要的。例如，利用血氧测定法计算(oximetry calculatinos)及/或比尔-朗伯特定律(Beer-Lambert Law)，入射至胎儿上的光的强度值及/或穿过怀孕哺乳动物的腹部的光的透射百分比，可用来计算胎儿血红蛋白氧饱和度。此外，理解投射至怀孕哺乳动物的腹部中的光的行为(对不同波长的光的吸收及/或散射，在本文中也称为吸收系数或(μa(λ))及/或散射系数(μs(λ)))可用以确定例如，该怀孕哺乳动物的腹部组织与自其腹部穿过的光的相互作用的影响在计算胎儿血红蛋白氧饱和度时可导致更高的准确性。
多少光到达胎儿与多少光被投射至该怀孕哺乳动物的腹部中往往不是线性相关的。各怀孕哺乳动物与胎儿组合在其各自的组织层的几何结构及/或内在特征是不同的，例如血红蛋白氧饱和度及/或通过组织的血量，这使得对多少光到达胎儿的近似或对胎儿血红蛋白氧饱和度计算的其它一刀切的计算或修正常常是不准确的。因此，利用怀孕哺乳动物及/或怀孕哺乳动物/胎儿组合的生理特征来校准计算可能有助于更准确地计算胎儿血红蛋白氧饱和度。
常常利用近红外(NIR)光执行经腹胎儿血氧测定法及/或胎儿脉搏血氧测定法。投射至怀孕哺乳动物的腹部中的近红外光可被例如该怀孕哺乳动物的皮肤中的黑色素、该怀孕哺乳动物的肌红蛋白(肌肉)组织、以及该怀孕哺乳动物的血液中的血红蛋白吸收，脱氧血红蛋白比氧合血红蛋白吸收更多的光。因此，知晓怀孕哺乳动物的皮肤中有多少黑色素、其肌红蛋白层的浓度，及/或其血红蛋白氧饱和度可有助于预测其血红蛋白可能吸收多少光或光子。知晓此吸收特征(可在数学式中表示为吸收系数(μa(λ))—本文中提供其示例)可使通过例如本文中所揭露的一种或多种方法计算胎儿血红蛋白氧饱和度更准确。
此外，投射至怀孕哺乳动物的腹部中的光的强度常常随距离(在此例中是母体表皮与胎儿的表皮之间的距离，或胎儿深度)呈指数衰减，依照例如平方反比定律，其中，入射至胎儿上的光的强度与胎儿深度成比例。
投射至怀孕哺乳动物的腹部中的近红外光可通过例如存在于母体腹部中且位于胎儿血红蛋白氧饱和度探头与胎儿之间的脂肪组织散射。
因此，怀孕哺乳动物的黑色素含量、血红蛋白氧饱和度、肌红蛋白浓度、及/或脂肪组织厚度等因素可能影响多少光入射至胎儿上。重要的是了解怀孕哺乳动物的这些生理特征的其中一个或多个，以了解多少光入射至胎儿上，以使对自胎儿反射的光的分析以及随后的胎儿血红蛋白氧饱和度的计算准确。
在一些情况下，利用特定假设执行血红蛋白氧饱和度的计算，该些假设包括但不限于：穿过组织的不同波长的光的路径长度是相同的(或者非常接近，以至于其影响可忽略不计)及/或光经过组织时的散射行为的重要性可忽略不计。尽管这些假设可能适合简化的应用(例如，通过将光投射穿过手指或耳垂来测定用户的血红蛋白氧合)，但当将光投射深入组织中时，这些假设可能并不总是适用(也就是，产生准确的结果)，正如将光投射至母体腹部中以测定怀孕哺乳动物的胎儿的血红蛋白氧饱和度水平时的情况那样，因为例如当探测母体腹部时，较深的探测几何可能夸大不一致的波长的路径长度差异。由于在此上下文中这些假设可能并不总是适用，因此，将母体组织层可能怎样影响光在经过该组织时的行为考虑进去的测量或其它校准因子，可能提高测定胎儿的血红蛋白氧饱和度水平的准确性。下面将讨论此类测量及/或校准因子的例子。
图1提供用于检测及/或测定胎儿血红蛋白氧饱和度水平的示例系统100。可通过有线及/或无线通信链路将系统100的组件耦接在一起。在一些情况下，可利用短程无线通信协议实现系统100的一个或多个组件的无线通信，该协议经设计以在较短的距离上与例如如下所述的计算机或个人电子装置(例如，平板电脑或智能手机)通信(例如，
Figure BDA0003562817520000101
近场通信(near field communication；NFC)、射频识别(radio-frequencyidentification；RFID)，以及Wi-Fi)。
系统100包括光源105及检测器160，它们有时可被容置于单个壳体中，该壳体可被称为胎儿血红蛋白探头115。光源105可包括单个或多个光源，且检测器160可包括单个或多个检测器。
光源105可将一个或多个波长(包括NIR)的光传输至怀孕哺乳动物的腹部中。光源105可为例如LED及/或激光器，可与光纤电缆耦接的可调灯泡及/或可调LED。在一些情况下，该光源可为与激光器光学耦接并布置成阵列的一条或多条光纤电缆。在一些情况下，光源105可为可调的或用户可配置的，而在其它情况下，该光源的其中一个或多个可经配置以发射在预定义的波长范围内的光。作为附加或替代，可具有一个或多个滤波器(未显示)。这些滤波器/偏振器也可为可调的或用户可配置的。
示例光源105可具有较小的形状因子且可高效操作，从而可用以例如节省空间及/或限制光源105发出的热。在一个实施例中，光源105经配置以发射在770-850纳米的范围内的光。在一些例子中，光源105可经配置而不发射可能例如刺激或灼伤患者的皮肤及/或伤害胎儿的光。这可通过例如配置及/或指示光源105在短时间段内发射高强度/高功率光脉冲来实现。此高强度/高功率光脉冲可用以例如以不伤害怀孕哺乳动物或其胎儿的方式提高在光传输至怀孕哺乳动物的腹部中并从腹部发射后距离该光源较远设置的检测器如检测器160将接收足够的光进行检测的可能性。作为附加或替代，一个或多个光源105可经配置而以时分复用(time division multiplexed)的方式发射光，从而例如自多个检测器中的每一个(如检测器160)接收的信号可彼此区分。以时分复用方式发射的光可用于较接近光源105的检测器。
检测器160可经配置以检测通过例如透射及/或后向散射自怀孕哺乳动物及/或胎儿发射的光信号。检测器160可将此光信号转换为电子信号，该电子信号可被传送至计算机或处理器及/或板上收发器，该板上收发器能够将该信号传送至该计算机/处理器。接着，可处理此发射光，以测定多少不同波长的光经过胎儿及/或被胎儿氧合血红蛋白及/或脱氧血红蛋白反射及/或吸收，从而可测定胎儿血红蛋白氧饱和度水平。下面将更详细地讨论此处理。
示例检测器包括但不限于相机、传统光电倍增管(photomultiplier tube；PMT)、硅PMT、雪崩式光电二极管、以及硅光电二极管。在一些实施例中，该检测器将具有较低的成本(例如，50美元或更低)、低电压要求(例如，小于100伏)、以及非玻璃(例如，塑料)形状因子。在其它实施例中，(例如，非接触式脉搏血氧测定法)，可配置敏感相机来接收由怀孕哺乳动物的腹部发射的光。例如，检测器160可为适于捕捉由与胎儿心肌收缩相关的心血管压力的变化引起的胎儿肤色的微小变化的敏感相机。在这些实施例中，检测器160及/或胎儿血红蛋白探头115可与怀孕哺乳动物的腹部接触，或者不接触，因为此实施例可用以执行所谓的非接触式脉搏血氧测定法。在这些实施例中，光源105可用以提供对准怀孕哺乳动物的腹部的光(例如，在可见光谱中、近红外等)，从而检测器160能够接收/检测由怀孕哺乳动物的腹部及胎儿发射的光。由检测器160捕获的该发射光可被传送至计算机150进行处理，从而依据例如本文中所述的一个或多个过程将图像转换为胎儿血红蛋白氧饱和度的测量结果。
胎儿血红蛋白探头115、光源105及/或检测器160可具有任意合适的尺寸，且在一些情况下，可通过使用任意合适的尺寸设定系统(例如，腰部尺寸及/或小、中、大等)经尺寸设定以适应怀孕哺乳动物的尺寸。胎儿血红蛋白探头115的示例长度包括4cm-40cm的长度以及2cm-10cm的宽度。在一些情况下，胎儿血红蛋白探头115或其组件的尺寸及/或配置可对怀孕哺乳动物及/或胎儿的皮肤色素沉着(pigmentation)有反应。在一些情况下，胎儿血红蛋白探头115可通过与机件(例如，扣、环等)(未显示)配合的胶带或束带应用于怀孕哺乳动物的皮肤。在一些实施例中，胎儿血红蛋白探头115可被配置为多参数单元，该单元可经配置而例如与例如计算机150及/或处理器双向通信，以例如在系统100的不同组件中集成、共享及/或存储数据。
系统100包括若干可选的独立传感器/探头，其经设计以监测母体及/或胎儿健康的各个方面，并可与怀孕哺乳动物接触。这些探头/传感器是NIRS成人血红蛋白探头125、脉搏血氧测定探头(oximetry probe)130、多普勒(Doppler)及/或超声探头135、以及子宫收缩测量装置140。并非系统100的所有实施例都将包括所有这些组件。在一些实施例中，系统100还可包括：可用以测定怀孕哺乳动物及/或胎儿的心率的心电图(ECG)机(未显示)，及/或可用以测定胎儿的心率的宫内脉搏血氧测定探头(未显示)。多普勒及/或超声探头135可经配置而被置于怀孕哺乳动物的腹部上，且可具有与银的美元硬币近似的尺寸及形状，并可提供关于胎儿位置、方位及/或心率的信息。脉搏血氧测定探头130可为传统的脉搏血氧测定探头，其被置于怀孕哺乳动物的手及/或手指上，以测量怀孕哺乳动物的血红蛋白氧饱和度。NIRS成人血红蛋白探头125可被置于例如怀孕哺乳动物的第二手指上，且可经配置以例如使用近红外光谱学(near infrared spectroscopy)来计算成人氧合血红蛋白(oxyhemoglobin)与成人脱氧血红蛋白之比。NIRS成人血红蛋白探头125也可用以测定怀孕哺乳动物的心率。
可选地，系统100可包括子宫收缩测量装置140，其经配置以测量怀孕哺乳动物的子宫收缩的强度及/或时间。在一些实施例中，子宫收缩将由子宫收缩测量装置140测量为随时间变化的压力的函数(例如，以mmHg为测量单位)。在一些情况下，子宫收缩测量装置140是及/或包括分娩换能器(tocotransducer)，该分娩换能器是一种包括压力感测区的仪器，其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及持续时间。
在另一个实施例中，子宫收缩测量装置140可经配置以使电流经过怀孕哺乳动物，并测量子宫收缩时电性阻抗的变化。作为附加或替代，还可利用例如由检测器160接收/检测的光，通过近红外光谱学测量子宫收缩，因为子宫收缩(其为肌肉收缩)是子宫肌肉在收缩状态与放松状态之间的振荡。在这两个阶段的子宫肌肉的氧消耗是不同的，且这些差异可通过使用NIRS检测。
来自NIRS成人血红蛋白探头125、脉搏血氧测定探头130、多普勒及/或超声探头135、及/或子宫收缩测量装置140的测量及/或信号可被传送至接收器145，以传送至计算机150并显示于显示装置155上，且在一些情况下，可被视为次级信号。如下面所述，由NIRS成人血红蛋白探头125、脉搏血氧测定探头130、多普勒及/或超声探头135、子宫收缩测量装置140提供的测量可与胎儿血红蛋白探头115结合使用，以自母体脉搏信号及/或母体心率分离胎儿脉搏信号及/或胎儿心率。接收器145可经配置以自系统100的一个或多个组件(包括但不限于胎儿血红蛋白探头115、NIRS成人血红蛋白探头125、脉搏血氧测定探头130、多普勒及/或超声探头135、及/或子宫收缩测量装置140)接收信号及/或数据。接收器145与其它系统组件的通信可通过使用有线或无线通信达成。
在一些情况下，NIRS成人血红蛋白探头125、脉搏血氧测定探头130、多普勒及/或超声探头135、子宫收缩测量装置140的其中一个或多个可包括专用显示器，以向例如用户或医疗提供者提供测量结果。重要的是，要注意并非所有这些探头都可在每种情况下使用。例如，当怀孕哺乳动物在医院或治疗机构外的环境中(例如，在家或工作场所)使用胎儿血红蛋白探头115时，系统100的一些探头(例如，NIRS成人血红蛋白探头125、脉搏血氧测定探头130、多普勒及/或超声探头135、子宫收缩测量装置140)可能无法被使用。
在一些情况下，接收器145可经配置以处理或预处理接收的信号，从而例如使信号与计算机150兼容(例如，将光信号转换为电性信号)、放大接收的信号、及/或通过例如执行快速傅里叶变换(FFT)、带宽窄化及/或相位相关滤波来提高信噪比(SNR)。在一些情况下，接收器145可驻留于计算机150内及/或其组件内。在一些实施例中，计算机150可放大或以其它方式调节该接收的检测信号，以例如提高信噪比。
接收器145可将接收的、经预处理的及/或经处理的信号传送至计算机150。如下面更详细所述，计算机150可作用以处理该接收的信号，并利于向显示装置155提供该结果。示例计算机150包括台式及膝上型计算机、服务器、平板电脑、个人电子装置、移动装置(例如，智能手机)、可实现远程患者/怀孕哺乳动物监测的物联网(Internet of things；IoT)等。示例显示装置155是计算机监视器、平板电脑装置、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可驻留于接收器145及/或计算机150中。计算机150可与数据库170通信耦接，该数据库可经配置以存储关于怀孕哺乳动物及/或其胎儿的生理特征及/或生理特征的组合的信息、生理特征对光行为的影响、关于血红蛋白氧饱和度水平的计算的信息、校准因子等。在一些实施例中，数据库170可为本地的(例如，与计算机150耦接)及/或远程的(例如，云计算数据库)。
在一些实施例中，怀孕哺乳动物可通过例如电绝缘体120与系统100的一个或多个组件电性绝缘。示例电绝缘体120包括断路器、接地故障开关，以及保险丝。
系统100还可包括心电图(ECG)机175及/或换气/呼吸信号源180。ECG 175可用以测定怀孕哺乳动物及/或胎儿的心率。在一些实施例中，ECG 175可为胎儿ECG，其通过例如置于产道中在内部使用，可用以测定胎儿的心率。
在一些实施例中，系统100可包括换气(ventilatory)/呼吸(respiratory)信号源180，其可经配置以监测怀孕哺乳动物的呼吸频率，并向例如计算机150提供标示怀孕哺乳动物的呼吸频率的呼吸信号。作为附加或替代，换气/呼吸信号源180可为通过例如与换气机协作而获得的换气信号源。示例换气/呼吸信号源180包括但不限于二氧化碳测量装置、听诊器及/或电子声学听诊器、测量怀孕哺乳动物的胸腔移动的装置、以及脉搏血氧测定仪。可分析来自脉搏血氧测定仪的信号，以测定可能与怀孕哺乳动物的呼吸对应的PPG信号的变化。作为附加或替代，换气/呼吸信号源180可提供与在例如外科手术期间向怀孕哺乳动物提供气体(例如，空气、麻醉剂等)的频率对应的呼吸信号。该呼吸信号可用以例如测定怀孕哺乳动物的呼吸频率。
在一些实施例中，由NIRS成人血红蛋白探头125、脉搏血氧测定探头130、多普勒及/或超声探头135、子宫收缩测量装置140、ECG 175，及/或换气机/呼吸信号源180提供的测量可与胎儿探头115结合使用，以自母体脉搏信号及/或母体心率分离胎儿脉搏信号及/或胎儿心率。
图1B提供可针对本文中所述的过程存储及/或执行指令的基于处理器的系统151的实施例。基于处理器的系统151可代表例如计算装置150。注意，不是所有的可依据本发明的实施例使用的各种基于处理器的系统都具有系统151的全部特征。例如，特定的基于处理器的系统可能不包括显示器，因为显示功能可能由与该基于处理器的系统通信耦接的客户端计算机提供，或者显示功能可能是不必要的。此类细节对本发明并不重要。
系统151包括用于传送信息的总线12或其它通信机制，以及与总线12耦接以处理信息的处理器14。系统151还包括与总线12耦接以存储信息以及将由处理器14执行的指令的主存储器16，例如随机访问存储器(random-access memory；RAM)或其它动态存储装置。主存储器16还可用于在将由处理器14执行的指令的执行期间存储临时变量或其它中间信息。系统151还包括与总线12耦接以存储静态信息以及处理器14的指令的只读存储器(readonly memory；ROM)18或其它静态存储装置。提供存储装置10(其可为硬盘、基于闪存的存储媒体、磁存储媒体、光存储媒体(例如蓝光盘、数字多功能光盘(DVD)-ROM)，或处理器14可读取的任意其它存储媒体的其中一种或多种)并将其与总线12耦接，以存储信息及指令(例如，操作系统、应用程序等)。
系统151可通过总线12与显示器22(例如平板显示器)耦接，以向用户显示信息。输入装置24(例如包括字母数字及其它键的键盘)可与总线12耦接，以向处理器14传送信息及命令选择。另一种用户输入装置是光标控制装置26，例如鼠标、轨迹球、或光标方向键，用于向处理器14传送方向信息及命令选择，并控制在显示器22上的光标移动。其它用户接口装置(例如麦克风、扬声器等)未详细显示，但可能参与用户输入的接收及/或输出的呈现。
本文中提到的过程可由执行存储于主存储器16中的适当序列的处理器可读指令的处理器14实施。此类指令可自另一个处理器可读媒体(例如存储装置10)读入主存储器16中，且执行主存储器16中所包含的指令序列使处理器14执行相关动作。在替代实施例中，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)可用以替代或结合处理器14及其相关计算机软件指令来实施本发明。该处理器可读指令可用任何计算机语言呈现。
系统151还可包括耦接至总线12的通信接口28。通信接口28可提供与计算机网络的双向数据通信通道，以提供与上述等离子体处理系统的连接性。例如，通信接口28可为局域网(local area network；LAN)卡，以提供与兼容LAN的数据通信连接，该兼容LAN本身耦接至它计算机系统通信。关于此类通信路径的精确细节对于本发明并不重要。重要的是，系统151可通过通信接口28发送和接收消息及数据，并以此方式与其它控制器通信等。
图2A是显示示例胎儿探头115A的方块图，该示例胎儿探头具有壳体111A，其容置光源105以及以示例阵列布置的多个检测器160A-160D。壳体111A可为任意壳体，其经配置以容置胎儿探头115A的组件，包括光源105、多个检测器160A-160D、可选电源121(例如电池)、胎儿深度探头138、母体探头133、通信装置(例如，天线或收发器)142、处理器151、电源端口141、及/或通信端口131。示例胎儿探头115A包括与四个检测器160A-160D沿Y轴基本对齐的光源105。在一些实施例中，检测器160A-160D的增益或灵敏度可随其相对于光源105的位置而变化，从而例如距离光源105较远设置的检测器(例如，检测器160A及160B)与距离光源105较近设置的检测器(例如，检测器160C及160D)相比具有较大的增益/灵敏度。
在一个例子中，胎儿探头115A可包括经配置以发射多个波长(例如735nm、760nm、810nm、808nm、及/或850nm)的光的光源105，且各检测器160A-160D可经配置以检测各该波长的光/光子。光源105与检测器160A之间的示例距离为3cm，光源105与检测器160B之间的示例距离为5cm，光源105与检测器160C之间的示例距离为7cm，以及光源105与检测器160D之间的示例距离为10cm。
图2B是显示示例胎儿探头115B的方块图，该示例胎儿探头具有在壳体111B内以示例阵列布置的多个光源105及检测器160A-160U。壳体111B可为任意壳体，其经配置以容置胎儿探头115B的组件，包括多个光源105、多个检测器160A-160U、可选电源121(例如电池)、胎儿深度探头138、母体脉冲血氧测定探头133、通信装置(例如，天线或收发器)142、处理器151、电源端口141、及/或通信端口131。示例胎儿探头115A包括与四个检测器160A-160D沿Y轴基本对齐的光源105。
示例胎儿探头115B包括沿壳体111B的Y轴大致居中设置的一行三个光源105。多个光源105可沿X轴彼此基本对齐。壳体还可包括分别呈三行三列设置于光源105上方的九个检测器160A-160I以及呈三行三列设置于光源105下方的九个检测器160K-160R。在一些实施例中，检测器160E-160R的增益或灵敏度可随其相对于光源105的位置而变化，从而例如距离光源105较远设置的检测器具有较大的增益/灵敏度，如上关于胎儿探头115A所述。
图2A及2B中的光源及检测器的布置仅作为示例提供，并非意图限制可使用的光源105及/或检测器160的布置及/或数目。可使用其任何布置来检测光信号并将它们转换为本文中所述的检测电子信号。
图3A及3B分别提供两个不同母体腹部中存在的一些组织层的图示301及302，在图示中包括它们各自的胎儿。可自例如超声成像装置(例如，多普勒/超声探头135)及/或MRI图像接收用以生成图示301及302的信息。
图示301及302提供与胎儿血红蛋白探头115的布置邻近的一些母体组织层以及胎儿的示例尺寸，包括胎儿在相应怀孕哺乳动物的腹部内的深度。可将胎儿的深度理解为例如在怀孕哺乳动物的表皮与胎儿的表皮之间的距离及/或母体组织及羊水层的总宽度。图示301显示孕29周胎儿的母体腹部组织。图示301中显示的组织层包括皮下脂肪层305A、腹肌(骨骼肌)层310A、腹腔内脂肪层315A、子宫壁(平滑肌)层320A、羊水层325A、以及胎儿330A。在邻近胎儿血红蛋白探头115的位置(例如，在其下方)测量这些层中每一层的宽度。进行宽度测量的大致位置由连接感兴趣层的顶部与底部的线表示。例如，在图3A中，皮下脂肪层305A的宽度由线1表示，腹部肌肉层310的宽度由线2表示，腹腔内脂肪层315A的宽度由线3表示，子宫壁层320A的宽度由线4表示，以及羊水层325A的宽度由线5表示。与胎儿血红蛋白探头115邻近(例如，在其下方)的这些母体组织层的大致尺寸为：
皮下脂肪层305A：10.2mm(由线1表示)；
腹部肌肉层310A：7.1mm(由线2表示)；
腹腔内脂肪层315A：2.0mm(由线3表示)；
子宫壁层320A：3.1mm(由线4表示)；
羊水层325A：3.6mm(由线5表示)；以及
胎儿330A。
在此例中，从母体表皮至胎儿330A的表皮的总距离(也就是，胎儿深度)是28mm。
在图3B的图示302中显示的胎儿已孕35周。在图示302中显示的组织层包括皮下脂肪层305B、腹肌(骨骼肌)层310B、腹腔内脂肪层315B、子宫壁(平滑肌)层320B、以及胎儿330B。在邻近胎儿血红蛋白探头115的位置(例如，在其下方)测量这些层中每一层的宽度。进行宽度测量的大致位置由连接兴趣层的顶部与底部的线表示。例如，在图3B中，皮下脂肪层305B的宽度由线1表示，腹部肌肉层310的宽度由线2表示，腹腔内脂肪层315B的宽度由线3表示，以及子宫壁层320B的宽度由线2表示。与胎儿血红蛋白探头115邻近(例如，在其下方)的该些母体组织层的大致尺寸为：
皮下脂肪层305B：11.3mm(由线1表示)；
腹部肌肉层310B：3.1mm(由线2表示)；
腹腔内脂肪层315B：3.1mm(由线3表示)；
子宫壁层320B：2.3mm(由线4表示)；以及
胎儿330B。
在此例中，从母体皮肤至胎儿的总距离(也就是，胎儿深度)是19.8mm。由于胎儿在孕35周时更进一步发育且更大，因此，羊水的宽度可忽略不计，且不包括于此例中。此外，对于图示301及302，怀孕哺乳动物的皮肤的宽度在约1-1.5mm也可忽略不计。
在一些实施例中，胎儿330A及/或胎儿层330B可被分为一个或多个额外层(未显示)。这些层可与例如胎儿皮脂、头发、皮肤、骨骼等的其中一种或多种相关。在一些实施例中，关于这些层中的一个或多个层的信息(例如，胎儿皮肤的黑色素含量及/或头发颜色)可从例如胎儿的出身、胎儿的基因测试、及/或通过例如光学镜及/或经阴道检查对胎儿的直接观察推断出来。
图3C提供怀孕哺乳动物的腹部305(胎儿血红蛋白探头115设于其上)的正中矢状平面视图。如图3中所示，怀孕哺乳动物的腹部305包括胎儿330、子宫340、以及母体组织(例如皮肤、肌肉等)330的近似。胎儿血红蛋白探头115可设于怀孕哺乳动物的腹部上的任何位置，且在一些情况下，可在怀孕哺乳动物的腹部上布置不止一个胎儿血红蛋白探头115。图3C还显示投射至怀孕哺乳动物的腹部中的第一光信号420A，其中，第一光信号420A的穿透深度仅至子宫壁340的边缘，然后被后向散射或透射至胎儿血红蛋白探头115的检测器如检测器160中。图3C还显示投射至怀孕哺乳动物的腹部中并在被检测器160检测之前穿过胎儿330的第二光信号420B。第一光信号420A可包括具有单个波长或多个波长的光，其可为例如红色或NIR。在一些实施例中，第一光信号420A可包括具有两个不同波长或波长范围的光，一个红色及一个NIR。第二光信号420B可包括具有单个波长或多个波长的光，其可为例如红色或NIR。第二光信号420B的波长可不同于第一光信号420A的波长及/或在不同时间投射至怀孕哺乳动物的腹部中，以在分别处理第一及第二光信号420A及420B的检测部分期间，可区分第二光信号420B与第一光信号420A。在一些实施例中，第一及第二光信号420A及420B可包括具有两个不同波长或波长范围的光，彼此稍微不同的一个红色及一个NIR。例如，第一光信号420A可为红色且第二光信号420B可为NIR，第一与第二光信号420A及420B都可为红色或NIR。在这些例子中，第一及第二光信号420A及420B的波长可经选择以使它们的相应路径长度的任何差异将可忽略不计。该两个波长可通过使用例如本文中所述的朗伯特-比尔或修正朗伯特-比尔计算，利用例如光信号的吸收或(μa(λ))及/或散射(μs(λ))的差异实现脉搏血氧测定法计算。
图4A显示以与图3中所示的方式类似的方式与怀孕哺乳动物的腹部接触的示例胎儿血红蛋白探头115C。图4A也显示多个组织层。更具体地说，图4A显示代表母体皮肤层415的第一层、代表母体皮下脂肪层421的第二层、代表母体腹肌(骨骼肌)层425的第三层、代表母体腹腔内脂肪层430的第四层、代表子宫壁(平滑肌)层435的第五层、代表羊水层440的第六层、以及代表胎儿330的第七层。
胎儿血红蛋白探头115C包括发射第一光束420A1的第一光源105A、发射第二光束420的第二光源105B、以及检测器160。第一及/或第二光束420A1及/或420B1可包括具有单个或多个波长的光，且可在例如红色、NIR或红外光谱内。在一些情况下，光束420A1的特征可不同于光束420B1的波长及/或可在不同的时间投射至怀孕哺乳动物的腹部中，以在检测器160接收并依据本文中所述的一个或多个过程进行处理时，能够区分自该两个光源投射的光。在一些实施例中，胎儿血红蛋白探头115C可包括用于检测器160的滤波器(未显示)，其可经衰减以使检测器160检测来自第一及第二光源105A及105B的等量光。
在许多情况下，通过怀孕哺乳动物的腹部的光传播的深度依赖于光源与检测器之间的距离。在一些实施例中，可调节第一光源105A及/或第二光源105B的位置(例如，更加靠近或更加远离检测器160)，以例如调节自其发射的光的穿透深度。可通过例如包括于胎儿血红蛋白探头115C中的轨道或其它定位装置来利于该调节(未显示)。在一些情况下，可响应在怀孕哺乳动物的腹部内的胎儿330的深度(也就是，位于胎儿血红蛋白探头115C与胎儿330之间的母体组织405的宽度的测量)来调节第一光源105A及/或第二光源105B的定位。在怀孕哺乳动物的腹部内的胎儿330的深度的测量可由例如超声或多普勒探头如多普勒/超声探头135及/或MRI图像提供，其部分示例显示于图示301及302中。
在一些实施例中，第一光源105A可相对于检测器160设置，以使自第一光源发射的光(也就是，光束420A1)仅传播通过母体组织405而不到达胎儿330。第二光源105B可远离检测器160设置(相对于第一光源105A)，以使由第二光源105B投射的光(也就是，光束420B1)与光束420A1相比投射至怀孕哺乳动物的腹部中较深，并由检测器160检测自该腹部的后向散射及/或穿过该腹部的透射。换句话说，光源105A可经设置以使光束420A1仅投射至母体组织405中，从而由检测器160检测的光束420A1的该部分可仅自母体组织405后向散射及/或透射穿过，而不是胎儿330，而光源105B可经设置以使光束420B1投射至母体组织405与胎儿330两者中，从而由检测器160检测的光束420B1的该部分可自母体组织405及胎儿330后向散射及/或透射穿过。第一光源105A的此定位可利于短间隔(short separation；SS)测量，且第一光束420A1的路径及/或由检测器160检测的第一光束420A1的量在本文中可称为SS通道。第二光源105B的此定位可利于长间隔(long separation；LS)测量，且第二光束420B1的路径及/或由检测器160检测的第二光束420B1的量在本文中可称为LS通道。
图4B显示设置于怀孕哺乳动物的腹部上的示例胎儿探头115B。将怀孕哺乳动物的腹部的母体组织表示为母体组织405，并将怀孕哺乳动物的腹部内的胎儿表示为胎儿410。
胎儿探头115D具有一个光源105以及六个检测器160A、160B、160C、160D、160E及160F，各检测器相对于光源105具有不同的位置，第一检测器160A最靠近光源105，且第六检测器160F最远离光源105。检测器160A-160F相对于光源105的位置在本文中可称为光源/检测器距离。在一些例子中，检测器160A-160F可呈线性布置且可彼此隔开1cm，从而第一检测器160A离开光源105 1cm设置，第二检测器160B离开第一检测器160A 1cm设置，第三检测器160C离开第二检测器160B 1cm设置，第四检测器160D离开第三检测器160C 1cm设置，第五检测器160E离开第四检测器160D 1cm设置，且第六检测器160F离开第五检测器160E 1cm设置。
光源105可向怀孕哺乳动物的腹部405中投射光信号420，且由此导致的光信号可由一个或多个检测器160A-160F检测。预期较靠近光源105的检测器将检测已入射至怀孕哺乳动物的腹部405上但未入射至胎儿330上的该光信号的部分，且在一些实施例中，第一检测器160A及/或第二检测器160B可通过例如设置光源/检测器距离来定位，从而分别由第一及第二检测器160A及160B检测的光信号420A2及420B1的大部分(如果不是全部的话)仅入射至怀孕哺乳动物的腹部405上(也就是，未入射至胎儿上)。如图4中所示，第三至第六检测器160C-160F可检测入射至怀孕哺乳动物405及胎儿330上的光信号420C、420D、420E及420F的部分。在一些情况下，第三检测器160C可离开该光源3-5cm设置，且第六检测器160F可离开该光源6-10cm设置。作为附加或替代，第三至第六检测器160C-160F可在该光源的4-10cm内设置。
随着该光源/检测器距离增加，与入射至胎儿330上的光对应的该光信号的比例增加。因此，与例如光信号420E或420D相比，光信号420F可包括入射至胎儿上的较高比例的光。
图4C及4D显示以与图4A及4B中所示的方式类似的方式与怀孕哺乳动物的腹部接触的示例胎儿探头115E，母体组织层类似于图4A中所示的母体组织层。图4C所示的实施例使用简化的母体组织层450，且图4D中所示的实施例显示许多母体组织层，母体组织层类似于图4A中所示的母体组织层，且胎儿探头115E经配置以实现对后向散射自及/或透射穿过怀孕哺乳动物的腹部及其中包含的胎儿的光的双短间隔(SS)分析。
胎儿探头115E包括发射第一光信号420C的第一光源105A、小检测器455、发射第二光信号420的第二光源105B，以及检测器160。第二光信号的第一部分420A3可由小检测器455检测，且第二光信号的第二部分420B可由检测器160检测。第一及/或第二光信号420C及/或420可包括具有单个或多个波长的光，且可在例如红色、近红外，及/或宽带光谱内。在一些情况下，光信号420C的波长可不同于光信号420的波长及/或可在不同的时间投射，以在检测器160接收并依据本文中所述的一个或多个过程进行处理时，能够区分自该两个光源投射的光。小检测器455可类似于检测器160，但可具有较小的尺寸及/或降低的灵敏度。在一些情况下下，小检测器455可为小光纤检测器。在一些实施例中，胎儿探头115E可包括用于检测器160的滤波器(未显示)，其可经衰减以使检测器160检测来自第一及第二光源105A及105B的等量光。
在一些实施例中，可调节第一光源105A及/或第二光源105B的位置(例如，更加靠近或更加远离检测器160)，以例如调节由检测器160检测的自该光源发射的光的穿透深度。可通过例如手动操作及/或布置检测器及/或沿胎儿探头115E中包括的及/或与其相关的轨道或其它定位装置移动检测器来利于该调节(未显示)。在一些情况下，可响应在怀孕哺乳动物的腹部内的胎儿330的深度(也就是，位于胎儿探头115E与胎儿330之间的母体组织450的宽度的测量)来调节第一光源105A及/或第二光源105B的定位。在怀孕哺乳动物的腹部内的胎儿330的深度的测量可由例如超声或多普勒探头如多普勒/超声探头135及/或怀孕哺乳动物的腹部的图像提供，其示例显示于图示301及302中。
在一些实施例中，第一光源105A可相对于检测器160设置，以使自第一光源发射的光(也就是，光信号420C)仅传播通过母体组织305而不到达胎儿330。第二光源105B可远离检测器160设置(相对于第一光源105A)，以使由第二光源105B投射的光(也就是，光信号420)与光信号420C相比投射至怀孕哺乳动物的腹部中较深，以使其到达胎儿330，从而可由检测器160检测后向散射自及/或透射穿过该胎儿的光。小检测器455可设置于第一与第二光源105A与105B之间，以使光(也就是，光信号420)在被小检测器455检测之前仅传播通过母体组织450，而未到达胎儿330。第一光源105A的此定位可利于收集第一组短间隔(SS)测量，且第一光信号420C的路径及/或由检测器160检测的第一光信号420C的量在本文中可称为第一SS通道。第二光源105B的此定位可利于长间隔(LS)测量，且第二光信号420的路径及/或由检测器160检测的第二光信号420的量在本文中可称为LS通道。小检测器455的此定位可利于第二组短间隔(SS)测量，且第一光信号420C的路径及/或由检测器160检测的第一光信号420C的量在本文中可称为第二SS通道。因此，胎儿探头115E提供第一及第二光源105A及105B的SS测量。
图5提供显示用于测定胎儿血红蛋白氧饱和度水平的过程500的流程图。可通过例如本文中所述的任意系统或系统组件执行过程500。
首先，可通过处理器及/或计算机(如计算机150)自光检测器(例如，检测器160)接收检测的复合电子信号(步骤505)。可自例如光检测器、与该光检测器耦接的收发器、及/或胎儿血红蛋白探头例如胎儿血红蛋白探头115接收该检测的复合电子信号。
该检测的复合电子信号可对应于自怀孕哺乳动物的腹部及/或其胎儿发出(通过例如透射、后向散射，及/或反射)的具有多个波长的光信号。入射至该怀孕哺乳动物的腹部上并自其离开的光可由一个或多个光源(如光源105)生成，并可具有任意可接受的频率或波长(例如，近红外(NIR))及/或频率及/或波长的组合。在一些实施例中(例如，当使用多个检测器时)，所接收的检测的复合电子信号可包括及/或关联检测器标识符(例如，代码)，从而可知晓特定的检测的复合电子信号的位置。接着，可使用此位置分析所接收的检测的复合电子信号，以测定所检测的光及/或成像的组织的各种因素。
在步骤510中，可通过例如分析所检测的第一光信号来测量及/或测定自该怀孕哺乳动物的腹部发出的光的每个波长的路径长度及/或散射及/或吸收的程度。在一些实施例中，步骤510的执行可包括使用修正的比尔-朗伯特定律，如下面的式1中所示。式1可用以例如测定特定波长的吸收系数(μa(λ))、吸收系数的变化、及/或特定波长(λ)的有效平均路径长度因子(DPF)。
Figure BDA0003562817520000241
其中：
Δμa(λ)＝给定波长λ的吸收系数的变化；
r＝光源与检测器之间的距离；
DPF＝给定波长λ的差分路径长度因子；
ΔI＝具有给定波长λ的光在每个心跳脉搏过程中变化时的实际强度；以及
Io＝具有给定波长λ的光的入射强度。
有时，Io可为在追跟踪时间内(也就是，进行测量及/或检测复合电子信号的时间)测量的平均强度。在一些情况下，Δμa(λ)及/或DPF的值可为用于本文中所述的其它计算(例如，式5、6、7a及/或7b)的校准因子(步骤515)。有时，基于例如在波长λ的光的特征来估计该DPF。作为附加或替代，可从
Figure BDA0003562817520000242
的实验测定值的光谱拟合推导出DPF。作为附加或替代，可通过测量及/或计算给定波长的光的散射量来测定DPF。在一些情况下，当例如将光导入具有不均匀的几何结构的身体的部分(例如怀孕哺乳动物的腹部)中时，该DFP可能依赖于例如该怀孕哺乳动物及/或其胎儿的物理特征及/或内在属性，包括但不限于胎儿深度，组织中的脂质浓度、组织层的宽度、胎儿暴露于光的位置、该怀孕哺乳动物及/或胎儿的黑色素含量等。作为附加或替代，该DFP可能依赖于该检测器的属性，例如该检测器的传感器表面的颜色及/或该检测器的灵敏度。
在一些实施例中，可利用式1，使用例如组织类型及/或母体几何结构(例如，组织层的宽度)及/或组织密度的光学属性来测定不同母体组织层的吸收系数(在本文中也称为单独吸收系数)。例如，针对不同类型及/或特征的母体组织的一系列吸收系数可基于该母体组织层的特征实验测定及/或建模。示例特征包括但不限于组织类型、组织密度、组织层厚度、组织层的位置(例如，DFP及/或光源与检测器之间的距离(就式1表示为r))，及/或光学属性(例如，可基于例如特定怀孕哺乳动物及/或胎儿的几何结构修改或以其它方式调节的已知宽度的组织的散射及/或吸收系数)。在一些实施例中，接着可将这些单独吸收系数汇总在一起，以生成总吸收系数，该总吸收系数更接近针对特定情形(例如，特定的怀孕哺乳动物、怀孕哺乳动物的腹部上的特定位置等)的光吸收。
在一些实施例中，可在单独的每个怀孕哺乳动物基础上执行步骤505-515，以例如定制或校准仪器及/或计算，以考虑(除其它以外)个人生理、仪器(例如光源及/或检测器)布置、噪声等。作为附加或替代，在其它实施例中，步骤505-515可执行多次(例如，数百次、数千次等)，从而可测定多个校准因子。在一些情况下，此多个测定的校准因子可用以例如测定怀孕哺乳动物的平均校准因子，该平均校准因子可与怀孕哺乳动物的一个或多个生理特征关联或不关联。例如，在一个实施例中，可针对10000名孕妇测定校准因子。接着，这些校准因子可用以测定例如所有孕妇的通用校准因子(例如，该10000名孕妇的平均校准因子)及/或可依据一个或多个生理因素(包括但不限于胎儿的胎龄、母体体重、母体身高、母体黑色素含量等)分组。
可选地，在步骤520中，可接收及/或测定该怀孕哺乳动物及/或胎儿的一个或多个生理特征或参数(通过例如分析该怀孕哺乳动物的超声信息或图像，其示例由图3A及3B提供)。示例生理特征包括但不限于妇女的及/或胎儿的皮肤的黑色素含量及/或程度及/或皮肤色素沉着类型、胎儿深度、胎儿胎龄、及/或一个或多个母体或胎儿组织层的宽度、怀孕哺乳动物的腹壁厚度、血红蛋白血液浓度百分比、组织中血液灌注的程度(可通过例如DC组织测量来获得)。在一些情况下，可将该生理特征分组为内在或几何特征，其中，示例内在特征是血液或组织氧合及/或血红蛋白浓度水平及身体质量指数(BMI)、腹壁厚度及/或一层该腹壁的厚度可为几何特征。
可在例如索引或查找表中将该怀孕哺乳动物及/或胎儿的该一个或多个生理特征与该校准因子关联(步骤525)。在一些实施例中，可使用这些关联来选择适合特定怀孕哺乳动物及/或胎儿的校准因子，如下面关于图13更详细所述。接着，可将该校准因子、该怀孕哺乳动物及/或胎儿的该一个或多个生理特征、及/或它们之间的关联存储于例如数据库(如数据库170)及/或驻留于计算机(如计算机150)内的存储器中(步骤530)。有时，可将校准因子汇总在一起并与生理特征关联；因此，可测定及/或应用假设/校准因子，而无需单独计算每个怀孕哺乳动物的校准因子。
图6提供一个流程图，其显示利用母体检测电子信号测定的该怀孕哺乳动物的生理特征来测定胎儿血红蛋白氧合饱和度水平的过程600。
过程600可由例如系统100及/或其组件执行。可在例如胎儿分娩及/或该怀孕哺乳动物的健康检查期间原位执行过程600。在一些情况下，可在一段时间内(例如胎儿分娩)在连续的、定期的及/或按需的基础上执行过程600，从而例如可在需要时及/或当胎儿及/或该怀孕哺乳动物的状况改变时(例如当胎儿通过产道时)随着时间推移校准及重新校准该胎儿血红蛋白氧合饱和度水平。
首先，可接收与自怀孕哺乳动物的腹部发出的光信号对应的一个或多个母体检测电子信号(步骤605)。该光信号可由光源(如光源105)生成，入射至该怀孕哺乳动物的腹部上，通过该母体腹部组织的部分，并被反射或后向反射穿过该母体组织，从而由检测器(如检测器160)检测。可由检测器检测并在步骤605中接收的示例光信号(如所述光信号)在图3C中被显示为第一及第二光信号325A及420B。
在步骤610中，可分析该母体检测电子信号，以测定该怀孕哺乳动物的一个或多个生理特征(步骤615)。该分析可为例如由胎儿血红蛋白探头执行的频域及/或飞行时间分析，该胎儿血红蛋白探头经配置以获取投射至该母体腹部中的光子的飞行时间测量结果。在一些实施例中，在步骤610中，通过例如光的吸收及/或散射的测量来测定该怀孕哺乳动物的组织如何响应入射光，从而可执行该怀孕哺乳动物的生理特征的该测定。在一些实施例中，光的吸收及/或散射可分别被表示为吸收系数或散射系数，并可在本文中所述的一个或多个式子中使用。接着，在步骤620中，可测定该生理特征的校准因子(步骤620)。在一些情况下，可执行步骤610及615来测定该怀孕哺乳动物的一个或多个内在生理特征，该生理特征在该怀孕哺乳动物的腹部的一部分上可能是一致的。此类内在生理特征包括但不限于妇女的皮肤的黑色素含量及/或程度及/或皮肤色素沉着类型、胎儿深度、一个或多个母体或胎儿组织层的宽度、该怀孕哺乳动物的腹壁厚度、血红蛋白氧饱和度、腹部组织中的血液灌注程度、该怀孕哺乳动物是否贫血、组织氧饱和度、以及血红蛋白浓度水平。
在步骤620中，校准因子的测定(也就是，计算)及/或选择可通过例如以下方式进行：评估来自该入射光信号的多少光被该怀孕哺乳动物的腹部组织吸收及/或散射，及/或该光信号的光子经过该怀孕哺乳动物的腹部组织并被该检测器检测的飞行时间。在一些实施例中，为执行在步骤620中校准因子的该测定/选择，可查询数据库(如数据库170)及/或驻留于计算机(如计算机150)内的存储器，以获得与在步骤615中测定的该生理特征对应的校准因子。该数据库可通过过程500填充相关的生理特征及校准因子。在一些实施例中，执行步骤605、610、615及/或620的结果之间的关联可相互映射(步骤625)，且执行步骤605、610、615及/或620的结果可被存储于数据库(如数据库170)及/或驻留于计算机(如计算机150)内的存储器中。
在一个实施例中，在步骤615中测定的该生理特征可为怀孕哺乳动物的肤色、色素沉着及/或黑色素含量，其可通过例如测定入射至该怀孕哺乳动物的腹部上的光有多少被该怀孕哺乳动物的皮肤吸收来测定。该怀孕哺乳动物的皮肤的肤色可能影响该入射光有多少被吸收，从而可能影响该入射至该怀孕哺乳动物的腹部上的光有多少经过该母体组织并入射至胎儿上，可能与已知的或计算的因子关联，该因子在步骤620中测定及/或选择。例如，620的执行可包括查询数据库以获得与该怀孕哺乳动物的皮肤吸收多少光关联的校准因子。在此例中，该校准因子可为吸收系数，其可与该怀孕哺乳动物的吸收率及/或肤色关联。
在另一个实施例中，在步骤605中接收的该母体检测电子信号可在步骤610中进行分析，以测定该怀孕哺乳动物的腹部的肌红蛋白或肌肉层的浓度或厚度的生理特征。为执行此分析，可使用例如被配置为频域NIRS系统的胎儿血红蛋白探头及/或经配置以获得投射至该母体腹部中、穿过该母体肌红蛋白层并反射回检测器的光子的飞行时间的胎儿血红蛋白探头。该怀孕哺乳动物的肌红蛋白组织可吸收投射至该母体腹部中的光，且测量及/或计算多少光被该怀孕哺乳动物的腹部组织吸收(例如，未检测到)可用以测定该母体肌红蛋白层的厚度及/或浓度的生理特征。在步骤620中，此生理特征可用以例如计算校准因子，及/或查询校准因子数据库，以找到与测定的该怀孕哺乳动物的该肌红蛋白厚度及/或浓度的生理特征关联的校准因子。
在另一个实施例中，在步骤605中接收的该母体检测电子信号可在步骤610中进行分析，以测定该怀孕哺乳动物的腹部的总厚度(在本文中也可称为胎儿深度)的生理特征，该总厚度可因胎儿增大而在怀孕过程中变化。作为附加或替代，该怀孕哺乳动物的腹部组织的厚度可因先兆子痫(pre-eclampsia)或子痫而在怀孕过程中及/或胎儿分娩期间变化，该先兆子痫或子痫可能引起水肿，从而使该怀孕哺乳动物的腹部厚度变化。为针对此例执行步骤610的分析，可使用例如被配置为频域NIRS系统的胎儿血红蛋白探头及/或经配置以获得投射至该母体腹部中、穿过该母体腹部层并反射回检测器的光子的飞行时间的胎儿血红蛋白探头。该怀孕哺乳动物的腹部组织可吸收投射至该母体腹部中的光，且测量及/或计算多少光被该怀孕哺乳动物的腹部组织吸收(例如，未检测到)可用以测定该怀孕哺乳动物的腹部组织的厚度的生理特征。在步骤620中，此生理特征可用以例如计算校准因子，及/或查询校准因子数据库，以找到与测定的该怀孕哺乳动物的该肌红蛋白浓度及/或厚度的生理特征关联的校准因子。
在另一个例子中，在步骤605中接收的该母体检测电子信号可在步骤610中进行分析，以测定该怀孕哺乳动物的腹部的脂肪层的厚度的生理特征。为执行此分析，可使用例如被配置为频域NIRS系统的胎儿血红蛋白探头及/或经配置以获得投射至该母体腹部中、穿过该母体脂肪层并反射回检测器的光子的飞行时间的胎儿血红蛋白探头。该怀孕哺乳动物的脂肪组织可散射投射至该母体腹部中的光，且测量及/或计算多少光被该怀孕哺乳动物的脂肪组织散射(例如，未检测到)可用以测定该母体脂肪层的厚度的生理特征。在步骤620中，此生理特征可用以例如计算校准因子，及/或查询校准因子数据库，以找到与测定的该怀孕哺乳动物的该脂肪厚度的生理特征关联的校准因子。
图7A是显示用于测定胎儿深度及/或胎儿血红蛋白氧饱和度水平的示例过程700的流程图。过程700可由例如系统100及/或其组件执行。
可选地，在步骤705中，可通过例如计算机或处理器(例如计算机150)接收多个第一检测电子信号，各该信号对应于具有一个或多个波长的光信号，该光信号通过例如一个或多个光源(如光源105)投射至该怀孕哺乳动物的腹部中，并通过例如反射、后向散射，及/或透射(也就是，经过该母体腹部)而自该腹部离开。该多个第一检测信号中的各该第一检测信号可接收自不同的检测器，如上面就图3A、3B及3显示并讨论的检测器160A-160V。该接收的第一检测电子信号可与检测器标识符关联。各检测器可具有不同的光源/检测器距离。例如，探头如胎儿探头115A、115B、115D及/或115E可具有一个光源及多个检测器，各检测器具有不同的光源/检测器距离。在一些实施例中，与靠近该光源布置的检测器相比，由远离该光源布置的检测器检测的光信号具有入射至胎儿上的较高比例的光。
与该第一检测电子信号对应的该光信号的示例波长范围在600nm与1000nm之间，并可与一个或多个光信号420类似。在一些实施例中，该光信号可为宽带光信号(例如，白光及/或一系列(例如10、15或20个)波长)，且该接收的第一检测信号可对应于具有多个波长的光信号。在一些实施例中，该光信号或其部分可具有设定的或已知的波长，对于导入人体组织中的光，其可处于等吸收点，以测定人体血液中氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白之比，例如808nm。在此波长的光以相同的方式自氧合血红蛋白及脱氧血红蛋白反射。
当执行步骤705时，可处理在步骤705中接收的各该第一检测电子信号，以分离出该第一检测电子信号中与入射至胎儿上的光对应的的部分(步骤710)。各该第一检测电子信号的此分离部分在本文中可称为第一胎儿信号。可利用任意合适的自相应的第一检测电子信号分离胎儿信号的方法(包括本文中揭露的方法)来执行步骤710。合适的方法包括但不限于：通过例如应用滤波或放大技术来降低该信号中的噪声，测定由该怀孕哺乳动物贡献的该第一检测电子信号的部分并接着自该接收的第一检测电子信号减去或以其它方式移除该第一检测电子信号的该部分，及/或接收关于胎儿心率的信息并使用该信息锁定(通过例如锁定放大器)由胎儿产生的该接收的第一检测电子信号的部分。
可选地，步骤710的执行可包括预处理该第一检测电子信号的其中一个或多个，以例如自该信号移除噪声及/或自该第一检测电子信号移除该怀孕哺乳动物的解剖或生理信号(例如，呼吸信号)的混杂效应。该预处理的执行可包括但不限于对该第一检测电子信号应用滤波技术、对该第一检测电子信号应用放大技术、对该第一检测电子信号使用锁定放大器等。在一些实施例中，该预处理可包括对该检测电子信号的其中一个或多个应用滤波器(例如，带通或卡尔曼(Kalman))，以减少该第一检测电子信号中的噪声或杂音，例如该噪声或杂音可能由生成及/或检测该第一检测电子信号的设备及/或在一些情况下可能与该怀孕哺乳动物耦接的环境设备产生的电子噪声引起。
可选地，在步骤715中，该怀孕哺乳动物的血红蛋白氧饱和度水平的标示可自例如脉搏血氧测定探头(如脉搏血氧测定探头130)、母体脉搏血氧测定探头(如母体探头133)、及/或NIRS成人血红蛋白探头(如NIRS成人血红蛋白探头125)接收，及/或通过使用例如该初始检测电子信号执行过程700的处理器测定。作为附加或替代，可在步骤715中接收及/或测定该怀孕哺乳动物的组织氧饱和度水平的标示。该怀孕哺乳动物的组织氧饱和度水平可自例如扩散光学层析成像(diffuse optical tomography；DOT)仪器接收及/或可通过对该初始检测电子信号应用DOT来测定。作为附加或替代，可利用在步骤705中接收的该第一检测电子信号的其中一个或多个以及例如上面就式1所述的比尔-朗伯特定律，来测定该怀孕哺乳动物的血红蛋白及/或组织氧饱和度水平的标示。
在一些情况下，该怀孕哺乳动物的血红蛋白及/或组织血氧饱和度水平可用以测定多少光入射至胎儿上，如下所述。
在步骤720中，胎儿深度可自例如多普勒/超声探头135接收，及/或可通过使用例如步骤705的该第一检测电子信号、步骤710的第一胎儿信号及/或步骤715的母体血红蛋白及/或组织饱和度水平来测定。
当在步骤720中测定胎儿深度时，可通过将该初始胎儿信号的强度相互比较来测定各该初始胎儿信号的强度变化，从而测定胎儿深度。在一些情况下，此比较可包含提供相应第一次检测电子信号的各检测器的位置及/或光源/检测器距离，且对于离光源较远设置的检测器，随着该光源/检测器距离增加，该胎儿信号的强度的下降或降低可量化，从而测定胎儿的深度。作为光源/检测器距离的函数的此强度的降低可用以测定胎儿的深度。
图7B提供显示执行步骤720以测定胎儿深度的示例过程的流程图。首先，在步骤750中，可分析第一初始检测电子信号，以测定其是否包括初始胎儿信号。该第一初始检测电子信号可对应于由第一检测器(如第一检测器160A)检测的光信号(如第一光信号420A)。步骤750的该分析可基于步骤710的处理/分离，并可包括关于是否存在任意初始胎儿信号要自该第一初始检测电子信号分离的是或否的确定。当在该第一初始检测电子信号中包括初始胎儿信号时，可测定该初始胎儿信号的强度(步骤755)。
无论该第一初始检测电子信号中是否包括初始胎儿信号，在步骤760中，可确定第二初始检测电子信号是否包括初始胎儿信号。该第二初始检测电子信号可对应于由第二检测器(如第二检测器160B)检测的光信号(如第二光信号420B)。步骤760可以与步骤750的执行类似的方式执行。当在该第二初始检测电子信号中包括初始胎儿信号时，可测定该初始胎儿信号的强度(步骤755)。
无论该第二初始检测电子信号中是否包括初始胎儿信号，在步骤765中，可确定第三初始检测电子信号是否包括初始胎儿信号。该第三初始检测电子信号可对应于由第三检测器(如第三检测器160C)检测的光信号(如第三光信号420C)。步骤765可以与步骤750及/或760的执行类似的方式执行。当在该第三初始检测电子信号中包括初始胎儿信号时，可测定该初始胎儿信号的强度(步骤755)。
类似步骤765的过程可重复N次，直至确定在步骤705中接收的该多个初始检测电子信号中的最后一个初始检测电子信号是否包括初始胎儿信号(步骤770)。第N个初始检测电子信号可对应于由第六检测器(如第三检测器160F)检测的光信号(如第六光信号420F)。步骤770可以与步骤750、760及/或765的执行类似的方式执行。当在该第N个初始检测电子信号中包括初始胎儿信号时，可测定该初始胎儿信号的强度(步骤755)。
在步骤775中，可通过分析在步骤755中测定的各相应初始胎儿信号的测定强度来测定胎儿深度。在一些实施例中，可通过在图形上绘制强度(例如，使用散点图)来执行步骤775，该图形显示作为检测相应第1至N个胎儿信号的检测器的函数及/或作为生成该光信号的光源与检测相应第1至N个初始检测电子信号的检测器之间的距离的函数的胎儿信号强度。图7C提供图形702的例子，其显示可通过步骤755的执行测定的作为光源/检测器距离(以厘米为单位)的函数的第1至N个胎儿信号的光强度(以瓦特/厘米为单位)的散点图。在图7C的情况下，图形702对应于由第一至第六检测器160A-160F检测的初始检测电子信号以及它们与光源105的相应距离。如图形702中所示，在距离该光源一定距离检测的信号的光透射百分比变化(有时可能与该信号的强度相关)主要遵循反比关系。如图7C的图形702所示，入射至胎儿上的光透射百分比变化/或光强度可能以非线性方式变化，依赖于胎儿深度及光源-检测器距离。在一些实施例中，如图7D中所示，到达胎儿的光的强度及/或透射百分比变化可依据反比关系依赖于胎儿深度，其中包括图形703，该图形显示针对母体信号及/或该信号的母体部分，作为光源-检测器距离(以厘米为单位)的函数的光透射百分比变化。
由于该第一胎儿信号由第三检测器以3cm的光源/检测器距离检测，因此胎儿的示例深度可为约25mm。可通过使用胎儿信号的强度随着光源/检测器距离增加而衰减的速率来测定胎儿深度。此衰减的速率可对应于散点图中的线性回归的斜率。
在一些实施例中，可通过分析在808nm的等吸收点的光来测定胎儿的深度。在此波长的光以相同的方式自氧合及脱氧血红蛋白反射，因此，在此波长的该光的散射及吸收对于氧合及脱氧血红蛋白都是相同的，将不会基于例如怀孕哺乳动物及/或胎儿的血液中的血红蛋白氧饱和度水平而变化。因此，当使用在808nm的等吸收点的光执行步骤720时，可能不需要测定母体组织对光信号的散射及/或吸收(可分别表示为散射系数及/或吸收系数)。
在步骤725中，可接收与第二光信号对应的第二检测电子信号。该第二检测电子信号可对应于离开该怀孕哺乳动物的腹部的第二光信号，并可类似于在步骤705中接收的该第一检测电子信号。接着，可处理该第二检测电子信号，以分离入射至胎儿上的该信号的部分(步骤730)。该第二检测电子信号的该分离部分在本文中可称为第二胎儿信号。在一些实施例中，步骤730的执行可类似于步骤710的执行。
在步骤735中，可利用该胎儿深度选择用于分析该第二胎儿信号以测定胎儿血红蛋白氧饱和度水平的因子。例如，该胎儿深度可用以测定及/或选择特定波长的差分路径长度因子(DFP)及/或用于计算的相关因子，以针对各波长，利用例如如上面的式1所示的修正比尔-朗伯特定律测定胎儿的血红蛋白氧饱和度水平(步骤740)。
接着，可使用该胎儿深度测定及/或选择特定波长的DFP。入射胎儿光信号中光的各波长的I0值可为例如投射至该怀孕哺乳动物的腹部中的光的强度及/或入射至胎儿上的光的强度，其可通过本文中揭露的过程测定。在步骤715中接收及/或测定该怀孕哺乳动物的血红蛋白及/或组织氧饱和度水平的实施例中，该血红蛋白及/或组织氧饱和度水平可用以测定由光源发射的被导入该怀孕哺乳动物的腹部中的光被母体组织或血红蛋白吸收的量及/或强度。该怀孕哺乳动物的血红蛋白及/或组织氧饱和度水平与针对光的各波长她可吸收的入射光量之间的相关性可为已知的及/或根据经验测定，且这些相关性可存储于例如数据库(如数据库170)的查找表中，从而在步骤715中接收及/或测定怀孕哺乳动物的血红蛋白及/或组织氧饱和度水平时，可使用该查找表查找该怀孕哺乳动物的相应光吸收水平(例如，百分比或比率)。接着，当光源将光投射至该怀孕哺乳动物的腹部中时，可将此值(该怀孕哺乳动物的光吸收水平)应用于(例如，减去或乘以)光源的初始强度，以测定入射至胎儿上的光的初始强度(I0)。ΔI(λ)可为在波长λ的入射至胎儿上的光的测量强度的变化以及波长为λ的光的检测胎儿信号的强度。
一旦通过式1测定吸收系数(或吸收系数的变化)，即可通过例如利用下式2进行计算来测定胎儿血红蛋白血氧饱和度的标示：
Δμa(λ)＝ΔcHbO*εHbO(λ)+ΔcHb*εHb(λ) 式2
其中：
Δμa(λ)＝在定义时间段内给定波长λ的吸收系数的变化；
ΔCHbO＝在该定义时间段内氧合血红蛋白(HbO)的浓度变化；
ΔCHb＝在该定义时间段内脱氧血红蛋白(Hb)的浓度变化；
εHbO(λ)＝针对该给定波长的氧合血红蛋白(HbO)的消光系数；以及
εHb(λ)＝针对该给定波长的脱氧血红蛋白(Hb)的消光系数。
通过输入强度I的变化作为波长λ的函数，可针对两个或更多波长对求解式1。由此，通过输入特定波长的已知消光系数εHbO(λ)及εHb(λ)(可在存储于例如计算机150上的查找表中查找)，利用式2可测定吸收系数的变化Δμa。用以执行式2的计算的波长对可为入射至该怀孕哺乳动物的腹部上的光信号的波长光谱中包括的任意波长对。在一些实施例中，式2的计算可以不同的波长组合执行多次(例如，10秒、100秒，或1000秒)，以获得ΔCHbO及ΔCHb的多个值，可依据一个或多个标准对该些值进行加权及/或平均，以获得ΔCHbO及ΔCHb的的稳健值(robust value)(例如，统计有效及/或具有可接受的置信水平及错误率)。作为附加或替代，式2的计算可执行多次(例如，10秒、100秒，或1000秒)，以同时将多个波长拟合至该式。
通过式2生成的ΔCHbO及ΔCHb的该些值是胎儿的血液中的氧合及脱氧血红蛋白浓度的相对值，而不是绝对值，这可能有助于监测胎儿血红蛋白氧饱和度水平随时间的变化。在一些实施例中，步骤1235的测定还可包括通过测定氧合血红蛋白的浓度变化与总血红蛋白的浓度变化(其可为氧合与脱氧血红蛋白之和)之比来测定胎儿血红蛋白的总体氧饱和度。作为附加或替代，可利用本文中揭露的另一种方法来测定胎儿血红蛋白氧饱和度。
一旦在步骤740中测定胎儿血红蛋白氧饱和度水平，即可通过例如在显示装置(如显示装置155)上显示来利于向用户提供该胎儿血红蛋白氧饱和度水平的标示(步骤745)。
图8是显示用于利用入射至胎儿上的光子的飞行时间及/或胎儿血红蛋白的氧饱和度水平来测定胎儿深度的过程800的流程图。过程800可由例如系统100及/或其组件执行。
可选地，在步骤805中，可通过例如计算机或处理器(例如计算机150)接收多个第一检测电子信号，各该信号对应于具有一个或多个波长的光信号，该光信号通过例如一个或多个光源(如光源105)投射至该怀孕哺乳动物的腹部中，并通过例如反射、后向散射，及/或透射(也就是，经过该母体腹部)而自该腹部离开。在步骤805中接收的该第一检测电子信号可类似于在步骤705中接收的该第一检测电子信号。在一些实施例中，可在步骤805中接收从该光信号被投射至该怀孕哺乳动物的腹部中到它被检测器接收之间的时间。作为附加或替代，该多个第一检测电子信号可包括与例如该光信号被投射至该怀孕哺乳动物的腹部中的时间及/或该第一检测电子信号被相应检测器接收的时间对应的时间戳信息。
当执行步骤805时，可处理步骤805中接收的各该第一检测电子信号，以分离该第一检测电子信号中与入射至胎儿上的光对应的部分(步骤810)。步骤810的执行可类似于步骤710的执行。
在步骤815中，可接收关于入射至胎儿上的该光信号的光子的飞行时间的标示，或者在执行步骤805及810时，通过使用从该光信号的光子离开光源到被检测器接收之间的时间来测定。该飞行时间可通过计算从该光信号被投射至该怀孕哺乳动物的腹部中到它被检测器接收之间的时间长度来测定。当该多个第一检测电子信号包括对应于该光信号被投射至该怀孕哺乳动物的腹部中及该第一检测电子信号被相应检测器接收的时间戳信息时，可通过测定该光信号被投射至该怀孕哺乳动物的腹部中的时间戳与该第一检测电子信号被相应检测器接收的时间戳之差或时间长度来测定入射至胎儿上的该光信号的光子的飞行时间。
在步骤820中，可自例如多普勒/超声探头135接收胎儿深度，及/或可通过使用例如步骤805的该第一检测电子信号、步骤810的第一胎儿信号及/或步骤815的该飞行时间来测定。当在步骤820中测定胎儿深度时，可依据下式3通过计算从该光信号被投射至该怀孕哺乳动物的腹部中到它在检测器被接收之间的时间内该光信号行进的距离来测定胎儿的深度。
D＝s*t 式3
其中：
D＝行进距离；
s＝光速；以及
t＝从该光信号被投射至该怀孕哺乳动物的腹部中到它在检测器被接收之间的时间。
可通过将该光行进的该距离值(D)除以2来计算胎儿距离，因为通过式3计算的距离是该光行进至胎儿并返回至检测器的距离。
在步骤825中，可接收与第二光信号对应的第二检测电子信号。该第二检测电子信号可对应于从该怀孕哺乳动物的腹部离开的第二光信号，且可类似于在步骤805中接收的该第一检测电子信号。接着，可处理该第二检测电子信号，以分离入射至胎儿上的该第二检测电子信号的部分(步骤830)。该第二检测电子信号的该分离部分在本文中可称为第二胎儿信号。在一些实施例中，步骤830的执行可类似于步骤810及/或步骤730的执行。
在步骤835中，可利用该胎儿深度选择用于分析该第二检测电子信号以测定胎儿血红蛋白氧饱和度水平的因子。例如，该胎儿深度可用以测定及/或选择特定波长的差分路径长度因子(DFP)及/或用于计算的相关因子，以利用例如上面提供并讨论的式1及式2测定胎儿的血红蛋白氧饱和度水平(步骤840)。在一些实施例中，步骤835的执行可类似于步骤735的执行。作为附加或替代，可利用本文中揭露的另一种方法来测定胎儿血红蛋白氧饱和度。
一旦在步骤840中测定胎儿血红蛋白氧饱和度水平，即可通过例如在显示装置(如显示装置155)上显示来利于向用户提供该胎儿血红蛋白血氧饱和度水平的标示(步骤845)。
图9提供一个流程图，其显示利用母体检测电子信号测定的该怀孕哺乳动物的生理特征来测定胎儿血红蛋白氧合饱和度水平的过程900。过程900可由例如系统100及/或其组件执行。可在例如胎儿分娩及/或该怀孕哺乳动物的健康检查期间原位执行过程900。在一些情况下，可在一段时间内(例如胎儿分娩)在连续的、定期的及/或按需的基础上执行过程900，从而例如可在需要时及/或当胎儿及/或怀孕哺乳动物的状况改变时(例如当胎儿通过产道时)随着时间推移校准及重新校准该胎儿血红蛋白氧合饱和度水平。
在步骤925中，可通过处理器及/或计算机(如计算机150)自检测器接收检测复合电子信号。可自例如光检测器、与该光检测器耦接的收发器，及/或胎儿血红蛋白探头例如胎儿血红蛋白探头115接收该检测复合电子信号。该检测复合电子信号可对应于自怀孕哺乳动物的腹部及/或其胎儿发出的光信号。入射至该怀孕哺乳动物的腹部上并自其离开的光可由一个或多个光源如光源105生成，并可具有任意可接受的频率或波长(例如，近红外(NIR))及/或频率及/或波长的组合。在一些实施例中，还可在步骤925中接收关于该胎儿血红蛋白氧饱和度水平是导管前(pre-ductal)还是导管后(post-ductal)的标示，接收方式类似于例如在步骤1305中接收关于该胎儿血红蛋白氧饱和度水平是导管前还是导管后的标示。可在执行步骤920之后的任意时刻执行步骤925。不过，在许多情况下，可在执行步骤920之后立即或很快(例如，5秒、30秒、1分钟)执行步骤925，以例如考虑该怀孕哺乳动物的腹部的生理特征的动态变化。
接着，可分析该接收的检测复合电子信号，以分离与入射至胎儿上的光对应的该信号的部分，从而生成胎儿信号(步骤930)。可以与例如执行步骤810及/或710或本文中揭露的任意其它方法类似的方式执行步骤930。接着，可将在步骤920中选择及/或测定的校准因子应用于该胎儿信号，以校准该胎儿信号(步骤935)。该胎儿信号一经校准，即可测定(步骤940)并向用户提供(步骤945)胎儿血红蛋白氧饱和度水平的标示。可选地，步骤945的执行可包括以与步骤1355的执行类似的方式向该用户提供关于该胎儿血红蛋白氧饱和度水平是导管前还是导管后的标示。步骤935-945的执行可类似于下面揭露的步骤1345-1350及/或步骤830-835的执行。作为附加或替代，可利用本文中揭露的另一种方法来测定胎儿血红蛋白氧饱和度。
图10提供一个流程图，其显示利用一个或多个母体检测电子信号测定的该怀孕哺乳动物的生理特征来测定胎儿血红蛋白氧合饱和度水平的过程1000。可使用过程1000来考虑在例如胎儿血红蛋白探头(如胎儿血红蛋白探头115)的表面区域上的母体几何结构及/或几何生理特征的变化。过程1000可由例如系统100及/或其组件执行。可在例如胎儿分娩及/或该怀孕哺乳动物的健康检查期间原位执行过程1000。在一些情况下，可在一段时间内(例如1-24小时)例如胎儿分娩期间在连续的、定期的及/或按需的基础上执行过程1000，从而例如可在需要时及/或当胎儿及/或怀孕哺乳动物的状况改变时(例如当胎儿通过产道时)随着时间推移校准及重新校准该胎儿血红蛋白氧合饱和度水平。
首先，在步骤1005中，可接收与自怀孕哺乳动物的腹部发出的一个或多个光信号对应的一个或多个母体检测电子信号(步骤1005)。该光信号可由光源(如光源105)生成，入射至该怀孕哺乳动物的腹部上，经过该母体腹部组织的部分，并被反射或后向反射穿过该母体组织，从而由检测器(如检测器160)检测。各光信号可与检测该相应光信号的各检测器的位置及/或标识符关联。例如，检测母体检测电子信号的各检测器可关联标识符(例如，检测器1、检测器2等)、位置，该位置可为该检测器在胎儿血红蛋白探头115上的位置(例如，坐标)及/或在该母体腹部上的位置(例如，肚脐正下方1英寸、肚脐下方1英寸以及中矢线左侧1英寸等)。可由检测器检测并在步骤1005中接收的示例光信号如该光信号在例如图3C中被显示为第一及第二光信号420A及420B，并在图4A-4D中被显示为光信号420。
在步骤1010中，可分析各该母体检测电子信号，以测定该怀孕哺乳动物的一个或多个外在或几何生理特征(步骤1015)。示例外在生理特征包括但不限于该怀孕哺乳动物的皮肤的黑色素含量及/或程度及/或皮肤色素沉着类型、一个或多个母体或胎儿组织层的宽度、该怀孕哺乳动物的腹壁厚度。上面就图3A及3B提供该怀孕哺乳动物的腹壁及/或腹壁层的厚度的示例尺寸。
在步骤1020中，可针对各母体检测电子信号选择及/或测定校准因子。校准因子的该测定(也就是，计算)及/或选择可通过例如以下方式进行：评估来自该入射光信号的多少光被该怀孕哺乳动物的腹部组织吸收及/或散射，及/或该光信号的光子经过该怀孕哺乳动物的腹部组织并被该检测器检测的飞行时间。在一些实施例中，为执行校准因子的该选择，可查询数据库(如数据库170)及/或驻留于计算机(如计算机150)内的存储器，以获得与在步骤915中测定的该生理特征对应的校准因子。该数据库可通过过程500填充相关的生理特征及校准因子。在一些实施例中，执行步骤1005、1010、1015及/或1020的结果可被存储于例如数据库(如数据库170)及/或驻留于计算机(如计算机150)内的存储器中。
在步骤1025中，可将该生理特征及/或校准因子与检测在步骤1005中所接收的各该母体检测电子信号的检测器关联。作为附加或替代，在步骤1025中，可将该生理特征及/或校准因子与该怀孕哺乳动物的腹部上的位置关联。
在一个例子中，通过表1中的值提供执行步骤1005-1025的一组结果，下表提供检测器标识符、腹部厚度生理特征值、以及与该腹部厚度生理特征对应的校准因子。
检测器标识符 腹部厚度 校准因子
检测器1 19.81mm C1
检测器2 19.83mm C2
检测器3 19.85mm C3
表1
在步骤1030中，可通过处理器及/或计算机(如计算机150)接收一个或多个检测复合电子信号。该一个或多个检测复合电子信号可自提供在步骤1005中所接收的母体检测电子信号的检测器接收，且各该检测复合电子信号可与检测各相应检测复合电子信号的该检测器的位置及/或标识符关联。在一些实施例中，还可以与例如在步骤1305中接收关于胎儿血红蛋白氧饱和度水平是导管前还是导管后的标示类似的方式，在步骤1030中接收关于胎儿血红蛋白血氧饱和度水平是导管前还是导管后的标示。
可自例如光检测器、与该光检测器耦接的收发器、及/或胎儿血红蛋白探头例如胎儿血红蛋白探头115接收该检测复合电子信号。该检测复合电子信号可对应于自怀孕哺乳动物的腹部及/或其胎儿发出的光信号。入射至该怀孕哺乳动物的腹部上并自其离开的光可由一个或多个光源如光源105生成，并可具有任意可接受的频率或波长(例如，近红外(NIR))及/或频率及/或波长的组合。可在执行步骤1025之后的任意时刻执行步骤1030。不过，在许多情况下，可在执行步骤1025之后立即或很快(例如，5秒、30秒、1分钟、1小时)执行步骤1030，以例如考虑该怀孕哺乳动物的腹部的生理特征的动态变化。
接着，可分析该接收的检测复合电子信号，以分离与入射至胎儿上的光对应的该相应复合电子信号的部分，从而生成相应数目的胎儿信号(步骤1035)。可以与例如执行步骤710及/或810类似的方式及/或依据本文中揭露的其它方法执行步骤1035。接着，可将与检测各相应检测复合电子信号的该检测器相关的该校准因子应用于与各相应检测复合电子信号对应的该胎儿信号(步骤1040)。步骤1040的执行可类似于如上所述的步骤935的执行。
继续上述例子，在步骤1040中将该校准因子应用于自该第一、第二及第三检测器接收的胎儿信号对应于第一、第二及第三胎儿信号(也就是，胎儿信号1、胎儿信号2以及胎儿信号3)，其对应于校准因子P1、P2以及P3，分别如表2中所示，其中，第一、第二以及第三生理特征的校准因子分别对应于第一、第二，以及第三胎儿信号的校准因子，如表2中所示。
检测器标识符 胎儿信号标识符 校准因子
检测器1 胎儿信号1 P1
检测器2 胎儿信号2 P2
检测器3 胎儿信号2 P3
表2
在一些实施例中，本文中揭露的该胎儿信号及/或胎儿信号1、胎儿信号2及/或胎儿信号3可为包括具有多个波长的光的信号，且该些波长中每个波长的校准因子可被独立测定及/或应用于各胎儿信号中所包括的单个波长(或类似波长组)。作为附加或替代，本文中揭露的该胎儿信号及/或胎儿信号1、胎儿信号2及/或胎儿信号3可分别由独立的检测器检测及/或由同一检测器在不同的时间检测。例如，可自多个胎儿信号(每个信号可由独立的检测器检测)提取胎儿脉搏，且该胎儿信号的校准可能在每个检测器通道中受不同物理特征的不同比例的不同影响，这可能由以下关系决定：如果检测器1信号＝函数D1(D1，P1，P2，P3，…)其中，D1是与检测器1几何、波长等关联的系数向量，且P1是与物理特征P1关联的向量，P2是与物理特征P2关联的向量，依此类推。在此例中，函数D1可被视为张量。
各该胎儿信号一经校准，即可利用例如本文中揭露的该些方法的其中一种或多种来测定胎儿血红蛋白氧饱和度水平的标示(步骤1045)。在一些情况下，为执行步骤1050，可单独测定各胎儿信号的胎儿血红蛋白氧饱和度水平，接着将该单独测定的胎儿血红蛋白氧饱和度水平平均为平均胎儿血红蛋白氧饱和度水平。作为附加或替代，各胎儿信号可为源自各种同时发生的物理特征的不同信号的混合或组合，且在一些情况下，各校准因子C1、C2等可为向量，且对于检测器信号族，它将为张量矩阵。
该胎儿血红蛋白氧饱和度水平一经测定，即可向用户提供该胎儿血红蛋白氧饱和度水平(步骤1050)。可选地，步骤1050的执行可包括以与步骤1355的执行类似的方式向用户提供关于该胎儿血红蛋白氧饱和度水平是导管前还是导管后的标示。在一些实施例中，步骤1045及1050的执行可类似于步骤1345-1350、步骤830-835及/或步骤940及945的执行。
图11提供一个流程图，其显示用于测定生理特征对穿过怀孕哺乳动物的腹部及/或其胎儿的光的行为(例如散射、吸收等)的影响的过程1100。过程1100可由例如系统100及/或其组件的组件组合来执行。示例生理特征包括但不限于组织的类型、组织的深度、组织层的宽度、光照射的组织层数、皮肤色素沉着、组织或组织层的密度、胎儿在该母体腹部内的深度、组织或组织层的组成等。
在步骤1105中，可接收怀孕哺乳动物及/或其胎儿的生理特征。在一些情况下，可通过例如分析该怀孕哺乳动物及/或其胎儿的图像来测定该生理特征。该图像可由一种或多种成像技术生成，包括但不限于MRI或超声成像技术。可经分析以测定一个或多个生理特征的示例图像的图示包括图3A及3B的图示。作为附加或替代，该生理特征可能不是基于图像，例如身体质量指数、肤色、年龄等。
在步骤1110中，可测定该生理特征如何影响被导入及/或经过该母体腹部及/或胎儿的光的行为。被导入及/或经过该母体腹部及/或胎儿的该光可具有单个或多个(例如，宽或窄范围)波长，且该测定可基于及/或考虑一个或多个感兴趣波长。一般来说，光的行为(例如，散射)依赖于组织形态及组织内物质(例如，水、脂质等)的颗粒大小/密度。不同的组织层通常具有不同的形态、颗粒大小及/或颗粒密度。例如，当组织层的物理特征是该组织内的脂肪量高于平均值(也就是，高脂质计数)时，人们可能因该脂质含量高于平均值而预期光的散射量高于平均值。在一些实施例中，此影响可通过散射系数(例如，μs(λ))、吸收系数(例如，μa(λ))、散射系数的调节及/或吸收系数的调节来描述，可将它们输入关于及/或包含光经过一种或多种媒体时的行为的式子中，例如比尔-朗伯特定律及/或修正比尔-朗伯特定律。
步骤1110的该测定可通过使用例如自一个或多个怀孕哺乳动物收集的实验观察及/或对多个假设的怀孕哺乳动物执行的数学建模及/或理论模拟的生理特征来完成。例如，实验观察可用以将观察的光信号行为(其可能检测于自研究中的怀孕哺乳动物的腹部离开时(通过例如反射、后向散射，及/或透射))与该怀孕哺乳动物/怀孕哺乳动物的腹部的生理特征相关。作为附加或替代，可分析一群怀孕哺乳动物的检测光散射及/或检测光信号，以测定该群中的怀孕哺乳动物的各种生理特征可能如何影响光散射。例如，可将光散射及/或检测光信号与生理特征(例如该群中各怀孕哺乳动物的皮下脂肪层的宽度)一起分析，以测定该皮下脂肪层的宽度是否影响该检测光的行为，如果是，如何影响该光的行为以及影响程度。可以单独(也就是，一次一个)及/或组合(也就是，测定多个生理特征如何影响光的行为)的方式，针对例如该群中怀孕哺乳动物的多个生理特征，该群中每个怀孕哺乳动物的怀孕哺乳动物腹部的多个组织层重复此过程。在一些实施例中，步骤1110的该测定可依赖于观察或测量的光的频率/波长。在一些情况下，步骤1110的该测定可考虑该怀孕哺乳动物及/或胎儿的不同的内在属性及/或组织属性以及几何属性如何影响不同的波长。例如，特定的生理特征对具有第一波长(例如，700nm)的光的行为的影响方式可能不同于具有第二波长(例如，800nm)的光，例如，与具有第二波长的光相比，对具有第一波长的光具有较大/较小的散射及/或吸收。因此，可针对光的不同的频率/波长及/或不同的频率/波长范围来测定生理特征的影响。
作为附加或替代，当使用数学建模执行步骤1110时，一种或多种已知的、了解的、估计的，及/或假设的光在经过材料(例如，皮肤、水、具有已知脂质计数的水、骨骼肌、脂肪、平滑肌、具有已知电解质计数的水等)时的行为方式可用以对在生理背景下(例如经过怀孕哺乳动物的腹部)光经过该材料及/或多种材料(例如，皮肤、脂肪、肌肉等)时的行为进行数学建模。可用以执行该数学建模的示例程序包括但不限于蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟及NIRFAST，以供有限元建模。
在一个实施例中，在步骤1105中接收的该生理特征可为由例如临床医生或医生输入的肤色、色素沉着及/或黑色素含量。在一些实施例中，肤色可通过使用菲氏量表(Fitzpatrick scale)来量化，并可由该临床医生输入执行过程1100的处理器或计算机中。在步骤1110中，可测定该怀孕哺乳动物的该量化肤色如何影响入射至该怀孕哺乳动物的腹部上及/或自其皮肤发出的光的行为。依据已知的或计算的因子(在步骤1110中测定)，该怀孕哺乳动物的皮肤的该肤色可能影响多少该入射光被吸收，从而可能影响多少入射至该怀孕哺乳动物的腹部上的该光经过该母体组织并入射至胎儿上。
在另一个实施例中，在步骤1105中接收的该生理特征可为该怀孕哺乳动物的腹部的肌红蛋白或肌肉层的密度、浓度及/或厚度(在本文中可统称为肌红蛋白浓度)。该怀孕哺乳动物的该肌红蛋白组织可吸收投射至该母体腹部中的光，且测量肌红蛋白层的浓度可用以测定多少光被该怀孕哺乳动物的肌红蛋白组织吸收(例如，未检测到)。在步骤620中，该生理特征可用以例如计算校准因子及/或查询校准因子数据库，以找到与测定的该怀孕哺乳动物的该肌红蛋白浓度的生理特征关联的校准因子。
在另一个实施例中，在步骤1105中接收的该生理特征可为该怀孕哺乳动物的腹部的总厚度(在本文中也可称为胎儿深度)，该总厚度可因胎儿增大而在怀孕过程中变化。在一些情况下，该怀孕哺乳动物的腹部的厚度可通过例如身体质量指数(BMI)计算、图像的分析(其示例显示于图示301及302中)及/或超声图像的分析来测定。作为附加或替代，该怀孕哺乳动物的腹部组织的厚度可因先兆子痫或子痫而在怀孕过程中及/或胎儿分娩期间变化。该怀孕哺乳动物的该腹部组织可吸收投射至该母体腹部中的光，且测量及/或计算多少光被该怀孕哺乳动物的腹部组织吸收(例如，未检测到)可用以测定该怀孕哺乳动物的腹部组织的厚度的生理特征。在步骤1115中，此生理特征可用以例如测定校准因子，及/或查询校准因子数据库，以找到与测定的该怀孕哺乳动物的该腹部厚度的生理特征关联的校准因子。
在又一个例子中，在步骤1105中接收的该生理特征可为该怀孕哺乳动物的腹部的脂肪层的厚度。该怀孕哺乳动物的该脂肪组织可散射投射至该母体腹部中的光，且测量及/或计算脂肪层的厚度可用以测定该脂肪层可散射多少光。在步骤1115中，此生理特征可用以例如计算校准因子，及/或查询校准因子数据库，以找到与测定的该怀孕哺乳动物的该脂肪厚度的生理特征关联的校准因子。
在一个不同的例子中，在步骤1105中接收的该生理特征可为在该怀孕哺乳动物的血液中循环的血红蛋白量(也就是，血红蛋白浓度)。可通过血液测量例如血红蛋白浓度测量、红细胞比容测量及/或总血容量测量来测定在怀孕哺乳动物的血液中循环的血红蛋白量，以量化该母体血红蛋白浓度。在一些情况下，血红蛋白浓度的测量可通过使用装置如Masimo的SpHb装置来测量，其经配置而以非侵入性方式测量血红蛋白浓度。
贫血是一种引起怀孕哺乳动物的血液中的血红蛋白浓度降低的疾病，而如真性红细胞增多症(polycythemia vera)疾病引起怀孕哺乳动物的血液中的血红蛋白浓度升高。怀孕哺乳动物的血液中的血红蛋白浓度可吸收投射至该母体腹部中的光，且怀孕哺乳动物的血液中的血红蛋白浓度值可用以测定母亲的血红蛋白可吸收多少光，其中，贫血的怀孕哺乳动物的血液将不会吸收像具有正常的血红蛋白浓度值的怀孕哺乳动物那样多的光，这可能影响多少光入射至胎儿上。同样，患有真性红细胞增多症的怀孕哺乳动物的增加的血红蛋白浓度可能比具有正常血红蛋白浓度值的怀孕哺乳动物吸收较多的光，这可能影响多少光照射至胎儿上。在步骤1115中，此生理特征可用以例如计算校准因子及/或查询校准因子数据库，以找到与测定的该怀孕哺乳动物的该脂肪厚度的生理特征关联的校准因子。
在另一个例子中，在步骤1105中接收的该生理特征可为该怀孕哺乳动物的血红蛋白氧饱和度测量值，其可通过例如直接动脉血样的分析(利用静脉血样近似)、脉搏血氧测定仪(如脉搏血氧测定仪130)及/或NIRS成人血红蛋白探头(如NIRS成人血红蛋白探头)来测量。可能影响血氧饱和度的疾病例如肺炎、哮喘、COVID-19、心血管疾病以及高海拔都可引起母体血红蛋白氧饱和度下降。该怀孕哺乳动物的血液中的该血红蛋白氧饱和度可测定氧合及/或脱氧血红蛋白吸收多少光，且该怀孕哺乳动物的血液的该血红蛋白氧饱和度的值可用以测定母亲的氧合/脱氧血红蛋白可吸收多少光，这可能影响多少光入射至胎儿上。
在步骤1120中，可将该测定的一个或多个生理特征及/或生理特征的组合对光的行为的影响存储于数据库中，如数据库170。有时，可在该数据库内将生理特征索引至关于该生理特征对光或光的特定光波长的影响的相应决定。例如，可将在一段时间内不变的生理特征(例如，贫血、高血压、呼吸系统疾病，及/或该怀孕哺乳动物的传统低血氧水平)索引至及/或关联关于该生理特征对光或光的特定波长的影响的相应决定(例如，校准因子)。
图12提供一个流程图，其显示利用母体血红蛋白氧饱和度水平的标示及/或胎儿深度测定胎儿血红蛋白氧饱和度水平的示例过程1200。过程1200可由例如系统100及/或其组件执行。
在步骤1205中，怀孕哺乳动物的血红蛋白氧饱和度水平的标示可自例如脉搏血氧测定探头(如脉搏血氧测定探头130)，母体脉搏血氧测定探头(如母体探头133)，及/或NIRS成人血红蛋白探头(如NIRS成人血红蛋白探头125)接收，及/或通过使用例如该第一检测电子信号执行过程1200的处理器测定。作为附加或替代，可在步骤715中接收及/或测定该怀孕哺乳动物的组织氧饱和度水平的标示。该怀孕哺乳动物的组织氧饱和度水平可自例如扩散光学层析成像(DOT)仪器接收及/或可通过对该第一检测电子信号应用DOT来测定。在一些实施例中，步骤1205的执行可类似于步骤715的执行。
在步骤1210中，可接收入射至该怀孕哺乳动物的腹部上的光信号的强度值。此强度值可从例如用以生成该光信号的光源的制造商处获知，及/或可实验测定。在步骤1215中，可测定及/或接收可被该怀孕哺乳动物吸收并因此可能不会入射至胎儿上的该入射光信号的部分及/或多少该入射信号可入射至胎儿上。可入射至胎儿上的该入射光信号的该部分在本文中可称为入射胎儿光信号。步骤1215可通过使用该怀孕哺乳动物的光吸收率(例如Δμa(λ))来测定，该光吸收率可基于在步骤1205中接收的该怀孕哺乳动物的血红蛋白及/或组织氧合水平。在一些实施例中，步骤1215的该测定可类似于步骤720的执行。
在步骤1220中，可自光检测器(如检测器160)接收检测电子信号。该检测电子信号可对应于在一段时间内由该检测器检测的入射至怀孕哺乳动物的腹部及其胎儿上并自其离开的具有一个或多个波长的光信号。该光信号的检测可包括对由该检测器接收的及/或入射至与该检测器耦接的光纤上的不同波长的光子进行计数。在一些情况下，该接收的检测电子信号可类似于在上述过程700的步骤705及/或725及/或过程800的步骤805及/或825中接收的检测电子信号。
可选地，在一些实施例中，可接收及/或测定胎儿深度(例如，在该怀孕哺乳动物的腹部的表皮与胎儿的表皮之间的距离)(步骤1225)。可自例如多普勒/超声探头(如多普勒/超声探头135)及/或胎儿深度探头(如胎儿深度探头138)接收该胎儿深度。该胎儿深度可分别通过例如上面就图7及8所述的过程700及/或800的执行来测定。当在步骤1225中接收及/或测定胎儿深度时，该胎儿深度可用以测定及/或选择该胎儿信号及/或入射光信号中所包括的光的一个或多个波长的校准因子及/或差分路径长度因子(DPF)。
在步骤1230中，依据例如本文中揭露的一种或多种方法，入射至胎儿上的步骤1220的该检测电子信号的部分可自该检测电子信号分离。该接收的检测电子信号的此分离部分在本文中可称为胎儿信号。可利用任意合适的自该检测电子信号分离该胎儿信号的方法来执行步骤1230。合适的方法包括但不限于：通过例如应用滤波或放大技术来降低该信号中的噪声，测定由该怀孕哺乳动物贡献的该检测电子信号的部分并接着自该接收的检测电子信号减去或以其它方式移除该检测电子信号的该部分，及/或接收关于胎儿心率的信息并使用该信息锁定(通过例如锁定放大器)由胎儿产生的该接收的检测电子信号的部分。
在步骤1235中，可分析该胎儿信号，以利用例如上述式1及2及/或本文中揭露的该些方法的其中一种或多种测定胎儿血红蛋白氧饱和度水平。在一些实施例中，步骤1235的执行可分别类似于过程700及800的步骤740及/或840的执行。一旦在步骤1235中测定该胎儿血红蛋白氧饱和度水平，即可通过例如在显示装置(如显示装置155)上显示来利于向用户提供该胎儿血红蛋白氧饱和度水平的标示。
图13提供一个流程图，其显示利用校准因子及/或该怀孕哺乳动物及/或胎儿的生理特征来测定胎儿血红蛋白氧合饱和度水平的过程1300。过程1300可由例如系统100及/或其组件来执行。
首先,可通过处理器及/或计算机(如计算机150)自光检测器(例如，检测器160)接收检测的复合电子信号(步骤1305)。可自例如光检测器、与该光检测器耦接的收发器，及/或胎儿血红蛋白探头例如胎儿血红蛋白探头115接收该检测复合电子信号。该检测复合电子信号可对应于自该怀孕哺乳动物的腹部及/或其胎儿发出的光信号。入射至该怀孕哺乳动物的腹部上并自其离开的光可由一个或多个光源(如光源105)生成，并可具有任意可接受的频率或波长(例如，近红外(NIR))及/或频率及/或波长的组合。在一些实施例中(例如，当使用多个检测器时)，所接收的检测复合电子信号可包括及/或关联检测器标识符，从而可知晓特定的检测复合电子信号的位置。接着，可使用此位置分析所接收的检测复合电子信号，以测定所检测的光及/或成像的组织的各种因素。
在一些实施例中，在步骤1305中还可接收关于该胎儿血红蛋白氧饱和度水平是导管前还是导管后的标示。此标示在一些情况下可标示该光信号自胎儿上哪处反射，其中，自胎儿的头部的测量将标示导管前测量(也就是，较高的胎儿氧饱和度水平)，而自胎儿的身体的测量(例如，背部或臀部)将标示导管后测量，预期较低的胎儿氧饱和度水平。通过例如用户在检查图像(如该怀孕哺乳动物的腹部的超声或MRI图像)之后输入此信息，可提供关于该测量自胎儿上哪处反射的标示。
可选地，可接收关于胎儿及/或怀孕哺乳动物的信息(步骤1310)。示例信息包括但不限于胎儿心率、胎儿ECG信号、母体心率、母体ECG信号、该怀孕哺乳动物的子宫收缩信息、母体血红蛋白氧饱和度、及/或母体呼吸信号。
接着，可分析该接收的检测复合电子信号，以分离与入射至胎儿上的光对应的该信号的部分，从而生成胎儿信号(步骤1315)。可利用任意合适的自该接收的检测复合电子信号分离该胎儿信号的方法来执行步骤1315。合适的方法包括但不限于：应用滤波或放大技术，测定由该怀孕哺乳动物贡献的该检测复合电子信号的部分并接着自该检测复合电子信号减去或以其它方式移除该检测复合电子信号的该部分，及/或接收关于胎儿心率的信息并使用该信息锁定(通过例如矩形波串(boxcar)及/或栅控积分器及/或锁定放大器)可能由胎儿产生及/或影响的该检测复合电子信号的部分。当在步骤1310中接收信息时，步骤1315的执行可包括使用在步骤1310中接收的该信息来生成该胎儿信号。
在步骤1320中，可确定该怀孕哺乳动物是否与校准因子关联。该怀孕哺乳动物可通过例如执行过程500(它的执行在时间上接近在步骤1305中接收该检测复合电子信号(例如，同时，在几分钟、几小时、几天及/或几周内))与校准因子关联。在一些情况下，该校准因子可能特定于该怀孕哺乳动物及/或其胎儿的孕周。当该怀孕哺乳动物与校准因子关联时，过程1300可进至步骤1345，并可接收该校准因子。
作为附加或替代，可请求及/或测定该怀孕哺乳动物及/或胎儿的一个或多个生理特征(步骤1325)。通过例如分析该怀孕哺乳动物的腹部的图像及/或测量胎儿深度可测定生理特征。示例请求可采取例如向用户胎儿血红蛋白探头115提出问题或请求的形式。可通过任意合适的方式接收该生理特征，包括但不限于通过接口(例如，键盘或麦克风)由用户直接输入，查询数据库以获得关于该怀孕哺乳动物的医学/生理信息等。在一些情况下，该生理特征将为人口统计学的(例如，年龄或肤色)及/或与怀孕有关(例如，孕周、胎儿在腹部内的位置等)。在步骤1330中，可接收该怀孕哺乳动物及/或胎儿的生理特征。接着，可利用该接收的生理特征查询数据库(如数据库170)，以测定及/或选择适合该怀孕哺乳动物及/或胎儿的一个或多个校准因子(步骤1335)。
可在步骤1340中接收所查询的校准因子，并将其应用于该胎儿信号，以校准或以其它方式改进该胎儿信号(例如，澄清或提升其准确性)，接着可使用该校准信号来测定胎儿血红蛋白氧饱和度水平，从而生成校准胎儿信号(步骤1345)。在一些实施例中，步骤1345的执行可包括使用在步骤1340中接收的各该校准因子来生成相应校准曲线(其考虑该怀孕哺乳动物及/或胎儿的一个或多个生理特征)，接着将这些校准曲线应用于该胎儿信号，以校准及/或改进该胎儿信号。
在步骤1350中，可分析该校准胎儿信号，以测定胎儿血红蛋白氧饱和度，并可通过例如计算机150及/或显示装置利于向用户提供该胎儿血红蛋白氧饱和度水平的标示(步骤1355)。可选地，步骤1355的执行可包括向用户标示该胎儿血红蛋白氧饱和度水平是导管前还是导管后。关于该胎儿血红蛋白氧饱和度水平是导管前还是导管后的该标示可有助于临床医生测定该胎儿血红蛋白氧饱和度水平是否低到足以引起担忧(例如，标示存在胎儿酸中毒的可能性)或需要进一步干预(如剖腹产)。下文就过程1400的讨论，尤其步骤1425及1430的执行，提供关于步骤1340的执行的进一步的细节。
图14提供一个流程图，其显示利用该怀孕哺乳动物及/或胎儿的生理特征测定胎儿血红蛋白氧合饱和度水平的过程1400。过程1400可由例如系统100及/或其组件执行。
首先，可通过处理器及/或计算机(如计算机150)自光检测器(例如，检测器160)接收检测的复合电子信号(步骤1405)。可自例如光检测器、与该光检测器耦接的收发器、及/或胎儿血红蛋白探头(例如胎儿血红蛋白探头115)接收该检测复合电子信号。在一些实施例中，以类似于例如所述在步骤1405中接收关于该胎儿血红蛋白氧饱和度水平是导管前还是导管后的标示，在步骤1405中也可接收关于该胎儿血红蛋白氧饱和度水平是导管前还是导管后的标示。
该检测复合电子信号可对应于自该怀孕哺乳动物的腹部及/或其胎儿发出的光信号。入射至该怀孕哺乳动物的腹部上并自其离开的光可由一个或多个光源(如光源105)生成，并可具有任意可接受的频率或波长(例如，近红外(NIR))及/或频率及/或波长的组合。在一些实施例中(例如，当使用多个检测器时)，所接收的检测复合电子信号可包括及/或关联检测器标识符，从而可知晓特定的检测复合电子信号的接收位置。接着，可使用此位置分析所接收的检测复合电子信号，以测定所检测的光及/或成像的组织的各种因素。
在步骤1410中，可接收关于怀孕哺乳动物及/或其胎儿的生理特征。示例生理特征包括但不限于在腹部内的胎儿深度、胎儿位置、胎儿及/或怀孕哺乳动物的皮肤色素沉着、子宫厚度、皮肤厚度、胎儿组织类型、胎儿组织厚度、母体腹部中包括的各种组织层(例如，皮肤、脂肪、子宫、皮下脂肪、羊水、胎儿等)的密度及/或厚度。在一些实施例中，可通过分析例如母体腹部的图像(例如，超声或MRI)测定该生理特征，在图3A及3B的图示中提供其示例。作为附加或替代，通过例如测量该生理特征及/或测量该怀孕哺乳动物的腹部的图像的一个态样，可由例如医生、用户及/或操作员直接输入该生理特征。
在步骤1415中，可查询数据库(例如数据库170)，以获得关于该生理特征可能如何影响穿过该怀孕哺乳动物的腹部及/或其胎儿的光的行为的信息。此测定可为执行过程500、1300及/或1100的结果。
在步骤1420中，可分析在步骤1405中接收的该信号，以测定该生理特征在光进入、经过及/或离开该怀孕哺乳动物的腹部时可能如何影响光的行为。
接着，可分析该接收的检测复合电子信号，以分离与入射至胎儿上的光对应的该信号的部分(步骤1425)。在一些情况下，该信号的此分离部分在本文中可称为“胎儿信号”。可利用任意合适的自该接收的检测复合电子信号分离该胎儿信号的方法来执行步骤1425。通常，该胎儿信号与胎儿脉动信号关联，该胎儿脉动信号可用以自该复合电子信号分离该胎儿信号，因为该胎儿信号(其为光学的且包括于该光信号中)可在时间上与该胎儿脉动信号对应。此对应关系可用以自该复合电子信号提取该胎儿信号。合适的方法包括但不限于：通过例如例如应用滤波或放大技术来降低该信号中的噪声，测定由该怀孕哺乳动物贡献的该检测复合电子信号的部分并接着自该检测复合电子信号减去或以其它方式移除该检测复合电子信号的该部分，及/或接收关于胎儿心率的信息并使用该信息锁定(通过例如锁定放大器)可能由胎儿产生及/或影响的该检测复合电子信号的部分。
在步骤1430中，可分析该胎儿信号，以测定胎儿血红蛋白氧饱和度水平。在一些实施例中，可在步骤1405中接收两个(或更多)不同的检测复合电子信号(在本文中也称为第一检测复合电子信号及第二检测复合电子信号)。该第一及第二检测复合电子信号可具有两个不同的波长及/或波长范围，并可在步骤1425中进行分析，以创建第一胎儿信号及第二胎儿信号。可分析并处理该第一及第二胎儿信号，以测定各胎儿信号在舒张末期(enddiastole)的PPD脉搏幅度值，从而测定在舒张末期的第一及第二PPD脉搏幅度，它们在本文中可分别称为ID1及ID2。在一些情况下，在舒张末期的该PPD脉搏幅度可被理解及/或称为AC信号或值。接着，可分析并处理该第一及第二胎儿信号，以测定各胎儿信号在收缩(systole)期间的PPD脉搏幅度值，从而测定在收缩期间的第一及第二PPD脉搏幅度，它们在本文中分别称为IS1及IS2。在一些情况下，在收缩期间的该PPD脉搏幅度可被理解及/或称为DC信号或值。
接着，通过执行下式4a及/或式4b的计算可测定比率(也称为“R”)，其中：
Figure BDA0003562817520000511
R＝f(Is,ID)式4b
在一些情况下，R可为平均值，其通过测定ID1、ID2、IS1及IS2的多个值并接着计算ID1、ID2、IS1及IS2的平均值来测定，可将该值输入下面讨论的式5a、5b及/或5C中。作为附加或替代，为测定R，可多次(例如，70、110、120等)利用式4a及/或4b执行计算，以测定多个R值，然后进行平均，以测定平均R值。
在一些情况下，通过执行过程1400测定/计算的该R值可针对各单独的怀孕哺乳动物或胎儿逐个执行，以针对每种情形或胎儿定制或个性化该R值。在一些实施例中，该R值可能与自独立的控制数据测定的内在饱和SpO2值相关。此独特性可具有临床重要性，因为它与通过脉搏血氧测定仪或DOT制造商作为在所有情况下的平均值测定R值相比提供更准确的R测定。在一些情况下，R值由脉搏血氧仪制造商提供，并且是基于对实验测定的结果的评估。使用此方法的问题是，它假定在不同患者或不同情形下使用该脉搏血氧仪的条件将较一致，手指或耳垂正如这种情况，它们是人体上进行脉搏血氧测定法的传统位置。然而，在怀孕哺乳动物及其胎儿的情况下无法足够测定地做出这样的假设，其未呈现对制造商在平均条件下测定的广义R值有足够信心所需的可预测性或一致性。有时，在例如连续的、定期的或按需的基础上,在监测会话期间可多次测定R，以使该R值专门针对某个时间点或情形。例如，在胎儿分娩期间，可每小时、每半小时或每分钟执行一次R值测定，以在例如胎儿及/或该怀孕哺乳动物或其子宫移动及/或肌肉扩张/收缩时调整R值。作为替代，R值可为测量的(独立的)量，其可能不是由血氧测定法装置的制造商提供。与这些R值关联的校准曲线可能与真实的SpO2值相关，其经由制造商以经验推导并纳入。
有时，所述测定该胎儿血红蛋白氧饱和度水平可包括测定该第一及第二胎儿信号的氧合血红蛋白的消光系数(ε0)及脱氧血红蛋白的消光系数(εd)。可将该血红蛋白消光系数理解为研究中的组织的吸收系数(例如，μa(λ))除以血红蛋白浓度。该吸收系数可通过例如过程1100及/或步骤1415的执行接收及/或理解。该消光系数一经测定(通过例如在表格及/或数据库(如数据库170)中查找)，即可将它们插入下式(式5a)中，以测定胎儿血红蛋白氧饱和度(SpO2)：
Figure BDA0003562817520000521
其中：
εd1＝针对λ1的脱氧血红蛋白的消光系数；
εd2＝针对λ2的脱氧血红蛋白的消光系数；
ε01＝针对λ1的氧合血红蛋白的消光系数；
ε02＝针对λ2的氧合血红蛋白的消光系数；
l1＝针对λ1的路径长度；以及
l2＝针对λ2的路径长度。
可通过下式5b及/或式5c将该校准因子的其中一个或多个纳入此计算中，其中：
SpO2＝g(l1,l2,ε01,ε02,P1,P2…) 式5b
SpO2＝h(g,C1,C2…) 式5c
其中：
ε01＝针对λ1的氧合血红蛋白的消光系数；
ε02＝针对λ2的氧合血红蛋白的消光系数；
l1＝针对λ1的路径长度；
l2＝针对λ2的路径长度；
P1＝第一生理特征的校准因子；
P2＝第二生理特征的校准因子；
g＝通用式，依赖于参数：l1 l2、εd1、εd2、C1、C2、C3等；
C1＝第一检测电子信号；
C2＝第二检测电子信号；以及
h＝用于关联物理特征及测量信号Ci的经验参数化式子。
式5b允许在胎儿SpO2的计算中包含针对一个或多个生理特征的一个或多个校准因子的应用。式5c允许在胎儿SpO2的计算中针对一个或多个检测电子信号应用一个或多个生理特征的一个或多个校准因子。
一经测定，即可利于向用户(例如，医生、护士、或患者)提供该胎儿血红蛋白氧饱和度(SpO2)值(步骤1435)，通过例如向显示装置(例如，显示装置155)，或计算机(例如，计算机150)屏幕或装置(例如，胎儿血红蛋白探头115)的屏幕提供该标示。
可选地，步骤1435的执行可包括以与步骤1355的执行类似的方式向用户标示该胎儿血红蛋白氧饱和度水平是导管前还是导管后。关于该胎儿血红蛋白氧饱和度水平是导管前还是导管后的该标示可有助于临床医生测定该胎儿血红蛋白氧饱和度水平是否低到足以引起担忧(例如，标示存在胎儿酸中毒的可能性)或需要进一步干预(如剖腹产)。下文就过程1400的讨论，尤其步骤1425及1430的执行，提供关于步骤1340的执行的进一步的细节。
作为附加或替代，步骤1425及/或1430的执行可包括使用采用例如散射系数及/或吸收系数的调节的形式的在步骤1420中测定的生理特征对该检测复合电子信号的一个或多个影响。例如，在步骤1405中接收的该检测复合电子信号可为具有两个不同波长的光被投射至该母体腹部中的结果。该第一波长(λ1)的示例值在760nm与805nm之间的范围内变化，且第二波长(λ2)的示例值在808nm与830nm之间的范围内变化。通常，具有λ1及λ2的光将是单色的或者在电磁光谱的窄带内。具有两种波长的光可入射至该怀孕哺乳动物的腹部上，通过光缆收集，并传递至一个或多个检测器(如检测器160)及/或可由检测器160直接检测。接着，可通过下式6、式7a及式7b解释及/或处理该检测器所收集的数据，以分别测定吸收系数的变化以及氧合血红蛋白饱和度的变化(Δ[HbO])及脱氧血红蛋白饱和度的变化(Δ[Hb])。
Figure BDA0003562817520000541
Figure BDA0003562817520000542
及
Figure BDA0003562817520000543
式(7a)及式(7b)
可在例如上式6中使用Δμa(λ)的值，以测定波长λ的氧合血红蛋白的消光系数(ε0)及/或脱氧血红蛋白的消光系数(εd)。接着，可将针对两个不同波长λ1及λ2的这些值放入式7a及式7b中，以测定氧合血红蛋白饱和度的相对变化(Δ[HbO])及脱氧血红蛋白饱和度的相对变化(Δ[Hb])。
重构算法可用以考虑例如光源与检测器位置之间的路径长度差异、胎儿深度等，并可用以重构在检测器处的吸收系数的预测变化Δμa。接着，可求解式7a及式7b，以测定胎儿的氧合血红蛋白饱和度的变化(Δ[HbO])及脱氧血红蛋白饱和度的变化(Δ[Hb])。在一个示例实施例中，这些值(Δ[HbO]及Δ[Hb])可用以测定相对的胎儿血红蛋白氧水平。作为附加或替代，Δ[HbO]及Δ[Hb]的值可用以生成该怀孕哺乳动物的腹部的二维或三维图，以显示氧合血红蛋白饱和度的相对变化(Δ[HbO])及脱氧血红蛋白饱和度的相对变化(Δ[Hb])。氧合血红蛋白饱和度的变化(Δ[HbO])及脱氧血红蛋白饱和度的变化(Δ[Hb])可利用例如灰度、颜色编码来显示，且该些图像可为地形的、剖面的及/或体积的图像。尽管此过程不提供胎儿血红蛋白血氧饱和度的绝对值，但它提供胎儿血红蛋白氧饱和度的相对值，其可用以监测随时间推移的胎儿血红蛋白氧饱和度，以测定其变化，该变化可能标示胎儿处于窘迫状态，胎儿血红蛋白氧饱和度水平快速或缓慢下降正如这种情况。
图15提供一个流程图，其显示利用该怀孕哺乳动物及/或胎儿的生理特征测定复合胎儿血红蛋白氧合饱和度水平的过程1500。过程1500可由例如系统100及/或其组件执行。在一些实施例中，可利用胎儿血红蛋白探头(如本文中揭露的胎儿血红蛋白探头115)执行过程1500。
在步骤1505中，可通过处理器接收第一母体检测电子信号。可自与该处理器通信耦接的第一检测器接收该第一母体检测电子信号。该第一母体检测电子信号可对应于自该怀孕哺乳动物的腹部上的第一位置发射的第一光信号，其由邻近该怀孕哺乳动物的腹部上的该第一位置(在顶上)设置的第一检测器检测并转换为该第一母体检测电子信号。该第一发射光信号可为由第一光源投射至该怀孕哺乳动物的腹部中的光的部分。在一些实施例中，步骤1505的执行可类似于步骤905的执行。
在步骤1510中，可分析该第一母体检测电子信号，以可选地测定生理特征(步骤1515)。接着，可响应该分析测定在该第一位置自该怀孕哺乳动物发出的该第一光信号的第一校准因子(步骤1520)。在一些实施例中，步骤1510、1515及/或1520的执行可分别类似于步骤910、915及/或920的执行。
在步骤1525中，可通过处理器接收第一母体检测电子信号。可自与该处理器通信耦接的第一检测器接收该第一母体检测电子信号。该第一母体检测电子信号可对应于自该怀孕哺乳动物的腹部上的第一位置发射的第一光信号，其由邻近该怀孕哺乳动物的腹部上的该第一位置(在顶上)设置的第一检测器检测并转换为该第一母体检测电子信号。该第一发射光信号可为由第一光源投射至该怀孕哺乳动物的腹部中的光的部分。在一些实施例中，步骤1525的执行可类似于步骤1505的执行，但针对不同的母体检测电子信号(也就是，第二母体检测电子信号)。
在步骤1530中，可分析该第一母体检测电子信号，以可选地测定生理特征(步骤1535)。接着，可响应该分析测定在该第一位置自该怀孕哺乳动物发出的该第一光信号的第一校准因子(步骤1540)。在一些实施例中，步骤1510、1515及/或1520的执行可分别类似于步骤1510、1515及/或1520的执行，但针对不同的母体检测电子信号(也就是，第二母体检测电子信号)。
在一些实施例中，可将该怀孕哺乳动物的该第一及/或第二生理特征及/或该第一及/或第二校准因子存储于数据库中。有时，可建立该怀孕哺乳动物的该第一生理特征与该第一校准因子之间的关联及/或该怀孕哺乳动物的该第二生理特征与该第二校准因子之间的关联，并可将此关联存储于该数据库中。
在步骤1545中，可自该第一检测器接收第一复合检测电子信号。该第一检测器可邻近该怀孕哺乳动物的腹部上的该第一位置。在一些实施例中(例如，当该怀孕哺乳动物在一段时间内佩戴胎儿血红蛋白探头时)，在执行步骤1505后不久(例如，0.5秒、1秒、1分钟等)就接收该第一复合检测电子信号。该第一复合检测电子信号可对应于自该怀孕哺乳动物的腹部及其中包含的胎儿发射的第三光信号，其由该第一检测器检测并转换为该第一复合检测电子信号。该第三发射光信号可为由例如该第一及/或第三光源投射至该怀孕哺乳动物的腹部中及其中包含的胎儿上的光的部分。
可利用本文中所述的该些过程的其中一个或多个分析或处理该第一复合信号，以分离与入射至胎儿上的光对应的该第一复合电子信号的部分，从而利用例如本文中揭露的该些方法的其中一种或多种生成第一胎儿信号(步骤1550)。接着，通过将该第一校准因子应用于该第一胎儿信号可生成第一校准胎儿信号(步骤1555)，接着可利用该第一校准胎儿信号测定第一胎儿血红蛋白氧饱和度水平(步骤1560)。该第一胎儿血红蛋白氧饱和度水平可通过使用例如本文中揭露的任意方法来测定。
在步骤1565中，可自该第二检测器接收第二复合检测电子信号。该第二检测器可邻近该怀孕哺乳动物的腹部上的该第二位置。在一些实施例中(例如，当该怀孕哺乳动物在一段时间内佩戴胎儿血红蛋白探头时)，在执行步骤1505后不久(例如，0.5秒、1秒、1分钟等)就接收该第二复合检测电子信号。该第二复合检测电子信号可对应于自该怀孕哺乳动物的腹部及其中包含的胎儿发射的第三光信号，其由该第二检测器检测并转换为该第二复合检测电子信号。该第三发射光信号可为由例如该第二及/或第三光源投射至该怀孕哺乳动物的腹部中及其中包含的胎儿上的光的部分。
可利用本文中所述的该些过程的其中一个或多个分析或处理该第二复合信号，以分离与入射至胎儿上的光对应的该第二复合电子信号的部分，从而利用例如本文中揭露的该些方法的其中一种或多种生成第二胎儿信号(步骤1570)。接着，通过将该二校准因子应用于该第二胎儿信号可生成第二校准胎儿信号(步骤1575)，接着可利用该第二校准胎儿信号测定第二胎儿血红蛋白氧饱和度水平(步骤1580)。该第二胎儿血红蛋白氧饱和度水平可通过使用例如本文中揭露的任意方法来测定。
在步骤1585中，可利用该第一及第二胎儿血红蛋白氧饱和度水平测定复合胎儿血红蛋白氧饱和度水平。可通过例如取该第一及第二胎儿血红蛋白氧饱和度水平的平均值来执行步骤1585。在一些实施例中，可在连续的、定期的及/或按需的基础上重复过程1500及/或步骤1545-1580，从而可随时间推移测定多个胎儿血红蛋白氧饱和度水平。在这些实施例中，该复合胎儿血红蛋白氧饱和度水平可包括比在步骤1560及1580中测定的该第一及第二胎儿血红蛋白氧饱和度水平更多的胎儿血红蛋白氧饱和度水平，且在一些情况下，可将这些值平均，及/或该复合胎儿血红蛋白氧饱和度水平可为在给定时间段内(例如，5分钟、15分钟、1小时等)测定的所有胎儿血红蛋白氧饱和度水平的时间加权平均值。在步骤1590中，可向用户传达该复合胎儿血红蛋白氧饱和度水平的标示。在一些情况下，也可在步骤1590中提供该第一及/或第二胎儿血红蛋白氧饱和度水平的标示。作为附加或替代，也可在步骤1590中提供关于用以测定该胎儿血红蛋白氧饱和度水平的胎儿血液是导管前还是导管后的标示。
对于本文中说明的实施例，被导入该怀孕哺乳动物的腹部及胎儿中的光可具有至少两个独立的波长及/或频率(例如，红色、红外、近红外等)，并且所接收的检测电子信号可对应于具有这些不同波长的光。
因此，本文中揭露用于测定胎儿氧水平的系统、装置，以及方法。在一些实施例中，本文中所述的系统、装置以及方法的使用可能在胎儿分娩期间(例如，在第一及/或第二产程期间)特别有用，因为在分娩过程中难以评估胎儿健康。
在一些实施例中，可以任意顺序组合并一起执行该些过程的其中两个或更多过程，或其部分。

Claims (41)

1.一种方法，包括：
通过处理器接收怀孕哺乳动物的生理特征；
通过该处理器测定该生理特征对投射至该怀孕哺乳动物的腹部中的光信号的行为的影响；以及
响应该影响以通过该处理器测定该光信号的校准因子。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
通过该处理器自与该处理器通信耦接的检测器接收复合检测电子信号，该复合电子信号对应于自该怀孕哺乳动物的腹部以及其中包含的胎儿发射的光信号，该光信号由该检测器检测并转换为该复合检测电子信号，该发射的光信号是由光源投射至该怀孕哺乳动物的腹部中以及其中包含的该胎儿上的光的部分；
通过该处理器藉由分离与入射至该胎儿上的光对应的该复合检测电子信号的部分来生成胎儿信号；
通过该处理器藉由将该校准因子应用于该胎儿信号来生成校准胎儿信号；
通过该处理器利用该校准胎儿信号测定胎儿血红蛋白氧饱和度水平；以及
通过该处理器利于向用户提供该胎儿血红蛋白氧饱和度水平。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，响应该影响测定该光信号的该校准因子包括：
通过该处理器查询数据库以获得与该生理特征对应的校准因子。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，还包括：
通过该处理器接收关于该胎儿信号对应于导管前还是导管后血液的标示；以及
当利于向该用户提供该胎儿血红蛋白氧饱和度水平时，通过该处理器提供关于该胎儿信号对应于导管前还是导管后血液的该标示。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的方法，还包括：
通过该处理器自与该处理器通信耦接的检测器接收母体检测电子信号，该母体检测电子信号对应于自该怀孕哺乳动物的腹部发射的光信号，该光信号由该检测器检测并转换为该母体检测电子信号，该发射的光信号是由光源投射至该怀孕哺乳动物的腹部中的光的部分；
通过该处理器分析该母体检测电子信号，其中，响应该分析测定该怀孕哺乳动物的该生理特征。
6.如权利要求5所述的方法，还包括：
通过该处理器在数据库中存储该怀孕哺乳动物的该测定的生理特征及该校准因子。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，自超声装置、多普勒装置、该怀孕哺乳动物的腹部图像、菲氏量表读数、手动操作卡尺、血液测量装置、血氧测定仪、脉搏血氧测定仪、秤的至少其中之一接收该生理特征。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的方法，其特征在于，该生理特征是内在的。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的方法，其特征在于，该生理特征是外在的。
10.如权利要求1至9中任意一项所述的方法，其特征在于，该生理特征是该怀孕哺乳动物的年龄、该怀孕哺乳动物的体重、以及该怀孕哺乳动物的身体质量指数。
11.如权利要求1至10中任意一项所述的方法，其特征在于，该接收到的生理特征是该怀孕哺乳动物的肤色，以及其中，所述测定该生理特征对该光信号的该行为的该影响包括测定该怀孕哺乳动物的肤色吸收多少该光信号。
12.如权利要求1至10中任意一项所述的方法，其特征在于，该接收的生理特征是该怀孕哺乳动物的腹部中的肌肉层的厚度，以及其中，所述测定该生理特征对该光信号的该行为的该影响包括测定该怀孕哺乳动物的腹部中的该肌肉层吸收多少该光信号。
13.如权利要求1至10中任意一项所述的方法，其特征在于，该接收的生理特征是该怀孕哺乳动物的腹部中的脂肪层的厚度，以及其中，所述测定该生理特征对该光信号的该行为的该影响包括测定该怀孕哺乳动物的腹部中的该脂肪层散射多少该光信号。
14.如权利要求1至10中任意一项所述的方法，其特征在于，该接收的生理特征是该怀孕哺乳动物的身体质量指数，以及其中，所述测定该生理特征对该光信号的该行为的该影响包括测定该怀孕哺乳动物的腹部散射或吸收多少该光信号。
15.如权利要求1至10中任意一项所述的方法，其特征在于，该接收的生理特征是该怀孕哺乳动物的腹部的厚度，以及其中，所述测定该生理特征对该光信号的该行为的该影响包括测定该怀孕哺乳动物的腹部吸收多少该光信号。
16.如权利要求1至10中任意一项所述的方法，其特征在于，该接收的生理特征是该怀孕哺乳动物的腹部的厚度，以及其中，所述测定该生理特征对该光信号的该行为的该影响包括测定该怀孕哺乳动物的腹部散射多少该光信号。
17.如权利要求1至10中任意一项所述的方法，其特征在于，该接收的生理特征是该怀孕哺乳动物的血液的血红蛋白浓度，以及其中，所述测定该生理特征对该光信号的该行为的该影响包括测定该怀孕哺乳动物的血红蛋白吸收多少该光信号。
18.如权利要求1至10中任意一项所述的方法，其特征在于，该接收的生理特征是该怀孕哺乳动物的血液的血红蛋白氧饱和度，以及其中，所述测定该生理特征对该光信号的该行为的该影响包括测定该怀孕哺乳动物的氧合及脱氧血红蛋白吸收多少该光信号。
19.一种方法，包括：
通过处理器自与该处理器通信耦接的检测器接收母体检测电子信号，该母体检测电子信号对应于自该怀孕哺乳动物的腹部发射的光信号，该光信号由该检测器检测并转换为该母体检测电子信号，该发射的光信号是由光源投射至该怀孕哺乳动物的腹部中的光的部分；以及
通过该处理器分析该母体检测电子信号，以测定该怀孕哺乳动物的生理特征；以及
响应该分析，通过该处理器测定自该怀孕哺乳动物发出的该光信号的校准因子。
20.如权利要求19所述的方法，还包括：
通过该处理器将该怀孕哺乳动物的该生理特征与该校准因子关联；
通过该处理器在数据库中存储该怀孕哺乳动物的该生理特征与该校准因子之间的该关联。
21.如权利要求19或20中任意一项所述的方法，还包括：
通过该处理器自与该处理器通信耦接的检测器接收复合检测电子信号，该复合检测电子信号对应于自该怀孕哺乳动物的腹部以及其中包含的胎儿发射的光信号，该光信号由该检测器检测并转换为该复合检测电子信号，该发射的光信号是由光源投射至该怀孕哺乳动物的腹部中以及其中包含的该胎儿上的光的部分；
通过该处理器藉由分离与入射至该胎儿上的光对应的该复合检测电子信号的部分来生成胎儿信号；
通过该处理器藉由将该校准因子应用于该胎儿信号来生成校准胎儿信号；
通过该处理器利用该校准胎儿信号测定胎儿血红蛋白氧饱和度水平；以及
通过该处理器利于向用户提供该胎儿血红蛋白氧饱和度水平。
22.如权利要求19-22中任意一项所述的方法，其特征在于，响应该影响测定该光信号的该校准因子包括：
通过该处理器查询数据库以获得与该生理特征对应的校准因子。
23.如权利要求19-23中任意一项所述的方法，还包括：
通过该处理器接收关于该胎儿信号对应于导管前还是导管后血液的标示；以及
当利于向该用户提供该胎儿血红蛋白氧饱和度水平时，通过该处理器提供关于该胎儿信号对应于导管前还是导管后血液的该标示。
24.如权利要求19至23中任意一项所述的方法，其特征在于，该生理特征是内在的。
25.如权利要求19至23中任意一项所述的方法，其特征在于，该生理特征是外在的。
26.如权利要求19至25中任意一项所述的方法，其特征在于，该测定的生理特征是该怀孕哺乳动物的肤色，且该校准因子与该怀孕哺乳动物的肤色吸收多少该光信号相关。
27.如权利要求19至25中任意一项所述的方法，其特征在于，该测定的生理特征是该怀孕哺乳动物的腹部中的肌肉层的厚度，且该校准因子与该怀孕哺乳动物的腹部中的该肌肉层吸收多少该光信号相关。
28.如权利要求19至25中任意一项所述的方法，其特征在于，该测定的生理特征是该怀孕哺乳动物的腹部中的脂肪层的厚度，且该校准因子与该怀孕哺乳动物的腹部中的该脂肪层散射多少该光信号相关。
29.如权利要求19至25中任意一项所述的方法，其特征在于，该测定的生理特征是该怀孕哺乳动物的腹部的厚度，且该校准因子与该怀孕哺乳动物的腹部吸收多少该光信号相关。
30.如权利要求19至25中任意一项所述的方法，其特征在于，该测定的生理特征是该怀孕哺乳动物的腹部的厚度，且该校准因子与该怀孕哺乳动物的腹部散射多少该光信号相关。
31.如权利要求19至25中任意一项所述的方法，其特征在于，该测定的生理特征是该怀孕哺乳动物的血液的血红蛋白浓度，且该校准因子与该怀孕哺乳动物的血红蛋白吸收多少该光信号相关。
32.如权利要求19至25中任意一项所述的方法，其特征在于，该测定的生理特征是该怀孕哺乳动物的血液的血红蛋白氧饱和度，且该校准因子与该怀孕哺乳动物的氧合及脱氧血红蛋白吸收多少该光信号相关。
33.一种方法，包括：
通过该处理器自与该处理器通信耦接的第一检测器接收第一母体检测电子信号，该第一母体检测电子信号对应于自该怀孕哺乳动物的腹部上的第一位置发射的第一光信号，该第一光信号由邻近该怀孕哺乳动物的腹部的该第一位置设置的第一检测器检测并转换为该第一母体检测电子信号，该发射的第一光信号是由第一光源投射至该怀孕哺乳动物的腹部中的光的部分；
通过该处理器分析该第一母体检测电子信号，以响应该分析测定在该第一位置自该怀孕哺乳动物发出的该第一光信号的第一校准因子；
通过该处理器自与该处理器通信耦接的第二检测器接收第二母体检测电子信号，该第二母体检测电子信号对应于自该怀孕哺乳动物的腹部发射的第二光信号，该第二光信号由在该怀孕哺乳动物的腹部上的第二位置设置的第二检测器检测并转换为该第二母体检测电子信号，该发射的第二光信号是由第二光源投射至该怀孕哺乳动物的腹部中的光的部分；
通过该处理器分析该第二母体检测电子信号，以响应该分析测定在该第二位置自该怀孕哺乳动物发出的该第二光信号的第二校准因子。
34.如权利要求33所述的方法，还包括：
通过该处理器分析该第一母体检测电子信号，以响应该分析测定在该怀孕哺乳动物的腹部上的该第一位置的第一生理特征。
35.如权利要求34所述的方法，还包括：
通过该处理器在数据库中存储该怀孕哺乳动物的该第一生理特征及该第一校准因子。
36.如权利要求34或35所述的方法，还包括：
通过该处理器将该怀孕哺乳动物的该第一生理特征与该第一校准因子关联；
通过该处理器存储该怀孕哺乳动物的该第一生理特征与该第一校准因子之间的该关联。
37.如权利要求33至36中任意一项所述的方法，还包括：
通过该处理器分析该第二母体检测电子信号，以响应该分析测定在该怀孕哺乳动物的腹部上的该第二位置的第二生理特征。
38.如权利要求37所述的方法，还包括：
通过该处理器在数据库中存储该怀孕哺乳动物的该第二生理特征及该第二校准因子。
39.如权利要求38所述的方法，还包括：
通过该处理器将该怀孕哺乳动物的该第二生理特征与该第二校准因子关联；
通过该处理器存储该怀孕哺乳动物的该第二生理特征与该第二校准因子之间的该关联。
40.如权利要求33至38中任意一项所述的方法，还包括：
通过该处理器自该第一检测器接收第一复合检测电子信号，该第一复合检测电子信号对应于自该怀孕哺乳动物的腹部以及其中包含的胎儿发射的第三光信号，该第三光信号由该第一检测器检测并转换为该第一复合检测电子信号，该发射的第三光信号是由该第一光源投射至该怀孕哺乳动物的腹部中以及其中包含的该胎儿上的光的部分；
通过该处理器藉由分离与入射至该胎儿上的光对应的该第一复合检测电子信号的部分来生成第一胎儿信号；
通过该处理器藉由将该第一校准因子应用于该第一胎儿信号来生成第一校准胎儿信号；
通过该处理器利用该第一校准胎儿信号测定第一胎儿血红蛋白氧饱和度水平；以及
通过该处理器利于向用户提供该胎儿血红蛋白氧饱和度水平。
41.如权利要求33至39中任意一项所述的方法，还包括：
通过该处理器自该第二检测器接收第二复合检测电子信号，该第二复合检测电子信号对应于自该怀孕哺乳动物的腹部以及其中包含的胎儿发射的第四光信号，该第四光信号由该第二检测器检测并转换为该第二复合检测电子信号，该发射的第四光信号是由该第二光源投射至该怀孕哺乳动物的腹部中以及其中包含的该胎儿上的光的部分；
通过该处理器藉由分离与入射至该胎儿上的光对应的该第二复合检测电子信号的部分来生成第二胎儿信号；
通过该处理器藉由将该第二校准因子应用于该第一胎儿信号来生成第二校准胎儿信号；
通过该处理器利用该第一校准胎儿信号测定第二胎儿血红蛋白氧饱和度水平；
通过该处理器利用该第一及第二胎儿血红蛋白氧饱和度水平测定复合胎儿血红蛋白氧饱和度水平；以及
通过该处理器利于向用户提供该复合胎儿血红蛋白氧饱和度水平。
CN202080067378.7A 2019-07-24 2020-07-24 用于执行经腹胎儿血氧测定法或脉搏血氧测定法的系统及方法 Pending CN114786576A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962878243P 2019-07-24 2019-07-24
US62/878,243 2019-07-24
US202062971152P 2020-02-06 2020-02-06
US62/971,152 2020-02-06
PCT/US2020/070312 WO2021016641A1 (en) 2019-07-24 2020-07-24 Systems and methods for performing trans-abdominal fetal oximetry or pulse oximetry

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114786576A true CN114786576A (zh) 2022-07-22

Family

ID=74192691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080067378.7A Pending CN114786576A (zh) 2019-07-24 2020-07-24 用于执行经腹胎儿血氧测定法或脉搏血氧测定法的系统及方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220361774A1 (zh)
EP (1) EP4003168A4 (zh)
JP (1) JP2022541594A (zh)
CN (1) CN114786576A (zh)
AU (1) AU2020316526A1 (zh)
CA (1) CA3148219A1 (zh)
WO (1) WO2021016641A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11684295B2 (en) * 2019-11-27 2023-06-27 Storx Technologies, Inc. Safe and reliable transabdominal fetal oximetry
WO2024006574A1 (en) * 2022-06-30 2024-01-04 Raydiant Oximetry, Inc. Systems, devices, and methods for determining an oximetry value using a personalized calibration equation and/or tissue model

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020042559A1 (en) * 1995-08-22 2002-04-11 Buschmann Johannes P. Method for validating and/or calibrating devices used for carrying out photometry of living tissues and a deivice for implementing said method
US20070167704A1 (en) * 1998-02-13 2007-07-19 Britton Chance Transabdominal examination, monitoring and imaging of tissue
EP1675501B1 (en) * 2003-09-12 2013-09-04 Or-Nim Medical Ltd. Noninvasive optical monitoring of region of interest
US8275436B2 (en) * 2010-03-02 2012-09-25 Yixiang Wang Method and apparatus for non-invasive fetal oximetry
EP2768392A2 (en) 2011-10-21 2014-08-27 Nonin Medical, Inc Age calibration for tissue oximetry
EP3397145A4 (en) * 2015-12-30 2019-08-28 Raydiant Oximetry, Inc. SYSTEMS, DEVICES AND METHODS FOR PERFORMING TRANS-ABDOMINAL FETAL OXIMETRY AND / OR TRANS-ABDOMINAL FETAL PULSE OXIMETRY
TWI765885B (zh) 2016-04-21 2022-06-01 美商菲歐普提斯公司 利用黑色素校正之測定組織氧飽和度的方法和裝置
CN111741715A (zh) * 2017-12-29 2020-10-02 雷迪安特血氧测定公司 具有可调节组件的经腹胎儿脉搏血氧测定和/或子宫张力确定装置和系统及其使用方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20220361774A1 (en) 2022-11-17
WO2021016641A1 (en) 2021-01-28
EP4003168A1 (en) 2022-06-01
AU2020316526A1 (en) 2022-02-17
EP4003168A4 (en) 2023-07-19
JP2022541594A (ja) 2022-09-26
CA3148219A1 (en) 2021-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112423650B (zh) 使用光学层析成像执行经腹胎儿血氧测定法
US20240237909A1 (en) Method and system for monitoring thoracic tissue fluid
JP5432253B2 (ja) 反復特徴によって信号を処理するシステムおよび方法
US9949675B2 (en) Noninvasive blood measurement platform
CN110573064B (zh) 用于评价糖尿病循环并发症的系统和方法
US11937925B2 (en) Systems, devices, and methods for performing trans-abdominal fetal oximetry and/or trans-abdominal fetal pulse oximetry using independent component analysis
US20230172565A1 (en) Systems, devices, and methods for developing a model for use when performing oximetry and/or pulse oximetry and systems, devices, and methods for using a fetal oximetry model to determine a fetal oximetry value
Ewerlöf et al. Estimation of skin microcirculatory hemoglobin oxygen saturation and red blood cell tissue fraction using a multispectral snapshot imaging system: a validation study
US20220361774A1 (en) Systems and methods for performing trans-abdominal fetal oximetry or pulse-oximetry
Li et al. A reflectance model for non-contact mapping of venous oxygen saturation using a CCD camera
JP2000262480A (ja) 生体恒常性維持評価装置
US20240306959A1 (en) Systems, devices, and methods for performing trans-abdominal fetal oximetry and/or trans-abdominal fetal pulse oximetry using dc oximetry measurements
WO2023183621A1 (en) Systems, devices, and methods for determining an oximetry value using an oximetry model
WO2024006574A1 (en) Systems, devices, and methods for determining an oximetry value using a personalized calibration equation and/or tissue model
CN113631088B (zh) 免校准脉搏血氧测定

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination