RU2712047C2

RU2712047C2 - Способ измерения времени наполнения капилляров

Info

Publication number: RU2712047C2
Application number: RU2017125302A
Authority: RU
Inventors: Рик БЕЗЕМЕР; Эбигейл Эктон ФЛАУЭР; ЗОН Корнелис Конрадус Адрианус Мария ВАН
Original assignee: Конинклейке Филипс Н.В.
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2020-01-24
Also published as: RU2017125302A3; JP2020110616A; JP6675401B2; US20180271382A1; CN117179708A; JP2018504946A; EP3232909A1; BR112017012448A2; US11622690B2; WO2016097979A1; EP3232909B1; CN107106026A; RU2017125302A; JP7024000B2

Abstract

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам для измерения времени наполнения капилляров (CRT). Устройство выполнено с возможностью измерения CRT для пальца после прекращения приложения давления к пальцу и содержит мобильное или носимое устройство, содержащее камеру, дисплейную часть, манжету, зажатую над камерой для закрытия пальца от окружающего света, и электронный процессор, запрограммированный для выполнения измерения CRT путем осуществления следующих операций: управление камерой для измерения оптического сигнала от пальца в течение временного интервала, охватывающего CRT, определение значения CRT на основании анализа измеренного оптического сигнала и отображение определенного значения CRT на дисплейной части, причем операция определения значения CRT включает определение начала интервала времени наполнения капилляров посредством инструкции, выданной врачом, или посредством автоматического обнаружения руки в поле обзора камеры, манжета является жесткой или надувной манжетой, содержащей один или большее количество встроенных серводвигателей для приложения стандартизованного давления к пальцу субъекта, которые выполнены с возможностью управления с помощью электронного процессора. Способ измерения времени наполнения капилляров включает запуск на мобильном или носимом устройстве встроенного приложения, программирующего мобильное или носимое устройство для обеспечения: обнаружения пальца субъекта с помощью камеры мобильного или носимого устройства, выдачи предложения врачу прижать или сдавить палец субъекта с последующим прекращением давления на палец субъекта, измерения оптического сигнала от пальца субъекта с использованием камеры мобильного или носимого устройства, вычисления времени наполнения капилляров на основании анализа измеренного оптического сигнала и отображения времени наполнения капилляров врачу на дисплейной части в мобильном или носимом устройстве. Использование изобретений позволяет усовершенствовать определение времени наполнения капилляров. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение в целом относится к измерению времени наполнения капилляров. В частности, изобретение может найти применение в отношении выдачи точных значений времени наполнения капилляров как для детей, так и для взрослых субъектов при исследовании и диагностировании обезвоживания или острой гипотонии. Кроме того, оно, в частности, применимо в отношении выдачи врачу данных вычислений по конкретному субъекту, основанных на стандартизованных исходных данных. Однако следует понимать, что нижеследующее описание изобретение также применимо в других вариантах использования и не обязательно ограничивается вышеупомянутыми вариантами применения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Время наполнения капилляров (capillary refill time, CRT) субъекта является важным показателем при оценке состояния сердечно-сосудистой системы. Быстрая реперфузия микроциркуляции (например, в капиллярах) является хорошим показателем того, что сердечно-сосудистая система способна эффективно распределять кровь по всему телу, тогда как медленная реперфузия может указывать на сердечно-сосудистую проблему, требующую исследования. Современные способы оценки CRT основаны на субъективном измерении, проводимом лечащим врачом и называемом «тест побледнения пальцев». В ходе этого теста врач сдавливает палец субъекта, отпускает и подсчитывает количество секунд, необходимое для того, чтобы палец восстановил свой розоватый цвет — субъективный и редко регистрируемый показатель. Кроме того, тест побледнения пальцев является относительным, поскольку один врач может сжимать палец субъекта сильнее, чем другой врач.

Определение точного значения времени восстановления первоначального цвета пальца, подвергнутого тесту побледнения пальцев, является субъективным и обеспечение однообразия проведения этого теста является сложной задачей. Точное определение момента, когда цвет ткани вернулся к исходному цвету, и точный подсчет времени 2-х или 3-секундного порога, представляет собой сложную задачу, которая ограничивает клиническую ценность этого теста.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее также описаны новые и усовершенствованные способы и системы, которые позволяют решить вышеперечисленные проблемы, а также другие способы и системы.

Согласно одному аспекту раскрыт способ измерения CRT. Этот способ включает излучение света источником света и включение камеры, расположенной вблизи источника света, для распознавания пальца пациента. Затем палец пациента прижимают на определенный период времени. Запускают встроенное приложение на мобильном устройстве, причем это встроенное приложение включает источник света и использует камеру, расположенную вблизи источника света, для определения изменений цвета пальца пациента и согласно способу, используя эту информацию вычисляют CRT на основании времени, прошедшего между изменениями цвета пальца пациента.

Согласно другому аспекту настоящей заявки раскрыто устройство для измерения CRT, содержащее источник света для излучения света и камеру, расположенную вблизи источника света, выполненную с возможностью распознавания пальца пациента. Используют по меньшей мере один палец пациента и по меньшей мере один процессор, выполненный с возможностью включения источника света и камеры, причем этот процессор дополнительно выполнен с возможностью использования камеры для определения изменений цвета пальца пациента с целью вычисления CRT на основании времени, прошедшего между изменениями цвета пальца пациента.

Согласно другому аспекту настоящей заявки раскрыта система для измерения и вычисления CRT. Эта система содержит один или более процессоров, выполненных с возможностью вычисления CRT пациента с использованием камеры и источника света для определения времени, прошедшего между изменениями цвета пальца пациента от начального состояния до конечного состояния. Кроме того, система включает запоминающее устройство, выполненное с возможностью хранения данных пациента, сеть связи, выполненную с возможностью отправки и приема клинических данных, а также пользовательский интерфейс, выполненный с возможностью приема входных данных по меньшей мере от одного процессора и запоминающего устройства, причем этот пользовательский интерфейс выполнен с возможностью отображения получаемого результата.

Одно преимущество заключается в улучшении определения и вычисления CRT субъекта на основании объективных критериев тестирования.

Другое преимущество заключается в усовершенствовании технологического процесса в клинике.

Еще одно преимущество заключается в улучшении медицинского обслуживания пациента.

Дополнительные преимущества настоящего изобретения станут очевидными для специалистов в данной области техники после прочтения и осмысления нижеследующего подробного описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Настоящее изобретение может принимать соответствующую форму в различных компонентах и при различном расположении компонентов, а также на различных этапах и при различной последовательности этапов. Чертежи приведены лишь для иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления и не предназначены для ограничения настоящего изобретения.

На ФИГ. 1 представлен типичный вариант реализации системы, воплощающей способ и устройство для вычисления времени наполнения капилляров.

На ФИГ. 2а показано приведенное в качестве примера устройство для проведения теста наполнения капилляров (CRT) с объективом камеры и встроенным источником света, смещенным относительно объектива камеры, для фиксации и вычисления времени наполнения капилляров субъекта.

На ФИГ. 2b показано типовое использование CRT-устройства по ФИГ. 1 на пальце субъекта для вычисления времени наполнения капилляров.

На ФИГ. 2c показано CRT-устройство для фиксации и вычисления времени наполнения капилляров субъекта с манжетой, предназначенной для препятствования попаданию окружающего света на палец субъекта и, в некоторых случаях, для равномерного приложения давления к пальцу субъекта во время проведения теста.

ФИГ. 3 иллюстрирует еще один пример CRT-устройства, используемого для вычисления времени наполнения капилляров.

На ФИГ. 4 представлен способ вычисления времени наполнения капилляров.

На ФИГ. 5 представлена приведенная в качестве примера диаграмма вычисления CRT, на которой кровоток является нормальным, затем прекращается и, наконец, возвращается к норме.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем документе приведено описание устройств и способов, позволяющих определять время наполнения капилляров пациента (CRT) с использованием объективных способов. (В более общем смысле раскрытые способы измерения CRT могут быть применены к субъекту, который может быть пациентом, или к субъекту, проходящему обычный физический осмотр или клиническое обследование или т. д. — для простоты описания в настоящем документе используется термин «пациент»). Согласно одному способу используют общедоступную камеру, встроенный источник света (вспышку камеры) и встроенное приложение (т.е. устройство автоматизированной обработки данных), причем палец пациента сдавливают или прижимают и, используя шкалу длин волн светодиода на цветовой шкале камеры, определяют, сколько времени требуется на то, чтобы цвет пальца пациента вернул первоначальный цвет, который палец имел до прижатия. Величина CRT может быть оценена путем осуществления автоматической оценки восстановления цвета. Согласно автоматизированному способу применяют гибкую непрозрачную манжету, которая сжимает палец пациента со стандартизированным и заданным усилием. После отпускания пальца камера определяет продолжительность восстановления первоначального цвета пальца пациента. Затем эту информацию передают в пользовательский интерфейс, на мобильное устройство или на отдельное медицинское устройство.

В настоящем документе описаны способы вычисления времени наполнения капилляров (CRT) пациента. По завершении вычисления согласно некоторым вариантам осуществления CRT классифицируют в соответствии с категорией классификации, а результаты и классификацию предоставляют врачу для анализа. В случае взрослого пациента значение CRT, как правило, используют для проверки на обезвоживание или острую гипертонию. Величину CRT, как правило, используют в педиатрии для проверки на обезвоживание у младенцев и детей.

На ФИГ. 1 представлена блок-схема, иллюстрирующая типичный вариант реализации системы для вычисления времени наполнения капилляров (CRT) и его передачи на пользовательский интерфейс для просмотра врачом. Система 100, соответственно, включает мобильное или носимое устройство 102, оснащенное камерой 103, которая позволяет получать изображения пальца или оптические данные для пальца во всем интервале времени наполнения капилляров, по меньшей мере один электронный процессор 104 (например, микропроцессор, микроконтроллер и т. п.), который вычисляет время наполнения капилляров (CRT) на основании получаемых изображений или оптических данных, дополнительный передатчик 106 для передачи вычисленной информации о пациенте с мобильного или носимого устройства 102 и запоминающее устройство 108 для хранения вычисляемых данных пациента. В некоторых вариантах осуществления пользовательский интерфейс 112 (например, многофункциональный монитор пациента, вычислительная машина поста медицинской сестры или т. д.) подключен посредством сети 110 связи для приема значения CRT, передаваемого с мобильного устройства 102. Дополнительно или альтернативно устройство 102 может отображать значение CRT на экране 114 дисплея устройства 102, не передавая его (следует отметить, что электронные компоненты 104, 106, 108, как правило, расположены внутри мобильного или носимого устройства 102 и закрыты экраном 114 дисплея), и это значение, соответственно, считывает и вручную записывает в медицинскую карту пациента врач, медсестра или другой медицинский работник, получивший значение CRT. Предполагается, что сеть 110 связи включает одно или более из Интернета, интрасети, локальной вычислительной сети, глобальной вычислительной сети, беспроводной сети, проводной сети, сотовой сети, шины данных, Bluetooth, инфракрасного или другого близкодействующего беспроводного соединения и т. п. Кроме того, следует понимать, что компоненты системы могут быть расположены в централизованном местоположении или в множестве удаленных местоположений.

Один или более процессоров 104, соответственно, выполняют исполняемые на компьютере инструкции, реализующие вышеуказанные функциональные возможности и управляющие камерой 103 с возможностью получения изображений или оптических данных, причем эти исполняемые на компьютере инструкции хранят на запоминающем устройстве 108, связанном с процессорами 104. Однако предполагается, что по меньшей мере некоторые из вышеуказанных функциональных возможностей реализуют в аппаратном обеспечении без использования процессоров. Например, для реализации некоторых эксплуатационных/управляющих функций камеры 103 может быть использована аналоговая схема. Кроме того, компоненты системы 100 в некоторых случаях включают блоки 106 передатчика, обеспечивающие для процессоров 104 интерфейс, с помощью которого можно осуществлять связь по сети 110 связи и предоставлять информацию врачу посредством пользовательского интерфейса 112.

Как показано на ФИГ. 2(а), в одном иллюстративном варианте осуществления мобильное устройство 102 по ФИГ. 1 включает оснащенное камерой мобильное устройство 200 (например, оснащенный камерой сотовый телефон, оснащенный камерой планшетный компьютер или т. д.) со встроенным источником 202 света (например, светодиодом), причем встроенный источник света, как правило, используют в качестве фотовспышки при фотосъемке или в качестве подсветки для долговременного освещения, например, при съемке видео, и камерой 204. В общем случае камера 204 включает устройство с зарядовой связью (ПЗС), КМОП или другую матрицу датчиков изображения, оптически связанную с линзой (которая может представлять собой объектив с точечным отверстием, хотя обычно используют лучепреломляющий линзовый элемент, например, составную линзу). В некоторых вариантах осуществления камера 204 может быть выполнена с возможностью обеспечения регулирования фокуса. Оснащенное камерой мобильное устройство 200 конфигурируют с помощью соответствующего микропрограммного или программного обеспечения для управления источником 202 света и камерой 204 для получения фотографий людей, мест, объектов и т.д. Например, камера может представлять собой компактную камеру. Согласно настоящему описанию камеру дополнительно конфигурируют, например, с помощью соответствующей прикладной программы («приложения») 206 (схематически обозначенной на ФИГ. 2(а)), выполняемой на мобильном устройстве 102, для выполнения измерения времени наполнения капилляров (CRT) с использованием камеры 204 и источника 202 света. Например, на мобильном устройстве 200 может быть запущена операционная система iOS для мобильных устройств (разработанная компанией Apple Corp., Купертино (Cupertino), Калифорния, США), а CRT-приложение 206 может представлять собой приложение для iOS. В другом варианте осуществления на мобильном устройстве 200 запускают операционную систему Android для мобильных устройств, а CRT-приложение 206 приложение представляет собой приложение для Android.

Как показано на ФИГ. 2(b), для измерения времени наполнения капилляров врач запускает CRT-приложение 206, например, коснувшись значка, соответствующего CRT-приложению 206, отображаемого на дисплее мобильного устройства 200. (Дисплей находится на противоположной стороне мобильного устройства 200 и, следовательно, не виден на видах по ФИГ. 2(a) и 2(b)). Затем CRT-приложение 206 предлагает пользователю (например, посредством выводимого на дисплей текста и/или воспроизводимого голосового сообщения) поместить один из пальцев 210 пациента на камеру 204 и на встроенный источник 202 света и удерживать его там в течение нескольких секунд не прижимая. Через несколько секунд CRT-приложение 206 предлагает врачу на несколько секунд прижать палец 210 пациента к камере 204 с последующим прекращением давления на палец пациента, удерживая палец 210 пациента на том же месте еще несколько секунд. (В альтернативном варианте осуществления CRT-приложение 206 не предлагает врачу прижимать или сдавливать палец, а вместо этого управляет камерой 204 таким образом, чтобы автоматически отследить выполнение этой операции на основании оптического обнаружения побледнения пальца). Одновременно с выполнением теста CRT-приложение 206 управляет встроенным источником 202 света таким образом, чтобы источник 202 света излучал свет, освещающий палец 210 по меньшей мере вблизи места прижатия пальца к камере 204. Следует отметить, что источник 202 света смещен в боковом направлении относительно камеры 204 таким образом, что источник 202 света не освещает непосредственно место прижатия пальца к камере 204. Однако изобретатели обнаружили, что обычный человеческий палец является достаточно светопрозрачным и что достаточное количество света «рассеивается» от источника 202 света в поле обзора камеры 204, обеспечивая освещение для измерения CRT. CRT-приложение 206 вычисляет значение CRT пациента, анализируя последовательно поступающие с камеры изображения, генерируемые камерой 204. Согласно одному способу при анализе CRT используют красную и/или зеленую и/или синюю составляющую изображений из потока изображений и определяют искажения сигнала (например, изменения цвета), которые позволяют установить начало прижимания, второе искажение, которое соответствует отпусканию, и, наконец, восстановление характеристик сигналов, которые имели место до прижатия. Значение CRT может быть получено на основании времени, прошедшего между последними двумя событиями.

В некоторых операционных системах для мобильных устройств низкоуровневый доступ к камере может быть невозможным. В таких случаях обнаружение начала прижатия пальца, прекращения давления на палец и измерение восстановления цвета, соответственно, основывается на временной последовательности «изображений», получаемых с помощью камеры. Например, в видеорежиме с помощью камеры получают временные последовательности изображений (кадров), как правило, с частотой 30 кадров (изображений) в секунду, что является достаточным для надлежащего временного разрешения CRT. Поскольку палец 210 прижимают к камере 204, получаемые «изображения» фактически находятся не в фокусе; однако интегральная интенсивность на кадр (например, вычисленная как средняя пиксельная интенсивность на кадр) является подходящим показателем цвета кожи и может быть использована для определения восстановления цвета.

Как показано на ФИГ. 2(с), в одном варианте осуществления CRT пациента вычисляют с использованием аппаратного обеспечения, описанного со ссылкой на ФИГ. 2(а), и дополнительно применяют манжету 212 (показанную пунктиром на ФИГ. 2(с)), которую зажимают над источником 202 света и камерой 204 мобильного устройства 200 перед измерением CRT. Пациент вставляет палец в манжету 212, которая закрывает его от окружающего света во время выполнения измерения. В одном варианте осуществления манжета 212 представляет собой непрозрачную и гибкую пассивную манжету, позволяющую врачу прижимать палец, когда он находится в манжете. Пассивная манжета обеспечивает выравнивание пальца и может состоять из мягкого материала для ослабления и распределения прилагаемого к пальцу давления.

В другом варианте осуществления манжета 212 представляет собой жесткую или надувную манжету, которая также выступает в качестве механического устройства для приложения давления к пальцу. Согласно этому способу CRT пациента вычисляют с использованием жесткой или надувной манжеты 212 для защиты пальца от окружающего света во время измерения CRT. В варианте осуществления жесткой манжеты манжета содержит один или более встроенных серводвигателей (не показаны), которые выполняют действия прижатия и прекращения давления, обеспечивая стандартизованные значения давления. Согласно варианту осуществления надувной манжеты манжету надувают, например, с помощью мембранного насоса, встроенного в манжету, для приложения давления к пальцу в надутом состоянии манжеты. Согласно варианту осуществления жесткой или надувной манжеты в некоторых случаях применяют датчики давления (не показаны) для обеспечения положительной обратной связи по прилагаемому давлению. Преимущественно серводвигателями жесткой манжеты 212 (или накачивающего блока надувной манжеты) управляет CRT-приложение 206, что позволяет приложению 206 точно определять момент прекращения давления.

Хотя манжета 212 описана как непрозрачная или светонепроницаемая, это не является обязательным. Окружающий свет является проблемой, поскольку он может создавать импульсные помехи, которые могут влиять на выполнение мониторинга наполнения капилляров, или он может быть настолько ярким, что может снижать чувствительность мониторинга наполнения капилляров. Как правило, интенсивность окружающего света в кабинете врача или в больнице по существу является постоянной в течение периода проведения измерения CRT, поэтому то, насколько манжета является непрозрачной, может быть не существенным, или может быть достаточно полупрозрачной манжеты. Даже если манжета 212 не предназначена для препятствования прохождению окружающего света, она может обеспечивать направление пальца пациента в правильное положение для измерения CRT и, как уже описано в некоторых вариантах осуществления, манжета 212 также обеспечивает приложение активного давления для измерения CRT.

Как показано на ФИГ. 3, в другом иллюстративном варианте осуществления устройство 102 по ФИГ. 1 является носимым устройством, например, иллюстративным устанавливаемым на голове оптическим дисплеем 300 (OHMD), который имеет форму очков. OHMD 300 содержит камеру 302, а дисплей OHMD 300 выступает в качестве монитора для обратной связи. Устройство 300 дополнительно содержит микропроцессор или микроконтроллер, запускающий прикладную программу («приложение») 306 для выполнения измерения времени наполнения капилляров (CRT). В одном предполагаемом варианте осуществления OHMD 300 представляет собой очки Google Glass (производимые компанией Google, Маунтин-Вью (Mountain View), Калифорния, США), в которых запускается прикладная программа («приложение») 306 в специальной Google Glass-версии операционной системы Android для мобильных устройств. Для выполнения измерения CRT врач надевает OHMD 300 и наблюдает за рукой 304 пациента, при этом камера 302 фокусируется на руке 304. Измерение CRT может быть инициировано различными способами, например, путем выдачи инструкции, отображаемой врачу на дисплее OHMD 300, или воспроизводимого голосового сообщения, генерируемого блоком 300 OHMD, или путем выдачи речевой инструкции, проговариваемой врачом и распознаваемой компонентом распознавания голоса OHMD 300, или путем автоматического обнаружения руки 304 в поле обзора камеры 304, определяемого с использованием подходящих способов сегментации изображения, или т. д. Камера 302 обнаруживает ноготь исследуемого пальца (или, альтернативно, просматривает палец со стороны подушки пальца), выполняет оценку исходного цвета и выдает индекс исходного цвета (например, максимальную интенсивность или AUC гистограммы интенсивности ногтя пальца по красному каналу). Затем врач в течение нескольких секунд прикладывает давление к ногтю исследуемого пальца. Когда врач отпускает палец, камера 302 снова обнаруживает палец и регистрирует его цвет в каждом видеокадре, например, в течение десяти секунд с частотой 30 кадров/с. Камера 302 может фиксировать изменения цвета пальца пациента с использованием видеосъемки или временной последовательности неподвижных изображений (т. е. фотографий), подлежащих анализу. После завершения регистрации значение CRT устанавливают путем определения видеокадра или фотоснимка, на котором ноготь пальца восстановил свой исходный цвет, или путем установления соответствия математической функции измеряемому цвету в последовательных видеокадрах для более воспроизводимого определения времени наполнения капилляров.

Следует отметить, что вариант осуществления по ФИГ. 3 отличается от вариантов осуществления по ФИГ. 2(а), (b), (с) тем, что в данном случае не применяют источник 202 света камеры. В варианте осуществления по ФИГ. 3 для получения изображений ногтя пальца используют окружающий свет. Дополнительно или альтернативно предполагается включение в состав OHMD 300 источника света или дополнительного источника света.

На ФИГ. 4 схематически показана блок-схема способа 400 измерения времени наполнения капилляров пациента. Способ 400 подходит для устройств, например, оснащенного камерой устройства 200 по ФИГ. 2(a), 2(b), 2(c), которые содержат камеру и источник света, расположенные достаточно близко друг от друга для возможности их покрытия одним пальцем. На этапе 402 запускают CRT-приложение 206 на мобильном устройстве 200. CRT-приложение 206 включает источник 202 света на этапе 404 и включает камеру 204 на этапе 406. На этапе 408 палец пациента прижимают к камере и на этапе 410 камера вычисляет исходный цвет пальца пациента. Исходный цвет является исходным признаком, относительно которого камера будет определять время наполнения капилляров пациента. После измерения исходного уровня на этапе 410 врач (или автоматическая манжета 212 в вариантах осуществления, предполагающих ее применение) сдавливает или прижимает палец (т. е. прикладывает давление к пальцу) пациента в течение определенного интервала времени на этапе 412. Например, согласно некоторым подходящим вариантам осуществления палец пациента прижимают на 3 секунды. Затем, в конце этапа 412, врач или автоматическая манжета отпускают палец пациента. На этапе 414 с помощью камеры получают видеоизображения (кадры) или временные последовательности фотоснимков пальца пациента, выполняемые, когда капилляры наполняются кровью, а CRT-приложение 206 определяет значение CRT пациента как время, прошедшее до момента восстановления исходного цвета пальца пациента после прижатия пальца. В некоторых случаях на этапе 416 CRT-приложение 206 классифицирует данные в классификационную группу для предоставления врачу. Например, классификационные группы могут быть определены как «очень низкое» (например, CRT < 1 с), «низкое» (например, CRT = 1-2 с), «нормальное» (например, CRT = 2-3 с), «высокое» (например, CRT = 3-4 с) или «очень высокое» (например, CRT > 4 с). На этапе 418 значение CRT и/или опциональную информацию о CRT-классификации передают в пользовательский интерфейс для изучения и анализа врачом.

Измерение CRT с использованием OHMD 300 по ФИГ. 3 может быть выполнено аналогичным образом. В данном случае отсутствует этап, аналогичный этапу 404, а этап 408 соответствует фокусированию камеры 302 на ногте пальца, например, путем надевания врачом OHMD 300 и наблюдения ногтя пальца. В некоторых случаях может быть применен алгоритм сегментации изображения для более точного определения области ногтя пальца на изображении.

На ФИГ. 5 показан иллюстративный пример оптического сигнала, получаемого с помощью камеры 204 мобильного устройства 200 или камеры 302 OHMD 300 во время измерения CRT. Эта диаграмма, генерируемая CRT-приложением 206, 306, в некоторых вариантах осуществления может отображаться врачу в пользовательском интерфейсе. Область 502 диаграммы указывает исходный оптический сигнал перед приложением давления. Когда приложено давление (обозначенное стрелкой 504), происходит быстрое изменение 504 оптического сигнала. Характер этого быстрого изменения сигнала зависит от конкретного расположения камеры, освещения и источника давления. На ФИГ. 5 быстрое изменение 504 показано как резкое уменьшение сигнала, которое может происходить вследствие того, что рука врача, прикладывающая давление, накрывает ноготь пальца. С другой стороны, для варианта осуществления по ФИГ. 2(a), 2(b), 2(c) это быстрое изменение может быть другим, поскольку камеру 204 никогда не закрывают от света. Когда давление, оказываемое врачом или манжетой, ослабляют, может наблюдаться еще одно быстрое изменение 508 сигнала. После этого, когда капилляры наполняются кровью, камера фиксирует соответствующее изменение цвета, а встроенное приложение 410 регистрирует время. Затем, когда цвет восстанавливается до исходного цвета, встроенное приложение прекращает регистрацию и вычисляет значение CRT.

Следует понимать, что время наполнения капилляров (CRT) может быть количественно определено различными способами. Согласно одному способу CRT определяют как время, за которое возрастающий сигнал в области 510 восстанавливается до уровня исходного сигнала, наблюдаемого в области 502. Однако этот способ может иметь предрасположенность к возникновению определенной ошибки, например, в некоторых случаях было замечено, что сигнал может кратковременно отклоняться выше или ниже исходного уровня. Повышенная точность может быть достигнута путем охарактеризовывания формы кривой восстановления в области 510, например, путем определения постоянной времени, принимающей экспоненциальную форму в области 510 восстановления. Другой способ заключается в определении CRT как 90% времени восстановления (или какой-либо другой назначенной точки), т. е. когда оптический сигнал достигает 90% от исходного значения, что может позволять уменьшать влияние скачкообразного увеличения или уменьшения сигнала на точность измерения CRT.

Способ измерения CRT также включает определение времени «начала», то есть времени прекращения приложения давления к пальцу. Это определение может быть выполнено разными способами. Согласно перспективным способам для указания момента прекращения приложения давления обеспечивают управляющий сигнал в режиме реального времени. Например, в вариантах осуществления по ФИГ. 2(с), которые включают управляемую манжету 212, управляющий сигнал соответствующим образом сопоставлен прекращению приложения давления манжетой 212. Согласно способу, при котором давление прикладывают вручную, предполагаемое время начала может быть определено как момент времени, в который врач получает уведомление о необходимости прекращения приложения давления, но предполагается, что врач сделает это незамедлительно. Согласно ретроспективным способам временную последовательность изображений/кадров или сигнал канала камеры (например, красного, зеленого или синего канала), измеряемый как функция времени, получают за временной интервал, достаточный для охвата временного интервала наполнения капилляров. Например, начало получения видеопотока может быть инициировано путем выдачи уведомления врачу о начале CRT-теста и видеопоток может быть остановлен по прошествии фиксированного интервала времени от нескольких секунд до десятков секунд или в соответствии с критерием остановки, применяемым к измеряемым изображениям/кадрам/сигналу. Согласно этим ретроспективным способам для обнаружения момента прекращения приложения давления, соответствующего времени «начала», применяют обработку сигнала. В качестве иллюстрации, в примере по ФИГ. 5 время «начала» может быть определено путем обнаружения ослабления сигнала во время выполнения прижатия 506 с последующим (почти мгновенным) скачкообразным изменением сигнала при прекращении прижатия, которое может служить адекватным определением времени «начала».

Оптический сигнал, отслеживаемый для оценки наполнения капилляров, также может представлять собой одну из множества величин. В качестве некоторых иллюстративных примеров оптический сигнал может представлять собой значение цвета (например, измеряемое с использованием подходящих координат цветности в пространстве координат CIE или другом цветовом пространстве), значение оттенка или затенения, значение интенсивности (для определенного цветового канала или для измеряемого света без какого-либо спектрального разложения) или т. п.

Согласно иллюстративным вариантам осуществления CRT измеряют для пальца и обычно CRT измеряют для пальца. Однако также предполагается возможность использования описанных устройств для измерения CRT для измерения времени восстановления капилляров на коже в других анатомических областях, например, на мочке уха или предплечье. В общем случае измерение CRT включает приложение давления к коже пальца (или мочки уха, или предплечья и т. т.) для побледнения кожи в точке приложения давления, а затем оптическое измерение времени восстановления капилляров на участке кожи в точке приложения давления при прекращении приложения этого давления.

Настоящее изобретение описано в отношении предпочтительных вариантов осуществления. При прочтении и осмыслении предшествующего подробного описания могут быть предложены модификации и изменения. Предполагается, что настоящее изобретение включает все такие модификации и изменения, если они входят в объем прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов.

Claims

1. Устройство для измерения времени наполнения капилляров (CRT), выполненное с возможностью измерения CRT для пальца после прекращения приложения давления к пальцу, содержащее:

мобильное или носимое устройство (102, 200, 300), содержащее камеру (204, 302), дисплейную часть (114), манжету (212), зажатую над камерой (204) для закрытия пальца (210) от окружающего света, и электронный процессор (104), запрограммированный для выполнения измерения CRT путем осуществления следующих операций:

управление камерой для измерения оптического сигнала от пальца в течение временного интервала, охватывающего CRT,

определение значения CRT на основании анализа измеренного оптического сигнала и

отображение определенного значения CRT на дисплейной части,

причем операция определения значения CRT включает определение начала интервала времени наполнения капилляров посредством инструкции, выданной врачом, или посредством автоматического обнаружения руки (304) в поле обзора камеры (204, 302),

при этом манжета является жесткой или надувной манжетой (212), содержащей один или большее количество встроенных серводвигателей для приложения стандартизованного давления к пальцу (210) субъекта, причем указанные один или более встроенных серводвигателей выполнены с возможностью управления с помощью электронного процессора.

2. Устройство для измерения (CRT) по п. 1, в котором мобильное или носимое устройство (102, 200, 300) представляет собой сотовый телефон (200) или устанавливаемый на голову оптический дисплей (300).

3. Устройство для измерения CRT по любому из пп. 1, 2, в котором

мобильное или носимое устройство содержит источник (202) света для камеры, смещенный в боковом направлении относительно камеры (204, 302), а

управление камерой включает управление источником света для камеры для освещения пальца по меньшей мере в течение временного интервала, охватывающего CRT.

4. Устройство для измерения CRT по любому из пп. 1-3, в котором управление камерой (204, 302) включает управление камерой для получения видео или временной последовательности неподвижных изображений пальца, а

указанное определение включает определение значения CRT на основании полученного видео или полученной временной последовательности неподвижных изображений.

5. Устройство для измерения CRT по любому из пп. 1-4, в котором электронный процессор (104) запрограммирован с помощью встроенного CRT-приложения (206, 306) для выполнения измерения CRT.

6. Устройство для измерения CRT по любому из пп. 1-5, в котором операция определения значения CRT на основании анализа измеренного оптического сигнала включает использование красной, и/или зеленой, и/или синей составляющей изображений из потока изображений камеры, генерируемого путем управления камерой (204, 302), для выявления искажений сигнала и вычисления CRT.

7. Способ измерения времени наполнения капилляров, согласно которому:

запускают на мобильном или носимом устройстве (102, 200, 300) по п. 1 встроенное приложение, программирующее мобильное или носимое устройство для обеспечения:

обнаружения пальца субъекта с помощью камеры (204, 302) мобильного или носимого устройства;

выдачи предложения врачу прижать или сдавить палец (210) субъекта с последующим прекращением давления на палец субъекта;

измерения оптического сигнала от пальца субъекта с использованием камеры мобильного или носимого устройства;

вычисления времени наполнения капилляров на основании анализа измеренного оптического сигнала и

отображения времени наполнения капилляров врачу на дисплейной части (114) в мобильном или носимом устройстве.

8. Способ по п. 7, в котором встроенное приложение (206, 306) использует по меньшей мере одну из красной, зеленой и синей составляющих изображений из потока изображений камеры для определения изменений цвета пальца пациента.

9. Способ по любому из пп. 7, 8, в котором мобильное устройство (200, 300) содержит источник (202) света для камеры, смещенный в боковом направлении относительно камеры (204, 302), а

измерение оптического сигнала от пальца субъекта с использованием камеры также включает освещение пальца субъекта во время выполнения измерения с использованием источника света для камеры.

10. Способ по любому из пп. 7-9, в котором встроенное приложение (206, 306) выполнено с возможностью управления жесткой манжетой с помощью по меньшей мере одного встроенного серводвигателя для прижатия пальца пациента с усилием определенной величины.

11. Способ по любому из пп. 7-10, в котором встроенное приложение (206, 306) выполнено с возможностью управления надувной манжетой для прижатия пальца пациента с усилием определенной величины.

12. Способ по любому из пп. 7-11, в котором оптический сигнал измеряют путем получения видеоизображений или неподвижных изображений пальца субъекта с помощью камеры, а

время наполнения капилляров вычисляют путем анализа этих видеоизображений или неподвижных изображений пальца субъекта и вычисления CRT как интервала времени, прошедшего до момента восстановления исходного цвета пальца субъекта после сжатия пальца.

13. Способ по любому из пп. 7-12, в котором встроенное приложение (206, 306) классифицирует данные CRT в классификационную группу как «очень низкое», «низкое», «нормальное», «высокое» или «очень высокое».