WO2021007605A1 - Method for detecting the intensity and/or the extent of body movements of a person - Google Patents

Method for detecting the intensity and/or the extent of body movements of a person Download PDF

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WO2021007605A1 PCT/AT2020/060270 AT2020060270W WO2021007605A1 WO 2021007605 A1 WO2021007605 A1 WO 2021007605A1 AT 2020060270 W AT2020060270 W AT 2020060270W WO 2021007605 A1 WO2021007605 A1 WO 2021007605A1
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Bernhard Kohn
Markus WASER
Philip TAUPE
Birgit HÖGL
Stefani AMBRA
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Ait Austrian Institute Of Technology Gmbh
Medizinische Universität Innsbruck
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Abstract

The invention relates to a method for detecting the intensity and/or the extent of the body movements of a person (1) while the person sleeps, comprising the following steps: ascertaining a time-dependent activity signal (MA) comprising a number of movement values assigned to successive time points, the movement values characterizing the extent and/or the intensity of body movements, in particular leg movements, of the person (1) at respective time points while the person sleeps, and the activity signal (MA) being ascertained from a height image (H) on the basis of three-dimensional image captures of the person (1) while the person sleeps; optionally applying individual signal processing steps, in particular filtering, to the activity signal (MA); ascertaining a time-dependent movement indicator signal (BI) on the basis of the activity signal (MA) by ascertaining, for each time point, whether the particular movement value of the activity signal (MA) exceeds an adaptive threshold value (THZ) ascertained from the activity signal (MA); ascertaining individual movement phases (BP; BP1;..., BP3) as continuous time segments in the time-dependent movement indicator signal (BI) in which the movement indicator signal (BI) indicates that the threshold value (THZ) is exceeded; and ascertaining or determining at least one feature value for each of the movement phases (BP; BP1;..., BP3) and accumulating the feature values thus determined, over the individual movement phases (BP; BP1;..., BP3), to form at least one total feature value, the at least one total feature value (GM) being considered to characterize the intensity of the body movements of the person (1) while the person sleeps.

Description

Verfahren zur Detektion der Intensität und/oder des Ausmaßes der Körperbewegungen einer Person Method for detecting the intensity and / or the extent of the body movements of a person
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion der Intensität und/oder des Ausmaßes der Körperbewegungen einer Person während ihres Schlafs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie eine Anordnung gemäß Patentanspruch 10 und einen Datenträger gemäß Patentanspruch 19. The invention relates to a method for detecting the intensity and / or the extent of the body movements of a person during their sleep according to the preamble of claim 1 as well as an arrangement according to claim 10 and a data carrier according to claim 19.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zur Überwachung von schlafenden Personen, insbesondere zur Detektion von Körperbewegungen der Personen während deren Schlafs, bekannt. Grundsätzlich besteht dabei die Möglichkeit, pathologische Zustände der schlafenden Person anhand der detektierten Körperbewegungen zu identifizieren und entsprechend zu verarbeiten. Ein wesentliches Problem bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Überwachung von schlafenden Personen ist, dass die vollständige Erfassung des Verhaltens einer Person während des Schlafs üblicherweise zu großen Datenmengen führt, obwohl Bewegungen während des Schlafs unter Umständen nur selten stattfinden. Diese Daten werden anschließend üblicherweise visuell von Schlafmedizinern analysiert, was als Nachteile mit sich bringt, dass Bewegungen, die beispielsweise unter einer Decke ausgeführt werden, mit freiem Auge oft schlecht zu erkennen sind und eine Vielzahl von Daten aufgrund von Bewegungslosigkeit der schlafenden Person verworfen werden müssen. Various methods for monitoring sleeping persons, in particular for detecting body movements of persons during their sleep, are known from the prior art. Basically, there is the possibility of identifying pathological conditions of the sleeping person based on the detected body movements and processing them accordingly. A major problem with methods known from the prior art for monitoring sleeping persons is that the complete recording of the behavior of a person during sleep usually leads to large amounts of data, although movements during sleep may only rarely take place. These data are then usually analyzed visually by sleep specialists, which has the disadvantage that movements that are carried out under a blanket, for example, are often difficult to see with the naked eye and a large number of data must be discarded due to the immobility of the sleeping person .
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einerseits die einzelnen Bewegungen einer schlafenden Person sicher und zuverlässig zu detektieren, insbesondere auch dann, wenn die Person von einer Decke abgedeckt ist, und andererseits die Intensität und/oder das Ausmaß der Körperbewegungen der Person während des Schlafs zuverlässig zu detektieren und zu charakterisieren. The object of the invention is therefore, on the one hand, to safely and reliably detect the individual movements of a sleeping person, especially when the person is covered by a blanket, and, on the other hand, to reliably detect the intensity and / or extent of the person's body movements during sleep to detect and characterize.
Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 . The invention solves this problem with a method of the type mentioned at the beginning with the characterizing features of claim 1.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren umfasst dabei folgende Schritte: A method according to the invention comprises the following steps:
- Ermitteln eines zeitabhängigen Aktivitätssignals umfassend eine Anzahl von zeitlich aufeinander folgenden Zeitpunkten zugewiesenen Bewegungswerten, - Determination of a time-dependent activity signal comprising a number of movement values assigned to one another in time,
- wobei die Bewegungswerte jeweils charakteristisch für das Ausmaß und/oder die Intensität von Körperbewegungen, insbesondere Beinbewegungen, der Person zu einem jeweiligen Zeitpunkt während ihres Schlafs sind, und wobei das Aktivitätssignal aus einem Höhenbild basierend auf dreidimensionalen Aufnahmen der Person während ihres Schlafs ermittelt wird, - wherein the movement values are each characteristic of the extent and / or the intensity of body movements, in particular leg movements, of the person at a particular point in time during their sleep, and wherein the activity signal is determined from a height image based on three-dimensional recordings of the person during their sleep,
- gegebenenfalls bzw. insbesondere Anwenden einzelner Signalverarbeitungsschritte, insbesondere Filtern, auf das Aktivitätssignal, - if necessary or in particular applying individual signal processing steps, in particular filters, to the activity signal,
- Ermitteln eines zeitabhängigen Bewegungsindikatorsignals basierend auf dem Aktivitätssignal, indem für jeden Zeitpunkt ermittelt wird, ob der jeweilige Bewegungswert des Aktivitätssignals einen aus dem Aktivitätssignal ermittelten, adaptiven Schwellenwert übersteigt, Determination of a time-dependent movement indicator signal based on the activity signal by determining for each point in time whether the respective movement value of the activity signal exceeds an adaptive threshold value determined from the activity signal,
- Ermitteln von einzelnen Bewegungsphasen als zusammenhängende Zeitabschnitte im zeitabhängigen Bewegungsindikatorsignal, in denen das Bewegungsindikatorsignal (Bl) eine Überschreitung des Schwellenwerts indiziert, und - Determination of individual movement phases as coherent time segments in the time-dependent movement indicator signal, in which the movement indicator signal (B1) indicates that the threshold value has been exceeded, and
- Ermitteln oder Festlegen jeweils zumindest eines Merkmalswerts für jede der Bewegungsphasen und Akkumulation der so ermittelten Merkmalswerte über die einzelnen Bewegungsphasen zu zumindest einem Gesamtmerkmalswert, - Determining or defining at least one feature value for each of the movement phases and accumulation of the feature values thus determined over the individual movement phases to form at least one overall feature value,
wobei der zumindest eine Gesamtmerkmalswert als charakteristisch für die Intensität der Körperbewegungen der Person während ihres Schlafs angesehen wird. wherein the at least one overall feature value is regarded as characteristic of the intensity of the body movements of the person during their sleep.
Durch diese Vorgehensweise ist vorteilhafterweise sichergestellt, dass einerseits auch verhältnismäßig schwach ausgeprägte Körperbewegungen während des Schlafs zuverlässig detektiert werden und andererseits auch zeitliche und/oder räumliche Bewegungsverteilungen ermittelt werden können, die charakteristisch für die Intensität der Körperbewegungen der Person während ihres Schlafs sind. Da es bei dieser Vorgehensweise vorteilhafterweise nicht erforderlich ist, Elektroden am Körper der Person anzubringen, ist keine zusätzliche Verkabelung zur Überwachung der Person erforderlich, die das normale Schlafverhalten beeinträchtigen würde. Weiters ist es auf diese Weise auch möglich, den gesamten Körper der schlafenden Person zu erfassen. This procedure advantageously ensures that, on the one hand, relatively weak body movements during sleep are reliably detected and, on the other hand, temporal and / or spatial movement distributions can be determined that are characteristic of the intensity of the body movements of the person during their sleep. Since it is advantageously not necessary with this procedure to attach electrodes to the person's body, no additional cabling is required for monitoring the person, which would impair normal sleep behavior. It is also possible in this way to capture the entire body of the sleeping person.
Unter dem Ausmaß der Körperbewegungen der Person während ihres Schlafs ist im Zusammenhang mit der Erfindung zu verstehen, wie räumlich ausgebreitet die Bewegung durchgeführt wird, reichend von kleinen Zuckungen einzelner Gliedmaßen bis zu komplexen Bewegungen großer Körperpartien bzw. des gesamten Körpers, oder wie sich die Bewegung räumlich ausbreitet. The extent of the person's body movements during their sleep is to be understood in connection with the invention as how spatially spread the movement is carried out, ranging from small twitching of individual limbs to complex movements of large parts of the body or the entire body, or how the movement is spatially spreads.
Unter der Intensität der Körperbewegungen der Person während ihres Schlafs ist im Zusammenhang mit der Erfindung zu verstehen, wie häufig und/oder wie ausgeprägt die Bewegungen während einer definierten Zeiteinheit von der Person ausgeführt werden. Um das Vorliegen einer RBD-Erkrankung bei einer Person zuverlässig feststellen zu können, kann vorgesehen sein, dass auf Grundlage des zumindest einen Gesamtmerkmalswerts ein Krankheitsindikatorwert für das Vorliegen einer RBD- Erkrankung ermittelt wird, indem der zumindest eine Gesamtmerkmalswert mit zumindest einem für eine RBD-Erkrankung charakteristischen vorgegebenen Erkrankungs- Schwellenwert verglichen wird und dass im Fall, dass der jeweilige Erkrankungs- Schwellenwert über- oder überschritten ist, das Vorliegen der RBD-Erkrankung festgestellt wird. In connection with the invention, the intensity of the body movements of the person during their sleep is to be understood as how often and / or how pronounced the movements are carried out by the person during a defined time unit. In order to be able to reliably determine the presence of an RBD disease in a person, it can be provided that, on the basis of the at least one overall characteristic value, a disease indicator value for the presence of an RBD disease is determined by the at least one overall characteristic value with at least one for an RBD Disease characteristic predetermined disease threshold value is compared and that in the event that the respective disease threshold value is exceeded or exceeded, the presence of the RBD disease is determined.
Bei der RBD-Erkrankung - von engl. REM sleep behavior disorder - handelt es sich um eine REM-Schlaf-Verhaltensstörung, d.h. eine Schlafstörung, die durch motorische Aktivität, die von einfachen Zuckungen bis hin zu komplexen Bewegungsmustern reicht, und/oder durch Vokalisation der schlafenden Person, hervorgerufen durch eine fehlende Muskelhemmung im Schlaf und insbesondere in der REM-Schlafphase, gekennzeichnet ist. Durch den Vergleich des Gesamtmerkmalswerts mit einem Schwellenwert für das Vorliegen einer RBD-Erkrankung kann zuverlässig festgestellt werden, ob eine Person daran erkrankt ist, oder nicht. In the case of RBD disease - from engl. REM sleep behavior disorder - it is a REM sleep behavior disorder, i.e. a sleep disorder caused by motor activity ranging from simple twitching to complex movement patterns and / or by vocalization of the sleeping person, caused by a lack of muscle inhibition during sleep and especially in the REM sleep phase. By comparing the total characteristic value with a threshold value for the presence of an RBD disease, it can be reliably determined whether or not a person has it.
Um einen besonders zuverlässigen Aktivitätswert für jeden Zeitpunkt zu ermitteln, kann vorgesehen sein, dass zur Erstellung des Aktivitätssignals für jeden Zeitpunkt jeweils a) pixelweise der Unterschied der jeweils aktuellen dreidimensionalen Aufnahme zu zumindest einer zeitlich vorangehenden dreidimensionalen Aufnahme ermittelt wird, und b) aufgrund der derart ermittelten Unterschiede ein akkumulierter Unterschiedswert, insbesondere durch Maximumbildung oder Mittelwertbildung, ermittelt und als Bewegungswert des Aktivitätssignals zum jeweiligen Zeitpunkt weiterverwendet wird. In order to determine a particularly reliable activity value for each point in time, it can be provided that, in order to generate the activity signal for each point in time, a) the difference between the current three-dimensional recording and at least one previous three-dimensional recording is determined, and b) based on the determined differences, an accumulated difference value, in particular by forming a maximum or averaging, is determined and used as a movement value of the activity signal at the respective point in time.
Um die zu verarbeitende Datenmenge zu reduzieren und gleichzeitig die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen, kann vorgesehen sein, dass zwischen Schritt a) und Schritt b) eine Auswahl an Pixeln der aktuellen dreidimensionalen Aufnahme getroffen wird und einzelne Pixel verworfen werden, wobei vorab eine interessierende Region in der dreidimensionalen Aufnahme ausgewählt oder vorgegeben wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass sich in der interessierenden Region das Abbild interessierender Körperteile der Person befindet. In order to reduce the amount of data to be processed and at the same time to increase the processing speed, a selection of pixels of the current three-dimensional recording is made between step a) and step b) and individual pixels are discarded, whereby a region of interest in the three-dimensional recording is selected or specified, it being provided in particular that the image of the person's body parts of interest is located in the region of interest.
Um die Auswirkungen fehlerhafter oder irrelevanter Messungen auf den ermittelten Gesamtmerkmalswert zu reduzieren, kann vorgesehen sein, dass vor Schritt b) oder nach Schritt a) Pixel der aktuellen dreidimensionalen Aufnahme zusammengefasst werden und die Bildauflösung reduziert wird. In order to reduce the effects of incorrect or irrelevant measurements on the determined overall feature value, it can be provided that before step b) or after Step a) Pixels of the current three-dimensional recording are combined and the image resolution is reduced.
Um eine besonders zuverlässige Quantifizierung und Detektion der Bewegungen einer schlafenden Person zu gewährleisten, kann vorgesehen sein, dass als Merkmalswerte, die einer Bewegungsphase zugeordnet werden, zumindest einer der folgenden Werte ermittelt wird: In order to ensure a particularly reliable quantification and detection of the movements of a sleeping person, provision can be made for at least one of the following values to be determined as feature values that are assigned to a movement phase:
- ein konstanter Wert, - a constant value,
- die Dauer der jeweiligen Bewegungsphase, - the duration of the respective movement phase,
- die maximale bzw. mittlere Amplitude des Aktivitätssignals innerhalb der jeweiligen Bewegungsphase, - the maximum or mean amplitude of the activity signal within the respective movement phase,
- die Summe der einzelnen Bewegungswerte des Aktivitätssignals innerhalb der jeweiligen Bewegungsphase, - the sum of the individual movement values of the activity signal within the respective movement phase,
- die zeitliche Änderung der Anzahl an Pixel, in denen der Bewegungswert den vorgegebenen oder einen weiteren Schwellenwert innerhalb der jeweiligen Bewegungsphase übersteigt, - the change over time in the number of pixels in which the movement value exceeds the specified or another threshold value within the respective movement phase,
- die Periodizität und gegebenenfalls die Periodendauer der Bewegungsphasen. - the periodicity and, if applicable, the period duration of the movement phases.
Eine besonders einfache und zuverlässige Berechnung des Gesamtmerkmalswerts kann sichergestellt werden, wenn die Akkumulation des Gesamtmerkmalswerts durch Addition oder Mittelwertbildung oder Maximalwertbildung der einzelnen Merkmalswerte, vorzugsweise über einen vorgegebenen Zeitabschnitt, erfolgt. A particularly simple and reliable calculation of the overall feature value can be ensured if the accumulation of the overall feature value takes place by addition or averaging or maximum value formation of the individual feature values, preferably over a predetermined time period.
Um eine besonders zuverlässige Detektion und Auswertung der Bewegungen der Person während verschiedener Schlafphasen zu gewährleisten, kann vorgesehen sein, dass der vorgegebene Zeitabschnitt durch eine vorgegebene Schlafphase, insbesondere die REM- Schlafphase, festgelegt wird. In order to ensure particularly reliable detection and evaluation of the person's movements during different sleep phases, it can be provided that the predefined time segment is determined by a predefined sleep phase, in particular the REM sleep phase.
Eine besonders zuverlässige Aussage darüber, ob eine Person an einer RBD-Erkrankung leidet, kann getroffen werden, wenn A particularly reliable statement as to whether a person suffers from an RBD disease can be made if
- eine Vielzahl von Gesamtmerkmalswerten gebildet wird, - a large number of overall characteristic values are formed,
- eine vorgegebene Kaskade von Schwellenwertvergleichen angewendet wird oder die Gesamtmerkmalswerte einem Klassifikationsverfahren, insbesondere einem neuronalen Netz oder einer Support-Vector-Machine, zugeführt werden und a predetermined cascade of threshold value comparisons is used or the overall feature values are fed to a classification method, in particular a neural network or a support vector machine, and
- derart ein Krankheitsindikatorwert für das Vorliegen einer RBD-Erkrankung ermittelt wird. Aufgabe der Erfindung ist es weiters eine Anordnung bereitzustellen, mit der ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Detektion der Intensität der Körperbewegungen einer Person während ihres Schlafs durchgeführt werden kann. - such a disease indicator value for the presence of an RBD disease is determined. A further object of the invention is to provide an arrangement with which a method according to the invention for detecting the intensity of the body movements of a person can be carried out during their sleep.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäßen Merkmale des Anspruchs 10 gelöst. Erfindungsgemäß umfasst eine Anordnung zur Detektion der Intensität und/oder des Ausmaßes der Körperbewegungen einer Person während ihres Schlafs This object is achieved by the features of claim 10 according to the invention. According to the invention comprises an arrangement for the detection of the intensity and / or the extent of the body movements of a person during their sleep
- eine auf die Person gerichtete Bildaufnahmeeinheit, die dazu ausgebildet ist, dreidimensionale Aufnahmen der Person, insbesondere laufend und/oder zu einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Aufnahmezeitpunkten, zu erstellen und Abstandsmesswerte zur Person bereitzustellen, und an image recording unit directed at the person, which is designed to create three-dimensional recordings of the person, in particular continuously and / or at a large number of successive recording times, and to provide measured distance values to the person, and
- eine mit der Bildaufnahmeeinheit verbundene Verarbeitungseinheit, die dazu ausgebildet ist, - A processing unit connected to the image recording unit, which is designed to
- ein zeitabhängiges Aktivitätssignal umfassend eine Anzahl von zeitlich aufeinander folgenden Zeitpunkten zugewiesenen Bewegungswerten aus einem Höhenbild basierend auf den von der Bildaufnahmeeinheit erstellten dreidimensionalen Aufnahmen der Person während ihres Schlafs zu erstellen, - to create a time-dependent activity signal comprising a number of movement values assigned to chronologically successive points in time from a height image based on the three-dimensional recordings of the person during their sleep made by the image recording unit,
- wobei die Bewegungswerte jeweils charakteristisch für das Ausmaß und/oder die Intensität von Körperbewegungen, insbesondere Beinbewegungen, der Person zu einem jeweiligen Zeitpunkt während ihres Schlafs sind, - where the movement values are each characteristic of the extent and / or the intensity of body movements, especially leg movements, of the person at a particular point in time during their sleep,
- gegebenenfalls bzw. insbesondere einzelne Signalverarbeitungsschritte, insbesondere Filtern, auf das Aktivitätssignal anzuwenden, - if necessary or in particular, to apply individual signal processing steps, in particular filters, to the activity signal,
- für jeden Zeitpunkt zu ermitteln, ob der jeweilige Bewegungswert des Aktivitätssignals einen aus dem Aktivitätssignal ermittelten, adaptiven Schwellenwert übersteigt und derart ein zeitabhängiges Bewegungsindikatorsignal basierend auf dem Aktivitätssignal zu ermitteln, - to determine for each point in time whether the respective movement value of the activity signal exceeds an adaptive threshold value determined from the activity signal and thus to determine a time-dependent movement indicator signal based on the activity signal,
- einzelne Bewegungsphasen als zusammenhängende Zeitabschnitte im zeitabhängigen Bewegungsindikatorsignal zu ermitteln, in denen das Bewegungsindikatorsignal eine Überschreitung des Schwellenwerts indiziert, und - to determine individual movement phases as coherent time segments in the time-dependent movement indicator signal in which the movement indicator signal indicates that the threshold value has been exceeded, and
- jeweils zumindest einen Merkmalswert für jede der Bewegungsphasen zu ermitteln oder festzulegen und die so ermittelten Merkmalswerte über die einzelnen Bewegungsphasen zu zumindest einem Gesamtmerkmalswert zu akkumulieren, - to determine or define at least one feature value for each of the movement phases and to accumulate the feature values thus determined over the individual movement phases to form at least one overall feature value,
wobei der zumindest eine Gesamtmerkmalswert charakteristisch für die Intensität der Körperbewegungen der Person während ihres Schlafs ist. Durch diese Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anordnung ist vorteilhafterweise sichergestellt, dass einerseits die Person vollständig erfasst wird und auch kleinste Bewegungen detektiert werden können, selbst wenn die Person von einer Decke abgedeckt ist. Weiters ist durch diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung sichergestellt, dass die Intensität der Körperbewegungen der Person während seines Schlafs zuverlässig auf Grundlage der erstellten dreidimensionalen Aufnahmen quantifiziert werden kann. wherein the at least one overall feature value is characteristic of the intensity of the body movements of the person during their sleep. This configuration of an arrangement according to the invention advantageously ensures that, on the one hand, the person is completely captured and even the smallest movements can be detected, even if the person is covered by a blanket. Furthermore, this embodiment of the arrangement according to the invention ensures that the intensity of the body movements of the person during his sleep can be reliably quantified on the basis of the three-dimensional recordings made.
Eine besonders zuverlässige Aussage darüber, ob eine Person an einer RBD-Erkrankung leidet, kann gewährleistet werden, wenn die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, auf Grundlage des zumindest einen Gesamtmerkmalswerts einen Krankheitsindikatorwert für das Vorliegen einer RBD-Erkrankung zu ermitteln, indem der zumindest eine Gesamtmerkmalswert mit einem für eine RBD-Erkrankung charakteristischen vorgegebenen Erkrankungs-Schwellenwert verglichen wird und A particularly reliable statement as to whether a person suffers from an RBD disease can be guaranteed if the processing unit is designed to determine a disease indicator value for the presence of an RBD disease on the basis of the at least one overall feature value by adding the at least one overall feature value is compared with a predetermined disease threshold value characteristic of an RBD disease and
dass die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, im Fall, dass der Erkrankungs- Schwellenwert über- oder überschritten ist, das Vorliegen der RBD-Erkrankung festzustellen. that the processing unit is designed to determine the presence of the RBD disease in the event that the disease threshold value is exceeded or exceeded.
Ein besonders zuverlässiges Aktivitätssignal kann erstellt werden, wenn die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, zur Erstellung des Aktivitätssignals für jeden Zeitpunkt jeweils A particularly reliable activity signal can be generated if the processing unit is designed to generate the activity signal for each point in time
a) pixelweise der Unterschied der jeweils aktuellen dreidimensionalen Aufnahme zu zumindest einer zeitlich vorangehenden dreidimensionalen Aufnahme zu ermitteln, und b) aufgrund der derart ermittelten Unterschiede einen akkumulierten Unterschiedswert, insbesondere durch Maximumbildung oder Mittelwertbildung, zu ermitteln und als Bewegungswert des Aktivitätssignals zum jeweiligen Zeitpunkt weiter zu verwenden. a) to determine pixel-by-pixel the difference between the current three-dimensional recording and at least one previous three-dimensional recording, and b) to determine an accumulated difference value based on the differences determined in this way, in particular by forming a maximum or averaging, and to further increase it as the movement value of the activity signal at the respective time use.
Eine besonders Speicherplatz- und rechenleistungssparende Verarbeitung und Auswertung der erstellten dreidimensionalen Aufnahmen zur Ermittlung eines Gesamtmerkmalswerts kann erzielt werden, wenn die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, zwischen der Ermittlung des Unterschieds zwischen der aktuellen dreidimensionalen Aufnahme und zumindest einer zeitlich vorangehenden dreidimensionalen Aufnahme und der Ermittlung des akkumulierten Unterschiedswerts eine Auswahl an Pixeln der aktuellen dreidimensionalen Aufnahme zu treffen und einzelne Pixel zu verwerfen, A particularly storage space and computing power saving processing and evaluation of the created three-dimensional recordings for determining an overall feature value can be achieved if the processing unit is designed to between the determination of the difference between the current three-dimensional recording and at least one previous three-dimensional recording and the determination of the accumulated To make a selection of pixels of the current three-dimensional recording and discard individual pixels,
wobei die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, vorab eine interessierende Region in der dreidimensionalen Aufnahme auszuwählen oder vorzugeben, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass sich in der interessierenden Region das Abbild interessierender Körperteile der Person befindet. wherein the processing unit is designed to select or specify a region of interest in the three-dimensional image in advance, in particular it is provided that the image of the person's body parts of interest is located in the region of interest.
Eine besonders effektive Reduktion der Auswirkungen fehlerhafter und irrelevanter Messungen auf den Gesamtmerkmalswert kann erzielt werden, wenn die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, nach der Ermittlung des Unterschieds zwischen der aktuellen dreidimensionalen Aufnahme und zumindest einer zeitlich vorangehenden dreidimensionalen Aufnahme oder vor der Ermittlung des akkumulierten Unterschiedswerts Pixel der aktuellen dreidimensionalen Aufnahme zusammenzufassen und die Bildauflösung zu reduzieren. A particularly effective reduction in the effects of erroneous and irrelevant measurements on the overall feature value can be achieved if the processing unit is designed to process pixels after determining the difference between the current three-dimensional recording and at least one three-dimensional recording that precedes it or before determining the accumulated difference value summarize the current three-dimensional recording and reduce the image resolution.
Ein besonders zuverlässiger Gesamtmerkmalswert kann erstellt werden, wenn die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, als einer Bewegungsphase zugeordnete Merkmaleswerte zumindest einen der folgenden Werte zu ermitteln: A particularly reliable overall feature value can be created if the processing unit is designed to determine at least one of the following values as feature values assigned to a movement phase:
- einen konstanten Wert, - a constant value,
- die Dauer der jeweiligen Bewegungsphase, - the duration of the respective movement phase,
- die maximale bzw. mittlere Amplitude des Aktivitätssignals innerhalb der jeweiligen Bewegungsphase - the maximum or average amplitude of the activity signal within the respective movement phase
- die Summe der einzelnen Bewegungswerte des Aktivitätssignals innerhalb der jeweiligen Bewegungsphase, - the sum of the individual movement values of the activity signal within the respective movement phase,
- die zeitliche Änderung der Anzahl an Pixel, in denen der Bewegungswert den vorgegebenen oder einen weiteren Schwellenwert innerhalb der jeweiligen Bewegungsphase übersteigt, - the change over time in the number of pixels in which the movement value exceeds the specified or another threshold value within the respective movement phase,
- die Periodizität und gegebenenfalls die Periodendauer der Bewegungsphasen. - the periodicity and, if applicable, the period duration of the movement phases.
Eine besonders einfache und zuverlässige Erstellung des Gesamtmerkmalswerts kann gewährleistet werden, wenn die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, die Akkumulation des Gesamtmerkmalswerts durch Addition oder Mittelwertbildung oder Maximalwertbildung der einzelnen Merkmalswerte, vorzugsweise über einen vorgegebenen Zeitabschnitt, vorzunehmen. A particularly simple and reliable creation of the overall feature value can be ensured if the processing unit is designed to accumulate the overall feature value by adding, averaging or maximum value formation of the individual feature values, preferably over a predetermined period of time.
Besonders vorteilhaft können die Körperbewegungen einer schlafenden Person während verschiedener Schlafphasen untersucht werden. Dazu kann vorgesehen sein, dass die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, als vorgegebenen Zeitabschnitt eine vorgegebene Schlafphase, insbesondere die REM-Schlafphase, festzulegen. Für eine besonders zuverlässige Ermittlung, ob eine Person an einer RBD-Erkrankung leidet, kann vorteilhafterweise auf eine Datenverarbeitung mittels künstlicher Intelligenz zurückgegriffen werden. Dazu kann vorgesehen sein, dass die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, The body movements of a sleeping person during different phases of sleep can be examined particularly advantageously. For this purpose, it can be provided that the processing unit is designed to define a predetermined sleep phase, in particular the REM sleep phase, as a predetermined time segment. For a particularly reliable determination of whether a person suffers from an RBD disease, data processing by means of artificial intelligence can advantageously be used. For this purpose it can be provided that the processing unit is designed to
- eine Vielzahl von Gesamtmerkmalswerten zu bilden, - to form a large number of overall characteristic values,
- eine vorgegebene Kaskade von Schwellenwertvergleichen anzuwenden oder die Gesamtmerkmalswerte einem Klassifikationsverfahren, insbesondere einem neuronalen Netz oder einer Support-Vector-Machine, zuzuführen und - to apply a predetermined cascade of threshold value comparisons or to feed the overall feature values to a classification method, in particular a neural network or a support vector machine, and
- derart einen Krankheitsindikatorwert für das Vorliegen einer RBD-Erkrankung zu ermitteln. - to determine such a disease indicator value for the presence of an RBD disease.
Bevorzugt kann ein Computerprogramm zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem Datenträger abgespeichert werden. A computer program for carrying out a method according to the invention can preferably be stored on a data carrier.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Further advantages and configurations of the invention emerge from the description and the accompanying drawings.
Besonders vorteilhafte, aber nicht einschränkend zu verstehende Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen schematisch dargestellt und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Particularly advantageous but not restrictive exemplary embodiments of the invention are shown schematically below with reference to the accompanying drawings and are described by way of example with reference to the drawings.
Im Folgenden zeigen schematisch: The following shows schematically:
Fig. 1 eine Anordnung zur Erfassung und Detektion von Körperbewegungen einer schlafenden Person sowie ein Beispiel für die Festlegung eines Höhenprofils, 1 shows an arrangement for the acquisition and detection of body movements of a sleeping person and an example for the definition of a height profile,
Fig. 2 schematisch eine Möglichkeit der Festlegung von interessierenden Regionen, 2 schematically shows a possibility of defining regions of interest,
Fig. 3 ein Beispiel eines Höhenprofils. 3 shows an example of a height profile.
Fig. 4a ein Beispiel eines ermittelten zeitabhängigen Aktivitätssignals, 4a shows an example of a determined time-dependent activity signal,
Fig. 4b das Aktivitätssignal aus Fig. 4a nach der Signalverarbeitung, FIG. 4b shows the activity signal from FIG. 4a after signal processing,
Fig. 4c das zeitabhängige Bewegungsindikatorsignal für das Aktivitätssignal aus Fig. 4a und Fig. 4b, 4c shows the time-dependent movement indicator signal for the activity signal from FIGS. 4a and 4b,
Fig. 5 für das Aktivitätssignal aus Fig. 4b und das Bewegungsindikatorsignal aus Fig. 4c ermittelte Merkmalswerte, FIG. 5 shows feature values determined for the activity signal from FIG. 4b and the movement indicator signal from FIG. 4c,
Fig. 6 ein Beispiel für die Auswertung der Intensität der Körperbewegungen einer Person während verschiedener Schlafphasen, 6 shows an example for the evaluation of the intensity of the body movements of a person during different sleep phases,
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm für die Ermittlung, ob eine Person an einer RBD-Erkrankung leidet oder nicht. In Fig. 1 ist eine Anordnung zur Erfassung und Detektion von Körperbewegungen einer schlafenden Person 1 von der Seite dargestellt. Diese Anordnung kann üblicherweise in Schlaflabors oder ähnlichen medizinischen Überwachungseinrichtungen eingesetzt werden. Die Person 1 soll dabei z.B. auf das Vorliegen bestimmter Schlafstörungen untersucht werden und wird zu diesem Zweck, während sie schlafend in einem Bett 10 liegt, überwacht. Um den Schlafkomfort zu erhöhen, kann die Person auch, zumindest teilweise, von einer Bettdecke abgedeckt sein. Fig. 7 is a flow chart for determining whether or not a person has RBD disease. In Fig. 1, an arrangement for recording and detecting body movements of a sleeping person 1 is shown from the side. This arrangement can typically be used in sleep laboratories or similar medical monitoring facilities. The person 1 is to be examined, for example, for the presence of certain sleep disorders and is monitored for this purpose while he is sleeping in a bed 10. In order to increase sleeping comfort, the person can also be covered, at least partially, by a duvet.
Über der Person 1 ist eine Bildaufnahmeeinheit 2 angeordnet, die dazu ausgebildet ist, dreidimensionale Aufnahmen der Person 1 zu erstellen. Die Bildaufnahmeeinheit 2 ist mit einer Verarbeitungseinheit 3 verbunden bzw. steht mit der Verarbeitungseinheit 3 in Datenübertragungskontakt. Auf diese Weise werden von der Bildaufnahmeeinheit 2 erstellte Aufnahmen oder andere Daten an die Verarbeitungseinheit 3 übertragen. Optional kann die Verarbeitungseinheit 3 auch dazu ausgebildet sein, die Bildaufnahmeeinheit 2 in vorgegebenen Zeitabständen zur Erstellung dreidimensionaler Aufnahmen der Person 1 anzusteuern. Arranged above the person 1 is an image recording unit 2 which is designed to take three-dimensional recordings of the person 1. The image recording unit 2 is connected to a processing unit 3 or is in data transmission contact with the processing unit 3. In this way, recordings created by the image recording unit 2 or other data are transmitted to the processing unit 3. Optionally, the processing unit 3 can also be designed to control the image recording unit 2 at predetermined time intervals in order to create three-dimensional recordings of the person 1.
Die dreidimensionalen Aufnahmen können beispielsweise mit einer Time-of-Flight (TOF) Infrarot-Kamera, die über dem Bett 10 der schlafenden Person 1 an der Zimmerdecke montiert ist, erstellt werden. Dabei werden Infrarot-Strahlen emittiert und deren Reflexion von einem Sensor in der Kamera gemessen. Durch die bekannte Geschwindigkeit des Lichts und der vergangenen Zeit zwischen Emission und Messung der Infrarot-Strahlen wird ein dreidimensionales Tiefenbild erzeugt, in dem jedes Pixel den Abstand zur Bildaufnahmeeinheit 2 bzw. zum Sensor der Kamera angibt. Auf diese Weise können z.B. 30 solcher dreidimensionalen Aufnahmen bzw. Tiefenbildern pro Sekunde erstellt werden. The three-dimensional recordings can be made, for example, with a time-of-flight (TOF) infrared camera which is mounted on the ceiling above the bed 10 of the sleeping person 1. Infrared rays are emitted and their reflection is measured by a sensor in the camera. Due to the known speed of light and the time elapsed between emission and measurement of the infrared rays, a three-dimensional depth image is generated in which each pixel indicates the distance to the image recording unit 2 or to the sensor of the camera. In this way, for example, 30 such three-dimensional recordings or depth images can be created per second.
Ein Verfahren zur Detektion von Körperbewegungen einer schlafenden Person, wobei laufend zu aufeinanderfolgenden Aufnahmezeitpunkten mit einer auf die Person gerichteten Bildaufnahmeeinheit 2 dreidimensionale Aufnahme der Person erstellt und ermittelte Abstandswerte bereitgestellt werden, ist in der österreichischen Patentanmeldung A50049/2018 beschrieben. Die Verarbeitungseinheit 3 ist dazu ausgebildet, ein derartiges Verfahren durchzuführen. A method for detecting body movements of a sleeping person, whereby three-dimensional images of the person are continuously created and determined distance values are provided at successive recording times with an image recording unit 2 directed at the person, is described in the Austrian patent application A50049 / 2018. The processing unit 3 is designed to carry out such a method.
Gemäß dem in der A50049/2018 beschriebenen Verfahren werden Bewegungen durch pixelweise Änderungen von dreidimensionalen Tiefenbildern über die Zeit detektiert. Dazu werden Vorverarbeitungsschritte wie ein Resampling der Tiefenbilder, Interpolation fehlerhafter Pixel und Faltung mehrerer dreidimensionaler Tiefenbilder über die Zeit durchgeführt. Die Vorverarbeitung und Bewegungsdetektion kann in vordefinierten interessierenden Regionen bzw. Regions of Interest ROI vorgenommen werden (siehe Fig. 2). Auf Grundlage dieser vorbearbeitenden Daten können Motion Maps bzw. Bewegungskarten erstellt werden, worin die Bewegungen beispielsweise in Falschfarbendarstellung dargestellt sein können. Quantitativ können die Bewegungen in einer betreffenden interessierenden Region ROI detektiert werden, wenn z.B. innerhalb einer definierten Pixelanzahl eine Überschreitung eines vorgegebenen Schwellenwerts detektiert wird. According to the method described in A50049 / 2018, movements are detected through pixel-by-pixel changes in three-dimensional depth images over time. For this purpose, preprocessing steps such as resampling of the depth images, interpolation of defective pixels and convolution of several three-dimensional depth images over time are used carried out. The preprocessing and motion detection can be carried out in predefined regions of interest or regions of interest ROI (see FIG. 2). On the basis of this preprocessing data, motion maps or movement maps can be created, in which the movements can be shown, for example, in a false color representation. The movements in a relevant region of interest ROI can be detected quantitatively if, for example, a predefined threshold value is detected within a defined number of pixels.
Diese dreidimensionalen Aufnahmen werden gemäß A50049/2018 im Rahmen eines Aufnahmeschritts a) üblicherweise in Form eines Höhenprofils Fl (siehe Fig. 3) erstellt, das für eine Vielzahl von unterschiedlichen Strahlen jeweils einen Abtastwert aufweist. Das vorliegende Höhenprofil kann beispielsweise aufgenommen werden, indem für eine Anzahl von der Bildaufnahmeeinheit 2 ausgehenden Strahlen S, die rasterförmig angeordnet sind und von der Bildaufnahmeeinheit 2 abgehen, jeweils separat Abstandsmesswerte di, ..., dn aufgenommen werden, die den Abstand des Schnittpunkts P der Oberfläche der Person 1 mit dem Strahl S zur Bildaufnahmeeinheit 2 entlang des vorgegebenen Strahls S angeben. According to A50049 / 2018, these three-dimensional recordings are usually created in the form of a height profile F1 (see FIG. 3) as part of a recording step a), which each has a sample value for a large number of different rays. This height profile may for example be received by depart for a number of the image pickup unit 2 outgoing rays S that are arranged like a grid and of the image pickup unit 2, each separately distance measurements di, ..., d n to be added that the distance of the intersection point P of the surface of the person 1 with the beam S to the image recording unit 2 along the predetermined beam S.
Im Höhenprofil Fl ist allgemein eine Anzahl von zumindest zwei Punkten, vorzugsweise einer Vielzahl von auf rasterförmig angeordneten Strahlen S liegenden Punkten P, im Raum festgelegt, die auf der Oberfläche der Person 1 oder auf der Oberfläche eines auf oder neben der Person 1 befindlichen Gegenstands, wie beispielsweise der Bettdecke 1 1 oder dem Bett 10, liegen. In the height profile Fl, a number of at least two points, preferably a plurality of points P lying on rays S arranged in the form of a grid, are generally defined in space, which are on the surface of the person 1 or on the surface of an object located on or next to the person 1, such as the duvet 11 or the bed 10, lie.
Die Festlegung des Höhenprofils Fl kann also dadurch erfolgen, die Abstandsmesswerte d1 ; d2, ..., dn des Höhenprofils Fl als diejenigen Abstände festzulegen, die die auf den Strahlen S liegenden Punkte P auf der Oberfläche der Person 1 gegenüber der Bildaufnahmeeinheit 2 haben. Die Messung der Abstände kann dabei auf unterschiedliche Weise erfolgen, beispielsweise mittels einer 3D-Kamera. The definition of the height profile Fl can therefore be done by the distance measured values d 1; d 2 ,..., d n of the height profile F1 to be defined as the distances that the points P lying on the rays S have on the surface of the person 1 opposite the image recording unit 2. The distances can be measured in different ways, for example by means of a 3D camera.
Alternativ können, wie in Fig. 1 dargestellt, die einzelnen Abstandsmesswerte di', d2', dn' bei der Erstellung des Höhenprofils als diejenigen Abstände vorgegeben werden, die die ermittelten Punkte P auf der Oberfläche der Person 1 von einem anderen Gegenstand, insbesondere von der Decke 1 1 des Untersuchungsraums haben. Ebenso besteht die Möglichkeit, für die einzelnen Punkte eine interpolierende Kurve zu finden, die als Höhenprofil H herangezogen wird. Ebenso kann diese interpolierende Kurve an einer Vielzahl dreidimensionalen Punkten, ausgewertet werden, sodass für eine Anzahl von rasterförmig angeordneten x- und y-Koordinatenwerten jeweils ein z- Koordinatenwert zur Verfügung gestellt wird, der ebenfalls auf der Kurve liegt. Alternatively, as shown in FIG. 1, the individual measured distance values di ', d 2 ', d n 'can be specified when creating the height profile as those distances that the determined points P on the surface of the person 1 from another object, in particular from the ceiling 1 1 of the examination room. It is also possible to find an interpolating curve for the individual points that is used as the height profile H. This interpolating curve can also be evaluated at a large number of three-dimensional points, so that for a number of x and y coordinate values arranged in the form of a grid, a z coordinate value is made available, which is also located on the curve.
Für einzelne Aufnahmezeitpunkte wird dabei jeweils ein separates Höhenprofil H ermittelt, das schematisch in Fig. 3 dargestellt ist, und in einer Datenstruktur abgespeichert. Dieses Höhenprofil H weist für eine Anzahl von rasterförmig bzw bildförmig angeordneten Elementen bzw Pixeln jeweils einen Abstandsmesswert d1 ; ..., dn auf, wobei die Abstandsmesswerte wie vorstehend beschrieben festgelegt werden können. A separate height profile H, which is shown schematically in FIG. 3, is determined and stored in a data structure for individual recording times. This height profile H has a measured distance value d 1 for a number of elements or pixels arranged in a grid or image shape . ..., d n , where the distance measurement values can be determined as described above.
Wie in Fig. 2 dargestellt, kann optional innerhalb des Höhenprofils eine interessierende Region ROI ausgewählt werden, in der sich beispielsweise diejenigen Partien der Person 1 finden, deren Bewegung überwacht werden sollen. Da im vorliegenden Fall die Bewegungen der Beine der Person 1 überwacht werden sollen, ist die interessierende Region ROI im mittleren Abschnitt des Höhenprofils H angeordnet. Sollen hingegen andere Körperregionen bzw. andere Regionen innerhalb des Höhenprofils H überwacht werden, kann eine entsprechende andere Auswahl des Höhenprofils H vorgenommen werden. As shown in FIG. 2, a region of interest ROI can optionally be selected within the height profile, in which, for example, those parts of the person 1 can be found whose movement is to be monitored. Since the movements of the legs of the person 1 are to be monitored in the present case, the region of interest ROI is arranged in the middle section of the height profile H. If, on the other hand, other body regions or other regions within the height profile H are to be monitored, a corresponding different selection of the height profile H can be made.
Wird zu jedem der Aufnahmezeitpunkte jeweils ein Höhenprofil H ermittelt, so steht für jeden einzelnen der Aufnahmezeitpunkte ti, ..., tp jeweils eine Datenstruktur zur Verfügung, die das jeweilige Höhenprofil H enthält. Sämtliche so erstellte Datenstrukturen weisen untereinander jeweils die selbe Größe auf und weisen Speicherpositionen für die einzelnen ermittelten Abstandsmesswerte d1 ; ..., dn des Höhenprofils auf. If a height profile H is determined at each of the recording times, a data structure containing the respective height profile H is available for each of the recording times ti,..., T p . All data structures created in this way have the same size as one another and have storage positions for the individually determined distance measurement values d 1; ..., d n of the height profile.
Besonders einfach kann die Erstellung des Höhenprofils erfolgen, wenn die einzelnen von der Detektoreinheit ausgehenden Strahlen S rasterförmig angeordnet sind und jeder der Abstandsmesswerte in einer Matrixdatenstruktur eingetragen wird, die das Raster der einzelnen Strahlen S wiedergibt bzw. eine Struktur aufweist, die der Struktur des Rasters der einzelnen Strahlen S entspricht. Enthält das Raster beispielsweise 300x300 Strahlen, so umfasst die Matrixdatenstruktur 300x300 Einträge, die bei Betrachtung des Inhalts der Matrixdatenstruktur als Bild auch als Pixel bezeichnet werden können. The creation of the height profile can be done particularly easily if the individual rays S emanating from the detector unit are arranged in the form of a grid and each of the measured distance values is entered in a matrix data structure that reproduces the grid of the individual rays S or has a structure that corresponds to the structure of the grid of the individual rays S corresponds. If the grid contains 300x300 rays, for example, then the matrix data structure comprises 300x300 entries which, when considering the content of the matrix data structure as an image, can also be referred to as pixels.
Zu jedem der Aufnahmezeitpunkte ti, ..., tp wird dabei jeweils eine separate Matrixdatenstruktur erstellt, indem die an den jeweiligen Positionen aufgenommenen Abstandsmesswerte di, dn an die den Positionen im Raster entsprechenden Speicherpositionen in der Matrixdatenstruktur abgespeichert und zur Verfügung gehalten werden. At each of the recording times ti,..., T p , a separate matrix data structure is created in each case in that the recorded at the respective positions Distance measurement values di, d n are stored in the matrix data structure at the memory positions corresponding to the positions in the grid and kept available.
Diejenigen Speicherpositionen der Datenstruktur, in denen Abstandsmesswerte di, dn abgespeichert sind, die sich z.B. in der interessierenden Region des Höhenprofils befinden, werden analog auch als interessierende Region ROM der Datenstruktur bezeichnet. Those storage positions of the data structure in which measured distance values di, d n are stored, which are located, for example, in the region of interest of the height profile, are also referred to analogously as the region of interest ROM of the data structure.
Auf diese Weise ist es möglich für eine Vielzahl von Zeitpunkten einzelne Höhenprofile der schlafenden Person bzw. der Oberfläche der schlafenden Person 1 oder der sie abdeckenden Decke 1 1 oder des neben ihr befindlichen Betts 10 zu erstellen. Damit liegt eine Datenstruktur vor, aus der die wesentlichen Bewegungen der schlafenden Person 1 entnommen werden können. In this way, it is possible to create individual height profiles of the sleeping person or the surface of the sleeping person 1 or the blanket 11 covering them or the bed 10 located next to them for a large number of times. A data structure is thus available from which the essential movements of the sleeping person 1 can be taken.
In dem, dem hier dargestellten Aufnahmeschritt folgenden, ersten Verarbeitungsschritt werden Zeitabschnitte Z1 ; ..., Z3 von Änderungen des Höhenprofils H innerhalb der ersten interessierenden Region erfasst, in denen das Maß für die zeitliche Änderung des Höhenprofils H einen vorgegebenen ersten Schwellenwert übersteigt. Weiters werden die zwischen diesen Zeitabschnitten Z1 ; ..., Z3 liegenden zeitlichen Zwischenräume L1 ; L2, ... ermittelt. In the first processing step following the recording step shown here, time segments Z 1; ..., Z 3 of changes in the elevation profile H within the first region of interest, in which the measure of the temporal change in the elevation profile H exceeds a predetermined first threshold value. Furthermore, between these time segments Z 1; ..., Z 3 lying time intervals L 1; L 2 , ... determined.
Die Festlegung und Bestimmung des Maßes für die zeitliche Änderung des Höhenprofils H kann dabei auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Eine besonders einfache Variante sieht in diesem Zusammenhang vor, dass für einzelne Zeitpunkte, insbesondere für alle Zeitpunkte t1 ; ..., tp, jeweils eine Bewegungskarte MM1 erstellt wird, in dem für jeden Abstandsmesswert d1 ; ..., dn bzw. jeden Sehstrahl S oder jeden Eintrag k(x, y, t) der Matrixdatenstruktur elementweise bzw pixelweise ein lokaler Änderungsmaßwert mm(x, y, t) für die zeitliche Änderung des jeweiligen Abstandsmesswerts d1 ; ..., dn oder des in der jeweiligen Datenstruktur eingetragenen Eintrags k(x, y, t) ermittelt wird. The definition and determination of the measure for the temporal change in the height profile H can take place in different ways. In this context, a particularly simple variant provides that for individual times, in particular for all times t 1; ..., t p , in each case a movement map MM1 is created in which for each measured distance value d 1; ..., d n or each line of sight S or each entry k (x, y, t) of the matrix data structure, element by element or pixel by pixel, a local change measure value mm (x, y, t) for the change over time of the respective distance measurement value d 1; ..., d n or the entry k (x, y, t) entered in the respective data structure.
Nachdem eine erste Bewegungskarte MM1 auf diese Weise für eine Anzahl von Zeitpunkten t1 ; ..., tp erstellt wurde, kann für jeden einzelnen Zeitpunkt t1 ; ..., tp jeweils ein Bewegungswert ermittelt werden, der durch Akkumulation über die erhaltenen lokalen Änderungsmaßwerte mm(x, y, t) der Bewegungskarte MM1 innerhalb der interessierenden Region ROM ermittelt wird. Bei der Bestimmung eines akkumulierten Bewegungswerts für einen bestimmten Zeitpunkt, der in die zeitliche Bewegungsfunktion g(t) eingetragen wird, können grundsätzlich sämtliche zur Verfügung stehenden bzw. auf unterschiedliche Art gebildeten lokalen Änderungsmaßwerte mm(x, y, t) herangezogen werden. Insbesondere ist es auch möglich, dass die einzelnen lokalen Änderungsmaßwerte mm(x, y, t) der Bewegungskarte MM1 innerhalb der interessierenden Region ROM pixelweise ermittelt werden, wobei einzelne demselben Pixel oder Element der Datenstruktur zugeordneten Einträge k(x, y, t) oder Änderungsmaßwerte, die sich innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls rund um den jeweiligen Zeitpunkt t1 ; ..., tp befinden, gewichtet addiert werden. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, dass zur Bestimmung eines lokalen Änderungsmaßwerts mm(x, y, t) in einem vorgegebenen Pixel oder Eintrag an der Rasterposition x, y der interessierenden Region ROM bestimmt wird, in dem die betreffenden zuletzt aufgenommenen Abstandsmesswerte oder Einträge k(x, y, t) gewichtet addiert werden, wobei die einzelnen Gewichte auf unterschiedliche Weise festgelegt werden können. After a first movement card MM1 in this way for a number of times t 1; ..., t p was created, can for each individual point in time t 1; ..., t p a movement value can be determined which is determined by accumulation over the obtained local change dimension values mm (x, y, t) of the movement map MM1 within the region of interest ROM. When determining an accumulated movement value for a specific point in time, which is entered in the temporal movement function g (t), basically all local change dimension values mm (x, y, t) that are available or formed in different ways can be used. In particular, it is also possible for the individual local change dimension values mm (x, y, t) of the movement map MM1 to be determined pixel by pixel within the region of interest ROM, with individual entries k (x, y, t) or associated with the same pixel or element of the data structure being determined Change measure values that occur within a predetermined time interval around the respective point in time t 1; ..., t p are to be added weighted. For example, it is possible to determine a local change measure value mm (x, y, t) in a given pixel or entry at the grid position x, y of the region of interest ROM, in which the relevant last recorded distance measurement values or entries k ( x, y, t) are added up weighted, whereby the individual weights can be determined in different ways.
Im einfachsten Fall kann die zeitliche Änderung beispielsweise durch Subtraktion der beiden Abstandsmesswerte oder Einträge k(x, y, t); k(x, y, t-1 ) ermittelt werden, die and derselben Position in unmittelbar aufeinander folgenden Zeitpunkten ermittelt wurden. Gegebenenfalls kann, sofern die Art der Bewegung keine Rolle spielt, auch der Betrag der Differenz der beiden Einträge k(x, y, t); k(x, y, t-1 ) oder Abstandsmesswerte als lokaler Änderungsmaßwert mm(x, y, t) für den betreffenden Eintrag oder das betreffenden betreffende Pixel an der Position x, y zum Zeitpunkt t herangezogen werden. In the simplest case, the change over time can be made, for example, by subtracting the two measured distance values or entries k (x, y, t); k (x, y, t-1) can be determined, which were determined at the same position in immediately successive times. If the type of movement is irrelevant, the amount of the difference between the two entries k (x, y, t); k (x, y, t-1) or measured distance values can be used as a local change measure value mm (x, y, t) for the relevant entry or the relevant relevant pixel at position x, y at time t.
Ebenso ist es auch möglich, für die Bestimmung des Änderungsmaßwerts mm(x, y, t) eine Anzahl Einträgen k(x, y, t), die jeweils innerhalb eines Zeitintervalls vor dem jeweiligen Zeitpunkt t im selben Pixel an der Position x, y, aufgenommen wurden, herangezogen wird und von diesen Einträgen k(x, y, t) ein Mittelwert km^x, y, t) oder die, gegebenenfalls gewichtete, Summe km^x, y, t) ermittelt wird. Ebenso wird eine Anzahl Einträgen k(x, y, t), die jeweils innerhalb eines Zeitintervalls nach dem jeweiligen Zeitpunkt t im selben Pixel an der Position x, y, aufgenommen wurden, herangezogen und von diesen Einträgen k(x, y, t) ein Mittelwert km2(x, y, t) oder die, gegebenenfalls gewichtete, Summe km2(x, y, t) ermittelt. Anschließend wird der Änderungswert durch Bildung der Differenz der beiden so erstellten Mittelwerte oder Summen km^x, y, t); km2(x, y, t) gebildet und als Änderungsmaßwert mm(x, y, t) herangezogen. It is also possible to determine the change dimension value mm (x, y, t) a number of entries k (x, y, t), each within a time interval before the respective point in time t in the same pixel at position x, y , recorded, is used and a mean value km ^ x, y, t) or the possibly weighted sum km ^ x, y, t) is determined from these entries k (x, y, t). Likewise, a number of entries k (x, y, t), which were recorded within a time interval after the respective point in time t in the same pixel at position x, y, are used and from these entries k (x, y, t) a mean value km 2 (x, y, t) or the possibly weighted sum km 2 (x, y, t) is determined. The change value is then calculated by forming the difference between the two averages or sums created in this way km ^ x, y, t); km 2 (x, y, t) are formed and used as the change dimension value mm (x, y, t).
Eine besonders einfache Möglichkeit zur Bestimmung eines akkumulierten gesamten Maßes für die zeitliche Änderung des Höhenprofils H zu einem Zeitpunkt ti, ..., tp für die interessierende Region ROM kann beispielsweise durch Summation oder Addition sämtlicher lokalen Änderungsmaßwerte mm(x, y, t) erfolgen, die zu einem Zeitpunkt bzw. in einer Bewegungskarte MM1 (t) enthalten sind. Daneben können auch andere Vorgehensweisen zur Akkumulation gewählt werden, insbesondere kann vor der Summation eine Funktion h auf die einzelnen Werte der Bewegungskarte MM1 (t) angewendet werden. A particularly simple way of determining an accumulated total measure for the temporal change in the height profile H at a point in time ti, ..., t p for the Region ROM of interest can for example be done by summing or adding all local change dimension values mm (x, y, t) that are contained at a point in time or in a movement map MM1 (t). In addition, other procedures for accumulation can also be selected, in particular a function h can be applied to the individual values of the movement map MM1 (t) before the summation.
Diese Funktion h(x) kann unterschiedlich ausgestaltet sein. Im vorliegenden Fall empfehlen sich insbesondere Funktionen, die einen Schwellenwertvergleich enthalten und dem jeweiligen Bewegungswert mit einem vorgegebenen Schwellenwert
Figure imgf000016_0001
vergleichen. Die betreffende Funktion h(x) kann im Falle des Unterschreitens dieses Schwellenwerts THi einen Nullwert zurückliefern, der zur Akkumulation keinen Beitrag leistet, insbesondere den Wert 0. Sofern jedoch der Schwellenwert
Figure imgf000016_0002
überschritten ist, kann die Funktion h(x) unterschiedliche Werte zurückliefern, insbesondere kann die Funktion einen vorgegebenen konstanten Wert, beispielsweise 1 , zurückliefern, der zur Akkumulation beiträgt und nicht dem Nullwert entspricht. Unter Anwendung einer Addition für wird ein Funktionswert für die zeitliche Bewegungsfunktion g(t) erhalten, der der Anzahl derjenigen Pixel oder Einträge entspricht, in denen jeweils eine Schwellenwertüberschreitung festgestellt wurde.
This function h (x) can be designed differently. In the present case, functions that contain a threshold value comparison and the respective movement value with a predetermined threshold value are particularly recommended
Figure imgf000016_0001
to compare. If the value falls below this threshold value THi, the relevant function h (x) can return a zero value which does not contribute to the accumulation, in particular the value 0. However, if the threshold value is exceeded
Figure imgf000016_0002
is exceeded, the function h (x) can return different values, in particular the function can return a predefined constant value, for example 1, which contributes to the accumulation and does not correspond to the zero value. Using an addition for, a function value for the temporal movement function g (t) is obtained which corresponds to the number of those pixels or entries in which a threshold value was found to be exceeded.
Daneben bestehen auch noch andere Möglichkeiten zur Festlegung der Funktion h(x), beispielsweise kann für den Fall der Überschreitung des Schwellenwerts TH-i durch das Argument von der Funktion h(x) auch das Argument, dh im konkreten Fall der jeweilige Wert der Bewegungskarte MM1 zurückgeliefert werden, sodass die Funktion h beispielsweise die folgende Form hat: h(x) = {Wenn x<TFI1 Dann 0, sonst x} In addition, there are also other options for defining the function h (x), for example, if the threshold value TH-i is exceeded by the argument from the function h (x), the argument, ie in the specific case the respective value of the movement map MM1 are returned so that the function h has the following form, for example: h (x) = {If x <TFI 1 Then 0, otherwise x}
Darüber hinaus kann die Funktion h(x) auch derart festgelegt werden, dass sie im Falle der Überschreitung des Schwellenwerts
Figure imgf000016_0003
nicht das Argument x selbst, sondern das Ausmaß der Überschreitung des Schwellenwerts
Figure imgf000016_0004
durch das Argument x bzw. durch den jeweiligen Wert der Bewegungskarte MM1 zurückliefert: h(x) = {Wenn x<TFI1 Dann 0, sonst x-TPh}
In addition, the function h (x) can also be defined in such a way that it is activated in the event that the threshold value is exceeded
Figure imgf000016_0003
not the argument x itself, but the extent to which the threshold was exceeded
Figure imgf000016_0004
returned by the argument x or by the respective value of the movement card MM1: h (x) = {If x <TFI 1 then 0, otherwise x-TPh}
Grundsätzlich kann zur Detektion von Zeitabschnitten Z1 ; Z2, Z3 mit starken bzw. einen Schwellenwert übersteigenden Änderungen ein Vergleich der zeitlichen Bewegungsfunktion g(t) mit einem vorgegebenen Schwellenwert THZ erfolgen. Überschreitet die Bewegungsfunktion g(t) den betreffenden Schwellenwert THZ, so wird derjenige Zeitabschnitt, in dem die Bewegungsfunktion g(t) den betreffenden Schwellenwert THZ überschreitet, als Zeitabschnitt Z1 ; Z2, Z3 von signifikanten Änderungen des Höhenprofils H bzw. von Bewegungen der Person 1 , oder als Bewegungsphase BP1 ; BP2, BP3, identifiziert und als solcher zur Verfügung gehalten. In principle, for the detection of time segments Z 1; Z 2 , Z 3 with strong changes or changes that exceed a threshold value are a comparison of the changes over time Movement function g (t) take place with a predetermined threshold value TH Z. Exceeds the motion function g (t) the threshold value TH Z concerned, it is the one time section in which the motion function g (t) exceeds the relevant threshold value TH Z, as a period of time Z 1; Z 2 , Z 3 of significant changes in the height profile H or of movements of person 1, or as movement phase BP 1; BP 2 , BP 3 , identified and kept available as such.
Eine derart ermittelte Bewegungsfunktion g(t) wird im Folgenden als Aktivitätssignal MA bzw. nach Signalverarbeitungsschritten wie filtern als gefiltertes Aktivitätssignal MAp bezeichnet. A movement function g (t) determined in this way is referred to below as an activity signal MA or, after signal processing steps such as filtering, as a filtered activity signal MAp.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Detektion der Intensität der Körperbewegungen einer Person während ihres Schlafs folgt grundsätzlich dem folgenden Ablauf und die Verarbeitungseinheit 3 ist dazu ausgebildet, ein derartiges Verfahren durchzuführen: A method according to the invention for detecting the intensity of the body movements of a person during their sleep basically follows the following sequence and the processing unit 3 is designed to carry out such a method:
Zunächst wird, wie dies bereits zuvor beschrieben wurde, ein zeitabhängiges Aktivitätssignal MA umfassend eine Anzahl von Bewegungswerten erstellt. Die Bewegungswerte werden dabei zeitlich aufeinander folgenden Zeitpunkten zugewiesen und sind jeweils charakteristisch für das Ausmaß und/oder die Intensität der Körperbewegungen der Person 1 zu einem jeweiligen Zeitpunkt während ihres Schlafs. Dabei können insbesondere die Beinbewegungen der Person 1 für die Ableitung der Bewegungswerte herangezogen werden. Das Aktivitätssignal MA wird, wie zuvor beschrieben, aus einem Höhenbild H basierend auf dreidimensionalen Aufnahmen der Person während ihres Schlafs ermittelt. First, as already described above, a time-dependent activity signal MA comprising a number of movement values is created. The movement values are assigned chronologically successive points in time and are each characteristic of the extent and / or the intensity of the body movements of the person 1 at a particular point in time during their sleep. In particular, the leg movements of person 1 can be used to derive the movement values. The activity signal MA is, as described above, determined from a height image H based on three-dimensional recordings of the person during their sleep.
Fig. 4a zeigt ein derartiges zeitabhängiges Aktivitätssignal MA, dessen Bewegungswerte die Körperbewegungen der schlafenden Person zu einem jeweiligen Zeitpunkt charakterisieren. Das Aktivitätssignal MA kann dabei beispielsweise für einzelne Pixel oder auch für vorgegebene interessierende Regionen ROI angegeben werden. 4a shows such a time-dependent activity signal MA, the movement values of which characterize the body movements of the sleeping person at a particular point in time. The activity signal MA can for example be specified for individual pixels or also for predetermined regions of interest ROI.
Gegebenenfalls kann in einem nächsten Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens eine Signalverarbeitung, beispielsweise ein Filtern des Aktivitätssignals MA, vorgenommen werden. Fig. 4b zeigt das Aktivitätssignal MA aus Fig. 4a in verarbeiteter, d.h. gefilteter, Form als gefiltertes Aktivitätssignal MAp. Wie in Fig. 4b ersichtlich ist, erscheint das gefilterte Aktivitätssignal MAp im Vergleich zum ursprünglichen Aktivitätssignal MA geglättet, da störende Einflüsse wie beispielsweise Rauschen durch das Filtern unterdrückt werden. Für die Erstellung des Aktivitätssignals MA wird im gezeigten Ausführungsbeispiel in den Figuren 4a bzw. 4b pixelweise der Unterschied der zum jeweiligen Zeitpunkt aktuellen dreidimensionalen Aufnahmen der schlafenden Person 1 zu zumindest einer zeitlich vorangehenden dreidimensionalen Aufnahme der schlafenden Person 1 ermittelt und auf Grundlage der derart ermittelten Unterschiede ein akkumulierter Unterschiedswert ermittelt und als Bewegungswert des Aktivitätssignals MA zum jeweiligen Zeitpunkt verwendet. Dieser akkumulierte Unterschiedswert kann beispielweise durch Maximumbildung oder Mittelwertbildung erstellt werden. If necessary, signal processing, for example filtering of the activity signal MA, can be carried out in a next step of a method according to the invention. FIG. 4b shows the activity signal MA from FIG. 4a in a processed, ie filtered, form as a filtered activity signal MAp. As can be seen in FIG. 4b, the filtered activity signal MAp appears smoothed in comparison with the original activity signal MA, since disruptive influences such as, for example, noise are suppressed by the filtering. To generate the activity signal MA, in the exemplary embodiment shown in FIGS. 4a and 4b, the difference between the current three-dimensional recordings of the sleeping person 1 and at least one previous three-dimensional record of the sleeping person 1 is determined pixel by pixel and based on the differences thus determined an accumulated difference value is determined and used as the movement value of the activity signal MA at the respective point in time. This accumulated difference value can be created, for example, by forming a maximum or averaging.
Als nächster Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein zeitabhängiges Bewegungsindikatorsignal Bl basierend auf dem Aktivitätssignal MA oder, wie im gezeigten Ausführungsbeispiel in Fig. 4c, basierend auf dem gefilterten Aktivitätssignal MAp ermittelt. Das Bewegungsindikatorsignal Bl wird erstellt, indem für jeden Zeitpunkt ermittelt wird, ob der jeweilige Bewegungswert des Aktivitätssignals MA bzw. des gefilterten Aktivitätssignals MAp einen aus dem Aktivitätssignal MA ermittelten adaptiven Schwellenwert übersteigt. Anschließend werden in dem derart erstellten zeitabhängigen Bewegungsindikatorsignal Bl einzelne Bewegungsphasen BP ermittelt, die zusammenhängende Zeitabschnitte innerhalb des zeitabhängigen Bewegungsindikatorsignals Bl darstellen, innerhalb denen das Bewegungsindikatorsignal Bl eine Überschreitung des Schwellenwerts indiziert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel in Fig. 4c wurden dabei innerhalb des zeitabhängigen Bewegungsindikatorsignals Bl drei einzelne Bewegungsphasen BP1 ; BP2, BP3 identifiziert. As the next step of a method according to the invention, a time-dependent movement indicator signal B1 is determined based on the activity signal MA or, as in the exemplary embodiment shown in FIG. 4c, based on the filtered activity signal MAp. The movement indicator signal B1 is created by determining for each point in time whether the respective movement value of the activity signal MA or the filtered activity signal MAp exceeds an adaptive threshold value determined from the activity signal MA. Subsequently, individual movement phases BP are determined in the time-dependent movement indicator signal B1 created in this way, which represent coherent time segments within the time-dependent movement indicator signal Bl within which the movement indicator signal B1 indicates that the threshold value has been exceeded. In the exemplary embodiment shown in FIG. 4c, three individual movement phases BP 1; are recorded within the time-dependent movement indicator signal B1 . BP 2 , BP 3 identified.
Anschließend wird zumindest ein Merkmalswert für jede der Bewegungsphasen festgelegt oder ermittelt und ein Gesamtmerkmalswert GM durch Akkumulation der so ermittelten einzelnen Merkmalswerte über die einzelnen Bewegungsphasen erstellt. Dieser Gesamtmerkmalswert GM wird als charakteristisch für die Intensität der Körperbewegungen der Person während ihres Schlafs angesehen. So kann beispielsweise ein hoher Gesamtmerkmalswert GM auf eine hohe Anzahl von Bewegungen der Person 1 oder eine große Stärke der Bewegungen hindeuten. At least one feature value is then established or determined for each of the movement phases, and an overall feature value GM is created by accumulating the individual feature values thus determined over the individual movement phases. This overall characteristic value GM is considered to be characteristic of the intensity of the person's body movements during their sleep. For example, a high overall characteristic value GM can indicate a high number of movements by person 1 or a high strength of the movements.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für Merkmalswerte, die auf Grundlage des Bewegungsindikatorsignals Bl aus Fig. 4c erstellt wurden Auf die einzelnen, in Fig. 5 ersichtlichen, Merkmalswerte für die drei Schlafphasen BP1 ; BP2, BP3 wird im Folgenden noch näher eingegangen. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren werden typischerweise lediglich die Bewegungen der schlafenden Person durch einfach zu berechnende Kennwerte wie die durchschnittliche Bewegungsanzahl pro Stunde, die Bewegungsdauer oder die Dauer der Intervalle zwischen den Bewegungen quantifiziert. FIG. 5 shows an exemplary embodiment for feature values which were created on the basis of the movement indicator signal B1 from FIG. 4c. On the individual feature values shown in FIG. 5 for the three sleep phases BP 1; BP 2 , BP 3 will be discussed in more detail below. In the case of methods known from the prior art, typically only the movements of the sleeping person are quantified by parameters that are easy to calculate, such as the average number of movements per hour, the duration of movement or the duration of the intervals between movements.
Mit der erfindungsgemäßen Vorgangsweise ist es vorteilhafterweise möglich, die zeitliche Bewegungsverteilung der Bewegungen der schlafenden Person 1 zu analysieren und den Trend der Bewegungsaktivität während der gesamten Nacht oder der jeweiligen Schlafphase zu analysieren, beispielsweise With the procedure according to the invention it is advantageously possible to analyze the temporal movement distribution of the movements of the sleeping person 1 and to analyze the trend of the movement activity during the entire night or the respective sleep phase, for example
- ob die Anzahl der Bewegungen zu- oder abnimmt, - whether the number of movements increases or decreases,
- die Varianz bzw. Stabilität der Bewegungsaktivität, - the variance or stability of movement activity,
- die Bewegungsdichte, beispielsweise ob es Zeitbereiche oder Schlafphasen gibt, in denen die Person besonders häufig Bewegungen ausführt, - the density of movement, for example whether there are time periods or sleep phases in which the person moves particularly frequently,
die Verteilung von Bewegungsbursts, d.h. kurzen Phasen mit vielen aufeinanderfolgenden Bewegungen, the distribution of movement bursts, i.e. short phases with many successive movements,
- die zeitliche Änderung der Anzahl an Pixel, in denen der Bewegungswert den vorgegebenen oder einen weiteren Schwellenwert innerhalb der jeweiligen Bewegungsphase BP; BP1 ; ..., BP3 übersteigt, the change over time in the number of pixels in which the movement value exceeds the predetermined threshold value or a further threshold value within the respective movement phase BP; BP 1; ..., BP exceeds 3 ,
- die Periodizität und gegebenenfalls die Periodendauer der Bewegungsphasen BP; BP1 ; the periodicity and, if applicable, the period duration of the movement phases BP; BP 1;
..., BP3. ..., BP 3 .
Zusätzlich zu dieser Analyse der zeitlichen Bewegungsverteilung kann optional auch eine räumliche Analyse der Bewegungen durchgeführt werden. Dazu wird, wie dies schematisch in Fig. 2 dargestellt ist, eine Auswahl an Pixeln der aktuellen dreidimensionalen Aufnahme getroffen, die beispielsweise einer vorab definierten interessierenden Region ROI in der dreidimensionalen Aufnahme entsprechen, die vorab vorgegeben oder ausgewählt wird. Andere Pixel, die sich beispielsweise nicht in dieser interessierenden Region ROI befinden, können verworfen werden, um Speicherplatz und Rechenleistung einzusparen. Als eine derartige interessierende Region ROI kann beispielsweise derjenige Bereich der dreidimensionalen Aufnahme festgelegt werden, in dem sich das Abbild interessierender Körperteile der Person befindet. Dies kann, wie in Fig. 2 dargestellt, beispielsweise die Beine, aber auch den Kopf, die Arme, die Hände oder den Oberkörper der Person, betreffen. In addition to this analysis of the temporal distribution of movement, a spatial analysis of the movements can optionally also be carried out. For this purpose, as is shown schematically in FIG. 2, a selection of pixels of the current three-dimensional image is made, which correspond, for example, to a previously defined region of interest ROI in the three-dimensional image that is specified or selected in advance. Other pixels that are not located, for example, in this region of interest ROI, can be discarded in order to save memory space and computing power. For example, that region of the three-dimensional image in which the image of the person's body parts of interest is located can be defined as such a region of interest ROI. As shown in FIG. 2, this can relate, for example, to the legs, but also to the head, arms, hands or upper body of the person.
Zusätzlich oder alternativ dazu können auch Pixel der aktuellen dreidimensionalen Aufnahme zusammengefasst und derart die Bildauflösung reduziert werden, sodass fehlerhafte oder irrelevante Pixel eine geringere Auswirkung auf die ermittelten Unterschiede bzw. den akkumulierten Unterschiedswert haben. Additionally or alternatively, pixels of the current three-dimensional recording can also be combined and the image resolution can be reduced in such a way that defective or irrelevant pixels have a smaller effect on the differences determined or the accumulated difference value.
Werden beispielsweise nur die Pixel ausgewertet, die sich innerhalb einer interessierenden Region ROI der schlafenden Person 1 befinden, kann die räumliche Bewegungsverteilung innerhalb der interessierenden Region analysiert werden und beispielsweise Merkmalswerte für die bewegten Körperteile oder die Bewegungsausbreitung, d.h. ob beispielsweise Bewegungen von Kopf nach unten in Richtung der Beine erfolgen oder von der Körpermitte hin zu den Gliedmaßen, ermittelt werden. If, for example, only the pixels are evaluated that are located within a region of interest ROI of the sleeping person 1, the spatial movement distribution within the region of interest can be analyzed and, for example, feature values for the moving body parts or the movement propagation, ie whether, for example, movements from head downwards in In the direction of the legs or from the center of the body to the limbs.
Die ermittelten Merkmalswerte können dabei beliebig kombiniert werden und beispielsweise hinsichtlich des Schlafs während der gesamten Nacht oder einer jeweiligen Schlafphase, beispielsweise der REM-Schlafphase, analysiert werden. Alternativ können auch andere Zeitabschnitte vorgegeben werden. Wird eine Schlafphase festgelegt, innerhalb der die Bewegungen der schlafenden Person 1 analysiert werden sollen, so kann diese innerhalb des zeitlichen Bewegungsindikatorsignals Bl beispielsweise durch Analyse von EEG-Daten der schlafenden Person extern festgelegt werden. Derartige EEG-Daten werden beispielsweise ebenfalls während die Person 1 schläft und die dreidimensionalen Aufnahmen der Person 1 erstellt werden, aufgenommen, sodass anhand der EEG-Daten auf die einzelnen Schlafphasen geschlossen werden kann, die die Person 1 durchläuft. Eine schematische Darstellung eines derartigenThe determined feature values can be combined as desired and, for example, analyzed with regard to sleep throughout the night or a respective sleep phase, for example the REM sleep phase. Alternatively, other time periods can also be specified. If a sleep phase is established, within which the movements of the sleeping person 1 are to be analyzed, this can be established externally within the temporal movement indicator signal B1, for example by analyzing EEG data of the sleeping person. Such EEG data are also recorded, for example, while person 1 is sleeping and the three-dimensional recordings of person 1 are being made, so that the individual sleep phases that person 1 is going through can be deduced from the EEG data. A schematic representation of such a
Bewegungsindikatorsignals Bl während verschiedener Schlafphasen ist in Fig. 6 dargestellt. Dabei deuten die dunklen Bereiche auf einen hohen Gesamtmerkmalswert GM hin, während die hellen Bereiche auf einen niedrigen Gesamtmerkmalswert GM zurückzuführen sind. Movement indicator signal Bl during various sleep phases is shown in FIG. The dark areas indicate a high overall feature value GM, while the light areas are due to a low overall feature value GM.
Als Merkmalswerte, wie sie in Fig. 5 schematisch dargestellt sind und einer Bewegungsphase zugeordnet werden, kommen verschiedene Werte in Frage.Various values come into consideration as feature values, as they are shown schematically in FIG. 5 and are assigned to a movement phase.
Beispielsweise kann es sich dabei um einen konstanten Wert, die Dauer D der jeweiligen Bewegungsphase oder die Summe S der einzelnen Bewegungswerte desFor example, it can be a constant value, the duration D of the respective movement phase or the sum S of the individual movement values of the
Aktivitätssignals MA oder, wie im gezeigten Ausführungsbeispiel in Fig. 4b, des verarbeiteten Aktivitätssignals MAp innerhalb der jeweiligen Bewegungsphase BP handeln. Activity signal MA or, as in the exemplary embodiment shown in FIG. 4b, the processed activity signal MAp act within the respective movement phase BP.
In Fig. 5 sind als Merkmalswerte die Dauer der Bewegungen D1 ; D2, D3, die maximale Amplitude der Bewegungen AP1 ; AP2, AP3, die Amplitudensumme S1 ; S2, S3 oder Power der Bewegungen sowie die Anzahl M1 ; M2, M3, der Bewegungen pro definierter Zeiteinheit bzw. pro Bewegungsphase BP dargestellt. Durch diese Merkmalswerte können die detektierten Bewegungen quantitativ charakterisiert werden. Diese Merkmalswerte können einzeln oder kombiniert für die Charakterisierung der Intensität der Körperbewegungen einer Person 1 während ihres Schlafs herangezogen werden. Dabei kann beispielsweise ein Gesamtmerkmalswert GM durch Akkumulation aller oder ausgewählter einzelner Merkmalswerte, wie sie in Fig. 5 dargestellt sind, z.B. durch Addition, Mittelwertbildung oder Maximalwertbildung der einzelnen Merkmalswerte ermittelt werden. Dies kann beispielsweise bei einem vorgegebenen Zeitabschnitt wie einer vorgegebenen Schlafphase, beispielsweise der REM-Schlafphase, erfolgen. In FIG. 5, the duration of the movements D 1; D 2 , D 3 , the maximum amplitude of the movements AP 1; AP 2 , AP 3 , the amplitude sum S 1; S 2 , S 3 or Power the movements and the number M 1; M 2 , M 3 , the movements per defined time unit or per movement phase BP shown. The detected movements can be characterized quantitatively using these feature values. These feature values can be used individually or in combination to characterize the intensity of the body movements of a person 1 during their sleep. For example, an overall feature value GM can be determined by accumulating all or selected individual feature values, as shown in FIG. 5, for example by adding, averaging or generating maximum values of the individual feature values. This can take place, for example, at a predetermined time period such as a predetermined sleep phase, for example the REM sleep phase.
Schlafkrankheiten sind oft begleitet von bzw. definiert durch bestimmte atypische Bewegungsmuster, die ein Erkrankter während seines Schlafs ausführt. Betroffene Patienten haben eine gesteigerte Motoraktivität, die von kurzen Zuckungen in einzelnen Gliedmaßen bis zu komplexen Bewegungsabläufen reichen kann. Dies kann die Schlafqualität reduzieren und kann bei RBD zu Verletzungen des Schlafenden oder des Bettpartners führen. Weiters sind bestimmte Schlafkrankheiten wie z.B. die REM-Schlaf- Verhaltensstörung, auch bekannt als RBD-Erkrankung, frühe Marker für schwerwiegende Krankheiten wie Parkinson oder bestimmte Demenzarten. Die Analyse der Bewegungen von schlafenden Personen bzw. deren Bewegungsmustern ist für die Diagnose daher überaus wichtig. Sleeping sicknesses are often accompanied or defined by certain atypical movement patterns that a sick person executes during his sleep. Affected patients have increased motor activity, which can range from brief twitches in individual limbs to complex movement sequences. This can reduce the quality of sleep and, in the case of RBD, can lead to injuries to the sleeper or the bed partner. Furthermore, certain sleeping diseases such as REM sleep behavior disorder, also known as RBD disease, are early markers for serious diseases such as Parkinson's or certain types of dementia. The analysis of the movements of sleeping people or their movement patterns is therefore extremely important for the diagnosis.
Die REM-Schlaf-Verhaltensstörung (RBD, engl. REM sleep behavior disorder) ist eine Schlafstörung, die gekennzeichnet ist durch motorische Aktivität reichend von einfachen Zuckungen bis hin zu komplexen Bewegungsmustern und Vokalisation des Schlafenden, hervorgerufen durch die fehlende Muskel-Hemmung (Atonie) im Schlaf und insbesondere in der REM-Schlafphase, wie in American Academy of Sleep Medicine: The International Classification of Sleep Disorders, Third Edition (ICSD-3), 2014, beschrieben ist. Betroffene verletzen sich oft selbst oder die Bettpartner durch Abwehr- oder Angriffsbewegungen. Studien der letzten Jahre haben den Verdacht genährt, dass RBD eine Vorstufe zu verschiedenen a-Synocleinopathien wie Morbus Parkinson, Multipler Systematrophie oder Lewy-Body-Demenz darstellt, wie in Högl, Stefani, Videnovic. Idiopathic REM Sleep Behaviour Disorder and Neurodegeneration— an Update. Nature Reviews Neurology 14, 40-55, 2018, beschrieben ist. REM sleep behavior disorder (RBD) is a sleep disorder that is characterized by motor activity ranging from simple twitching to complex movement patterns and vocalization of the sleeper, caused by the lack of muscle inhibition (atony) during sleep, and particularly during REM sleep, as described in American Academy of Sleep Medicine: The International Classification of Sleep Disorders, Third Edition (ICSD-3), 2014. Those affected often injure themselves or their bed partners through defensive or aggressive movements. Studies in recent years have fueled the suspicion that RBD is a precursor to various a-synocleinopathies such as Parkinson's disease, multiple system atrophy or Lewy body dementia, as in Högl, Stefani, Videnovic. Idiopathic REM Sleep Behavior Disorder and Neurodegeneration— an Update. Nature Reviews Neurology 14, 40-55, 2018.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorteilhafterweise optional möglich, dass auf Grundlage zumindest eines Gesamtmerkmalswerts GM ein Krankheitsindikatorwert für das Vorliegen einer RBD-Erkrankung ermittelt wird. Dazu wird beispielsweise ein für die RBD-Erkrankung charakteristischer Erkrankungs-Schwellenwert T beispielsweise von einem Arzt vorgegeben und der Gesamtmerkmalswert GM mit dem vorgegebenen Schwellenwert T verglichen. Je nachdem, ob der Erkrankungs-Schwellenwert T Über oder unterschritten ist, wird somit das Vorliegen einer RBD-Erkrankung festgestellt. In the case of a method according to the invention, it is advantageously optionally possible that a disease indicator value is based on at least one overall feature value GM is determined for the presence of an RBD disease. For this purpose, for example, a disease threshold value T which is characteristic of the RBD disease is specified by a doctor, for example, and the overall feature value GM is compared with the specified threshold value T. Depending on whether the disease threshold value T is above or below, the presence of an RBD disease is determined.
Optional kann auch eine Vielzahl von Gesamtmerkmalswerten GM1 ; ..., GM4 gebildet werden und eine vorgegebene Kaskade von Schwellenwertvergleichen angewendet werden und derart ein Krankheitsindikatorwert für das Vorliegen einer RBD-Erkrankung ermittelt werden. Optionally, a large number of overall feature values GM 1; ..., GM 4 are formed and a predetermined cascade of threshold value comparisons are used and a disease indicator value for the presence of an RBD disease is determined in this way.
Alternativ dazu kann der Gesamtmerkmalswert GM oder gegebenenfalls die Gesamtmerkmalswerte GM1 ; ..., GM4 auch einem Klassifikationsverfahren, insbesondere einem neuronalen Netz oder einer Support Vector Machine, zugeführt werden und auf diese Weise ein Krankheitsindikatorwert für das Vorliegen einer RBD-Erkrankung ermittelt werden. Alternatively, the overall feature value GM or, if applicable, the overall feature values GM 1; ..., GM 4 can also be fed to a classification method, in particular a neural network or a support vector machine, and in this way a disease indicator value for the presence of an RBD disease can be determined.
Fig. 7 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm für eine Kaskade von Schwellenwertvergleichen für vier Gesamtmerkmalswerte GM1 ; ..., GM4 zur Ermittlung, ob eine Person 1 an einer RBD-Erkrankung leidet. Dieses Ablaufdiagramm stellt einen regelbasierten Entscheidungsbaum dar, bei dem die vier Gesamtmerkmalswerte GM1 ; ..., GM4 mit einer vorgegebenen Kaskade von Erkrankungs-Schwellenwerten T1 ; ...,T4 verglichen werden und derart ein Krankheitsindikatorwert für das Vorliegen einer RBD- Erkrankung ermittelt wird. Der Krankheitsindikatorwert ist im Ausführungsbeispiel in Fig. 7 in Form einer Ja-Aussage angegeben durch "RBD" oder einer Nein-Aussage angegeben durch "No RBD" für das Vorliegen einer RBD-Erkrankung dargestellt. 7 schematically shows a flowchart for a cascade of threshold value comparisons for four total feature values GM 1; ..., GM 4 to determine whether a person 1 suffers from an RBD disease. This flowchart shows a rule-based decision tree in which the four overall feature values GM 1; ..., GM 4 with a predetermined cascade of disease threshold values T 1; ..., T 4 are compared and such a disease indicator value for the presence of an RBD disease is determined. In the exemplary embodiment, the disease indicator value is shown in FIG. 7 in the form of a yes statement indicated by “RBD” or a no statement indicated by “No RBD” for the presence of an RBD disease.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Detektion der Intensität und/oder des Ausmaßes der Körperbewegungen einer Person (1 ) während ihres Schlafs umfassend die folgenden Schritte 1. A method for detecting the intensity and / or the extent of the body movements of a person (1) during their sleep, comprising the following steps
- Ermitteln eines zeitabhängigen Aktivitätssignals (MA) umfassend eine Anzahl von zeitlich aufeinander folgenden Zeitpunkten zugewiesenen Bewegungswerten, - Determination of a time-dependent activity signal (MA) comprising a number of movement values assigned to successive points in time,
- wobei die Bewegungswerte jeweils charakteristisch für das Ausmaß und/oder die Intensität von Körperbewegungen, insbesondere Beinbewegungen, der Person (1 ) zu einem jeweiligen Zeitpunkt während ihres Schlafs sind, und - wherein the movement values are each characteristic of the extent and / or the intensity of body movements, in particular leg movements, of the person (1) at a respective point in time during their sleep, and
- wobei das Aktivitätssignal (MA) aus einem Höhenbild (H) basierend auf dreidimensionalen Aufnahmen der Person (1 ) während ihres Schlafs ermittelt wird, - The activity signal (MA) being determined from a height image (H) based on three-dimensional recordings of the person (1) during their sleep,
- gegebenenfalls Anwenden einzelner Signalverarbeitungsschritte, insbesondere Filtern, auf das Aktivitätssignal (MA), - If necessary, applying individual signal processing steps, in particular filtering, to the activity signal (MA),
- Ermitteln eines zeitabhängigen Bewegungsindikatorsignals (Bl) basierend auf dem Aktivitätssignal (MA), indem für jeden Zeitpunkt ermittelt wird, ob der jeweilige Bewegungswert des Aktivitätssignals (MA) einen aus dem Aktivitätssignal (MA) ermittelten, adaptiven Schwellenwert (THZ) übersteigt, - Determining a time-dependent movement indicator signal (Bl) based on the activity signal (MA) by determining for each point in time whether the respective movement value of the activity signal (MA) exceeds an adaptive threshold value (TH Z ) determined from the activity signal (MA),
- Ermitteln von einzelnen Bewegungsphasen (BP; BP1 ; ..., BP3) als zusammenhängende Zeitabschnitte im zeitabhängigen Bewegungsindikatorsignal (Bl), in denen das Bewegungsindikatorsignal (Bl) eine Überschreitung des Schwellenwerts (THZ) indiziert, und - Determination of individual movement phases (BP; BP 1; ..., BP 3 ) as coherent time segments in the time-dependent movement indicator signal (Bl) in which the movement indicator signal (Bl) indicates that the threshold value (TH Z ) has been exceeded, and
- Ermitteln oder Festlegen jeweils zumindest eines Merkmalswerts für jede der Bewegungsphasen (BP; BP1 ; ..., BP3) und Akkumulation der so ermittelten Merkmalswerte über die einzelnen Bewegungsphasen (BP; BP1 ; ..., BP3) zu zumindest einem Gesamtmerkmalswert, - Determining or defining at least one feature value for each of the movement phases (BP; BP 1; ..., BP 3 ) and accumulation of the thus determined feature values over the individual movement phases (BP; BP 1; ..., BP 3 ) at least an overall characteristic value,
wobei der zumindest eine Gesamtmerkmalswert (GM) als charakteristisch für die Intensität der Körperbewegungen der Person (1 ) während ihres Schlafs angesehen wird. wherein the at least one overall characteristic value (GM) is regarded as characteristic of the intensity of the body movements of the person (1) during their sleep.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage des zumindest einen Gesamtmerkmalswerts (GM) ein Krankheitsindikatorwert für das Vorliegen einer RBD-Erkrankung ermittelt wird, indem der zumindest eine Gesamtmerkmalswert (GM) mit zumindest einem für eine RBD-Erkrankung charakteristischen vorgegebenen Erkrankungs-Schwellenwert (T; T 1 , ..., T4) verglichen wird und dass im Fall, dass der jeweilige Erkrankungs-Schwellenwert (T; T1 ; ..., T4) Über oder überschritten ist, das Vorliegen der RBD-Erkrankung festgestellt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that on the basis of the at least one overall feature value (GM) a disease indicator value for the presence of an RBD disease is determined by the at least one overall feature value (GM) with at least one predetermined characteristic of an RBD disease Disease threshold value (T; T 1, ..., T 4 ) is compared and that in the event that the respective disease threshold value (T; T 1; ..., T 4 ) is above or exceeded, the presence of the RBD disease is detected.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erstellung des Aktivitätssignals (MA) für jeden Zeitpunkt jeweils 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for creating the activity signal (MA) for each point in time
a) pixelweise der Unterschied der jeweils aktuellen dreidimensionalen Aufnahme zu zumindest einer zeitlich vorangehenden dreidimensionalen Aufnahme ermittelt wird, und b) aufgrund der derart ermittelten Unterschiede ein akkumulierter Unterschiedswert, insbesondere durch Maximumbildung oder Mittelwertbildung, ermittelt und als Bewegungswert des Aktivitätssignals (MA) zum jeweiligen Zeitpunkt weiterverwendet wird. a) the difference between the current three-dimensional recording and at least one previous three-dimensional recording is determined pixel by pixel, and b) based on the differences determined in this way, an accumulated difference value is determined, in particular by maximum formation or averaging, and is determined as the movement value of the activity signal (MA) at the respective point in time is used further.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schritt a) und Schritt b) eine Auswahl an Pixeln der aktuellen dreidimensionalen Aufnahme getroffen wird und einzelne Pixel verworfen werden, wobei vorab eine interessierende Region (ROI) in der dreidimensionalen Aufnahme ausgewählt oder vorgegeben wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass sich in der interessierenden Region (ROI) das Abbild interessierender Körperteile der Person (1 ) befindet. 4. The method according to claim 3, characterized in that between step a) and step b) a selection of pixels of the current three-dimensional image is made and individual pixels are discarded, a region of interest (ROI) being selected or specified in the three-dimensional image beforehand is, in particular it is provided that in the region of interest (ROI) is the image of the body parts of interest of the person (1).
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt b) oder nach Schritt a) Pixel der aktuellen dreidimensionalen Aufnahme zusammengefasst werden und die Bildauflösung reduziert wird. 5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that before step b) or after step a) pixels of the current three-dimensional recording are combined and the image resolution is reduced.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Merkmalswerte, die einer Bewegungsphase (BP; BP1 ; ..., BP3) zugeordnet werden, zumindest einer der folgenden Werte ermittelt wird: 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the following values is determined as feature values which are assigned to a movement phase (BP; BP 1; ..., BP 3 ):
- ein konstanter Wert, - a constant value,
- die Dauer der jeweiligen Bewegungsphase (D; D1 ; ..., D3), - the duration of the respective movement phase (D; D 1; ..., D 3 ),
- die maximale bzw. mittlere Amplitude (AP; AP1 ; ..., AP3) des Aktivitätssignals (MA, MAp) innerhalb der jeweiligen Bewegungsphase (BP; BP1 ; ..., BP3), - the maximum or mean amplitude (AP; AP 1; ..., AP 3 ) of the activity signal (MA, MAp) within the respective movement phase (BP; BP 1; ..., BP 3 ),
- die Summe (S; S 1 ; ..., S 3) der einzelnen Bewegungswerte des Aktivitätssignals (MA, MAp) innerhalb der jeweiligen Bewegungsphase (BP; BP1 ; ..., BP3), - the sum (S; S 1; ..., S 3 ) of the individual movement values of the activity signal (MA, MAp) within the respective movement phase (BP; BP 1; ..., BP 3 ),
- die zeitliche Änderung der Anzahl an Pixel, in denen der Bewegungswert den vorgegebenen oder einen weiteren Schwellenwert übersteigt innerhalb der jeweiligen Bewegungsphase (BP; BP1 ; ..., BP3), - the change over time in the number of pixels in which the movement value exceeds the specified or another threshold value within the respective movement phase (BP; BP 1; ..., BP 3 ),
- die Periodizität und gegebenenfalls die Periodendauer der Bewegungsphasen (BP; BP1 ; - the periodicity and, if applicable, the period duration of the movement phases (BP; BP 1;
BP3). BP 3 ).
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkumulation des Gesamtmerkmalswerts (GM) durch Addition oder Mittelwertbildung oder Maximalwertbildung der einzelnen Merkmalswerte, vorzugsweise über einen vorgegebenen Zeitabschnitt, erfolgt. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the accumulation of the overall feature value (GM) by addition or averaging or maximum value formation of the individual feature values takes place, preferably over a predetermined period of time.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Zeitabschnitt durch eine vorgegebene Schlafphase, insbesondere die REM-Schlafphase, festgelegt wird. 8. The method according to claim 7, characterized in that the predetermined period of time is determined by a predetermined sleep phase, in particular the REM sleep phase.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
- dass eine Vielzahl von Gesamtmerkmalswerten (GM1 ; ..., GM4) gebildet wird, - that a large number of overall characteristic values (GM 1; ..., GM 4 ) are formed,
- dass eine vorgegebene Kaskade von Schwellenwertvergleichen angewendet wird oder dass die Gesamtmerkmalswerte (GM1 ; ..., GM4) einem Klassifikationsverfahren, insbesondere einem neuronalen Netz oder einer Support-Vector-Machine, zugeführt werden und - that a predetermined cascade of threshold value comparisons is used or that the overall feature values (GM 1; ..., GM 4 ) are fed to a classification method, in particular a neural network or a support vector machine, and
- dass derart ein Krankheitsindikatorwert für das Vorliegen einer RBD-Erkrankung ermittelt wird. - That such a disease indicator value for the presence of an RBD disease is determined.
10. Anordnung zur Detektion der Intensität und/oder des Ausmaßes der Körperbewegungen einer Person (1 ) während ihres Schlafs umfassend 10. Comprehensive arrangement for detecting the intensity and / or the extent of the body movements of a person (1) during their sleep
- eine auf die Person (1 ) gerichtete Bildaufnahmeeinheit (2), die dazu ausgebildet ist, dreidimensionale Aufnahmen der Person (1 ), insbesondere laufend und/oder zu einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Aufnahmezeitpunkten, zu erstellen und Abstandsmesswerte zur Person bereitzustellen, und - An image recording unit (2) directed at the person (1) which is designed to create three-dimensional recordings of the person (1), in particular continuously and / or at a large number of successive recording times, and to provide measured distance values to the person, and
- eine mit der Bildaufnahmeeinheit (2) verbundene Verarbeitungseinheit (3), die dazu ausgebildet ist, - A processing unit (3) connected to the image recording unit (2) and designed to
- ein zeitabhängiges Aktivitätssignal (MA) umfassend eine Anzahl von zeitlich aufeinander folgenden Zeitpunkten zugewiesenen Bewegungswerten aus einem Höhenbild (H) basierend auf den von der Bildaufnahmeeinheit (2) erstellten dreidimensionalen Aufnahmen der Person (1 ) während ihres Schlafs zu erstellen, - to create a time-dependent activity signal (MA) comprising a number of movement values assigned to one another in time from a height image (H) based on the three-dimensional recordings made by the image recording unit (2) of the person (1) during their sleep,
- wobei die Bewegungswerte jeweils charakteristisch für das Ausmaß und/oder die Intensität von Körperbewegungen, insbesondere Beinbewegungen, der Person (1 ) zu einem jeweiligen Zeitpunkt während ihres Schlafs sind, - where the movement values are each characteristic of the extent and / or intensity of body movements, in particular leg movements, of the person (1) at a particular point in time during their sleep,
- gegebenenfalls einzelne Signalverarbeitungsschritte, insbesondere Filtern, auf das Aktivitätssignal (MA) anzuwenden, - if necessary, apply individual signal processing steps, in particular filters, to the activity signal (MA),
- für jeden Zeitpunkt zu ermitteln, ob der jeweilige Bewegungswert des Aktivitätssignals (MA) einen aus dem Aktivitätssignal (MA) ermittelten, adaptiven Schwellenwert (THZ) übersteigt und derart ein zeitabhängiges Bewegungsindikatorsignal (Bl) basierend auf dem Aktivitätssignal (MA) zu ermitteln, - to determine for each point in time whether the respective movement value of the activity signal (MA) exceeds an adaptive threshold value (TH Z ) determined from the activity signal (MA) and thus a time-dependent one To determine the movement indicator signal (Bl) based on the activity signal (MA),
- einzelne Bewegungsphasen (BP; BP1 ; BP3) als zusammenhängende Zeitabschnitte im zeitabhängigen Bewegungsindikatorsignal (Bl) zu ermitteln, in denen das Bewegungsindikatorsignal (Bl) eine Überschreitung des Schwellenwerts (THZ) indiziert, und - to determine individual movement phases (BP; BP 1; BP 3 ) as coherent time segments in the time-dependent movement indicator signal (Bl) in which the movement indicator signal (Bl) indicates that the threshold value (TH Z ) has been exceeded, and
- jeweils zumindest einen Merkmalswert für jede der Bewegungsphasen (BP; BP1 ; ..., BP3) ZU ermitteln oder festzulegen und die so ermittelten Merkmalswerte über die einzelnen Bewegungsphasen (BP; BP1 ; ..., BP3) zu zumindest einem Gesamtmerkmalswert (GM) zu akkumulieren, - in each case at least one feature value for each of the motion phases (BP; ..., BP 3; BP 1) determine ON or set and the feature values determined over the individual movement phases (BP; BP 1, ..., BP 3) to at least to accumulate an overall trait value (GM),
wobei der zumindest eine Gesamtmerkmalswert (GM) charakteristisch für die Intensität der Körperbewegungen der Person (1 ) während ihres Schlafs ist. wherein the at least one overall feature value (GM) is characteristic of the intensity of the body movements of the person (1) during their sleep.
1 1. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) dazu ausgebildet ist, auf Grundlage des zumindest einen Gesamtmerkmalswerts (GM) einen Krankheitsindikatorwert für das Vorliegen einer RBD- Erkrankung zu ermitteln, indem der zumindest eine Gesamtmerkmalswert (GM) mit einem für eine RBD-Erkrankung charakteristischen vorgegebenen Erkrankungs-Schwellenwert (T; T1 ; ..., T4) verglichen wird und 1 1. Arrangement according to claim 10, characterized in that the processing unit (3) is designed to determine a disease indicator value for the presence of an RBD disease on the basis of the at least one overall feature value (GM) by the at least one overall feature value (GM) is compared with a predetermined disease threshold value (T; T 1; ..., T 4 ) characteristic of an RBD disease and
dass die Verarbeitungseinheit (3) dazu ausgebildet ist, im Fall, dass der Erkrankungs- Schwellenwert (T; T1 ; ..., T4) über- oder überschritten ist, das Vorliegen der RBD- Erkrankung festzustellen. that the processing unit (3) is designed to determine the presence of the RBD disease in the event that the disease threshold value (T; T 1; ..., T 4 ) is exceeded or exceeded.
12. Anordnung nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) dazu ausgebildet ist, zur Erstellung des Aktivitätssignals für jeden Zeitpunkt jeweils 12. The arrangement according to claim 10 or 1 1, characterized in that the processing unit (3) is designed to generate the activity signal for each point in time
a) pixelweise der Unterschied der jeweils aktuellen dreidimensionalen Aufnahme zu zumindest einer zeitlich vorangehenden dreidimensionalen Aufnahme zu ermitteln, und b) aufgrund der derart ermittelten Unterschiede einen akkumulierten Unterschiedswert, insbesondere durch Maximumbildung oder Mittelwertbildung, zu ermitteln und als Bewegungswert des Aktivitätssignals (MA) zum jeweiligen Zeitpunkt weiter zu verwenden. a) to determine pixel-by-pixel the difference between the current three-dimensional recording and at least one previous three-dimensional recording, and b) based on the differences determined in this way, to determine an accumulated difference value, in particular by forming a maximum or averaging, and as a movement value of the activity signal (MA) to the respective Time to continue to use.
13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) dazu ausgebildet ist, zwischen der Ermittlung des Unterschieds zwischen der aktuellen dreidimensionalen Aufnahme und zumindest einer zeitlich vorangehenden dreidimensionalen Aufnahme und der Ermittlung des akkumulierten Unterschiedswerts eine Auswahl an Pixeln der aktuellen dreidimensionalen Aufnahme zu treffen und einzelne Pixel zu verwerfen, 13. The arrangement according to claim 12, characterized in that the processing unit (3) is designed to between the determination of the difference between the current three-dimensional recording and at least one temporally preceding three-dimensional recording and the determination of the accumulated To make a selection of pixels of the current three-dimensional recording and discard individual pixels,
wobei die Verarbeitungseinheit (3) dazu ausgebildet ist, vorab eine interessierende Region (ROI) in der dreidimensionalen Aufnahme auszuwählen oder vorzugeben, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass sich in der interessierenden Region (ROI) das Abbild interessierender Körperteile der Person (1 ) befindet. wherein the processing unit (3) is designed to select or predetermine a region of interest (ROI) in the three-dimensional image in advance, it being provided in particular that the image of body parts of the person (1) of interest is located in the region of interest (ROI).
14. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) dazu ausgebildet ist, nach der Ermittlung des Unterschieds zwischen der aktuellen dreidimensionalen Aufnahme und zumindest einer zeitlich vorangehenden dreidimensionalen Aufnahme oder vor der Ermittlung des akkumulierten Unterschiedswerts Pixel der aktuellen dreidimensionalen Aufnahme zusammenzufassen und die Bildauflösung zu reduzieren. 14. Arrangement according to claim 12 or 13, characterized in that the processing unit (3) is designed to after determining the difference between the current three-dimensional recording and at least one temporally preceding three-dimensional recording or before determining the accumulated difference value pixels of the current three-dimensional Summarize the recording and reduce the image resolution.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) dazu ausgebildet ist, als einer Bewegungsphase zugeordnete Merkmaleswerte zumindest einen der folgenden Werte zu ermitteln: 15. Arrangement according to one of claims 10 to 14, characterized in that the processing unit (3) is designed to determine at least one of the following values as feature values assigned to a movement phase:
- einen konstanten Wert, - a constant value,
- die Dauer der jeweiligen Bewegungsphase (D; D1 ; ..., D3), - the duration of the respective movement phase (D; D 1; ..., D 3 ),
- die maximale bzw. mittlere Amplitude (AP; AP1 ; ..., AP3) des Aktivitätssignals (MA, MAp) innerhalb der jeweiligen Bewegungsphase (BP; BP1 ; ..., BP3), - the maximum or mean amplitude (AP; AP 1; ..., AP 3 ) of the activity signal (MA, MAp) within the respective movement phase (BP; BP 1; ..., BP 3 ),
- die Summe (S; S1 ; ..., S3) der einzelnen Bewegungswerte des Aktivitätssignals (MA, MAp) innerhalb der jeweiligen Bewegungsphase (BP; BP1 ; ..., BP3), - the sum (S; S 1; ..., S 3 ) of the individual movement values of the activity signal (MA, MAp) within the respective movement phase (BP; BP 1; ..., BP 3 ),
- die zeitliche Änderung der Anzahl an Pixel, in denen der Bewegungswert den vorgegebenen oder einen weiteren Schwellenwert innerhalb der jeweiligen Bewegungsphase (BP; BP1 ; ..., BP3) übersteigt, - the change over time in the number of pixels in which the movement value exceeds the specified or another threshold value within the respective movement phase (BP; BP 1; ..., BP 3 ),
- die Periodizität und gegebenenfalls die Periodendauer der Bewegungsphasen (BP; BP1 ; - the periodicity and, if applicable, the period duration of the movement phases (BP; BP 1;
BP3). BP 3 ).
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) dazu ausgebildet ist, die Akkumulation des Gesamtmerkmalswerts (GM) durch Addition oder Mittelwertbildung oder Maximalwertbildung der einzelnen Merkmalswerte, vorzugsweise über einen vorgegebenen Zeitabschnitt, vorzunehmen. 16. Arrangement according to one of claims 10 to 15, characterized in that the processing unit (3) is designed to accumulate the overall feature value (GM) by adding or averaging or maximum value formation of the individual feature values, preferably over a predetermined period of time.
17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) dazu ausgebildet ist, als vorgegebenen Zeitabschnitt eine vorgegebene Schlafphase, insbesondere die REM-Schlafphase, festzulegen. 17. The arrangement according to claim 16, characterized in that the processing unit (3) is designed to define a predetermined sleep phase, in particular the REM sleep phase, as a predetermined time segment.
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die18. Arrangement according to one of claims 10 to 17, characterized in that the
Verarbeitungseinheit (3) dazu ausgebildet ist, Processing unit (3) is designed to
- eine Vielzahl von Gesamtmerkmalswerten (GM^ ..., GM4) zu bilden, - to form a large number of overall characteristic values (GM ^ ..., GM 4 ),
- eine vorgegebene Kaskade von Schwellenwertvergleichen anzuwenden oder die Gesamtmerkmalswerte (GM^ ..., GM4) einem Klassifikationsverfahren, insbesondere einem neuronalen Netz oder einer Support-Vector-Machine, zuzuführen und to apply a predetermined cascade of threshold value comparisons or to feed the overall feature values (GM ^ ..., GM 4 ) to a classification method, in particular a neural network or a support vector machine, and
- derart einen Krankheitsindikatorwert für das Vorliegen einer RBD-Erkrankung zu ermitteln. - to determine such a disease indicator value for the presence of an RBD disease.
19. Datenträger, auf dem ein Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens zur Detektion der Intensität der Körperbewegungen einer Person (1 ) während ihres Schlafs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 abgespeichert ist. 19. Data carrier on which a computer program for carrying out a method for detecting the intensity of the body movements of a person (1) during their sleep according to one of claims 1 to 9 is stored.
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