[發明專利]一種基于成像設備的非接觸式血氧飽和度測量方法

在審

• 申請號: 201210526114.0
• 申請日: 2012-12-10
• 公開（公告）號: CN103271744A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 趙京生;孔令琴;趙躍進;董立泉;劉明;劉小華;武紅;簡逸云;袁路彬;吳鐵軍;魏運亮
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第一五二中心醫院;北京理工大學
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明專利涉及一種基于成像設備的實時血氧飽和度測量方法，該方法主要應用于日常環境光照明條件下，非接觸的血氧飽和度測量。相比于目前臨床及日常應用的血氧飽和度測量方法，該方法抗干擾能力強，設備常見，操作簡單，完全不接觸被測人員，適合用于燒傷類、不適合接觸式血氧儀的病人。更適合普通民眾用于日常生活中的健康監測。

背景技術

血氧飽和度(Oxygen?saturation，SO2)是重要的生理參數之一，過低的血氧飽和度在人體組織中將造成不可逆的缺氧性損傷，因此在麻醉、手術過程中，對其進行監控十分重要。目前，血氧飽和度測量方法中，最基本、最直接的測量方法是量氣法，首先抽取血樣，在血樣中加入某種化學試劑使其釋放出氧氣，通過測量釋放出氧氣的體積或一定容積內氣體的壓強來測量血氧飽和度。這種測量方法測量準確，操作復雜，需要一定技能的人才能完成，不適用于日常監護。電化學法及光學法也可用于血氧飽和度測量。上述這些方法都有明顯不足，不僅費時、易對患者造成痛苦甚至感染，而且不能提供連續、實時的血氧飽和度數據，在病人處于危險狀況時，不易使病人得到及時有效地搶救。目前用于日常血氧測量的方法主要有基于光電容積脈搏波描記法的指夾式、鼻貼式、額貼式的接觸性測量方法。

但是，接觸式測量會引起病人身體的不適，帶來刺激或者疼痛，甚至引起生理變化影響測量結果的準確性。而且這些裝置也都不適合長期接觸人體，不適合長時間測量和日常的隨時監測。尤其對大面積燒傷的病人、患有精神疾病的病人、嬰幼兒等不能自主合作的病人，也不適合用電極或傳感器接觸其身體，接觸式血氧飽和度測量有了明顯的局限性。

光電容積脈搏波描記法(PhotoPlethysmoGraphy，PPG)是利用血液對光線的吸收，當皮膚的微血管內有血液灌注量的差別時，通過檢測皮膚表面光反射和吸收量的多少，進而得出脈搏波信息，根據測量位置的不同，測量結果中有時還會包含測量位置的微循環信息。最初是利用紅外光，外加光源對探測皮膚表面進行照明，然而紅外探測儀器在日常生活中并不常用，而且外加光源很多時候也局限了照射和探測區域大小，從而影響探測適用范圍和準確度。

發明內容

為了克服目前接觸式血氧飽和度測量諸多方法存在的弊端，本發明提供一種利用可見光成像設備，在無附加光源照明條件下的血氧飽和度測量方法，該方法設備簡單，操作容易，抗干擾能力強，適用環境廣泛。適合用于臨床及普通民眾日常的健康監測，具有廣闊的發展空間和應用前景。

該方法采用的技術方案是：一種基于成像設備的非接觸式血氧飽和度測量方法，在無外加光源的條件下，利用加有兩個不同波段濾光片的成像設備對包含人臉的區域拍攝視頻，選取每一幀人臉區域，編輯算法分析人臉區域灰度均值隨時間變化，用來體現該區域反射光亮度的變化，根據光電容積脈搏波描記法原理測量出兩個不同波段下的脈搏波，根據雙波長血氧飽和度測量法提取出血氧飽和度的信息。

所述的基于成像設備的血氧飽和度測量方法，視頻采集可以在但不限于在自然光、日光燈或白熾燈的環境照明條件下拍攝得到。

所述的基于成像設備的血氧飽和度測量方法，該方法使用光電容積脈搏波描記法，利用血液對光線吸收變化量來體現脈搏波，通過檢測皮膚表面光反射和吸收量的多少，得出皮膚微血管內血液灌注量的差別，該灌注量體現的即為脈搏波信息。

所述的基于成像設備的血氧飽和度測量方法，該方法中通過兩個成像設備加不同濾光片來實現對兩個不同波段的視頻采集。

所述的基于成像設備的血氧飽和度測量方法，該方法中通過加濾光片來實現對兩個不同波段的視頻提取。也可以一雙波段濾光片及一個成像設備分時采集來實現對兩個不同波段的視頻采集。

所述的基于成像設備的血氧飽和度測量方法，該方法中兩波段可以是但不限于470nm與520nm，或660與520nm波段。

所述的基于成像設備的血氧飽和度測量方法，該方法選取每一幀人臉區域之后，利用人臉區域的像素灰度體現人臉的反射光亮度，對每一幀選定區域內的像素點做灰度平均，并以幀數為變量繪制成灰度均值時域曲線。

所述的基于成像設備的血氧飽和度測量方法，該方法對體現脈搏波的波形進行傅立葉帶通濾波處理，提取出在0.7Hz～3Hz波段的脈搏波形。

所述的基于成像設備的血氧飽和度測量方法，該方法對提取出的清晰脈搏波形取均值即可得到I⁴⁷⁰_DC及I⁵²⁰_DC。