[發明專利]用于確定對象的動脈血氧飽和度的設備和方法

有效

• 申請號: 201480014546.0
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN105009173B
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: W·韋爾克魯杰塞;M·J·巴爾圖拉
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;A61B5/024;A61B5/1455
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 李光穎;王英

本發明涉及一種用于確定對象的血氧飽和度的設備和方法。所提出的設備包括：接口(32)，其用于接收從探測到的電磁輻射(16)導出的數據流(26)，所述電磁輻射是從所述對象(12)的一個或多個皮膚部分發射或反射的，所述數據流(26)包括針對所述一個或多個皮膚部分的多個皮膚像素的每皮膚像素的數據信號，數據信號表示隨時間探測到的從各自的皮膚像素發射或反射的電磁輻射(16)；分析器(34)，其用于基于所述多個皮膚像素的所述數據信號來確定所述多個皮膚像素的血氧飽和度的變化；選擇器(36)，其用于選擇皮膚像素的組，所述皮膚像素的組包括示出血氧飽和度的變化最快的皮膚像素或除了示出血氧飽和度的變化最慢的皮膚像素以外的所述多個皮膚像素；以及處理器(38)，其用于基于選定的皮膚像素的組的所述數據信號來確定所述對象的所述血氧飽和度。

技術領域

本發明涉及一種用于確定對象的血氧飽和度的設備和方法。具體而言，本發明涉及一種能夠被用于檢測被觀察的對象(例如人或動物)中的動脈血氧飽和度的非強迫性光學測量途徑。在該背景中，光學測量指的是光學體積描記法(PPG)，并且更具體地指的是脈搏血氧測定法。

背景技術

人的生命體征(例如心率(HR)、呼吸速率(RR)或血氧飽和度)用作對人的當前狀態的指標并用作對嚴重的醫學事件的有力預測。因此，生命體征在在住院護理環境和門診護理環境、在家、或者在另外的健康、休閑和健身環境中被廣泛地監測。

測量生命體征的一種方式是體積描記法。體積描記法總體指對器官或身體部分的體積變化的測量，并且具體指對源于隨著每一次心跳行進通過對象的身體的心血管脈搏波的體積變化的檢測。

光學體積描記法(PPG)是對感興趣區域或體積的光反射或透射的時變變化進行評估的光學測量技術。PPG基于血液比周圍組織吸收更多的光的原理，因此血液體積隨著每一次心跳的變化對應地影響透射和反射。除了關于心率的信息，PPG波形也能夠包括能歸于另外的生理現象(例如呼吸)的信息。通過對在不同波長(典型地是紅色和紅外)處的透射率和/或反射率的評估，能夠確定血氧飽和度。

用于測量對象的心率和動脈血氧飽和度(也被稱為SpO2)的常規脈搏血氧測定計被附著到對象的皮膚，例如指尖、耳垂或前額。因此，它們被稱為“接觸式”PPG設備。典型的脈搏血氧測定計包括作為光源的紅色LED 和紅外LED以及用于探測已經透射通過患者組織的光的一個光電二極管。商業可用的脈搏血氧測定計在紅色波長處的測量與紅外波長處的測量之間快速地切換，并且由此測量組織的相同區域或體積在兩種不同波長處的透射率。這被稱為分時復用。在每種波長處的隨時間的透射率給出了針對紅色波長和紅外波長的PPG波形。盡管接觸式PPG被認為是基本無創的技術，但是接觸式PPG測量體驗起來常常令人不愉快，這是因為脈搏血氧測定計被直接附著到對象并且任何線纜都限制移動的自由。

在該背景中，應當注意到，“血氧飽和度”在許多研究和醫學領域中常常指平均血液或組織氧飽和度，所述平均血液或組織氧飽和度一般不同于動脈氧飽和度或SpO2。脈搏血氧測定計一般不測量組織飽和度，而是測量典型地比平均血氧飽和度(其也包含靜脈血)高很多的動脈氧飽和度。SpO2 是SaO2的無創等價方案，其中，在前者中“p”指的是脈搏，而在后者中“a”指的是動脈。當在本文中引用“血氧飽和度”或SpO2時，一般意指動脈血氧飽和度。

當前，已經引入了用于非強迫性測量的非接觸式、遠程PPG設備。遠程PPG采用被遠離感興趣對象設置的光源，或一般而言是輻射源。類似地，探測器(例如相機或光學探測器)也能夠被遠離感興趣對象設置。因此，遠程光學體積描記系統和設備被認為是非強迫性的并且非常適合于醫學以及非醫學的日常應用。然而，遠程PPG設備典型地得到較低的信噪比。

Verkruysse等人的“Remote plethysmographic imaging using ambient light”(Optics Express，16(26)，2008年12月22日，21434-21445頁)展示了能夠使用環境光和常規的消費者水平的視頻相機來遠程地測量光學體積描記信號。