[發明專利]用于使用多個傳感器的直接光學體積描記術(PPG)的計算機實現的方法和系統

在審

• 申請號: 201880073315.5
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN111343913A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: M·杰尼科;A·萬尼克恩羅伊;K·萊森;L·格利坦;J·萬德奧瓦;B·萬闊普
• 申請（專利權）人: 康比姆公司
• 主分類號: A61B5/024
• 分類號: A61B5/024;A61B5/00;A61B5/0402;A61B5/0456;A61B5/046;A61B5/0452
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 高文靜

一種用于直接光學體積描記法或直接PPG的計算機實現的方法(100)包括：?在時間間隔期間獲得(101)可穿戴設備(301)中的各個傳感器(321，322，323，324)的多個PPG信號(311?314；401?404；501?504；601?608；701?708)；以及?組合(105)多個PPG信號(311?314；401?404；501?504；601?608；701?708)，從而獲得多傳感器PPG信號(405；505；609；709)。

技術領域

本發明一般而言涉及光學體積描記術(photoplethysmography)或PPG，一種檢測血容量改變的光學技術，該技術使得能夠監視各種生理參數。本發明更具體地涉及直接PPG或所謂的接觸PPG，其中測量部件(即，光源和光電檢測器)與被監視人員的皮膚直接接觸。本發明一般而言設想改善當有多個傳感器可用時直接PPG中的信號質量。

背景技術

光學體積描記術或PPG是一種光學技術，其允許通過檢測外周循環中的血液體積改變來監視一個或多個生理參數。PPG利用血液對光的吸收來跟蹤這些體積改變。當光源照亮皮膚時，反射光會隨著血液流動而變化。然后，光傳感器將光反射的這些變化轉換成數字信號，即，所謂的PPG信號。PPG信號通常使用脈搏血氧儀或光電檢測器(例如集成在電子設備(如人的智能電話或其它智能可穿戴或不可穿戴設備)中的相機)記錄。

除其它應用以外，PPG尤其可以被用于監視心血管和血液動力學參數(諸如心率、心率可變性、血壓)，或監視其它生理變量(諸如壓力、呼吸或自主功能)。用PPG進行準確監視的一個關鍵部分是獲得高質量、無偽像的信號，因為PPG會受到各種噪聲源的影響。

標題為“Device and Method for Extracting Physiological Information”且由Koninklijke Philips N.V.提交的國際專利申請WO 2014/024104描述了一種改善遠程PPG或非直接PPG的準確性的方法，該方法通常被用于跟蹤日常應用(例如健身)中較大的感興趣區域(例如臉部)。該方法將感興趣區域劃分為空間子區域，并且將PPG信號劃分為表示相應子區域的信號子集。信號子集被單獨處理。該處理可以涉及質量估計。此后，信號子集被組合成增強信號。失真的子信號可以從組合信號中衰減或消除。

標題為“Video Coding and Decoding Devices and Methods Preserving PPGRelevant Information”且由Koninklijke Philips N.V.提交的美國專利申請US 2013/0272393A1也涉及遠程PPG。

雖然遠程PPG對被監視人員而言并不令人討厭，但它對信號檢測和信號處理提出了重大挑戰。因此，遠程PPG的使用仍然限于日常應用(如休閑或健身)，因為其準確性和可靠性不足以用于醫療應用。

與遠程PPG相反，本發明涉及直接PPG或接觸式PPG，其中測量部件與皮膚直接接觸，以便獲得促進醫學診斷的更可靠、更準確的PPG信號。

在處理直接PPG信號以確定心率可變性的應用中，低信號質量會導致不準確。雖然部分質量好的信號給出足夠的信息來進行可靠的分析，但是偽像的存在會嚴重影響質量并會導致誤導性結果。因此，需要使直接PPG信號盡可能干凈，并識別和移除質量差的部分以僅保留質量好的部分用于進一步分析。

偽像包括運動、皮膚相對于光傳感器的不良定位或環境光干擾。作者AlexeiA.Kamshilin等人的文章“A new look at the essence of the imagingphotoplethysmography”還報告了PPG信號中經常觀察到的另一種偽像：PPG波形反轉。這種現象通過信號或信號的一部分與信號的通常朝向相比被反轉來表明。在皮膚的相鄰區域中已經觀察到這種現象，一個區域以通常的朝向呈現信號，而相鄰區域以相反的朝向呈現信號。當這兩個區域被用于提取信號時，這會導致PPG信號的質量下降。對這種現象的解釋仍有待驗證。