[發明專利]用于生命體征的遠程測量的系統和方法

在審

• 申請號: 201980026194.3
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN112074226A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: T·馬克思;H·曼蘇爾;E·諾瓦拉;中村雄大;A·唯拉拉格哈萬
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/024;G01R23/167
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 程晨

一種遠程光容積描記(RPPG)系統包括：輸入接口，所述輸入接口接收人的皮膚的不同區域的強度的測量序列，所述測量序列指示人的生命體征；解算器，所述解算器對優化問題進行求解以確定與所述不同區域處的測得的強度相對應的光容積描記波形的頻率系數，其中，所述解算器對所述頻率系數施加聯合稀疏性，并且確定所述頻率系數以縮短從所述頻率系數重構的皮膚的強度和皮膚的對應的測得的強度之間的距離；以及估計器，所述估計器從光容積描記波形的確定的頻率系數估計人的生命體征。

技術領域

本發明總體上涉及遠程地監視人的生命體征，更具體地涉及生命體征的遠程光容積描記(RPPG)測量。

背景技術

人的生命體征，例如心率(HR)、心率變化性(HRV)、呼吸率(RR)或血氧飽和度，用作人的當前狀態的指示符和嚴重的醫療事件的潛在預測符。由于這個原因，生命體征在住院病人和門診病人護理設置、在家里、以及在其他健康、休閑和健身設置中被廣泛地監視。測量生命體征的一種方式是容積描記術。容積描記術一般是指器官或身體部分的體積變化的測量，特別是指由于每一次心跳時行進通過人的身體的心血管脈搏波而導致的體積變化的檢測。

光容積描記術(PPG)是評估感興趣的面積或體積的光反射或透射的時變的變化的光學測量技術，該技術可以用于檢測組織的微血管床中的血容量變化。PPG基于血液與周圍組織不同地吸收和反射光的原理，所以每一次心跳時的血容量的變化對應地影響透射或反射。PPG常用于非侵入性地在皮膚表面進行測量。PPG波形包括歸因于每一次心跳時的血容量中的心臟同步變化的脈動生理波形，并且疊加在具有歸因于呼吸、交感神經系統活動和體溫調節的各種低頻分量的緩慢變化的基線上。盡管PPG信號的分量的起源沒有被充分理解，但是一般接受的是，它們可以提供關于心血管系統的有價值的信息。

用于測量人的心率和(動脈)血氧飽和度的常規的脈搏血氧儀附連到這個人的皮膚，例如附連到指尖、耳垂或額頭。因此，它們被稱為“接觸”PPG裝置。典型的脈搏血氧儀可以包括作為光源的綠色LED、藍色LED、紅色LED和紅外LED的組合、以及用于檢測已經透射通過病人組織的光的一個光電二極管。市場上可買到的脈搏血氧儀在不同波長上的測量之間快速地切換，從而測量同一面積或體積的組織在不同波長上的透射率。這被稱為時分復用。每個波長上的隨著時間的過去的透射率為不同波長給出PPG波形。盡管接觸式PPG被認為是基本上非侵入性的技術，但是接觸式PPG測量通常被體驗為使人不愉快的，因為脈搏血氧儀直接附連到人，并且任何線纜限制移動的自由度。

最近，用于不引人注意的測量的非接觸遠程PPG(RPPG)裝置已經被引入。RPPG利用光源或者、一般來說、遠離感興趣的人設置的輻射源。類似地，檢測器，例如，相機或光檢測器，可以遠離感興趣的人設置。因此，遠程光容積描記系統和裝置被認為是不引人注意的，并且非常適合于醫療以及非醫療每日應用。

基于相機的生命體征監視與身體上傳感器相比的優點之一是非常容易使用：不需要附連傳感器；僅使相機瞄準人就夠了。基于相機的生命體征監視較于身體上傳感器的另一個優點是實現運動魯棒性的潛能：相機具有比多數包括單一元件檢測器的接觸式傳感器大的空間分辨率。

對于RPPG技術的挑戰之一是能夠在運動/光失真下提供準確的測量。使得能夠實現魯棒的基于相機的生命體征測量的幾種方法已經被開發。對于這樣的測量，通常基于捕捉的圖像序列的圖像處理來捕捉多個信號。所述多個信號可以來源于傳感器的與人的皮膚的不同區域相對應的不同像素，和/或來源于與同一空間位置相對應的一個像素的不同的顏色通道。然后，從所述多個信號推導光容積描記波形。這些光容積描記波形指示可以通過這些波形的進一步的分析確定的人的生命體征。