生理參數的監測的制作方法
【技術領域】
[0001] 本主題通常涉及監測生理參數，并且特別地而非排他地涉及使用手持式裝置來監 測生理參數。
【背景技術】
[0002] 通常在臨床設置中進行針對諸如呼吸率、脈搏率、血壓和心臟狀況等的人的某些 生理參數和生命體征的監測。通常，已經發現，如果人意識到他或她的生理參數正被監測， 則這可能導致該人變得緊張或刻意并且生理參數可能由于人的精神狀態而改變，因而可能 無法反映該人的真實醫療狀況。因此，已經開發了用于監測生理參數的幾個無創性技術。
[0003] 一個這種無創性技術是光電容積描記法（photoplethysmography，PPG)。PPG涉及 光學方法并且基于皮膚下的脈管系統中的血液量變化的動態進行工作。傳統上，以各種方 式實現PPG以例如通過以非接觸方式記錄要測量生理參數的被檢體的視頻來測量并監測 這些生理參數。

【發明內容】

[0004] 一種用于使用手持式裝置130來監測與被檢體相關聯的生理參數的方法，所述方 法包括以下步驟：從樣本被檢體的身體部位128的視頻獲得與所述樣本被檢體相關聯的多 個樣本光電容積描記特征即多個樣本PPG特征；選擇步驟，用于基于針對所述樣本被檢體 的所述生理參數的標準值來從所述多個樣本PPG特征中選擇與所述生理參數相關聯的至 少一個相關樣本PPG特征；以及基于所述至少一個相關樣本PPG特征和所述生理參數的標 準值來確定表示所述相關樣本PPG特征和所述生理參數之間的相關關系的數學模型，其中 所述數學模型被部署用于實時地監測所述生理參數。
[0005] 一種用于使用手持式裝置130來監測與被檢體相關聯的生理參數的方法，所述方 法包括以下步驟：從樣本被檢體的身體部位128的視頻獲得與所述樣本被檢體相關聯的多 個樣本光電容積描記特征即多個樣本PPG特征；選擇步驟，用于基于針對所述樣本被檢體 的所述生理參數的標準值來從所述多個樣本PPG特征中選擇與所述生理參數相關聯的至 少一個相關樣本PPG特征；以及僅基于所述至少一個相關樣本PPG特征和所述生理參數的 標準值來確定表示所述至少一個相關樣本PPG特征和所述生理參數之間的相關關系的數 學模型，其中所述數學模型被部署用于實時地監測所述生理參數，所述生理參數是血壓即 BP和心電圖即ECG特征中的至少一個。
[0006] 一種建模系統100,用于監測與被檢體相關聯的生理參數，所述建模系統100包 括：處理器102 ;處理模塊110,其連接至所述處理器102,所述處理模塊用于獲得與樣本被 檢體相關聯的多個樣本光電容積描記特征即多個樣本PPG特征，其中所述多個樣本PPG特 征是從所述樣本被檢體的身體部位128的視頻中所提取的；特征選擇模塊112,其連接至所 述處理器102,所述特征選擇模塊用于基于所述生理參數的標準值來從所述多個樣本PPG 特征中選擇與所述生理參數相關聯的至少一個相關樣本PPG特征；以及建模模塊116,其連 接至所述處理器102,所述建模模塊用于基于所述至少一個相關樣本PPG特征和所述生理 參數的標準值來確定表示所述相關樣本PPG特征和所述生理參數之間的相關關系的數學 模型，其中所述數學模型用于實時地監測所述生理參數。
[0007] -種生理參數監測裝置130,用于監測與被檢體相關聯的生理參數，所述生理參 數監測裝置130包括：處理器；監測模塊144,其連接至所述處理器，用于進行以下操作：獲 得表示相關樣本光電容積描記特征即相關樣本PPG特征和要監測的生理參數之間的相關 關系的數學模型，其中所述相關樣本PPG特征是基于所述生理參數對多個樣本PPG特征的 影響而從所述多個樣本PPG特征中所選擇的；根據測試被檢體的身體部位134的視頻來確 定與所述測試被檢體相關聯的測試PPG特征，其中所述視頻是使用所述生理參數監測裝置 130的照相機136所拍攝到的；以及基于所述測試PPG特征和所述數學模型來監測針對所 述測試被檢體的所述生理參數。
【附圖說明】
[0008] 參考附圖來進行詳細說明。在附圖中，附圖標記最左邊的數字標識了該附圖標記 首先出現的附圖。在整個附圖中使用相同的數字以參考相同的特征和組件。
[0009] 圖1示出根據本主題的實現的、與建模系統相連接的用于監測與被檢體相關聯的 生理參數的生理參數監測裝置。
[0010] 圖2示出根據本主題的實現的、用于確定用以監測與被檢體相關聯的生理參數的 數學模型的方法。
[0011] 圖3示出根據本主題的實現的、用于從確定數學模型時所用的樣本PPG特征中選 擇相關樣本PPG特征的方法。
[0012] 圖4示出根據本主題的實現的、用于使用手持式裝置來監測與被檢體相關聯的生 理參數的方法。
【具體實施方式】
[0013] 本主題涉及使用手持式裝置來監測與被檢體相關聯的生理參數。
[0014] 傳統上，以各種方式實現光電容積描記法（PPG)，以測量并監測生理參數。在少數 幾個傳統技術中，從一定距離拍攝要測量生理參數的被檢體的視頻，然后分析該視頻以確 定生理參數。因而，某些其它傳統技術可以涉及確定被檢體的身體與攝像機相接觸的部位 的位置、然后使用該視頻來測量生理特性。
[0015] 為了測量生理參數，通常通過將視頻分割成幀來從視頻中提取PPG波形，然后在 幀的預定集合中分析一個或多個量化顏色值的峰頻率。傳統技術通常涉及用于記錄視頻以 獲得PPG波形的視頻記錄裝置。通常將例如用于測量心率的諸如脈搏血氧儀或基于聲音的 傳感器等的感測裝置與用于監測生理參數的視頻記錄裝置相結合地使用。通常將感測裝置 所測量到的特征與PPG波形相組合地使用以提高生理參數的測量準確性。然而，盡管通過 除PPG波形以外使用感測裝置使得生理參數的測量相當精確，但與用于以這種方式監測生 理參數的設備相關聯的成本高。此外，該設備不是便攜式的并且可能無法用于移動實現。在 其它傳統技術中，從視頻中提取兩個以上的PPG波形，并將這些PPG波形用于進行生理參數 的測量以提高測量生理參數時的準確性。然而，PPG波形的處理和分析使用大量計算資源 和時間，這樣導致該技術麻煩且耗時。
[0016] 本主題說明用以使用生理參數監測裝置（這里稱為裝置）來監測與被檢體相關 聯的生理參數的方法和裝置。根據一方面，本主題涉及實現與以下相組合的光電容積描記 (PPG)技術的實現：對PPG波形和生理參數的已知值之間的相關關系進行建模，然后將該模 型部署在裝置上以監測生理參數。生理參數例如可以包括心臟或脈搏率、呼吸率、血壓或者 基于心電圖（ECG)特征的心臟狀況。在示例中，裝置可以是諸如智能電話或平板個人計算 機（PC)等的手持式裝置。
[0017] 根據實現，使用采樣裝置、例如使用采樣裝置的照相機來拍攝樣本被檢體的身體 部位的視頻。例如，采樣裝置可以是諸如智能電話或平板個人計算機（PC)等的手持式裝 置。在所述示例中，在使身體部位抵靠照相機的鏡頭的情況下拍攝身體部位的視頻。例如， 可以拍攝被檢體的指尖或耳垂的視頻以測量生理參數。此外，處理該視頻以獲得樣本PPG 波形。在一個示例中，可以通過針對視頻中的各幀的量化顏色值對視頻進行處理、然后確定 幀的預定集合中的各幀的量化顏色值的頻率，來獲得樣本PPG波形。然后，基于該集合中的 幀的頻率來確定樣本PPG波形。
[0018] -旦判斷為PPG波形是連貫的，則從樣本PPG波形中提取多個樣本PPG特征。在示 例中，可以在時域中提取樣本PPG特征；然而，在另一示例中，可以在頻域中提取樣本PPG特 征。在又一示例中，可以在時域和頻域中提取樣本PPG特征。在一個情況下，在時域中所提 取的樣本PPG特征（還稱為時域特征）可以包括針對樣本PPG波形中的峰化頻率的峰間時 間間隔、脈沖間隔、表示樣本PPG波形達到峰化頻率所需的時間的峰值時間、增量時間、波 谷到陷波時間、下降時間、陷波到波谷時間、上升斜率、下降斜率和周期下方的面積。此外， 在示例中，在頻域中所提取的樣本PPG特征（還稱為頻域特征）可以包括峰頻率的位置、主 導峰頻率和緊挨峰頻率之間的距離、頻譜質心和主導峰頻率區域的寬度。根據示例，作為一 些樣本PPG特征，還可以考慮到與被檢者相關聯的諸如被檢體的體重、被檢者的身尚和被 檢者的年齡等的身體特征。
[0019] 根據本主題的方面，基于要實現建模的生理參數的實際已知值來從多個樣本PPG 特征中選擇一個或多個相關樣本PPG特征。將生理參數的這些實際已知值稱為標準值 (ground truth value)。在實現中，可以