用于筛查对象的氧合状态的系统的制作方法_4

文档序号:9619582阅读:来源:国知局
0100] ?一条或两条腿的Sp02_L(导管后);
[0101] ?差异Sp02_R_Sp02_L;
[0102] 在步骤S10中,通过将三个结果与预定的或是能够由用户(预)定义的阈值进行 比较来应用指标。临床论文中的建议例如为:针对健康婴儿的Sp02不应低于95 %并且Sp02 差异不应大于3%。
[0103] 所提出的系统和方法总体上提供了用于由用户设定规则的灵活性。这也包括以上 提及的在步骤S9中应用的三种测试的任何逻辑的组合,以创建总体CCHD指标。
[0104] 这样的指示能够利用与结果相关联的某种标志或与数字相关联的色场来完成。例 如,色场能够当在可接受的一侧上超过期望限度时被着色为绿色,并且当在不可接受的一 侧上超过限度时被着色为红色。应当理解,也能够存在被定义在红色与绿色之间的额外的 过渡范围,亦即,例如被标记为黄色。黄色状态将指示结果不是真的差(红色)或真的好 (绿色)。
[0105] 该最终步骤给出对总体筛查结果的直观指示,例如:
[0106] ?"红色":不好!婴儿可能患有疾病并且需要进一步检查;
[0107] ?"黄色":重复。婴儿"处于边缘";应当稍后重复筛查;
[0108] ?"绿色":好!能够认为婴儿健康。
[0109]图8示出了为了执行筛查而由处理单元3执行的处理方法的步骤的第二优选实施 例的流程图。
[0110] 步骤S21与步骤S1相同,并且包括通过借助于在目标辨识领域中公知的方法来寻 找婴儿100的轮廓而在图像帧内对婴儿100进行定位。
[0111] 在步骤S22中,在如在步骤S21中所确定的轮廓内对用于CCHD筛查实践的感兴趣 身体部分进行定位,所述感兴趣身体部分至少包括右臂以及一条或两条腿。
[0112] 在步骤S23中,将"异常(odd) "区排除出感兴趣区域。"异常"区包括不暴露裸露 皮肤的身体表面区,例如,尿布、帽子、头发、眼睛、管、传感器、标签。例如使用用于目标辨识 的公知方法(例如,使用分割或图案辨识)再一次识别这样的区。因此,该步骤消除了身体 轮廓内能够在以下评价中引起问题的像素,例如,由于明亮反射而造成的饱和的像素、由于 技术原因的"热"像素或死像素。在该语境中,显示器中的热像素为总是处于全功率并且不 能得到控制的像素。死点也是一样的但是总是暗的。
[0113] 在步骤S24中,采取尚未在步骤S23中排除的像素(更确切地为像素的强度值) 并将其分箱成一个强度值(每种颜色),即,它们被相加。这得到光体积描记原始波(PPG信 号)的一个样本。在3色相机的情况中,这得到PPG信号的3个样本。
[0114] 在步骤S25中,针对PPG信号的每个样本计算灌注(或脉动)指数。这是AC/DC 比率,其中,AC表示因心脏脉搏活动引起的对反射的调制。这给出用于计算对全身脉搏血 氧值的估计的总体输入。
[0115] 步骤S26现在深入到身体的较小区中。其将如在步骤S21中所确定的身体轮廓划 分成许多较小的子区。这能够通过如图3所示的某种瓦片的网格或者划分身体轮廓的其他 方法来完成。另一方法能够是形成如在高度地图上的轮廓线并将在轮廓线之间的区分成小 斑点。对邻近像素进行聚类的任何方法都是可以的。
[0116] 在步骤S27中,采取这样的瓦片并且计算每个瓦片的AC/DC,即,灌注指数或脉动 指数,就像在步骤S25中那样针对完整的身体完成该步骤。
[0117] 在步骤S28中,对AC/DC的水平应用最低要求。该步骤将排除没有示出足够的脉 搏调制并因此变得对脉搏血氧确定无用的瓦片。该步骤将排除没有示出暴露的皮肤或具有 不足的脉搏调制的皮肤区的瓦片。该步骤利用可用的颜色通道并考虑AC值和DC值,优选 为全部的AC值和DC值,以用于排除和纳入。该步骤能够包括步骤S25的结果作为与总体 灌注水平的比较以及对瓦片的统计结果。超越六个阈值的排除标准可以包括诸如以下的要 素:不考虑瓦片中具有最低AC/DC的20%。该步骤留下遍布于整体身体轮廓上的邻近的或 非邻近的瓦片的集合。
[0118] 在步骤S29中,对如在每个步骤S22中所定位的属于某个身体部分的全部瓦片进 行分箱。这留下现在针对每个身体部分聚集的强度值(每种颜色)。感兴趣身体部分例如 被示出在图4中并且包括最少右臂(RA)以及一条或两条腿(LR、RR)或左臂(LA)。其他身 体部分可以是针对CCHD筛查或筛查应用中的其他疾病症状在临床上感兴趣的。例如,可以 使用表示血液供应的中心部分的脸颊。整个头部或其部分能够被合在一起以创建该身体部 分的氧合状态。
[0119] 在步骤S30中,针对在步骤S29中获得的分箱,即优选地针对全部身体部分,计算 脉搏血氧参数。
[0120] 在步骤S31中,利用步骤S30的结果与步骤S21和S22 -起,以图形方式将数值结 果显示为身体轮廓图像上的假彩色。如果步骤S27将不仅计算每个瓦片的灌注而且还计算 包括Sp02的全部参数,则该结果类似于图6。应当指出,图6没有明确示出瓦片,并且表明 它们非常小。如果作为替代,采取步骤S30的结果,则与身体部分相关联的整个区都能够利 用作为针对该身体部分的平均值的一个值而被着色。
[0121] 在步骤S32中,指示针对视频流中的几个图像帧在给定时间段内重复从步骤S23 到步骤S31的整个流程。
[0122] 步骤S32到S35基本上与图7中示出的实施例的步骤S7到S10相同。
[0123] 针对单个Sp02对身体部分的瓦片或子区的平均化处理在优选实施例中被最优地 进行为加权平均,其中,对应的灌注指数或QI充当加权因子。这促进"较好的"区给出更为 可靠的结果。
[0124] 针对CCHD的优选指标为导管后与导管前的差异。以更为普遍的方式,瓦片或较小 身体区的Sp02差异能够以关于总体Sp02平均值的假彩色被呈现为一种Sp02梯度地图。这 与呈现完整范围的Sp02相比促进了小的差异的可见性。
[0125] 相机Sp02能够受校准偏移影响,导致较不准确的读数。该问题在一实施例中通过 对婴儿添加至少一个正常脉搏血氧测定通道和探头并将该肢的对应相机读数校准为作为 一种体内一点校准的值而得以解决。即,向针对该肢的相机读数添加偏移Sp02以匹配脉搏 血氧计Sp02数值:
[0126] 偏移=Sp02_相机_LL_Sp02_脉搏血氧计_LL。
[0127] 该偏移然后能够应用于针对子区i的全部个体相机Sp02读数:
[0128]Sp02_相机_i_校正=Sp02_相机_i-偏移。
[0129] 图9示出了根据本发明的系统Γ的另一实施例。系统Γ包括睡篮11,所述睡篮 11包含床垫12并且被安装在滚轮架13上,所述滚轮架13具有轮子以为系统Γ提供移动 性。睡篮11被布置在中心地带以固定保持婴儿100和其他系统部件。尤其地,系统Γ包 括相单元14,所述相机单元14包括成像单元(相机)2和光源10以提供良好的中心光斑来 良好地对婴儿的身体进行成像。显示器15和控制单元16被定位在对操作者而言方便操作 系统和看到结果的地方。该部分也可以包含系统的其他元件,如处理单元3、用于将筛查结 果形成文件的打印机17、用于将婴儿的筛查结果记入日志的存储器18,以及用于提供对医 院信息系统(HIS)的连接以例如使得能够将筛查结果下载到医院信息系统的接口 19。
[0130] 一般地,在场景被周围环境光(即,日光)和/或来自人工光源的光(其直接或间 接地朝对象100发出光)照亮时就足够了。额外地或备选地,系统1也能够包括发出光并 将光导向对象100的光源。光源的使用在周围环境光源未提供足够的光或在周围环境光源 的谱未在期望的波长处提供足够的功率时是尤其有益的。为了对相机2提供最佳可能信号 并获得良好的信噪比,优选使用这样的专用照明。针对最佳筛查结果的最优设置将确保几 乎没有由操作者引起的阴影影响、针对每个颜色通道足够的光水平,以及关于对象100相 对定义明确的相机/光位置。
[0131] 任选的控制单元16被配置为尤其控制成像单元2的灵敏度和/或被配置为控制 光源10的功率。由于被用作成像单元2的探测器或图像传感器的动态范围是有限的,因此 必须根据被观察场景中的光照情况来调节快门和电子偏移。光源10能够是设定成像单元 2的图像传感器的最优操作点的控制环的部分。最优在该语境中指的是没有信号剪裁的输 出信号,没有图像传感器的个体探测器的饱和,以及至少针对对应于第一标记区和/或第 二标记区的探测器区的良好信噪比。
[0132] 出于识别的目的,新生婴儿一般携带腕带形式的标签103。标签103可以被设计为 这样的形式:即,使得所使用的相机2能够被同时共享为辨识患者ID标签103并在筛查记 录中将筛查结果自动分配给该婴儿100。额外的识别单元7,例如特定处理器或在处理单元 3上运行的软件,可以被提供用于从一个或多个图像帧识别婴儿100。通过成像系统以及例 如与图像扫描器一起发现的条形码扫描器或者光学字符辨识系统中所使用的相机的已知 的电子识别方法能够被用于该目的。该方法在将筛查结果匹配到患者记录中给出高安全措 施。该方法得到比利用单独的自动辨识系统的系统(如RFID接收器或专用条形码扫描器) 更低的成本。
[0133] 图10描绘了特殊的固定保持元件4、5、6(也被称作固定器件)能够在测量期间被 如何应用以使移动伪影最小化的范例。在该范例中,婴儿100被若干挡板部分包围,所述挡 板部分能够被适配到婴儿的形状和大小。元件4能够从侧壁移入,以保持手臂贴着躯干并 向下。元件5能够与元件4一起用于固定婴儿的腿。元件6能够从顶壁向下移动,以固定 保持婴儿的头部直立。挡板材料能够为床垫系统的部分并且例如通过尼龙搭扣固定件或任 何其他固定方式被固定保持在床垫表面上。挡板材料也能够是睡篮构造的部分并且滑入滑 出以用于固定。
[0134] 应当理解,该设计必须对婴儿施加不约束皮肤灌注的小压力以及应当不太阻挡相 机视野。挡板也能够包含光学元件(例如,LED和光电二极管)以构成普通的Sp02探头。 如果接收器和发射器是并排的,则它们能够形成反射探头。如果挡板包含一种环,则挡板也 能够构成部分或完全缠绕手臂或腿的透射探头。
[0135] 通过范例的方式,本发明能够应用在健康护理的领域中,尤其是在用于对患者或 新生婴儿的非干扰性远程监测或筛查的健康护理的领域中。各种生命体征能够被广泛地监 测并用于筛查。尤其是对新生婴儿的针对CCHD(以及潜在的其他心脏异常)的筛查,本发 明非常有用。
[0136] 尽管
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