具有状态序列优化的心率估计设备的制作方法

文档序号:12534942阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于估计患者的心率的心率监测系统,包括:

光源,用于朝向患者引导第一光信号;

光学传感器,其检测来自所述患者的第二光信号,并且生成表示所述第一光信号在所述患者中的透射或反射的模拟光体积描记图信号即PPG信号;

模数转换器,其对所述PPG信号进行采样,并且生成对应于当前时间窗口的多个数字PPG采样值;以及

处理器,其被配置为:

根据所述数字PPG采样值获取所述当前时间窗口的频域频谱,

将针对所述当前时间窗口的多个状态识别为具有大于针对所述当前时间窗口的第一阈值的频域频谱中的振幅的心率假设,

针对多个潜在心率转换对中的每一个计算心率变化值,独立的心率转换对表示从针对先前时间窗口的多个心率假设中的一个心率假设到针对所述当前时间窗口的所述心率假设中的一个心率假设的心率转换,

依据对应心率变化值的函数和针对所述当前时间窗口的对应心率假设的频域振幅,来计算多个潜在心率转换对中的每一个的分支度量值,

针对所述当前时间窗口的每个心率假设,将多个独立的候选路径度量值计算为针对所述先前时间窗口的对应心率假设的对应分支度量值和对应路径度量值的和,

针对所述当前时间窗口的每个心率假设,选择所述多个独立的候选路径度量值中的最大一个,以及

将表示针对所述当前时间窗口的所述患者的心率的心率估计值确定为具有最大候选路径度量值的所述心率假设。

2.根据权利要求1所述的心率监测系统,其中所述处理器被配置为将所述潜在心率转换对中的每一个的所述分支度量计算为所述对应心率变化值的函数与针对所述当前时间窗口的所述对应心率假设的所述频域振幅的乘积,并且其中所述函数是所述对应的心率变化值的绝对值的单调递减函数。

3.根据权利要求2所述的心率监测系统,其中所述函数是所述对应心率变化值的所述绝对值的单调递减指数函数。

4.根据权利要求3所述的心率监测系统,其中所述函数是形式为α*e(-βX)的单调递减指数函数,其中X是所述先前时间窗口和所述当前时间窗口之间的心率变化,α是常数,并且其中所述处理器被配置为通过如果所述患者在低活动状态和高活动状态之间转换则选择性地减小β并且如果所述患者的活动状态是恒定的则选择性地增加β,来适应心率搜索空间的带宽。

5.根据权利要求1所述的心率监测系统,其中所述处理器还被配置为:

滤波所述数字PPG采样值以生成对应于所述当前时间窗口的多个滤波值;

对所述滤波值执行运动补偿处理,以生成对应于所述当前时间窗口的多个运动补偿值;以及

使用快速傅立叶变换算法来计算所述运动补偿值的频率内容,以生成所述当前时间窗口的所述频域频谱。

6.根据权利要求1所述的心率监测系统,其中所述处理器还被配置为:

如果所述当前时间窗口的心率假设没有在所述先前时间窗口的先前心率估计的预定距离阈值内:

则将表示所述当前时间窗口的患者的心率的所述心率估计值确定为所述先前时间窗口的先前心率估计,以及

将所述多个心率假设中的至少一些从所述先前时间窗口传播为针对所述当前时间窗口的心率假设。

7.根据权利要求1所述的心率监测系统,其中所述处理器还被配置为:

选择性地丢弃与大于预定距离阈值的心率变化值相对应的心率转换对;以及

为剩余的多个潜在心率转换对中的每一个计算所述分支度量值。

8.根据权利要求1所述的心率监测系统,其中所述处理器还被配置为选择性地丢弃具有低路径度量值的针对所述当前时间窗口的一个或多个状态。

9.根据权利要求8所述的心率监测系统,其中所述处理器还被配置为:

选择性地丢弃具有小于第二预定阈值的路径度量值的针对所述当前时间窗口的一个或多个状态;以及

选择性地丢弃具有小于所述路径度量值中的最大路径度量值与第三预定阈值之间的差的路径度量值的针对所述当前时间窗口的一个或多个状态。

10.根据权利要求1所述的心率监测系统,其中所述处理器还被配置为选择性地合并处于彼此预定距离阈值内的针对所述当前时间窗口的两个或更多个状态。

11.一种估计脉冲信号的速率的方法,所述方法包括:

根据所述脉冲信号的多个数字采样值获得针对当前时间窗口的频域频谱;

将针对所述当前时间窗口的多个状态识别为具有在所述频域频谱中的振幅大于针对所述当前时间窗口的第一阈值的速率假设;

针对多个潜在速率转换对中的每一个计算速率变化值,所述独立的速率转换对表示从先前时间窗口的多个速率假设中的一个速率假设到针对所述当前时间窗口的所述速率假设中的一个速率假设的速率转换;

依据对应的速率变化值的函数和针对所述当前时间窗口的对应速率假设的频域振幅,计算多个潜在速率转换对中的每一个的分支度量值;

对于针对所述当前时间窗口的每个速率假设,将多个独立的候选路径度量值计算为针对所述先前时间窗口的对应速率假设的对应分支度量值和对应路径度量值的和;

对于针对所述当前时间窗口的每个速率假设,选择所述多个独立的候选路径度量值中的最大值;以及

将表示针对所述当前时间窗口的所述脉冲信号的速率的速率估计值确定为具有最大候选路径度量值的速率假设。

12.根据权利要求11所述的方法,其中所述脉冲信号是表示光信号在患者中的透射或反射的光体积描记图信号即PPG信号;其中所述数字采样值是所述PPG信号的数字PPG采样值;其中针对所述当前时间窗口的所述状态是与所述患者相关联的心率假设;其中所述速率变化值是心率变化值;其中所述潜在速率转换对是潜在心率转换对;并且其中所述速率估计值是表示针对所述当前时间窗口的所述患者的心率的心率估计值。

13.根据权利要求12所述的方法,包括将每个所述潜在心率转换对的所述分支度量计算为所述对应心率变化值的函数与针对所述当前时间窗口的对应心率假设的频域振幅的乘积,并且其中所述函数是所述对应心率变化值的绝对值的单调递减函数。

14.根据权利要求13所述的方法,其中所述函数是所述对应心率变化值的绝对值的单调递减指数函数。

15.根据权利要求12所述的方法,还包括:

滤波所述数字PPG采样值以生成对应于所述当前时间窗口的多个滤波值;

对所述滤波值执行运动补偿处理,以生成对应于所述当前时间窗口的多个运动补偿值;以及

使用快速傅立叶变换算法来计算所述运动补偿值的频率内容以生成针对所述当前时间窗口的所述频域频谱。

16.根据权利要求12所述的方法,还包括:

如果针对所述当前时间窗口的心率假设没有在先前时间窗口的先前心率估计的预定距离阈值内:

则将代表针对所述当前时间窗口的所述患者的心率的心率估计值确定为针对所述先前时间窗口的所述先前心率估计,以及

将所述多个心率假设中的至少一些从所述先前时间窗口传播为针对所述当前时间窗口的所述心率假设。

17.根据权利要求12所述的方法,还包括:

选择性地丢弃与大于预定距离阈值的心率变化值相对应的心率转换对;以及

对于剩余的多个潜在心率转换对中的每一个计算所述分支度量值。

18.根据权利要求12所述的方法,还包括选择性地丢弃具有低路径度量值的针对所述当前时间窗口的一个或多个状态。

19.根据权利要求18所述的方法,还包括:

选择性地丢弃具有小于第二预定阈值的路径度量值的针对所述当前时间窗口的一个或多个状态;以及

选择性地丢弃具有小于所述路径度量值中的最大路径度量值与第三预定阈值之间的差的路径度量值的针对所述当前时间窗口的一个或多个状态。

20.根据权利要求12所述的方法,还包括选择性地合并在彼此预定距离阈值内的针对所述当前时间窗口的两个或更多个状态。

21.一种非暂时性计算机可读介质,包括用于估计患者的心率的可执行指令,当由处理器执行时,所述可执行指令使所述处理器:

根据所述脉冲信号的多个数字采样值获得当前时间窗口的频域频谱;

将针对所述当前时间窗口的多个状态识别为在所述频域频谱中的振幅大于针对所述当前时间窗口的第一阈值的速率假设;

针对多个潜在速率转换对中的每一个计算速率变化值,所述独立的速率转换对表示从针对所述先前时间窗口的多个速率假设中的一个速率假设到针对所述当前时间窗口的速率假设中的一个速率假设的速率转换;

依据对应的速率变化值的函数和针对所述当前时间窗口的对应速率假设的频域振幅,计算多个潜在速率转换对中的每一个的分支度量值;

对于针对所述当前时间窗口的每个速率假设,将多个独立的候选路径度量值计算为针对所述先前时间窗口的对应速率假设的对应分支度量值和对应路径度量值的和;

对于针对所述当前时间窗口的每个速率假设,选择所述多个独立的候选路径度量值中的最大一个;以及

将表示针对所述当前时间窗口的所述脉冲信号的速率的速率估计值确定为具有最大候选路径度量值的速率假设。

22.根据权利要求21所述的非暂时性计算机可读介质,其中所述脉冲信号是表示光信号在患者中的透射或反射的光体积描记图信号即PPG信号;其中所述数字采样值是所述PPG信号的数字PPG采样值;其中针对所述当前时间窗口的状态是与所述患者相关联的心率假设;其中所述速率变化值是心率变化值;其中所述潜在速率转换对是潜在心率转换对;并且其中所述速率估计值是表示针对所述当前时间窗口的所述患者的心率的心率估计值。

23.根据权利要求22所述的非暂时性计算机可读介质,包括另外的可执行指令,当由所述处理器执行时,所述另外的可执行指令使得所述处理器将每个所述潜在心率转换对的所述分支度量计算为对应心率变化值的函数与针对所述当前时间窗口的对应心率假设的所述频域振幅的乘积,并且其中所述函数是所述对应心率变化值的绝对值的单调递减函数。

24.根据权利要求23所述的非暂时性计算机可读介质,其中所述函数是所述对应心率变化值的绝对值的单调递减指数函数。

25.根据权利要求22所述的非暂时性计算机可读介质,包括另外的可执行指令,当由所述处理器执行时,所述另外的可执行指令使得所述处理器:

滤波所述数字PPG采样值以生成对应于所述当前时间窗口的多个滤波值;

对所述滤波值执行运动补偿处理,以生成对应于所述当前时间窗口的多个运动补偿值;以及

使用快速傅立叶变换算法来计算所述运动补偿值的频率内容以生成针对所述当前时间窗口的所述频域频谱。

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