用于心脏状况的远程探测的系统和方法与流程

本发明属于受试者的参数的监测的领域，并且可能与受试者的心脏状况的远程监测相关。

背景技术：

以下列出了被认为作为与当前公开的主题相关的背景的参考文献：

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本文中对上述参考文献的承认并不被推断为意指这些是以任何方式与当前公开的主题的专利性相关。

背景

充血性心力衰竭(chf)是一种影响美国500多万人和全球3700多万个体的心脏病。chf发生在心脏不能以足够的速度有效泵血来满足身体对氧气和营养的供应的需求时。患者的心脏状况的有效监测可以用于简化诊断并提供治疗，其能够协助患者有效地管理他们的状况。

在医学的各种领域中，患者的状况可以在从患者收集的声学数据的协助下来被诊断。常用的听诊器已经成为医生的象征，并以简单且非侵入性的方式提供声学信号的探测。正在开发其他技术，提供电子远程探测声学信号。

已知几种光学感测技术，其可用于探测振动，并因此能够探测声学数据。例如：

us8,638,991提出了一种用于对对象成像的方法。该方法包括使用聚焦在从对象移位的平面上的成像系统来对从对象传播的相干散斑图案进行成像。

us2013/0144137和us2014/0148658提出了一种用于监测受试者的身体的一种或更多种状况的系统和方法。该系统包括控制单元，该控制单元包括用于接收图像数据的输入端口、存储器设施(utility)以及处理器设施。图像数据指示由像素探测器阵列测量的数据，并且是根据某个采样时间模式由受试者的身体的一部分响应于相干光对其的照明而生成的散斑图案的序列的形式。存储器设施存储一个或更多个预定模型，该模型包括指示一个或更多个可测量参数与受试者的身体的一种或更多种状况之间的关系的数据。处理器设施被配置并可操作用于处理图像数据以确定一个或更多个相应的身体状况；以及生成指示相应的身体状况的输出数据。

总体描述

本领域中需要一种能够快速并连续地监测受试者/患者的心脏活动的新技术。本发明提供了被配置用于在通常不需要与被监测的受试者物理接触的同时对心脏活动的远程监测的系统和方法。

本发明的技术利用从受试者的身体上的一个或更多个选择的区域收集的振动信号的远程探测以用于确定指示患者心脏状况的数据。典型地，可以通过从受试者上的一个或更多个选择的区域返回的相干电磁辐射(例如，光学辐射)的散射和反射形成的二次散斑图案的探测、并且使用选择的采样率确定沿某个时间时段探测到的散斑图案之间的相关性来收集信号。连续探测到的散斑图案之间的相关函数对应于被检测区域的取向、曲率和/或位置的变化，从而能够以由收集和探测单元确定的采样率探测纳米级移动。因此，所谓的基于散斑的探测技术能够探测与物理移动(内部或外部)相关联的移动和/或振动，以及导致检测区域的材料作为膜振动的声学信号。

因此，本发明的技术提供了一种监测系统，其被配置为包括或可连接到一个或更多个基于散斑的探测单元。监测系统包括接收器单元和处理设施，所述接收器单元被配置并可操作用于接收输入数据，该输入数据包括对应于随时间以选择的采样率从受试者收集的信号的数据，并且处理设施被配置用于接收指示收集的信号的所述输入数据并用于处理所述数据以确定指示受试者心脏状况的数据。

处理设施被配置并可操作用于在输入数据内识别一个或更多个数据序列，该数据序列指示声学信号并对应于心音。这种心音信号通常包括对应于与心室收缩相关联的s1音的信号和对应于与心室心缩的末期相关联的s2音的信号，并且还可以包括附加的心音，例如s3和/或s4。处理设施还根据参数分析声学信号的序列，该参数包括信号周期性、探测到的声学信号(例如，s1和s2音)的幅度、声学信号(例如，s2音)的能量以及与收集的序列内的s1和s2音相关联的声学信号之间的间隔。处理设施还被配置用于根据分析的数据生成指示受试者心脏状况的数据。

在这方面，本发明的监测系统被配置用于接收一个或更多个数据流形式的输入数据(例如，图像数据流，或者关于散斑图案的序列之间的确定的相关性的数据)，包括与从受试者/患者上的一个或更多个检测区域探测到的振动相关联的数据。这种振动可以至少部分地与源自受试者的身体的声学信号(例如，心音、呼吸声音、关节运动相关的声音等)相关联。本发明的技术利用振动信号的处理，识别与心脏活动相关联的声学信号并分析心脏相关的声学信号来确定关于受试者/患者心脏状况的数据并生成相应的输出数据。

通常，心音的分析基于s1和s2音的探测，s1和s2音分别对应于将血液推入主动脉的心室收缩以及心室心缩的末期处主动脉瓣和肺动脉瓣的闭合，并确定心脏相关的参数，例如心率、s1和s2音之间的时间差、音的幅度和/或能量、在周期结束或开始时出现的附加心音(例如，s3和s4)的存在，并且通常指示疾病状况。通常，这些心音的分析是由医生在使用听诊器听患者的心脏时执行的。使用本发明的技术能够远程监测心脏状况，以及维护并存储关于心音的数据，以用于对患者的状况的变化进行附加处理和客观监测。此外，光学检测的使用使得能够无缝监测患者的状况，同时不需要任何物理接触来收集关于患者的数据。

因此，根据本发明的广泛方面，提供了一种用于监测受试者心脏状况的监测系统，该系统包括：

接收器设施，其用于接收输入数据，该输入数据包括对应于随时间从受试者连续收集的信号的数据并且指示心音的序列；

处理设施，其被配置并可操作用于处理所述输入数据以确定指示受试者心脏状况的数据；所述处理包括：在所述输入数据内识别对应于心音的声学信号的序列，该心音包括对应于心室收缩的s1信号和对应于心室心缩的末期的s2信号；根据包括信号周期性、s1和s2音的幅度以及收集的序列内的s1和s2音之间的间隔的参数，分析声学信号的序列；以及根据分析的数据生成指示受试者心脏状况的数据。

通常，所述心脏状况可以与充血性心力衰竭(chf)相关。

根据一些实施例，所述分析可以包括以下中的至少一个：

分析信号s1的幅度，并且确定心室收缩的力和心缩期间形成的心室压力的量的测量结果，以用于识别降低的心脏收缩力的状况，

分析信号s2的幅度和能量，并且确定主动脉和肺动脉中的闭合压力的量的测量结果，以用于识别增加的动脉血压的状况；以及

分析周期的信号s1和s2之间的时间间隔，并确定所述时间间隔是否短于预定值，以用于识别收缩性心力衰竭的状况。

根据一些实施例，所述处理还可以包括分析所述周期的至少两个周期的时间模式，以用于识别与出现在周期结束时并指示疾病状况的第三心音s3相关联的信号的出现的状况。

根据一些实施例，所述处理还可以包括分析所述周期的至少两个周期的时间模式，以用于识别与出现在周期开始时并指示疾病状况的第四心音s4相关联的信号的出现的状况。

根据一些实施例，所述接收器单元可以被配置用于与至少一个测量单元进行信号通信，该测量单元可操作用于随时间从受试者连续收集所述声学信号，并提供由接收器单元接收的所述相应的数据。

测量单元可以包括：至少一个辐射源单元，其被配置用于生成选择的频率范围的相干电磁辐射，并将生成的辐射导向目标；以及与所述至少一个辐射源单元相关联的至少一个辐射探测单元，该至少一个辐射探测单元被配置用于收集从所述目标返回的辐射，并用于生成指示在所述收集的辐射中形成的二次散斑图案的数据。

附加地或可替换地，接收器单元可以被配置并可操作用于与多个的两个或更多个测量单元进行信号通信，所述处理设施被配置并可操作用于接收对应于从所述多个测量单元接收的数据的输入数据，并且用于对所述输入数据执行盲源分离，从而将心脏相关的声学信号与由所述多个测量单元探测的其他信号分离。

根据一些实施例，所述多个的两个或更多个测量单元可以被配置为使得所述多个测量单元指向所述受试者上的多个不同检测区域。

根据一些实施例，所述至少一个测量单元可以被配置为利用在1ghz和3thz之间的选择的频率范围处的相干辐射。选择的频率范围可以在2ghz和300ghz之间。

根据本发明的另一个广泛方面，提供了一种系统，包括：

至少一个辐射源单元，其被配置用于生成选择的频率范围的相干电磁辐射，并将生成的辐射导向目标；

至少一个辐射探测单元，其与所述至少一个辐射源单元相关联，该至少一个辐射探测单元被配置用于收集从所述目标返回的辐射，并用于生成指示在所述收集的辐射中形成的二次散斑图案的数据；以及

控制单元，其可连接到所述至少一个辐射源单元和所述至少一个辐射探测单元，并且被配置用于接收输入数据，该输入数据包括与探测到的二次散斑图案相关联的图像数据片的至少一个序列，并且用于处理所述输入数据以确定目标的一个或更多个参数。

根据一些实施例，所述目标可以是患者，所述目标的一个或更多个参数可以包括所述患者的心脏活动的一个或更多个参数。

根据一些实施例，控制单元可以包括至少一个处理设施；该处理设施包括：

相关模块，其被配置并可操作用于接收关于输入数据片的序列的数据，每个输入数据片对应于探测到的散斑图案，并且用于处理数据片的序列以确定连续数据片之间的相关函数，所述相关函数指示被检测区域内的点的位置的变化；

信号探测模块，其被配置用于接收关于所述被检测区域内的点的位置的变化的数据，并由此确定对应于目标的选择的一个或更多个参数的信号数据。

根据一些实施例，信号探测模块可以包括：

频率滤波模块，其被配置并可操作用于选择性地滤波关于被检测区域内的点的位置的变化的所述数据，并确定与源自所述被检测区域的声学信号相关联的信号数据；

心脏活动模块，其被配置并可操作用于接收所述声学信号和确定与心脏活动声音相关联的信号部分；

心脏效率模块，其被配置并可操作用于从心脏活动模块接收关于心脏活动声音的数据，并确定心脏活动的效率的一个或更多个参数。

根据一些实施例，所述心脏活动的效率的一个或更多个参数可以包括以下中的至少一个：心率、心室和心房收缩之间的时间间隔、s3和s4心音。

根据一些实施例，所述电磁辐射的选择的频率范围可以包括1ghz和3thz之间或3ghz和300ghz之间的辐射频率。所述目标的一个或更多个参数可以包括指示目标的内部电活动的数据。

根据一些实施例，系统可以包括多个辐射源单元和对应的多个辐射探测单元，多个辐射源单元被配置用于从多个不同方向将电磁辐射导向所述目标上，所述控制单元被配置并可操作用于接收输入数据，该输入数据包括对应于由所述多个辐射探测单元收集的二次散斑图案的多个数据流，并且用于通过盲源分离来处理所述输入数据，从而确定所述目标的断层数据。

所述控制单元还可以包括至少一个处理设施；该处理设施包括：

相关模块，其被配置并可操作用于接收关于包括输入数据片的多个序列的输入数据，每个输入数据片对应于探测到的散斑图案，并且用于处理数据片的序列以确定连续数据片之间的相关函数，所述相关函数指示被检测区域内的点的位置的变化；

盲源分离模块，其被配置并可操作用于接收多个数据片，每个数据片对应于由某个辐射收集单元探测到的连续散斑图案之间的相关性，并且用于处理所述多个相关性以用于确定指示目标的参数的断层数据。

附图简述

为了更好地理解本文公开的主题并且为了例示其在实践中可以如何被实施，现在将仅仅通过非限制性示例的方式参考附图描述实施例，其中：

图1示意性地例示了根据本发明的一些实施例的监测系统；

图2显示了与正常心动周期和收缩性心力衰竭患者的心动周期相关联的ecg、压力和声学参数；

图3显示了心脏活动的一般ecg和声学参数；

图4是例示根据一些实施例的本技术的操作的流程图；

图5示意性的图示了根据本发明的一些实施例的监测系统及其处理设施的配置；

图6示意性地例示了根据本发明一些实施例的监测系统，其利用多个测量单元并提供盲源分离选项；以及

图7例示了在微波电磁辐射中使用基于散斑的测量单元收集的纳米振动数据。

实施例的详细描述

如上所指示，本发明的技术利用振动和声学信号的远程探测以用于确定并提供指示受试者心脏状况的数据。参考图1，其示意性地图示了根据本发明的一些实施例配置的监测系统500，并且监测系统500可连接到用于从受试者p上的检测区域s收集数据的一个或更多个测量单元100(在该示例中显示了一个这样的测量单元)。监测系统500包括可连接到一个或更多个测量单元100的接收器设施510和处理设施520，处理设施520被配置用于接收指示在检测区域处探测到的振动的输入数据，并用于处理输入数据以确定受试者的心脏状况。监测系统500通常还包括通信/用户接口模块530，并且还可以包括这里未具体显示的存储器设施和/或网络通信设施。

如所指示的，监测系统500可连接到一个或更多个测量单元100。测量单元100通常可以是基于散斑的测量单元。更具体地，这种测量单元100通常可以包括辐射源单元110，辐射源单元110被配置用于生成选择的波长范围的相干辐射，并将生成的辐射引导到受试者p上的检测区域s；以及探测单元120，探测单元120被配置用于收集从检测区域s返回/散射的辐射，并生成对应于收集的辐射中的二次散斑图案的图像数据片。为此，探测单元120通常用于捕获对应于沿着收集的辐射的光学路径的中间平面的图像数据片，实际上提供了检测区域s的散焦图像。这或者通过利用光学布置将选择的中间平面成像到探测器阵列上，或者通过将探测器阵列定位在选择的中间平面处来提供。探测单元120以选择的采样率操作以提供图像数据序列，同时每个图像数据片具有等于或低于探测器阵列的几何分辨率的某个几何分辨率。在一些配置中，探测单元120还可以包括一个或更多个光学元件，其被配置用于以降低几何分辨率为代价来增加时间采样率。

监测系统500的接收器设施510被配置并可操作用于接收指示检测区域的振动信号的输入数据的流。这种输入数据通常可以包括指示以预定的、选择的采样率收集的探测到的二次散斑图案的图像数据片的流。接收器设施510可以被配置用于预处理输入数据，以确定连续图像数据片之间的相关性以用于确定振动数据。替代地或附加地，一个或更多个测量单元100可以执行这种预处理，并且接收器设施510可以接收指示不同散斑图案之间的这种相关性的数据，其中收集的散斑图案之间的相关性对应于检测区域的位置、取向和/或曲率的变化，因此当以足够的采样率随时间被收集时，相关性数据对应于检测区域的振动或移动。

接收器设施510将接收到的输入数据传送到处理设施520和/或存储器设施，用于存储以及进一步处理和分析。处理设施520可以包括一个或更多个处理器单元和/或可与远程一个或更多个处理器连接，并且被配置并可操作用于处理输入数据以生成并提供指示受试者心脏状况的数据。更具体地说，处理设施520可以操作用于根据信号频率和幅度对输入数据进行滤波，以提供与声学信号相关联的数据，该数据具有由机械振动导致的降低的效果或噪声。此外，处理设施520可以对声学信号施加频率滤波，并定位对应于心动周期(例如，每分钟具有40-200个重复周期)的重复信号模式。在重复周期内，处理设施520可以操作以识别与s1和s2心音相关联的信号特征，s1和s2心音对应于受试者的心脏的一般泵送活动，并且基于与心脏活动相关的声学信号来确定关于心脏状况的数据。通常，除了s1、s2心动周期之外，处理设施还可以识别附加的心脏相关的声学数据，提供关于心脏状况的附加指示。例如，处理设施可以识别s3和/或s4心音，以及识别也可能与心脏状况相关联的呼吸周期。

通常，根据本发明的一些实施例，监测系统500可被配置用于监测并探测与充血性心力衰竭(chf)或其他心脏疾病相关联的状况。chf是影响美国500多万人和全球3700多万个体的心脏状况，并且是住院的主要原因之一。chf有几种临床表现，在疾病末期，心脏的异常功能导致不充足的血液流动来满足身体的组织的需要。通常，心脏失去推进力是因为心肌失去伸展和收缩的能力。通常，心室在心跳之间没有充分充盈血液，并且调节血流的瓣膜可能会渗漏，允许血液回流或返流。动脉循环的损伤可能会剥夺重要器官的氧气和营养。chf患者更容易经历呼吸窘迫、焦虑、压力、心脏代偿失调、疲劳、无力执行日常任务以及静脉血栓栓塞。然而，并非所有chf患者都会立即出现虚弱症状。有些人可能积极地生活好几年，没有什么限制。然而，疾病无情地发展，并且随着疾病的发展，它趋于变得越来越难以控制。因此，通过适当跟踪chf的发展或消退，能够更有效地管理治疗。应当注意的是，心脏状况的诊断是由医生基于心脏功能的各种测量并且通常使用心电图(ecg)和超声心动图执行的。然而，与医生使用听诊器类似，使用本发明的技术监测心音提供了关于心脏状况初始迹象的数据，以及能够进行长时间监测，同时要求与患者有限的身体接触并且优选无身体接触，并且能够对收集的数据进行客观监测和比较，以监测患者的状况的发展。

为此，本发明的技术提供了对心脏状况的监测和跟踪。如上所指示，处理设施520被配置并可操作用于识别对应于心脏活动的周期的声学信号的序列。时间间隔或心音幅度随时间的相对变化或心音异常(例如，附加的音、杂音等)指示心力衰竭(hf)的发展或消退。这种chf相关的变化可以包括：

s1音的降低的强度---s1音出现在心室收缩开始时，并且就在明显的颈动脉脉搏之前。s1音的强度与心室收缩的力和心缩期间产生的心室压力的量直接相关。较低的s1强度(幅度和能量)通常可以与充血性心力衰竭以及其他心脏状况导致的降低的心脏收缩性相关联。导致s1心音降低或“柔和(soft)”的附加因素可以包括左心室肥大、瓣膜功能不全(二尖瓣)、或心律失常(av-block，lbbb)等。肥胖和肺气肿也可以降低s1的强度。

s2音的增强的强度---s2音出现在心室心缩末期。s2音与主动脉瓣和肺动脉瓣的闭合相关联。s2音的强度与主动脉和肺动脉的闭合压力的量直接相关。在chf患者中，s2的幅度和能量可以因增加的动脉血压而增加(这增加了肺动脉瓣和主动脉瓣闭合的力)。

s1和s2心音之间的时间间隔减少或改变---由于收缩性心力衰竭相关联的心室收缩力受损，s1心音和s2心音之间的时间间隔(心室心缩时间)在其后的心动周期中可以减少。这种现象通常归因于心室生成足够长期压力以便将血液推动到主动脉和肺动脉干(特别是在射血分数降低的患者中)的能力降低。

s3心音的存在---s3心音可以出现在心动周期结束时。虽然s3音的存在对于健康的年轻成年人或儿童来说可能是正常的，但对于40岁以上的成年人来说，这通常是心脏病的迹象。s3心音的存在可以指示心室功能障碍和/或迅速心室充盈(容积过载)，如chf患者所发生的那样。

s4心音的存在---s4心音可以恰好出现在正常s1音之前，并且是心房收缩强行地试图克服僵硬和肥厚性心室的结果。s4音的存在被发现是指示高血压、肥厚型心肌病、心肌病、局部缺血和/或心肌梗死。

心率变异性(hrv)超出预定限度---心率变异性是对某个时间范围内心跳之间的时间变化的测量。hrv数据可以提供指示自主神经系统功能的生物标记数据。通常，低于预定的较低阈值的降低的hrv与增加的交感神经张力(tone)、增加的心率(hr)和压力相关联。这在增加的hrv高于相应的上限时与增加的副交感神经张力、降低的心率和较低水平的压力相关联。在这方面，较低的hrv值可以与对于心肌感染、缺血性心肌病和chf患者的死亡率的增加的风险相关联。此外，由hrv识别的高风险子组可以被认为是对附加的药物治疗和调整的治疗方案的候选。

附加的声学信号模式可以包括杂音音、拉长的s1或s2音的存在，以及心音模式中的附加变化，这可以在随时间连续地或周期性地监测患者的心脏活动时被确定。

如上所指示，处理设施520通常可操作用于基于从受试者收集的关于振动的接收的数据(包括声学信号的序列)分析一个或更多个上述参数。基于序列，处理设施可以确定瞬时心率、心率的变化、s1和s2心音的幅度和能量以及s3和s4心音的存在，并将指示其的数据提供给操作者，从而指示受试者的心脏状况。此外，在一些配置中，处理设施520可以存储从受试者收集的心脏活动声音的数据，并将存储在储存设施(本地或远程的储存设施)中的早期(过去)数据与新收集的心脏活动数据进行比较，从而实现比较以识别受试者的心脏活动的变化以及心脏状况的发展或消退。

在一些另外的实施例中，处理设施可以利用关于附加声学信号的数据以用于增强心脏状况数据。这种附加数据可以包括：

病理性肺呼吸音，例如延长的呼吸音，其通常被称为双肺部罗音(bibasilarrales)或“爆裂音(crackles)”。这些延长的呼吸音与增加的呼吸短促以及增加的呼吸率相关。这可以是由例如可以是左侧chf继发的肺水肿引起的。

降低的脉压(pp)。脉压的变化和降低被认为是进展性(轻度到晚期)hf患者死亡的预测。

颈动脉-桡动脉脉搏波速度(pwv)的变化。这种pwv变化可能发生在chf患者身上，尽管与动脉僵硬度更密切相关联。

一些附加参数也可以提供给处理设施外部，例如手动地或利用提供相应数据的附加测量单元，可以包括：颈静脉扩张(由于增加的右心房压力)；以及由于没有充分排出体液导致的体重增加和下肢水肿的证据(肿胀的脚)。此外，如上所指示，这些参数可以与存储在储存设施中的先前测量的数据进行比较，并与当前测量结果进行比较，以有效追踪和探测心脏状况的变化。

在这方面，参考图2和图3，图2和图3图示了电和声学心脏活动中的时间变化，并例示了沿着心脏脉搏周期的s1、s2以及s3和s4心音。图2显示了对于正常人以及对于收缩性心力衰竭患者的心跳时段的ecg、压力和音图，并且图3显示了例示心脏活动的ecg和音图。

如图2所示，当心室收缩时(q)，由于血液被迫进入动脉形成了声学信号s1。此外，这与主动脉(ao)、左心室(lv)处增加的压力和左心房(la)处降低的压力相关联。当心室舒张时，动脉瓣膜闭合，形成s2声学信号。观察患有收缩性心力衰竭状况的心脏的操作，声学信号s1和s2之间的时间段以及相应的流量变化可以被缩短，并且第三心音s3可以由左心室和主动脉之间的血液的心悸引起。图2还包括与心脏活动时段的持续时间相关联的时间线信息，例如：射前时段pep、左心室射血时间lvet、心室内传导时间ivct、等容舒张时间ivrt、机电激活时间emat以及左心室心缩时间lvst。通常，这些心脏活动时段在医学界是众所周知的，并且一个或更多个心脏活动时段的持续时间的变化可以指示各种心脏状况。如上所指示，本技术利用使用光学测量和监测的声学数据的监测，以用于实现对患者心脏状况的有效探测和追踪。因此，本文中结合典型的心音(例如s1、s2以及有时s3和s4)例示心脏操作时段，以强调对心脏活动音的有效和可靠的监测可以提供关于患者的心脏状况和/或其变化的有价值的数据。

图3显示了ecg的关键标志，包括心动周期中的p-q-r-s-t电活动和s1、s2、s3和s4心音记录以及主要声学心动描记参数。如所示，s4音可出现在周期的开始处，并且s3音紧接在s2音之后出现在周期的结束处。ecg图表包括对应于心房收缩的p波、对应于心室收缩的q、s、r波以及对应于心脏活动的电复位的t波。附加符号包括：emat-机电激活时间；ivct-等容收缩时间；lvst-左心室心缩时间；la-左心房；lv-左心室；lvet-左心室射血时间；paft-心房前充盈时间；aaft-加速。

参考图4，其示意性地图示了根据本发明的一些实施例的处理设施520的操作技术。通常，技术包括提供或接收与患者的身体上检测区域的振动相关联的输入数据4010。输入数据通常通过确定与如上所述收集的散斑图案相关联的图像数据片的序列之间的相关性来确定。振动数据优选地根据选择的频带进行滤波4020，例如对应于诸如20hz至20khz之间的频率的声学信号，然而，即使高于20khz，也可以使用附加频率。声学数据被进一步被处理4030，用于确定对应于心脏活动的周期性的重复模式。这种心脏活动周期性可以在30心跳每分钟(bpm)至大约220bpm之间变化，并且通常在60-100bpm的范围内。如上所述，重复模式被检查4040以用于确定与特定心音相关联的信号部分，例如s1、s2音、s3和/或s4(如果存在)以及杂音音4040。对于识别的音，可以操作技术以用于确定关于信号强度和持续时间的数据，以及音之间的时间差4050。这些参数在上文中被描述为指示一种或更多种心脏状况。例如，使用一个或更多个适当训练的神经网络，或者与先前测量和存储的患者数据进行比较，分析关于音参数的确定的数据4060，以用于确定关于患者心脏状况和/或其变化的数据。确定的心脏状况数据可以作为输出数据被提供给操作者和/或医生4070，并且可以被存储以用于与能够对患者进行后续追踪的未来数据进行比较4080。

因此，处理设施520和监测单元500可以包括一个或更多个硬件和/或软件模块，其被配置并可操作用于执行上述操作任务。图5示意性地图示了根据本发明一些实施例的监测单元500以及其处理设施520的配置。如所示，并且如上所述，监测单元通常包括某些通信模块，例如接收器设施510以及通信和接口模块530，使得能够与一个或更多个光学收集单元100和操作者或医生进行有效的通信和接口连接，以及包括一个或更多个储存设施540，或者与一个或更多个储存设施540进行通信。接收器设施510被配置用于接收图像数据片的序列和/或它们之间的对应的相关性形式的输入数据，并将数据传送到处理设施520。如上所指示，例如通过一个或更多个收集单元100、接收器设施510或处理设施520本身可以对输入数据进行预处理以用于确定收集的散斑图案之间的相关性。此外，指示患者的心脏状况的收集的数据和输出数据可以优选地存储在储存设施540中，用于对患者的心脏状况的变化进行附加处理以及追踪。

处理设施520可以包括滤波模块5010，其被配置用于滤波来自输入数据的选择的频带；音探测模块5020，其被配置用于处理滤波的声学数据，并根据其周期性和重复来识别选择的心音；音参数模块5030，其被配置用于确定各种音相关的参数，例如如以上关于s1、s2、s3和s4音所描述的音幅度、能量、持续时间和音之间的时间差；以及心脏状况分析器5040，其被配置用于处理接收到的参数并确定关于患者心脏状况的数据。

还如上所指示，心脏状况分析器5040可以利用预先存储的数据，例如来自预先存储在储存设施540中的先前检查的患者的测量的心脏活动数据，以及附加的一个或更多个数据库，用于根据患者的状态/健康(其也可以存储在储存设施540中)的变化确定心脏状况的变化。此外，心脏状况分析器5040可以被配置为神经网络，根据多个被诊断的患者和相应的心音来训练和配置，以便结合上述用于心脏状况的标准来优化各种心脏状况的探测。

还如上所述，处理设施可以被配置用于存储与各种确定的参数相关联的数据，包括声学信号流、识别的心音、心音参数以及关于患者心脏状况的确定的数据，以供将来使用和比较，从而能够连续监测患者的健康。应当注意的是，本技术解决了使用声学数据(例如听诊器)进行患者诊断的主要缺点之一，因为它提供了客观的分析，并且能够存储测量的数据以用于附加的处理和检查，以及用于确定心脏状况变化的比较。

为了提高心音探测的效率，以及心音和可能与受试者活动相关联的其他声学信号之间的分离，本发明可以利用多个的两个或更多个测量单元100a和100b。图6例示了根据本发明一些实施例的多测量系统的配置。如图6例示的，不同的测量单元可连接到一个或更多个监测系统500，并且优选地连接到单个监测系统。测量单元的每一个指向受试者p上的不同检测区域sa和sb，并被配置从中收集振动/声学数据。监测单元还包括盲源分离模块515，其被配置用于接收由测量单元的每一个探测到的声学信号的数据流，并通过一种或更多种层析盲源分离技术分析多个数据流。

在这方面，术语层析盲源分离通常涉及一组方法，其用于处理来自各种方向的一组离散数量信号的混合的读取，并执行重构以及线性混合信号的盲源分离。测量单元的每一个感测来自不同方向(例如，来自前方以及来自后方)的纳米振动，提供心音和肺音以及可以被收集的附加音。通过盲源分离技术处理多个数据流可以在与心跳噪声相关联的噪声和呼吸音之间分离，从而能够单独地分析这些信号(经由硬件)，并将这些信息用于chf的早期诊断。

radon变换通常在盲源分离中很有用，提供关于来自多个混合信号的源的数据。传统radon变换的数学定义是：

g(s,θ)＝∫∫f(x，y)δ(x·cos(θ)+y·sin(θ)-s)dxdy

其中，g(s,θ)是二维地图的所有角度θ处的radon变换，并且s是沿角度θ方向的深度参数，f(x，y)和δ是狄拉克(dirac)δ函数。

盲源分离模块因此被配置用于接收多个声学数据流，并处理声学数据流以确定不同声学信号的位置源，从而能够识别肺部呼吸音上的心音以及任何其他可能被收集的声学信号。

应当注意，在不使用盲源分离的实施例中，可以基于时间和频率参数来分离不同的信号。例如，心音通常每分钟有40-200个周期，并且每个周期包括2-4个短音。同时呼吸音更长，并且幅度更低，并且与每分钟4-50个周期相关。

测量单元100通常被配置为将选择的波长范围的相干辐射发射到检测区域上，并收集关于返回辐射中的二次散斑图案的数据。传统技术利用可见光或近ir波长的光学辐射，使得能够使用光学布置以用于提供图像数据。本发明的技术还可以利用更长波长处的电磁辐射，例如1ghz和高达3thz，或者在3ghz和300ghz之间，提供更好的穿透深度，使得能够确定指示纳米振动的数据以及与改变组织相对于微波辐射的散射特性的电活动相关联的附加数据。在图7中例示了使用微波散斑探测的示例，其图示了通过电机盖的检测收集的多个连续微波生成的散斑图案之间的相关性。如所示，电机在约12hz的频率处生成振动，通过微波散斑相关性可以清楚地探测到这种振动。此外，应当注意，当使用逗留(linger)波长辐射或光学辐射时，监测系统也可以被连接到ecg单元，以用于提供与振动和声学数据分离的心脏电数据。