用于估计人员的心血管健康的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于估计人员的心血管健康的系统、方法、处理器和处理方法。另外，本发明涉及用于实现所述处理方法的计算机程序。
【背景技术】
[0002]心血管健康在若干领域是重要的，诸如体育、健康产业、临床诊断、预后和康复以及无症状个体中的自监视。健康的直接测量要求最大生理努力，其与心血管事件的较大风险、昂贵设备和专门人才相关联。健康的间接估计克服这些限制中的一些，但是仍旧要求严格经受特定协议，花费时间并且通常涉及特定装备(诸如实验室自行车、台阶等)的使用。
[0003]US 6，241，684公开了一种设备，其能够确定最大氧气摄取数量而没有大型设备的约束或要求实施麻烦的操作。设备显示针对对应于适当锻炼强度的脉搏率的上限值和下限值，并且以无线方式借助于光通信实现诸如脉搏波信号之类的信息去往和来自处理脉搏波信息的信息处理设备的发送和接收。设备提供有用于检测测试对象的脉搏波形的脉搏波检测器;用于从脉搏波形确定测试对象的心跳率的FFT处理器;用于在测试对象跑步时检测身体运动的身体运动检测器;用于从测试对象在跑步期间的身体运动确定基音的FFT处理器；用于从跑步期间的身体运动确定基音、测试对象的步幅和锻炼强度的锻炼强度计算器；以及用于记录由Astrand-Ryhming诺模图指示的关系并且从心率和锻炼强度确定最大氧气摄取数量的诺模图记录器。所获取的最大氧气摄取数量除以测试对象的体重，以计算每单位体重的最大氧气摄取数量。接着，根据性别确定最大氧气摄取数量和脉搏，并且脉搏率与上限和下限值系数相乘，以确定针对该脉搏率的上限值和下限值。
[0004]WO 2012/057852 Al公开了用于检测局部缺血并且对局部缺血的类型进行分类的技术。生成和评估心脏活动的电描记图。检测局部缺血并且基于在电描记图中是否检测到或者首次检测到电描记图度量的改变而将其分类为良性或恶性。还可以考虑电描记图度量中的改变和心率或患者活动中的改变的相对时序。系统可以通过指令患者锻炼或增加心脏起搏率来创建用于检测局部缺血的压力测试。
[0005]EP 2 524 647 Al公开了用于确定人员的睡眠阶段的系统和方法。检测心率和身体移动并且对其进行分类。标识心率类别和身体移动类别的组合并且基于此确定人员的睡眠阶段和/或睡眠事件。
[0006]EP 2 335 563 Al公开了一种包括心脏活动传感器和另外的运动传感器的用于处理锻炼相关数据的系统。用户希望实施的锻炼类型由用户通过用户接口输入。可以基于此计算与锻炼相关信息。
[0007]Altini等人公开了使用心率归一化因子个性化能量消耗估计以便降低能量估计误差和个体间变异性(“Personalizing energy expenditure estimat1n using acard1respiratory fitness predicate，，，7th Internat1nal Conference onPervasive Computing Technologies for Healthcare (PervasiveHealth)，第65-72页，2013年5月5日-8日)。所述归一化因子的估计是基于包括对象在躺下休息时和在以不同速度步行时的心率连同人体测量特性的固定参数集合。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供用于估计人员的心血管健康的系统、方法、处理器和处理方法，其不要求用户严格遵循预确定的协议和/或使用比如跑步机或测力计之类的某个装备，但是允许用户在日常生活情形中可靠地评价他的心血管健康。
[0009]在本发明的第一方面中呈现了一种用于估计人员的心血管健康的系统，包括 -用于获取包括关于人员的心率的信息的心率信号的心率监视器，
-用于获取指示人员的身体活动的活动信号的活动监视器，
-用于基于所获取的活动信号对人员的活动进行分类的分类器，
-用于基于所获取的心率信号和活动的分类而选择从所获取的心率信号获得的一个或多个心率特征以用于使用在人员的心血管健康的估计中的选择器，以及-用于基于一个或多个所选心率特征估计人员的心血管健康的估计器。
[0010]在本发明另外的方面中呈现了一种用于估计人员的心血管健康的处理器，包括处理构件，其配置成
-基于指示人员的身体活动的所获取的活动信号而对人员的活动进行分类，
-基于所获取的心率信号和活动的分类而选择从包括关于人员的心率的信息的所获取的心率信号获得的一个或多个心率特征以用于使用在人员的心血管健康的估计中，并且-基于一个或多个所选心率特征估计人员的心血管健康。
[0011]在本发明再另外的方面中，提供了对应方法、包括程序代码构件的计算机程序，所述程序代码构件用于当所述计算机程序在计算机以及在其中存储计算机程序产品的非暂时性计算机可读记录介质上实施时使计算机执行本文所公开的处理方法的步骤，所述计算机程序产品在由处理器执行时导致执行本文所公开的处理方法。
[0012]本发明的优选实施例在从属权利要求中限定。应当理解的是，所要求保护的方法、处理器、计算机程序和介质具有与所要求保护的系统类似和/或等同的优选实施例并且如从属权利要求中所限定的那样。
[0013]本发明是基于以下想法:评价(“估计”)人员(用户)的心血管健康而不让人员经受任何特定协议。通过监视用户的心率(HR)和身体活动，识别由人员执行的活动类型(“对其进行分类”)，并且主要基于该识别决定使用哪些HR特征以便评价人员的健康。另外，关于哪个HR阶段当前可得到的信息用于选择用于估计人员的健康的最适当的HR特征。因此，人员需要严格遵循耗时并且在若干情况中要求特定装备(诸如台阶机、跑步机或测力计)的预确定协议的问题得以克服。本发明允许人员的心血管健康在日常生活情形中的精确估计。
[0014]一般地，各种种类的活动监视器可以用于获取指示人员的身体活动的活动信号。优选地，获得包括例如活动计数(每单位时间的移动数目)、活动强度、移动身体部分的加速度等的活动模式。在优选实施例中所述活动监视器包括用于获取作为活动信号的指示人员身体的至少部分的加速度的加速度信号的加速度计。这样的加速度计是广泛已知的、廉价的并且可以由人员容易地穿戴而不阻碍人员的移动性。
[0015]根据另一实施例，所述分类器配置成至少将人员的活动分类成活动和无活动，特别地分类成骑行、步行、跑步、上升、稳定恢复和无活动。活动类型可以分类得越好，可以用于健康评价的HR特征就选择得越适当。优选地，应用一个或多个回归模型并且从活动信号获得的各种参数用于该分类。
[0016]在实施例中，所述选择器配置成从包括心率恢复、峰值心率、心率变异性、心率上升、静息心率的心率特征组选择一个或多个心率特征。
[0017]优选地，所述选择器配置成基于当前存在哪个心率阶段而选择一个或多个心率特征。例如，在上升HR的情况中优选地使用与在HR恢复的情况中(则所使用的HR特征例如是前10秒内的时间常数、线性截距)的不同的HR特征(例如斜率、线性截距)。
[0018]估计器有利地配置成估计指示人员的身体健康的最大氧气摄取。心血管功能可归因于最大心脏输出，其经由一般已知的Fick原理而涉及最大氧气摄取(V02max)，如例如在Bassett DR, Jr., Howley ET的Limiting factors for maximum oxygen uptake anddeterminants of endurance performance, Med Sci Sports Exerc.2000年I月；32(I):70-84中描述的那样。
[0019]在再一实施例中，系统还包括用于接收包括人员的年龄、性别、重量、高度、体质指数中的一个或多个的关于人员的用户信息的接口。另外，在该实施例中，所述估计器配置成基于一个或多个所选心率特征和用户信息而估计人员的心血管健康。这进一步增加健康估计的精确性。优选地在考虑针对实验室中评价的相对误差加权的每一个心率特征来估计的平均V02max的情况下优选地计算心血管健康。
[0020]优选地，所述选择器配置成将以下选择作为心率特征
-如果检测到人员的身体活动则从峰值心率导出的一个或多个心率特征，
-如果没有检测到人员的身体活动则一个或多个心率恢复参数，和/或-如果没有检测到人员的身体活动并且如果人员的心率处于静息状态则一个或多个心率统计测量。
[0021]该实施例已经显示出提供健康估计的可靠且精确的结果。