1.一種用于估計患者的心率的心率監(jiān)測系統(tǒng),包括:
光源,用于朝向患者引導第一光信號;
光學傳感器,其檢測來自所述患者的第二光信號,并且生成表示所述第一光信號在所述患者中的透射或反射的模擬光體積描記圖信號即PPG信號;
模數轉換器,其對所述PPG信號進行采樣,并且生成對應于當前時間窗口的多個數字PPG采樣值;以及
處理器,其被配置為:
根據所述數字PPG采樣值獲取所述當前時間窗口的頻域頻譜,
將針對所述當前時間窗口的多個狀態(tài)識別為具有大于針對所述當前時間窗口的第一閾值的頻域頻譜中的振幅的心率假設,
針對多個潛在心率轉換對中的每一個計算心率變化值,獨立的心率轉換對表示從針對先前時間窗口的多個心率假設中的一個心率假設到針對所述當前時間窗口的所述心率假設中的一個心率假設的心率轉換,
依據對應心率變化值的函數和針對所述當前時間窗口的對應心率假設的頻域振幅,來計算多個潛在心率轉換對中的每一個的分支度量值,
針對所述當前時間窗口的每個心率假設,將多個獨立的候選路徑度量值計算為針對所述先前時間窗口的對應心率假設的對應分支度量值和對應路徑度量值的和,
針對所述當前時間窗口的每個心率假設,選擇所述多個獨立的候選路徑度量值中的最大一個,以及
將表示針對所述當前時間窗口的所述患者的心率的心率估計值確定為具有最大候選路徑度量值的所述心率假設。
2.根據權利要求1所述的心率監(jiān)測系統(tǒng),其中所述處理器被配置為將所述潛在心率轉換對中的每一個的所述分支度量計算為所述對應心率變化值的函數與針對所述當前時間窗口的所述對應心率假設的所述頻域振幅的乘積,并且其中所述函數是所述對應的心率變化值的絕對值的單調遞減函數。
3.根據權利要求2所述的心率監(jiān)測系統(tǒng),其中所述函數是所述對應心率變化值的所述絕對值的單調遞減指數函數。
4.根據權利要求3所述的心率監(jiān)測系統(tǒng),其中所述函數是形式為α*e(-βX)的單調遞減指數函數,其中X是所述先前時間窗口和所述當前時間窗口之間的心率變化,α是常數,并且其中所述處理器被配置為通過如果所述患者在低活動狀態(tài)和高活動狀態(tài)之間轉換則選擇性地減小β并且如果所述患者的活動狀態(tài)是恒定的則選擇性地增加β,來適應心率搜索空間的帶寬。
5.根據權利要求1所述的心率監(jiān)測系統(tǒng),其中所述處理器還被配置為:
濾波所述數字PPG采樣值以生成對應于所述當前時間窗口的多個濾波值;
對所述濾波值執(zhí)行運動補償處理,以生成對應于所述當前時間窗口的多個運動補償值;以及
使用快速傅立葉變換算法來計算所述運動補償值的頻率內容,以生成所述當前時間窗口的所述頻域頻譜。
6.根據權利要求1所述的心率監(jiān)測系統(tǒng),其中所述處理器還被配置為:
如果所述當前時間窗口的心率假設沒有在所述先前時間窗口的先前心率估計的預定距離閾值內:
則將表示所述當前時間窗口的患者的心率的所述心率估計值確定為所述先前時間窗口的先前心率估計,以及
將所述多個心率假設中的至少一些從所述先前時間窗口傳播為針對所述當前時間窗口的心率假設。
7.根據權利要求1所述的心率監(jiān)測系統(tǒng),其中所述處理器還被配置為:
選擇性地丟棄與大于預定距離閾值的心率變化值相對應的心率轉換對;以及
為剩余的多個潛在心率轉換對中的每一個計算所述分支度量值。
8.根據權利要求1所述的心率監(jiān)測系統(tǒng),其中所述處理器還被配置為選擇性地丟棄具有低路徑度量值的針對所述當前時間窗口的一個或多個狀態(tài)。
9.根據權利要求8所述的心率監(jiān)測系統(tǒng),其中所述處理器還被配置為:
選擇性地丟棄具有小于第二預定閾值的路徑度量值的針對所述當前時間窗口的一個或多個狀態(tài);以及
選擇性地丟棄具有小于所述路徑度量值中的最大路徑度量值與第三預定閾值之間的差的路徑度量值的針對所述當前時間窗口的一個或多個狀態(tài)。
10.根據權利要求1所述的心率監(jiān)測系統(tǒng),其中所述處理器還被配置為選擇性地合并處于彼此預定距離閾值內的針對所述當前時間窗口的兩個或更多個狀態(tài)。
11.一種估計脈沖信號的速率的方法,所述方法包括:
根據所述脈沖信號的多個數字采樣值獲得針對當前時間窗口的頻域頻譜;
將針對所述當前時間窗口的多個狀態(tài)識別為具有在所述頻域頻譜中的振幅大于針對所述當前時間窗口的第一閾值的速率假設;
針對多個潛在速率轉換對中的每一個計算速率變化值,所述獨立的速率轉換對表示從先前時間窗口的多個速率假設中的一個速率假設到針對所述當前時間窗口的所述速率假設中的一個速率假設的速率轉換;
依據對應的速率變化值的函數和針對所述當前時間窗口的對應速率假設的頻域振幅,計算多個潛在速率轉換對中的每一個的分支度量值;
對于針對所述當前時間窗口的每個速率假設,將多個獨立的候選路徑度量值計算為針對所述先前時間窗口的對應速率假設的對應分支度量值和對應路徑度量值的和;
對于針對所述當前時間窗口的每個速率假設,選擇所述多個獨立的候選路徑度量值中的最大值;以及
將表示針對所述當前時間窗口的所述脈沖信號的速率的速率估計值確定為具有最大候選路徑度量值的速率假設。
12.根據權利要求11所述的方法,其中所述脈沖信號是表示光信號在患者中的透射或反射的光體積描記圖信號即PPG信號;其中所述數字采樣值是所述PPG信號的數字PPG采樣值;其中針對所述當前時間窗口的所述狀態(tài)是與所述患者相關聯(lián)的心率假設;其中所述速率變化值是心率變化值;其中所述潛在速率轉換對是潛在心率轉換對;并且其中所述速率估計值是表示針對所述當前時間窗口的所述患者的心率的心率估計值。
13.根據權利要求12所述的方法,包括將每個所述潛在心率轉換對的所述分支度量計算為所述對應心率變化值的函數與針對所述當前時間窗口的對應心率假設的頻域振幅的乘積,并且其中所述函數是所述對應心率變化值的絕對值的單調遞減函數。
14.根據權利要求13所述的方法,其中所述函數是所述對應心率變化值的絕對值的單調遞減指數函數。
15.根據權利要求12所述的方法,還包括:
濾波所述數字PPG采樣值以生成對應于所述當前時間窗口的多個濾波值;
對所述濾波值執(zhí)行運動補償處理,以生成對應于所述當前時間窗口的多個運動補償值;以及
使用快速傅立葉變換算法來計算所述運動補償值的頻率內容以生成針對所述當前時間窗口的所述頻域頻譜。
16.根據權利要求12所述的方法,還包括:
如果針對所述當前時間窗口的心率假設沒有在先前時間窗口的先前心率估計的預定距離閾值內:
則將代表針對所述當前時間窗口的所述患者的心率的心率估計值確定為針對所述先前時間窗口的所述先前心率估計,以及
將所述多個心率假設中的至少一些從所述先前時間窗口傳播為針對所述當前時間窗口的所述心率假設。
17.根據權利要求12所述的方法,還包括:
選擇性地丟棄與大于預定距離閾值的心率變化值相對應的心率轉換對;以及
對于剩余的多個潛在心率轉換對中的每一個計算所述分支度量值。
18.根據權利要求12所述的方法,還包括選擇性地丟棄具有低路徑度量值的針對所述當前時間窗口的一個或多個狀態(tài)。
19.根據權利要求18所述的方法,還包括:
選擇性地丟棄具有小于第二預定閾值的路徑度量值的針對所述當前時間窗口的一個或多個狀態(tài);以及
選擇性地丟棄具有小于所述路徑度量值中的最大路徑度量值與第三預定閾值之間的差的路徑度量值的針對所述當前時間窗口的一個或多個狀態(tài)。
20.根據權利要求12所述的方法,還包括選擇性地合并在彼此預定距離閾值內的針對所述當前時間窗口的兩個或更多個狀態(tài)。
21.一種非暫時性計算機可讀介質,包括用于估計患者的心率的可執(zhí)行指令,當由處理器執(zhí)行時,所述可執(zhí)行指令使所述處理器:
根據所述脈沖信號的多個數字采樣值獲得當前時間窗口的頻域頻譜;
將針對所述當前時間窗口的多個狀態(tài)識別為在所述頻域頻譜中的振幅大于針對所述當前時間窗口的第一閾值的速率假設;
針對多個潛在速率轉換對中的每一個計算速率變化值,所述獨立的速率轉換對表示從針對所述先前時間窗口的多個速率假設中的一個速率假設到針對所述當前時間窗口的速率假設中的一個速率假設的速率轉換;
依據對應的速率變化值的函數和針對所述當前時間窗口的對應速率假設的頻域振幅,計算多個潛在速率轉換對中的每一個的分支度量值;
對于針對所述當前時間窗口的每個速率假設,將多個獨立的候選路徑度量值計算為針對所述先前時間窗口的對應速率假設的對應分支度量值和對應路徑度量值的和;
對于針對所述當前時間窗口的每個速率假設,選擇所述多個獨立的候選路徑度量值中的最大一個;以及
將表示針對所述當前時間窗口的所述脈沖信號的速率的速率估計值確定為具有最大候選路徑度量值的速率假設。
22.根據權利要求21所述的非暫時性計算機可讀介質,其中所述脈沖信號是表示光信號在患者中的透射或反射的光體積描記圖信號即PPG信號;其中所述數字采樣值是所述PPG信號的數字PPG采樣值;其中針對所述當前時間窗口的狀態(tài)是與所述患者相關聯(lián)的心率假設;其中所述速率變化值是心率變化值;其中所述潛在速率轉換對是潛在心率轉換對;并且其中所述速率估計值是表示針對所述當前時間窗口的所述患者的心率的心率估計值。
23.根據權利要求22所述的非暫時性計算機可讀介質,包括另外的可執(zhí)行指令,當由所述處理器執(zhí)行時,所述另外的可執(zhí)行指令使得所述處理器將每個所述潛在心率轉換對的所述分支度量計算為對應心率變化值的函數與針對所述當前時間窗口的對應心率假設的所述頻域振幅的乘積,并且其中所述函數是所述對應心率變化值的絕對值的單調遞減函數。
24.根據權利要求23所述的非暫時性計算機可讀介質,其中所述函數是所述對應心率變化值的絕對值的單調遞減指數函數。
25.根據權利要求22所述的非暫時性計算機可讀介質,包括另外的可執(zhí)行指令,當由所述處理器執(zhí)行時,所述另外的可執(zhí)行指令使得所述處理器:
濾波所述數字PPG采樣值以生成對應于所述當前時間窗口的多個濾波值;
對所述濾波值執(zhí)行運動補償處理,以生成對應于所述當前時間窗口的多個運動補償值;以及
使用快速傅立葉變換算法來計算所述運動補償值的頻率內容以生成針對所述當前時間窗口的所述頻域頻譜。