[发明专利]从光电体积描记PPG信号建模和提取信息

说明书

一种根据光电体积描记PPG信号来进行建模和提取信息的方法，包括将PPG信号分解和建模(102)为长期周期性分量和短期周期性分量。所述方法还包括基于经建模的长期周期性分量和短期周期性分量的拟合参数的分布，汇总(104)PPG信号中包含的所述信息。

技术领域

本发明涉及一种用于从电体积描记PPG信号建模和提取信息的系统和方法。

背景技术

本发明的总体背景是光电体积描记PPG信号。被定位为远离心脏，光电体积描记(PPG)信号，不仅承载有关心率和功率的信息，而且还承载有关设备位置的压力、运动、动脉弹性、血压、周围皮肤灌注和呼吸等信息。PPG信号可用于广义上的健康状况的广泛分析。一方面，这是使PPG成为极其丰富的信号的原因，另一方面，这也是其复杂性的原因。

实际上，对PPG信号建模并了解其组成仍然是一个充满挑战的开放问题。到目前为止，大多数开发都集中在取回孤立的信息，例如心率和呼吸率。

此外，提出的方法可能难以解读(例如，高阶自回归(Tarassenko和Fleming，2009))，或者只能提供对PPG中包含的生理信息的部分理解(例如，呼吸(TownsendCollins，2003)。

发明内容

如上所述，当前分析PPG信号的方法在它们提取的信息量上可能受到限制，并且得到数据的复杂性可能使它们难以解读。此外，在从PPG信号中提取和监视各种生理值的更全面的方法中(例如，参见Dekker，2003)，推断通常不是基于形状的(例如，这种方法可能不考虑PPG信号中的脉冲的形状轮廓)。实际上，解决形状的模型(例如，现有模型)具有假设其为确定性的局限性(例如，假设PPG脉冲具有特定形状，并且可以使用特定的参数方程进行建模)。

此外，迄今为止提出的大多数方法要么在噪声或病理状况下失败，要么特别适用于某些疾病(例如心律不齐)，因此仅适用于选定的患者类别。

本文描述的方法和系统旨在改进这些问题中的一些和其他问题。本申请描述了一种创新的方法，所述方法用于对光电体积描记(PPG)信号建模和提取信息。在一些示例实施例中，将描述两步方法，分别对长期和短期周期性分量进行分解和建模。

在一些实施例中，得到的系统是自包含的、自动化的，并且在保持PPG信号的丰富信息的同时提供了对数据的良好压缩。用户可以调整参数，从而实现更高的拟合准确度或更高的数据压缩。算法的输出提供拟合参数的分布，而不是简单的估计，并且因此汇总了PPG信号中包含的信息。该方法例如可以在用于实时不干扰和连续监视的设备中实施，并且可能与其他测量结合使用。因此，它可用于各种疾病的诊断等。

根据第一方面，提供了一种计算机实现的方法，所述方法根据光电体积描记PPG信号进行建模和提取信息。所述方法包括：将PPG信号分解和建模为长期周期性分量和短期周期性分量，并且基于经建模的长期和短期周期性分量的拟合参数的分布，汇总PPG信号中包含的信息。

以这种方式，可以将富含数据的PPG信号压缩并减小为与信号的长期分量的模型相关联的参数和与信号的短期分量相关联的参数。这减少了存储PPG信号所需的计算存储空间，但是，如下所示，仍然允许对原始PPG信号进行详细且高度准确的重构。此外，从建模输出的参数可以监视和诊断异常。

根据第二方面，提供了一种系统，所述系统被配置用于对光电体积描记PPG信号进行建模和提取信息。所述系统被配置为将PPG信号分解和建模为长期周期性分量和短期周期性分量，并且基于经建模的长期和短期周期性分量的拟合参数的分布，汇总PPG信号中包含的信息。

根据第三方面，提供了一种包括非瞬态计算机可读介质的计算机程序产品，所述计算机可读介质具有包含在其中的计算机可读代码，所述计算机可读代码被配置为使得，在由合适的计算机或处理器执行时，使所述计算机或处理器执行上述的方法。