RU2782412C2 - Method and device for quantitative assessment of tendency in surrogate blood pressure indicator - Google Patents
Method and device for quantitative assessment of tendency in surrogate blood pressure indicator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2782412C2 RU2782412C2 RU2020143908A RU2020143908A RU2782412C2 RU 2782412 C2 RU2782412 C2 RU 2782412C2 RU 2020143908 A RU2020143908 A RU 2020143908A RU 2020143908 A RU2020143908 A RU 2020143908A RU 2782412 C2 RU2782412 C2 RU 2782412C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blood pressure
- surrogate
- surrogate blood
- measurement values
- pressure measurement
- Prior art date
Links
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 title claims abstract description 206
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 233
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 34
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 claims description 131
- 230000027288 circadian rhythm Effects 0.000 claims description 60
- 230000035591 circadian rhythms Effects 0.000 claims description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 230000002060 circadian Effects 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 19
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract 2
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000003491 Skin Anatomy 0.000 description 12
- 238000002565 electrocardiography Methods 0.000 description 11
- 210000004369 Blood Anatomy 0.000 description 10
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 10
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 10
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 8
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 7
- 230000037081 physical activity Effects 0.000 description 7
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 7
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000035488 systolic blood pressure Effects 0.000 description 5
- 230000036909 Volume distribution Effects 0.000 description 4
- 238000009532 heart rate measurement Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 4
- 210000000707 Wrist Anatomy 0.000 description 3
- 230000035812 respiration Effects 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 210000001519 tissues Anatomy 0.000 description 3
- 230000037007 arousal Effects 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003205 diastolic Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static Effects 0.000 description 2
- 210000001765 Aortic Valve Anatomy 0.000 description 1
- 206010003664 Atrial septal defect Diseases 0.000 description 1
- 210000004204 Blood Vessels Anatomy 0.000 description 1
- 206010005746 Blood pressure fluctuation Diseases 0.000 description 1
- 206010007554 Cardiac failure Diseases 0.000 description 1
- 210000003811 Fingers Anatomy 0.000 description 1
- 210000001061 Forehead Anatomy 0.000 description 1
- 206010019280 Heart failure Diseases 0.000 description 1
- 210000003739 Neck Anatomy 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 210000000748 cardiovascular system Anatomy 0.000 description 1
- 230000001413 cellular Effects 0.000 description 1
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 description 1
- 230000001427 coherent Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 230000035487 diastolic blood pressure Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000002489 impedance cardiography Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000000051 modifying Effects 0.000 description 1
- 230000036651 mood Effects 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000035935 pregnancy Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory Effects 0.000 description 1
- 230000036387 respiratory rate Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 230000002861 ventricular Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Это описание относится к анализу измерения, которое может быть использовано как суррогатный показатель для кровяного давления субъекта, и, в частности, относится к способу и устройству для количественной оценки тенденции в суррогатном показателе кровяного давления.This description relates to the analysis of a measurement that can be used as a surrogate measure for a subject's blood pressure, and in particular relates to a method and apparatus for quantifying a trend in a surrogate blood pressure measure.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Так называемое количественное измерение себя использует технологии для измерения и сбора данных и информации о ежедневной деятельности человека, такой как движения, потребляемая пища, количество упражнений, настроение и т.д. Понимание, что характеристики кожи человека могут обеспечить мониторинг основных физиологических показателей (таких как частота сердечных сокращений), привело к появлению на рынке носимых устройств, таких как умные наручные часы и наручные браслеты.The so-called quantitative self-measurement uses technology to measure and collect data and information about a person's daily activities, such as movements, food consumed, amount of exercise, mood, etc. The realization that human skin characteristics can provide monitoring of key physiological parameters (such as heart rate) has led to the introduction of wearable devices such as smartwatches and wristbands to the market.
Вместе с этими носимыми устройствами рассматриваются так называемые умные зеркала, в которых стандартное зеркало (например, для использования в условиях ванной комнаты) оснащают одним или более датчиками, чтобы обеспечить возможность измерения некоторого количества основных физиологических показателей посредством наблюдения за кожей на определённом расстоянии (т.е. бесконтактное измерение) или посредством использования прикосновения (т.е. контактное измерение, например, через прикосновение).Along with these wearable devices, so-called smart mirrors are being considered, in which a standard mirror (for example, for use in a bathroom environment) is equipped with one or more sensors to enable the measurement of a number of basic physiological parameters by observing the skin at a certain distance (i.e., from a distance). i.e. non-contact measurement) or through the use of touch (i.e. contact measurement, eg via touch).
Носимые устройства и умные зеркала, которые предназначены для предоставления данных, касающихся здоровья, обычно только измеряют (или обеспечивают возможность измерения) частоту сердечных сокращений, вариабельность частоты сердечных сокращений, частоту дыхательных движений и уровни насыщенности кислородом (SpO2) человека.Wearable devices and smart mirrors that are designed to provide health-related data typically only measure (or enable measurement) a person's heart rate, heart rate variability, respiratory rate, and oxygen saturation (SpO2) levels.
Кровяное давление - ещё одна полезная физиологическая характеристика человека, которая может быть измерена, и использование носимых устройств или умных зеркал для измерения кровяного давления ненавязчивым образом является желательным. Обычно получение измерения кровяного давления на расстоянии (т.е. бесконтактно) является сложной задачей, поэтому вместо этого измеряют одну или более других физиологических характеристик, которые могут указывать на кровяное давление субъекта или указывать на тенденцию в кровяном давлении во времени. Одной такой «суррогатной» физиологической характеристикой является скорость распространения пульсовой волны (pulse wave velocity, PWV). Скорость распространения пульсовой волны (PWV) представляет собой скорость, с которой импульс давления распространяется по артериальному дереву человека, и может быть измерена посредством наблюдения времени, за которое импульс проходит между двумя точками измерения (известного как время распространения пульсовой волны (pulse transit time, PTT)), которые находятся на известном расстоянии друг от друга. Скорость распространения пульсовой волны получают путём деления расстояния между точками измерения на время распространения пульсовой волны. Сама по себе скорость распространения пульсовой волны является индикатором артериальных патологий и общего состояния сердечно-сосудистой системы. Blood pressure is another useful human physiological characteristic that can be measured, and the use of wearable devices or smart mirrors to measure blood pressure in an unobtrusive manner is desirable. Typically, obtaining a blood pressure measurement at a distance (ie, non-contact) is difficult, so one or more other physiological characteristics are measured instead, which may be indicative of a subject's blood pressure or indicative of a trend in blood pressure over time. One such “surrogate” physiological characteristic is the pulse wave velocity (PWV). Pulse wave velocity (PWV) is the speed at which a pressure pulse propagates through the human arterial tree and can be measured by observing the time it takes the pulse to travel between two measurement points (known as the pulse transit time (PTT). )) that are at a known distance from each other. The speed of propagation of the pulse wave is obtained by dividing the distance between the measurement points by the propagation time of the pulse wave. By itself, the speed of propagation of the pulse wave is an indicator of arterial pathologies and the general state of the cardiovascular system.
Скорость распространения пульсовой волны считают полезным индикатором кровяного давления у человека, и, следовательно, скорость распространения пульсовой волны рассматривают как желаемую характеристику для использования в простом в использовании и ненавязчивом устройстве для наблюдения кровяного давления. В частности, считается, что существует взаимосвязь между тенденцией скорости распространения пульсовой волны человека и тенденцией кровяного давления человека.Pulse wave velocity is considered a useful indicator of human blood pressure, and therefore, pulse wave velocity is considered a desirable characteristic for use in an easy-to-use and unobtrusive blood pressure monitoring device. In particular, it is believed that there is a relationship between a person's pulse wave velocity trend and a person's blood pressure trend.
Существует несколько подходов, используемых для измерения скорости распространения пульсовой волны неинвазивным способом. Распространённый подход основывается на фотоплетизмографии (ФПГ) на двух участках тела для обнаружения изменений объёма крови как сигналов пульса, причём скорость распространения пульсовой волны вычисляют из расстояния между датчиками, делённого на разность времени между обнаруженными импульсами. В другом варианте используют электрокардиографию (ЭКГ) в сочетании с другим датчиком (например, ФПГ, ультразвуковым, импедансной кардиографии и т.д.), в котором измеряют время прихода пульсовой волны (pulse arrival time, PAT) (т.е. время, за которое импульс достигает определённой точки) и вычисляют время прихода пульсовой волны посредством измерения разности времени между пиком R ЭКГ сигнала и характеристическими точками сигнала, полученного другим датчиком.There are several approaches used to measure pulse wave velocity in a non-invasive way. A common approach relies on photoplethysmography (PPG) at two body sites to detect changes in blood volume as pulse signals, with the pulse wave velocity calculated from the distance between the sensors divided by the time difference between the detected pulses. In another embodiment, electrocardiography (ECG) is used in combination with another sensor (for example, PPG, ultrasound, impedance cardiography, etc.), which measures the arrival time of the pulse wave (pulse arrival time, PAT) (i.e., time, for which the pulse reaches a certain point) and calculate the time of arrival of the pulse wave by measuring the time difference between the peak R of the ECG signal and the characteristic points of the signal received by another sensor.
Патентная заявка WO 2017/156084 A2 раскрывает системы и способы отслеживания баллистокардиограммы, фотоплетизмограммы, кровяного давления и нерегулярных сердечных сокращений на основании оптической визуализации человеческого тела. Сигналы баллистокардиограммы и фотоплетизмограммы из подобного участка человеческого тела получают одновременно и используют время задержки между указанными двумя сигналами для определения кровяного давления пациента. Patent application WO 2017/156084 A2 discloses systems and methods for tracking ballistocardiogram, photoplethysmogram, blood pressure, and irregular heartbeats based on optical imaging of the human body. The ballistocardiogram and photoplethysmogram signals from a similar area of the human body are obtained simultaneously and the delay time between the two signals is used to determine the patient's blood pressure.
Патентная заявка US 2017/0164904 A1 раскрывает способ получения информации о времени распространения пульсовой волны и/или скорости распространения пульсовой волны. На основании совокупности кадров изображения и обнаруженного движения частей тела целевые области выбирают из других неподвижных частей тела и получают информацию о времени распространения пульсовой волны и/или скорости распространения пульсовой волны из полученных ФПГ сигналов и определённого физического расстояния между целевыми областями.Patent application US 2017/0164904 A1 discloses a method for obtaining information about the propagation time of the pulse wave and/or the velocity of the pulse wave. Based on the combination of image frames and the detected movement of body parts, target areas are selected from other fixed body parts and receive information about the time of propagation of the pulse wave and/or the speed of propagation of the pulse wave from the received PPG signals and a certain physical distance between the target areas.
Патент US 9,462,980 B2 раскрывает систему, предположительно прогнозирующую состояние, угрожающее жизни, причём генерация происходит на основании значений измерения множества различных параметров жизненно важных функций.US 9,462,980 B2 discloses a system that predictively predicts a life-threatening condition, with generation occurring based on measurement values of a variety of different vital signs parameters.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION
Как указано выше, измерения времени прихода пульсовой волны, времени распространения пульсовой волны и/или скорости распространения пульсовой волны (или измерения других физиологических характеристик), полученные в зависимости от времени, могут быть использованы как индикатор тенденции кровяного давления (который может быть конкретно обусловленным). Один способ заключается в определении тенденции в кровяном давлении путём применения классического способа минимальной среднеквадратичной ошибки (least-means-square, LMS) к измерениям времени прихода пульсовой волны, времени распространения пульсовой волны и/или скорости распространения пульсовой волны. Однако любое измерение физиологической характеристики сопровождается ошибками измерения, которые влияют на надёжность результатов. Это особенно справедливо при использовании способа минимальной среднеквадратичной ошибки для определения тенденции кровяного давления из тенденции во времени прихода пульсовой волны, времени распространения пульсовой волны и/или скорости распространения пульсовой волны, так как надёжность измерений обычно не принимают в расчёт.As stated above, measurements of pulse wave arrival time, pulse wave propagation time, and/or pulse wave velocity (or measurements of other physiological characteristics) obtained as a function of time can be used as a trend indicator of blood pressure (which may be specifically conditioned) . One way is to determine the trend in blood pressure by applying the classical least-mean-square-error (least-means-square, LMS) method to measurements of pulse wave arrival time, pulse wave propagation time, and/or pulse wave velocity. However, any measurement of a physiological characteristic is accompanied by measurement errors that affect the reliability of the results. This is especially true when using the minimum standard error method to determine the blood pressure trend from the trend in pulse wave arrival time, pulse wave propagation time, and/or pulse wave velocity, since the reliability of the measurements is usually not taken into account.
Ошибки измерения или неопределённость измерения (т.е. диапазон, в котором может находиться фактическое значение измерения) особенно проблематичны для бесконтактных измерений и для измерений, полученных в коротком временном промежутке (например, когда человек стоит перед зеркалом).Measurement errors or measurement uncertainty (i.e. the range in which the actual measurement value can lie) are especially problematic for non-contact measurements and for measurements taken in a short time period (for example, when a person is standing in front of a mirror).
Следовательно, существует необходимость в улучшении количественной оценки тенденции, полученной из измерений суррогатного показателя кровяного давления (такого как время прихода пульсовой волны, время распространения пульсовой волны и/или скорость распространения пульсовой волны), в частности, где измерения суррогатного показателя кровяного давления могут иметь ошибки измерения.Therefore, there is a need to improve the quantification of the trend derived from surrogate blood pressure measurements (such as pulse wave arrival time, pulse wave propagation time, and/or pulse wave velocity), in particular where surrogate blood pressure measurements may have errors. measurements.
Согласно первому конкретному аспекту предложен выполняемый с помощью компьютера способ количественной оценки тенденции в суррогатном показателе кровяного давления, включающий получение совокупности значений измерения суррогатного показателя кровяного давления для субъекта; для каждого значения измерения суррогатного показателя кровяного давления получение значения ошибки, которое указывает на ошибку измерения для значения измерения суррогатного показателя кровяного давления; и анализ указанной совокупности значений измерения суррогатного показателя кровяного давления и соответствующих значений ошибки с использованием байесовского вывода для определения тенденции в суррогатном показателе кровяного давления с течением времени. Этот способ улучшает количественную оценку тенденции, полученную из измерений суррогатного показателя кровяного давления, где измерения суррогатного показателя кровяного давления могут иметь ошибки измерения.According to a first specific aspect, there is provided a computer-assisted method for quantifying a trend in a surrogate blood pressure score, comprising obtaining a population of surrogate blood pressure measurement values for a subject; for each surrogate blood pressure measurement value, obtaining an error value that indicates a measurement error for the surrogate blood pressure measurement value; and analyzing said set of surrogate blood pressure measurement values and corresponding error values using Bayesian inference to determine a trend in the surrogate blood pressure measure over time. This method improves the trend quantification obtained from surrogate blood pressure measurements, where surrogate blood pressure measurements may have measurement errors.
В некоторых вариантах реализации этап анализа включает корректировку каждого из значений измерения суррогатного показателя кровяного давления в указанной совокупности в соответствии с точкой в циркадном ритме субъекта, на которой было измерено каждое значение измерения суррогатного показателя кровяного давления; и использование байесовского вывода для определения тенденции в суррогатном показателе кровяного давления во времени путём анализа скорректированных значений измерения суррогатного показателя кровяного давления и соответствующих значений ошибки.In some embodiments, the step of analyzing includes adjusting each of the surrogate blood pressure measurement values in said population according to the point in the subject's circadian rhythm at which each surrogate blood pressure measurement value was measured; and using Bayesian inference to determine a trend in the surrogate blood pressure measure over time by analyzing the adjusted surrogate blood pressure measurement values and the corresponding error values.
В этих вариантах реализации этап корректировки может включать получение измерений суррогатного показателя циркадного ритма субъекта; анализ измерений суррогатного показателя циркадного ритма для идентификации циркадного ритма субъекта; на основании идентифицированного циркадного ритма, определение соответствующих точек в циркадном ритме, на которых было измерено каждое из значений измерения суррогатного показателя кровяного давления в указанной совокупности; определение соответствующей корректировки каждого из значений измерения суррогатного показателя кровяного давления в указанной совокупности на основании определённых соответствующих точек в циркадном ритме; и применение определённых соответствующих корректировок к значениям измерения суррогатного показателя кровяного давления в указанной совокупности.In these embodiments, the adjustment step may include obtaining measurements of a surrogate measure of the subject's circadian rhythm; analysis of measurements of a surrogate indicator of the circadian rhythm to identify the circadian rhythm of the subject; based on the identified circadian rhythm, determining corresponding points in the circadian rhythm at which each of the surrogate blood pressure measurement values in said population was measured; determining an appropriate adjustment for each of the surrogate blood pressure measurement values in said population based on the determined corresponding points in the circadian rhythm; and applying certain appropriate adjustments to the surrogate blood pressure measurement values in said population.
В этих вариантах реализации этап определения соответствующей корректировки может быть основан на (i) линейной функции суррогатного показателя циркадного ритма и суррогатном показателе кровяного давления; (ii) отображающей функции, соотносящей суррогатный показатель циркадного ритма с суррогатным показателем кровяного давления; (iii) заранее определённой совокупности корректировок для соответствующих точек в циркадном ритме; или (iv) данных для популяции других субъектов.In these embodiments, the step of determining an appropriate adjustment may be based on (i) a linear function of the circadian rhythm surrogate and the blood pressure surrogate; (ii) a mapping function relating the surrogate circadian rate to the surrogate blood pressure; (iii) a predetermined set of adjustments for corresponding points in the circadian rhythm; or (iv) data for a population of other subjects.
В этих вариантах реализации суррогатный показатель циркадного ритма может представлять собой частоту сердечных сокращений, температуру тела и/или уровень физической активности.In these embodiments, the circadian rhythm surrogate may be heart rate, body temperature, and/or physical activity level.
В некоторых вариантах реализации этап получения совокупности значений измерения суррогатного показателя кровяного давления для каждого значения измерения суррогатного показателя кровяного давления включает: получение множества значений измерения суррогатного показателя кровяного давления в течение временного промежутка; оценку значений измерения суррогатного показателя кровяного давления, полученных в течение временного промежутка, для определения того, находится ли суррогатный показатель кровяного давления в устойчивом состоянии; и включение значения измерения суррогатного показателя кровяного давления, полученного при нахождении суррогатного показателя кровяного давления в устойчивом состоянии, в совокупность значений измерения суррогатного показателя кровяного давления.In some embodiments, the step of obtaining a plurality of surrogate blood pressure measurement values for each surrogate blood pressure measurement value includes: obtaining a plurality of surrogate blood pressure measurement values over a time period; evaluating the measurement values of the surrogate blood pressure indicator obtained during the time period to determine whether the surrogate blood pressure indicator is in a steady state; and including a measurement value of the surrogate blood pressure indicator obtained when the surrogate blood pressure indicator is in a steady state in the set of measurement values of the surrogate blood pressure indicator.
В альтернативных вариантах реализации этап получения совокупности значений измерения суррогатного показателя кровяного давления для каждого значения измерения суррогатного показателя кровяного давления включает: получение множества значений измерения суррогатного показателя кровяного давления в течение временного промежутка; оценку значений измерения суррогатного показателя кровяного давления, полученных во время временного промежутка, для определения того, находится суррогатный показатель кровяного давления в устойчивом состоянии; и, если суррогатный показатель кровяного давления не находится в устойчивом состоянии, экстраполяцию значений измерения суррогатного показателя кровяного давления, полученных в течение временного промежутка, для количественной оценки значения измерения суррогатного показателя кровяного давления в устойчивом состоянии.In alternative embodiments, the step of obtaining a plurality of surrogate blood pressure measurement values for each surrogate blood pressure measurement value includes: obtaining a plurality of surrogate blood pressure measurement values over a time period; evaluating the surrogate blood pressure measurement values obtained during the time period to determine if the surrogate blood pressure is in a steady state; and, if the surrogate blood pressure is not in a steady state, extrapolating the measurement values of the surrogate blood pressure obtained during the time period to quantify the measurement value of the surrogate blood pressure at steady state.
В некоторых вариантах реализации способ дополнительно включает этап предоставления инструкций субъекту для выполнения процедуры или упражнения до или во время измерения суррогатного показателя кровяного давления.In some embodiments, the method further includes the step of providing instructions to the subject to perform a procedure or exercise prior to or during the surrogate blood pressure measurement.
В этих вариантах реализации способ может дополнительно включать этап: наблюдения субъекта для определения того, правильно ли субъект выполняет процедуру или упражнение; и предоставления субъекту обратной связи или дополнительных инструкций, чтобы помочь субъекту правильно выполнить процедуру или упражнение.In these embodiments, the method may further include: observing the subject to determine if the subject is performing the procedure or exercise correctly; and providing the subject with feedback or additional instructions to help the subject perform the procedure or exercise correctly.
В некоторых вариантах реализации суррогатный показатель кровяного давления представляет собой время прихода пульсовой волны (PAT), а этап анализа включает: получение измерений частоты сердечных сокращений субъекта; количественную оценку фазы предызгнания (pre-ejection period, PEP) для каждого измеренного значения времени прихода пульсовой волны из частоты сердечных сокращений в момент времени измерения времени прихода пульсовой волны; вычитание количественной оценки фазы предызгнания из соответствующего измеренного значения времени прихода пульсовой волны для определения совокупности откорректированных значений измерения времени прихода пульсовой волны; и использование байесовского вывода для определения тенденции во времени прихода пульсовой волны в зависимости от времени путём анализа откорректированных значений измерения времени прихода пульсовой волны и соответствующих значений ошибки.In some embodiments, the surrogate blood pressure is a pulse wave arrival time (PAT) and the analysis step includes: obtaining measurements of the subject's heart rate; quantifying the pre-ejection period (PEP) for each measured value of the arrival time of the pulse wave from the heart rate at the time of measuring the arrival time of the pulse wave; subtracting the pre-arrival phase score from the corresponding measured pulse wave arrival time value to determine a set of corrected pulse wave arrival time measurement values; and using Bayesian inference to determine a trend in pulse wave arrival time over time by analyzing the corrected pulse wave arrival time measurement values and corresponding error values.
В альтернативных вариантах реализации суррогатный показатель кровяного давления представляет собой любое из скорости распространения пульсовой волны (PWV), времени прихода пульсовой волны (PAT) и времени распространения пульсовой волны (PTT), частоты сердечных сокращений, распределения объёма крови, изменения морфологии пульсовой волны и общих движений тела.In alternative embodiments, the surrogate blood pressure is any one of pulse wave velocity (PWV), pulse wave arrival time (PAT) and pulse wave propagation time (PTT), heart rate, blood volume distribution, pulse wave morphology change, and general body movements.
В некоторых вариантах реализации этап получения совокупности значений измерения суррогатного показателя кровяного давления включает получение значений измерения суррогатного показателя кровяного давления с использованием одного или более из фотоплетизмографического, ФПГ, датчика и электрокардиографического, ЭКГ, датчика, акселерометра, устройства захвата изображений, устройства захвата видео, радиолокационного датчика, лазерного допплеровского датчика, датчика, измеряющего интерференции, и муарового датчика.In some embodiments, the step of obtaining a plurality of surrogate blood pressure measurement values includes obtaining surrogate blood pressure measurement values using one or more of photoplethysmographic, PPG, sensor, and electrocardiographic, ECG, sensor, accelerometer, image capture device, video capture device, radar transducer, laser Doppler transducer, interference transducer, and moiré transducer.
В некоторых вариантах реализации способ реализуют посредством умного зеркала, содержащего один или более датчиков для получения совокупности значений измерения суррогатного показателя кровяного давления.In some embodiments, the method is implemented by a smart mirror containing one or more sensors to obtain a set of surrogate blood pressure measurement values.
В некоторых вариантах реализации способ дополнительно включает этап использования определённой тенденции в суррогатном показателе кровяного давления во времени как индикатора тенденции в кровяном давлении.In some embodiments, the method further includes the step of using the determined trend in the surrogate blood pressure over time as an indicator of the trend in blood pressure.
Согласно второму аспекту обеспечен компьютерный программный продукт, содержащий компьютерочитаемый носитель, содержащий реализованный в нём компьютерочитаемый код, причём компьютерочитаемый код выполнен так, чтобы при выполнении подходящим компьютером или процессором обеспечивать выполнение компьютером или процессором способа в соответствии с первым аспектом или любым его вариантом реализации. According to a second aspect, a computer program product is provided, comprising a computer-readable medium containing computer-readable code implemented therein, the computer-readable code being configured to, when executed by a suitable computer or processor, cause the computer or processor to execute the method in accordance with the first aspect or any embodiment thereof.
Согласно третьему конкретному аспекту обеспечено устройство для количественной оценки тенденции в суррогатном показателе кровяного давления, причём устройство содержит процессорный блок, выполненный с возможностью получения совокупности значений измерения суррогатного показателя кровяного давления для субъекта; для каждого значения измерения суррогатного показателя кровяного давления, получения значения ошибки, указывающего на ошибку измерения для значения измерения суррогатного показателя кровяного давления; и анализа совокупности значений измерения суррогатного показателя кровяного давления и соответствующих значений ошибки с использованием байесовского вывода для определения тенденции в суррогатном показателе кровяного давления во времени. Это устройство обеспечивает улучшенную количественную оценку тенденции, полученную из измерений суррогатного показателя кровяного давления, где измерения суррогатного показателя кровяного давления могут иметь ошибки измерения.According to a third specific aspect, there is provided a device for quantifying a trend in a surrogate blood pressure measure, the device comprising a processing unit configured to obtain a plurality of measurement values of the surrogate blood pressure measure for a subject; for each surrogate blood pressure measurement value, obtaining an error value indicative of a measurement error for the surrogate blood pressure measurement value; and analyzing the population of surrogate blood pressure measurement values and corresponding error values using Bayesian inference to determine a trend in the surrogate blood pressure measure over time. This device provides improved trend quantification derived from surrogate blood pressure measurements, where surrogate blood pressure measurements may have measurement errors.
В некоторых вариантах реализации процессорный блок выполнен с возможностью анализа совокупности значений измерения суррогатного показателя кровяного давления и соответствующих значений ошибки с использованием байесовского вывода для определения тенденции в суррогатном показателе кровяного давления во времени посредством корректировки каждого из значений измерения суррогатного показателя кровяного давления в указанной совокупности в соответствии с точкой в циркадном ритме субъекта, на которой было измерено каждое значение измерения суррогатного показателя кровяного давления; и использования байесовского вывода для определения тенденции в суррогатном показателе кровяного давления во времени путём анализа откорректированных значений измерения суррогатного показателя кровяного давления и соответствующих значений ошибки.In some embodiments, the processing unit is configured to analyze a population of surrogate blood pressure measurement values and corresponding error values using Bayesian inference to determine a trend in the surrogate blood pressure measurement over time by adjusting each of the surrogate blood pressure measurement values in said population according to with the point in the subject's circadian rhythm at which each surrogate blood pressure measurement value was measured; and using Bayesian inference to determine a trend in the surrogate blood pressure measure over time by analyzing the adjusted surrogate blood pressure measurement values and the corresponding error values.
В этих вариантах реализации процессорный блок выполнен с возможностью коррекции каждого из значений измерения суррогатного показателя кровяного давления в указанной совокупности путём получения измерений суррогатного показателя циркадного ритма субъекта; анализа измерений суррогатного показателя циркадного ритма для идентификации циркадного ритма субъекта; на основании идентифицированного циркадного ритма определения соответствующих точек в циркадном ритме, на которых было измерено каждое из значений измерения суррогатного показателя кровяного давления в указанной совокупности; определения соответствующей корректировки каждого из значений измерения суррогатного показателя кровяного давления в указанной совокупности на основании определённых соответствующих точек в циркадном ритме; и применения определённых соответствующих корректировок к значениям измерения суррогатного показателя кровяного давления в указанной совокупности.In these embodiments, the processing unit is configured to correct each of the surrogate blood pressure measurements in said population by obtaining measurements of the subject's surrogate circadian rate; analyzing surrogate circadian rate measurements to identify the subject's circadian rhythm; based on the identified circadian rhythm, determining corresponding points in the circadian rhythm at which each of the surrogate blood pressure measurement values in said population was measured; determining an appropriate adjustment for each of the surrogate blood pressure measurement values in said population based on the determined corresponding points in the circadian rhythm; and applying certain appropriate adjustments to the surrogate blood pressure measurement values in said population.
В этих вариантах реализации процессорный блок может быть выполнен с возможностью определения соответствующей корректировки на основании (i) линейной функции суррогатного показателя циркадного ритма и суррогатного показателя кровяного давления; (ii) отображающей функции, соотносящей суррогатный показатель циркадного ритма с суррогатным показателем кровяного давления; (iii) заранее определённой совокупности корректировок для соответствующих точек в циркадном ритме; или (iv) данных для популяции других субъектов.In these embodiments, the processing unit may be configured to determine an appropriate adjustment based on (i) a linear function of the surrogate circadian rate score and the surrogate blood pressure score; (ii) a mapping function relating the surrogate circadian rate to the surrogate blood pressure; (iii) a predetermined set of adjustments for corresponding points in the circadian rhythm; or (iv) data for a population of other subjects.
В этих вариантах реализации суррогатный показатель циркадного ритма может представлять собой частоту сердечных сокращений, температуру тела и/или уровень физической активности.In these embodiments, the circadian rhythm surrogate may be heart rate, body temperature, and/or physical activity level.
В некоторых вариантах реализации процессорный блок выполнен с возможностью получения совокупности значений измерения суррогатного показателя кровяного давления посредством выполнения следующего для каждого значения измерения суррогатного показателя кровяного давления: получение множества значений измерения суррогатного показателя кровяного давления в течение временного промежутка; оценку значений измерения суррогатного показателя кровяного давления, полученных во время временного промежутка, для определения того, находится ли суррогатный показатель кровяного давления в устойчивом состоянии; и включение значения измерения суррогатного показателя кровяного давления, полученного при нахождении суррогатного показателя кровяного давления в устойчивом состоянии, в совокупность значений измерения суррогатного показателя кровяного давления.In some embodiments, the processing unit is configured to obtain a plurality of surrogate blood pressure measurement values by performing the following for each surrogate blood pressure measurement value: obtaining a plurality of surrogate blood pressure measurement values over a time period; evaluating the surrogate blood pressure measurement values obtained during the time period to determine if the surrogate blood pressure is in a steady state; and including a measurement value of the surrogate blood pressure indicator obtained when the surrogate blood pressure indicator is at steady state in the set of measurement values of the surrogate blood pressure indicator.
В альтернативных вариантах реализации процессорный блок выполнен с возможностью получения совокупности значений измерения суррогатного показателя кровяного давления, которое для каждого значения измерения суррогатного показателя кровяного давления включает: получение множества значений измерения суррогатного показателя кровяного давления в течение временного промежутка; оценку значений измерения суррогатного показателя кровяного давления, полученных во время временного промежутка, для определения того, находится суррогатный показатель кровяного давления в устойчивом состоянии; и если суррогатный показатель кровяного давления не находится в устойчивом состоянии, экстраполяцию значений измерения суррогатного показателя кровяного давления, полученных во время временного промежутка, для количественной оценки значения измерения суррогатного показателя кровяного давления в устойчивом состоянии.In alternative embodiments, the processing unit is configured to obtain a plurality of surrogate blood pressure measurement values, which for each surrogate blood pressure measurement value includes: obtaining a plurality of surrogate blood pressure measurement values over a time period; evaluating the surrogate blood pressure measurement values obtained during the time period to determine if the surrogate blood pressure is in a steady state; and if the surrogate blood pressure is not in a steady state, extrapolating the measurement values of the surrogate blood pressure obtained during the time period to quantify the measurement value of the surrogate blood pressure at steady state.
В некоторых вариантах реализации процессорный блок дополнительно выполнен с возможностью предоставления инструкций субъекту, через пользовательский интерфейс, для выполнения процедуры или упражнения до или во время измерения суррогатного показателя кровяного давления.In some embodiments, the processing unit is further configured to provide instructions to the subject, via a user interface, to perform a procedure or exercise prior to or during the surrogate blood pressure measurement.
В этих вариантах реализации процессорный блок может быть дополнительно выполнен с возможностью наблюдения субъекта для определения того, правильно выполняет ли субъект выполняет процедуру или упражнение; и предоставления субъекту обратной связи или дополнительных инструкций через пользовательский интерфейс, чтобы помочь субъекту правильно выполнить процедуру или упражнение.In these embodiments, the processing unit may be further configured to observe the subject to determine if the subject is performing the procedure or exercise correctly; and providing the subject with feedback or additional instructions through the user interface to help the subject complete the procedure or exercise correctly.
В некоторых вариантах реализации суррогатный показатель кровяного давления представляет собой время прихода пульсовой волны (PAT), а процессорный блок выполнен с возможностью анализа совокупности значений измерения суррогатного показателя кровяного давления и соответствующих значений ошибки с использованием байесовского вывода для определения тенденции в суррогатном показателе кровяного давления во времени посредством: получения измерений частоты сердечных сокращений субъекта; количественной оценки фазы предызгнания (pre-ejection period, PEP) для каждого измеренного значения времени прихода пульсовой волны из частоты сердечных сокращений в момент времени измерения времени прихода пульсовой волны; вычитания количественной оценки фазы предызгнания из соответствующего измеренного значения времени прихода пульсовой волны для определения совокупности откорректированных значений измерения времени прихода пульсовой волны; и использования байесовского вывода для определения тенденции во времени прихода пульсовой волны в зависимости от времени путём анализа откорректированных значений измерения времени прихода пульсовой волны и соответствующих значений ошибки.In some embodiments, the surrogate blood pressure measure is a pulse wave arrival time (PAT) and the processing unit is configured to analyze the population of surrogate blood pressure measure values and corresponding error values using Bayesian inference to determine a trend in the surrogate blood pressure measure over time. by: obtaining measurements of the subject's heart rate; quantifying the pre-ejection period (PEP) for each measured value of the arrival time of the pulse wave from the heart rate at the time of measuring the arrival time of the pulse wave; subtracting the pre-arrival phase score from the corresponding measured pulse wave arrival time value to determine a set of corrected pulse wave arrival time measurement values; and using Bayesian inference to determine a trend in pulse wave arrival time over time by analyzing the corrected pulse wave arrival time measurement values and corresponding error values.
В альтернативных вариантах реализации суррогатный показатель кровяного давления представляет собой любое из скорости распространения пульсовой волны (PWV), времени прихода пульсовой волны (PAT) и времени распространения пульсовой волны (PTT), частоты сердечных сокращений, распределения объёма крови, изменения морфологии пульсовой волны и общих движений тела.In alternative embodiments, the surrogate blood pressure is any one of pulse wave velocity (PWV), pulse wave arrival time (PAT) and pulse wave propagation time (PTT), heart rate, blood volume distribution, pulse wave morphology change, and general body movements.
В некоторых вариантах реализации процессорный блок выполнен с возможностью получения совокупности значений измерения суррогатного показателя кровяного давления путём получения значений измерения суррогатного показателя кровяного давления с использованием одного или более из фотоплетизмографического, ФПГ, датчика и электрокардиографического, ЭКГ, датчика, акселерометра, устройства захвата изображений, устройства захвата видео, радиолокационного датчика, лазерного допплеровского датчика, датчика, измеряющего интерференции, и муарового датчика.In some embodiments, the processing unit is configured to obtain a plurality of surrogate blood pressure measurement values by obtaining surrogate blood pressure measurement values using one or more of a photoplethysmographic, PPG, sensor, and electrocardiographic, ECG, sensor, accelerometer, image capture device, device video capture, radar sensor, laser doppler sensor, interference sensor, and moiré sensor.
В некоторых вариантах реализации устройство представляет собой умное зеркало, содержащее один или более датчиков для получения совокупности значений измерения суррогатного показателя кровяного давления.In some embodiments, the device is a smart mirror containing one or more sensors for obtaining a set of surrogate blood pressure measurement values.
В некоторых вариантах реализации процессорный блок дополнительно выполнен с возможностью использования определённой тенденции в суррогатном показателе кровяного давления во времени в качестве индикатора тенденции в кровяном давлении.In some embodiments, the processing unit is further configured to use a determined trend in the surrogate blood pressure over time as an indicator of the trend in blood pressure.
Эти и другие аспекты будут понятны из и объяснены со ссылкой на вариант (варианты) реализации, описанный (описанные) ниже в настоящем документе.These and other aspects will be understood from and explained with reference to the implementation(s) described herein below.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Приведённые для примера варианты реализации будут описаны ниже исключительно для примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:Exemplary embodiments will be described below, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which:
На фиг. 1 показаны два графика, изображающие разные подходы для определения тенденции из совокупности измерений;In FIG. 1 shows two graphs depicting different approaches for trending from a set of measurements;
На фиг. 2 показана структурная схема устройства в соответствии с различными вариантами реализации;In FIG. 2 shows a block diagram of a device according to various implementations;
На фиг. 3 показано изображение устройства в форме умного зеркала в соответствии с различными вариантами реализации;In FIG. 3 shows an image of a device in the form of a smart mirror according to various implementations;
На фиг. 4 показана блок-схема, изображающая способ в соответствии с различными вариантами реализации;In FIG. 4 is a flow chart showing a method in accordance with various embodiments;
На фиг. 5 показан график, изображающий влияние циркадного ритма на кровяное давление;In FIG. 5 is a graph depicting the effect of the circadian rhythm on blood pressure;
На фиг. 6 показан график, изображающий изменения во времени прихода пульсовой волны во времени в ответ на физическую активность;In FIG. 6 is a graph depicting changes in pulse wave arrival times over time in response to physical activity;
На фиг. 7 показаны два графика, изображающие влияние дыхания на время прихода пульсовой волны;In FIG. 7 shows two graphs depicting the effect of respiration on the arrival time of the pulse wave;
На фиг. 8 показан график, изображающий время прихода пульсовой волны в зависимости от частоты сердечных сокращений для совокупности измерений;In FIG. 8 is a graph showing pulse wave arrival time versus heart rate for a set of measurements;
На фиг. 9 показан график, изображающий разность между временем прихода пульсовой волны и фазой предызгнания (pre-ejection period, PEP) в зависимости от частоты сердечных сокращений для совокупности измерений;In FIG. 9 is a graph showing the difference between pulse wave arrival time and pre-ejection period (PEP) versus heart rate for a set of measurements;
На фиг. 10 показан график, изображающий частоту сердечных сокращений в зависимости от времени для совокупности измерений;In FIG. 10 is a graph showing heart rate versus time for a set of measurements;
На фиг. 11 показан график, изображающий систолическое артериальное давление в зависимости от времени для совокупности измерений;In FIG. 11 is a graph showing systolic blood pressure versus time for a set of measurements;
На фиг. 12 показан график, изображающий время прихода пульсовой волны в зависимости от времени для совокупности измерений; иIn FIG. 12 is a graph showing pulse wave arrival time versus time for a set of measurements; and
На фиг. 13 показан график, изображающий разность между временем прихода пульсовой волны и фазой предызгнания в зависимости от времени для совокупности измерений.In FIG. 13 is a graph showing the difference between the arrival time of the pulse wave and the pre-trigger phase as a function of time for a set of measurements.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Использованный в настоящем документ термин «суррогатный показатель кровяного давления» представляет собой любую физиологическую характеристику или характеристику тела, измерение которой может указывать на кровяное давление субъекта или указывать на изменения в кровяном давлении субъекта с течением времени (т.е. тенденцию). Как указано выше, один суррогатный показатель кровяного давления представляет собой скорость распространения пульсовой волны (PWV). Другие суррогатные показатели кровяного давления, которые могут быть использованы в соответствии с описанными в настоящем документе вариантами реализации, включают, например, время прихода пульсовой волны (PAT), время распространения пульсовой волны (PTT), частоту сердечных сокращений, распределение объёма крови (например, в лице), изменения морфологии пульсовой волны, общие движения тела (например, измеренные с использованием баллистокардиограммы). Таким образом, измерения времени прихода пульсовой волны, времени распространения пульсовой волны и/или скорости распространения пульсовой волны (или другой физиологической характеристики), полученные во времени, могут быть использованы как индикатор тенденции в кровяном давлении, хотя ошибки измерения, сопряжённые с измерением этих суррогатных показателей кровяного давления, могут существенно влиять на надёжность получаемой в результате тенденции. Ошибки измерения или неопределённость измерения (т.е. диапазон, в котором может находиться фактическое значение измерения) особенно проблематичны для бесконтактных измерений и для измерений, полученных в коротком временном промежутке (например, когда человек стоит перед зеркалом), например измерений, получаемых, когда субъект недолго находится перед умным зеркалом.As used herein, the term "surrogate blood pressure" is any physiological or body characteristic whose measurement can be indicative of a subject's blood pressure or indicative of changes in a subject's blood pressure over time (i.e., a trend). As stated above, one surrogate measure of blood pressure is pulse wave velocity (PWV). Other surrogate blood pressure measures that may be used in accordance with the embodiments described herein include, for example, pulse wave arrival time (PAT), pulse wave propagation time (PTT), heart rate, blood volume distribution (e.g., in the face), changes in pulse wave morphology, general body movements (eg measured using a ballistocardiogram). Thus, measurements of pulse wave arrival time, pulse wave propagation time, and/or pulse wave velocity (or other physiological characteristic) obtained over time can be used as a trend indicator in blood pressure, although the measurement errors associated with measuring these surrogates blood pressure readings can significantly affect the reliability of the resulting trend. Measurement errors or measurement uncertainty (i.e. the range in which the actual measurement value may lie) are especially problematic for non-contact measurements and for measurements taken in a short time period (for example, when a person is standing in front of a mirror), such as measurements taken when the subject is briefly in front of the smart mirror.
Один способ определения тенденции в совокупности измерений заключается в использовании способа минимальной среднеквадратичной ошибки. Однако способ минимальной среднеквадратичной ошибки не учитывает надёжность (или ошибку) измерений, и это может уменьшать точность линии тенденции. В отличие от этого, способ байесовского вывода учитывает ошибку измерения и, следовательно, может обеспечивать более надёжное указание тенденции. Подход байесовского вывода позволяет объективированному способу количественно различать линейную тенденцию от постоянной. Различия между способом минимальной среднеквадратичной ошибки и байесовским способом показаны на фиг. 1.One way to determine the trend in a population of measurements is to use the minimum standard error method. However, the MSE method does not take into account the reliability (or error) of the measurements, and this may reduce the accuracy of the trend line. In contrast, Bayesian inference takes measurement error into account and can therefore provide a more reliable trend indication. The Bayesian inference approach allows an objectified way to quantitatively distinguish a linear trend from a constant one. The differences between the minimum mean square error method and the Bayesian method are shown in FIG. one.
На фиг. 1(a) показана приведённая для примера совокупность из десяти измерений, причём каждое измерение имеет соответствующую линию ошибки, изображающую ошибку (неопределённость) измерения для каждого измерения. Как показано, линии ошибки отличаются между разными измерениями. Основная тенденция в измерениях в фиг. 1(a) является положительной (т.е. измерения в целом увеличиваются). На фиг. 1(b) показаны две разные линии тенденции, выведенные из совокупности измерений на фиг. 1(a). Первая линия, обозначенная 2, выведена с использованием стандартной процедуры минимальной среднеквадратичной ошибки и указывает на наличие отрицательной тенденции. Вторая линия, обозначенная 4, выведена с использованием байесовского вывода и учитывает ошибку измерения (линии ошибки). В частности, в способе байесовского вывода используется намного меньшая ошибка измерения для первого и девятого измерений (считая с левой стороны графика) для (правильной) идентификации положительной тенденции измерений. Дополнительно, для различения основной тенденции в совокупности измерений, байесовский подход может обеспечивать выраженную количественно величину как вероятность, например, линейной тенденции в зависимости от постоянных значений («отношение вероятности»). Значение этого отношения вероятности может использоваться как порог. Оно может быть выражено через полученные измерения и базовые статистические аспекты с , например, как отношение вероятности , полученное из:In FIG. 1(a) shows an exemplary set of ten measurements, with each measurement having a corresponding error line representing the measurement error (uncertainty) for each measurement. As shown, the error lines differ between different measurements. The main trend in measurements in FIG. 1(a) is positive (i.e. the measurements generally increase). In FIG. 1(b) shows two different trend lines derived from the set of measurements in FIG. 1(a). The first line, labeled 2, is derived using a standard minimum standard error procedure and indicates a negative trend. The second line, labeled 4, is derived using Bayesian inference and takes into account measurement error (error lines). In particular, the Bayesian inference method uses a much smaller measurement error for the first and ninth measurements (counting from the left side of the graph) to (correctly) identify a positive measurement trend. Additionally, to distinguish the underlying trend in a population of measurements, the Bayesian approach can provide a quantified value as a probability, for example, a linear trend versus constant values ("probability ratio"). The value of this probability ratio can be used as a threshold. It can be expressed in terms of the obtained measurements and basic statistical aspects with , for example, as the ratio of the probability obtained from:
где N - количество наблюдений, ρ определено через выражение , причём si аппроксимация стандартного отклонения для наблюдения yi, Δx получено из xi минус среднее значение всех xi, а ΔD определено как yi минус среднее значение всех yi. Значения > 5 обычно считают «исчерпывающими» доказательствами наличия линейной тенденции, от 2,5 до 5 - явным признаком наличия линейной тенденции, от 1 до 2,5 - свидетельством наличия линейной тенденции и < 1 - отсутствием указания на линейную тенденцию или ее отсутствием в измерениях. Это измерение также может быть использовано в качестве обратной связи субъекту о том, насколько действительно сильна тенденция (т.е. насколько велика вероятность).where N is the number of observations, ρ is defined through the expression , where si is an approximation of the standard deviation for observation y i , Δx is derived from x i minus the mean of all x i , and ΔD is defined as y i minus the mean of all y i . Values > 5 is generally considered "comprehensive" evidence of a linear trend, 2.5 to 5 is a clear indication of a linear trend, 1 to 2.5 is evidence of a linear trend, and < 1 is no indication of a linear trend or its absence in the measurements . This measurement can also be used as feedback to the subject on how strong the trend really is (i.e. how likely it is).
Таким образом предложено использовать способ байесовского вывода для определения кровяного давления из измерений суррогатного показателя кровяного давления, такого как скорость распространения пульсовой волны (PWV), время прихода пульсовой волны (PAT) и/или время распространения пульсовой волны (PTT).Thus, it is proposed to use a Bayesian inference method to determine blood pressure from measurements of a surrogate measure of blood pressure, such as pulse wave velocity (PWV), pulse wave arrival time (PAT), and/or pulse wave propagation time (PTT).
Устройство, которое может быть использовано для определения тенденции суррогатного показателя кровяного давления из измерений одного или более суррогатных показателей кровяного давления, показано на фиг. 2. Устройство 12 содержит процессорный блок 14, который управляет работой устройства 12 и может быть выполнен с возможностью выполнения способов, описанных в настоящем документе. Процессорный блок 14 может быть реализован многими разными способами, программным обеспечением и/или аппаратными средствами, для выполнения различных функций, описанных в настоящем документе. Процессорный блок 14 может содержать один или более микропроцессоров или цифровых процессоров обработки сигналов (digital signal processor, DSP), которые могут быть запрограммированы с использованием программного обеспечения или компьютерного программного кода для выполнения требуемых функций и/или для управления компонентами процессорного блока 14 для реализации требуемых функций. Процессорный блок 14 может быть реализован как сочетание выделенного оборудования для осуществления некоторых функций (например, усилители, предусилители, аналого-цифровой преобразователи (АЦП) и/или цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП)) и процессор (например, один или более программируемых микропроцессоров, контроллеров, цифровых процессоров обработки сигналов и связанных схем) для осуществления других функций. Примеры компонентов, которые могут быть использованы в различных вариантах реализации настоящего изобретения, включают, но не в качестве ограничения, микропроцессоры обычного типа, цифровые процессоры обработки сигналов, специализированные интегральные схемы (ASIC) и логические схемы, программируемые пользователем (FPGA). An apparatus that can be used to determine the trend of a surrogate blood pressure score from measurements of one or more surrogate blood pressure scores is shown in FIG. 2.
Процессорный блок 14 соединён с запоминающим устройством 16, выполненным с возможностью хранения данных, информации и/или сигналов для использования процессорным блоком 14 в управлении работой устройства 12 и/или в выполнении или осуществлении способов, описанных в настоящем документе. В некоторых вариантах реализации запоминающее устройство 16 хранит компьтерочитаемый код, который может быть выполнен процессорным блоком 14 так, что процессорный блок 14 выполняет одну или более функций, включая способы, описанные в настоящем документе. Запоминающее устройство 16 может содержать некратковременный машиночитаемый носитель данных любого типа, такой как кэш или системную память, включая энергозависимое и энергонезависимое компьютерное запоминающее устройство, такое как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), статическое ОЗУ (СОЗУ), динамическое ОЗУ (ДОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), программируемое ПЗУ (ППЗУ), стираемое программируемое ПЗУ (СППЗУ) и электрически стираемое программируемое ПЗУ (ЭСППЗУ), реализованное в форме однокристального запоминающего устройства, оптического диска (такого как компакт-диск (CD), цифровой универсальный диск (DVD), или Blu-Ray диск), жёсткого диска, запоминающего устройства на ленте или твердотельного устройства, включая флеш-накопитель, твердотельный накопитель (SSD), карту памяти и т.д.The
Устройство 12 при необходимости включает интерфейсную схему 18 для обеспечения соединения с возможностью передачи данных и/или обмена данными с другими устройствами, включая любое одно или более из серверов, баз данных, пользовательских устройств и датчиков. Соединение может быть прямым или непрямым (например, через интернет), и, таким образом, интерфейсная схема 18 может обеспечивать соединение между устройством 12 и сетью, например, интернет, через любой желаемый проводной или беспроводной протокол связи. Например, интерфейсная схема 18 может работать с использованием WiFi, Bluetooth, Zigbee или любого протокола сотовой связи (включая, но не в качестве ограничения, глобальную систему мобильных коммуникаций (GSM), универсальную систему мобильной связи (UMTS), стандарт «долгосрочное развитие» (LTE), стандарт «Долгосрочное развитие» (LTE) с расширенными возможностями и т.д.). Интерфейсная схема 18 может быть соединена с процессорным блоком 14.
В некоторых вариантах реализации устройство 12 может также содержать пользовательский интерфейс (не показан на фиг. 2), содержащий один или более компонентов, позволяющих пользователю устройства 12 (например, субъекту, чью тенденцию кровяного давления измеряют или оценивают количественно) вводить информацию, данные и/или команды на устройство 12, и/или позволяющих устройству 12 выводить информацию или данные к пользователю устройства 12. Пользовательский интерфейс может содержать любой подходящий компонент (любые подходящие компоненты) ввода, включая, но не в качестве ограничения, клавиатуру, клавишную панель, одну или более кнопок, переключателей или диск номеронабирателя, мышь, трекпад, сенсорный экран, стилус, камеру, микрофон и т.д., и пользовательский интерфейс может содержать любой подходящий компонент (любые подходящие компоненты) вывода, включая, но не в качестве ограничения, дисплейный экран, одну или более ламп или осветительных элементов, один или более громкоговорителей, вибрационный элемент и т.д.In some embodiments,
Для определения тенденции суррогатного показателя кровяного давления требуются измерения одного или более суррогатных показателей кровяного давления. Эти измерения (или значения измерений) получают посредством использования одного или более датчика (датчиков) суррогатного показателя кровяного давления. Датчик (датчики) суррогатного показателя кровяного давления может (могут) являться частью устройства 12 (например, как показано посредством датчика 20 суррогатного показателя кровяного давления на фиг. 2), или датчик (датчики) суррогатного показателя кровяного давления может (могут) быть выполнены отдельно от устройства 12. В последнем случае устройство 12 может быть соединено с датчиком (датчиками) суррогатного показателя кровяного давления для приёма измерений суррогатного показателя кровяного давления непосредственно от датчика (датчиков) суррогатного показателя кровяного давления, или устройство 12 может принимать значения измерения суррогатного показателя кровяного давления через интерфейсную схему 18. Значения измерения суррогатного показателя кровяного давления могут быть поданы на процессорный блок 14 для обработки, или значения измерений могут храниться на запоминающем устройстве 16 для последующей обработки процессорным блоком 14.To determine the trend of a surrogate blood pressure measure, measurements of one or more surrogate blood pressure measures are required. These measurements (or measurement values) are obtained by using one or more surrogate blood pressure sensor(s). The surrogate blood pressure sensor(s) may be part of the device 12 (for example, as shown by the surrogate
Датчик 20 суррогатного показателя кровяного давления может являться датчиком любого типа, выполненным с возможностью измерения суррогатного показателя кровяного давления субъекта. Датчик 20 суррогатного показателя кровяного давления может выводить сигнал измерения, указывающий на суррогатный показатель кровяного давления, или датчик 20 суррогатного показателя кровяного давления может выводить сигнал измерения, который может быть анализирован или обработан для определения суррогатного показателя кровяного давления. В некоторых вариантах реализации, как указано выше, суррогатный показатель кровяного давления может представлять собой скорость распространения пульсовой волны, время прихода пульсовой волны и/или время распространения пульсовой волны субъекта, частоту сердечных сокращений, распределение объёма крови (например, в лице), изменения морфологии пульсовой волны, общие движения тела (например, измеренные с использованием баллистокардиограммы) или любую другую физиологическую характеристику, которая может быть использована как суррогатное измерение для кровяного давления (т.е. любая другая физиологическая характеристика, изменения которой соотносятся или приблизительно соотносятся с изменениями в кровяном давлении). The surrogate
Для измерения, например, скорости распространения пульсовой волны или времени распространения пульсовой волны датчик 20 суррогатного показателя кровяного давления может содержать несколько чувствительных элементов (например, два чувствительных элемента, подлежащих размещению на разных участках на теле субъекта для измерения сигнала пульса на каждом участке), и эти чувствительные элементы могут быть одного или разных типов.To measure, for example, pulse wave velocity or pulse wave propagation time, surrogate
В некоторых вариантах реализации датчик 20 суррогатного показателя кровяного давления представляет собой или содержит один или более фотоплетизмограммных (ФПГ) датчиков. Каждый ФПГ датчик содержит источник света для освещения части тела субъекта (например, пальца, запястья, уха, лба и т.д., и светочувствительный датчик для измерения света, отражённого и/или поглощённого кожей/тканью рядом с источником света. Светочувствительный датчик выводит сигнал измерения, выражающий измеренную интенсивность света, и этот сигнал измерения могут обрабатывать для идентификации изменений в объёме крови в качестве сигнала пульса. Обычно ФПГ датчик размещают в контакте с кожей. ФПГ датчик измеряет характеристики изменения объёма крови в поверхностной или неглубокой кожной ткани (т.е. рядом с поверхностью кожи), а характеристики, выражающие пульс или биение сердца субъекта, такие как время прихода пульсовой волны, могут быть получены из сигнала измерения ФПГ.In some embodiments, the surrogate
В других вариантах реализации датчик 20 суррогатного показателя кровяного давления может представлять собой один или более электрокардиографических (ЭКГ) датчиков, содержащих один или более электродов, размещённых на теле субъекта, или которые могут находиться рядом с телом, и которые измеряют электрическую активность сердца. В некоторых вариантах реализации могут быть использованы ёмкостные ЭКГ электроды, которые могут измерять ЭКГ сигнал, когда субъект контактирует с электродами. Например, электроды могут быть расположены на полу или на совокупности весов, и ЭКГ сигнал могут измерять, когда субъект становится на электроды на полу или весах. In other embodiments, the surrogate
В некоторых вариантах реализации датчик 20 суррогатного показателя кровяного давления может содержать два ФПГ датчика, расположенных на разных участках тела субъекта для измерения времени прихода пульсовой волны на каждом участке (где один ФПГ датчик расположен далее по потоку от другого ФПГ датчика для обеспечения возможности измерения времени прихода одной пульсовой волны на разных участках). В других вариантах реализации датчик 20 суррогатного показателя кровяного давления может содержать ФПГ датчик и ЭКГ датчик. ЭКГ датчик используют для измерения электрической активности сердца и, в частности, пика R, а ФПГ датчик используют для измерения времени прихода пульсовой волны на участке ФПГ датчика.In some embodiments, the surrogate
В других вариантах реализации датчик 20 суррогатного показателя кровяного давления может представлять собой акселерометр или датчик движения другого типа, размещённый в контакте с частью тела субъекта (например, грудью, шеей, запястьем, пальцем и т.д.) и измеряющий ускорения (или, в более общем смысле, движения) частей тела. Акселерометр (или датчик движения другого типа) может быть достаточно чувствительным к движениям кожи, которые вызваны пульсацией крови через кровеносные сосуды под кожей, чтобы обеспечивать возможность получения прихода пульсовой волны крови из сигнала измерения. В случае акселерометра, акселерометр может измерять ускорения вдоль трёх ортогональных осей (обозначенных X, Y и Z, например) и выводить три сигнала, каждый из которых выражает ускорения вдоль соответствующей одной из осей, или выводить один сигнал, составленный из ускорений, измеренных вдоль трёх ортогональных осей. Сигнал измерения от акселерометра может быть обработан с использованием известных в данной области техники способов анализа сигнала для извлечения движений, обусловленных биением сердца/пульсацией крови, и, следовательно обеспечивается возможность выведения значений измерения суррогатного показателя кровяного давления из измерений ускорения. Другие типы датчиков движения, из которых может быть получено измерение частоты сердечных сокращений, включают гироскоп, измеряющий изменения во вращении и ориентации. Специалистам в данной техники будут известны другие типы датчиков движения, которые могут быть использованы для измерения суррогатных показателей кровяного давления.In other embodiments, the surrogate
Следует понимать, что акселерометр (или другой датчик движения) может быть использован в сочетании с ФПГ датчиком (вместо второго ФПГ датчика) или с ЭКГ датчиком (вместо ФПГ датчика) для измерения суррогатного показателя кровяного давления. It should be understood that an accelerometer (or other motion sensor) can be used in conjunction with a PPG sensor (instead of a second PPG sensor) or an ECG sensor (instead of a PPG sensor) to measure a surrogate blood pressure.
Следует понимать, что датчики 20 суррогатного показателя кровяного давления, описанные выше, требуют прямого или физического контакта с субъектом. Однако в некоторых вариантах реализации датчик 20 суррогатного показателя кровяного давления измеряет суррогатный показатель кровяного давления бесконтактно, т.е. не требуя физического контакта с субъектом. Например, датчик 20 суррогатного показателя кровяного давления может представлять собой датчик изображения (например, камеру) для захвата изображений или последовательности видеокадров. Изображения или последовательность видеокадров может быть обработана с использованием способов анализа изображений для извлечения измерений суррогатного показателя кровяного давления. Например, изображения или последовательность видеокадров могут обрабатывать для идентификации областей кожи в пределах изображений или последовательности видеокадров, и анализировать эти области для извлечения ФПГ сигнала для кожи. Это известно как удалённая ФПГ (уФПГ), и способы анализа изображений или последовательности видеокадров для извлечения ФПГ сигнала известны в данной области техники. Кроме уФПГ сигналов, также (или в качестве альтернативы) может быть использована камера для обнаружения движений местной ткани (кожи) (например, в области сонной артерии) вследствие сигналов пульса, а также общих движений тела, вызванных насосным действием сердца. В качестве альтернативы, для измерения движений кожи (т.е. вследствие импульсов) может быть использован радиолокационный датчик. Другие типы датчиков, которые могут быть использованы для измерения суррогатного показателя кровяного давления, включают лазерные допплеровские датчики, датчики, использующие когерентное излучение для измерения помех (спекл-структур), и муаровые датчики.It should be understood that the surrogate
Датчик 20 суррогатного показателя кровяного давления может работать с любой подходящей частотой дискретизации для обеспечения измерений суррогатного показателя кровяного давления, например, 10 Герц (Гц) или 50 Гц. Это означает что, например, в случае акселерометра, акселерометр выполнен с возможностью вывода измерения ускорения каждую 1/10-ую секунды или 1/50-ую секунды.The surrogate
Устройство 12 может являться электронным устройством или вычислительным устройством любого типа. Например, устройство 12 может представлять собой сервер, компьютер, ноутбук, планшет, смартфон и т.д. или быть его частью. В некоторых вариантах реализации устройство 12 может представлять собой умное зеркало или другой бытовой или домашний прибор, или быть частью него, который субъект использует время от времени. Например, устройство 12 может быть частью умного зеркала, располагаемого в ванной комнате дома субъекта. В качестве альтернативы, устройство 12 может быть частью телевизора. В качестве другой альтернативы, устройство 12 может представлять собой носимое устройство или быть его частью, которое может носить субъект. Например, носимое устройство может представлять собой наручные часы, умные часы, браслет, ожерелье, украшение другого типа, предмет одежды и т.д.
Следует понимать, что практический вариант реализации устройства 12 может содержать дополнительные компоненты к изображённым на фиг. 1. Например, устройство 12 может также содержать источник электропитания, такой как батарея, или компоненты для обеспечения возможности соединения устройства 12 с источником электропитания от сети.It should be understood that a practical implementation of
На фиг. 3 показано приведённое для примера устройство 12, выполненное в форме умного зеркала. Таким образом, на фиг. 3 устройство 12 содержит раму 22, поверхность 24 зеркала и датчик 20 суррогатного показателя кровяного давления. Поверхность 24 зеркала может быть традиционной отражающей поверхностью. В качестве альтернативы, поверхность 24 зеркала может иметь форму дисплейного экрана, который изображает последовательность видеокадров, полученную устройством захвата видео (например, камерой). Устройство захвата видео будет ориентировано относительно умного зеркала так, чтобы захватывать последовательность видеокадров всего, что находится перед умным зеркалом. Захваченную последовательность видеокадров отображают на поверхности 24 зеркала (т.е. дисплейного экрана) в режиме реального времени для обеспечения «отражения» субъекта, если субъект находится перед поверхностью 24 зеркала.In FIG. 3 shows an
На фиг. 3 показаны два возможных датчика 20 суррогатного показателя кровяного давления (хотя в некоторых вариантах реализации устройство 12 может содержать только один из них). Первый датчик 20a суррогатного показателя кровяного давления представляет собой камеру или другое устройство захвата изображений, которое может быть расположено в раме 22 (хотя возможны другие участки расположения), получающее изображения или последовательность видеокадров, которая может быть обработана или анализирована с использованием способов удалённой ФПГ для извлечения значений измерения суррогатного показателя кровяного давления. В вариантах реализации, в которых поверхность 24 зеркала представляет собой дисплейный экран, камера 20a может также быть использована для обеспечения отображения последовательности видеокадров на поверхности 24 зеркала. Второй датчик 20b суррогатного показателя кровяного давления представляет собой ФПГ датчик, который также расположен в раме 22 (хотя, аналогично, возможны другие участки расположения). Источник света и светочувствительный датчик в ФПГ датчике 20b могут быть расположены в раме 22 так, чтобы субъект мог привести палец или другую часть тела в контакт с ними для обеспечения возможности получения ФПГ сигнала.In FIG. 3 shows two possible surrogate blood pressure sensors 20 (although in some embodiments,
На блок-схеме по фиг. 4 показан способ количественной оценки тенденции в суррогатном показателе кровяного давления для субъекта. Способ может выполняться устройством 12 и, в частности, процессорным блоком 14, например, в ответ на выполнение компьтерочитаемого кода, хранящегося на запоминающем устройстве 16 или хранящегося на определённом другом подходящем компьтерочитаемом носителе, таком как оптический диск, твердотельное запоминающее устройство, запоминающее устройство на магнитных дисках и т.д.In the block diagram of FIG. 4 shows a method for quantifying the trend in a subject's surrogate blood pressure score. The method may be performed by the
На этапе 101 получают совокупность значений измерения суррогатного показателя кровяного давления для субъекта. В некоторых вариантах реализации суррогатный показатель кровяного давления представляет собой любое из скорости распространения пульсовой волны, времени прихода пульсовой волны, времени распространения пульсовой волны или любой другой физиологической характеристики, которая может быть использована как суррогатное измерение для кровяного давления (т.е. любая другая физиологическая характеристика, изменения которой соотносятся или приблизительно соотносятся с изменениями в кровяном давлении).In
В некоторых вариантах реализации могут получать совокупность значений измерения для двух или более суррогатных показателей кровяного давления. В этом случае суррогатные показатели кровяного давления могут представлять собой два или более из скорости распространения пульсовой волны, времени прихода пульсовой волны, времени распространения пульсовой волны и любой другой физиологической характеристики, которая может быть использована как суррогатное измерение для кровяного давления. Совокупность значений измерения суррогатного показателя кровяного давления включает значения измерений для суррогатного показателя кровяного давления, полученные в разные моменты времени на протяжении периода времени (например, совокупность может включать значения измерения за несколько часов, дней, недель и т.д.). В вариантах реализации, в которых устройство 12 содержит датчик 20 суррогатного показателя кровяного давления, этап 101 может включать получение совокупности значений измерения суррогатного показателя кровяного давления с использованием датчика 20 суррогатного показателя кровяного давления и их хранение (например, на запоминающем устройстве 16) для обработки на более позднем этапе. В вариантах реализации, в которых устройство 12 не содержит датчик 20 суррогатного показателя кровяного давления, этап 101 может включать приём совокупности значений измерения от другого устройства (например, которое содержит датчик суррогатного показателя кровяного давления) или получение совокупности значений измерения из запоминающего устройства 16.In some embodiments, implementations may obtain a set of measurement values for two or more surrogate blood pressure measures. In this case, the surrogate blood pressure measures may be two or more of pulse wave velocity, pulse wave arrival time, pulse wave propagation time, and any other physiological characteristic that can be used as a surrogate measurement for blood pressure. The population of surrogate blood pressure measurement values includes measurement values for the surrogate blood pressure measurement obtained at different points in time over a period of time (eg, the population may include measurement values over several hours, days, weeks, etc.). In embodiments where
На этапе 103 получают значение ошибки для каждого из значений измерения суррогатного показателя кровяного давления, полученного на этапе 101. Каждое значение ошибки указывает на ошибку измерения для соответствующего значения измерения суррогатного показателя кровяного давления, т.е. каждое значение ошибки указывает на уровень точности соответствующего значения измерения. Например, значение ошибки может указывать ошибку измерения измеренного значения в процентном соотношении (например, с точностью в пределах X%) или указывать ошибку как диапазон значений (например, измеренное значение является точным до ± Y), или указывать ошибку как измерение изменения измеренного значения. В некоторых вариантах реализации этап 103 включает количественную оценку значений ошибки через изменение измерения (определяют традиционными статистическими способами). В альтернативных вариантах реализации этап 103 может включать количественную оценку значений ошибки на основании предыдущих измерений (хранящихся в справочной таблице). В других альтернативных вариантах реализации этап 103 может включать количественную оценку значений ошибки как неизменного значения (например, X% соответствующего измеренного значения). В другом альтернативном варианте реализации этап 103 может включать количественную оценку значений ошибки на основании другого сигнала измерения, например, если датчик 20 обнаруживает движение тела. Например, если есть функциональная взаимосвязь с целевым измерением, например, y = f(x), изменение y может быть оценено количественно через dy = (df/dx)*dx, где df/dx - производная, а dx - изменение переменной x.In
Далее, на этапе 105 анализируют совокупность значений измерения суррогатного показателя кровяного давления и совокупность значений ошибки для измерений с использованием байесовского вывода для определения тенденции в суррогатном показателе кровяного давления во времени. Вкратце, на этапе 105 наклон (градиент) должен быть определён с учётом ошибки измерения. Это может быть осуществлено посредством количественной оценки наклона (градиента) a как отражения тенденции при наличии информации, полученной от всех источников данных (т.е. значений измерения суррогатного показателя кровяного давления, полученных на этапе 101), включая вычисленную ошибку (полученную или определённую на этапе 103). Математически, это может быть выражено следующим образом:Next, in
причём p выражает ассоциированные вероятности.where p expresses the associated probabilities.
В альтернативном варианте реализации две гипотезы могут быть испытаны с использованием байесовского подхода путём сравнения двух гипотез постоянной и линейной тенденции. Это выражается следующим образом:In an alternative implementation, the two hypotheses may be tested using a Bayesian approach by comparing the two hypotheses of constant and linear trend. This is expressed as follows:
где C выражает гипотезу постоянной тенденции, M выражает гипотезу линейной тенденции, а I выражает любую другую информацию, имеющую значение для процесса вычисления, такую как циркадный ритм субъекта, осанка, стресс и т.д. В зависимости от соотношения вычисленных вероятностей O может быть принято решение о предпочтении, например, посредством порогового значения, какая из гипотез является предпочтительной. Таким образом, например, в этом варианте вывод этапа 105 может указывать на то, что гипотеза постоянной тенденции является предпочтительной, что означает, что суррогатный показатель кровяного давления следует постоянной тенденции (т.е. является относительно статичным с течением времени), или вывод может указывать на то, что гипотеза линейной тенденции является предпочтительной, что означает, что суррогатный показатель кровяного давления линейно увеличивается или уменьшается.where C expresses the constant trend hypothesis, M expresses the linear trend hypothesis, and I expresses any other information relevant to the calculation process such as the subject's circadian rhythm, posture, stress, etc. Depending on the ratio of the calculated probabilities O, a preference decision can be made, for example by means of a threshold value, which of the hypotheses is preferred. Thus, for example, in this embodiment, the output of
Так как суррогатный показатель кровяного давления представляет собой суррогатное измерение для кровяного давления, тенденция суррогатного показателя кровяного давления, определённая на этапе 105, обеспечивает суррогатное измерение тенденции в кровяном давлении.Since the surrogate blood pressure is a surrogate measurement for blood pressure, the surrogate blood pressure trend determined in
Следует понимать, что точность тенденции, определённой с использованием байесовского вывода, зависит от надёжности значений измерения суррогатного показателя кровяного давления и значений ошибки. Следовательно, варианты реализации обеспечивают способы для повышения надёжности значений измерения суррогатного показателя кровяного давления путём уменьшения значений ошибки для указанных значений измерений и/или путём применения корректировки значений измерения суррогатного показателя кровяного давления, а также для улучшения количественной оценки значений ошибки. Эти способы основаны на том, что значения измерения суррогатного показателя кровяного давления будут использованы для вывода тенденции, а не для определения абсолютного значения кровяного давления. Ошибки в измерениях могут включать систематические ошибки и случайные ошибки, причём и те и другие влияют на основную тенденцию. Обеспеченные способы усовершенствуют количественную оценку тенденции для суррогатного показателя кровяного давления и стандартизируют ошибку измерения.It should be understood that the accuracy of the trend determined using Bayesian inference depends on the reliability of the surrogate blood pressure measurement values and error values. Therefore, embodiments provide methods for improving the reliability of surrogate blood pressure measurement values by reducing error values for specified measurement values and/or by applying adjustments to surrogate blood pressure measurement values, as well as improving the quantification of error values. These methods are based on the fact that the measurement values of the surrogate measure of blood pressure will be used to derive a trend, and not to determine the absolute value of blood pressure. Measurement errors can include systematic errors and random errors, both of which contribute to the underlying trend. The provided methods improve trend quantification for a surrogate blood pressure measure and standardize measurement error.
Эти варианты реализации описаны ниже и могут быть реализованы по отдельности или в любом сочетании. Все варианты реализации могут быть реализованы устройством 12 и могут быть реализованы между этапами 103 и 105 способа по фиг. 4. Первый вариант реализации относится к регулированию значений измерения суррогатного показателя кровяного давления и соответствующих значений ошибки в соответствии с циркадным ритмом субъекта. В этом варианте реализации циркадный ритм субъекта выводят или получают его количественную оценку из измерения физиологической характеристики субъекта, такой как частота сердечных сокращений и/или температура тела, и/или измерение физической активности субъекта. Физиологическая характеристика может быть измерена устройством, отдельным от устройства 12.These implementation options are described below and may be implemented individually or in any combination. All embodiments can be implemented by
Второй вариант реализации относится к стандартизации значений ошибки посредством процесса измерения суррогатного показателя кровяного давления, например, путём предоставления подсказок субъекту во время процесса измерения или путём осуществления стандартизированной процедуры или упражнения до начала или во время измерения.A second embodiment relates to standardizing error values through the surrogate blood pressure measurement process, for example, by providing prompts to the subject during the measurement process or by performing a standardized procedure or exercise prior to or during the measurement.
Третий вариант реализации относится к корректировке значений измерения суррогатного показателя кровяного давления и/или значений ошибки с использованием измерений другой физиологической характеристики, например, частоты сердечных сокращений, для обеспечения возможности сравнения разных измерений суррогатного показателя кровяного давления. Например, третий вариант реализации может быть использован для компенсации эффектов частоты сердечных сокращений, связанных с фазой предызгнания (PEP) (причём фаза предызгнания представляет собой временной интервал от начала электрической стимуляции желудочков до открывания клапана аорты). A third embodiment relates to adjusting the surrogate blood pressure measurement values and/or error values using measurements of another physiological characteristic, such as heart rate, to enable comparison of different surrogate blood pressure measurement measurements. For example, a third embodiment can be used to compensate for the effects of heart rate associated with pre-ejection phase (PEP) (where pre-event phase is the time interval from the start of ventricular pacing to the opening of the aortic valve).
Эти три варианта реализации описаны ниже, главным образом, со ссылкой на вариант выполнения в умном зеркале (например, как показано на фиг. 3), но следует понимать, что варианты реализации могут быть реализованы в устройствах 12, имеющих другие конструктивные параметры.These three implementations are described below primarily with reference to the smart mirror implementation (eg, as shown in FIG. 3), but it should be understood that the implementations may be implemented in
Как указано выше, первый вариант реализации относится к регулированию значений измерения суррогатного показателя кровяного давления и соответствующих значений ошибки в соответствии с циркадным ритмом субъекта. В конкретном варианте выполнения первого варианта реализации, описанного ниже, суррогатный показатель кровяного давления представляет собой время прихода пульсовой волны, но следует понимать, что первый вариант реализации может быть применён к другим суррогатным показателям кровяного давления, которые могут варьироваться в соответствии с циркадным ритмом субъекта.As indicated above, the first embodiment relates to adjusting the measurement values of the surrogate blood pressure indicator and the corresponding error values in accordance with the circadian rhythm of the subject. In a specific embodiment of the first embodiment described below, the surrogate blood pressure is the arrival time of the pulse wave, but it should be understood that the first embodiment can be applied to other surrogate blood pressures that may vary according to the subject's circadian rhythm.
Наиболее предпочтительно, при определении долговременной тенденции в кровяном давлении (например, тенденции на протяжении недель или месяцев) требуются ежедневные измерения суррогатного показателя кровяного давления, и измерение суррогатного показателя кровяного давления должно быть получено в одно и то же время дня, так как циркадный ритм субъекта влияет на суррогатные показатели кровяного давления и кровяное давление. При получении измерений в разное время суток, получение надёжного измерения тенденции является затруднительным. Однако бывает, что субъект не может выполнить измерения в соответствии с этим предпочтительным сценарием (например, он может работать с меняющимся графиком). Следовательно, корректировка значений измерения суррогатного показателя кровяного давления (PAT), полученных в разное время суток, для приведения их в соответствие в пределах циркадного ритма до осуществления анализа тенденции, способствует получению надёжной количественной оценки основной тенденции в кровяном давлении с использованием суррогатного показателя кровяного давления, такого как время прихода пульсовой волны, в качестве суррогатного показателя.Most preferably, when determining a long-term trend in blood pressure (e.g., a trend over weeks or months), daily surrogate blood pressure measurements are required, and the surrogate blood pressure measurement should be obtained at the same time of day, since the subject's circadian rhythm affects surrogate blood pressure measurements and blood pressure. When taking measurements at different times of the day, obtaining a reliable trend measurement is difficult. However, it happens that the subject cannot perform measurements in accordance with this preferred scenario (for example, he may work with a changing schedule). Therefore, adjusting surrogate blood pressure (PAT) measurement values obtained at different times of the day to match them within the circadian rhythm prior to performing trend analysis helps to reliably quantify the underlying trend in blood pressure using surrogate blood pressure, such as the time of arrival of the pulse wave, as a surrogate measure.
Таким образом, измерение суррогатного показателя кровяного давления (PAT) должно быть скорректировано «смещением» на системную ошибку в измерении суррогатного показателя кровяного давления (PAT) в результате влияния циркадного ритма на кровяное давление. Дополнительно, значение ошибки для откорректированного суррогатного показателя кровяного давления должно быть также откорректировано.Thus, the surrogate blood pressure (PAT) measurement must be "biased" for a bias in the surrogate blood pressure (PAT) measurement due to the influence of the circadian rhythm on blood pressure. Additionally, the error value for the corrected surrogate blood pressure measure must also be corrected.
Во-первых, требуется количественная оценка циркадного ритма субъекта и, в частности, количественная оценка точки в циркадном ритме/цикле, на которой получено каждое значение измерения суррогатного показателя кровяного давления. Походящее суррогатное измерение для количественной оценки циркадного ритма субъекта представляет собой частоту сердечных сокращений, температуру тела и/или измерение физической активности субъекта. Для количественной оценки ритма измерение суррогатного показателя циркадного ритма следует получать непрерывно на протяжении суток, и, например, частоту сердечных сокращений, температуру тела и/или измерение активности субъекта могут получать непрерывно с использованием умных часов или другого носимого устройства, содержащего ФПГ датчик, акселерометр или датчик температуры.First, a quantification of the subject's circadian rhythm and, in particular, a quantification of the point in the circadian rhythm/cycle at which each surrogate blood pressure measurement value is obtained is required. A suitable surrogate measurement for quantifying a subject's circadian rhythm is heart rate, body temperature, and/or a measure of the subject's physical activity. For rhythm quantification, a surrogate measure of circadian rhythm should be measured continuously throughout the day, and, for example, heart rate, body temperature, and/or activity measurements of the subject may be obtained continuously using a smartwatch or other wearable device containing a PPG sensor, an accelerometer, or temperature sensor.
Измерение суррогатного показателя циркадного ритма (т.е. частоты сердечных сокращений) затем используют для корректировки значений измерения суррогатного показателя кровяного давления. Например, во время получения времени прихода пульсовой волны суррогатное измерение циркадного ритма может указывать на то, что циркадный ритм находится в точке, где время прихода пульсовой волны и кровяное давление выше нормы для остального ритма/цикла. Следовательно, значение измерения суррогатного показателя кровяного давления может быть откорректировано путём уменьшения значения измерения на подходящую величину.The measurement of the surrogate measure of circadian rhythm (ie, heart rate) is then used to correct the measurement values of the measurement of the surrogate measure of blood pressure. For example, during a pulse wave arrival time acquisition, a surrogate circadian rhythm measurement may indicate that the circadian rhythm is at a point where the pulse wave arrival time and blood pressure are above normal for the rest of the rhythm/cycle. Therefore, the measurement value of the surrogate blood pressure indicator can be corrected by decreasing the measurement value by a suitable amount.
В некоторых вариантах реализации корректировка, применяемая к значению измерения, может быть выведена из или основана на линейной функции измерения циркадного ритма (т.е. частоты сердечных сокращений, температуры тела и/или физической активности). Другими словами, корректировка может быть выведена из (α * S) + β, где S - измерение суррогатного показателя циркадного ритма, и где α и β - значения, подлежащие определению на основании других субъектов (например, популяции субъектов). In some embodiments, the adjustment applied to the measurement value may be derived from or based on a linear function of the circadian rhythm (ie, heart rate, body temperature, and/or physical activity) measurement. In other words, the adjustment can be derived from (α * S) + β, where S is a measurement of a surrogate measure of circadian rhythm, and where α and β are values to be determined based on other subjects (eg, a population of subjects).
В альтернативных вариантах реализации корректировка, подлежащая применению к значению измерения, может быть выведена из или основана на отображающей функции между точкой в циркадном ритме и требуемой корректировкой. Отображающая функция может быть использована, если линейная функция, относящаяся к корректировке измерения циркадного ритма, является неизвестной или неприменимой (т.е. если линейная функция не описывает эффект правильно). Отображающая функция может быть представлена в виде справочной таблицы, обеспечивающей правильную корректировку для конкретного значения измерения суррогатного показателя циркадного ритма.In alternative implementations, the adjustment to be applied to the measurement value may be derived from or based on a mapping function between a point in the circadian rhythm and the desired adjustment. The mapping function can be used if the linear function related to the correction of the circadian rate measurement is unknown or not applicable (ie if the linear function does not correctly describe the effect). The mapping function can be represented as a lookup table that provides the correct adjustment for a particular circadian rate surrogate measurement value.
В качестве другой альтернативы способ может включать осуществление фазы калибровки, в которой суррогатное измерение циркадного ритма (т.е. частоту сердечных сокращений, температуру тела и/или уровень физической активности) измеряют вместе с суррогатным показателем кровяного давления. Фаза калибровки может включать измерение суррогатного показателя кровяного давления, а также фактического кровяного давления (например, с использованием измерительного устройства на основе манжеты) и измерения суррогатного показателя циркадного ритма для субъекта на протяжении конкретного отрезка времени (например, недели). Эти измерения могут сравнивать и определять требуемую корректировку для значений измерения суррогатного показателя кровяного давления, полученных в указанной точке циркадного ритма. Эти заранее определённые корректировки затем могут использовать для последующих измерений суррогатного показателя кровяного давления. Например, график на фиг. 5 показывает линию 30 тенденции, которая выражает кровяное давление и показывает изменения в течение дня, обусловленные циркадным ритмом, вместе с двумя измерениями времени прихода пульсовой волны, полученными в разное время дня, и, следовательно, в разные периоды циркадного ритма. В этом примере второе измерение времени прихода пульсовой волны не следует ожидаемому циркадному ритму, и это может быть учтено при количественной оценке ошибки второго измерения времени прихода пульсовой волны, определённого на этапе 103. As another alternative, the method may include performing a calibration phase in which a surrogate measure of circadian rhythm (ie, heart rate, body temperature, and/or physical activity level) is measured along with a surrogate measure of blood pressure. The calibration phase may include measuring a surrogate blood pressure as well as actual blood pressure (eg, using a cuff-based measuring device) and measuring a surrogate circadian rate for a subject over a specific period of time (eg, a week). These measurements can compare and determine the required correction for the surrogate blood pressure measurement values obtained at the specified point in the circadian rhythm. These predetermined adjustments can then be used for subsequent surrogate blood pressure measurements. For example, the graph in Fig. 5 shows a
Ещё в одной альтернативе корректировка, которую требуется применить к значению измерения суррогатного показателя кровяного давления на основании конкретной точки циркадного ритма, может быть определена из данных о взаимосвязи между суррогатным показателем кровяного давления и циркадным ритмом для популяции (например, для общей популяции, с применением взвешивания при необходимости в соответствии с конкретными данными для данного субъекта или для популяции субъектов, имеющих подобную историю болезни или медицинские диагнозы с данным субъектом).In yet another alternative, the adjustment to be applied to the surrogate blood pressure measurement value based on a particular circadian rhythm point may be determined from data on the relationship between surrogate blood pressure and circadian rhythm for a population (e.g., for the general population, using weighting if necessary according to the specific data for a given subject or for a population of subjects having a similar medical history or medical diagnoses with a given subject).
В дополнение к корректировке значения измерения суррогатного показателя кровяного давления для времени измерения в циркадном ритме, также может быть откорректировано значение ошибки для значения измерения. Поправка на значение ошибки может быть определена, например, посредством справочной таблицы, изображающей суррогатное измерение циркадного ритма и соответствующую требуемую поправку на значение ошибки. В варианте реализации, в котором измерение суррогатного показателя циркадного ритма представляет собой частоту сердечных сокращений, более высокое значение частоты сердечных сокращений приводит к большей ошибке, так как субъект может быть напряжён, и полученный суррогатный показатель является менее надёжным. Информация в справочной таблице может быть определена из функционального соотношения между значениями ошибки и измерением суррогатного показателя циркадного ритма, полученным, например, из данных популяции (например, подобранной для субъекта) с дополнительными поправками на конкретное заболевание или обстоятельства субъекта.In addition to correcting the surrogate blood pressure measurement value for the circadian rhythm measurement time, the error value for the measurement value can also be corrected. An error correction may be determined, for example, by a lookup table depicting a surrogate circadian rhythm measurement and the corresponding error correction required. In an embodiment where the measurement of the circadian rhythm surrogate is heart rate, a higher heart rate value results in more error because the subject may be tense and the resulting surrogate is less reliable. The information in the lookup table can be determined from a functional relationship between error values and a circadian rhythm surrogate measure obtained, for example, from population data (eg, matched to the subject) with additional adjustments for the subject's particular disease or circumstances.
Со ссылкой на второй вариант реализации, как указано выше, второй вариант реализации относится к стандартизации процесса измерения суррогатного показателя кровяного давления, например, путём предоставления инструкций субъекту во время процесса измерения или путём осуществления стандартизированной процедуры или упражнения до начала или во время измерения. Это обусловлено тем, что любое движение или действие, выполняемое субъектом (например, инициация измерения времени прихода пульсовой волны или физическая нагрузка), приводит к кратковременному возбуждению субъекта, которое, в свою очередь, приводит к кратковременному изменению в кровяном давлении и, следовательно, кратковременному изменению в суррогатном показателе кровяного давления (например, времени прихода пульсовой волны). Следовательно, измерения времени прихода пульсовой волны для использования в определении долговременной тенденции должны быть основаны на значениях измерения времени прихода пульсовой волны, полученных, когда субъект находится в состоянии покоя (и находился в состоянии покоя на протяжении некоторого времени) или, в более общем смысле, когда субъект находится в определённом состоянии здоровья/подвижности (например, при выполнении конкретного упражнения или действия). Иначе использование отдельных измерений суррогатного показателя кровяного давления для определения долговременной тенденции является затруднительным.With reference to the second embodiment as above, the second embodiment relates to standardizing the measurement process of a surrogate blood pressure indicator, for example, by providing instructions to the subject during the measurement process, or by performing a standardized procedure or exercise before or during the measurement. This is because any movement or action performed by the subject (e.g., initiating a pulse wave arrival time measurement or exercising) results in a short-term arousal of the subject, which in turn results in a short-term change in blood pressure and therefore a short-term a change in a surrogate measure of blood pressure (for example, the time of arrival of a pulse wave). Therefore, pulse wave arrival time measurements for use in determining a long-term trend should be based on pulse wave arrival time measurements obtained while the subject is at rest (and has been at rest for some time) or, more generally, when the subject is in a particular state of health/mobility (for example, while performing a specific exercise or activity). Otherwise, it is difficult to use individual measurements of a surrogate blood pressure indicator to determine a long-term trend.
График на фиг. 6 показывает, как время прихода пульсовой волны субъекта варьируется со временем после того, как субъект начинает выполнять физическое действие, например, упражнение. Показано, что время прихода пульсовой волны увеличивается со временем и в целом достигает плоского участка (устойчивого состояния). Таким образом, при измерении времени прихода пульсовой волны, наиболее предпочтительно, измерение осуществляют после того, как время прихода пульсовой волны достигает плоского участка.The graph in Fig. 6 shows how the arrival time of a subject's pulse wave varies with time after the subject begins to perform a physical action, such as exercise. It is shown that the arrival time of a pulse wave increases with time and generally reaches a flat area (steady state). Thus, when measuring the arrival time of the pulse wave, it is most preferable that the measurement is performed after the arrival time of the pulse wave reaches the flat portion.
Следовательно, во втором варианте реализации требуется поправка на такие кратковременные эффекты суррогатного показателя кровяного давления/кровяного давления или требуется их минимизация путём использования подходящих процедур измерения, которые сглаживают и стандартизуют процесс получения суррогатного показателя кровяного давления. Therefore, in the second embodiment, correction for such short-term effects of the surrogate blood pressure/blood pressure is required or is required to be minimized by using suitable measurement procedures that smooth and standardize the process of obtaining the surrogate blood pressure.
Существует несколько способов, в которых может быть реализован второй вариант реализации. В первом варианте обеспечена возможность оценки измерений суррогатного показателя кровяного давления, полученных за короткий отрезок времени (например, несколько минут) для определения, находится ли суррогатный показатель кровяного давления в устойчивом состоянии (т.е. постоянный). Если это так, может быть получено значение измерения суррогатного показателя кровяного давления, которое может быть использовано для анализа тенденции на этапе 105. Если это не так, взятие измерений суррогатного показателя кровяного давления могут продолжать до достижения устойчивого состояния. Таким образом, может быть осуществлена оценка полученных значений измерения суррогатного показателя кровяного давления (например, времени прихода пульсовой волны) в реальном времени, и временной отрезок, в котором получают значения измерений, продлевается, если суррогатный показатель кровяного давления не находится в устойчивом состоянии. Устойчивое состояние может быть идентифицировано путём определения скорости изменений суррогатного показателя кровяного давления во времени и определения нахождения суррогатного показателя кровяного давления в устойчивом состоянии, если величина скорости изменения суррогатного показателя кровяного давления за период времени меньше порогового значения. В примере, показанном на фиг. 6, время прихода пульсовой волны увеличивается со временем, и, следовательно, значение измерения времени прихода пульсовой волны для использования в анализе тенденции может быть получено только во временной отрезок, указанный затенённым участком 36. До этого отрезка времени время прихода пульсовой волны не находится в устойчивом состоянии, и, поэтому, измерения, полученные в это время, не обеспечат надёжное измерение времени прихода пульсовой волны. В качестве альтернативы ожиданию на протяжении определённого времени, пока суррогатный показатель кровяного давления достигнет устойчивого состояния (что может не быть предпочтительным, так как это может подразумевать более длительный отрезок времени, на протяжении которого требуется мониторинг субъекта), совокупность измерений суррогатного показателя кровяного давления может быть получена в коротком отрезке времени (например, 30 секунд), и можно получить количественную оценку устойчивого состояния или «плоского участка» посредством экстраполяции из этих измерений. Специалистам в данной области техники будут известны различные способы, которые могут быть использованы для осуществления такой экстраполяции. There are several ways in which the second embodiment can be implemented. In a first embodiment, it is possible to evaluate surrogate blood pressure measurements taken over a short period of time (eg, a few minutes) to determine if the surrogate blood pressure is in a steady state (ie, constant). If so, a surrogate blood pressure measurement value may be obtained, which may be used for trend analysis in
В соответствии со вторым вариантом субъекта могут инструктировать для выполнения заранее определённого упражнения для стандартизации процесса измерения суррогатного показателя кровяного давления. Таким образом, время измерения суррогатного показателя кровяного давления может быть запрограммировано так, чтобы происходить через некоторое время после начала заранее определённого упражнения, чтобы получать значение измерения, когда субъект находится в устойчивом возбуждённом состоянии. В некоторых вариантах реализации устройство 12 может предоставлять субъекту инструкции для выполнения заранее определённого упражнения. Например, инструкции для выполнения упражнения могут быть отображены на поверхности 24 зеркала (дисплейном экране), если устройство 12 выполнено в форме умного зеркала. В качестве альтернативы, инструкции или указания к выполнению упражнения могут быть отображены на (другом) дисплейном экране устройства 12, или инструкции/указания могут быть предоставлены с использованием звукового сообщения (например, предварительно записанного голосового сообщения). Инструкции к выполнению упражнения могут включать инструктирование субъекта начать выполнять упражнение (например, начать дышать спокойно) или инструкции, которые направляют субъекта на протяжении упражнения (например, сейчас медленно вдохните, сейчас медленно выдохните и т.д.). Заранее определённое упражнение может включать дыхательное упражнение, упражнение для захвата рук, упражнение для осанки (например, относящееся к положению рук) и т.д. В некоторых вариантах реализации, в которых устройство 12 содержит камеру или другое устройство захвата изображения/видео, изображения от камеры или устройства захвата изображения/видео могут анализировать посредством процессорного блока 14 для идентификации субъекта и его действий, движений и/или осанки для проверки, правильно ли субъект выполняет заранее определённое упражнение. В некоторых вариантах реализации, если процессорный блок 14 определяет, что субъект не выполняет заранее определённое упражнение правильно, процессорный блок 14 может определять обратную связь или дополнительные инструкции/указания субъекту для того, чтобы помочь субъекту или поспособствовать правильному выполнению упражнения субъектом. According to a second variant, the subject may be instructed to perform a predetermined exercise to standardize the surrogate blood pressure measurement process. Thus, the timing of the surrogate blood pressure measurement can be programmed to occur some time after the start of a predetermined exercise to obtain the measurement value when the subject is in a steady state of arousal. In some embodiments, the
В качестве примера этого второго варианта реализации было обнаружено, что время прихода пульсовой волны субъекта может быть модулировано дыханием с изменчивостью, составляющей до 15 - 20 миллисекунд (мс). Это изображено на фиг. 7, на которой изображён сигнал, указывающий на дыхание субъекта во времени с вдохом, происходящим приблизительно каждые 3 секунды (верхний график на фиг. 7). Нижний график по фиг. 7 показывает время прихода пульсовой волны субъекта за тот же период времени, что и сигнал дыхания на верхнем графике по фиг. 7, а также на нём показано, что время прихода пульсовой волны изменяется со временем в соответствии с закономерностью, подобной верхними и нижним точкам в сигнале дыхания. Следовательно, в соответствии со вторым вариантом реализации может быть получено лучшее (более надёжное) значение измерения времени прихода пульсовой волны, если дыхание субъекта является равномерным и время прихода пульсовой волны измеряют только во время чётко определённой фазы дыхания (например, во время выдоха или в конце выдоха). В качестве альтернативы, время прихода пульсовой волны может быть измерено по одному или более полным циклам дыхания, и полученные измерения времени прихода пульсовой волны могут быть усреднены для обеспечения значения измерения времени прихода пульсовой волны для использования в анализе тенденции на этапе 105. Следует понимать, что статус дыхания субъекта может быть измерен с использованием разных типов датчиков, таких как камера, радиолокационный датчик или акселерометр.As an example of this second embodiment, it has been found that the arrival time of a subject's pulse wave can be modulated by respiration with a variability of up to 15-20 milliseconds (ms). This is shown in FIG. 7, which depicts a signal indicative of the subject's respiration over time with inspiration occurring approximately every 3 seconds (top graph in FIG. 7). The bottom graph in Fig. 7 shows the arrival time of the subject's pulse wave over the same time period as the breath signal in the upper graph of FIG. 7, and it also shows that the arrival time of the pulse wave changes with time in accordance with a pattern similar to the high and low points in the breath signal. Therefore, according to the second embodiment, a better (more reliable) pulse wave arrival time measurement value can be obtained if the subject's breathing is uniform and the pulse wave arrival time is measured only during a well-defined phase of breathing (for example, during expiration or at the end of exhalation). Alternatively, the pulse wave arrival time may be measured over one or more complete breaths and the resulting pulse wave arrival time measurements may be averaged to provide a pulse wave arrival time measurement value for use in trend analysis at
Как указано выше, в третьем варианте реализации значения измерения суррогатного показателя кровяного давления и/или значения ошибки корректируют с использованием измерений другой физиологической характеристики, например, частоты сердечных сокращений, для обеспечения сопоставимости разных измерений суррогатного показателя кровяного давления. As mentioned above, in the third embodiment, the surrogate blood pressure measurement values and/or error values are corrected using measurements of another physiological characteristic, such as heart rate, to ensure comparability between different surrogate blood pressure measurements.
Время прихода пульсовой волны представляет собой сумму фазы предызгнания (PEP) и времени распространения пульсовой волны (PTT). Время распространения пульсовой волны является полезным как измерение тенденции в кровяном давлении, но фаза предызгнания легко подвержена влиянию частоты сердечных сокращений. Следовательно, частота сердечных сокращений и изменения частоты сердечных сокращений должны быть учтены при использовании измерений времени прихода пульсовой волны для определения тенденции. The pulse wave arrival time is the sum of the pre-event phase (PEP) and the pulse wave propagation time (PTT). The pulse wave propagation time is useful as a measure of the trend in blood pressure, but the pre-event phase is easily affected by the heart rate. Therefore, heart rate and changes in heart rate must be taken into account when using pulse wave arrival time measurements to determine the trend.
Следовательно, «эффект фазы предызгнания» может быть компенсирован надлежащим измерением измерений времени распространения пульсовой волны и введением поправки на эффект частоты сердечных сокращений. В соответствии с техническим документом «Systolic Time Intervals in Heart Failure in Man», Weissler и другие, Circulation, том XXXVII, номер 2, февраль 1968, фаза предызгнания может быть оценена количественно исходя из измерений частоты сердечных сокращений следующим образом:Therefore, the "pre-event phase effect" can be compensated for by properly measuring pulse wave propagation time measurements and correcting for the effect of heart rate. According to the technical paper "Systolic Time Intervals in Heart Failure in Man", Weissler et al., Circulation, Volume XXXVII,
(4) (four)
(5) (5)
где HR - частота сердечных сокращений, а M и F относятся к полу субъекта.where HR is the heart rate and M and F refer to the subject's gender.
Следовательно, во время прихода пульсовой волны может быть внесена поправка на частоту сердечных сокращений в соответствии с: Therefore, during the arrival of the pulse wave, a correction for the heart rate can be made in accordance with:
(6) (6)
где PEP0 - значение фазы предызгнания для мужчины (например, 0,131) или женщины (например, 0,133), а α - конкретный для каждого пола фактор, раскрытый в работе автора Weissler, указанной выше. Эта процедура может способствовать уменьшению эффекта фазы предызгнания вследствие частоты сердечных сокращений и положительно влиять на соотношение между временем распространения пульсовой волны, временем прихода пульсовой волны и кровяным давлением.where PEP 0 is the male (eg 0.131) or female (eg 0.133) pre-pregnancy phase value and α is the sex-specific factor disclosed in the work by Weissler cited above. This procedure can help reduce the effect of the pre-event phase due to heart rate and positively influence the relationship between pulse wave propagation time, pulse wave arrival time and blood pressure.
Пример, изображающий требование поправки времени прихода пульсовой волны на частоту сердечных сокращений, показан ниже со ссылкой на совокупность 13 измерений. На таблице 1 показана совокупность измерений времени прихода пульсовой волны, полученных за период 14 дней, вместе с количественными оценками фазы предызгнания (в миллисекундах, мс), частоты сердечных сокращений (в ударах в минуту, уд/мин) и фактическими измерениями кровяного давления (систолическое и диастолическое кровяное давление). An example depicting the requirement to correct the time of arrival of the pulse wave to the heart rate is shown below with reference to a plurality of 13 measurements. Table 1 shows a collection of pulse wave arrival time measurements taken over a period of 14 days, along with quantitative estimates of the pre-fire phase (in milliseconds, ms), heart rate (in beats per minute, bpm), and actual blood pressure measurements (systolic and diastolic blood pressure).
МсTime of arrival of the pulse wave
MS
Таблица 1Table 1
Таким образом, каждая строка таблицы 1 показывает измерение кровяного давления (систолического и диастолического), частоту сердечных сокращений, количественную оценку фазы предызгнания и измеренное время прихода пульсовой волны, каждое из которых было получено от субъекта приблизительно в одно время в определённый день. Как видно из столбца частоты сердечных сокращений, частота сердечных сокращений субъекта во время выполнения измерений варьировалась от одного дня к другому, и общая частота сердечных сокращений находилась в диапазоне от 87 уд/мин до 125 уд/мин. Вследствие этих больших отличий в частоте сердечных сокращений очевидно, что измерения времени прихода пульсовой волны показывают зависимость от частоты сердечных сокращений. Эта зависимость может быть уменьшена посредством компенсации фазы предызгнания в соответствии с частотой сердечных сокращений, как указано выше. Другими словами, время прихода пульсовой волны и частоту сердечных сокращений измеряют, получают количественную оценку фазу предызгнания с использованием измерений частоты сердечных сокращений в соответствии с уравнением (4) или (5) выше, а время распространения пульсовой волны определяют путём вычитания полученной количественной оценкой фазы предызгнания из значения измерения времени прихода пульсовой волны.Thus, each row of Table 1 shows a measurement of blood pressure (systolic and diastolic), heart rate, pre-ejection phase score, and measured pulse wave arrival time, each of which was obtained from the subject at approximately the same time on a given day. As can be seen from the heart rate column, the subject's heart rate during measurements varied from one day to the next, and the total heart rate ranged from 87 bpm to 125 bpm. Because of these large differences in heart rate, it is clear that pulse wave arrival time measurements show a dependence on heart rate. This dependency can be reduced by compensating the pre-event phase according to the heart rate, as described above. In other words, the arrival time of the pulse wave and the heart rate are measured, the pre-ignition phase is quantified using the heart rate measurements according to equation (4) or (5) above, and the pulse wave propagation time is determined by subtracting the quantified pre-ignition phase. from the measurement value of the arrival time of the pulse wave.
На фиг. 8-13 показаны различные графики измерений на фиг. 1. В частности, на фиг. 8 показан график времени прихода пульсовой волны в зависимости от частоты сердечных сокращений (ЧСС), и этот график показывает зависимость времени прихода пульсовой волны (вследствие фазы предызгнания) от частоты сердечных сокращений, причём общая тенденция заключается в том, что время прихода пульсовой волны уменьшается по мере увеличения частоты сердечных сокращений. На фиг. 9 показан график времени прихода пульсовой волны-фазы предызгнания в зависимости от частоты сердечных сокращений, и этот график показывает, что соотношение времени прихода пульсовой волны и частоты сердечных сокращений значительно уменьшается после удаления фазы предызгнания. Таким образом, корректировка посредством вычисленного эффекта фазы предызгнания с частотой сердечных сокращений уменьшает влияние частоты сердечных сокращений на измерение суррогатного показателя кровяного давления, времени прихода пульсовой волны.In FIG. 8-13 show various plots of measurements in FIG. 1. In particular, in FIG. 8 shows a graph of the arrival time of the pulse wave as a function of the heart rate (HR), and this graph shows the dependence of the time of arrival of the pulse wave (due to the pre-event phase) from the heart rate, with the general trend being that the arrival time of the pulse wave decreases with as the heart rate increases. In FIG. 9 shows a graph of the arrival time of the pulse wave-pre-event phase as a function of heart rate, and this graph shows that the ratio of the arrival time of the pulse wave to the heart rate decreases significantly after the removal of the pre-event phase. Thus, adjusting for the calculated effect of pre-event phase with heart rate reduces the effect of heart rate on the measurement of the surrogate blood pressure measure, pulse wave arrival time.
Это более наглядно показано на фиг. 10-13, где третье измерение было получено в момент времени, когда частота сердечных сокращений была очень высокой (~128 уд/мин), но это не оказало влияния на фактическое кровяное давление, хотя оно отображено в измерении времени прихода пульсовой волны. Корректировка измерения времени прихода пульсовой волны в соответствии с полученной количественной оценкой фазой предызгнания, как указано выше, будет вносить поправку на это изменение в частоте сердечных сокращений для измерений, полученных на протяжении 14-дневного периода.This is more clearly shown in Fig. 10-13, where the third measurement was taken at a time when the heart rate was very high (~128 bpm), but this had no effect on the actual blood pressure, although it is displayed in the pulse wave arrival time measurement. Adjusting the pulse wave arrival time measurement to match the pre-event quantification as above will correct for this change in heart rate for measurements taken over a 14-day period.
Таким образом, фиг. 10 представляет собой график измерений частоты сердечных сокращений во времени (одно измерение в день), и, как показано, третье измерение резко выделяется тем, что оно намного выше других 12 измерений. На фиг. 11 показан график измерений артериального систолического давления (АСД) в мм рт.ст. во времени (аналогично, одно измерение в день), и, как показано, измерение систолического кровяного давления на третий день подобно измерениям систолического кровяного давления, полученным в предыдущие и следующие дни. Предполагается, что измерения АСД на фиг. 11 имеют ошибку, составляющую 8 мм рт.ст., как показано линиями ошибки. Фиг. 12 изображает график времени прихода пульсовой волны во времени (одно измерение в день) и изображает, что измерение на третий день подвержено влиянию более высокой частоты сердечных сокращений, показанной на фиг. 10. Предполагается, что на фиг. 12 присутствует постоянная ошибка 15 мс. В заключение, фиг. 13 изображает график времени прихода пульсовой волны - фазы предызгнания во времени и изображает влияние поправки времени прихода пульсовой волны на частоту сердечных сокращений.Thus, FIG. 10 is a graph of heart rate measurements over time (one measurement per day), and as shown, the third measurement stands out sharply in that it is much higher than the other 12 measurements. In FIG. 11 shows a graph of measurements of arterial systolic pressure (ASP) in mm Hg. in time (similarly, one measurement per day), and as shown, the systolic blood pressure measurement on the third day is similar to the systolic blood pressure measurements obtained on the previous and following days. It is assumed that the ASD measurements in FIG. 11 have an error of 8 mmHg as indicated by the error lines. Fig. 12 is a plot of the arrival time of the pulse wave over time (one measurement per day) and shows that the measurement on the third day is affected by the higher heart rate shown in FIG. 10. It is assumed that in FIG. 12 there is a permanent error of 15 ms. Finally, FIG. 13 is a plot of the pulse wave arrival time - pre-warning phase over time and depicts the effect of the pulse wave arrival time correction on the heart rate.
Следовательно, обеспечены улучшения количественной оценки тенденции, получаемой из измерений суррогатного показателя кровяного давления, в частности, когда измерения суррогатного показателя кровяного давления могут иметь ошибки измерения.Therefore, improvements in the quantification of the trend obtained from surrogate blood pressure measurements are provided, in particular where surrogate blood pressure measurements may have measurement errors.
Вариации раскрытых вариантов реализации могут быть понятны специалистам в данной области техники и осуществлены ими при реализации ими принципов и способов, описанных в настоящем документе, из изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В пунктах формулы изобретения слово «содержащий» не исключает наличия других элементов или этапов, а грамматические показатели единственного числа не исключают множества. Один процессор или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, описанных в формуле изобретения. То, что некоторые измерения приведены во взаимоотличающихся зависимых пунктах, не означает, что сочетание этих измерений не может быть преимущественно использовано. Компьютерную программу могут хранить или распространять на подходящем носителе, таком как оптический носитель данных или твердотельный носитель данных, поставляемом вместе с или как часть другого аппаратного средства, но её также могут распространять в других формах, например через интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы. Никакие ссылочные обозначения в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие ее объём.Variations of the disclosed embodiments may be understood by those skilled in the art and implemented by them in their implementation of the principles and methods described herein, from a study of the drawings, description and appended claims. In claims, the word "comprising" does not exclude the presence of other elements or steps, and singular grammatical indicators do not exclude plurality. One processor or other unit may perform the functions of several elements described in the claims. The fact that some measurements are given in mutually different dependent claims does not mean that a combination of these measurements cannot be advantageously used. The computer program may be stored or distributed on a suitable medium, such as an optical storage medium or a solid state storage medium supplied with or as part of other hardware, but it may also be distributed in other forms, such as over the Internet or other wired or wireless telecommunications systems. No reference designations in the claims should be considered as limiting its scope.
Claims (51)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP18175931.7 | 2018-06-05 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020143908A RU2020143908A (en) | 2022-07-12 |
RU2782412C2 true RU2782412C2 (en) | 2022-10-26 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2744215A1 (en) * | 2009-11-20 | 2010-06-10 | Virginia Commonwealth University | Method and apparatus for determining critical care parameters |
US20120123232A1 (en) * | 2008-12-16 | 2012-05-17 | Kayvan Najarian | Method and apparatus for determining heart rate variability using wavelet transformation |
EP2950510A1 (en) * | 2014-05-28 | 2015-12-02 | Samsung Electronics Co., Ltd | Apparatus and method for controlling internet of things devices |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120123232A1 (en) * | 2008-12-16 | 2012-05-17 | Kayvan Najarian | Method and apparatus for determining heart rate variability using wavelet transformation |
CA2744215A1 (en) * | 2009-11-20 | 2010-06-10 | Virginia Commonwealth University | Method and apparatus for determining critical care parameters |
EP2950510A1 (en) * | 2014-05-28 | 2015-12-02 | Samsung Electronics Co., Ltd | Apparatus and method for controlling internet of things devices |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11642086B2 (en) | Apparatus and method for correcting error of bio-information sensor, and apparatus and method for estimating bio-information | |
EP3117766B1 (en) | Processing biological data | |
CN112272534B (en) | Method and apparatus for estimating trend of blood pressure surrogate | |
EP3061392B1 (en) | Blood pressure measurement | |
Song et al. | Cuffless deep learning-based blood pressure estimation for smart wristwatches | |
CN108778099B (en) | Method and apparatus for determining a baseline of one or more physiological characteristics of a subject | |
US10765374B2 (en) | Methods and apparatus for adaptable presentation of sensor data | |
US11617545B2 (en) | Methods and systems for adaptable presentation of sensor data | |
Radha et al. | Wrist-worn blood pressure tracking in healthy free-living individuals using neural networks | |
JP2024501861A (en) | Systems, methods and devices for generating estimated blood glucose levels from real-time photoplethysmography data | |
Freithaler et al. | Smartphone-Based Blood Pressure Monitoring via the Oscillometric Finger Pressing Method: Analysis of Oscillation Width Variations Can Improve Diastolic Pressure Computation | |
CN111655126A (en) | Estimating body composition on a mobile device | |
US20210169406A1 (en) | Apparatus for determining a stress and/or pain level | |
Seo et al. | Blood pressure estimation and its recalibration assessment using wrist cuff blood pressure monitor | |
RU2782412C2 (en) | Method and device for quantitative assessment of tendency in surrogate blood pressure indicator | |
US20220167859A1 (en) | System and method for blood pressure monitoring with subject awareness information | |
US20200196878A1 (en) | System and method for blood pressure monitoring with subject awareness information | |
JP2024018876A (en) | Information processing system, server, information processing method, program, and learning model | |
JP2023077368A (en) | Information processing system, server, information processing method and program |