用于估計(jì)人員的心血管健康的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于估計(jì)人員的心血管健康的系統(tǒng)、方法、處理器和處理方法。另外，本發(fā)明涉及用于實(shí)現(xiàn)所述處理方法的計(jì)算機(jī)程序。
【背景技術(shù)】
[0002]心血管健康在若干領(lǐng)域是重要的，諸如體育、健康產(chǎn)業(yè)、臨床診斷、預(yù)后和康復(fù)以及無(wú)癥狀個(gè)體中的自監(jiān)視。健康的直接測(cè)量要求最大生理努力，其與心血管事件的較大風(fēng)險(xiǎn)、昂貴設(shè)備和專門(mén)人才相關(guān)聯(lián)。健康的間接估計(jì)克服這些限制中的一些，但是仍舊要求嚴(yán)格經(jīng)受特定協(xié)議，花費(fèi)時(shí)間并且通常涉及特定裝備(諸如實(shí)驗(yàn)室自行車、臺(tái)階等)的使用。
[0003]US 6，241，684公開(kāi)了一種設(shè)備，其能夠確定最大氧氣攝取數(shù)量而沒(méi)有大型設(shè)備的約束或要求實(shí)施麻煩的操作。設(shè)備顯示針對(duì)對(duì)應(yīng)于適當(dāng)鍛煉強(qiáng)度的脈搏率的上限值和下限值，并且以無(wú)線方式借助于光通信實(shí)現(xiàn)諸如脈搏波信號(hào)之類的信息去往和來(lái)自處理脈搏波信息的信息處理設(shè)備的發(fā)送和接收。設(shè)備提供有用于檢測(cè)測(cè)試對(duì)象的脈搏波形的脈搏波檢測(cè)器;用于從脈搏波形確定測(cè)試對(duì)象的心跳率的FFT處理器;用于在測(cè)試對(duì)象跑步時(shí)檢測(cè)身體運(yùn)動(dòng)的身體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器;用于從測(cè)試對(duì)象在跑步期間的身體運(yùn)動(dòng)確定基音的FFT處理器；用于從跑步期間的身體運(yùn)動(dòng)確定基音、測(cè)試對(duì)象的步幅和鍛煉強(qiáng)度的鍛煉強(qiáng)度計(jì)算器；以及用于記錄由Astrand-Ryhming諾模圖指示的關(guān)系并且從心率和鍛煉強(qiáng)度確定最大氧氣攝取數(shù)量的諾模圖記錄器。所獲取的最大氧氣攝取數(shù)量除以測(cè)試對(duì)象的體重，以計(jì)算每單位體重的最大氧氣攝取數(shù)量。接著，根據(jù)性別確定最大氧氣攝取數(shù)量和脈搏，并且脈搏率與上限和下限值系數(shù)相乘，以確定針對(duì)該脈搏率的上限值和下限值。
[0004]WO 2012/057852 Al公開(kāi)了用于檢測(cè)局部缺血并且對(duì)局部缺血的類型進(jìn)行分類的技術(shù)。生成和評(píng)估心臟活動(dòng)的電描記圖。檢測(cè)局部缺血并且基于在電描記圖中是否檢測(cè)到或者首次檢測(cè)到電描記圖度量的改變而將其分類為良性或惡性。還可以考慮電描記圖度量中的改變和心率或患者活動(dòng)中的改變的相對(duì)時(shí)序。系統(tǒng)可以通過(guò)指令患者鍛煉或增加心臟起搏率來(lái)創(chuàng)建用于檢測(cè)局部缺血的壓力測(cè)試。
[0005]EP 2 524 647 Al公開(kāi)了用于確定人員的睡眠階段的系統(tǒng)和方法。檢測(cè)心率和身體移動(dòng)并且對(duì)其進(jìn)行分類。標(biāo)識(shí)心率類別和身體移動(dòng)類別的組合并且基于此確定人員的睡眠階段和/或睡眠事件。
[0006]EP 2 335 563 Al公開(kāi)了一種包括心臟活動(dòng)傳感器和另外的運(yùn)動(dòng)傳感器的用于處理鍛煉相關(guān)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。用戶希望實(shí)施的鍛煉類型由用戶通過(guò)用戶接口輸入?？梢曰诖擞?jì)算與鍛煉相關(guān)信息。
[0007]Altini等人公開(kāi)了使用心率歸一化因子個(gè)性化能量消耗估計(jì)以便降低能量估計(jì)誤差和個(gè)體間變異性(“Personalizing energy expenditure estimat1n using acard1respiratory fitness predicate，，，7th Internat1nal Conference onPervasive Computing Technologies for Healthcare (PervasiveHealth)，第65-72頁(yè)，2013年5月5日-8日)。所述歸一化因子的估計(jì)是基于包括對(duì)象在躺下休息時(shí)和在以不同速度步行時(shí)的心率連同人體測(cè)量特性的固定參數(shù)集合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供用于估計(jì)人員的心血管健康的系統(tǒng)、方法、處理器和處理方法，其不要求用戶嚴(yán)格遵循預(yù)確定的協(xié)議和/或使用比如跑步機(jī)或測(cè)力計(jì)之類的某個(gè)裝備，但是允許用戶在日常生活情形中可靠地評(píng)價(jià)他的心血管健康。
[0009]在本發(fā)明的第一方面中呈現(xiàn)了一種用于估計(jì)人員的心血管健康的系統(tǒng)，包括 -用于獲取包括關(guān)于人員的心率的信息的心率信號(hào)的心率監(jiān)視器，
-用于獲取指示人員的身體活動(dòng)的活動(dòng)信號(hào)的活動(dòng)監(jiān)視器，
-用于基于所獲取的活動(dòng)信號(hào)對(duì)人員的活動(dòng)進(jìn)行分類的分類器，
-用于基于所獲取的心率信號(hào)和活動(dòng)的分類而選擇從所獲取的心率信號(hào)獲得的一個(gè)或多個(gè)心率特征以用于使用在人員的心血管健康的估計(jì)中的選擇器，以及-用于基于一個(gè)或多個(gè)所選心率特征估計(jì)人員的心血管健康的估計(jì)器。
[0010]在本發(fā)明另外的方面中呈現(xiàn)了一種用于估計(jì)人員的心血管健康的處理器，包括處理構(gòu)件，其配置成
-基于指示人員的身體活動(dòng)的所獲取的活動(dòng)信號(hào)而對(duì)人員的活動(dòng)進(jìn)行分類，
-基于所獲取的心率信號(hào)和活動(dòng)的分類而選擇從包括關(guān)于人員的心率的信息的所獲取的心率信號(hào)獲得的一個(gè)或多個(gè)心率特征以用于使用在人員的心血管健康的估計(jì)中，并且-基于一個(gè)或多個(gè)所選心率特征估計(jì)人員的心血管健康。
[0011]在本發(fā)明再另外的方面中，提供了對(duì)應(yīng)方法、包括程序代碼構(gòu)件的計(jì)算機(jī)程序，所述程序代碼構(gòu)件用于當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)以及在其中存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)上實(shí)施時(shí)使計(jì)算機(jī)執(zhí)行本文所公開(kāi)的處理方法的步驟，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在由處理器執(zhí)行時(shí)導(dǎo)致執(zhí)行本文所公開(kāi)的處理方法。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中限定。應(yīng)當(dāng)理解的是，所要求保護(hù)的方法、處理器、計(jì)算機(jī)程序和介質(zhì)具有與所要求保護(hù)的系統(tǒng)類似和/或等同的優(yōu)選實(shí)施例并且如從屬權(quán)利要求中所限定的那樣。
[0013]本發(fā)明是基于以下想法:評(píng)價(jià)(“估計(jì)”)人員(用戶)的心血管健康而不讓人員經(jīng)受任何特定協(xié)議。通過(guò)監(jiān)視用戶的心率(HR)和身體活動(dòng)，識(shí)別由人員執(zhí)行的活動(dòng)類型(“對(duì)其進(jìn)行分類”)，并且主要基于該識(shí)別決定使用哪些HR特征以便評(píng)價(jià)人員的健康。另外，關(guān)于哪個(gè)HR階段當(dāng)前可得到的信息用于選擇用于估計(jì)人員的健康的最適當(dāng)?shù)腍R特征。因此，人員需要嚴(yán)格遵循耗時(shí)并且在若干情況中要求特定裝備(諸如臺(tái)階機(jī)、跑步機(jī)或測(cè)力計(jì))的預(yù)確定協(xié)議的問(wèn)題得以克服。本發(fā)明允許人員的心血管健康在日常生活情形中的精確估計(jì)。
[0014]一般地，各種種類的活動(dòng)監(jiān)視器可以用于獲取指示人員的身體活動(dòng)的活動(dòng)信號(hào)。優(yōu)選地，獲得包括例如活動(dòng)計(jì)數(shù)(每單位時(shí)間的移動(dòng)數(shù)目)、活動(dòng)強(qiáng)度、移動(dòng)身體部分的加速度等的活動(dòng)模式。在優(yōu)選實(shí)施例中所述活動(dòng)監(jiān)視器包括用于獲取作為活動(dòng)信號(hào)的指示人員身體的至少部分的加速度的加速度信號(hào)的加速度計(jì)。這樣的加速度計(jì)是廣泛已知的、廉價(jià)的并且可以由人員容易地穿戴而不阻礙人員的移動(dòng)性。
[0015]根據(jù)另一實(shí)施例，所述分類器配置成至少將人員的活動(dòng)分類成活動(dòng)和無(wú)活動(dòng)，特別地分類成騎行、步行、跑步、上升、穩(wěn)定恢復(fù)和無(wú)活動(dòng)。活動(dòng)類型可以分類得越好，可以用于健康評(píng)價(jià)的HR特征就選擇得越適當(dāng)。優(yōu)選地，應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)回歸模型并且從活動(dòng)信號(hào)獲得的各種參數(shù)用于該分類。
[0016]在實(shí)施例中，所述選擇器配置成從包括心率恢復(fù)、峰值心率、心率變異性、心率上升、靜息心率的心率特征組選擇一個(gè)或多個(gè)心率特征。
[0017]優(yōu)選地，所述選擇器配置成基于當(dāng)前存在哪個(gè)心率階段而選擇一個(gè)或多個(gè)心率特征。例如，在上升HR的情況中優(yōu)選地使用與在HR恢復(fù)的情況中(則所使用的HR特征例如是前10秒內(nèi)的時(shí)間常數(shù)、線性截距)的不同的HR特征(例如斜率、線性截距)。
[0018]估計(jì)器有利地配置成估計(jì)指示人員的身體健康的最大氧氣攝取。心血管功能可歸因于最大心臟輸出，其經(jīng)由一般已知的Fick原理而涉及最大氧氣攝取(V02max)，如例如在Bassett DR, Jr., Howley ET的Limiting factors for maximum oxygen uptake anddeterminants of endurance performance, Med Sci Sports Exerc.2000年I月；32(I):70-84中描述的那樣。
[0019]在再一實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括用于接收包括人員的年齡、性別、重量、高度、體質(zhì)指數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)的關(guān)于人員的用戶信息的接口。另外，在該實(shí)施例中，所述估計(jì)器配置成基于一個(gè)或多個(gè)所選心率特征和用戶信息而估計(jì)人員的心血管健康。這進(jìn)一步增加健康估計(jì)的精確性。優(yōu)選地在考慮針對(duì)實(shí)驗(yàn)室中評(píng)價(jià)的相對(duì)誤差加權(quán)的每一個(gè)心率特征來(lái)估計(jì)的平均V02max的情況下優(yōu)選地計(jì)算心血管健康。
[0020]優(yōu)選地，所述選擇器配置成將以下選擇作為心率特征
-如果檢測(cè)到人員的身體活動(dòng)則從峰值心率導(dǎo)出的一個(gè)或多個(gè)心率特征，
-如果沒(méi)有檢測(cè)到人員的身體活動(dòng)則一個(gè)或多個(gè)心率恢復(fù)參數(shù)，和/或-如果沒(méi)有檢測(cè)到人員的身體活動(dòng)并且如果人員的心率處于靜息狀態(tài)則一個(gè)或多個(gè)心率統(tǒng)計(jì)測(cè)量。
[0021]該實(shí)施例已經(jīng)顯示出提供健康估計(jì)的可靠且精確的結(jié)果。