(57)【要約】      （修正有）【課題】対象物の動脈拍動波伝搬時間を判定するシステムおよび方法を提供する。【解決手段】ビデオが、対象物１００の露出された肌領域の複数の時間系列信号を備えて受信され、ここでビデオプレチスモグラフィック（ＶＰＧ）信号が、ビデオ１０１を撮影するために使用されるビデオデバイス１０２の少なくとも１つの撮像チャンネルにより登録され得る。さらに、対象物の体に配置される少なくとも１つのセンサを使用して取得される心電図（ＥＣＧ）信号が受信され、ここでＥＣＧ信号が取得され得る。画像フレームのバッチが処理され、対象物の継続的なＶＰＧ信号を取得する。一時的に重なるＶＰＧおよびＥＣＧ信号が分析され、ＶＰＧ信号の基準点とＥＣＧ信号の基準点との間の拍動波伝搬時間を取得する。拍動伝搬時間は、末梢血管疾患などの病状を評価するために使用される。【選択図】図１
2015211829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の拍動伝搬時間を判定する方法であって、
ビデオ撮像デバイスにより獲得されるビデオを受信することであって、前記ビデオは、対象物の露出された肌領域の複数の時間系列画像フレームを備え、ここでビデオプレチスモグラフィック（ＶＰＧ）信号が前記ビデオ撮像デバイスの少なくとも１つの撮像チャンネルにより登録され得る、受信することと、
前記対象物の体に配置される少なくとも１つのセンサを使用して取得される心電図（ＥＣＧ）信号を受信することであって、ここでＥＣＧ信号が取得され得る、受信することと、
前記画像フレームのバッチから継続的なＶＰＧ信号を抽出することと、
一時的に重なるＶＰＧおよびＥＣＧ信号を処理して、前記ＶＰＧ信号の基準点と前記ＥＣＧ信号の基準点との間の拍動伝搬時間を取得することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記ビデオ撮像デバイスは、モノクロビデオカメラ、カラービデオカメラ、赤外線ビデオカメラ、マルチスペクトルビデオ撮像デバイス、ハイパースペクトルビデオ撮像デバイス、および本明細書の任意の組み合わせを含むハイブリッドビデオ撮像デバイス、のうちのいずれかである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記画像フレームを処理する前に、動作誘発性の曖昧さ、撮像の曖昧さ、および遅い光源変動、のうちのいずれかを補正することを、さらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記画像フレームを処理して前記ＶＰＧ信号を取得することは、
前記露出された肌領域と関連付けられる前記画像フレームにおける画素を分離することと、
前記分離された画素を処理して時系列信号を取得することと、
前記時系列信号から、前記対象物のＶＰＧ信号を抽出することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
画素は、前記画像フレームにおいて、画素分類、対象物識別、胸部認識、色、テクスチャ、空間特徴、空間情報、パターン認識、顔検出、顔認識、およびユーザ入力、のうちのいずれかを使用して分離される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
対象物の拍動伝搬時間を判定するシステムであって、前記システムは、
メモリおよび保存デバイスと通信するプロセッサであって、前記プロセッサは、
ビデオ撮像デバイスにより獲得されるビデオを受信することであって、前記ビデオは、対象物の露出された肌領域の複数の時間系列画像フレームを備え、ここでビデオプレチスモグラフィック（ＶＰＧ）信号が前記ビデオ撮像デバイスの少なくとも１つの撮像チャンネルにより登録され得る、受信することと、
前記対象物の体に配置される少なくとも１つのセンサを使用して取得される心電図（ＥＣＧ）信号を受信することであって、ここでＥＣＧ信号が取得され得る、受信することと、
前記画像フレームのバッチから継続的なＶＰＧ信号を抽出することと、
一時的に重なるＶＰＧおよびＥＣＧ信号を処理して、前記ＶＰＧ信号の基準点と前記ＥＣＧ信号の基準点との間の拍動伝搬時間を取得することと、
を行うための機器可読命令を実行する、プロセッサを、
備える、システム。
【請求項７】
前記ビデオ撮像デバイスは、モノクロビデオカメラ、カラービデオカメラ、赤外線ビデオカメラ、マルチスペクトルビデオ撮像デバイス、ハイパースペクトルビデオ撮像デバイス、および本明細書の任意の組み合わせを備えるハイブリッドビデオ撮像デバイス、のうちのいずれかである、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記画像フレームを処理する前に、動作誘発性の曖昧さ、撮像の曖昧さ、および遅い光源変動のうちのいずれかを補正すること、をさらに含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記画像フレームを処理して前記ＶＰＧ信号を取得することは、
前記露出された肌領域と関連付けられる前記画像フレームにおいて画素を分離することと、
前記分離された画素を処理して時系列信号を取得することと、
前記時系列信号から、前記対象物のＶＰＧ信号を抽出することと、
を備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
画素は、前記画像フレームにおいて、画素分類、対象物識別、胸部認識、色、テクスチャ、空間特徴、空間情報、パターン認識、顔検出、顔認識、およびユーザ入力、のうちのいずれかを使用して分離される、請求項９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の動脈拍動波伝搬時間を判定するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生理学的信号を捕捉する能力が、医療産業において非常に望まれている。１つの重要な生理学的信号は、動脈拍動伝搬時間（ＰＴＴ）である。重要な理由は多くあるが、その１つは、ＰＴＴが血圧と密接に相関しており、したがって、医療従事者に、血管網における血流速度、経時的な血管拡張、および２つの点または領域間の血管閉塞に関連する生体情報を提供し得るからである。さらに、局部的ＰＴＴは、末梢血管疾患などの病状を評価するための間接的マーカーとして使用され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
結果として、この技術分野において、対象物の動脈拍動伝搬時間を判定するための高機能化を重ねたシステムおよび方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
動脈拍動伝搬時間を判定するシステムおよび方法が、開示される。１つの実施形態において、対象物の露出された肌領域の複数の時間系列画像フレームを備えるビデオが受信され、ここでビデオプレチスモグラフィック（ＶＰＧ）信号が、ビデオを撮影するために使用されるビデオデバイスの少なくとも１つの撮像チャンネルにより、登録され得る。さらに、対象物の体に配置されるセンサを使用して取得される心電図（ＥＣＧ）信号が受信され、ここでＥＣＧ信号が取得され得る。画像フレームのバッチが処理され、対象物の継続的なＶＰＧ信号を取得する。その後、一時的に重なるＶＰＧおよびＥＣＧ信号が分析され、ＶＰＧ信号の基準点とＥＣＧ信号の基準点との間の拍動伝搬時間を取得する。拍動伝搬時間は、末梢血管疾患などの病状を評価するために使用され得る。
【０００５】
上述した方法の特徴および利点が、以下の詳細な説明および添付の図から容易に明らかになるであろう。
【０００６】
本明細書に開示される主題の前述および他の特徴および利点が、添付の図と関連して以下の詳細な説明から明らかにされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、対象物のリアルタイムビデオを撮影するビデオ撮像デバイスを示す。
【図２】図２は、図１のビデオ撮像デバイスにより獲得されるビデオの画像フレームのバッチを示す。
【図３】図３は、図２のバッチの画像フレームのうちの１つを、処理のために特定された、様々な露出された肌領域と共に示す。
【図４】図４は、図１の心電図により取得される正常洞調律のＥＣＧ信号の一部を示す。
【図５】図５は、対象物の動脈拍動伝搬時間を判定する現在の方法の１つの例示的な実施形態を図示するフロー図である。
【図６】図６は、本明細書の内容の様々な態様を実行する１つの例示的な信号処理システム６００のブロック図を図示する。
【図７】図７は、同時に獲得されたＥＣＧ信号に重なったＶＰＧ信号の１０秒部分を示す。
【図８】図８は、ＥＣＧおよびＶＰＧ信号の正規化されたパワースペクトル密度に対する分単位の拍動の心拍周波数を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
対象物の動脈拍動波伝搬時間を判定するシステムおよび方法が開示される。
【０００９】
「プレチスモグラフィー」は、血管内の相対的な血液量変化の研究である。
【００１０】
「フォトプレチスモグラフィック（ＰＰＧ）信号」は、光学機器を使用して取得されたプレチスモグラフィック信号である。
【００１１】
「ビデオプレチスモグラフィック（ＶＰＧ）信号」は、ビデオから抽出されたプレチスモグラフィック信号である。
【００１２】
「対象物」は生物である。１つの例示的な対象物１００が、図１に示されている。「人物」または「患者」という用語が本開示を通して使用されてもよいが、対象物は、例えば霊長類など、人間以外の何かであってもよいことに留意されたい。したがって、このような用語の使用は、添付の請求項の範囲を厳密に人間に限定するものとは見なされない。
【００１３】
「ビデオ」は、一般的に理解されるように、ビデオ撮像デバイスにより獲得される画像フレームの時変シーケンスである。ビデオは、音声、時間基準信号、フレーム率など、他のコンポーネントを含有していてもよい。
【００１４】
「ビデオ撮像デバイス」は、ビデオを撮影するための単一チャンネルまたは多チャンネルデバイスである。図１は、対象物１００のビデオ１０１を積極的に獲得する例示的なビデオ撮像デバイス１０２を示す。ビデオの画像フレームは、遠隔デバイスと、アンテナとして示される無線通信要素１０３を経由して通信されてもよい。１つの実施形態において、ビデオ撮像デバイスは、例えば、白黒ビデオを撮影するモノクロカメラまたはカラービデオを撮影するカラーカメラなどのように、高いフレーム率および高い空間分解能を有する。別の実施形態において、ビデオ撮像デバイスは、熱、赤外線、マルチスペクトルまたはハイパースペクトルセンサである。さらに、別の実施形態において、ビデオ撮像デバイスは、高いフレーム率および高い空間分解能を備える従来のビデオモードにおいて、および、低いフレーム率であるが高い空間分解能を備えるスペクトルモードにおいて、動作可能なハイブリッドデバイスである。ビデオ撮像デバイスは、典型的には、チャンネル単位で画像フレームを検索するための複数の出力を有し、１つ以上の保存デバイスである、メモリなど他のコンポーネントを、さらに組み込んでもよい。ビデオ撮像デバイスは、本明細書の内容にしたがって、画像フレームのバッチをリアルタイムに分析する機器可読プログラム命令を実行する、１つ以上のプロセッサを組み込んでもよい。標準的なビデオ設備を備えるビデオ撮像デバイスおよび専用の撮像センサを伴うビデオ撮像デバイスは、商業の様々な流れにおいて業者から容易に入手可能である。
【００１５】
「画像フレームを受信する」は広範に解釈されることを意図しており、以下を含む：対象物のＶＰＧ信号を取得するために処理のための画像フレームを検索する、撮影する、獲得する、または取得する。画像フレームは、ビデオ撮像デバイスのメモリまたは保存デバイスから検索される可能性があり、または、ＣＤＲＯＭまたはＤＶＤなどの媒体から検索される可能性がある。画像フレームは、遠隔デバイスからネットワークを介して取得される可能性があり、または、処理に利用可能な画像フレームを作成するウェブベースのシステムまたはアプリケーションからダウンロードされる可能性がある。画像フレームは、動作誘発性の曖昧さ、撮像の曖昧さ、および遅い光源変動を補正するために処理されてもよい。ビデオは、好ましくは、時間系列画像フレームのバッチが重なって処理される。
【００１６】
「画像フレームのバッチ」は、複数の時間系列画像フレームを指す。図２は、図１のビデオ撮像デバイス１０２により獲得される１３個の画像フレーム（まとめて２００）の例示的なバッチを示す。画像フレームのバッチは同じサイズである必要はなく、処理中に動的に変化してもよい。所与のビデオ画像フレームのバッチのサイズは、少なくとも、対象物の１つの心臓周期を捕捉する持続期間のサイズであるべきである。画像フレームのバッチは、スライディングウィンドウを利用する処理のために規定され得る。１つの例において、スライディングウィンドウは、画像フレームの２９秒が前のバッチと重なる（すなわち、９６％の重複）新しい画像フレームの１秒を規定する。スライディングウィンドウのサイズは、必要に応じてリアルタイムで動的に調整されてよい。所与のバッチの画像フレームは、露出された肌領域を分離するよう処理される。
【００１７】
「露出された肌領域」は、ビデオ撮像デバイスのレンズを通して見えるような、対象物の肌の遮られない視界を指す。図３は、様々な露出された肌領域（３０１、３０２、３０３、３０４、および３０５）の周囲が囲まれている、図２のバッチの画像フレームのうちの１つを示す。図３の露出された肌領域は例示的な目的によるものであり、他の露出された肌領域が特定されてもよく、または、選択されてもよいことに留意されたい。図３は、添付の請求項の範囲を、図示された領域だけに限定するものと見なされるべきではない。露出された肌領域は、例えば、カラーおよびテクスチャ識別、物体識別、胸部認識、空間特徴分析、スペクトル情報、パターン認識、顔検出方法、および顔認識アルゴリズムを含む、多様な画像処理技術を使用して、所与の画像フレームにおいて特定され得る。さらに、ユーザまたは技術者はマウスを使用して、または、例えばタッチスクリーンディスプレイを使用して、画素分離のためのビデオの画像フレームにおいて１つ以上の露出された肌領域を特定してもよい。露出された肌領域は、同じサイズである必要はない。所与の露出された肌領域のサイズは、用途によって変化してもよい。ビデオカメラのレンズは、好ましくは、十分に大きい露出された肌領域を撮影するために対象物にズームインして、処理に十分な数の肌表面の画素を取得する。露出された肌領域における画素は、処理のために分離される。
【００１８】
露出された肌領域において「画素を分離する」は、画素分類、物体識別、胸部認識、カラー、テクスチャ、空間特徴、スペクトル情報、パターン認識、顔検出、顔認識、およびユーザ入力、を含む技術を使用して達成され得る。画像において画素を分類する方法は、上記で組み込まれたＷａｎｇらによる、いくつかの参照に開示される。画素は、必要に応じて、重み付け、平均化、正規化、または破棄されてもよい。分離された画素は、時系列信号を取得するために処理される。
【００１９】
「時系列信号」は、対象物の心臓機能に関する周波数コンポーネントを含有する信号である。さらに具体的には、時系列信号は、分離された露出された肌域内で肌表面に近い血管における、相対的な血液量変化の全体を含有する。これらの動脈拍動は、時系列信号の主成分を備える。１つの実施形態において、時系列信号は、分離された露出された肌領域における全画素値を平均化して、フレーム単位のチャンネル平均を取得することにより、取得される。全体のチャンネル平均は、各チャンネルで、複数の画像フレームにわたるチャンネル平均を加算し、バッチを備えるフレームの合計数で除算することにより、計算される。その後、チャンネル平均は全体のチャンネル平均から減算され、その結果が全体のチャンネル標準偏差で除算されて、時系列信号を取得する。時系列信号は、対象物の心臓拍動の周波数の機能として規定される、カットオフ周波数でフィルタリングされてもよい。時系列信号は、非定常のコンポーネントを除去するために、トレンド除去されてもよい。自動ピーク検出が、フィルタリング信号に行われてもよい。対象物の心臓機能に対応するＶＰＧ信号が、時系列信号から抽出される。
【００２０】
「継続的なＶＰＧ信号を抽出する」は、信号分割を時系列信号に行い、対象物の継続的なビデオプレチスモグラフィック信号を抽出することを意味する。時系列信号からプレチスモグラフィック信号を抽出する方法は、上記で組み込まれたＭｅｓｔｈａおよびＭｅｓｔｈａらによる参照において開示される。独立コンポーネント分析（ＩＣＡ）は、ＶＰＧ信号を時系列信号から回復させるために使用され得る。ＩＣＡは、下層ソースの線形混合からなる一連の観測から独立したソース信号コンポーネント、すなわち、観測データの独立コンポーネント、を取り出す分解技術である。制約ソース分割は、時系列信号を追加的なサブコンポーネントに、基準信号を制約として使用して分割する、独立コンポーネント分析方法である。１つの実施形態において、基準信号は、対象物の心臓拍動の周波数領域に近似する周波数領域を有する。すべての制約が、制約された独立コンポーネント分析（ｃＩＣＡ）のために使用され得るわけではなく、これは、制約が古典的なＩＣＡ同変特性を侵害する場合があるからである。独立コンポーネントの特性を規定または制限する制約は、独立基準を侵害するべきではない。追加的な制約が、例えば、信号のスパース分解または四次キュムラントを使用してコントラスト関数へ組み込まれる可能性があり、コンポーネントを分割する全体的な最適条件を位置付けるのに役立つ。取得された信号は、ゼロ平均ユニット分散に変換される。フィルタリングステップは、ピーク検出の正確性を向上させるために行われる。ＨＲ信号は、例えば、適切なＮフレームのサイズの移動ウィンドウを有する移動平均フィルタを使用してフィルタリングされ得る。１つの例示的な移動平均フィルタは、以下の式で与えられる。
【数１】
2015211829.tif 000003
ここで、Ｎは移動ウィンドウにおけるフレームの数であり、ｘはフィルタリングされていないプレチスモグラフィック信号であり、ｙはフィルタリングされたプレチスモグラフィック信号であり、ｎは現在のフレームであり、ｉは移動フレームを規定する指標である。追加的な修正が、前のピークから取得される振幅の平均を予測することに基づいて必要であってもよい。ＶＰＧ信号は、例えば、ＦＦＴベースの位相保護フィルタ、ゼロ位相デジタルフィルタ、線形時間不変（ＬＴＩ）フィルタ、線形時間変化（ＬＴＶ）フィルタ、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタ、またはメジアンフィルタなどの非線形フィルタを使用して、さらにフィルタリングされ得る。
【００２１】
「心電図（ＥＣＧ）信号」（代替的に、心臓を意味するギリシャ語「ｋａｒｄｉａ」から、ＥＫＧとも称される）は、心臓の電気的活動を感知するセンサから取得される信号である。図１は、対象物の胸に取り付けられたセンサ１０４を備える例示的なＥＣＧデバイス１０１を示す。センサ１０４は、体の別の部分に取り付けられてもよく、そこで、ＥＣＧ信号が取得され得る。センサ１０４により測定される例示的なＥＣＧ信号１０５は、ＥＣＧデバイスのディスプレイスクリーンに表示されて、示される。ＥＣＧ信号は、遠隔デバイスと、アンテナとして示される無線通信要素１０６を経由して通信されてよい。図４は、正常洞調律の例示的なＥＣＧ信号４００の一部を示す。分割デバイスとして示されているが、ＥＣＧデバイス１０１、センサ１０４、およびビデオ撮像デバイス１０２の様々な機能が、単一デバイスに統合されてもよいことに留意されたい。このような統合デバイスは、画像フレーム、時系列信号をＶＰＧおよびＥＣＧ信号と共に、本明細書の内容にしたがって、さらに処理して、対象物のＰＴＴを判定可能であってもよい。このような複合デバイスは、例えば、スマートフォン、ｉＰａｄ、タブレットＰＣ、ラップトップ、またはコンピュータワークステーションであってよい。ＥＣＧ信号は、心臓機能専門家により十分に理解される。ＥＣＧ信号のさらなる議論について、読者に以下の入門テキストが案内される：「ＥＫＧｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｎｕｒｓｅ  Ｐｒａｃｔｉｔｉｏｎｅｒ  ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃｉａｎ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ」、Ｍａｕｒｅｅｎ  Ｋｎｅｃｈｔｅｌ著、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏ．（２０１３）、ＩＳＢＮ−１３：９７８−０８２６１９９５６０。
【００２２】
「ＥＣＧ信号を受信する」は広域に解釈される意図があり、以下を含む：処理のためのＥＣＧ信号を検索する、捕捉する、獲得する、または取得する。ＥＣＧ信号は、ＥＣＧデバイスのメモリまたは保存デバイスから検索される可能性があり、または、ＣＤＲＯＭまたはＤＶＤなどの媒体から検索される可能性がある。ＥＣＧ信号は、遠隔デバイスからネットワークを通じて取得される可能性があり、または、処理に利用可能なこのような信号を作成するウェブベースのシステムまたはアプリケーションからダウンロードされる可能性がある。本明細書の内容にしたがって、ＶＰＧおよびＥＣＧ信号は、動脈拍動圧力波の伝搬時間を判定するために使用される。
【００２３】
「拍動伝搬時間（ＰＴＴ）」は、動脈拍動圧力波が２点間を進むのにかかる時間である。動脈拍動圧力波は、心臓の左心室が縮小して血液量を上行大動脈から全身動脈へ押し出す際に生成される。この血液量の反復された押し出しが、脈動波を生成する。本明細書に開示されるように、瞬間ＰＴＴは、以下の式により与えられるように、時間的に同期するＥＣＧおよびＶＰＧ信号の２つの基準点間の位相差ｄφ（秒単位のラジアン）を計算することにより、判定される。
【数２】
2015211829.tif 000004
ここで、ｆＨＲは対象物の心臓拍動（分単位の拍）の周波数である。心臓拍動速度を、ビデオから抽出される信号から予測する１つの方法は、上記に組み込まれるＫｙａｌらによる参照に開示される。
【００２４】
１つの実施形態において、ＥＣＧ信号の基準点はＲ波のピーク点であり、ＶＰＧ信号の基準点は末梢拍動のピークである。ＶＰＧ信号の基準点は、例えば、ＶＰＧ信号の最大または最小点、ＶＰＧ信号の最大および最小の間の平均点、ＶＰＧ信号派生物の第１の派生物の最大値、およびＶＰＧ信号の第２の派生物の最大値など、任意の特徴点であり得ることに留意されたい。取得されるＰＴＴは瞬間ＰＴＴであり、ＰＴＴは瞬間ＰＴＴをいくつかのサイクルにわたって平均化することにより取得される。ＰＴＴは、血圧、経時的な血管拡張、血管閉塞、および血流速度を判定するために使用され得る。さらに、ＰＴＴは、心不整脈、心臓負荷、心臓疾患、および末梢血管疾患の発生を評価するための間接マーカーとして使用され得る。ビデオ獲得中の移動は抽出されたＶＰＧ信号に悪影響を与える可能性があるので、移動は補正されるべきである。本明細書の様々な実施形態において、閾値レベルが移動のために設定される。
【００２５】
「移動のための閾値」は、動きアーチファクトが、移動が起こったと判定される時間中に画像フレームから抽出されたＶＰＧ信号の品質に悪影響を与えるビデオに導入された可能性があるかを判定するための、ビデオ獲得中の移動のレベルである。例えば、動き検出器を使用することにより、または、対象物を視覚的に観察することにより、ビデオ獲得中に移動が起こったか判定され得る。さらに、分離された画素を分析することにより、画像フレームのバッチ処理中に判定が行われ得る。このような判定は、以下により行われ得る：分離された領域の中心画素の位置が、固定位置に対して変化したか判定；分離された領域のサイズが、少なくとも１つの前のフレームにおいて分離された領域のサイズに対して変化したか判定；分離された領域の形状が、少なくとも１つの前のフレームにおいて分離された領域の形状に対して変化したか判定；分離された領域の画素の色が、少なくとも１つの前のフレームの画素の色に対して変化したか判定；または、フレーム差分の残りを特定。移動が、移動のために設定された閾値レベルを超えたと判定されると、移動は画像フレームの現在のバッチにおいて補正されなければならず、または、これらの画像フレームは破棄される必要がある。移動のための閾値は、ユーザによりプリセットされてもよい。閾値は、動きの種類または動きのソース（すなわち、対象物または環境による動き）、または、移動が起こった時間に基づいていてもよい。閾値は、リアルタイムで自動的に調整されてもよく、または、対象物のビデオがビデオ撮像デバイスにより撮影される際に、ユーザ／技術者により手動で調整されてもよい。移動のための閾値の正確なレベルは、本明細書の内容が使用の意図とする用途に大きく依存する。したがって、特定の閾値レベルに対する議論は省略される。閾値を超える移動に対する他の応答は、以下を含む：移動が過度であることを知らせる警告信号を起動する；移動が起こったことを医療専門家に知らせる；ビデオカメラの位置を調整する；対象物の位置を調整する；ビデオ撮像デバイスのフレーム率を変化させる；ビデオ撮像デバイスを他のビデオカメラと交換する；ビデオ撮像デバイスの位置を移動させる；および、ビデオ獲得を完全に停止させる。
【００２６】
「処理する」は、本明細書において使用されるように、概して、任意の特定の事情にしたがって、または任意の特定の目的で、データに適用される任意の数学的手法の利用を含む。
【００２７】
ここで、対象物の動脈拍動波伝搬時間を判定する本方法の１つの例示的な実施形態を図示する、図５のフロー図を参照する。フロー処理はステップ５００で始まり、すぐにステップ５０２へ進む。
【００２８】
ステップ５０２で、対象物の露出された肌領域の複数の時間系列画像フレームを備えるビデオを受信し、ここでビデオプレチスモグラフィック（ＶＰＧ）信号が、ビデオを撮影するために使用されるビデオ撮像デバイスの少なくとも１つの撮像チャンネルにより登録され得る。
【００２９】
ステップ５０４で、対象物の体に配置されるセンサを使用して取得される心電図（ＥＣＧ）信号を受信し、ここでＥＣＧ信号が取得され得る。
【００３０】
ステップ５０６で、ビデオの画像フレームのバッチを処理して、対象物の継続的なＶＰＧ信号を取得する。
【００３１】
ステップ５０８で、ＶＰＧおよびＥＣＧ信号の２つの基準点間の拍動波伝搬時間を判定する。この実施形態において、さらに処理が停止される。
【００３２】
さらに、本明細書に描写されるフロー図は例示的であることに留意されたい。動作の１つ以上が、異なる順番で行われてもよい。他の動作が、追加、変更、改良、または統合されてもよい。これらの変形は、添付の請求項の範囲内であることが意図される。
【００３３】
例示的なネットワークシステム
ここで、本明細書の内容の様々な態様を行う１つの例示的な信号処理システム６００のブロック図を図示する、図６を参照する。
【００３４】
図６において、携帯無線スマートフォン６０１は、対象物１００の露出された肌領域３０４のビデオを獲得するためにビデオカメラ６０２を利用する。露出された肌領域は、スマートフォンのビデオカメラの視界に示される。スマートフォン６０１は、対象物の胸部に取り付けられる、示されるセンサ１０４を備えて、さらに構成され、ここでＥＣＧ信号が取得され得る。センサは、スマートフォンと有線接続を介して通信する（６０３）。他の実施形態において、センサは、スマートフォンと無線プロトコルを使用して無線通信するよう配置される。さらに別の実施形態において、スマートフォン自体がＥＣＧセンサであり、肌表面と接触して配置されるスマートフォンによりＥＣＧ信号を取得する。ビデオカメラおよびＥＣＧセンサは、スマートフォンのプロセッサにより実行されるソフトウェアアプリケーションにより、構成可能である。アプリケーションはボタンの形状のアイコンパーツを提供し、ボタンが、スマートフォンのタッチスクリーンディスプレイに触れているユーザにより押されると、ビデオカメラとＥＣＧセンサの両方が起動され、ビデオ撮像およびＥＣＧ信号獲得が同時に開始される。ボタンをＯＦＦにすることで、ビデオ撮像およびＥＣＧ信号獲得が停止される。ビデオ６０４の画像フレームおよびＥＣＧ信号６０５は、処理システム６０６と通信される。
【００３５】
図６の実施形態において、処理システム６０６は、画像フレームを受信して、画像フレームのバッチを処理し、露出された肌領域（３０４）と関連付けられる画素を分離する、バッチプロセッサ６０７を備える。バッチプロセッサ６０７は、分離された画素をさらに処理して、各バッチの時系列信号を取得する。時系列信号は、必要に応じて、トレンド除去およびフィルタリングされてもよい。各バッチの時系列信号は、ＶＰＧ信号抽出器６０８と通信され、ここで時系列信号が処理されて、対象物のＶＰＧ信号を抽出する。
【００３６】
移動分析器６０９は、画像フレームのバッチを継続的に分析して、移動の設定された閾値レベルを超える動きが起こったか判定する。ユーザは、移動の閾値レベルをスマートフォンに、ビデオ獲得およびＥＣＧ信号捕捉の前に設定してもよく、または、スマートフォンによるビデオおよびＥＣＧ信号獲得中に動的に閾値を調整してもよい。調整は、スマートフォンのユーザにより、処理されるバッチのサイズに対して動的になされ、バッチプロセッサ６０７と通信されて、画像フレームの次のバッチは動的に調整されたバッチのサイズで処理され得る。
【００３７】
ＰＴＴプロセッサ６１０はＶＰＧ信号およびＥＣＧ信号６０５を受信し、動脈拍動波の伝搬時間を判定する。中央処理装置（プロセッサ）６１１は、機器可読プログラム命令をメモリ６１２から検索する。ＣＰＵおよびメモリは、単独で、または他のプロセッサおよびメモリと連動して、システム６０６の任意のモジュールの機能を補助するよう構成されてよく、または支援するよう構成されてよい。
【００３８】
ワークステーション６１３と通信する、処理システム６０６が示されている。ワークステーションのコンピュータケースは、プロセッサおよびメモリを備えるマザーボード、ネットワークカード、ビデオカード、フロッピーディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、磁気テープなどの機器可読媒体６１４に読込／書込可能なハードドライブなど、および、コンピュータワークステーションの機能を行うのに必要な他のソフトウェアおよびハードウェアなど、様々なコンポーネントを収容する。ワークステーションは、情報、ビデオ画像フレーム、ＶＰＧ信号、ＥＣＧ信号、計算された値、医療情報、結果などを表示するための、ＣＲＴ、ＬＣＤ、またはタッチスクリーンデバイスなどの表示デバイス６１５を、さらに含む。ユーザは、任意の情報を見ることができ、表示されたメニューオプションから、またはスマートフォンから直接的に、選択することができる。キーボード６１６およびマウス６１７により、ユーザ入力または選択が行える。ワークステーションは、保存デバイス６１８にデータベースを実装し、ここで患者記録の保存、操作、問い合わせに応答した検索が行われる。様々な実施形態において、このような記録は、患者を医療情報と共に識別する情報と関連付けて保存される、患者の医療履歴の形状をとる。データベースは外部デバイスとして示されているが、データベースは、例えば内蔵ハードディスクなど、ワークステーション内部に搭載されていてもよい。
【００３９】
図６のワークステーションは、オペレーティングシステムと、本明細書の内容にしたがって、画像フレーム、時系列信号、ＶＰＧおよびＥＣＧ信号を処理するために必要な情報の入力、選択、変更、および受け付けを行うために、英数字値、メニュー、スクロールバー、文字盤、スライド可能バー、プルダウンオプション、選択可能ボタンなどを表示するよう構成される、他の専用ソフトウェアと、を有する。ワークステーションは、さらに、ビデオをセンサ１０４により捕捉されるＥＣＧ信号と共に備える、画像フレームを表示することができる。他の実施形態において、ユーザまたは技術者は、ワークステーションまたはスマートフォンのユーザインタフェースを使用して、１つ以上の露出された肌領域の識別、パラメータの設定、画像フレームの選択、信号の観察および分析などを行う。これらの選択は、保存デバイス６１４および６１８において保存／検索されてもよい。デフォルト設定および初期パラメータは、示される任意の保存デバイスから検索され得る。
【００４０】
デスクトップコンピュータとして示されているが、ワークステーションは、ラップトップ、メインフレーム、または、ＡＳＩＣ、回路などの特定用途コンピュータであり得ることに留意されたい。図６のワークステーションの実施形態は例示的であり、当技術分野で既知の他の機能を含んでもよい。ワークステーションの任意のコンポーネントは、処理システム６０６または通信を行う任意のデバイスと通信するよう、配置されてよい。システム６０６の任意のモジュールおよび処理ユニットは、データベース６１８および／またはコンピュータ可読媒体６１４と通信するよう配置されることができ、データ、変数、記録、パラメータ、機能、および／または機器可読／実行可能プログラム命令を、必要に応じて保存／検索し、意図する機能を行ってよい。ビデオ処理システム６０６のモジュールの各々は、１つ以上の遠隔デバイスとネットワーク６１９を介して通信するよう配置されてよい。
【００４１】
システム６０６の任意のモジュールまたは処理ユニットにより行われる機能の一部または全部は、全体的または部分的に、スマートフォン６０１とネットワーク６１９を介して通信するよう配置されるワークステーションにより行われ得ることに留意されたい。処理システム６０６および／またはワークステーション６１３により行われる任意の機能は、全体的または部分的に、スマートフォン６０１により行われてよいことを理解されたい。示される実施形態は、添付の請求項の範囲をこの構成に厳密に限定するものと見なされるべきではない。様々なモジュールは、結果的に、目的の機能を行うよう設計されるソフトウェアおよび／またはハードウェアを備えてよい、１つ以上のコンポーネントを特定してもよい。
【００４２】
単極誘導ＥＣＧ信号は、対象物ごとに約５００Ｈｚのサンプリング率のセンサを使用して記録された。同時に、対象物の顔領域のビデオが、毎秒１２０フレームを記録する能力を有するビデオカメラを使用して撮像された。ＥＣＧセンサは、顔領域より遠位であった。撮像されたビデオの画像フレームが処理され、ＶＰＧ信号が抽出された。図７は、同時に獲得されたＥＣＧ信号に重なるＶＰＧ信号の１０秒部分を示す。ＰＴＴは、セグメントの持続期間にわたる２つの波形の間の最大振幅点の間の平均時間間隔を予測することにより、判定された。ＥＣＧおよびＶＰＧ信号の間の他の特徴点が、ＰＴＴ判定のために代替的に使用された可能性があった。図７に示される信号では、時間間隔が約２４８ｍｓになることが分かった。これらの信号は手動で同期されたが、自動的な同期が採用される可能性があった。心拍は、ＶＰＧ信号のパワースペクトル密度を予測することにより明らかになった。代替的に、心拍は、ＶＰＧ信号の最大振幅差を予測することにより明らかにすることができ、または、ＥＣＧ信号を分析して取得されることができる。今回は、対象物の心拍は１．３Ｈｚ、すなわち、約７８ｂｐｍであると判定された。図８は、ＥＣＧおよびＶＰＧ信号の正規化されたパワースペクトル密度に対する、分単位の拍動の心臓拍動周波数（ｂｐｍ）を示す。
【００４３】
上記に開示された特徴および機能、および他の特徴および機能、またはそれらの代替物は、他の異なるシステムまたはアプリケーションに、望ましく組み合わされてもよいことに留意されたい。本明細書の内容は、既知であるか、または、今後開発される、任意のシステム、構造、デバイス、および／またはソフトウェアを使用するハードウェアまたはソフトウェアに、過度の実験を行うことなく本明細書に提供される機能説明から関連技術の一般的な知識で適用可能な当業者により、実装され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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