(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象の酸素化の状態のスクリーニングに関するシステムに用いられるプロセッサであって、
前記システムが、時間にわたり前記対象の複数の画像フレームを得る撮像ユニットを含み、
前記プロセッサは、
画像フレームにおいて対象を認識し、
前記対象の少なくとも右上肢及び少なくとも１つの下肢を含む前記対象の関心体部分を位置決めし、
関心体部分につき、潅流インデックスを決定し、
関心体部位につき、前記潅流インデックスを用いて、複数のピクセル及び／又はピクセルグループを選択し、
前記画像フレームに含まれる少なくとも２つの異なる波長に関するパルスオキシメトリ波形から、前記対象の前記複数のピクセル及び／又はピクセルグループに関する血中酸素飽和レベルを決定し、
前記右上肢に関する前記決定された血中酸素飽和レベル及び前記少なくとも１つの下肢に関する前記決定された血中酸素飽和レベルの間の差分血中酸素飽和レベルを決定し、及び
前記対象の酸素化の品質を示す前記対象に関するスクリーニングインジケーターを得るため、前記決定された差分血中酸素飽和レベル、前記右上肢に関する前記決定された血中酸素飽和レベル及び前記少なくとも１つの下肢に関する前記決定された血中酸素飽和レベルを個別の血中酸素飽和レベル閾値と比較することにより、画像フレームを処理するよう構成される、プロセッサ。
【請求項２】
前記プロセッサが、
前記右上肢及び少なくとも１つの下肢に関して別々に、画像フレームの異なるグループに関して得られる前記血中酸素飽和レベルから、結合された血中酸素飽和レベルを決定し、
前記右上肢に関する前記決定された結合された血中酸素飽和レベル及び前記少なくとも１つの下肢に関する前記決定された結合された血中酸素飽和レベルの間の差分血中酸素飽和レベルを決定し、
前記対象に関する前記スクリーニングインジケーターを得るため、前記決定された差分血中酸素飽和レベル、前記右上肢に関する前記決定された結合された血中酸素飽和レベル、及び前記少なくとも１つの下肢に関する前記決定された結合された血中酸素飽和レベルを個別の血中酸素飽和レベル閾値と比較するよう構成される、請求項１に記載のプロセッサ。
【請求項３】
前記プロセッサが、平均、メディアン、差又は標準偏差を形成することにより画像フレームの異なるグループに関して得られる前記血中酸素飽和レベルから、結合された血中酸素飽和レベルを決定するよう構成される、請求項１に記載のプロセッサ。
【請求項４】
前記プロセッサが、関心体部分につき、脈拍数及び／又はパルスオキシメトリ信号品質を示す品質インデックスを決定するよう構成され、並びに前記得られたスクリーニングインジケーターを適格にするため、前記決定された脈拍数及び／又は品質インデックスを使用するよう構成される、請求項１に記載のプロセッサ。
【請求項５】
前記プロセッサが、前記決定された潅流インデックスを使用して、関心体部位につき、ピクセル及び／又はピクセルグループを選択するよう構成され、前記ピクセル及び／又はピクセルグループに関して、潅流閾値を超える潅流インデックスを持つ以前に決定された血中酸素飽和レベルが、関心体部位につきビン化される、請求項１に記載のプロセッサ。
【請求項６】
前記プロセッサが、前記決定された潅流インデックスを使用して、関心体部分につき、ピクセル及び／又はピクセルグループを選択するよう構成され、前記ピクセル及び／又はピクセルグループに関して、潅流閾値を超える潅流インデックスを持つ又は前記潅流インデックスに関連付けられる別の選択基準を満たす前記ピクセル強度が、前記ビン化されたピクセル強度から前記個別の血中酸素飽和レベルを決定する前に関心体部分につきビン化される、請求項１に記載のプロセッサ。
【請求項７】
前記プロセッサが、
画像フレームにおいて前記対象を認識するステップ、
少なくとも２つの異なる波長に関するパルスオキシメトリ波形から前記対象の複数のピクセル及び／又はピクセルグループに関して、血中酸素飽和レベル、脈拍数及び潅流インデックスを決定するステップであって、前記パルスオキシメトリ波形が、前記複数の画像フレームから得られる、ステップ、
前記対象の少なくとも前記右上肢及び少なくとも１つの下肢を含む前記対象の関心体部分を位置決めするステップ、
関心体部位につき、所定の潅流閾値を超える潅流インデックスを持つピクセル及び／又はピクセルグループを選択するステップ、
選択されたピクセル及び／又はピクセルグループに関して、前記個別の血中酸素飽和レベルが表示される、前記対象の酸素化画像を表示するステップ、及び
関心体部位当たり、前記選択されたピクセル及び／又はピクセルグループに関して前記決定された血中酸素飽和レベル、脈拍数及び潅流インデックスをビン化するステップを画像フレームの異なるグループに関して実行するステップと、
前記右上肢及び少なくとも１つの下肢に関して別々に、画像フレームの前記異なるグループに関して得られる前記ビン化された血中酸素飽和レベルから、結合された血中酸素飽和レベルを決定するステップと、
前記右上肢に関して前記決定された結合された血中酸素飽和レベル及び前記少なくとも１つの下肢に関して前記決定された結合された血中酸素飽和レベルの間の差分血中酸素飽和レベルを決定するステップと、
前記対象に関するスクリーニングインジケーターを得るため、前記決定された差分血中酸素飽和レベル、前記右上肢に関する前記決定された結合された血中酸素飽和レベル及び前記少なくとも１つの下肢に関する前記決定された結合された血中酸素飽和レベルを個別の血中酸素飽和レベル閾値と比較するステップとを実行するよう構成される、請求項１に記載のプロセッサ。
【請求項８】
前記プロセッサが、
画像フレームにおいて前記対象を認識するステップ、
前記対象の少なくとも前記右上肢及び少なくとも１つの下肢を含む前記対象の関心体部分を位置決めするステップ、
少なくとも２つの異なる波長に関する前記対象の皮膚領域のピクセルを、波長当たりのパルスオキシメトリ波形サンプルにビン化するステップ、
前記パルスオキシメトリ波形サンプルから全体の皮膚領域潅流インデックスを決定するステップ、
前記対象の画像をサブ領域へと再分割するステップ、
前記パルスオキシメトリ波形サンプルからサブエリア当たりのサブ領域潅流インデックスを決定するステップ、
サブ領域選択基準を満たすサブ領域潅流インデックスを持つサブエリアを選択するステップ、
関心体部分につき、選択されたサブ領域のピクセルをビン化するステップ、
関心体部分につき、前記少なくとも２つの異なる波長に関するパルスオキシメトリ波形から、関心体部位に関する前記ビン化されたピクセルに関する血中酸素飽和レベル、脈拍数及び潅流インデックスを決定するステップであって、前記パルスオキシメトリ波形が、前記複数の画像フレームから得られる、ステップ、及び
前記関心体部分に関して、前記個別の血中酸素飽和レベルが表示される、前記対象の酸素化画像を表示するステップを画像フレームの異なるグループに関して実行するステップと、
前記右上肢及び少なくとも１つの下肢に関して別々に、画像フレームの前記異なるグループに関して得られる前記ビン化された血中酸素飽和レベルから、結合された血中酸素飽和レベルを決定するステップと、
前記右上肢に関して前記決定された結合された血中酸素飽和レベル及び前記少なくとも１つの下肢に関して前記決定された結合された血中酸素飽和レベルの間の差分血中酸素飽和レベルを決定するステップと、
前記対象に関するスクリーニングインジケーターを得るため、前記決定された差分血中酸素飽和レベル、前記右上肢に関する前記決定された結合された血中酸素飽和レベル及び前記少なくとも１つの下肢に関する前記決定された結合された血中酸素飽和レベルを個別の血中酸素飽和レベル閾値と比較するステップとを実行するよう構成される、請求項１に記載のプロセッサ。
【請求項９】
前記プロセッサが、前記決定された潅流インデックスを使用して、関心体部分につき、ピクセル及び／又はピクセルグループを選択するよう構成され、前記ピクセル及び／又はピクセルグループに関して、前記以前に決定された血中酸素飽和レベルが関心体部分につきビン化される、又は、前記ビン化されたピクセル強度から前記個別の血中酸素飽和レベルを決定する前に、前記ピクセル強度が、関心体部分につきビン化される、請求項１に記載のプロセッサ。
【請求項１０】
対象の酸素化の状態のスクリーニングに関するシステムであって、
時間にわたり前記対象の複数の画像フレームを得る撮像ユニットと、
前記画像フレームを処理する請求項１に記載のプロセッサとを有する、システム。
【請求項１１】
選択されたピクセル及び／又はピクセルグループに関して、前記個別の血中酸素飽和レベルが表示される、前記対象の酸素化画像を表示するディスプレイを更に有する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ディスプレイが、選択されたピクセル及び／又はピクセルグループに関して、前記個別の血中酸素飽和レベルが疑似色において表示される、疑似色画像として前記対象の前記酸素化画像を表示するよう構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記画像フレームが得られる間、前記対象を適所に保持する保持要素、及び／又は１つ又は複数画像フレームから前記対象を識別する識別ユニットを更に有する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
時間にわたり対象から得られる画像フレームを処理する処理方法において、
画像フレームにおいて前記対象を認識するステップと、
前記対象の少なくとも右上肢及び少なくとも１つの下肢を含む前記対象の関心体部分を位置決めするステップと、
関心体部分につき、潅流インデックスを決定するステップと、
関心体部位につき、前記潅流インデックスを用いて、複数のピクセル及び／又はピクセルグループを選択するステップと、
前記画像フレームに含まれる少なくとも２つの異なる波長に関するパルスオキシメトリ波形から、前記対象の前記複数のピクセル及び／又はピクセルグループに関する血中酸素飽和レベルを決定するステップと、
前記右上肢に関する前記決定された血中酸素飽和レベル及び前記少なくとも１つの下肢に関する前記決定された血中酸素飽和レベルの間の差分血中酸素飽和レベルを決定するステップと、
前記対象の酸素化の品質を示す前記対象に関するスクリーニングインジケーターを得るため、前記決定された差分血中酸素飽和レベル、前記右上肢に関する前記決定された血中酸素飽和レベル、及び前記少なくとも１つの下肢に関する前記決定された血中酸素飽和レベルを個別の血中酸素飽和レベル閾値と比較するステップとを有する、方法。
【請求項１５】
コンピュータで実行されるとき、コンピュータに、請求項１４に記載の方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象の、特に乳児又は新生児の酸素化の状態をスクリーニングするシステムに関する。更に、本発明は、時間にわたり対象から得られる画像フレームを処理するプロセッサ及び処理方法に関する。本発明はより詳細には、コンタクトレスの態様において危機的な先天性心疾患（ＣＣＨＤ）に関する新生児のスクリーニングに関する。
【背景技術】
【０００２】
人のバイタルサイン、例えば心拍（ＨＲ）、呼吸レート（ＲＲ）又は血中酸素飽和は、人の現在の状態の指標として、及び重大な医学イベントの強力な予測因子として機能する。このため、バイタルサインは、入院患者及び外来患者看護環境において、在宅で、又は、更なる健康、余暇及びフィットネス環境においてモニタされる。
【０００３】
バイタルサインを測定する１つの態様は、プレチスモグラフィである。プレチスモグラフィは一般に、器官又は体部位のボリューム変化の測定を参照し、より詳細には、すべての心拍で対象の体を通り進行する心血管パルス波が原因によるボリューム変化の検出を参照する。
【０００４】
フォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）は、関心領域又はボリュームの光反射又は透過の時間変動変化を評価する光学測定技術である。ＰＰＧは、血液が周囲組織より多くの光を吸収する原理に基づかれる。そのため、すべての心拍に伴う血液量における変動は、これに対応して透過又は反射に影響を及ぼす。心拍に関する情報の他に、ＰＰＧ波形は、例えば呼吸といった更なる生理的現象に起因する情報を有することができる。異なる波長（典型的に赤及び赤外線）での透過性及び／又は反射率を評価することにより、血中酸素飽和が決定されることができる。
【０００５】
被験者の心拍及び酸素飽和を測定する従来のパルス酸素濃度計は、被験者の皮膚に、例えば指先端、耳たぶ又は額に付けられる。従って、それらは、「接触」ＰＰＧデバイスと呼ばれる。典型的なパルス酸素濃度計は、光源としての赤色ＬＥＤ及び赤外線ＬＥＤと、患者組織を通過した光を検出する１つのフォトダイオードとを有する。市販のパルス酸素濃度計は、赤及び赤外線波長での測定の間を迅速に切り替え、これにより、組織の同じ領域又はボリュームの透過性を２つの異なる波長で測定する。これは、時間分割多重化と呼ばれる。各波長での時間にわたる透過性は、赤及び赤外線波長に関するＰＰＧ波形（ＰＰＧ信号とも呼ばれる）を与える。接触ＰＰＧは基本的に非侵襲性技術と考えられるが、接触ＰＰＧ測定はしばしば、不快なものとして経験される。なぜなら、パルス酸素濃度計は対象に対して直接付けられ、任意のケーブルが移動する自由を制限するからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年では、目立たない測定に関して非接触の遠隔ＰＰＧデバイスが導入された。遠隔ＰＰＧは、光源を利用するか、又は、関心対象から離れて配置される一般の放射線源を利用する。同様に、検出器、例えば、カメラ又は光検出器も、関心対象から離れて配置されることができる。従って、遠隔フォトプレチスモグラフシステム及びデバイスは、目立たないと考えられ、医療用途だけでなく非医学的な日々の用途にもよく適している。
【０００７】
Wieringaその他による「Contactless Multiple Wavelength Photoplethysmographic Imaging: A First Step Toward "Sp02 Camera" Technology」、Ann. Biomed. Eng. 33、1034-1041 (2005)は、異なる波長でのプレチスモグラフの信号の測定に基づき、組織における動脈の血中酸素飽和をコンタクトレスに撮像する遠隔ＰＰＧシステムを開示する。このシステムは、モノクロＣＭＯＳカメラ及び３つの異なる波長のＬＥＤを持つ光源を有する。カメラは、対象の３つの動画をシーケンシャルに得る。各動画の間、対象は、異なる波長で光源により照射される。脈拍数は、単一の波長での動画から決定されることができるが、酸素飽和を決定するには、異なる波長での少なくとも２つの動画が必要とされる。測定は、一度に１つの波長のみを用いて、暗室において実行される。患者は、異なる波長での後続の測定の間で移動することは許されない。更なる課題は、暗さに中での測定が、目立たない医療及び非医学的な用途にとって実際的でないということである。
【０００８】
Toth B.その他による「Oxygen saturation in healthy newborn infants immediately after birth measured by pulse oximetry」、Archives of Gynecology and Obstetrics、Springer Verlag、Berlin、DE、Vol. 266、No. 2、1 April 2002、pages 105-107は、５０人の健常な新生乳児において測定された、管前及び管後動脈の酸素飽和レートの測定の研究を開示する。右の手首の尺骨側の周り、及び右足の中間の周りに配置されるセンサを用いてＳｐ０２を連続的に測定するため、２つのパルス酸素濃度計が用いられる。これは、管前及び管後Ｓｐ０２値をそれぞれ表す。新生児が成人Ｓｐ０２値に達するためにほぼ１５分を必要とすることが判明した。
【０００９】
ＤＥ１０  ２０１０  ０５６  ６１５  Ａ１号は、カメラ画像から新生児の空間分解バイタルパラメータをコンタクトレスに決定する、カメラベースの徹照測定デバイスを開示する。
【００１０】
ＵＳ２０１１／０３１１１４３Ａ１号は、生体の存在を検出するデバイス及びシステムの機能を制御する方法を開示する。
【００１１】
本発明の目的は、対象の、特に危機的な先天性心疾患に関する乳児又は新生児の酸素化の状態をコンタクトレスの態様でスクリーニングすることを可能にする改良されたシステム、プロセッサ及び方法を提供することである。これは一般に例えば、すべての新生児をスクリーニングするのに使用されることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の側面において、対象の酸素化の状態のスクリーニングに関するシステムに用いられるプロセッサが与えられ、上記システムが、時間にわたり上記対象の複数の画像フレームを得る撮像ユニットを含み、上記プロセッサは、
画像フレームにおいて対象を認識し、
上記対象の少なくとも右上肢及び少なくとも１つの下肢を含む上記対象の関心体部分を位置決めし、
関心体部分につき、潅流インデックスを決定し、
関心体部位につき、上記潅流インデックスを用いて、複数のピクセル及び／又はピクセルグループを選択し、
上記画像フレームに含まれる少なくとも２つの異なる波長に関するパルスオキシメトリ波形から、上記対象の上記複数のピクセル及び／又はピクセルグループに関する血中酸素飽和レベルを決定し、
上記右上肢に関する上記決定された血中酸素飽和レベル及び上記少なくとも１つの下肢に関する上記決定された血中酸素飽和レベルの間の差分血中酸素飽和レベルを決定し、及び
上記対象の酸素化の品質を示す上記対象に関するスクリーニングインジケーターを得るため、上記決定された差分血中酸素飽和レベル、上記右上肢に関する上記決定された血中酸素飽和レベル及び上記少なくとも１つの下肢に関する上記決定された血中酸素飽和レベルを個別の血中酸素飽和レベル閾値と比較することにより、画像フレームを処理するよう構成される。
【００１３】
本発明の更なる側面において、対象の酸素化の状態のスクリーニングに関するシステムが与えられ、このシステムは、時間にわたり上記対象の複数の画像フレームを得る撮像ユニットと、上記画像フレームを処理する本書において提案されるプロセッサとを有する。
【００１４】
本発明の更なる側面において、時間にわたり対象から得られる画像フレームを処理する処理方法が提供される。
【００１５】
本発明の更に別の側面において、コンピュータで実行されるとき、コンピュータに、提案された処理方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有するコンピュータプログラムが提供される。更に、プロセッサにより実行されるとき、本書に開示される処理方法のステップが実行されることをもたらす斯かるコンピュータプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読のストレージ媒体が提供される。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態は、従属項において規定される。請求項に記載のプロセッサ、処理方法、コンピュータプログラム及び媒体は、請求項に記載のシステム及び従属項に規定されるシステムと類似する及び／又は同一の好ましい実施形態を持つ点を理解されたい。
【００１７】
本発明は、非接触パルス酸素濃度計として、撮像ユニット、例えば遠隔ＰＰＧの上述した原理を用いるバイタルサイン監視において用いられる従来のビデオカメラを使用するというアイデアに基づかれる。これを用いて、少なくとも血中酸素飽和（Ｓｐ０２とも呼ばれ、パルス酸素測定により測定される血中酸素飽和を意味し、擬似動脈状である）の（少なくともいくつかの関心体部分に関する）体マップが作成される。特定の体領域、例えば右上肢、対、左上及び／又は下肢を選択し、及びこれらを組み合わせる若しくは比較することは、心臓及び／又は回路機能の異常を検出する目的に役立つことができる。
【００１８】
今日新生児集中治療室（ＮＩＣＵ）において使用され、すべての新生児のスクリーニングに関してますます確立されている標準的な方法は、２つの通常のパルス酸素濃度計を用いて又はちょうど１つのパルス酸素濃度計をシーケンス状に用いて、右腕／手（プレダクト、管前）を左腕／手又は任意の足（ポストダクト、管後）と比較する。この方法は、撮像ユニットを用いて本発明の実施形態に基づき一般化されることができ、これは、頭といった複数のプレダクト部位、並びに、一方又は両方の足／脚及び左腕／手及びコアボディといった複数のポストダクト部位を同時に含む。潅流インデックスは、個別の血中酸素飽和レベルを決定するため、有益なピクセル又はピクセル領域だけを選択するのに追加的に使用される。脈拍数及び品質インジケーターを伴うオプションの結合は、より堅牢な検出を可能にする。
【００１９】
提案されたコンタクトレスの方法は、スクリーニング目的に関して極めて適切である。なぜなら、それが、センサを適用することにおける相互汚染及び任意の負担を回避するからである。一度に複数の部位を追跡することは、対象の全体の心血管安定性を示すこともできる。
【００２０】
本書に使用される「波長」という用語は、波長又は波長部分の帯域を参照する。それは、限られたスペクトル幅を持つスペクトル範囲として理解されたい。例えば、光学フィルタに関して、波長という用語は、フィルタのパスバンドを参照する。従って、波長という用語は、１つのシングル波長に限定されるものではなく、波長範囲に関しても使用される。例えば、中心波長の周りの数ナノメートル又は数十ナノメートルを指す。更に、フィルタの文脈における波長という用語は、１つの同じフィルタエレメントの複数の不連続なスペクトル範囲も参照することができる。
【００２１】
本書に使用される「撮像ユニット」という用語は、電磁放射を検出するデバイスを参照する。好ましい実施形態において、撮像ユニットは、ＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサといった画像センサを持つカメラであり、感光ピクセルのアレイを有する。検出ユニットの出力は、放射線データと呼ばれる。例えば、放射線データは、時間にわたる一連の画像、従ってビデオストリームである。カメラは好ましくは、正確な測定のためよく制御された波長範囲において、２つの色の画像、概して赤及び赤外線画像を作ることができるカラーカメラである。カラーカメラに関するＲＧＢ画像センサは、赤、緑及び青色チャネルに関するフィルタを持つカラーフィルタアレイを有する。ＲＧＢカラーカメラを使用するとき、システムの全体のフィルタ特性は、マーカー領域の透過特性と、カメラのカラーチャネルのフィルタ特性とを含む。
【００２２】
更に、本発明の文脈において、「右上肢」は、右手、右腕及び右肩の１つ若しくは複数、又は体部分の１つ若しくは複数の部分として理解される。同様に、「少なくとも１つの下肢」は、左及び／若しくは右足、脚及び肢の１つ若しくは複数、又は体部分の１つ若しくは複数の部分として理解される。
【００２３】
本発明のある実施形態によれば、このシステムは、選択されたピクセル及び／又はピクセルグループに関して、上記個別の血中酸素飽和レベルが表示される、上記対象の酸素化画像を表示するディスプレイを更に有する。好ましくは、上記ディスプレイが、選択されたピクセル及び／又はピクセルグループに関して、上記個別の血中酸素飽和レベルが疑似色において表示される、疑似色画像として上記対象の上記酸素化画像を表示するよう構成される。マップを提供するため、良好な態様は、カラーコーディングを使用することである。斯かる画像は、単なるスクリーニングインジケーターより多くの情報を明らかにすることができる。例えば、ユーザが体の残りに向かって右上肢（右肩／腕／手）から明確な勾配を見ることができる場合、それは、チアノーゼＣＣＨＤ問題に関する良好な信頼性を与える。パターンがよりランダムである場合、疾患を発見する信頼はより低い。
【００２４】
オプションで、この処理ユニットは、
上記右上肢及び少なくとも１つの下肢に関して（及び更なる実施形態においては、他の関心体部位に関して）別々に、画像フレームの異なるグループに関して、特に異なる時間シーケンスの画像フレームに関して得られる上記血中酸素飽和レベルから、結合された血中酸素飽和レベルを決定し、
上記右上肢に関する上記決定された結合された血中酸素飽和レベル及び上記少なくとも１つの下肢に関する上記決定された結合された血中酸素飽和レベルの間の差分血中酸素飽和レベルを決定し、
上記対象に関する上記スクリーニングインジケーターを得るため、上記決定された差分血中酸素飽和レベル、上記右上肢に関する上記決定された結合された血中酸素飽和レベル、及び上記少なくとも１つの下肢に関する上記決定された結合された血中酸素飽和レベルを個別の血中酸素飽和レベル閾値と比較するよう構成される。
【００２５】
これは、より信頼性が高い及び正確なスクリーニング結果を提供する。個別の血中酸素飽和レベル閾値は、所定であり、固定されることができる。ある実施形態において、閾値は、スクリーニングされる対象のタイプ（例えば新生乳児、幼児、高齢者等）に基づき選択されることができる。閾値は、例えばスクリーニングを行う医師又は看護婦といったユーザにより適合可能とすることもできる。
【００２６】
結合された血中酸素飽和レベルは好ましくは、平均、メディアン、差又は標準偏差を形成することにより、画像フレームの異なるグループに関して得られる上記血中酸素飽和レベルから決定される。
【００２７】
更なる実施形態において、上記処理ユニットは、関心体部分につき、上記脈拍数及び／又は上記パルスオキシメトリ信号品質を示す品質インデックスを決定するよう構成され、並びに上記得られたスクリーニングインジケーターを適格にするため、上記決定された脈拍数及び／又は品質インデックスは使用するよう構成される。これらの追加的なパラメータは、スクリーニングの信頼性及び堅牢性を増加させるべく、スクリーニング結果を決定するために、追加的に使用されることができる。
【００２８】
別の実施形態では、上記処理ユニットが、上記決定された潅流インデックスを使用して、関心体部位につき、ピクセル及び／又はピクセルグループを選択するよう構成され、上記ピクセル及び／又はピクセルグループに関して、潅流閾値を超える潅流インデックスを持つ以前に決定された血中酸素飽和レベルが、関心体部位につきビン化される。これもスクリーニング結果の信頼性を改善するのに貢献する。なぜなら、パルスオキシメトリの決定に関して（実質的に）役立たない領域がこうして除外されるからである。潅流閾値は、一般に所定であるが、スクリーニングされる対象のタイプに基づき選択されるか、又はユーザにより適合可能とすることもできる。
【００２９】
同様の利点は、別の実施形態によっても得られ、それによれば、上記処理ユニットが、上記決定された潅流インデックスを使用して、関心体部分につき、ピクセル及び／又はピクセルグループを選択するよう構成され、上記ピクセル及び／又はピクセルグループに関して、潅流閾値を超える潅流インデックスを持つ又は上記潅流インデックスに関連付けられる別の選択基準を満たす上記ピクセル強度（ピクセル値とも呼ばれる）が、上記ビン化されたピクセル強度から上記個別の血中酸素飽和レベルを決定する前に関心体部分につきビン化される。
【００３０】
測定及び結果が対象及びその対象の記録に自動的に割り当てられることができるよう、対象の自動的な識別を提供するため、システムは好ましくは、対象により着用される識別要素、例えば手首バンド又は名札の画像認識を用いて、１つ又は複数の画像フレームから対象を識別する識別ユニットを有する。
【００３１】
運動アーチファクトは、パルスオキシメトリにおいて一般に、しかしカメラベースの測定に関して特に問題である。なぜなら、体部分及びセンサが、完全に機械的に切り離されるからである。更なる処理の前に画像に適用されなければならない画像追跡及び安定化の既知の方法の代わりに、本発明の実施形態において、画像フレームが得られる間、対象を適所に保持する保持要素を提供することが提案される。例えば、関心四肢に関する固定手段が提供されることができる。スクリーニングは、短い時間期間で済み、良好な信号を確保し、運動インパクトを最小化するため、スクリーニング時間に関して少なくとも右上肢及び別の肢を適所に保持するのに、特別なスクリーニング・バシネットの一部として一種のカフが用いられることができる。体運動をほとんどもたらさない別の方法は、バシネットの境界を体の形状に整合させて、腕及び足運動の自由を大幅に制限させることである。
【００３２】
更なる実施形態において、上記処理ユニットが、上記決定された潅流インデックスを使用して、関心体部分につき、ピクセル及び／又はピクセルグループを選択するよう構成され、上記ピクセル及び／又はピクセルグループに関して、上記以前に決定された血中酸素飽和レベルが関心体部分につきビン化される、又は、上記ビン化されたピクセル強度から上記個別の血中酸素飽和レベルを決定する前に、上記ピクセル強度が、関心体部分につきビン化される。
【００３３】
オプションで、このシステムは、個別の波長での充分な光が利用可能であることを確実にするため、上記第１の波長及び／又は上記第２の波長で光を放出する光源を更に有する。更にオプションで、このシステムは、光パワーを制御する制御ユニットを有する。その結果、検出ユニットは、その最適動作点で作動されることができ、特に、例えばノイズ又は代替的な飽和効果が測定を妨げない。好ましい実施形態において、しかしながら、システムは、環境光だけを使用する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による対象の酸素化をスクリーニングするシステムの例示的な実施形態を示す図である。
【図２】本発明によるシステムを用いたバイタルサイン情報の決定を示す図である。
【図３】仰向けに寝ている乳児の輪郭画像を示し、体領域が、正方形の格子パターンにより分割される図である。
【図４】体部位への識別及び分離を示す乳児の輪郭画像を示す図である。
【図５】許容可能な潅流インデックス（ＡＣ／ＤＣ比率）の領域によりＲＯＩの規定を示す乳児の輪郭画像を示す図である。
【図６】チアノーゼの乳児上の疑似色Ｓｐ０２マップ及び修飾されたＲＯＩを示す図である。
【図７】スクリーニングを実行するために処理ユニットにより実行される処理方法のステップの第１の好ましい実施形態のフローチャートを示す図である。
【図８】スクリーニングを実行するために処理ユニットにより実行される処理方法のステップの第２の好ましい実施形態のフローチャートを示す図である。
【図９】本発明による対象の酸素化のスクリーニングに関するシステムの別の例示的な実施形態を示す図である。
【図１０】スクリーニング手順の間、対象を適所に保持する保持要素の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明のこれら及び他の側面が、以下に説明される実施形態から明らかとなり、これらの実施形態を参照して説明されることになる。
【００３６】
図１は、本発明による対象１００の、この例では新生児の酸素化のスクリーニングに関するシステム１の例示的な実施形態を示す。システム１は、時間にわたる対象１００の複数の画像フレームを得る例えばビデオカメラといった撮像ユニット２、及び画像フレームを処理する例えばプロセッサ又はコンピュータといった処理ユニット３を有する。撮像ユニット２は、本実施形態では例えばその外面で処理ユニット３も搬送する取付アーム８に対して所定の位置で取り付けられる、又は取付アーム８に組み込まれる。
【００３７】
取付アーム８は例えば、放射暖熱装置として構成されることができ、及び従って乳児２の上で中心化されるＩＲウォーミングランプ９といった追加的な要素を搬送することができる。更に、それは、カメラ２だけでなくディスプレイ、制御ユニット等といった他の要素もサポートする照明要素１０を含むこともできる。これは、以下より詳細に説明される。すべての要素が取付アーム８に一体化される場合、ケーブルルーティングは、取付アーム８内部で管理されることができる。
【００３８】
提案されたシステム及び方法の詳細及び更なる実施形態が説明される前に、本発明によるシステム１を用いる対象のバイタルサイン情報の決定が図２を参照して説明される。
【００３９】
本発明の文脈にて用いられる「バイタルサイン」という用語は、対象の生理的パラメータ及び派生パラメータを参照する。特に、「バイタルサイン」という用語は、心拍（ＨＲ）（脈拍数とも呼ばれる）、心拍変動性（脈拍数変動性）、拍動性強さ、潅流、潅流インジケーター、潅流変動性、トラウベ・エラン・マイヤー波、呼吸レート（ＲＲ）、体温、血圧、例えば酸素飽和又はブドウ糖レベルといった血液及び／又は組織における物質の濃度を有する。
【００４０】
本発明の文脈にて用いられる「バイタルサイン情報」という用語は、上述の１つ又は複数の測定されたバイタルサインを有する。更に、「バイタルサイン情報」という用語は、後続の分析に役立つことができる、時間にわたる、生理的パラメータを参照するデータ、生理的パラメータを参照する対応する波形トレース又はデータを有する。
【００４１】
図２は、（自然又は人工的な）光源２１、検出ユニット２２（例えばカメラといった撮像ユニット）及び対象１００の皮膚組織１０１を示す。皮膚組織１０１は、血管１０２を有する。光源２１は、特に環境光の典型的なスペクトルにわたるさまざまな波長での光を放出する。これは、少なくとも第１の波長（例えば、鎖点入りのラインＡで示される赤色光）及び第２の波長（例えば、点線Ｂで示される赤外線）での光を含む。光線Ａ、Ｂは、対象１００の皮膚１０４を透過する。光の一部は、皮膚組織１０１において吸収される。一方、光の一部は、組織において反射又は散乱され、検出ユニット２２に達する。吸収及び／又は反射特性は、時間変動であり、その血管１０２を持つ皮膚組織１０１の時間変動潅流を表す。
【００４２】
検出ユニット２２は、例えば受光レンズといった受信光学部、及び画像センサを形成する光検出器又はピクセルのアレイ２３を有する。検出ユニットは、例えば赤及び赤外線といった少なくとも２つの波長（色）の間を分離するよう構成される。これは例えば、個別のフィルタを用いて、又は特定の波長の光だけを検出することができる異なる光検出器若しくはピクセルを用いて実現されることができる。例えば、図２に示されるように、第１の波長の光が、ピクセル２４の第１のグループ又はアレイ上へ撮像される。対応して、第２の波長の光が、ピクセル２５の第２のグループ上へ撮像される。
【００４３】
皮膚組織１０１における光の吸収が時間変動であるので、検出ユニット２２の画像センサに入る光強度も時間変動である。ピクセル２４の領域における時間変動強度が、曲線２６により図示される。ピクセル２５のグループに入射する時間変動強度は、曲線２７により図示される。曲線２６により表される強度変調は、第１の波長での皮膚組織１０１における時間変動反射が原因である。曲線２７により表される強度変調は、第２の波長での皮膚組織１０１における時間変動反射が原因である。
【００４４】
対象のバイタルサインの１つの例として、対象１００の脈拍数は、曲線２６又は２７の１つにおける時間変動強度から直接決定されることができる。以下に例示的に説明されるように、フォトプレチスモグラフィにより血中酸素飽和を決定するには、少なくとも２つの波長が必要とされる。
【００４５】
接触パルス酸素濃度計は概して、関心対象の維管束組織を通り、赤（Ｒ）及び赤外線（ＩＲ）（又はより正確には、いくつかの場合では近赤外線）光を透過させる。個別の光部分（Ｒ／ＩＲ）は、交互（高速切り替え）態様において透過及び検出されることができる。個別のスペクトル部分が酸素化したヘモグロビン（Ｈｂ０２）及び還元ヘモグロビン（Ｈｂ）により異なる態様で吸収されると想定すれば、最終的に血中酸素飽和が処理されることができる。酸素飽和推定アルゴリズムは、赤及び赤外線部分に関連付けられる信号の比率を利用することができる。血中酸素飽和は一般に、Ｓ０２と呼ばれる。更に、このアルゴリズムは、非パルス状の信号要素を考慮することができる。概して、ＰＰＧ信号は、ＤＣ要素及び比較的小さいパルス状のＡＣ要素を有する。更に、Ｓ０２推定は一般に、経験的に得られた較正要素が処理された値に適用されることを含む。概して、較正要素（又は較正曲線）は、侵襲的血中酸素飽和測定を含む参照測定に基づき決定される。較正要素は必要とされる。なぜなら、ＰＰＧデバイスは基本的に、血中酸素飽和値に変換されなければならない（スペクトル）信号部分の比率を検出するからである。この比率は概して、Ｈｂ０２及びＨｂの比率を含む。例えば、しかし本発明を以下に限定するものではないが、血中酸素飽和推定は以下の一般の式
0006449271.tif 000002
に基づかれることができる。一方、ＰＰＧデバイスは、少なくとも２つの波長でのスペクトル応答から単に仲介的にＨｂ０２及びＨｂを検出するだけである。
【００４６】
一般に、特性信号としての測定された強度曲線２６、２７は、かなり一定の（ＤＣ）部分及びＤＣ部分に重畳する交流（ＡＣ）部分を含むよう考慮される。信号処理手段を適用することで、ＡＣ部分は、抽出されることができ、更に、乱れに関して補償されることができる。例えば、特性信号のＡＣ部分は、対象１００の脈管活動、特に心拍を非常に示すことができる支配的な周波数を有することができる。それでも、特性信号、特にＡＣ部分は、更なるバイタルパラメータを示すことができる。この関連において、動脈の血中酸素飽和の検出は、重要な適用分野である。上記のように、基本的に、動脈の血中酸素飽和を表す値は、その異なったスペクトル部分での特性信号のＡＣ部分の挙動を考慮して計算されることができる。言い換えると、動脈の血中酸素飽和の程度は、血管での異なる放射線吸収度において反映されることができる。更に、酸素化のグレードが原因による吸収度における差が、異なるスペクトル部分にわたり明らかに変化するという事実を利用することもできる。更に、信号のＤＣ部分が、血中酸素飽和検出に関して利用されることもできる。概して、ＤＣ要素は、組織、静脈血及び非脈動動脈血の全体の光吸収を表す。対照的に、ＡＣ要素は、脈動する動脈血の吸収を表すことができる。結果的に、動脈の血中酸素飽和（Ｓａ０２）の決定は、
0006449271.tif 000003
と表されることができる。ここで、Ｃは較正パラメータである。Ｃは、ＡＣ／ＤＣ関係に適用できる多種多様な較正パラメータを表し、及び従って、式（２）の厳密な代数的意味において解釈されるべきではない。Ｃは例えば、固定された一定の値、固定された定数のセット又は調整可能な較正パラメータを表すことができる。例えば、別の例示的なＳａ０２導出モデルは、
0006449271.tif 000004
として表されることができる。ここで、Ｃ１及びＣ２は、線形近似の較正パラメータと考えられることができる。例示的な実施形態において、信号較正パラメータの決定は、パラメータＣ１を調整又は適合させることに関する。しかし、代替的に、Ｓａ０２導出は、デバイス１における（又はこれによりアクセス可能な）値テーブルに基づかれることもできる。値テーブル（又は：データベース）は、検出されたＰＰＧ信号及び所望の較正パラメータの間の関係の離散的な表現を提供することができる。また、その場合、適合可能な較正パラメータが、バイタルパラメータの決定の精度を改善するために適用されることができる。
【００４７】
式（２）及び（３）は、主に説明の便宜上提示される点を理解されたい。それらは、本開示の範囲を限定するものとして解釈されてはならない。実際、当業者は、更なる適切なＳａ０２導出モデルを決定及び確立することができる。代替的な波長結合、例えば緑及び赤が、検出される物質に基づき使用されることもできる。Ｓａ０２の測定が詳述されたが、これは、血液及び／又は組織における物質の濃度を測定する一般の概念に関する例として理解されたい。以下、Ｓｐ０２に対する参照がなされるが、これは、遠隔プレチスモグラフィの上述した原理を用いて測定される血中酸素飽和を一般に意味するものとして理解されたい。
【００４８】
要約すると、概して赤及び赤外線の時間トレースであるパルスオキシメトリの生の波形を得るために、撮像ユニットに対して露出される皮膚の任意の選択された関心領域（ＲＯＩ）が使用されることができる。この波形は、フォトプレチスモグラフ波形又はＰＰＧ信号とも呼ばれる。前述したように、例えばＳｐ０２、脈拍数（ＰＲ）、潅流インデックス（Ｐｅｒｆ）及び信号品質インジケーター（ＱＩ）といったさまざまなバイタルサインが、これらの生の信号から得られることができる。
【００４９】
信号品質インジケーター（ＱＩ）は、ＰＰＧ信号の清潔度のインジケーターであり、信頼性が高いＳｐ０２の決定に重要である。本書に適用されることができる信号品質インジケーター、及びこれを決定する方法の例は、例えばＵＳ６７２５０７４Ｂ１号に記載される。この文書は詳細には、パルスオキシメトリにおいて医療測定信号の品質に関する定量的記載を決定する方法を開示し、測定信号に関連する要素を決定するステップと、確率論理を用いて品質インジケーターに要素を連結するステップとを含む。要素は、信号記録、信号処理及び信号評価からなるグループから選択される組み合わせに関する。確率論理は、ファジー論理を含む。品質インジケーターは、測定信号の決定された測定値の品質を量的に表す。
【００５０】
従って、ビデオカメラの任意の（マルチ波長）ピクセルｉ又はピクセルグループｉが、これらのプレチスモグラフの波形を作成して、対応する数値結果Ｓｐ０２＿ｉ、ＰＲ＿ｉ、Ｐｅｒｆ＿ｉ、ＱＩ＿ｉを算出するため、フレーム毎に使用されることができる。最低でも、撮像ユニットは、２つの色の画像、典型的には赤及び赤外線画像を正確な測定のためよく制御された波長範囲において作ることができなければならない。
【００５１】
２つ又はこれ以上の色の間の対応するピクセル又はピクセルグループの任意の組み合わせが、複数のパルスオキシメトリ生信号及びその得られた数値Ｓｐ０２＿ｉ、ＰＲ＿ｉ、Ｐｅｒｆ＿ｉ及びＱＩ＿ｉを生み出すのに使用されることができる。
【００５２】
処理パワー及び許容可能な信号対ノイズ比の実現の実際的な目的のため、隣接ピクセルを複数のビンにクラスタ化することが有益である。
【００５３】
１つの方法は、対象の体を含む画像にわたり格子を置き、図３に示されるようにピクセルグループｉを生み出すため、格子領域（タイルとも呼ばれる）における全部のピクセルを合計するものである。図３は、仰向けに寝ている乳児１００の輪郭画像を示す。ここで、体領域は、正方形の格子パターン３０（又はタイルパターン；Ｒは、右腕のタイルを示し、Ｌは、足のタイルを示す）により分割される。格子３０は、必ずしも正方形である必要はなく、タイル３１が、正方形である又はまっすぐな境界を持つ必要はない点を理解されたい。タイル３１は、画像の隣接ピクセルのグループである。格子パターン３０は、体の輪郭に従うよう形成されることもでき、最小ピクセル領域を実現することにより分割されることもできる。
【００５４】
別の方法は、最初に乳児１００の特定の体部分を認識し、図４に示されるように個別の体部分に属するそれらの輪郭及びピクセルを規定するものである。図４は、乳児１００の等高線画像を識別し、体部分へと分離することを示す。この文脈において（特にＣＣＨＤスクリーニングにおいて）、関心体部分は、左足（ＬＬ）、右足（ＲＬ）、左腕（ＬＡ）、右腕（ＲＡ）、頭部／顔（Ｈ）、胸部（Ｃ）及び胴体（Ｔ）である。体部分は、最小受理基準に基づき、図５に示されるように１つ又は複数のＲＯＩ（符号５０は、右腕のＲＯＩを示し、符号５１、５２は、足のＲＯＩを示す）へと更に分割されることができる。異なるＲＯＩ  ５０、５１、５２は、独立して処理されることができるか、又はトータルで一緒に若しくは興味ある体部分に関してまとめられることができる。
【００５５】
ピクセルの詳細又は小さいピクセルグループへと細かくしていくとき、Ｓｐ０２＿ｉ、ＰＲ＿ｉ又はＰｅｒｆ＿ｉを各ピクセル又はピクセルグループへと関連付ける体のマップが作成されることができる。このマップは、１つ又は複数（例えば各）パラメータに関して図６に示されるように疑似色画像として提示されることができる。Ｓｐ０２に関して、直観的な色が使用されることができる。例えば、高い酸素飽和値に対しては明赤色（領域６０）が、小さい値に対しては青（領域６１）が使用されることができる。同様に、脈拍数及び潅流インデックスに関する疑似色画像が作成されることができる。
【００５６】
潜在的な危機的心臓疾患に関して、例えば乳児といった対象をスクリーニングするため、乳児は、好ましくは図１に示されるように放射暖熱装置の下で、マットレスの上に寝かせられる。なぜなら、何らかのおむつを除いて乳児は基本的に裸にされる必要があるためである。スクリーニングは有利には、出生後約２４時間で行われる。このとき、乳児は、まだあまり活動的ではなく、多くの筋力を持たず、体部分を動かさない。
【００５７】
図３〜図６は、背中の上に寝ている乳児１００（仰向き位置）を示す点に留意されたい。しかし、乳児１００は、スクリーニングのため他の位置にあることもできる点を理解されたい。例えば、横向き、又は、顔を横に向けてうつぶせ（腹臥位）にあることもできる。カメラは、図１に示されるように乳児１００の上で垂直に多かれ少なかれ中央に配置されると想定される。
【００５８】
提案されたシステムの処理ユニット３は一般に、
画像フレームにおいて対象を認識するステップと、
対象の少なくとも右上肢（例えば右腕）及び少なくとも１つの下肢を含む対象の関心体部分を位置決めするステップと、
関心体部分につき、画像フレームに含まれる少なくとも２つの異なる波長に関してパルスオキシメトリ波形から対象の複数のピクセル及び／又はピクセルグループに対する潅流インデックス及び血中酸素飽和レベルを決定するステップであって、決定された潅流インデックスが、関心体部分につき、ピクセル及び／又はピクセルグループを選択するために用いられ、このピクセル及び／又はピクセルグループに対して、以前に決定された血中酸素飽和レベルが関心体部分につきビン化される、又はビン化されたピクセル強度から個別の血中酸素飽和レベルを決定する前に、ピクセル強度が関心体部分につきビン化される、ステップと、
右上肢に関して決定された血中酸素飽和レベル及び少なくとも１つの下肢に関して決定された血中酸素飽和レベルの間の差分血中酸素飽和レベルを決定するステップと、
対象酸素化の品質を示す対象に関するスクリーニングインジケーターを得るため、決定された差分血中酸素飽和レベル、右上肢に関して決定された血中酸素飽和レベル及び少なくとも１つの下肢に関して決定された血中酸素飽和レベルを、個別の血中酸素飽和レベル閾値に対して比較するステップとを実行するよう構成される。
【００５９】
図７は、スクリーニングを実行するため、処理ユニット３により実行される処理方法のステップの第１の好ましい実施形態のフローチャートを示す。カメラ２が、スタートボタンを押圧した後この目的のために必要な最小限のフレームレートで（例えば３０フレーム／秒）連続的なビデオストリームを撮影することが仮定される。複数（又は好ましくは全て）の画像フレームが、図７に示されるステップにその後従属する。
【００６０】
ステップＳ１は、対象認識の分野において一般に既知の方法により（例えば画像セグメント化又は対象認識アルゴリズムを用いて）その輪郭を見つけることにより、画像フレームにおいて乳児１００を位置決めすることから成る。
【００６１】
ステップＳ２において、時間にわたり強度レベルを追跡することにより少なくとも２色に関するパルスオキシメトリ波形を得るため、複数（好ましくは各々）のピクセル又は隣接ピクセルのビン化されたグループが処理される。パルスオキシメトリに関してよく知られたアルゴリズムを用いると（前述したような比率における比率（ratio-of-ratios））、一セットの数値結果が、これらのグループに関して計算される。このセットは、少なくともＳｐ０２及び潅流インデックス（Ｐｅｒｆ）、好ましくは脈拍数（ＰＲ）及び信号品質インジケーター（ＱＩ）も有する。このステップは、図３に示されるように対象の体をカバーするタイルに関して、一セットの値を生み出す。
【００６２】
ステップＳ３において、ＣＣＨＤスクリーニングプラクティスに関して少なくとも右腕及び１つ又は２つの足を含む関心体部分が、ステップＳ１において決定される輪郭において位置決めされる。
【００６３】
ステップＳ４において、ピクセルグループが、関心体部分につき、それらの潅流（ＡＣ／ＤＣ）レベル（及び好ましくは、かつ利用できる場合、ＰＰＧ信号の品質）に関してチェックされ、最小の受理基準に対してこれらが従属される。例えば、ＡＣ／ＤＣ＞閾値（例えば０．０２％）である。基準を満たさないピクセルグループは、更なる処理から解放される。
【００６４】
ステップＳ５において、例えば乳児のモノクロ画像を示すディスプレイ用の画像が作成される。これは、体輪郭を好み、許容可能な信号特性を持つ選択されたピクセルグループ上に疑似色をオーバレイする。斯かる画像の例が、図６に示される。
【００６５】
ステップＳ６において、ステップＳ４の受け入れられたピクセルグループが、各関心体部分に関して一緒にグループ化される。同じ体部分の各ピクセルグループに関する結果は、各体部分に関するＳｐ０２及びＰｅｒｆ（及び好ましくはＰＲ及びＱＩ）の１つのセットを形成するために平均化される。
【００６６】
ステップＳ７において、それは、ステップＳ２からステップＳ６への全体のシーケンスが、現在の酸素化状態の確実なベースラインを得るのに必要であると考えられる時間期間の間、画像フレームから画像フレームへと繰り返されることを示す。分のオーダーの特定の期間が一般に必要とされる。なぜなら、バイタルサイン値は一般に、時間において動的であるからである。
【００６７】
ステップＳ８において、「右腕」に関する全体のＳｐ０２結果が、「足」の全体のＳｐ０２結果と比較される。全体の（overall）という用語は、２つの体部分のそれぞれに関してビン化された領域の平均、メディアン、差及び標準的な偏差（２以上の要素の場合）が算出され、結果を提示する際に考慮されることを意味する。同時に、パルスオキシメトリ測定からの他のパラメータ（ＰＲ、Ｐｅｒｆ、ＱＩ）が、結果を適格にするため（ＰＲは同じでなければならない；ＱＩは十分に良好でなければならない、例えば品質閾値のセットを超える）、及び臨床解釈をするために（潅流レベルは、例えば対象の心血管状態に関心がある）、同様な態様で考慮されることができる。
【００６８】
ステップＳ９において、ＣＣＨＤを評価するのに一般に使用される少なくとも３つの尺度が表示される。それは、
右腕のＳｐ０２＿Ｒ（プレダクト）；
一方又は両方の足のＳｐ０２＿Ｌ（ポストダクト）；
差Ｓｐ０２＿Ｒ−Ｓｐ０２＿Ｌである。
【００６９】
ステップＳ１０において、所定の又はユーザにより（事前に）規定されることができる閾値に対してそれらを比較することにより、インジケーターが３つの結果に適用される。臨床文書における示唆は例えば、Ｓｐ０２値が９５％より低いべきではなく、Ｓｐ０２差が健常な乳児に関して３％より大きいべきではないことである。
【００７０】
提示されたシステム及び方法は一般に、ユーザにより規則をセットするための柔軟性を提供する。これは、全体のＣＣＨＤインジケーターを作成するためにステップＳ９において適用される上述した３件の試験の任意の論理的結合を含む。
【００７１】
斯かるインジケーションは、結果に関連付けられるいくつかの種類のフラグ又は番号に関連付けられる色フィールドを用いて行われることができる。例えば、色フィールドは、所望の限界が許容可能な側に超えられる場合緑に、限界が非許容可能な側に超えられる場合赤に色付けされることができる。赤及び緑の間に規定される追加的な移行範囲、例えばマークされた黄色が存在することもできる点を理解されたい。黄色の状態は、結果が、真に悪い（赤い）でも真に良好（緑）でもないことを示す。
【００７２】
この最終ステップは、全体のスクリーニング結果の直観的なインジケーションを与える。例えば、
「赤」：Ｎｏｔ  ＯＫ！。乳児は、おそらく疾患を患っており、更なる検査を必要とする。
「黄色」：繰り返し。乳児は、「瀬戸際に」いる。後で、スクリーニングが繰り返されなければならない。
「緑」：ＯＫ！。乳児は、健康であると考えられることができる。
【００７３】
図８は、スクリーニングを実行するため、処理ユニット３により実行される処理方法のステップの第２の好ましい実施形態のフローチャートを示す。
【００７４】
ステップＳ２１は、ステップＳ１と同一であり、対象認識の分野における一般に既知の方法によりその輪郭を見つけることにより、画像フレームにおいて乳児１００を位置決めすることから成る。
【００７５】
ステップＳ２２において、ＣＣＨＤスクリーニングプラクティスに関して少なくとも右腕及び１つ又は２つの足を含む関心体部分が、ステップＳ２１において決定される輪郭において位置決めされる。
【００７６】
ステップＳ２３において、「余分な」領域が、関心領域から除外される。「余分な」領域は、裸の皮膚を露出させない体表面領域を含み、例えばおむつ、帽子、毛髪、目、管、センサ、ラベルである。斯かる領域はここでも、対象認識に関して一般に既知の方法を用いて、例えばセグメント化又はパターン認識を用いて、識別される。こうして、このステップは、以下の評価において問題を引き起こす可能性がある体輪郭におけるピクセルを除去する。例えば、明るい反射が原因による飽和ピクセル、技術的な理由が原因による「ホット」又はデッドピクセルである。この文脈において、ディスプレイにおけるホットピクセルは、常にフルパワーであり、制御されることができないピクセルである。デッドピクセルは、同じであるが、常に暗い。
【００７７】
ステップＳ２４において、ステップＳ２３で除外されなかったピクセル、より正確にはピクセルの強度値が、取り上げられ、（色当たり）１つの強度値にビン化される。即ち、それらが加算される。これは、フォトプレチスモグラフの生の波（ＰＰＧ信号）の１つのサンプルを生じさせる。三色カメラの場合、これは、ＰＰＧ信号の３つのサンプルを生じさせる。
【００７８】
ステップＳ２５において、潅流（又は拍動性）インデックスが、ＰＰＧ信号の各サンプルに関して計算される。これは、ＡＣ／ＤＣ比率である。ここで、ＡＣは、心臓パルス活動が原因による反射率の変調を表す。これは、全体の体パルスオキシメトリ値の推定を算出するための全体の入力を与える。
【００７９】
ステップＳ２６は、体のより小さい領域へと細かくする。それは、ステップＳ２１において決定される体輪郭を多くのより小さいサブエリアへと分割する。これは、図３に示されるようにいくつかの種類の格子若しくはタイルにより、又は体輪郭を分割する他の態様により実行されることができる。別の方法は、高度マップ上の等高線を形成し、等高線の間の領域を小さい点へと分割するよう行われることができる。隣接ピクセルをクラスタリングする任意の方法が適用される。
【００８０】
ステップＳ２７において、斯かるタイルが取り上げられ、ＡＣ／ＤＣ、即ち潅流又は拍動性インデックスがタイルにつき計算される。ちょうどステップＳ２５と同様、それは完全な体に関して実行される。
【００８１】
ステップＳ２８において、最小要件が、ＡＣ／ＤＣのレベルに適用される。このステップは、十分なパルス変調を示さず、及び従ってパルスオキシメトリの決定に関して役立たないタイルを除外する。このステップは、不十分なパルス変調を伴う、露出した皮膚又は皮膚領域を示さないタイルを除外する。このステップは、利用可能な色チャネルを利用して、除外又は包含に関してＡＣ及びＤＣ値、好ましくはすべてのＡＣ及びＤＣ値を考慮する。このステップは、全体の潅流レベルに対する比較として、ステップＳ２５の結果だけでなく、タイルの統計を含むことができる。固定閾値を超える除外基準は、以下の要素を含むことができる。例えば、最も低いＡＣ／ＤＣを持つタイルの２０％を退ける。このステップは、全体の体輪郭にわたり展開される隣接又は非隣接するタイルのセットを残す。
【００８２】
ステップＳ２９において、ステップＳ２２毎に位置決めされる特定の体部位に属するすべてのタイルが、ビン化される。これは、各体部位に関して（色当たりの）プールされた強度値を残す。関心体部分は例えば、図４に示され、少なくとも右腕（ＲＡ）及び１若しくは２つの足（ＬＲ、ＲＲ）又は左腕（ＬＡ）を含む。他の体部分は、ＣＣＨＤスクリーニング又はスクリーニング用途における他の疾患症に関して臨床関心となるものとすることができる。例えば、血液供給の中央部分を表す頬が使用されることができる。頭部全体又はこの一部が、その体部分の酸素化状態を作るために一緒にまとめられることができる。
【００８３】
ステップＳ３０において、パルスオキシメトリ・パラメータが、ステップＳ２９において得られたビンに関して、即ち好ましくはすべての体部分に関して計算される。
【００８４】
ステップＳ３１において、体輪郭画像上の疑似色としてグラフィカルな態様で、数値結果を表示するため、ステップＳ２１及びＳ２２と共にステップＳ３０の結果が用いられる。ステップＳ２７が、各タイルの潅流を算出するだけでなく、Ｓｐ０２を含むすべてのパラメータを算出する場合、結果は、図６に類似する。図６は、明確にタイルを示さず、それらが非常に小さいことを提案する点に留意されたい。代わりにステップＳ３０の結果が利用される場合、体部位に関連付けられる全体の領域は、体部分に関する平均として１つの値で色付けされることができる。
【００８５】
ステップＳ３２において、ステップＳ２３からステップＳ３１までの全体の手順が、所与の時間期間のビデオストリームにおける複数の画像フレームに関して繰り返されることが示される。
【００８６】
ステップＳ３２〜Ｓ３５は、図７に示される実施形態のステップＳ７〜Ｓ１０と実質的に同一である。
【００８７】
単一のＳｐ０２に関する体部位に対するタイル又はサブ領域を平均化する処理は、重み係数として機能する対応する潅流インデックス又はＱＩを用いた加重平均として好ましい実施形態において最適に実行される。これは、より信頼性が高い結果を与えるため、「より良好な」領域を促進する。
【００８８】
ＣＣＨＤに関して好ましいインジケーターは、プレダクトとポストダクトとの差である。より一般の態様において、タイル又はより小さい体領域のＳｐ０２差は、一種のＳｐ０２勾配マップとして全体のＳｐ０２平均に対する疑似色において提示されることができる。これは、Ｓｐ０２の完全な範囲を提示することと比較して、小さい差の可視性を促進する。
【００８９】
カメラＳｐ０２は、より正確でない読み出しをもたらす較正オフセットに苦しむ。この問題は、少なくとも１つの通常のパルスオキシメトリ・チャネル及びプローブを乳児に追加し、一種の生体内ワンポイント較正として、その値に対してこの肢の対応するカメラ読み出しを較正することにより、ある実施形態において対処される。即ち、オフセットＳｐ０２が、パルス酸素濃度計Ｓｐ０２数に整合するよう、肢に関するカメラ読み出しに加算され、
0006449271.tif 000005
となる。このオフセットは、サブ領域ｉに関するすべての個別のカメラＳｐ０２読み出しにその後適用されることができ、
0006449271.tif 000006
となる。
【００９０】
図９は、本発明によるシステム１'の別の実施形態を示す。それは、マットレス１２を含み、ロールスタンド１３に取り付けられるバシネット１１を有する。このスタンドは、システム１'に対する可動性を提供するためホイールを持つ。バシネット１１は、乳児１００及び他のシステム要素を保持するため、中央位置に構成される。特に、それは、撮像ユニット（カメラ）２、及び乳児の体を好適に撮像するための良好な中央点を提供するため、光源１０を含むカメラユニット１４を有する。ディスプレイ１５及び制御ユニット１６は、システムを作動させ、結果を見るオペレータにとって便利な位置に配置される。その部分は、システムの他の要素を含むこともできる。例えば、処理ユニット３、スクリーニング結果を印刷するプリンタ１７、乳児のスクリーニング結果を記録するストレージ１８、及び、例えばスクリーニング結果を病院情報システムにダウンロードすることを可能にするため、病院情報システム（ＨＩＳ）に対する接続性を提供するインタフェース１９を含む。
【００９１】
一般に、風景が、環境光、即ち日光及び／又は対象１００の方へ直接若しくは間接的に光を放出する人工光源の光により照射される場合、それは充分である。追加的又は代替的に、システム１は、対象１００の方へ光を放出及び方向付ける光源を有することもできる。環境光源が充分な光を提供しない場合又は環境光源のスペクトルが所望の波長での充分なパワーを提供しない場合、光源の使用は特に有益である。カメラ２に対して最も可能性がある信号を提供し、良好な信号対ノイズ比を得るには、斯かる専用の照明の使用が好ましい。結果を最も良好にスクリーニングするための最適なセットアップは、オペレータによるシャドウイングインパクトがほとんどないこと、各色チャネルに関して十分な光源レベル、及び対象１００に対する比較的うまく規定されたカメラ／光位置を確実にする。
【００９２】
オプションの制御ユニット１６は、撮像ユニット２の感度を特に制御し及び／又は光源１０のパワーを制御するよう構成される。撮像ユニット２として使用される検出器又は画像センサのダイナミックレンジが制限されるので、観察されたシーンにおける照明状況に基づき、シャッタ及び電子オフセットが調整されなければならない場合がある。光源１０は、撮像ユニット２の画像センサの最適動作点をセットする制御ループの部分とすることができる。この文脈における最適という用語は、信号クリッピングのない出力信号、画像センサの個別の検出器の飽和がないこと、並びに第１の及び／又は第２のマーカー領域に対応する少なくとも検出器領域に関する良好な信号対ノイズ比を指す。
【００９３】
新生児は一般に、識別目的のため手首バンドの形で、タグ１０３を搬送する。タグ１０３は、使用されるカメラ２が、患者ＩＤタグ１０３を認識し、スクリーニング記録においてスクリーニング結果をこの乳児１００に自動的に割り当てるため、同時に共有されることができる態様で設計されることができる。例えば特定のプロセッサ又は処理ユニット３で実行されるソフトウェアといった追加の識別ユニット７が、１つ又は複数の画像フレームから乳児１００を識別するために提供されることができる。画像スキャナと共に見られる例えば、バーコードスキャナ又は光学文字認識システムにおいて用いられる、撮像システム及びカメラによる電子識別の既知の方法がこのために用いられることができる。このアプローチは、患者の記録にスクリーニング結果を整合させることにおいて、安全性の高い手段を与える。それは、ＲＦＩＤレシーバ又は専用のバーコードスキャナといった別々の自動認識システムを持つシステムより低コストで済む。
【００９４】
図１０は、特別な保持要素４、５、６（固定手段とも呼ばれる）が、測定の間、運動アーチファクトを最小化するために適用されることができる例を表す。この例において、乳児１００は、乳児の形状及びサイズに適合されることができる複数のバリア部分により囲まれる。要素４は、胴体に対して腕を保つため、側壁から下に移動されることができる。要素５は、乳児の足を固定するため、要素４と共に使用されることができる。要素６は、乳児の頭部をまっすぐに保持するため、上部壁から下に移動されることができる。バリア材料は、マットレスシステムの部分とすることができ、例えばベルクロファスナ又は任意の他の固定によりマットレスカバー上に保持されることができる。それは、バシネット構造の部分とすることもでき、固定するためにスライドイン又はアウトすることができる。
【００９５】
この設計は、それがほとんどカメラのビューをブロックしないだけでなく、皮膚潅流を押えないよう、乳児にほとんど圧力をかけない点を理解されたい。バリアは、通常のＳｐ０２プローブを構成するよう、光学要素（例えばＬＥＤ及びフォトダイオード）を含むこともできる。受信機及び送信機が並んでいる場合、それらは、反射プローブを形成することができる。バリアが一種のループを含む場合、それは腕又は足周りを部分的に又は完全に巻く透過プローブを構成することもできる。
【００９６】
例えば、本発明は、健康管理の分野において、特に患者又は新生児の目立たない遠隔モニタリング又はスクリーニングに関して適用されることができる。さまざまなバイタルサインが一般に、監視され、スクリーニングのために使用されることができる。特にＣＣＨＤ（そして、可能性として他の心臓奇形）に関する新生児のスクリーニングに、本発明は、非常に有益である。
【００９７】
本発明が図面及び前述の説明において詳細に図示され及び説明されたが、斯かる図示及び説明は、説明的又は例示的であると考えられ、本発明を限定するものではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。図面、開示及び添付された請求項の研究から、開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載の本発明を実施する当業者により理解され、実行されることができる。
【００９８】
請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数性を除外するものではない。単一の要素又は他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味するものではない。
【００９９】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学的記憶媒体又は固体媒体といった適切な非一時的媒体において格納／配布されることができるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介してといった他の形式で配布されることもできる。
【０１００】
請求項における任意の参照符号は、発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【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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【図９】
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【図１０】
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