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CN111601548A - 对来自远程便携式传感器装置的心电图数据进行分析 - Google Patents

对来自远程便携式传感器装置的心电图数据进行分析 Download PDF

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CN111601548A
CN111601548A CN201980008314.7A CN201980008314A CN111601548A CN 111601548 A CN111601548 A CN 111601548A CN 201980008314 A CN201980008314 A CN 201980008314A CN 111601548 A CN111601548 A CN 111601548A
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sensor device
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P·塞伯格
M·萨穆埃尔松
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Koala Life
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Abstract

提供了一种用于分析用户的心脏数据的方法。所述方法在分析装置中执行并且包括以下步骤：基于由放置在用户的躯干上的电极测量到的电信号，从便携式传感器装置获得第一心电图数据；基于由放置在用户的两个分开的手臂上的电极测量到的电信号，从便携式传感器装置获得第二心电图数据；评估第一心电图数据，以确定是否存在任何第一异常；评估第二心电图数据，以确定是否存在任何第二异常；以及仅当存在第一异常和第二异常两者时才确定心脏被认为需要进一步检查。

Description

对来自远程便携式传感器装置的心电图数据进行分析
技术领域
本发明涉及对来自远程便携式传感器装置的心电图数据进行分析的方法、分析装置、计算机程序以及计算机程序产品。
背景技术
ECG是一种对患者身体所产生的电信号进行测量和分析的公认技术。传统上，将多个电极放置在身体上的各个部位。使用导电凝胶在电极与皮肤之间提供更好的导电接触。在采取ECG时，患者通常会躺下几分钟。对使用电极检测到的数据进行记录并且可以由专业人员(诸如医师或受过培训的护士)进行分析。一旦完成测量过程，就将导电凝胶擦掉。
虽然已经证明了有用，但传统的获得ECG的方法并非在所有情况下都是最优的。例如，这种ECG需要在诊所中进行测量，并且该过程对于患者是麻烦的。
最近，已经开发了具有用于获得ECG数据的集成电极的便携式传感器装置。这些便携式传感器装置允许用户随意捕获ECG数据，而且无需使用导电凝胶。这使用户可以更好地控制何时捕获ECG数据，而且可以更加方便并且更轻松地进行。
可以使用ECG数据以将患者分类为两种状态中的一者。第一状态是正常状态，在该状态下无需进行任何其它操作。第二状态是需要进一步调查的状态。
然而，将患者分类为两种状态中的一者需要仔细平衡，以使得不会遗漏严重的心脏疾病，并且使得不会非必要地建议进一步调查，从而给患者带来压力和不便。
发明内容
一个目的是提高心脏心电图(ECG)数据的分类准确度。
根据第一方面，提供了一种用于分析用户的心脏数据的方法。所述方法在分析装置中执行并且包括以下步骤：基于由放置在所述用户的躯干上的电极测量到的电信号，从便携式传感器装置获得第一心电图数据；基于由放置在所述用户的两个分开的手臂上的电极测量到的电信号，从所述便携式传感器装置获得第二心电图数据；评估所述第一心电图数据，以确定是否存在任何第一异常；评估所述第二心电图数据，以确定是否存在任何第二异常；以及仅当存在第一异常和第二异常两者时才确定心脏被认为需要进一步检查。
所述第一心电图数据可以覆盖与所述第二心电图数据不同的测量时间段。
所述第二心电图数据可以基于由放置在所述用户的两个分开的灵活部位上的电极测量到的电信号。
评估所述第一心电图数据的步骤可以包括：基于所述第一心电图数据的心跳频度来确定是否存在任何第一异常；并且评估所述第二心电图数据的步骤可以包括：基于所述第二心电图数据的心跳频度来确定是否存在任何第二异常。
根据第二方面，提供了一种用于分析用户的心脏数据的分析装置。所述分析装置包括：处理器；以及存储器，所述存储器存储指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述分析装置进行以下操作：基于由放置在所述用户的躯干上的电极测量到的电信号，从便携式传感器装置获得第一心电图数据；基于由放置在所述用户的两个分开的手臂上的电极测量到的电信号，从所述便携式传感器装置获得第二心电图数据；评估第一心电图数据，以确定是否存在任何第一异常；评估所述第二心电图数据，以确定是否存在任何第二异常；以及仅当存在第一心电图异常和第二异常两者时才确定心脏被认为需要进一步检查。
所述第一心电图数据可以覆盖与所述第二心电图数据不同的测量时间段。
所述第二心电图数据可以基于由放置在所述用户的两个分开的灵活部位上的电极测量到的电信号。
用于评估所述第一心电图数据的所述指令可以包括当由所述处理器执行时使所述分析装置基于所述第一心电图数据的心跳频度来确定是否存在任何第一异常的指令；并且用于评估所述第二心电图数据的所述指令包括当由所述处理器执行时使所述分析装置基于所述第二心电图数据的心跳频度来确定是否存在任何第二异常的指令。
根据第三方面，提供了一种用于分析用户的心脏数据的计算机程序。所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码在分析装置上运行时使所述分析装置执行以下操作：基于由放置在所述用户的躯干上的电极测量到的电信号，从便携式传感器装置获得第一心电图数据；基于由放置在所述用户的两个分开的手臂上的电极测量到的电信号，从所述便携式传感器装置获得第二心电图数据；评估所述第一心电图数据，以确定是否存在任何第一异常；评估所述第二心电图数据，以确定是否存在任何第二异常；以及仅当存在第一异常和第二异常两者时才确定心脏被认为需要进一步检查。
根据第四方面，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括根据第三方面所述的计算机程序和存储有所述计算机程序的计算机可读装置。
通常，除非本文另外明确限定，否则权利要求中使用的所有术语都要根据它们在技术领域中的普通含义来加以解释。除非另外明确规定，否则对“一/一个/所述部件、设备、组件、装置、步骤等”的引用都要开放地解释为是指部件、设备、组件、装置、步骤等中的至少一种实例。除非明确规定，否则本文所公开的任何方法的步骤都不必按照所公开的精确次序来执行。
附图说明
现在参照附图，通过示例的方式对本发明进行描述，其中：
图1A至图1B是例示可以应用本文所提出的实施方式的环境的示意图；
图2是例示当使用便携式传感器装置来捕获ECG的测量值时的示意图；
图3A至图3B是例示根据一个实施方式的便携式传感器装置的物理表示的视图的示意图；
图4是例示根据一个实施方式的图1A至图1B的分析装置的示意图；
图5是例示用于对用户的心脏数据进行分析的方法的实施方式的流程图，该方法是在图1的分析装置中执行的；以及
图6示出了包括计算机可读装置的计算机程序产品的一个示例。
具体实施方式
现在，在下文中参照附图，将对本发明进行更全面描述，其中，示出了本发明的特定实施方式。然而，本发明可以按许多不同形式具体实施，并且不应视为限制于本文所阐述的实施方式；相反，通过示例的方式来提供这些实施方式，以使本公开透彻和完整，并且将向本领域技术人员全面表达本发明的范围。贯穿本说明书，相同的附图标记指代相同的部件。
根据本文的实施方式，使用便携式装置以根据躯干测量值以及手臂(例如，手部)之间的测量值两者捕获ECG数据。仅当两个ECG数据集均指示异常时，才认为需要进一步检查心脏。这样，避免了许多假阳性的进一步检查考虑。
图1A至图1B是例示可以应用本文所提出的实施方式的环境的示意图。
首先看图1A，在此示出了用户5，该用户在项链带中携带了便携式传感器装置2。便携式传感器装置可以以任何其它方式(例如，在口袋中或手提包中)来携带。用户5还例如在口袋中携带智能手机7。便携式传感器装置2和智能手机7可以例如使用蓝牙或低功耗蓝牙(BLE)、ZigBee、IEEE 802.11X标准(也称为WiFi)中的任一标准等通过任何合适的无线接口进行通信。
还将智能手机7例如经由WiFi或蜂窝网络连接至诸如互联网的广域网6，以使与分析装置1(这里采用服务器的形式)进行通信。便携式传感器装置2捕获ECG(心电图)数据，可选地还有PCG(心音图)数据，并将该数据经由智能手机7发送至分析装置1。可以以如图2A至图2B所示并在下文说明的(至少)两种方式捕获ECG数据。这可以使分析装置1基于由便携式传感器装置2以两种不同方式捕获的ECG数据来确定用户5的心脏是否被认为处于正常状态或者心脏是否需要进一步的检查。例如，如果有任何异常的心脏状况无法被排除，则可以确定需要进一步的调查。要注意的是，即使要执行进一步的调查，心脏实际上也可能是正常的，即，非病理性的。
在图1B中，智能手机7包含分析装置1。这样，可以本地执行分析，而无需立即访问广域网。
另选地，分析装置可以形成便携式传感器装置2的一部分(未示出)。在这种情况下，便携式传感器2也可以执行智能手机7的功能。
图2A至图2B是例示当以两种不同方式使用图1的便携式传感器装置2以捕获ECG的测量值时的示意图。
在图2A中，将便携式传感器装置2靠近用户的心脏放置在用户5的躯干的皮肤上。用户用手3保持便携式传感器装置2就位。这允许靠近心脏局部地进行ECG测量。由于测量靠近心脏从而其它肌肉移动不会对ECG测量值产生太大影响，因此躯干上的ECG测量值具有较低的噪声分量。这使得代表心房去极化的P波更容易被检测到，这是因为P波具有相对低的幅度并且容易受到噪声的影响。
在图2B中，以另选方式(与图2A相比)用两只手3a至3b握住便携式传感器装置2以获得ECG测量值。用户握住便携式装置2，使得位于两个相应手臂上(例如，手3a至3b的相应灵活部位(dexterity)(例如拇指)上)的两个皮肤被放置成与便携式传感器装置2的电极接触，从而允许ECG测量。要注意的是，针对ECG测量不存在电极松动。而相反，将电极(如图3A所示并且在下面描述的)整体地设置至便携式传感器装置2。因此，用户只需将便携式传感器装置2握在他/她的手中以提供与手的接触来捕获ECG的测量值。当从灵活部位执行ECG测量时，ECG测量更加标准化，即不同个体之间的测量值相似。该测量跨过肩膀并形成所谓的艾因托芬导线(Einthoven lead)1的一部分。然而，由于例如手臂中的肌肉移动，导致可能存在形成测量值的一部分的噪声。
当从灵活部位测量ECG时，ECG测量和ECG测量在不同时间段内发生。
图3A至图3B是例示根据一个实施方式的图1的便携式传感器装置2的物理表示的视图的示意图。
在图3A中，示出了便携式传感器装置2的仰视图。具有第一电极10a、第二电极10b以及第三电极10c。为了捕获ECG数据，将电极l0a至10c放置在便携式传感器装置2的外壳上，以使用户能够使电极l0a至10c中的至少两者与皮肤相接触。要注意的是，便携式传感器装置2还可以设置有两个电极、四个电极或者任何其它合适数量的电极。使用电极捕获一个或更多个模拟ECG信号。使用模数(A/D)转换器将模拟ECG信号转换成数字ECG信号。然后将数字ECG信号发送至分析装置进行分析。
另外，换能器8(例如，采用麦克风的形式)能够被设置成将通过身体捕获的声音转换成电模拟PCG信号。使用A/D转换器将该模拟PCG信号转换成数字PCG信号。也可以将数字PCG信号与ECG信号一起发送至分析装置进行分析。
在图3B中，示出了便携式传感器装置2的俯视图。在此示出了采用按钮形式的用户接口部件4。该按钮可以例如被用户使用以指示何时开始测量ECG数据和/或PCG数据。要注意的是，可以设置其它用户接口部件(未示出)，例如，更多的按钮、发光二极管(LED)、显示器、扬声器、用户麦克风、用于检测运动的加速度计等。
图4是例示根据一个实施方式的图1的分析装置1的示意图。如图1A至图1B所示，分析装置可以被实现为服务器的一部分或者用户装置(诸如智能手机)的一部分，或者另选地实现为便携式传感器装置的一部分。使用合适的中央处理单元(CPU)、多处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路等中的一个或更多个的任何组合来提供处理器60，该处理器能够执行存储在存储器64中的软件指令67，该软件指令因此可以是计算机程序产品。可以将处理器60配置成执行下面参照图6A至图6B描述的方法。
存储器64可以是读取和写入存储器(RAM)和只读存储器(ROM)的任何组合。存储器64还可以包括持久性存储装置，该持久性储存装置例如可以是磁存储器、光学存储器、固态存储器甚或远程安装的存储器中的任何单个存储器或组合。
还提供了数据存储器66，数据存储器66用于在处理器60中执行软件指令期间读取和/或存储数据。数据存储器66可以是读取和写入存储器(RAM)和只读存储器(ROM)的任何组合。
分析装置1还包括I/O接口62，该I/O接口用于通过广域网6使用互联网协议(IP)与其它外部实体(诸如用户的智能手机7)进行通信。
省略了分析装置的其它组件，以便不搞混本文所提出的概念。
图5是例示用于对用户的心脏数据进行分析的方法的实施方式的流程图，该方法是在图1的分析装置中执行的。要注意的是，本文中用语“第一”和“第二”的使用不用于表示任何顺序或优先级。这些用语仅用作标签，以允许引用例如心电图数据和异常的不同实例。
在获得第一ECG步骤40中，基于由放置在用户躯干上的电极测量到的电信号，从便携式传感器装置获得第一心电图数据。
在获得第二ECG步骤42中，基于由放置在用户的两个分开的手臂上的电极测量到的电信号，从便携式传感器装置获得第二ECG数据。
如上文说明的，ECG数据是基于由放置在用户身体上的电极测量到的电信号。ECG数据可以是上述的数字ECG数据。心电图数据是从便携式测量装置接收的。
要注意的是，执行步骤40和步骤42的顺序并不重要。
在评估第一ECG步骤44中，评估第一ECG数据以确定是否存在任何第一异常。无论何时用于说明书或权利要求书中，这里将异常解释为不能用当前可用信息排除病理状况的状况。进一步的评估稍后可以得出这样的结论：心脏实际上是正常的(非病理性的)。针对从躯干捕获的第一ECG数据，可以对数据进行评估，例如通过评估P波是微弱的还是不可检测到的。此外，可以评估心律不齐以发现异常。
在评估第二ECG步骤46中，评估第二ECG数据以确定是否存在任何第二异常。针对跨肩膀捕获的第二ECG数据，可以使用本领域本身已知的艾因托芬导线1方法评估数据。此外，可以评估心律不齐以发现异常。
要注意的是，执行步骤44和步骤46的顺序并不重要。
在确定进一步检查需要步骤48中，仅当存在第一异常和第二异常两者时分析装置才确定心脏被认为需要进一步检查。换句话说，分析装置将患者分类为两种状态中的一者。第一状态是正常状态，在该状态下无需进行任何其它操作。第二状态是需要进一步调查的状态。例如，可以在两个ECG数据中将不规则的心跳频度确定为异常，诸如额外的心跳、频度太高或频度太低。
这样，避免了许多(确定进一步检查方面的)假阳性。例如，用户可能刚从外面回到家中并且可能身体过劳，例如由于步行到家。在这种情况下，第一测量值在确定进一步检查方面可能不太可靠并且第二测量值更可靠，因而如果第一测量值异常并且第二测量值未显示异常，则可能无法正确指示进一步检查。在另一示例中，用户在执行第一测量时可能会紧张并且在第二测量时会平静下来，或者反之亦然。在这些情况下，先从两个分开的手臂进行ECG测量然后再从躯干进行ECG测量或者反之亦然并没关系。
因此，当第一ECG数据覆盖与第二ECG数据不同的测量时间段时，该确定允许更可靠地确定需要进一步检查。
人们可能倾向于设想该方法的进一步检查确定太大意并可能导致许多遗漏的异常心脏状况(即假阴性)。然而，发明人在实际测试中发现情况并非如此，并且该方法在不提供太多假阳性也不提供太多假阴性之间达到了很好的平衡。这提供了一种简单的方式来提高认为心脏需要进一步检查时的分类的准确度。
图6示出了包括计算机可读装置的计算机程序产品的一个示例。在该计算机可读装置上，可以存储计算机程序91，该计算机程序可以使处理器执行根据本文所述的实施方式的方法。在该示例中，该计算机程序产品是光盘，诸如CD(压缩盘)或DVD(数字通用盘)或蓝光盘。如上文说明的，该计算机程序产品还可以在装置的存储器中具体实施，诸如图4的计算机程序产品64。虽然在此将计算机程序91示意性地示出为所描绘的光盘上的磁道，但可以以适合于计算机程序产品的任何方式来存储该计算机程序，诸如可移除固态存储器(例如，通用串行总线(USB)驱动器)。
本发明主要参照几个实施方式进行了以上描述。然而，如本领域技术人员容易理解的，除了以上公开的实施方式以外的其它实施方式在所附专利权利要求限定的本发明的范围内是同样可行的。

Claims (10)

1.一种用于分析用户(5)的心脏数据的方法，所述方法在分析装置(1)中执行并且包括以下步骤：
基于由放置在所述用户的躯干上的电极测量到的电信号，从便携式传感器装置(2)获得(40)第一心电图数据；
基于由放置在所述用户的两个分开的手臂上的电极测量到的电信号，从所述便携式传感器装置(2)获得(42)第二心电图数据；
评估(44)所述第一心电图数据，以确定是否存在任何第一异常；
评估(46)所述第二心电图数据，以确定是否存在任何第二异常；以及
仅当存在第一异常和第二异常两者时才确定(48)心脏被认为需要进一步检查。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一心电图数据覆盖与所述第二心电图数据不同的测量时间段。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一心电图数据是基于由放置在所述用户的两个分开的灵活部位上的电极测量到的电信号。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，评估(44)所述第一心电图数据的步骤包括：基于所述第一心电图数据的心跳频度来确定是否存在任何第一异常；并且评估(46)所述第二心电图数据的步骤包括：基于所述第二心电图数据的心跳频度来确定是否存在任何第二异常。
5.一种用于分析用户(5)的心脏数据的分析装置(1)，所述分析装置(1)包括：
处理器(60)；以及
存储器(64)，所述存储器存储指令(67)，所述指令在由所述处理器执行时使所述分析装置(1)进行以下操作：
基于由放置在所述用户的躯干上的电极测量到的电信号，从便携式传感器装置(2)获得第一心电图数据；
基于由放置在所述用户的两个分开的手臂上的电极测量到的电信号，从所述便携式传感器装置(2)获得第二心电图数据；
评估第一心电图数据，以确定是否存在任何第一异常；
评估所述第二心电图数据，以确定是否存在任何第二异常；以及
仅当存在第一心电图异常和第二异常两者时才确定心脏被认为需要进一步检查。
6.根据权利要求5所述的分析装置(1)，其中，所述第一心电图数据覆盖与所述第二心电图数据不同的测量时间段。
7.根据权利要求5或6所述的分析装置(1)，其中，所述第一心电图数据是基于由放置在所述用户的两个分开的灵活部位上的电极测量到的电信号。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的分析装置(1)，其中，用于评估所述第一心电图数据的指令包括当由所述处理器执行时使所述分析装置(1)基于所述第一心电图数据的心跳频度来确定是否存在任何第一异常的指令(67)；并且用于评估所述第二心电图数据的指令包括当由所述处理器执行时使所述分析装置(1)基于所述第二心电图数据的心跳频度来确定是否存在任何第二异常的指令(67)。
9.一种用于分析用户(5)的心脏数据的计算机程序(67、91)，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码在分析装置(1)上运行时使所述分析装置(1)执行以下操作：
基于由放置在所述用户的躯干上的电极测量到的电信号，从便携式传感器装置(2)获得第一心电图数据；
基于由放置在所述用户的两个分开的手臂上的电极测量到的电信号，从所述便携式传感器装置(2)获得第二心电图数据；
评估所述第一心电图数据，以确定是否存在任何第一异常；
评估所述第二心电图数据，以确定是否存在任何第二异常；以及
仅当存在第一异常和第二异常两者时才确定心脏被认为需要进一步检查。
10.一种计算机程序产品(64、90)，所述计算机程序产品包括根据权利要求9所述的计算机程序和存储有所述计算机程序的计算机可读装置。
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