基于RGB-D相机的连续非接触生命体征监测，面向新生儿心率、血氧、呼吸测量
2025-05-25 09:20:37 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
英国剑桥大学的研究团队提出了一种新系统来捕捉生命体征，利用单个RGB-D相机提供超越现有技术的临床意见。所提出的系统采用彩色和红外信号测量心率、血氧饱和度、呼吸。
重症监护室中的新生儿需要连续生命体征监测。由于新生儿的皮肤娇嫩以及电线影响医疗护理和父母互动，因此传统的测量设备在长期使用方面受到诸多限制。基于相机的生命体征监测有望解决这些局限性，并且由于记录设备与新生儿之间无需物理接触以及设备成本低，近年来已引起广泛关注。
据麦姆斯咨询报道，近日，英国剑桥大学（University of Cambridge）的研究团队提出了一种新系统来捕捉生命体征，利用单个RGB-D相机提供超越现有技术的临床意见。所提出的系统采用彩色和红外信号测量心率和血氧饱和度，平均绝对误差（MAE）分别为7.69 bpm和3.37%。该系统利用深度信号测得呼吸频率的MAE为4.83次/分钟。潮气量测量的MAE为0.61 mL。该系统还可以利用相机数据计算流速-容量环，可应用于呼吸系统疾病的诊断。这项研究展示了基于RGB-D相机的生命体征监测系统在新生儿监测领域的强大功能，增强了当前临床记录技术，有望改善新生儿的预后。这项研究以“Continuous non-contact vital sign monitoring of neonates in intensive care units using RGB-D cameras”为题发表在Scientific Reports期刊上。
本次生命体征监测研究共纳入14位早产儿，包括11位男性婴儿和3位女性婴儿，其中8位婴儿来自白人家庭、6位婴儿来自非白人家庭。3位新生儿通过呼吸机获取呼吸基准数据（ground truth）测量结果。研究人员使用Azure Kinect RBG-D相机对每位新生儿进行约1小时的记录，同时使用新生儿重症监护室（NICU）的标准设备测量生命体征。图2展示了收集到的有效生命体征数据，表明与预期新生儿生理参数一致。所有视频均经过人工审查，以排除在临床干预期间新生儿被遮挡的画面。
图1 临床研究中使用的记录装置和产生的图像
图2 基准数据集的表征（包括心率、血氧饱和度、呼吸频率及潮气量）
图3 使用不同方法对目标区域的识别
为了获得准确的呼吸频率和潮气量的基准数据，研究人员将机械通气的婴儿纳入了研究范围。研究人员对收集的RGB-D视频进行处理，提取呼吸频率和潮气量的测量值。图4显示了呼吸频率和潮气量监测的代表性示例，以及基于傅里叶变换的呼吸频率估计与呼吸机基准数据比较的详细统计分析。
图4 呼吸频率分析与呼吸机基准数据的比较
这项研究的另外11位新生儿数据集中，采用傅里叶分析的CHROM和POS算法得到的心率MAE为7.69bpm。心率估计的详细统计分析如图5所示。图6展示了基于红外方法测量血氧饱和度的详细统计分析。
图5 心率测量分析
图6 血氧饱和度测量分析
综上所述，这项研究提出了首个考虑护理标准的连续非接触生命体征监测系统。监测通过放置于育婴箱上方的单个低成本RGB-D相机进行。该相机能够记录符合临床标准的呼吸频率、心率和血氧饱和度。所有算法均已在新生儿重症监护室的临床研究中得到验证。这项研究展示了基于RGB-D相机的生命体征监测系统在新生儿监测领域的强大功能，增强了当前临床记录技术，有望改善新生儿的预后。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41598-025-00539-9
延伸阅读：
上一篇：基于PPG信号与深度学习模型的无创血糖监测
下一篇：最后一页