呼吸數(shù)據(jù)的分析的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測(cè)量和/或分析呼吸數(shù)據(jù)的方法和用于執(zhí)行該方法的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 監(jiān)測(cè)對(duì)象的呼吸和/或肺功能提供常常對(duì)檢測(cè)和/或診斷肺疾病和/或肺阻塞和 /或其它狀況的存在有用的數(shù)據(jù)。呼吸和/或肺功能的準(zhǔn)確測(cè)量和分析通常需要使用被耦 合到待監(jiān)測(cè)的對(duì)象的嘴的裝置，例如面具或吹嘴。這些裝置往往是不舒適的和/或侵入性 的，且不適用于監(jiān)測(cè)不配合的和/或虛弱的對(duì)象，例如新生兒對(duì)象。
[0003] 呼吸感應(yīng)體積描記術(shù)是監(jiān)測(cè)對(duì)象的呼吸和/或肺功能的另一方法，其通過(guò)測(cè)量胸 腔和腹壁的移動(dòng)來(lái)執(zhí)行。這種方法基于如下理論：在腹部和肋架的前后徑的變化的和與肺 容量的變化相對(duì)應(yīng)。包含正弦曲線形線圈的兩個(gè)彈性帶用于測(cè)量該前后徑。所述彈性帶之 一放置在腋窩下的肋架周圍，而另一彈性帶在肚臍水平處的腹部周圍。
[0004] 彈性帶的膨脹改變線圈的自感，從而允許測(cè)量出前后徑的變化。彈性帶連接到振 蕩器和解調(diào)電子器件，其將讀數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字波形。這些波形然后被用于分析和/或描述復(fù) 雜的呼吸模型的各種測(cè)量，例如呼吸率、一次換氣量、每分鐘換氣量、最大吸氣流、分?jǐn)?shù)吸氣 時(shí)間、最大和/或平均吸氣和/或呼氣流測(cè)量和胸腔和/或腹部對(duì)一次換氣量的百分比貢 獻(xiàn)。
[0005] 將彈性帶安裝在待監(jiān)測(cè)的對(duì)象上需要移動(dòng)對(duì)象，這在一些情況下在不配合的和/ 或虛弱的對(duì)象中可能是成問(wèn)題的。
[0006] 在W02010066824中公開(kāi)了用于監(jiān)測(cè)對(duì)象的呼吸和/或肺功能的另一已知的方法 和相關(guān)設(shè)備連同用于執(zhí)行該方法的設(shè)備，該專利的內(nèi)容被并入本文。該方法涉及隨著時(shí)間 的過(guò)去對(duì)對(duì)象的身體的三維形狀進(jìn)行光學(xué)測(cè)量，并從形狀中的變化得到呼吸量數(shù)據(jù)。對(duì)象 的呼吸數(shù)據(jù)可和與在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的健康和疾病狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的呼吸數(shù)據(jù)比較以診斷對(duì)象 的肺功能。
[0007] 期望提供允許進(jìn)行更準(zhǔn)確的診斷的處理測(cè)量數(shù)據(jù)的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了分析表示對(duì)象的身體的至少部分隨著時(shí)間的變化 的形狀的至少三維的數(shù)據(jù)陣列的方法，數(shù)據(jù)陣列與具有格點(diǎn)的2維網(wǎng)格、在每個(gè)格點(diǎn)處的 所述形狀的空間中的位置和時(shí)間點(diǎn)有關(guān)，該方法包括下列步驟：
[0009] 將數(shù)據(jù)陣列映射到2維陣列上；
[0010] 分解2維陣列，
[0011] 根據(jù)分解后的2維陣列形成所述對(duì)象的識(shí)別標(biāo)志，其表示所述形狀的移動(dòng)模型。
[0012] 分解后的2維陣列允許容易地得到身體（特別是胸腔或肋架和/或腹部，或者軀 干或胸腔或肋架和/或腹部的左和/或右側(cè)）的移動(dòng)的主模式。主模式可與胸腔表面移動(dòng) 模型有關(guān)?？蓮闹髂Ｊ降玫阶R(shí)別標(biāo)志。在呼吸分析中，識(shí)別標(biāo)志表示對(duì)象的獨(dú)特呼吸模型。
[0013] 因?yàn)橹髂Ｊ教峁╆P(guān)于對(duì)象的移動(dòng)的特定信息，因此它可以比全局參數(shù)（例如在肺 活量測(cè)定法中得到的容量）更準(zhǔn)確地區(qū)分開(kāi)疾病狀態(tài)。在呼吸分析中，主模式常常捕獲胸 腔壁的細(xì)微和局部的部位變化，而容量一一是胸腔壁作為整體的移動(dòng)的全局導(dǎo)數(shù)一一并不 捕獲這些變化。因此，主模式允許更準(zhǔn)確的診斷被做出。
[0014] 2維陣列的每行可對(duì)應(yīng)于格點(diǎn)和/或包括在時(shí)間點(diǎn)處的多個(gè)位置。分解可使用奇 異值分解。分解后的2維陣列可以是作為二維陣列的USVT、U、S和VT，并且/或者識(shí)別標(biāo) 志可以是根據(jù)對(duì)所測(cè)量的移動(dòng)給予最大貢獻(xiàn)的U的列得到的，并且/或者識(shí)別標(biāo)志可包括 從開(kāi)始列得到的一個(gè)或多個(gè)頻率。
[0015] 本發(fā)明的另一特征提供用不同疾病狀態(tài)的識(shí)別標(biāo)志填充數(shù)據(jù)庫(kù)的方法，識(shí)別標(biāo)志 使用上面描述的方法被測(cè)量。
[0016] 該方法可包括比較對(duì)象的識(shí)別標(biāo)志和與疾病狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的識(shí)別標(biāo)志和/或確定 在對(duì)象的識(shí)別標(biāo)志和與疾病狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的識(shí)別標(biāo)志之間的距離。疾病狀態(tài)的識(shí)別標(biāo)志可根 據(jù)在具有相同的疾病狀態(tài)的一組對(duì)象上求平均值的識(shí)別標(biāo)志得到。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供識(shí)別表示隨著時(shí)間的過(guò)去的呼吸模型的參數(shù)值中的 呼吸的方法，其包括下列步驟：
[0018] 形成參數(shù)值的時(shí)間平均值；
[0019] 將參數(shù)劃分為段，每段位于所述參數(shù)和所述平均值的連續(xù)的交叉點(diǎn)之間；
[0020] 確定在每段內(nèi)的參數(shù)的極值，極值是呼氣的開(kāi)始或呼氣的結(jié)束。
[0021] 參數(shù)可以是呼吸量。由該方法確定的段包括呼氣的開(kāi)始或結(jié)束。如果一段包括呼 氣的開(kāi)始，則下一段將包括那個(gè)呼氣的結(jié)束，開(kāi)始和結(jié)束定義單個(gè)呼吸。參數(shù)應(yīng)提供呼吸模 型的合理地準(zhǔn)確的表示，但它在實(shí)際容量或排量方面來(lái)說(shuō)不需要是準(zhǔn)確的。該方法在平均 值中存在錯(cuò)誤時(shí)且對(duì)平均化的方法是魯棒的。
[0022] 時(shí)間平均值可包括移動(dòng)平均值（例如指數(shù)移動(dòng)平均值）和/或可使用低通濾波器 (例如高斯濾波器）來(lái)形成。呼吸可從一個(gè)極值延長(zhǎng)到第二個(gè)隨后的極值。
[0023] 可通過(guò)在整數(shù)數(shù)量的呼吸上形成識(shí)別標(biāo)志在分析數(shù)據(jù)陣列的上述方法中使用識(shí) 別呼吸的方法，從而減小在識(shí)別標(biāo)志中的噪聲。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了監(jiān)測(cè)和/或分析對(duì)象的呼吸和/或肺功能的方法， 例如以產(chǎn)生數(shù)據(jù)陣列用于在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法中使用和/或產(chǎn)生表示隨著時(shí) 間的過(guò)去的呼吸模型的參數(shù)值用于在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的方法中使用，該方法包括下 列步驟：
[0025] 將輻射的圖樣投影到對(duì)象的身體的至少部分上；
[0026] 在多個(gè)時(shí)刻的每個(gè)處記錄圖像數(shù)據(jù)，該圖像數(shù)據(jù)表示在那個(gè)時(shí)刻處的投影圖樣的 至少一部分的三維構(gòu)造；以及
[0027] 處理圖像數(shù)據(jù)以產(chǎn)生例如至少三維的和/或表示對(duì)象的身體的至少部分隨著時(shí) 間的變化的形狀的數(shù)據(jù)陣列，和/或產(chǎn)生表示隨著時(shí)間的過(guò)去的呼吸模型的參數(shù)值。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的第一和/或第二方面的方法還可包括將數(shù)據(jù)陣列分成兩個(gè)或更多 個(gè)子陣列，每個(gè)子陣列表示對(duì)象的投影圖樣的相應(yīng)部分的三維構(gòu)造。該方法還可包括處理 子陣列以大致估計(jì)隨著時(shí)間過(guò)去的對(duì)象或投影圖樣的每個(gè)部分的體積。此外，該方法可包 括計(jì)算表示在投影圖樣或?qū)ο蟮拿總€(gè)部分的相對(duì)體積貢獻(xiàn)中的隨著時(shí)間的過(guò)去的變化的 比較參數(shù)。
[0029] 在一些實(shí)施方式中，比較參數(shù)包括相角，其可包括在多個(gè)時(shí)刻的全部中從圖像數(shù) 據(jù)計(jì)算的總相角或在多個(gè)時(shí)刻的僅僅一些中從圖像數(shù)據(jù)計(jì)算的窗口化相角。比較參數(shù)可包 括在對(duì)應(yīng)于一個(gè)呼吸的時(shí)刻從圖像數(shù)據(jù)計(jì)算的呼吸相角。在一些實(shí)施方式中，窗口化相角 包括預(yù)定數(shù)量的呼吸。該方法還可包括將呼吸或肺功能分類為同步的或異步的或反常的。
[0030] 比較參數(shù)可包括可使用主分量分析（例如通過(guò)計(jì)算例如協(xié)方差矩陣并對(duì)角化協(xié) 方差矩陣）來(lái)計(jì)算的主角和/或展度。
[0031] 該方法還可包括計(jì)算呼吸率（例如每分鐘呼吸次數(shù)）和/或一次換氣量（例如每 次呼吸吸入和呼出的量）和/或每分鐘換氣量（例如乘以呼吸率的一次換氣量）和/或最 大吸氣流（例如反映呼吸驅(qū)動(dòng)）和/或分?jǐn)?shù)吸氣時(shí)間和/或快速淺呼吸的索引和/或最大 和/或平均吸氣和/或呼氣流測(cè)量、和/或胸腔和/或腹部對(duì)一次換氣量的百分比貢獻(xiàn)中 的一個(gè)或多個(gè)。
[0032] 該方法還可包括分析或確定或量化所測(cè)量的數(shù)據(jù)或一個(gè)或多個(gè)所計(jì)算的參數(shù)的 規(guī)則性和/或不可預(yù)見(jiàn)性和/或隨機(jī)性。該方法可包括針對(duì)一個(gè)或多個(gè)值或參數(shù)（例如上 面描述或列出的任何值或參數(shù)，例如圖像數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)陣列的一個(gè)或多個(gè)值或一個(gè)或每個(gè)部 分的體積或兩個(gè)部分的組合體積或比較參數(shù)）來(lái)計(jì)算指示失調(diào)（或換句話說(shuō)，復(fù)雜性或隨 機(jī)性）的值，優(yōu)選地為熵值，例如近似熵或樣本熵。
[0033] 申請(qǐng)人觀察到，近似熵和/或樣本熵或失調(diào)的等價(jià)測(cè)度可提供對(duì)對(duì)象的狀態(tài)的了 解，例如其中預(yù)定的摘值指示對(duì)象的健康和/或患病和/或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這個(gè)觀察的一個(gè)特 定的例子是，窗口化和/或每呼吸相角的熵看起來(lái)在有慢性阻塞性肺疾?。–OPD)的患者中 降低。為了容易參考，熵值或等價(jià)值可被稱為例如不規(guī)則值或變化的系數(shù)。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的其它方面，提供了用于執(zhí)行該方法的設(shè)備、執(zhí)行該方法的計(jì)算機(jī)軟 件和存儲(chǔ)軟件的數(shù)據(jù)載體，該軟件和/或數(shù)據(jù)載體可被包括在設(shè)備中。該設(shè)備可對(duì)應(yīng)于在 W02010066824中描述的裝置或任何其它適當(dāng)?shù)脑O(shè)備。技術(shù)人員也將認(rèn)識(shí)到，可使用利用呼 吸感應(yīng)體積描記術(shù)獲取的數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行上面描述的方法的一些步驟或方面。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 現(xiàn)在僅作為例子參考附圖描述本發(fā)明的某些實(shí)施方式，其中：
[0036] 圖1不出測(cè)量系統(tǒng)的框圖；
[0037] 圖2示出方法的流程圖；
[0038] 圖3示出健康的對(duì)象的六個(gè)呼吸模式；
[0039] 圖4示出遭受COPD的對(duì)象的六個(gè)呼吸模式；
[0040] 圖5示出圖3的模式的時(shí)間演變；
[0041] 圖6示出圖4的模式的時(shí)間演變；
[0042] 圖7示出呼吸檢測(cè)方法的流程圖；
[0043] 圖8示出呼吸量的測(cè)量；
[0044] 圖9示出圖1的測(cè)量單元的示例性實(shí)施方式；
[0045] 圖10示出在胸腔和腹部對(duì)潮氣呼吸量的容量貢獻(xiàn)之間的同步性的五個(gè)測(cè)量；
[0046] 圖11示出在胸腔和腹部對(duì)潮氣呼吸量的容量貢