使用聲學(xué)呼吸標(biāo)記的事件定序和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于檢測例如生理、病理生理和治療事件以及表征這些事件與聲學(xué)呼吸標(biāo)記之間的時間關(guān)系的系統(tǒng)和方法。
【專利說明】使用聲學(xué)呼吸標(biāo)記的事件定序和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及呼吸聲學(xué)(respiratory acoustics)領(lǐng)域。其特別但非排他性地涉及用于監(jiān)視來自對象的生理和/或病理生理和/或治療參數(shù)連同聲學(xué)呼吸標(biāo)記(marker)以及表征一個或多個聲學(xué)呼吸標(biāo)記與諸如在對象中發(fā)生的生理事件之間的關(guān)系(比如時間關(guān)系)的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]身體包括生理系統(tǒng)的復(fù)雜的相互作用。在所涉及到的“系統(tǒng)”的背景下能夠解釋諸如生理、病理生理、心理和物理事件之類的事件。例如，能夠通過參考消化系統(tǒng)來解釋對象中的反流事件。然而，該事件可影響身體內(nèi)的其他系統(tǒng)(例如，諸如呼吸系統(tǒng))或受其影響。
[0003]一些此類相互作用被已知發(fā)生且能夠通過已被證明并很好地理解的醫(yī)學(xué)科學(xué)來解釋。其他相互作用未經(jīng)證明，但是基于尚未被全面理解的科學(xué)理論或研究而被接受或者至少被相信存在。所述相互作用的定量分析迄今仍是不可行的，并且所述相互作用僅在經(jīng)驗(yàn)的意義上得以評估。
[0004]存在用于聲學(xué)標(biāo)記的準(zhǔn)確檢測的方法，諸如在題為“Phonopneumograph System”的授予Gavriely于2001年I月2日發(fā)布的美國專利6，168, 568、題為“PhonopneumographSystem”的授予Gavriely于2001年7月17日發(fā)布的美國專利6，261, 238取Breath SoundsMethodology (N.Gavriely, Florida: CRC Press, Inc., 1995)中所公開的那些，其允許呼吸聲音和時機(jī)(timing)的定量評定。諸如在授予Wilkinson等的題為“JfciAot/Apparatus for Determining Conditions of Biological Tissues” 于 2008 年 3 月 25 日發(fā)布的美國專利7，347，824中所公開的那些之類的其他方法包括引入信號的使用。
[0005]還存在用于檢測生理和病理生理事件的方法。示例包括遭受例如睡眠呼吸暫停綜合征的患者的呼吸暫停的開始(onset)和結(jié)束、檢測呼吸或受迫呼氣、確定正在被人工通氣的患者的呼吸器(ventilator)的設(shè)置變化或反流事件的發(fā)生，僅舉幾個例子。另外，存在用來檢測姿勢變化(例如從直立到仰臥或從左到右側(cè)臥的移動)和物理活動的開始的裝置。另外，能夠使用已知方法來查明藥物的給藥(administration)時機(jī)和開始的時間及其效果的動態(tài)。
[0006]本公開使用各方法用于檢測例如生理、病理生理和治療事件，并表征這些事件與聲學(xué)呼吸標(biāo)記之間的時間關(guān)系。
[0007]本背景論述，包括對文檔、法案、材料、設(shè)備、物品等的參考，意圖解釋本公開的背景。本論述并不被理解為承認(rèn)或暗示:到本權(quán)利要求中的任一的 優(yōu)先權(quán)日:為止，被參考的任何材料被公布、公知或者是常見的一般知識的部分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 聲學(xué)呼吸標(biāo)記(ARM)常常與諸如上氣道(airway )閉合(睡眠呼吸暫停)、呼吸操縱、呼吸、氣道壓力(人工通氣和持續(xù)氣道正壓(CPAP))的步進(jìn)變化和胃內(nèi)容物到食管中的反流(胃一食管反流疾病)之類的其他生理、病理生理和治療事件相一致。此類聲學(xué)標(biāo)記可包括正常呼吸音幅度、哮鳴音(wheeze)、其他持續(xù)不定(adventitious)呼吸音(CABS)、咳嗽、打鼾和爆裂音(crackle)，僅舉幾個例子。甚至諸如進(jìn)食和說話之類的最基本事件都能夠觸發(fā)呼吸事件。
[0009]本公開提供用于表征聲學(xué)呼吸標(biāo)記與哺乳動物對象或患者中的事件之間的時間關(guān)系的方法。所述方法包括(a)同時監(jiān)視來自對象的呼吸系統(tǒng)的聲學(xué)信號和選自包括生理參數(shù)、病理生理參數(shù)、患者報(bào)告的癥狀和與對象相關(guān)聯(lián)的治療參數(shù)的組中的至少一個參數(shù)；
(c)在被監(jiān)視參數(shù)中識別事件；以及(d)在被監(jiān)視聲學(xué)信號中識別與所述事件一致和/或在所述事件之前和/或所述在事件之后的一個或多個呼吸標(biāo)記的存在。通過確定所述事件與一個或多個聲學(xué)呼吸標(biāo)記之間的時間相關(guān)性來表征所述關(guān)系。
[0010]在本公開的一方面，聲學(xué)呼吸標(biāo)記選自包括但不限于指示哮鳴音、咳嗽、打鼾、爆裂音和呼吸音幅度的信號的組。事件選自包括但不限于以下各項(xiàng)的組:反流事件、呼吸暫停的開始和結(jié)束、呼吸器的設(shè)置變化、姿勢變化、治療劑或治療的給藥和患者癥狀的指示。
[0011]方法可配置成包括將具有已知聲學(xué)特性的聲音信號引入到對象的呼吸系統(tǒng)中的步驟，并且其中，被監(jiān)視聲學(xué)信號在被引入的聲音信號已穿過對象的呼吸系統(tǒng)的至少部分之后包括該被引入的聲音信號。
[0012]在本公開的另一方面，所述方法包括使用數(shù)學(xué)模型來表示一時間段的被監(jiān)視聲學(xué)信號并評估該模型的一個或多個參數(shù)的步驟。該一個或多個被評估參數(shù)是事件與所述一個或多個聲學(xué)標(biāo)記之間的關(guān)系的定量指標(biāo)。該時間段在事件期間或之后開始，雖然在一些實(shí)施例中其還可包括事件之前的時間段。
[0013]可使用以下各項(xiàng)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)來表征在被監(jiān)視聲學(xué)信號的數(shù)學(xué)模型或其他表示中所采用的多項(xiàng)式方程的系數(shù)或所述關(guān)系。
[0014](a)使用關(guān)系
【權(quán)利要求】
1.一種用于表征聲學(xué)呼吸標(biāo)記與對象中的事件之間的時間關(guān)系的方法，包括步驟: Ca)同時監(jiān)視來自對象的呼吸系統(tǒng)的聲學(xué)信號和選自包括生理參數(shù)、病理生理參數(shù)、患者報(bào)告的癥狀和與對象相關(guān)聯(lián)的治療參數(shù)的組中的至少一個參數(shù)； (c)在被監(jiān)視參數(shù)中識別事件；以及 Cd)在被監(jiān)視聲學(xué)信號中識別與所述事件一致和/或在所述事件之前和/或在所述事件之后的一個或多個呼吸標(biāo)記的存在； 其中，通過確定所述事件與一個或多個聲學(xué)呼吸標(biāo)記之間的時間相關(guān)性來表征所述關(guān)系O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，聲學(xué)呼吸標(biāo)記選自包括但不限于指示哮鳴音、咳嗽、打鼾、爆裂音和呼吸音幅度的信號的組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，還包括將具有已知聲學(xué)特性的聲音信號引入到對象的呼吸系統(tǒng)中的步驟，并且其中被監(jiān)視聲學(xué)信號在被引入的聲音信號已穿過對象的呼吸系統(tǒng)的至少部分之后包括該被引入的聲音信號。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述事件選自包括以下各項(xiàng)的組:反流事件、呼吸暫停的開始或結(jié)束、呼吸器的設(shè)置變化、姿勢變化、治療劑或治療的給藥和患者癥狀的指不。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，包括使用數(shù)學(xué)模型來表示一時間段的被監(jiān)視聲學(xué)信號并評估所述模型的一個或多個參數(shù)，所述一個或多個被評估參數(shù)是事件與所述一個或多個聲學(xué)標(biāo)記之間的關(guān)系的定量指標(biāo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述時間段在事件期間或之后開始。
7.—種由此使用以下各項(xiàng)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)來表征多項(xiàng)式方程的系數(shù)或所述關(guān)系的方法:



/ (a)使用關(guān)系A(chǔ)rj~所確定的時間常數(shù);
V ~: IA Cr^
I Μ (b)使用關(guān)系—%)3所確定的方差O2 ；
?V-1tf
I ^ix — X \ (C)使用關(guān)系η =上?所確定的偏度r7 ；
σ } ⑷使用關(guān)系所確定的峰度以及 (e)使用關(guān)系β =胃所確定的希爾方程指數(shù)n;
(6) +(?) 其中是呼吸標(biāo)記值； A和f是常數(shù)； #是聲學(xué)信號數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)目； °是標(biāo)準(zhǔn)偏差；Xi是數(shù)據(jù)點(diǎn)i的值； X,是對應(yīng)于事件的數(shù)據(jù)點(diǎn)的值； Θ是最大數(shù)據(jù)的分?jǐn)?shù)； T50是其中數(shù)據(jù)是最大值的50%的時間； t是時間； η是表示呼吸標(biāo)記中變化的銳度的指數(shù)；以及 ?是比例系數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述時間段在事件之前開始。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，包括對表示用于在被監(jiān)視參數(shù)中所識別的多個事件的聲學(xué)信號的數(shù)據(jù)求平均以表征所述關(guān)系的步驟。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，包括確定呼吸標(biāo)記的范圍的步驟。
11.一種用于診斷對象中的狀況的方法，包括根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的表征方法。
12.一種用于表征來自對象的聲學(xué)呼吸標(biāo)記與對象中的事件之間的關(guān)系的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: Ca)聲學(xué)監(jiān)視裝置，用于監(jiān)視來自對象的呼吸系統(tǒng)的聲學(xué)信號； (b)參數(shù)監(jiān)視裝置，用于監(jiān)視選自包括生理參數(shù)、病理生理參數(shù)、與對象相關(guān)聯(lián)的治療參數(shù)和患者報(bào)告的癥狀的組中的參數(shù)；以及 (c)處理裝置，所述處理裝置結(jié)合有以下各模塊: (i)標(biāo)識符模塊，所述標(biāo)識符模塊在被監(jiān)視參數(shù)中識別事件的發(fā)生； (ii)標(biāo)記模塊，所述標(biāo)記模塊在聲學(xué)呼吸信號中定位與所述事件一致和/或在所述事件之前和/或在所述事件之后的一個或多個聲學(xué)標(biāo)記；以及 (iii)表征模塊，所述表征模塊被配置成通過確定所述事件與一個或多個聲學(xué)呼吸標(biāo)記之間的時間相關(guān)性來表征所述關(guān)系。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括:產(chǎn)生具有已知特性的聲音信號的聲源和用于將所述聲音信號引入到對象的呼吸系統(tǒng)的裝置，其中，所述聲學(xué)監(jiān)視裝置在被引入的聲音信號已穿過對象的呼吸系統(tǒng)的至少部分之后監(jiān)視該被引入的聲音信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，還包括用戶接口，所述用戶接口呈現(xiàn)被監(jiān)視信號的圖形顯示并接收數(shù)據(jù)窗口的用戶選擇以供進(jìn)一步表征。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述表征模塊還通過計(jì)算近似被監(jiān)視聲學(xué)信號的至少一部分的數(shù)學(xué)模型來表征所述關(guān)系。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述表征模塊還評估數(shù)學(xué)模型的參數(shù)以量化所述表征。
17.根據(jù)權(quán)利要求12至16中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述聲學(xué)呼吸標(biāo)記選自于包括但不限于指示哮鳴音、咳嗽、打鼾、爆裂音和呼吸音幅度的信號的組。
18.根據(jù)權(quán)利要求12至17中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述事件選自包括但不限于以下各項(xiàng)的組:反流事件、呼吸暫停的開始和結(jié)束、呼吸器的設(shè)置變化、姿勢變化和治療劑或治療的給藥。
19.一種用于表征來自對象的聲學(xué)標(biāo)記與在對象中發(fā)生或影響對象的事件之間的關(guān)系的方法，所述方法基本上如上文關(guān)于在附圖中所示出或在本文中所例示的實(shí)施例中的任何一個所述。
20.一種用于表征來自對象的 聲學(xué)標(biāo)記與在對象中發(fā)生或影響對象的事件之間的關(guān)系的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有基本上如上文關(guān)于在附圖中所示出或在本文中所例示的實(shí)施例中的任何一個所述的元件。
【文檔編號】A61B5/103GK103997962SQ201280049375
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月8日
【發(fā)明者】N.加夫里利 申請人:伊索尼亞（以色列）有限公司