相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求享有于2014年11月14日提交的、共同未決的美國臨時(shí)申請(qǐng)no.62/079849的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其全部公開內(nèi)容并入本文，如同在本文中對(duì)其整體進(jìn)行了闡述。

本發(fā)明涉及用于評(píng)估心肺健康的方法和裝置，更具體地涉及用于對(duì)心肺健康進(jìn)行間接估計(jì)的方法和裝置。

背景技術(shù)：

對(duì)心肺健康(crf)的評(píng)估在多個(gè)領(lǐng)域中是重要的，例如對(duì)于體育和健身工業(yè)、對(duì)于臨床診斷流程、對(duì)于預(yù)后和康復(fù)流程、以及對(duì)于無癥狀個(gè)體的自我監(jiān)測(cè)。對(duì)crf的直接測(cè)量要求最大的生理努力，這與更大的心血管事件風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)聯(lián)，并且要求昂貴的設(shè)備和經(jīng)訓(xùn)練的人員。對(duì)健康的間接估計(jì)克服了這些限制中的一些，但是仍然要求患者經(jīng)受嚴(yán)格的特定協(xié)議。間接估計(jì)需要時(shí)間，并通常涉及使用特定的裝備(例如實(shí)驗(yàn)室自行車、臺(tái)階等)。

心血管功能可歸于最大的心輸出，經(jīng)由fick原理(fick’sprinciple)，其與最大攝氧量(vo2^max)有關(guān)。在運(yùn)動(dòng)員中，vo2^max提供關(guān)于其有氧代謝能力的有價(jià)值的信息。有氧代謝能力是持久體育表現(xiàn)的基本決定因素并且是訓(xùn)練效力的指標(biāo)。在臨床設(shè)定中，vo2^max在多種臨床群體(例如具有冠狀動(dòng)脈疾病或心力衰竭的患者)中提供關(guān)鍵的診斷和預(yù)后信息。類似地，心血管功能評(píng)估對(duì)估計(jì)無癥狀成人的健康可以是重要的。

雖然直接確定vo2^max是最準(zhǔn)確的方法，但是這要求對(duì)象的最大水平的努力。這導(dǎo)致個(gè)體的不良事件的較高風(fēng)險(xiǎn)，伴隨著心血管問題的中到高的風(fēng)險(xiǎn)。此外，需要呼吸氣體分析系統(tǒng)，這要求操作員的專業(yè)性并涉及額外的成本。

在次最大鍛煉測(cè)試期間估計(jì)vo2^max可以提供有效的備選方案。在過去的幾十年中，已經(jīng)針對(duì)該目的開發(fā)了許多協(xié)議。然而，次最大協(xié)議要求用戶遵從標(biāo)準(zhǔn)化的鍛煉協(xié)議。在許多情況下，這些鍛煉協(xié)議需要時(shí)間(3至6分鐘)以及小件的裝備(臺(tái)階、跑步機(jī)、測(cè)力計(jì)等)。此外，必須嚴(yán)格地遵從鍛煉協(xié)議，并且鍛煉協(xié)議通常需要經(jīng)訓(xùn)練的人員(例如醫(yī)生、研究員或私人教練)在場(chǎng)，以便允許對(duì)vo2^max的準(zhǔn)確估計(jì)。由于這些要求，不能夠隨時(shí)隨地容易地計(jì)算出vo2^max。

因此，存在對(duì)于用來確定vo2^max和其它心肺健康參數(shù)的方法和裝置的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

該發(fā)明內(nèi)容被提供以簡(jiǎn)化的形式來介紹將在后文的具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步描述的一些概念。該發(fā)明內(nèi)容既不旨在識(shí)別所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在被用于幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。

本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于間接確定諸如vo2^max的心肺健康參數(shù)的方法和裝置。這些實(shí)施例是根據(jù)這樣的觀察導(dǎo)出的，即身體移動(dòng)的特定特征(例如運(yùn)動(dòng)幅度、移動(dòng)速度、在重復(fù)位移期間覆蓋的距離等)依賴于用戶的健康水平。例如，具有高柔韌性和肌肉強(qiáng)度(這是與心肺健康相關(guān)的元素)的患者將以比更不健1康的對(duì)象更快和更重復(fù)性的方式執(zhí)行移動(dòng)。

因此，能夠使用涉及身體肌肉組織的顯著部分的簡(jiǎn)單一組周期性身體移動(dòng)(例如蹲起)來估計(jì)vo2^max和其它心肺健康參數(shù)。本發(fā)明的實(shí)施例使用身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)(例如活動(dòng)計(jì)數(shù)、加速度計(jì)信號(hào)、運(yùn)動(dòng)節(jié)奏等)來估計(jì)例如vo2^max，并且系統(tǒng)提供諸如聲音信號(hào)的反饋以在對(duì)周期性身體移動(dòng)的執(zhí)行期間引導(dǎo)用戶。

這些鍛煉可以在沒有技術(shù)監(jiān)督的情況下幾乎由每個(gè)人在任何時(shí)間任何地點(diǎn)來完成。用戶可以在他希望的任何時(shí)候進(jìn)行這些鍛煉，使得他能夠避免他的心率被壓力、疲勞、咖啡因等影響的時(shí)間。沒有必要使用昂貴的設(shè)備，而只需要運(yùn)動(dòng)傳感器(例如加速度計(jì))。

在一個(gè)方面中，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種用于利用計(jì)算單元確定用戶的至少一個(gè)身體健康參數(shù)的方法。所述方法包括：在所述計(jì)算單元處接收關(guān)于所述用戶的身體特性數(shù)據(jù)；提供刺激以提示所述用戶執(zhí)行鍛煉協(xié)議；在所述計(jì)算單元處接收描述所述用戶的身體在執(zhí)行所述鍛煉協(xié)議期間的運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)；并且采用所述身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和所述身體特性數(shù)據(jù)來計(jì)算至少一個(gè)身體健康參數(shù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)身體健康參數(shù)是從包括最大攝氧量和身體組成的組中選擇的。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括：向用戶顯示計(jì)算出的身體健康參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述鍛煉協(xié)議包括涉及所述用戶的大量身體肌肉的周期性身體移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)是從包括以下項(xiàng)的組中選擇的：所述用戶的身體的所述運(yùn)動(dòng)的幅度、所述用戶的身體的所述運(yùn)動(dòng)的速度、所述用戶的身體的所述運(yùn)動(dòng)的重復(fù)次數(shù)、以及在協(xié)議鍛煉的不同部分期間運(yùn)動(dòng)特征之間的關(guān)系。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述身體特性數(shù)據(jù)是從包括以下項(xiàng)的組中選擇的：所述用戶的體重、所述用戶的身高、所述用戶的體脂百分比、所述用戶的年齡、以及所述用戶的體質(zhì)指數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算至少一個(gè)身體健康參數(shù)包括對(duì)所述身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的波形分析。在另一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算至少一個(gè)身體健康參數(shù)包括對(duì)所述身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的回歸分析和統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)分析中的至少一個(gè)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述刺激是以下中的至少一個(gè)：光、聲音、音樂、示出例如用戶或目標(biāo)的視頻、觸覺刺激、以及語音指令。

在另一方面中，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種用于確定用戶的至少一個(gè)身體健康參數(shù)的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括：處理器；身體運(yùn)動(dòng)傳感器；以及在所述處理器上操作的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令用于：經(jīng)由接口對(duì)用戶進(jìn)行提示以提供身體特性數(shù)據(jù)；經(jīng)由所述接口提供刺激以提示所述用戶執(zhí)行鍛煉協(xié)議；利用所述身體運(yùn)動(dòng)傳感器捕捉所述用戶的身體的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；以及采用所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和所述身體特性數(shù)據(jù)來計(jì)算至少一個(gè)身體健康參數(shù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)身體健康參數(shù)是從包括最大攝氧量和身體組成的組中選擇的。在一個(gè)實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令還包括用于向用戶顯示計(jì)算出的身體健康參數(shù)的指令。在一個(gè)實(shí)施例中，所述鍛煉協(xié)議包括涉及所述用戶的大量身體肌肉的周期性身體移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)是從包括以下項(xiàng)的組中選擇的：所述用戶的身體的運(yùn)動(dòng)的幅度、所述用戶的身體的運(yùn)動(dòng)的速度、所述用戶的身體的運(yùn)動(dòng)的重復(fù)次數(shù)、以及在協(xié)議鍛煉的不同部分期間運(yùn)動(dòng)特征之間的關(guān)系。在一個(gè)實(shí)施例中，所述身體特性數(shù)據(jù)是從包括以下項(xiàng)的組中選擇的：所述用戶的體重、所述用戶的身高、所述用戶的體脂百分比、所述用戶的年齡以及所述用戶的體質(zhì)指數(shù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)是獨(dú)立的單元。在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算至少一個(gè)身體健康參數(shù)包括對(duì)所述身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的波形分析。在一個(gè)實(shí)施例中，所述刺激是以下中的至少一個(gè)：光、聲音、音樂、圖像、示出例如用戶或目標(biāo)的視頻、觸覺刺激以及語音指令。在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算至少一個(gè)身體健康參數(shù)包括對(duì)所述身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的回歸分析和統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)分析中的至少一個(gè)。

在又一方面中，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種包含計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令用于執(zhí)行用于利用計(jì)算單元確定用戶的至少一個(gè)身體健康參數(shù)的方法，所述方法包括：在所述計(jì)算單元處接收關(guān)于所述用戶的身體特性數(shù)據(jù)；提供刺激以提示用戶執(zhí)行鍛煉協(xié)議；在所述計(jì)算單元處接收描述所述用戶的身體在執(zhí)行所述鍛煉協(xié)議期間的運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)；并且采用所述身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和所述身體特性數(shù)據(jù)計(jì)算至少一個(gè)身體健康參數(shù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)身體健康參數(shù)是從包括最大攝氧量和身體組成的組中選擇的。在一個(gè)實(shí)施例中，所述鍛煉協(xié)議包括涉及所述用戶的大量身體肌肉的周期性身體移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)是從包括以下項(xiàng)的組中選擇的：所述用戶的身體的所述運(yùn)動(dòng)的幅度、所述用戶的身體的所述運(yùn)動(dòng)的速度、所述用戶的身體的所述運(yùn)動(dòng)的重復(fù)次數(shù)、以及在協(xié)議鍛煉的不同部分期間運(yùn)動(dòng)特征之間的關(guān)系。在一個(gè)實(shí)施例中，所述身體特性數(shù)據(jù)是從包括以下項(xiàng)的組中選擇的：所述用戶的體重、所述用戶的身高、所述用戶的體脂百分比、所述用戶的年齡以及所述用戶的體質(zhì)指數(shù)。

通過參考附圖閱讀以下的具體實(shí)施方式，本發(fā)明的這些和其他特征和優(yōu)勢(shì)將是顯而易見的。應(yīng)當(dāng)理解，前述的一般描述和之后的具體實(shí)施方式都僅僅是解釋性的，并不對(duì)所要求保護(hù)的非限制性實(shí)施例進(jìn)行限制。

附圖說明

參考附圖描述了非限制性和非排他性的實(shí)施例，其中：

圖1是圖示了根據(jù)本發(fā)明的用于心肺健康評(píng)估方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；

圖2呈現(xiàn)了通過本發(fā)明的實(shí)施例預(yù)測(cè)出的vo2^max與根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)協(xié)議測(cè)得的vo2^max的比較；

圖3呈現(xiàn)了考慮到體重的通過本發(fā)明的實(shí)施例預(yù)測(cè)出的vo2^max與根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)協(xié)議測(cè)得的vo2^max的比較；

圖4是呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的用于心肺健康評(píng)估的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的方框圖；以及

圖5是圖示了根據(jù)本發(fā)明的對(duì)身體健康參數(shù)的計(jì)算的流程圖。

在附圖中，在全部的各視圖中類似的附圖標(biāo)記一般指代對(duì)應(yīng)的部分。附圖不必是按比例繪制的，而是強(qiáng)調(diào)操作的原理和概念。

具體實(shí)施方式

以下參考附圖更全面地描述了各實(shí)施例，附圖形成實(shí)施例的一部分并示出特定的范例性實(shí)施例。然而，可以以許多不同形式實(shí)現(xiàn)實(shí)施例，并且實(shí)施例不應(yīng)該解釋為限于本文闡述的實(shí)施例；而是，提供這些實(shí)施例使得本公開透徹且完整，并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全傳達(dá)實(shí)施例的范圍。可以將實(shí)施例實(shí)踐為方法、系統(tǒng)或設(shè)備。因此，實(shí)施例可以采取硬件實(shí)現(xiàn)方式、完全軟件實(shí)現(xiàn)方式或組合軟件和硬件方面的實(shí)現(xiàn)方式的形式。因此，后續(xù)的詳細(xì)描述不應(yīng)被認(rèn)為是限制。

在說明書中提及的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”意指結(jié)合實(shí)施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。在說明書各處出現(xiàn)的短語“在一個(gè)實(shí)施例中”不必都指代同一實(shí)施例。

后續(xù)描述的一部分是根據(jù)對(duì)存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的非瞬態(tài)信號(hào)的操作的符號(hào)表示來呈現(xiàn)的。這些描述和表示是數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的技術(shù)人員用來來最有效地向本領(lǐng)域其他技術(shù)人員傳達(dá)其工作本質(zhì)的手段。這樣的操作典型地需要對(duì)物理量的物理操縱。雖然不是必要的，但通常這些量采用電、磁或光信號(hào)的形式，其能夠被存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移、組合、比較和以其它方式被操縱。有時(shí)，原則上出于一般使用的原因，將這些信號(hào)稱作比特、值、元素、符號(hào)、字符、項(xiàng)、數(shù)字等是方便的。此外，有時(shí)將要求對(duì)物理量的物理操縱的步驟的特定安排稱作模塊或代碼設(shè)備也是方便的，而不喪失一般性。

然而，所有這些和類似的術(shù)語將與適當(dāng)?shù)奈锢砹肯嚓P(guān)聯(lián)，并且僅是應(yīng)用于這些量的方便的標(biāo)簽。除非如以下討論中顯而易見的另外的特別說明，否則在整個(gè)的本說明書中，采用諸如“處理”或“計(jì)算”或“運(yùn)算”或“確定”或“顯示”等術(shù)語的討論指的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似的電子計(jì)算設(shè)備的動(dòng)作和過程，其操縱并轉(zhuǎn)換被表示為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)器或寄存器或其它這樣的信息存儲(chǔ)、傳輸或顯示設(shè)備內(nèi)的物理(電子)量的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的某些方面包括可以體現(xiàn)在軟件、固件或硬件中的過程步驟和指令，并且當(dāng)體現(xiàn)在軟件中時(shí)，所述過程步驟和指令可以被下載以駐留在通過各種操作系統(tǒng)使用的不同平臺(tái)上并從所述平臺(tái)進(jìn)行操作。

本發(fā)明還涉及用于執(zhí)行本文中的操作的裝置。該裝置可以被專門構(gòu)造以用于所要求的目的，或者其可以包括由存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中的計(jì)算機(jī)程序選擇性激活或重新配置的通用計(jì)算機(jī)。這樣的計(jì)算機(jī)程序可以被存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，例如但不限于任何類型的盤，包括軟盤、光盤、cd-rom、磁光盤、只讀存儲(chǔ)器(rom)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、eprom、eeprom、磁卡或光卡、專用集成電路(asic)、或適于存儲(chǔ)電子指令的任何類型的媒介，并且其每個(gè)耦合到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線。此外，在說明書中提及的計(jì)算機(jī)可以包括單個(gè)處理器，或者可以是采用多個(gè)處理器設(shè)計(jì)以用于增加計(jì)算能力的架構(gòu)。

本文中提出的處理和顯示并不固有地涉及任何具體計(jì)算機(jī)或其它裝置。還可以使用各種通用系統(tǒng)，其具有根據(jù)本文中的教導(dǎo)的程序，或者其可以證明便于構(gòu)造更專用的裝置來執(zhí)行所要求的方法步驟。根據(jù)以下描述，各種這樣的系統(tǒng)所要求的結(jié)構(gòu)將是顯而易見的。另外，并不參考任何具體的編程語言來描述本發(fā)明?？梢砸庾R(shí)到，可以使用各種編程語言來實(shí)現(xiàn)本文中所描述的本發(fā)明的教導(dǎo)，并且以下對(duì)特定語言的任何參考被提供用于公開本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)和最佳模式。

另外，原則上出于可靠性和指示性目的來選擇說明書中使用的語言，并且不被選擇為描繪或限制本發(fā)明的主題。因此，本發(fā)明的公開旨在說明而非限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍在權(quán)利要求中進(jìn)行闡述。

本發(fā)明的實(shí)施例涉及使用身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)間接地評(píng)估心肺健康。這些實(shí)施例是根據(jù)這樣的觀察導(dǎo)出的，即身體移動(dòng)的特定測(cè)量結(jié)果(例如運(yùn)動(dòng)幅度、移動(dòng)速度、在重復(fù)位移期間覆蓋的距離等)取決于用戶的健康水平。典型地，具有高柔韌性和肌肉強(qiáng)度(其是與心肺健康相關(guān)的元素)的患者將以比更不健康的參照主體更快且更重復(fù)的方式進(jìn)行移動(dòng)。

因此，本發(fā)明的實(shí)施例提示用戶執(zhí)行一組典型地涉及大量的身體肌肉的周期性移動(dòng)(例如上下蹲、引體向上、站立、仰臥起坐、階梯鍛煉、俯臥撐、走路、跑步、開合跳、線跳、幾乎每種有氧運(yùn)動(dòng)等，優(yōu)選地涉及下肢)，并且捕捉關(guān)于用戶的運(yùn)動(dòng)的各種感興趣數(shù)據(jù)，所述感興趣數(shù)據(jù)接著可以被用于估計(jì)用戶的心血管功能(例如vo2^max)和其它身體健康參數(shù)。身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)能夠采取各種形式，例如活動(dòng)計(jì)數(shù)、加速度計(jì)信號(hào)、運(yùn)動(dòng)節(jié)奏等。能夠在用戶鍛煉時(shí)向他們呈現(xiàn)額外的提示(例如使用節(jié)拍器或類似的系統(tǒng))以引導(dǎo)用戶的步調(diào)等。

根據(jù)該過程存在多個(gè)優(yōu)勢(shì)。使用簡(jiǎn)單的鍛煉協(xié)議意味著任何人都能夠進(jìn)行鍛煉并在幾乎任何時(shí)候和任何地點(diǎn)獲得對(duì)其健康的估計(jì)，而無需經(jīng)訓(xùn)練的專業(yè)人員(例如醫(yī)生或研究員)的幫助。用戶能夠在其選擇的時(shí)間和地點(diǎn)執(zhí)行鍛煉協(xié)議，由此避免時(shí)間壓力、疲勞、外界影響等。用戶需要穿戴在其身上的唯一設(shè)備是運(yùn)動(dòng)傳感器，并且適合的傳感器通常以用戶可能已經(jīng)擁有的通用設(shè)備(例如智能電話、平板計(jì)算機(jī)或膝上型計(jì)算機(jī))或出于健康目的而特別攜帶的設(shè)備(例如計(jì)步器、健康追蹤器手環(huán)等)存在。

圖1是圖示了根據(jù)本發(fā)明的用于心肺健康評(píng)估的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。首先，在計(jì)算單元處接收關(guān)于用戶的身體特性的一些數(shù)據(jù)(步驟100)，但是根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例，不排除稍后的輸入或隨后的輸入或編輯。身體特性數(shù)據(jù)包括例如：用戶的身高或體重、用戶的體質(zhì)指數(shù)(bmi，其本身可以根據(jù)身高和體重來確定，或者反過來用于確定身高或體重)。

然后提供刺激來提示用戶執(zhí)行特定的鍛煉協(xié)議(步驟104)。適合的刺激在各實(shí)施例中是變化的，并且包括閃光或發(fā)光、發(fā)出聲調(diào)、圖像、示出例如用戶或目標(biāo)的視頻、播放音樂、發(fā)出語音指令(例如“開始！”或“停止！”等)。在一些實(shí)施例中，刺激將在對(duì)鍛煉協(xié)議的執(zhí)行中訓(xùn)練用戶，例如發(fā)出節(jié)拍狀的聲音系列來設(shè)定協(xié)議的節(jié)奏、或發(fā)出語音命令(例如“坐下！”、“站立！”、“坐下！”、“停止！”)。

可以由用戶選擇或?yàn)橛脩糇詣?dòng)地選擇鍛煉協(xié)議，并且鍛煉協(xié)議典型地包括涉及用戶的大量身體肌肉的一組或多組周期性身體移動(dòng)。適于協(xié)議的典型鍛煉包括蹲伏、引體向上、站立、仰臥起坐、階梯鍛煉、俯臥撐、走路、跑步、開合跳、線跳、幾乎每種有氧運(yùn)動(dòng)等，優(yōu)選地涉及下肢。如以上提到的，可以通過由可編程節(jié)拍器或類似的電子設(shè)備產(chǎn)生的提示來定義對(duì)鍛煉的各重復(fù)的頻率；可以先驗(yàn)地選擇拍子以便從用戶引出足夠的心臟負(fù)荷。

然后，計(jì)算單元捕捉或接收描述用戶的身體在執(zhí)行鍛煉協(xié)議期間的運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)(步驟108)。如以上提到的，攜帶在用戶的身體上的加速度計(jì)可以實(shí)現(xiàn)在用戶執(zhí)行鍛煉協(xié)議時(shí)對(duì)身體表現(xiàn)的各方面的跟蹤。根據(jù)本發(fā)明可以被收集的典型的數(shù)據(jù)項(xiàng)目可以包括執(zhí)行對(duì)鍛煉的單次重復(fù)所需的時(shí)間、當(dāng)其執(zhí)行協(xié)議時(shí)用戶的身體的速度、在每次重復(fù)的開始和/或結(jié)束時(shí)的加速度、在每次重復(fù)期間用戶的身體行進(jìn)的距離、用戶的身體的運(yùn)動(dòng)幅度、用戶的身體的運(yùn)動(dòng)的重復(fù)次數(shù)、當(dāng)用戶執(zhí)行對(duì)每個(gè)鍛煉的多次重復(fù)時(shí)前述變量中的任意變量之間的差異等。

然后通過采用接收到的身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和接收到的身體特性數(shù)據(jù)來計(jì)算身體健康參數(shù)(步驟112)。身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)與身體測(cè)量結(jié)果(例如體重、身高、體脂百分比、bmi等)的組合實(shí)現(xiàn)了對(duì)用戶的vo2^max或表示用戶的身體健康的另一參數(shù)(例如身體組成)的間接確定。在一個(gè)實(shí)施例中，通過將模型應(yīng)用到身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和/或接收到的身體特性數(shù)據(jù)中的至少一些來完成計(jì)算。通過對(duì)各種預(yù)先收集的身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和身體特性數(shù)據(jù)執(zhí)行回歸分析、統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)分析、或者回歸分析和統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)分析兩者，可以按照需要來預(yù)先確定或確定模型。

在一些實(shí)施例中，提前確定預(yù)測(cè)模型，并且使用接收到的身體特性數(shù)據(jù)、身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、鍛煉的類型等中的一個(gè)或多個(gè)在操作中對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行定制。然后將定制的模型應(yīng)用到身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)以計(jì)算身體健康參數(shù)。

在其它實(shí)施例中，提前預(yù)先確定并存儲(chǔ)多個(gè)預(yù)測(cè)模型。在操作中，使用接收到的身體特性數(shù)據(jù)、身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、鍛煉的類型等中的一個(gè)或多個(gè)來選擇模型中的一個(gè)。然后將選定的模型應(yīng)用到身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來計(jì)算身體健康參數(shù)。

在其它實(shí)施例中，采用這些技術(shù)的組合，即使得使用接收到的身體特性數(shù)據(jù)、身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、鍛煉的類型等來選擇多個(gè)預(yù)測(cè)模型中的一個(gè)，并且先使用接收到的身體特性數(shù)據(jù)、身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、鍛煉的類型等中的一個(gè)或多個(gè)來對(duì)選定的模型進(jìn)行定制，再將選定的并定制的模型應(yīng)用于身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來計(jì)算身體健康參數(shù)。

使用被應(yīng)用到從執(zhí)行蹲伏測(cè)試的12個(gè)心臟患者收集到的身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的多變量線性回歸而開發(fā)的預(yù)測(cè)模型的范例是：

通過權(quán)重歸一化的預(yù)測(cè)的vo2^max＝α0+α1×活動(dòng)計(jì)數(shù)蹲伏(公式1)

計(jì)算出的身體健康參數(shù)可以經(jīng)由顯示器、文本消息、電子郵件、語音消息等直接或間接地顯示給另一用戶或操作員(例如醫(yī)生、護(hù)士等)(步驟116)。

圖2呈現(xiàn)了使用從利用設(shè)置為80bpm的節(jié)拍器對(duì)12個(gè)患者的45秒蹲伏測(cè)試收集到的運(yùn)動(dòng)特征、通過公式1的模型預(yù)測(cè)出的vo2^max?；颊弑仨毟S節(jié)拍器，但是自由決定移動(dòng)的幅度和其蹲伏的形式。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)協(xié)議測(cè)量vo2^max。如從圖2顯而易見的，假定根據(jù)其健康水平將12個(gè)患者群集為三組，并且預(yù)測(cè)出的值基本與測(cè)得的值相似。

可以使用例如回歸分析、統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)分析等來分析每個(gè)數(shù)據(jù)群集，以提取與身體特性數(shù)據(jù)的范圍相關(guān)聯(lián)的參數(shù)(α0、α1)，其可以結(jié)合公式1的模型或在本發(fā)明的各種實(shí)施例中應(yīng)用的類似的模型來使用，以如以上所述地使用被測(cè)用戶的身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和身體特性數(shù)據(jù)來提供計(jì)算出的身體健康參數(shù)。

所獲得的數(shù)據(jù)具有相關(guān)系數(shù)(ρ)≈0.76，其中，統(tǒng)計(jì)顯著性(p)≈0.044、確定系數(shù)(r2)≈0.58、并且均方根誤差

使用被應(yīng)用到從執(zhí)行蹲伏測(cè)試的12個(gè)心臟患者收集到的身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的多變量線性回歸而開發(fā)的預(yù)測(cè)模型的另一范例是：

預(yù)測(cè)的

圖3呈現(xiàn)了使用從利用設(shè)置為80bpm的節(jié)拍器對(duì)12個(gè)患者的45秒蹲伏測(cè)試收集到的運(yùn)動(dòng)特征、通過公式2的模型預(yù)測(cè)的vo2^max?；颊弑仨毟S節(jié)拍器，但是自由決定移動(dòng)的幅度及其蹲伏的形式。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)協(xié)議測(cè)量vo2^max。如從圖3顯而易見的，假定根據(jù)其健康水平將12個(gè)患者群集為三組，并且預(yù)測(cè)的值基本與測(cè)得的值相似。

再者，可以使用例如回歸分析、統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)分析等來分析每個(gè)數(shù)據(jù)群集，以提取與身體特性數(shù)據(jù)的范圍相關(guān)聯(lián)的參數(shù)(α0、α1、α2)，其可以結(jié)合公式2的模型或在本發(fā)明的各種實(shí)施例中應(yīng)用的類似的模型來使用，以如以上所述地使用被測(cè)用戶的身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和身體特性數(shù)據(jù)來提供計(jì)算出的身體健康參數(shù)。

所獲得的數(shù)據(jù)具有相關(guān)系數(shù)(ρ)≈0.81，其中，統(tǒng)計(jì)顯著性(p)≈0.13％、確定系數(shù)(r2)≈0.66、并且均方根誤差(rmse)≈305.54^ml/min。

在另一實(shí)施例中，通過對(duì)身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)執(zhí)行波形分析來計(jì)算身體健康參數(shù)。裝備有跟蹤用戶的移動(dòng)和/或位置的運(yùn)動(dòng)傳感器的用戶生成實(shí)際上是二維或三維時(shí)間變化波形的數(shù)據(jù)。因此，可以在時(shí)域或頻域中對(duì)所述數(shù)據(jù)使用可以被用于確定身體健康參數(shù)的各種分析技術(shù)。

圖4是圖示了用于心肺健康評(píng)估的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的方框圖，所述系統(tǒng)包括用戶設(shè)備400和處理器單元404。

用戶設(shè)備400主要負(fù)責(zé)收集關(guān)于用戶的運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)，但是其還典型地包括用于從用戶收集信息和/或向用戶提供信息的接口。在一些實(shí)施例中，用戶設(shè)備400與處理器單元404交互操作，其中，所述處理器單元404主要負(fù)責(zé)分析收集到的數(shù)據(jù)來確定描述用戶的身體健康的參數(shù)。

用戶設(shè)備400可以采取各種可穿戴形式，例如手環(huán)、垂飾等。處理器單元404可以類似地采用各種形式，例如服務(wù)器計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、平板電話、智能電話等。

在一些實(shí)施例中，用戶設(shè)備400和處理器單元404是單獨(dú)的物理設(shè)備。例如，用戶設(shè)備400可以是由用戶穿戴的手環(huán)，而處理器單元404可以是由另一用戶(例如護(hù)士或醫(yī)生)操作的臺(tái)式計(jì)算機(jī)。在另一實(shí)施例中，通過同一設(shè)備來提供用戶設(shè)備400和處理器單元404的功能。在又一實(shí)施例中，可以在處理器單元404和一個(gè)或多個(gè)額外計(jì)算設(shè)備(例如遠(yuǎn)程服務(wù)器單元408)上實(shí)現(xiàn)處理器單元404的處理能力。為了方便，以下的討論假設(shè)用戶設(shè)備400和處理器單元404是單獨(dú)的物理設(shè)備，但是這不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明的整體范圍。

如圖所示，用戶設(shè)備400包括身體運(yùn)動(dòng)傳感器412和任選的用戶接口416。身體運(yùn)動(dòng)傳感器412可以包括例如(單軸或多軸的)加速度計(jì)或者位置設(shè)備(例如gps接收器、glonass接收器或galileo接收器)。在用戶設(shè)備400不被用戶攜帶的實(shí)施例中，則身體運(yùn)動(dòng)傳感器412可以是相機(jī)、光探測(cè)和測(cè)距設(shè)備(lidar)、或者用于觀察并跟蹤用戶的運(yùn)動(dòng)的其它形式的傳感器。用戶接口416可以采取多種形式，但是典型地適合于用戶設(shè)備400的形式。典型地，用戶接口416包括語音生成器、顯示器(lcd、led、crt、e-ink等)、投影儀、(物理的或虛擬的)鍵盤、語音識(shí)別系統(tǒng)、觸摸屏等。

計(jì)算設(shè)備或處理器單元404包括用戶接口420、處理器424、網(wǎng)絡(luò)接口426、以及存儲(chǔ)單元428，所述存儲(chǔ)單元428用作針對(duì)在處理器424上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)庫，并由此提供本發(fā)明的功能。如接口416那樣，接口420可以采取適于處理器單元404的特定形式的各種形式。

在操作中，命令從處理器單元404被發(fā)送到用戶設(shè)備400。數(shù)據(jù)由處理器單元404從用戶設(shè)備400接收。在采用遠(yuǎn)程服務(wù)器單元408的實(shí)施例中，可以由處理器單元404經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口426將數(shù)據(jù)發(fā)送到這樣的遠(yuǎn)程服務(wù)器單元408或從這樣的遠(yuǎn)程服務(wù)器單元408接收。

經(jīng)由用戶設(shè)備400上的用戶接口416來對(duì)用戶進(jìn)行提示以提供身體特性數(shù)據(jù)(例如身高、體重、bmi等)，但是用戶還可以主動(dòng)提供這樣的數(shù)據(jù)或利用另一設(shè)備(例如處理器單元404)來提供?？梢栽陂_始鍛煉協(xié)議之前、在完成鍛煉協(xié)議之后、獨(dú)立于鍛煉協(xié)議等，來提供身體特性數(shù)據(jù)。用戶的身體特性數(shù)據(jù)可以包括用戶的體重、用戶的身高、用戶的體脂百分比、以及用戶的體質(zhì)指數(shù)。

經(jīng)由例如上述的用戶設(shè)備上的用戶接口416、處理器單元404上的接口420等提供刺激以提示用戶執(zhí)行鍛煉協(xié)議。身體運(yùn)動(dòng)傳感器412不斷地、或者與用戶的運(yùn)動(dòng)一致地、與提供提示一致地、與測(cè)量或鍛煉協(xié)議的開始等一致地捕捉用戶的身體的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。如以上提到的，鍛煉協(xié)議可以包括涉及用戶的大量身體肌肉的周期性身體移動(dòng)。

然后通過處理器424接收身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并與身體特性數(shù)據(jù)一起，使用例如上述的預(yù)測(cè)模型來處理身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，以計(jì)算至少一個(gè)身體健康參數(shù)，例如最大攝氧量、身體組成等。在處理器單元404處接收到的身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)可以包括用戶的身體的運(yùn)動(dòng)的幅度、用戶的身體的運(yùn)動(dòng)的速度、用戶的身體的運(yùn)動(dòng)的重復(fù)次數(shù)、在協(xié)議鍛煉的不同部分期間運(yùn)動(dòng)特征之間的關(guān)系等。如以上討論的，計(jì)算出的身體健康參數(shù)可以被直接或間接地顯示給另一用戶或操作員。

在一些實(shí)施例中，提前確定預(yù)測(cè)模型，并且在操作中使用接收到的身體特性數(shù)據(jù)、身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、鍛煉的類型等中的一個(gè)或多個(gè)對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行定制。然后將定制的模型應(yīng)用到身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)以計(jì)算身體健康參數(shù)。

在其它實(shí)施例中，提前預(yù)先確定并存儲(chǔ)多個(gè)預(yù)測(cè)模型。在操作中，使用接收到的身體特性數(shù)據(jù)、身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、鍛煉的類型等中的一個(gè)或多個(gè)來選擇模型中的一個(gè)。然后將選定的模型應(yīng)用于身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來計(jì)算身體健康參數(shù)。

在其它實(shí)施例中，采用這些技術(shù)的組合，即使得使用接收到的身體特性數(shù)據(jù)、身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、鍛煉的類型等來選擇多個(gè)預(yù)測(cè)模型中的一個(gè)，并且先使用接收到的身體特性數(shù)據(jù)、身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、鍛煉的類型等中的一個(gè)或多個(gè)來對(duì)選定的模型進(jìn)行定制，再將選定的并定制的模型應(yīng)用于身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來計(jì)算身體健康參數(shù)。

在本發(fā)明的相關(guān)方面中，通過執(zhí)行對(duì)身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的波形分析來計(jì)算身體健康參數(shù)。還可以通過執(zhí)行對(duì)身體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的多變量線性回歸分析、統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)分析、或者回歸分析和統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)分析兩者來計(jì)算身體健康參數(shù)。

圖5呈現(xiàn)了描繪根據(jù)本發(fā)明的對(duì)身體健康參數(shù)的計(jì)算的流程圖。關(guān)于用戶的身體特性數(shù)據(jù)500(如以上討論的，例如身高、體重、年齡、bmi等)和由用戶執(zhí)行的鍛煉的類型504被用于選擇508如以上討論的預(yù)先確定和/或預(yù)先加載的一個(gè)或多個(gè)預(yù)測(cè)模型512。鍛煉的類型可以由用戶明確指定504，或者可以根據(jù)用戶的移動(dòng)數(shù)據(jù)516進(jìn)行推斷504’。然后將(一個(gè)或多個(gè))選定的模型512應(yīng)用于用戶的移動(dòng)數(shù)據(jù)516，以計(jì)算至少一個(gè)身體健康參數(shù)，隨后輸出520所述至少一個(gè)身體健康參數(shù)。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包含計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令用于執(zhí)行以上討論的用于確定用戶的至少一個(gè)身體健康參數(shù)的方法。

例如結(jié)合根據(jù)本公開的實(shí)施例的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品進(jìn)行圖示的方框圖和/或操作圖示描述了本公開的實(shí)施例。方框中記錄的功能/動(dòng)作可以以不同于任何流程圖所示的次序發(fā)生。例如，取決于所涉及的功能/動(dòng)作，連續(xù)示出的兩個(gè)方框?qū)嶋H上可能被幾乎同時(shí)地運(yùn)行，或者方框有時(shí)可以被以相反次序運(yùn)行。另外，不是任何流程圖中示出的所有方框都需要被執(zhí)行和/或運(yùn)行。例如，如果給定的流程圖具有包含功能/動(dòng)作的五個(gè)方框，情況可能是只執(zhí)行和/或運(yùn)行五個(gè)方框中的三個(gè)。在該范例中，可以執(zhí)行和/或運(yùn)行五個(gè)方框中的任意三個(gè)。

對(duì)本申請(qǐng)中提供的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的描述和圖示并不旨在以任何方式限制或約束所要求保護(hù)的本公開的范圍。在本申請(qǐng)中提供的實(shí)施例、范例和細(xì)節(jié)被認(rèn)為足以傳達(dá)內(nèi)容并使得他人能夠制造和使用所要求保護(hù)的實(shí)施例的最佳模式。所要求保護(hù)的實(shí)施例不應(yīng)被解釋為限于本申請(qǐng)中提供的任何實(shí)施例、范例、或細(xì)節(jié)。無論組合還是單獨(dú)地示出和描述，(結(jié)構(gòu)的和方法的)各特征旨在被選擇性地包括或省略，以產(chǎn)生具有特征的特定集合的實(shí)施例。在已經(jīng)提供了本申請(qǐng)的描述和圖示的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到落入在本申請(qǐng)中體現(xiàn)的一般性發(fā)明概念的更廣泛方面的精神中的變型、修改和替代實(shí)施例，而不背離所要求保護(hù)的實(shí)施例的更廣泛的范圍。