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)測對象的呼吸和/或肺功能提供常常對檢測和/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/或肺功能的準確測量和分析通常需要使用被耦 合到待監(jiān)測的對象的嘴的裝置，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)測不配合的和/或虛弱的對象，例如新生兒對象。
[0003] 呼吸感應(yīng)體積描記術(shù)是監(jiān)測對象的呼吸和/或肺功能的另一方法，其通過測量胸 腔和腹壁的移動來執(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 容量的變化相對應(yīng)。包含正弦曲線形線圈的兩個彈性帶用于測量該前后徑。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量，例如呼吸率、一次換氣量、每分鐘換氣量、最大吸氣流、分數(shù)吸氣 時間、最大和/或平均吸氣和/或呼氣流測量和胸腔和/或腹部對一次換氣量的百分比貢 獻。
[0005] 將彈性帶安裝在待監(jiān)測的對象上需要移動對象，這在一些情況下在不配合的和/ 或虛弱的對象中可能是成問題的。
[0006] 在W02010066824中公開了用于監(jiān)測對象的呼吸和/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。該方法涉及隨著時間 的過去對對象的身體的三維形狀進行光學測量，并從形狀中的變化得到呼吸量數(shù)據(jù)。對象 的呼吸數(shù)據(jù)可和與在統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫中的健康和疾病狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的呼吸數(shù)據(jù)比較以診斷對象 的肺功能。
[0007] 期望提供允許進行更準確的診斷的處理測量數(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，提供了分析表示對象的身體的至少部分隨著時間的變化 的形狀的至少三維的數(shù)據(jù)陣列的方法，數(shù)據(jù)陣列與具有格點的2維網(wǎng)格、在每個格點處的 所述形狀的空間中的位置和時間點有關(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維陣列形成所述對象的識別標志，其表示所述形狀的移動模型。
[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)）的移動的主模式。主模式可與胸腔表面移動 模型有關(guān)。可從主模式得到識別標志。在呼吸分析中，識別標志表示對象的獨特呼吸模型。
[0013] 因為主模式提供關(guān)于對象的移動的特定信息，因此它可以比全局參數(shù)（例如在肺 活量測定法中得到的容量）更準確地區(qū)分開疾病狀態(tài)。在呼吸分析中，主模式常常捕獲胸 腔壁的細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，主模式允許更準確的診斷被做出。
[0014] 2維陣列的每行可對應(yīng)于格點和/或包括在時間點處的多個位置。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/或者識別標 志可以是根據(jù)對所測量的移動給予最大貢獻的U的列得到的，并且/或者識別標志可包括 從開始列得到的一個或多個頻率。
[0015] 本發(fā)明的另一特征提供用不同疾病狀態(tài)的識別標志填充數(shù)據(jù)庫的方法，識別標志 使用上面描述的方法被測量。
[0016] 該方法可包括比較對象的識別標志和與疾病狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的識別標志和/或確定 在對象的識別標志和與疾病狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的識別標志之間的距離。疾病狀態(tài)的識別標志可根 據(jù)在具有相同的疾病狀態(tài)的一組對象上求平均值的識別標志得到。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供識別表示隨著時間的過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)的交叉點之間；
[0020] 確定在每段內(nèi)的參數(shù)的極值，極值是呼氣的開始或呼氣的結(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始或結(jié)束。如果一段包括呼 氣的開始，則下一段將包括那個呼氣的結(jié)束，開始和結(jié)束定義單個呼吸。參數(shù)應(yīng)提供呼吸模 型的合理地準確的表示，但它在實際容量或排量方面來說不需要是準確的。該方法在平均 值中存在錯誤時且對平均化的方法是魯棒的。
[0022] 時間平均值可包括移動平均值（例如指數(shù)移動平均值）和/或可使用低通濾波器 (例如高斯濾波器）來形成。呼吸可從一個極值延長到第二個隨后的極值。
[0023] 可通過在整數(shù)數(shù)量的呼吸上形成識別標志在分析數(shù)據(jù)陣列的上述方法中使用識 別呼吸的方法，從而減小在識別標志中的噪聲。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了監(jiān)測和/或分析對象的呼吸和/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 間的過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象的身體的至少部分上；
[0026] 在多個時刻的每個處記錄圖像數(shù)據(jù)，該圖像數(shù)據(jù)表示在那個時刻處的投影圖樣的 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/或表示對象的身體的至少部分隨著時 間的變化的形狀的數(shù)據(jù)陣列，和/或產(chǎn)生表示隨著時間的過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)陣列分成兩個或更多 個子陣列，每個子陣列表示對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 子陣列以大致估計隨著時間過去的對象或投影圖樣的每個部分的體積。此外，該方法可包 括計算表示在投影圖樣或?qū)ο蟮拿總€部分的相對體積貢獻中的隨著時間的過去的變化的 比較參數(shù)。
[0029] 在一些實施方式中，比較參數(shù)包括相角，其可包括在多個時刻的全部中從圖像數(shù) 據(jù)計算的總相角或在多個時刻的僅僅一些中從圖像數(shù)據(jù)計算的窗口化相角。比較參數(shù)可包 括在對應(yīng)于一個呼吸的時刻從圖像數(shù)據(jù)計算的呼吸相角。在一些實施方式中，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（例如通過計算例如協(xié)方差矩陣并對角化協(xié) 方差矩陣）來計算的主角和/或展度。
[0031] 該方法還可包括計算呼吸率（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）和/或分數(shù)吸氣時間和/或快速淺呼吸的索引和/或最大 和/或平均吸氣和/或呼氣流測量、和/或胸腔和/或腹部對一次換氣量的百分比貢獻中 的一個或多個。
[0032] 該方法還可包括分析或確定或量化所測量的數(shù)據(jù)或一個或多個所計算的參數(shù)的 規(guī)則性和/或不可預(yù)見性和/或隨機性。該方法可包括針對一個或多個值或參數(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)陣列的一個或多個值或一個或每個部 分的體積或兩個部分的組合體積或比較參數(shù)）來計算指示失調(diào)（或換句話說，復(fù)雜性或隨 機性）的值，優(yōu)選地為熵值，例如近似熵或樣本熵。
[0033] 申請人觀察到，近似熵和/或樣本熵或失調(diào)的等價測度可提供對對象的狀態(tài)的了 解，例如其中預(yù)定的摘值指示對象的健康和/或患病和/或運動狀態(tài)。這個觀察的一個特 定的例子是，窗口化和/或每呼吸相角的熵看起來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)行該方法的計算機軟 件和存儲軟件的數(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)備可對應(yīng)于在 W02010066824中描述的裝置或任何其它適當?shù)脑O(shè)備。技術(shù)人員也將認識到，可使用利用呼 吸感應(yīng)體積描記術(shù)獲取的數(shù)據(jù)來執(zhí)行上面描述的方法的一些步驟或方面。
【附圖說明】
[0035] 現(xiàn)在僅作為例子參考附圖描述本發(fā)明的某些實施方式，其中：
[0036] 圖1不出測量系統(tǒng)的框圖；
[0037] 圖2示出方法的流程圖；
[0038] 圖3示出健康的對象的六個呼吸模式；
[0039] 圖4示出遭受COPD的對象的六個呼吸模式；
[0040] 圖5示出圖3的模式的時間演變；
[0041] 圖6示出圖4的模式的時間演變；
[0042] 圖7示出呼吸檢測方法的流程圖；
[0043] 圖8示出呼吸量的測量；
[0044] 圖9示出圖1的測量單元的示例性實施方式；
[0045] 圖10示出在胸腔和腹部對潮氣呼吸量的容量貢獻之間的同步性的五個測量；
[0046] 圖11示出在胸腔和腹部對潮氣呼吸量的容量貢