專利名稱：哮喘的診斷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本主題涉及哮喘的診斷。
背景技術(shù)：
US7077810公開了一種預(yù)測臨床發(fā)病發(fā)作的方法，該方法包括感測對象的呼吸，響應(yīng)于所感測的呼吸確定對象的至少一個呼吸模式，將呼吸模式與基線呼吸模式進(jìn)行比較并至少部分響應(yīng)于所述比較預(yù)測臨床發(fā)病發(fā)作。預(yù)測臨床發(fā)病發(fā)作可能是不可靠的，在診斷哮喘方面可能會有變化。

發(fā)明內(nèi)容
本主題的目的是改進(jìn)哮喘的診斷。本主題的目的是通過提供一種用于診斷哮喘的裝置實現(xiàn)的，該裝置包括數(shù)據(jù)采集模塊，其被配置成采集與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征；以及分析模塊，其被配置成分析所采集的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征，并基于被分析的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征來診斷哮喘。通常，隨著呼吸變得更加困難，可以看到胸部凹陷的區(qū)域增大。已經(jīng)觀察到a)輕度呼吸困難能夠?qū)е挛挥谛乩路?下肋骨)、胸骨底部(胸骨下)處的腹部凹陷；b)中度呼吸困難能夠?qū)е屡c輕度呼吸困難相同的胸部和腹部區(qū)域以及肋骨之間 (肋間)區(qū)域的凹陷；c)重度呼吸困難能夠?qū)е屡c輕度和中度呼吸困難相同的胸部和腹部區(qū)域的凹陷以及位于鎖骨上方(鎖骨上)或胸骨上方(胸骨上)的頸部的后縮。通常，哮喘的癥狀包括i)鼻翼煽動，其中，鼻孔尺寸隨著呼吸增大，ii)頸后縮，其中，頸部區(qū)域隨著呼吸向內(nèi)移動，以及iii)肋間凹陷，其中，肋骨之間或下方的皮膚隨著呼吸向內(nèi)移動。鼻翼煽動、胸部凹陷和頸后縮標(biāo)志著功能障礙的呼吸模式，是氣道阻塞、尤其是哮喘的特征。在鼻子上、肋間隙和頸部引起的物理變形是呼吸窘迫通常得到證實的位置。因此，監(jiān)測和分析這些物理變形能夠進(jìn)行對潛在的阻塞性呼吸疾病的嚴(yán)重性的客觀評價。這能夠改進(jìn)哮喘的診斷和管理。由于在哮喘發(fā)病期間會發(fā)生鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷，因此所公開的裝置能夠提供有價值的輸入以實現(xiàn)對可能的哮喘發(fā)作的診斷?；诒亲印㈩i部和胸部的物理變形的診斷可以是精確且更加可靠的。該診斷無創(chuàng)且簡單。此外，可以在初始階段診斷哮喘，并能夠避免發(fā)展并最終成為完全喘的發(fā)作。在本裝置的實施例中，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括
至少一個應(yīng)變計，其被配置成在至少一個呼吸周期期間采集與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征，所述至少一個物理變形特征是以與所述被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的電變化的形式進(jìn)行采集的。可以借助于適當(dāng)?shù)恼澈蟿?，例如氰基丙烯酸酯，將?yīng)變計附著于鼻孔或頸部或肋間區(qū)域。所公開的裝置可便于將至少一個應(yīng)變計放置于a)鼻孔尖下方或頂上，用于采集與鼻翼煽動相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征；b)胸鎖乳突肌外側(cè)緣和鎖骨上側(cè)緣之間的頸部區(qū)域的左右兩側(cè)或單側(cè)，用于采集與頸后縮相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征；c)雙側(cè)或單側(cè)胸前的九個肋間隙之一或多個中，用于采集與肋間凹陷相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征。所述應(yīng)變計能夠幫助測量物理變形，所述物理變形隨著時間以鼻翼煽動和肋間隙和頸部區(qū)域的皮膚抽吸的形式演變。隨著鼻孔或頸部區(qū)域或肋間區(qū)域變形，箔也變形，導(dǎo)致其電阻改變?？梢岳没菟雇姌驕y量這一電阻變化，其與被稱為應(yīng)變計靈敏系數(shù)的應(yīng)變
量相關(guān)。所公開的想法是去測量由于鼻翼煽動、胸部凹陷和頸后縮產(chǎn)生的應(yīng)變并基于測量結(jié)果診斷哮喘。在一些實施例中，所述至少一個應(yīng)變計是水銀式橡膠應(yīng)變計。這種應(yīng)變計由裝入小橡膠管中的少量液體水銀構(gòu)成，將其施加在身體部分(鼻孔、頸部區(qū)域和肋間區(qū)域)周圍。身體部分(鼻孔、頸部區(qū)域和肋間區(qū)域)的物理變形導(dǎo)致橡膠管延伸，使其更長更細(xì)， 這增大了電阻。使用應(yīng)變計的優(yōu)點是i)沒有移動部件，ii)構(gòu)造相對簡單iii)，尺寸小， 以及iv)容易安置在所公開的裝置中。在另一實施例中，該裝置包括記錄模塊，其被配置成在預(yù)定時間周期內(nèi)以數(shù)字方式記錄以與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的電變化形式采集到的至少一個物理變形特征；特征提取模塊，其被配置成從以數(shù)字方式記錄的以與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的電變化形式的至少一個物理變形特征提取時域特征和/或頻域特征；以及存儲模塊，其被配置成存儲所提取的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的時域特征和/或頻域特征的電變化。這一實施例很適于家庭使用。父母可以使用所公開的裝置用于記錄和存儲所提取的他們孩子的與頸后縮、鼻翼煽動和肋間凹陷相關(guān)聯(lián)的物理變形特征。在已安排的到醫(yī)院就診期間，醫(yī)生能夠分析和解釋存儲的記錄并診斷孩子的哮喘狀況。記錄和存儲提取的特征能夠a)幫助醫(yī)生完美地說明孩子(患者或?qū)ο?的臨床概況并制定適當(dāng)?shù)闹委煟籦)用于有效監(jiān)測已經(jīng)在治療的對象，尤其是已知患有哮喘的小孩，以精確掌握癥狀的演變和康復(fù)；c)充當(dāng)用于跟蹤疾病演變趨勢的歷史記錄；
d)臨床上尤其對年幼兒童、嬰兒和老年患者、智力遲鈍患者或其他行為失調(diào)的患者有用，因為他們是不能夠向醫(yī)生精確表達(dá)和傳達(dá)其呼吸問題的對象群體(患者或兒童)。此外，等到對象(患者或兒童)到醫(yī)生那里時，疾病癥狀會至少部分減弱。這可能給醫(yī)生帶來不完整的臨床表現(xiàn)。這可能導(dǎo)致不正確的診斷。所存儲并提取的與鼻翼煽動、 頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的物理變形特征能夠克服做出不正確診斷的風(fēng)險。 本實施例應(yīng)用于家庭情形下的對象(患者或兒童)和醫(yī)生。在又一實施例中，所述特征提取模塊被配置成提取如下中的至少一項a)與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的呼吸周期；b)與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的預(yù)定數(shù)量呼吸周期內(nèi)電變化的平均值；c)與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的呼吸周期中存在的頻帶d)與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的呼吸周期中存在的最小頻帶和最大頻帶。在所提取的特征幫助下可以更好地了解哮喘癥狀。這也能夠幫助利用其他可獲得的基線特征執(zhí)行比較分析，并能夠進(jìn)一步改進(jìn)哮喘的診斷。在另一實施例中，所述分析模塊還包括輸入模塊，其被配置成接收輸入，所述輸入是被檢查對象的性別、年齡、身高、體重和人種中的至少一種；以及預(yù)分類的已校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，其具有與非哮喘對象和哮喘對象相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)是如下中的至少一種i.性別，ii.年齡，iii.身高，iv.體重，v.人種，vi.利用以與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的電變化形式采集到的物理變形提取的時域和/或頻域特征，vii.對象的狀況無哮喘、哮喘發(fā)作、輕度哮喘、急性哮喘。所述輸入模塊幫助收集被檢查對象的數(shù)據(jù)。這一輸入數(shù)據(jù)能夠幫助對對象分組并識別組內(nèi)與哮喘相關(guān)的癥狀。此外，收集的數(shù)據(jù)能夠幫助執(zhí)行所提取的物理變形特征與類似對象的比較研究。這樣能夠進(jìn)一步改進(jìn)哮喘的診斷和管理。此外，在經(jīng)濟(jì)狀況不允許每個家庭都擁有所公開的裝置的發(fā)展中國家，家庭可以擁有共享的裝置，其根據(jù)需要使用。在這種情況下，輸入模塊可以幫助識別被檢查對象以及所存儲的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的物理變形特征。預(yù)分類的已校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫能夠充當(dāng)基線。它能夠幫助將與鼻翼煽動、肋間凹陷和頸后縮中的至少一種相關(guān)聯(lián)的被檢查對象的物理變形進(jìn)行分析并分類成不同的哮喘級別。不同的哮喘級別可以是哮喘發(fā)作、輕度哮喘和重度哮喘。
可以周期性地更新預(yù)分類的已校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫。這可以通過基于年齡、身高、體重、性別和人種，在足夠數(shù)量的對象中測試所公開的裝置來實現(xiàn)。可以采集與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的物理變形?？梢蕴崛r域特征和/或頻域特征，標(biāo)記為非哮喘/哮喘對象并存儲。預(yù)分類的已校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫還可以幫助改進(jìn)哮喘的診斷。在另一實施例中，所述分析模塊還包括邏輯模塊，其被配置成將所提取的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的時域和/或頻域物理變形與從預(yù)分類的已校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中可獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，診斷被檢查對象的哮喘狀況并存儲與診斷相關(guān)的信息?？梢允褂靡阎哪Ｊ狡ヅ渌惴▽⑻崛〉呐c鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的時域和/或頻域物理變形與從預(yù)分類的已校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中可獲得的所提取物理變形時域和/或頻域特征進(jìn)行比較?？梢曰谀Ｊ狡ヅ浣Y(jié)果獲得被檢查對象的狀況。也可以獲得哮喘的級別，例如哮喘發(fā)作、輕度哮喘或重度哮喘。在一些實施例中，可以使用支持向量機(jī)(SVM)進(jìn)行分類。作為說明性范例，SVM能夠?qū)⑤斎霐?shù)據(jù)視為兩組向量一組對應(yīng)于利用應(yīng)變計提取的實際特征，另一組對應(yīng)于哮喘和非哮喘對象的預(yù)分類的已校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中可獲得的數(shù)據(jù)。SVM能夠在η維空間中構(gòu)造分離超平面，該超平面是使兩個數(shù)據(jù)集之間的界限最大化的平面。為了計算這一界限，可以構(gòu)造兩個平行超平面，在分離超平面的每側(cè)上各一個，其“對著”兩個數(shù)據(jù)集“被推動”。直觀地， 可以通過距兩類相鄰數(shù)據(jù)點有最大距離的超平面實現(xiàn)良好的分離，因為通常，界限越大，分類器的泛化誤差越好。在另一實施例中，該裝置包括通知模塊，所述通知模塊是視覺顯示單元、音頻單元或有色光產(chǎn)生單元中的至少一種，所述通知模塊被配置成通知i)是否檢測到鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種，ii)如果診斷的哮喘超過預(yù)定閾值，需要緊急會診，iii)如果診斷的哮喘低于預(yù)定閾值，不需緊急會診。本實施例具有以下優(yōu)點i)它能夠避免重度哮喘發(fā)作的恐慌和不適ii)使對緊急就診或住院治療的需求最小化iii)能夠通過避免不必要的會診降低治療成本iv)能夠防止哮喘的惡化再現(xiàn)。所公開的裝置能夠以視覺顯示的形式通知結(jié)果并向被檢查對象指明哮喘嚴(yán)重性。 或者，報警蜂鳴能夠引導(dǎo)成年患者和患病兒童的憂慮父母在重度哮喘的情況下立即尋求醫(yī)療會診。所公開的裝置還能夠直接以有色光的形式給出是否存在鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷的信息。此外，可以顯示表示與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的物理變形的波形。這能夠形成給予醫(yī)生的可靠輸入，以客觀評價癥狀，由此使哮喘診斷的正常工作流程、哮喘嚴(yán)重性評估和對治療的響應(yīng)簡易化。這樣能夠進(jìn)一步改進(jìn)哮喘的診斷和管理。對鼻翼煽動、肋間凹陷和頸后縮的主觀評價可能是不可靠的。觀測者間(即不同醫(yī)生間)對肋間凹陷和解釋的共識可能有些變化。為了克服這些限制，記錄鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷，并以數(shù)字形式存儲提取的特征?？梢杂舍t(yī)生觀察所存儲的特征。通過提供關(guān)于癥狀的客觀信息進(jìn)一步能夠幫助改進(jìn)哮喘的診斷。在另一實施例中，該裝置還包括評價模塊，其被配置成基于i)當(dāng)前采集的與被檢查對象鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征，ii)先前存儲的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的物理變形特征，來評價治療或康復(fù)的進(jìn)展?？梢允褂盟_的裝置評估哮喘的演變以及對治療的反應(yīng)，因為它以康復(fù)期間鼻翼煽動、胸部縮進(jìn)和肋間凹陷的減小/增加的形式提供了對哮喘嚴(yán)重性的客觀測量。在一些實施例中，可以無線地或通過連接到喘息監(jiān)測設(shè)備的有線連接饋送來自應(yīng)變計的數(shù)據(jù)。喘息監(jiān)測設(shè)備接下來能夠使用這個數(shù)據(jù)作為與喘息一起的額外輸入，用以估計哮喘的嚴(yán)重性。這樣能夠進(jìn)一步改進(jìn)哮喘的診斷。本主題的目的是通過提供一種用于診斷哮喘的方法進(jìn)一步實現(xiàn)的，該方法包括采集與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征；以及分析所采集的與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征，并基于被分析的與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征來診斷哮喘。


將僅僅通過舉例的方式，參考附圖進(jìn)一步描述上述的方面、特征和優(yōu)點，附圖中同樣的附圖標(biāo)記表示相同或類似的部件，在附圖中圖Ia和圖Ib示出了示范性的被檢查對象的正常鼻孔、外張鼻孔以及肋間凹陷和頸后縮；圖加示出了根據(jù)本主題實施例的用于診斷哮喘的裝置的示范性示意方框圖；圖2b示意性示出了示范性惠斯通電橋中電阻相對于輸出電壓的示范性變化；圖3示出了根據(jù)本主題實施例的分析模塊的示范性示意方框圖；如示意性示出了示范性波形；圖5示出了根據(jù)本主題另一實施例的用于診斷哮喘的裝置的示范性示意方框圖；圖6示出了根據(jù)本主題實施例的分析模塊的示范性示意方框圖；圖7示出了根據(jù)本主題另一實施例的用于診斷哮喘的裝置的示范性示意方框圖；圖8示出了根據(jù)本主題另一實施例的用于診斷哮喘的裝置的示范性示意方框圖；圖9示意性示出了示范性喘息監(jiān)測設(shè)備；以及圖10示意性示出了根據(jù)本主題實施例的診斷哮喘的方法的示范性流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參考圖Ia和圖lb，哮喘的癥狀包括i)鼻翼煽動，其中，鼻孔尺寸隨著呼吸增大，ii)頸后縮，其中，頸部區(qū)域隨著呼吸向內(nèi)移動，以及iii)肋間凹陷，其中，肋骨之間或下方的皮膚隨著呼吸向內(nèi)移動?，F(xiàn)在參考圖2a，用于診斷哮喘的裝置200包括
i)數(shù)據(jù)采集模塊210，ii)分析模塊 220。數(shù)據(jù)采集模塊210可以被配置成采集被檢查對象的至少一個物理變形特征。至少一個物理變形特征可以與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)。分析模塊220可以被配置成分析所采集的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征?？梢曰趯εc被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征的分析來診斷哮喘。數(shù)據(jù)采集模塊210可具有至少一個應(yīng)變計。所述至少一個應(yīng)變計可以被配置成在至少一個呼吸周期期間采集與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征。可以以與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的電變化的形式采集所述至少一個物理變形特征?？梢越柚谶m當(dāng)?shù)恼澈蟿缜杌┧狨?，將至少一個應(yīng)變計附著于鼻孔或頸部或肋間區(qū)域。所公開的裝置能夠便于將至少一個應(yīng)變計放置于a)鼻孔尖下方或頂上，用于采集與鼻翼煽動相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征；b)胸鎖乳突肌外側(cè)緣和鎖骨上側(cè)緣之間的頸部區(qū)域的左右兩側(cè)或單側(cè)，用于采集與頸后縮相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征；c)雙側(cè)或單側(cè)胸前的九個肋間隙之一或多個中，用于采集與肋間凹陷相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征。所述應(yīng)變計能夠幫助測量物理變形，所述物理變形隨著時間以鼻翼煽動以及肋間隙和頸部區(qū)域上皮膚抽吸的形式演變。隨著鼻孔或頸部區(qū)域或肋間區(qū)域變形，箔也變形，導(dǎo)致其電阻改變。可以利用惠斯通電橋測量這一電阻變化，其與被稱為應(yīng)變計靈敏系數(shù)的應(yīng)
變量相關(guān)所公開的想法是測量由于鼻翼煽動、胸部凹陷和頸后縮產(chǎn)生的應(yīng)變并基于測量結(jié)果診斷哮喘。應(yīng)變?yōu)闊o量綱單位，其被定義為每單位長度的長度變化。作為說明性范例，如果1 米長的鋼筋伸展到1. 000002米，將應(yīng)變定義為2微米應(yīng)變。應(yīng)變計具有特征應(yīng)變計靈敏系數(shù)，所述特征應(yīng)變計靈敏系數(shù)被定義為電阻的分?jǐn)?shù)變化除以應(yīng)變。作為說明性范例，在輕度哮喘的情況下，鼻翼煽動可導(dǎo)致應(yīng)變計靈敏系數(shù)為2的應(yīng)變計上被施加了 2微米應(yīng)變，并產(chǎn)生如下的分?jǐn)?shù)電阻變化(2x 2) 1(Γ6 = 4χ 1(Γ6 = 4 μ Ohms這一變化將反映在電路級上的適當(dāng)電壓損耗，所述電路級以如下式給出V0 = Vex (X/4)其中Vtl=電橋輸出電壓Vex =施加到電橋的激勵電壓X =電阻的相對變化BR/R。圖2b示出了在典型惠斯通電橋中電阻相對于輸出電壓的變化。所公開的裝置200 記錄了來自惠斯通電橋的這一輸出電壓?？梢杂涗?分鐘內(nèi)的輸出電壓的變化，并可以將對應(yīng)數(shù)據(jù)存儲為數(shù)字序列?？梢苑治鲞@些數(shù)字以提取特征，例如大約3分鐘的窗口內(nèi)的最小電壓變化和最大電壓變化?？梢岳弥С窒蛄繖C(jī)將這些特征與數(shù)據(jù)庫比較，以分類成輕度哮喘或正常。類似地，對于中度哮喘，鼻翼煽動能夠反映例如5微米應(yīng)變，且對于重度哮喘，鼻翼煽動能夠反映例如8微米應(yīng)變。也可以利用類似技術(shù)分析胸部凹陷和肋間凹陷。所述至少一個應(yīng)變計可以是水銀式橡膠應(yīng)變計。這種應(yīng)變計由裝入小橡膠管中的少量液體水銀構(gòu)成，可以將其施加在身體部分(鼻孔、頸部區(qū)域和肋骨間區(qū)域)周圍。身體部分(鼻孔、頸部區(qū)域和肋骨間區(qū)域)的物理變形導(dǎo)致橡膠管延伸，使其更長更細(xì)，這增大了電阻。使用應(yīng)變計的優(yōu)點是a)沒有移動部件，b)構(gòu)造相對簡單，c)尺寸小，d)容易安置在所公開的裝置中。所述應(yīng)變計能夠以電壓/電流變化的形式采集與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的物理變形。這些變化通常與每個呼吸周期期間發(fā)生的變形量成正比?？梢詫⑺鰬?yīng)變計連接到數(shù)據(jù)采集硬件，所述數(shù)據(jù)采集硬件能夠利用如電阻器、 電容器和OP-AMPS的模擬部件來記錄電壓/電流變化?？梢允褂媚?shù)轉(zhuǎn)換器通過適當(dāng)采樣信號將電壓/電流波形的模擬信號轉(zhuǎn)換到數(shù)字域中。作為說明性范例，呼吸速率可以被考慮作為選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換器的正確采樣頻率的輸入。健康對象和患病對象的呼吸速率一般在每分鐘12到25次的呼吸周期之間變化。因此，可以將采樣頻率選擇為> 50?，F(xiàn)在參考圖3，用于診斷哮喘的分析模塊220還包括a)記錄模塊300，b)特征提取模塊310，C)存儲模塊320。所述記錄模塊300可以被配置成在預(yù)定時間周期內(nèi)以數(shù)字方式記錄以與被檢查對象的鼻孔外張鼻翼煽動、頸部縮進(jìn)頸后縮和肋骨間縮進(jìn)肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的電變化的形式采集到的至少一個物理變形特征。所述特征提取模塊310還可以被配置成從以數(shù)字方式記錄的以與被檢查對象的鼻孔外張鼻翼煽動、頸部縮進(jìn)頸后縮和肋骨間縮進(jìn)肋間凹陷中的至少一項相關(guān)聯(lián)的電變化形式的至少一個物理變形特征提取時域特征和/或頻域特征。所述特征提取模塊310還可以被配置成提取如下中的至少一項a)與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的呼吸周期；b)與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的預(yù)定數(shù)量呼吸周期內(nèi)電變化的平均值；c)與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的呼吸周期中存在的頻帶；d)與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的呼吸周期中存在的最小頻帶和最大頻帶。包括呼吸速率、節(jié)奏和努力的呼吸模式，能夠為評估呼吸系統(tǒng)提供有用的實踐工具。存在不協(xié)調(diào)的呼吸(胸廓和呼吸膈肌之間缺乏協(xié)調(diào))也是不良征兆。在其極端形式中， 存在同步失敗，且胸部在吸氣期間向內(nèi)移動?？梢酝ㄟ^評估輔助呼吸肌的使用、肋下和肋間凹陷、鼻翼煽動以及呼吸努力的速率和深度來評價增強(qiáng)的呼吸努力和呼吸功。處于中度到重度呼吸困境的兒童在起始狀態(tài)時將具有顯著的輔助呼吸肌活動，以及肋下和肋間凹陷。鼻翼煽動可表明輕度哮喘，但胸鎖乳突肌和其他輔助呼吸肌的使用則意味著正在增強(qiáng)的呼吸努力。在所提取的特征幫助下可以更好地診斷哮喘。提取的特征也能夠幫助執(zhí)行與其他可獲得基線特征的比較分析，并能夠進(jìn)一步改進(jìn)哮喘的診斷。所述存儲模塊320可以被配置成存儲所提取的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的時域特征和/或頻域特征的電變化。父母可以使用所公開的裝置200用于記錄和存儲所提取的與其孩子的頸后縮、鼻翼煽動和肋間凹陷相關(guān)聯(lián)的物理變形特征。在已安排的到醫(yī)院就診期間，醫(yī)生能夠分析和解釋所存儲的記錄并診斷孩子的哮喘狀況。記錄和存儲所提取的特征能夠a)幫助醫(yī)生完美地說明孩子(患者或?qū)ο?的臨床概況并制定適當(dāng)?shù)闹委?；b)用于有效監(jiān)測已經(jīng)在治療的對象，尤其是已知患有哮喘的小孩，以精確掌握癥狀的演變和康復(fù)；c)充當(dāng)用于跟蹤哮喘演變趨勢的記錄；d)臨床上尤其對年幼兒童、嬰兒和老年患者、智力遲鈍患者或其他行為失調(diào)的患者有用，因為他們是不能夠向醫(yī)生精確表達(dá)和傳達(dá)其呼吸問題的對象群體(患者或兒童)。通常，等到對象(患者或兒童)到醫(yī)生那里時，疾病癥狀會至少部分減弱。這可能給醫(yī)生帶來不完整的臨床表現(xiàn)，可能導(dǎo)致不正確的診斷。所存儲并提取的與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的物理變形特征能夠克服做出不正確診斷的風(fēng)險。圖如中示出了正常呼吸周期的模式。呼吸周期是指一種循環(huán)且有節(jié)奏的過程，其包括通過稱為吸氣的過程將空氣攝入肺中，以及通過稱為呼氣的過程從肺中排出空氣，其中吸氣和呼氣之間有暫停。呼吸過程受到腦干中包括吸氣中樞和呼氣中樞的呼吸中樞的調(diào)節(jié)或控制。在各種生理條件下，正常呼吸速率通常在每分鐘14-20次之間變化，通常小于25 次/分鐘。圖4b示出了由應(yīng)變計產(chǎn)生的與健康對象的正常呼吸周期相關(guān)聯(lián)的示范性電波形。從曲線圖可以看出，對于健康對象，放在鼻孔或頸部或肋間區(qū)域的應(yīng)變計產(chǎn)生的電壓一般在400-500mV的范圍中。健康對象的電波形的頻帶一般在0. 5Hz左右。圖如示出了與重度哮喘對象的肋間凹陷相關(guān)聯(lián)的示范性電波形。所述電波形示意了在時域中產(chǎn)生了越來越高的電壓和越來越大的變化(過零)，這導(dǎo)致頻域中的更高頻帶。可以基于時域中的變化模式、電壓幅度和頻帶將對象分成具有輕度哮喘、中度哮喘和重度哮喘的組。作為說明性范例，從圖4c可以推斷出，患有輕度哮喘、中度哮喘和重度哮喘的對象身上的應(yīng)變計產(chǎn)生的電勢差的值分別為600、800和IOOOmV左右。在頻域中，針對輕度哮喘、中度哮喘和重度哮喘的電波形的頻帶分別為3Hz、6Hz和IOHz左右?，F(xiàn)在參考圖5，用于診斷哮喘的裝置200還包括輸入模塊510，其被配置成接收輸入，所述輸入是被檢查對象的性別、年齡、身高、體重和人種中的至少一種；預(yù)分類的已校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫520，其具有與非哮喘對象和哮喘對象相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)是如下中的至少一種i)性別，ii)年齡，iii)身高，iv)體重，ν)人種，vi)利用以與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的電變化形式采集到的物理變形提取的時域和/或頻域特征，vii)對象的狀況無哮喘、哮喘發(fā)作、輕度哮喘、急性哮喘。所述輸入模塊幫助收集被檢查對象的數(shù)據(jù)。這一輸入數(shù)據(jù)能夠幫助對對象分組并識別組內(nèi)與哮喘相關(guān)的癥狀。此外，收集的數(shù)據(jù)能夠幫助執(zhí)行所提取的物理變形特征與類似對象的比較研究。這樣能夠進(jìn)一步改進(jìn)哮喘的診斷。此外，在經(jīng)濟(jì)狀況不允許每個家庭都擁有所公開的裝置的發(fā)展中國家中，家庭可以擁有共享的裝置，其根據(jù)需要使用。在這種情況下，輸入模塊可以幫助識別被檢查對象以及所存儲的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的物理變形特征。預(yù)分類的已校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫能夠充當(dāng)基線。它能夠幫助將與鼻翼煽動、肋間凹陷和頸后縮中的至少一種相關(guān)聯(lián)的被檢查對象的物理變形分類成不同的哮喘級別。不同級別的哮喘可以是哮喘發(fā)作、輕度哮喘和重度哮喘?？梢灾芷谛缘匦?zhǔn)預(yù)分類的已校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫。這可以通過基于年齡、身高、體重、性別和人種，在足夠數(shù)量的對象中測試所公開的裝置來實現(xiàn)?？梢圆杉c鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的物理變形?？梢蕴崛r域特征和/或頻域特征，標(biāo)記為非哮喘/哮喘對象并存儲在數(shù)據(jù)庫中。預(yù)分類的已校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫可作為用于診斷哮喘的有用工具。現(xiàn)在參考圖6，分析模塊220還包括邏輯模塊610，其被配置成將所提取的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的時域和/或頻域物理變形與從預(yù)分類的已校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中可獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，診斷被檢查對象的哮喘狀況并存儲與診斷相關(guān)的信息?？梢允褂靡阎哪Ｊ狡ヅ渌惴▽⑻崛〉呐c鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的時域和/或頻域物理變形與從預(yù)分類的已校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中可獲得的所提取物理變形時域和/或頻域特征進(jìn)行比較?？梢曰诜诸惤Y(jié)果獲得被檢查對象的狀況。也可以獲得哮喘的級別，例如哮喘發(fā)作、輕度哮喘或重度哮喘。在一些實施例中，可以使用支持向量機(jī)(SVM)進(jìn)行分類。作為說明性范例，SVM能夠?qū)⑤斎霐?shù)據(jù)視為兩組向量一組對應(yīng)于利用應(yīng)變計提取的實際特征，另一組對應(yīng)于哮喘和非哮喘對象的預(yù)分類校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中可獲得的數(shù)據(jù)。SVM能夠在η維空間中構(gòu)造分離超平面，該超平面是使兩個數(shù)據(jù)集之間的界限最大化的平面。為了計算該界限，可以構(gòu)造兩個平行超平面，在分離超平面的每側(cè)上各一個，其“對著”兩個數(shù)據(jù)集“被推動”。直觀地，可以通過距兩類相鄰數(shù)據(jù)點有最大距離的超平面實現(xiàn)良好的分離，因為通常，界限越大，分類器的泛化誤差越好?，F(xiàn)在參考圖7，用于診斷哮喘200的裝置還包括通知模塊710，其被配置成通知i)是否檢測到鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種， )如果診斷的哮喘超過預(yù)定閾值，需要緊急會診，iii)如果診斷的哮喘低于預(yù)定閾值，不需要緊急會診。所述通知模塊710可以是視覺顯示單元、音頻單元或有色光產(chǎn)生單元中的至少一個。本實施例具有以下優(yōu)點i)它能夠避免重度哮喘發(fā)作的恐慌和不適，ii)使對緊急就醫(yī)或住院治療的需求最小化，iii)能夠通過避免不必要的會診降低治療成本，iv)能夠防止哮喘的惡化再現(xiàn)。所公開的裝置能夠以視覺顯示的形式通知結(jié)果并向被檢查對象指明哮喘嚴(yán)重性。 或者，報警蜂鳴能夠指導(dǎo)成年患者和患病兒童的憂慮父母在重度哮喘的情況下立即尋求醫(yī)療會診。對鼻翼煽動、肋間凹陷和頸后縮的主觀評價可能是不可靠的。觀測者間(即不同醫(yī)生間)對肋間凹陷和解釋的共識可能有些變化。為了克服這些限制，記錄鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷，并以數(shù)字形式存儲提取的特征。可以由醫(yī)生觀察存儲的特征。通過提供關(guān)于癥狀的客觀信息進(jìn)一步輔助改善哮喘的診斷。所公開的裝置還能夠直接以有色光的形式給出是否存在鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷的信息。此外，可以顯示表示與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的物理變形的波形。這能夠形成給予醫(yī)生的可靠輸入，以客觀評價癥狀，由此使哮喘診斷的正常工作流程、哮喘活動評估和對治療的響應(yīng)簡易化。這樣能夠進(jìn)一步改進(jìn)哮喘的診斷?，F(xiàn)在參考圖8，用于診斷哮喘的裝置200還包括評價模塊810，其被配置成基于i) 當(dāng)前采集的與被檢查對象鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征， )先前存儲的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的物理變形特征，來評價治療或康復(fù)的進(jìn)展?？梢允褂盟_的裝置評估哮喘的演變以及對治療的響應(yīng)，因為它以康復(fù)期間鼻翼煽動、胸部縮進(jìn)和肋間凹陷的減小/增加的形式提供了哮喘嚴(yán)重性的客觀測量。可以將所公開的裝置構(gòu)建成獨立系統(tǒng)或現(xiàn)有設(shè)備的附件以用于監(jiān)測哮喘癥狀?，F(xiàn)在參考圖9，所公開的用于診斷哮喘的裝置200能夠用作用于喘息監(jiān)測設(shè)備的附加裝置?？梢詿o線地或通過連接到喘息監(jiān)測設(shè)備的有線連接饋送來自應(yīng)變計的數(shù)據(jù)。喘息監(jiān)測設(shè)備接下來能夠使用這個數(shù)據(jù)作為與喘息一起的額外輸入，用以估計哮喘的嚴(yán)重性。這樣能夠進(jìn)一步改進(jìn)哮喘的診斷?，F(xiàn)在參考圖10，用于診斷哮喘的方法1000包括用于采集至少一個與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的物理變形特征的步驟1010 ；以及用于分析采集的與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征，并基于所分析的與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征來診斷哮喘的步驟1020。本主題公開了用于測量機(jī)械變化的應(yīng)變計的用途，所述機(jī)械變化在氣道阻塞疾病
13中以鼻翼煽動以及肋間隙和頸部區(qū)域上方皮膚抽吸形式隨著時間演變。此外，校準(zhǔn)這些機(jī)械變化以發(fā)現(xiàn)帶病狀況的嚴(yán)重性。總之，公開了一種用于診斷哮喘的裝置。該裝置包括數(shù)據(jù)采集模塊和分析模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊被配置成采集與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征，所述分析模塊被配置成分析所采集的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征并基于分析的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征診斷哮喘。所公開的裝置能用于在家中、在醫(yī)院或在流動患者中監(jiān)測哮喘。所公開的裝置還能夠給出其他與氣道阻塞相關(guān)的疾病的進(jìn)展指示，所述相關(guān)的疾病例如新生兒瞬間呼吸急促、后鼻孔閉鎖、嬰兒的持續(xù)呼吸急促、細(xì)支氣管炎、哮吼、急性會厭炎，其中，胸部凹陷和頸后縮和鼻翼煽動可能是臨床特征之一。盡管已經(jīng)在附圖和說明書中詳細(xì)例示了本主題，但這樣的說明和描述應(yīng)被視為說明性的或示范性的而非限制性的；本主題不限于所公開的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員在實踐所要求保護(hù)的主題時，通過研究附圖、說明書和權(quán)利要求書，可以理解和實施對所公開實施例的其他變化。動詞“包括”及其同根詞的使用不排除權(quán)利要求書或說明書中陳述的元件以外的元件的存在。在元件或步驟前使用不定冠詞不排除存在多個這樣的元件或步驟。單個單元可以實現(xiàn)權(quán)利要求中列舉的幾個項目的功能。事實是僅僅某些措施被引用于互不相同的從屬權(quán)利要求中，這并不表示不能有利地采用這些措施的組合。附圖和說明書將被視為僅僅是說明性的，并不限制本主題。權(quán)利要求書中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)解釋為限制范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于診斷哮喘的裝置000)，所述裝置包括數(shù)據(jù)采集模塊O10)，其被配置成采集與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征；以及分析模塊O20)，其被配置成分析所采集的與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征，并基于所分析的與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征來診斷所述哮喘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置000)，其中，所述數(shù)據(jù)采集模塊OlO)包括至少一個應(yīng)變計，其被配置成在至少一個呼吸周期期間采集與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征，所述至少一個物理變形特征是以與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的電變化的形式進(jìn)行采集的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述至少一個應(yīng)變計是水銀式橡膠應(yīng)變計。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述分析模塊(220)還包括記錄模塊(300)，其被配置成在預(yù)定時期內(nèi)以數(shù)字方式記錄以與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的電變化的形式采集到的至少一個物理變形特征；特征提取模塊(310)，其被配置成從以數(shù)字方式記錄的以與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的電變化的形式的至少一個物理變形特征中提取時域特征和/或頻域特征；以及存儲模塊(320)，其被配置成存儲所提取的與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的時域特征和/或頻域特征的電變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述特征提取模塊(310)被配置成提取如下中的至少一項a)與所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的呼吸周期；b)與所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的預(yù)定數(shù)量呼吸周期內(nèi)電變化的平均值；c)與所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的呼吸周期中存在的頻帶；d)與所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的呼吸周期中存在的最小頻帶和最大頻帶。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述分析模塊(220)還包括輸入模塊(510)，其被配置成接收輸入，所述輸入是所述被檢查對象的性別、年齡、身高、體重和人種中的至少一種；以及預(yù)分類的已校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(520)，其具有與非哮喘對象和哮喘對象相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)是如下中的至少一種a)性別，b)年齡，c)身高，d)體重，e)人種，f)利用以與所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的電變化的形式采集到的物理變形提取的時域和/或頻域特征，g)所述對象的狀況無哮喘、哮喘發(fā)作、輕度哮喘、急性哮喘。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置000)，其中，所述分析模塊(220)還包括邏輯模塊(610)，其被配置成將所提取的與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的時域和/或頻域物理變形與從所述預(yù)分類的已校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中可獲得的所述數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，診斷所述被檢查對象的哮喘狀況并存儲與診斷相關(guān)的信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置000)，還包括通知模塊(710)，所述通知模塊(710)是視覺顯示單元、音頻單元或有色光產(chǎn)生單元中的至少一種，所述通知模塊被配置成通知i)是否檢測到所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種；ii)如果診斷的哮喘超過預(yù)定閾值，需要緊急會診；iii)如果診斷的哮喘低于預(yù)定閾值，不需要緊急會診。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置O00)，還包括評價模塊(810)，其被配置成基于i)當(dāng)前采集的與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、 所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征；ii)先前存儲的與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的物理變形特征，來評價治療或康復(fù)的進(jìn)展。
10.一種喘息監(jiān)測設(shè)備(900)，包括根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任一項所述的裝置000)。
11.一種用于診斷哮喘的方法(1000)，所述方法包括采集(1010)與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征；以及分析(1020)所采集的與所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征，并基于所分析的與所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征來診斷哮喘。
全文摘要
公開了一種用于診斷哮喘的裝置(200)。該裝置(200)包括數(shù)據(jù)采集模塊(210)，所述數(shù)據(jù)采集模塊被配置成采集與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征；以及分析模塊(220)，所述分析模塊被配置成分析所采集的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征，并基于所分析的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關(guān)聯(lián)的至少一個物理變形特征來診斷哮喘。所公開的裝置(200)能在家中、在醫(yī)院或在能走動對象病人中用于監(jiān)測哮喘。
文檔編號A61B5/11GK102348412SQ201080011012
公開日2012年2月8日 申請日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
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