CN103458784B - 自动化呼吸描记图分析和解释 - Google Patents

自动化呼吸描记图分析和解释 Download PDF

Info

Publication number
CN103458784B
CN103458784B CN201280016254.1A CN201280016254A CN103458784B CN 103458784 B CN103458784 B CN 103458784B CN 201280016254 A CN201280016254 A CN 201280016254A CN 103458784 B CN103458784 B CN 103458784B
Authority
CN
China
Prior art keywords
shape
curve chart
under inspection
person under
template
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201280016254.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103458784A (zh
Inventor
E·黑尔芬拜因
S·H·周
M·梅森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN103458784A publication Critical patent/CN103458784A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103458784B publication Critical patent/CN103458784B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/091Measuring volume of inspired or expired gases, e.g. to determine lung capacity
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/097Devices for facilitating collection of breath or for directing breath into or through measuring devices
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7221Determining signal validity, reliability or quality
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7278Artificial waveform generation or derivation, e.g. synthesising signals from measured signals
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/7475User input or interface means, e.g. keyboard, pointing device, joystick
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/087Measuring breath flow

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)

Abstract

提供对呼吸描记图的自动分析和解释以评估受检者的肺功能。如果呼吸描记曲线图的形状被认为是适当地可靠的,则接下来可以将呼吸描记图用于诊断目的。呼吸描记图的质量控制和/或可靠呼吸描记图的解释可以使用与常用测试问题和/或典型肺病相对应的形状模板。

Description

自动化呼吸描记图分析和解释
技术领域
本公开涉及呼吸描记图的机器辅助分析和解释。
背景技术
使用呼吸描记术作为评估肺功能的方法是众所周知的。通过测量患者(也称为受检者)的最大用力呼气体积,受过培训的医疗专业人员可以诊断影响受检者呼吸的各种状况。通常使用的肺活量计可以用于导出诸如用力肺活量(FVC:能一次呼吸用力呼出的空气总体积)、一秒内用力呼气体积(FEV1:一口气的第一秒呼出的气体体积)和FEV1与FVC的比率的定量测量。要求受检者尽可能深地吸气,并且尽最大努力用力呼气。一些肺活量计能够产生描述受检者呼气的图表(也称为曲线图),例如体积-时间曲线图和/或流量-体积曲线图。两种曲线图都代表呼气期间的呼气体积,并且通常被称为呼吸描记图。
不恰当地施予或执行测试可能导致测量和/或曲线图较差,这反过来可能对任何依赖它们的诊断的质量造成负面影响。需要相当的知识以充分使用肺活量计和解释所得的测量结果。因此,需要改进易用性,既用于施予呼吸描记术的测试,又用于解释因施予呼吸描记术的测试不当造成的测量结果,尤其是其呼吸描记图。
发明内容
因此,本发明的一个或多个实施例的目的是提供一种用于评估受检者肺功能的方法,该方法实现于被配置为执行一个或多个计算机程序模块的诊断设备中。在一个实施例中,该方法包括:在受检者呼气期间从受检者的气道接收呼气气流;从接收的呼气气流测量受检者呼气期间的呼气体积;生成表示呼气期间的呼气体积的曲线图,其中,所述曲线图具有形状;在呼气期间确定用于评估受检者的肺功能的测得的呼气体积的可靠性;以及基于所述曲线图的形状来评估所述受检者的肺功能特性。
本发明一个或多个实施例的又一方面是提供一种用于评估具有气道的受检者肺功能的系统。在一个实施例中,该系统包括吹口、传感器以及一个或多个处理器。吹口被配置为在受检者呼气期间从受检者气道接收呼气气流。传感器被配置为从接收的呼气气流测量呼气体积。一个或多个处理器被配置为执行计算机程序模块,所述计算机程序模块包括绘制模块、可靠性、分析模块和评估模块。绘制模块被配置为生成表示呼气期间呼气体积的曲线图,其中,所述曲线图具有形状。可靠性模块被配置为确定用于评估受检者肺功能的测得的呼气体积的可靠性量化符。分析模块被配置为通过确定呼气第一阶段的初始呼气体积或呼气的总呼气体积中的一个或多个来分析测得的呼气体积。评估模块被配置为基于从分析模块接收的数据来评估受检者的肺功能特性。
一个或多个实施例的又一方面是提供一种用于评估受检者肺功能的系统。在一个实施例中,该系统包括:用于在受检者呼气期间从受检者的气道接收呼气气流的装置;用于从接收的呼气气流测量受检者呼气期间的呼气体积的装置;用于生成表示呼气期间呼气体积的曲线图的装置,其中,所述曲线图具有形状;用于基于呼气期间的呼气体积来确定用于评估受检者肺功能的测得的呼气期间的呼气体积的可靠性的装置;以及用于基于所述曲线图的形状来评估所述受检者的肺功能特性的装置。
附图说明
参考附图,考虑以下描述和权利要求,本发明的这些和其他目的、特征和特性,以及操作的方法和相关结构元件的功能,以及各部分的组合和制造的经济性,将变得更加显而易见,所有附图均构成本说明的部分,其中,在各附图中,类似的附图标记表示相对应部分。不过要明确理解,附图仅仅为了例示和描述,并非旨在限制本发明的限度。
图1示意性地图示了被配置为评估对象、受检者和用户的肺功能的系统。
图2A、2B和2C图示了各种类别肺病的体积-时间曲线图。
图3A、3B和3C图示了各种类别肺病的流量-体积曲线图。
图4A、4B、4C和4D示图示与施予呼吸描记图相关的各种测试问题的流量-体积曲线图。
图5A、5B、和5C图示了各种类型的肺病的流量-体积曲线图。
图6图示了用于评估受检者肺功能的方法。
具体实施方式
本文中使用的单数形式“一”包括多个指示物,除非上下文中明确另行指出。本文中使用的两个或更多部分或部件“耦合”在一起的陈述应当表示这些部分直接或间接(即,通过一个或多个中间部分或部件,只要发生连接即可)结合在一起或一起工作。本文中使用的“直接耦合”表示两个元件直接彼此接触。本文中使用的“固定地耦合”或“固定”表示两个部件被耦合以作为一体运动,同时保持相互之间的取向不变。
本文中使用的“整体的”一词表示作为单个件或单元创建的部件。亦即,包括独立创建并随后耦合在一起作为单元的多个件的部件不是“整体的”部件或主体。本文中使用的两个或更多部分或部件彼此“接合”的表述应当表示这些部分直接或通过一个或多个中间部分或部件彼此之间施加力。本文中使用的术语“数目”应当表示一或大于一的整数(即多个)。
本文中使用的方向性短语,例如,但不限于顶部、底部、左、右、上、下、前、后及其派生词,涉及附图中所示的元件的取向,并且不限制权利要求,除非其中明确记载。
图1示意性示出了被配置为评估受检者和用户的肺功能的系统100。具体而言,系统100接收、测量和绘制在受检者呼气期间来自受检者气道的呼气气流。基于测得的呼气体积和/或曲线图的形状,在评估肺功能特性之前确定(呼吸描记图)曲线图的可靠性。在一个实施例中,系统100包括处理器110、用户接口120、电子存储器130、传感器140、吹口144和/或其他部件中的一个或多个。为施予测试,受检者向系统100的吹口144呼气,造成传感器140检测并且测量气流——非常像标准的肺活量计。处理器110内的一个或多个模块接着创建来自测得的气流的曲线图。随后,确定产生的曲线图的可靠性。然后,在认为曲线图可靠之后,提供结果的自动化解释和/或诊断。
吹口144被配置为在受检者呼气期间接收来自受检者106的气道的呼气气流。传感器140被配置为在受检者呼气期间测量来自接收的呼气气流的呼气体积。吹口144与传感器140流体连通。绘制模块111被配置为创建曲线图,曲线图表示在受检者呼气期间的测得的呼气体积。接收的呼气气流的测量结果还可以包括流量、压力、湿度、速度、加速度和/或与呼气气流相关的其他参数。此外,系统100可以被配置为针对与呼气气流的所给参数相似的一系列参数来测量并且绘制受检者的吸气气流。可以将呼气气流和吸气气流的曲线图相组合,例如,组合为流量-体积曲线图。
电子存储器130包括以电子方式存储信息的电子存储介质。电子存储器130的电子存储介质可以包括与系统100集成地提供(即基本不可移除)的系统存储器和/或可移除存储器之一或两者,可移除存储器能够经由例如端口(例如USB端口、火线端口等)或驱动器(例如磁盘驱动器等)可移除地连接到系统100。电子存储器130可以包括光学可读存储介质(例如光盘等)、磁可读存储介质(例如磁带、磁硬盘驱动器、软盘驱动器等)、基于电荷的存储介质(例如EEPROM、RAM等)、固态存储介质(例如闪速驱动器等)中的一个或多个和/或其他电子可读存储介质。电子存储器130可以存储软件算法、处理器110确定的信息、经由用户接口120接收的信息和/或使系统100能够正常工作的信息。电子存储器130可以是系统100之内的独立部件,或电子存储器130可以与系统100的一个或多个其他部件(例如处理器110)集成地提供。
用户接口120被配置为在系统100和用户(例如用户108、受检者106、护理人员、治疗决策者等)之间提供接口,通过该接口用户可以向系统100提供并从系统100接收信息。这使得能够在用户和系统100之间传送统称为“信息”的数据、结果和/或指令和任何其他可传送的项目。适于包括在用户接口120中的接口设备的范例包括小键盘、按钮、开关、键盘、旋钮、操纵杆、显示屏、触摸屏、扬声器、麦克风、指示灯、听觉报警器和打印机。注意,系统100的受检者和用户可以是同一个人。
要理解,本文中也考虑将其他传输技术,硬连线的或者无线的,作为用户接口120。例如,在一个实施例中,用户接口120可以与由电子存储器130提供的可移除存储接口结合。在本范例中,将信息从可移除存储器(例如智能卡、闪速驱动器、可移除磁盘等)输入系统100,使用户能够定制系统100的实现方式。适于作为用户接口120与系统100使用的其他示范性设备和技术包括,但是不限于,RS-232端口、RF链路、IP链路、调制解调器(电话、电网、以太网、因特网或其他)。简而言之,与系统100传输信息的任何技术都被考虑作为用户接口120。
图1中传感器140的例示包括单个构件并非旨在限制。在一个实施例中,传感器140包括多个如上所述地运行的传感器。可以向处理器110、用户接口120和/或电子存储器130发送来自传感器142的信号或信息。该发送可以是有线的和/或无线的。
处理器110被配置为给系统100提供信息处理能力。这样一来,处理器110包括数字处理器、模拟处理器、被设计为处理信息的数字电路、被设计为处理信息的模拟电路、状态机和/或其他用于以电子方式处理信息的其他机构中的一种或多种。尽管处理器110在图1中被示为单个实体,但这仅仅出于例示性目的。在一些实现方式中,处理器110包括多个处理单元。这些处理单元可以物理地位于同一设备之内,或者处理器110可以表示协同工作的多个设备的处理功能。例如,在一些实施例中,由设置在手持设备内的一个或多个处理器第一集合和定位于更鲁棒的计算机平台(例如,个人计算机、手持式计算机、智能电话、个人数字助理和/或其他计算机平台)中的一个或多个处理器的第二集合来执行本文归属于处理器110的功能,手持设备用于在受检者106气道处或附近接收气流,所述鲁棒的计算机平台与手持设备至少间歇通信(例如,通过扩充口、通过无线通信介质、通过电缆或通信端口等)。
如图1中所示,处理器110被配置为执行一个或多个计算机程序模块。所述一个或多个计算机程序模块包括绘制模块111、可靠性模块112、分析模块113、评估模块114和模板匹配模块115和/或其他模块中的一个或多个。处理器110可以被配置为通过软件,硬件,固件,软件、硬件和/或固件的某种组合和/或用于在处理器110上配置处理能力的其他机构来执行模块111、112、113、114和/或115。
应当认识到,尽管图1中将模块111、112、113、114和115图示为共同位于单个处理单元内,但是在处理器110包括多个处理单元的实现方式中,模块111、112、113、114和/或115中的一个或多个可以远离其他模块。因为任一模块111、112、113、114和/或115提供的功能可以多于或少于所述功能,所以对由不同模块111、112、113、114和/或下文所述的115提供的功能的描述是出于例示性目的,并非意在限制。例如,可以消除模块111、112、113、114和/或115中的一个或多个,并且可以由111、112、113、114和/或115的其他模块来提供它的一些或全部功能。注意,处理器110可以被配置为执行一个或多个额外的模块,所述一个或多个额外模块可以执行下文中归属于模块111、112、113、114和/或115中的一个的一些或全部功能。
绘制模块111被配置为在受检者呼气和/或吸气期间创建表示呼气和/或吸气量的一个或多个曲线图。(一个或多个)曲线图可以示出随时间的吸气和/或呼气体积。例如,如本文进一步论述,绘制模块可以被配置为创建体积-时间曲线图(参见仅使用呼气气流的图2范例)、流量-体积曲线图(参见仅使用呼气气流的图3范例)和/或表示受检者106呼气和/或吸气量的其他类型的曲线图。绘制模块111可以与其他计算机程序模块和/或电子存储器130分享曲线图。经由用户接口120向用户传达曲线图和/或基于曲线图的任何信息。
可靠性模块112被配置为确定呼气和/或吸气量的可靠性量化符,由传感器140测量用于评估肺功能和/或诊断其他呼吸健康和/或功能的呼气和/或吸气量。可靠性量化符可以基于表示呼气和/或吸气量的曲线图,例如由绘制模块111创建的曲线图。可靠性模块112可以简单地表明测量或曲线图的质量好或差。例如,如果受检者在呼吸描记测试期间咳嗽,则任何测量结果——包括FVC和FEV1——或曲线图明显具有差的质量,差在它的用于评估肺功能的和/或出于其他诊断的目的的可靠性会降低。因此,这样的曲线图不适于随后的使用,包括诊断的目的。在一些实施例中,可靠性模块112将受检者106多次呼吸间获取的一系列曲线图分级别,例如用数字表示。可以使用这种曲线图的系列的分级,从而随后在系统100中和/或由用户使用最可靠的曲线图,即具有最高质量的曲线图。备选地和/或同时地,可靠性模块112可以例如通过将其分级的可靠性与阈值比较,来判断曲线图是否适当地可靠。阈值可以由用户(例如,由受检者106、由护理人员、由治疗决策者、由研究人员等)配置,可以在制造时预置,可以基于受检者参数确定,和/或可以通过其他技术确定。
在一些实施例中,可靠性模块112的运行基于逐点分析。例如,可靠性模块112可以确定曲线图内呼气流量峰值和/或其他测量值的25%、50%、75%标志的相对位置。其他的百分率可以作为备选使用。
在一些实施例中,可靠性模块112的运行基于对绘制模块111创建的曲线图的形状分析,例如通过将曲线图的形状与形状模板的集合进行比较。可靠性模块112中和/或诸如模板匹配模块115的专用模块中可以包括这个功能。该形状模板的集合可以包括用于不同类型的测试问题的模板,测试问题包括例如测试期间咳嗽。这样的形状模板对应于不可靠的呼气体积测量。如果曲线图的形状与一种类型的测试问题的形状模板充分匹配,则通过用于(系统100中)随后(诊断)使用的可靠性模块112认为该曲线图不可靠。施予呼吸描记术测试后,可以例如经由通过用户接口120传达的警报信号立即通知系统100的用户该结果不适于诊断的目的。
通过例示,图4A、4B、4C和4D示出了用于与施予呼吸描记测定的测试有关的各种类型的测试问题的流量-体积曲线图。这些类型的测试问题表明曲线图对系统100中的随后使用不是适当地可靠的,尤其对于评估肺功能和/或诊断的目的。Y-轴示出了气流,例如以升每秒为单位。虚线表明健康的受检者(就肺病而言)的呼气体积的期望曲线图。图4A示出了表明受检者过早结束呼气努力的流量-体积曲线图。图4B示出了表明受检者呼气努力期间犹豫的流量-体积曲线图。图4C示出了表明受检者呼气努力期间咳嗽的流量-体积曲线图。图4D示出了表明过早结束并且伴有重新开始的受检者的呼气努力的流量-体积曲线图。因此,系统100实现了施予呼吸描测试的质量控制自动化。
分析模块113被配置为分析表示受检者呼气和/或吸气量的曲线图,受检者呼气和/或吸气量由FEV1或FVC中的一个或多个确定。备选地和/或同时地,分析模块113的运行基于从传感器140接收的信息。
评估模块114被配置为基于从分析模块113接收的数据评估受检者的肺功能特性。备选地和/或同时地,评估模块114的运行基于对绘制模块111创建的曲线图的形状分析,例如通过将曲线图的形状与形状模板的集合对比。该功能可以包含在评估模块114中和/或诸如模板匹配模块115的专用模块中。评估模块104可以响应于——例如由可靠性模块112执行的——呼气期间的测得的呼气体积适当地可靠的确定而执行。评估的肺功能特性可以涉及阻塞性肺病,包括哮喘、哮喘性支气管炎、慢性阻塞性肺病(COPD)、慢性阻塞性支气管炎、囊肿性纤维化、肺气肿和/或其他阻塞性肺病。评估的肺功能特性还可以涉及限制性肺病,包括铍中毒、充血性心力衰竭、特发性肺纤维化、感染性炎症、间质性肺炎、神经肌肉疾病、结节病、胸部畸形和/或其他限制性肺病。
例如,评估模块114可以指示模板匹配模块115将由绘制模块111创建的特定曲线图的形状(已由可靠性模块112认为其适当地可靠)与形状模板的第二集合进行比较。该形状模板的第二集合可以包括每种典型的肺病的形状模板,典型的肺病包括阻塞性肺病、限制性肺病、组合的阻塞性-限制性肺病和/或其他肺病。通过例示,图2A、2B和2C示出了各种类别肺病的体积-时间曲线图。在每个图中,虚线表明健康受检者(就肺病而言)的呼气体积的期望曲线图,其可基于受检者的性别、年龄、身高、体重、种族背景和/或其他个人特性中的一个或多个来调节。图2A示出了阻塞性肺病的典型的体积-时间曲线图,其特点是测试末时的总体积在期望总体积处,或更典型地,刚好低于期望总体积,但是斜率相对较缓。图2B示出了限制性肺病的典型的体积-时间曲线图,其特点是测试末时的总体积远远低于期望的总体积,但是斜率相对陡。图2C示出了组合的阻塞性-限制性肺病的典型的体积-时间曲线图,其特点是测试末时的总体积远远低于期望总体积,并且斜率相对较缓。在匹配具体曲线图或评估具体曲线图的形状的过程中,模板匹配模块115和/或评估模块114可以有利地确定曲线图的第一特定部分的角度、曲线图第二特定部分的斜率和/或导数、曲线图中第一特定曲线的凹度、曲线图中第二特定曲线的凸度或曲线图(特定部分)的平滑度的测量中的一个或多个。任一这些形状特征可以,单独地或组合地,用于识别肺功能特性。
模板匹配模块115被配置为将具体曲线图的形状与形状模板的集合相比较。例如,可以由可靠性模块112和/或评估模块114指示模板匹配模块115,以执行关于具体曲线图的功能。模板匹配模块115可以包括形状模板的多个集合,它的使用取决于模板匹配模块115正在执行的功能。例如,模板匹配模块115可以指示或返回与具体曲线图的形状最匹配的形状模板。考虑到具体的形状模板的集合,该形状模板可以被称作那个具体曲线图的最佳形状模板。在一些实施例中,可以指示模板匹配模块115确定表明最佳形状模板与具体曲线图在多大程度上匹配的量化符,或者表明具体曲线图与最佳形状模板的一个或多个偏差的量化符。可以将这样确定的量化符与阈值进行比较。
可以与可靠性模块112一起使用的形状模板的集合包括用于每种呼吸描记测试问题的形状模板,呼吸描记的测试问题包括低于最大呼气或吸气努力、呼气或吸气开始延迟、呼气持续时间缩短、到达最大呼气体积流量延迟、呼气或吸气期间咳嗽、呼气体积的测量期间吸气、吸气量的测量期间呼气、吹口声门阻塞、吹口周围漏气和/或其他肺量测定的测试问题。
可以与评估模块114一起使用的形状模板的集合可以包括用于每种类别肺病的形状模板,肺病包括阻塞性和限制性肺病,和/或每种类型的肺病,包括肺气肿和神经肌肉衰弱。
通过例示,图3A、3B和3C示出了各种类别的肺病的流量-体积曲线图。如在图2A、2B和2C中那样,虚线表示健康受检者的呼气体积的期望曲线图。模板匹配模块115通过使用流量-体积形状模板可以对流量-体积曲线图进行操作。图3A示出了阻塞性肺病的典型的流量-体积曲线图,其特点是减少的呼气流量峰值和特有的下沉(或凹)曲线。图3B示出了限制性肺病的典型的流量-体积曲线图,其特点是减少的体积,但是形状通常与期望形状相似。图3C示出了组合的阻塞性-限制性肺病的典型的流量-体积曲线图。模板匹配模块115可以例如与评估模块114一起将图3A、3B和3C的典型的流量-体积曲线图用作形状模板。在匹配具体曲线图或评估具体曲线图的形状的过程中,模板匹配模块115和/或评估模块114可以确定曲线图的第一指定区段的角度、曲线图的第二指定区段的斜率、曲线图中第一指定曲线的凹度或曲线图中第二指定曲线的凸度中的一个或多个。
通过进一步例示,图5A、5B和5C示出了各种类型的肺病的流量-体积曲线图。X-轴示出了体积,例如以升为单位。X-轴下面的曲线表示吸气,而X-轴上面的曲线,像之前一样,表示呼气。与图2A、2B和2C相似,虚线表示健康受检者的呼气和/或吸气量的期望曲线图。图5A示出了肺气肿的典型的流量-体积曲线图,其特点是特有的下沉(或凹)呼气曲线。注意,图5A中的吸气曲线与期望曲线一致。图5B示出了单侧主支气管阻塞的典型的流量-体积曲线图。图5C示出了神经肌肉衰弱的典型的流量-体积曲线图。模板匹配模块115可以例如与评估模块114一起将图5A、5B和5C中的典型的流量-体积曲线图用作形状模板。因此,系统100实现了呼吸描记图的(诊断)解释自动化。
模板匹配模块115可以包括能基于受检者的性别、年龄、身高、体重、种族背景和/或其他个人特性中的一个或多个调节的形状模板。可以通过每个呼吸描记测试问题或肺病使用多个形状模板、近似具体形状的导出的公式、查找表和/或实现形状模板调节的其他方式来实现该调节。
本公开还可以用于在一段时期内评估单个受检者的肺功能。这段时期可以跨越支气管扩张剂使用前和使用后。备选地,这段时期可以跨越几天、几周、几个月和/或追踪(治疗)疗法的效果的其他持续时间,因为它们涉及如本公开论述的肺功能和/或肺功能特性。
图6图示了用于评估受检者肺功能的方法600。下文提出的方法600的操作意在例示。在一些实施例中,方法600可以与未描述的一个或多个额外的操作一起完成,和/或在没有所讨论的操作中的一个或多个的情况下完成。此外,图6图出的以及下文所述的方法600的操作顺序并非意在限制。
在一些实施例中,方法600可以在一种或多种处理设备中完成(例如,数字处理器、模拟处理器、被设计为处理信息的数字电路、被设计为处理信息的模拟电路、状态机和/或其他用于以电子方式处理信息的其他机构)。一个或多个处理设备可以包括响应于以电子方式存储于电子存储介质上的指令来执行方法600的一些或全部操作的一个或多个设备。所述一个或多个处理设备可以包括通过硬件、固件和/或软件配置的,专门设计用于执行方法600的一个或多个操作的一个或多个设备。
在操作602,接收呼气期间来自受检者气道的呼气气流。在一个实施例中,由与(图1所示且上文所述的)吹口144相同或相似的吹口来执行操作602。
在操作604,从接收的气流测量呼气体积。在一个实施例中,由与(图1所示且上文所述的)传感器140相同或相似的传感器来执行操作604。
在操作606,基于测得的的呼气气流生成表示呼气体积的曲线图。在一个实施例中,由与(图1所示且上文所述的)曲线图模块111相同或相似的曲线图模块来执行操作606。
在操作608,确定用于评估受检者肺功能的测得的呼气体积的可靠性。在一个实施例中,由与(图1所示且上文所述的)可靠性模块112相似或基本相同的可靠性模块来执行操作608。在一些实施例中,由与(图1所示且上文所述的)模板匹配模块115相似或基本相同的模板匹配模块来至少部分地执行操作608。
在操作610,通过确定第一秒(或可能小于或大于一秒的一段时间)呼气的初始呼气体积和/或总呼气体积来分析曲线图。在一个实施例中,由与(图1所示且上文所述的)分析模块113相同或相似的分析模块执行操作610。
在操作612,基于曲线图的形状评估肺功能特性和/或在操作610中执行曲线图分析。在一个实施例中,由与(图1所示且上文所述的)评估模块114相同或相似的评估模块执行操作612。在一些实施例中,由与(图1所示且上文所述的)模板-匹配模块115相同或相似的模板-匹配模块来至少部分地执行操作612。
基于当前认为是最实际和优选的实施例出于例示的目的在本文中详细描述了本发明,但要理解,这样的细节仅仅是为了这样的目的,本说明不限于所公开的实施例,而是相反,意在涵盖在权利要求的精神和范围之内的修改和等价布置。例如,要理解,本公开预期在可能的范围内,可以将任何实施例的一个或多个特征与任何其他实施例的一个或多个特征相组合。
在权利要求中,置于括号之间的任何附图标记都不应被解释为限制权利要求。词语“包括”或“包含”不排除存在权利要求中列出的那些之外的其他元件或步骤;在枚举了若干装置的装置型权利要求中,这些装置中的一些可以由同一件硬件来实现。元件前面的词语“一”不排除存在多个这样的元件。在枚举了若干装置的装置型权利要求中,这些装置中的一些可以由同一件硬件来实现。在互不相同的从属权利要求中记载了特定元件的仅有事实并不表示不能有利地使用这些元件的组合。
尽管基于当前认为是最实际和优选的实施例出于例示的目的详细描述了本发明,但要理解,这样的细节仅仅是为了该目的,本发明不限于公开的实施例,而是相反,意在涵盖在权利要求的精神和范围之内的修改和等价布置。例如,要理解,本发明预期,可以将任何实施例的一个或多个特征在可能的范围内与任何其他实施例的一个或多个特征相组合。

Claims (5)

1.一种用于通过自动化呼吸描记图分析和解释来评估具有气道的受检者的肺功能的系统,所述系统包括:
吹口(144),其被配置为在所述受检者的呼气期间从所述受检者的气道接收呼气气流;
传感器(140),其被配置为从接收到的呼气气流测量呼气体积;以及
一个或多个处理器(110),其被配置为执行计算机程序模块,所述计算机程序模块包括:
绘制模块(111),其被配置为由测量结果创建表示所述呼气期间的所述呼气体积的曲线图,其中,所述曲线图具有形状,
可靠性模块(112),其被配置为确定所述呼气期间的所述呼气体积的所述测量结果的可靠性,
以及
评估模块(114),其被配置为响应于由所述可靠性模块确定所述可靠性是适当地可靠的,基于所述曲线图的所述形状来评估所述受检者的肺功能特性;
其中,所述可靠性模块的操作是基于所述曲线图的所述形状的;对所述可靠性的确定包括将所述曲线图的形状与形状模板的第一集合进行比较,所述形状模板的第一集合与呼气体积的不可靠的测量结果相对应并包括不同类型的测试问题的模板;如果所述曲线图的形状与所述形状模板的第一集合中的一种模板充分匹配,则所述可靠性模块(112)确定所述测量结果不可靠;
其中,所述评估模块(114)将被确定可靠的所述曲线图的形状与形状模板的第二集合进行比较,所述形状模板的第二集合包括典型肺病的形状模板。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,对所述受检者的所述肺功能特性的评估是基于所述曲线图的区段的斜率的。
3.根据权利要求1所述的系统,其中,所述测量结果包括所述呼气的第一秒。
4.一种被配置为通过自动化呼吸描记图分析和解释来评估受检者的肺功能的系统,所述系统包括:
用于在所述受检者的呼气期间从所述受检者的气道接收呼气气流的装置(144);
用于从接收的呼气气流测量所述受检者的所述呼气期间的呼气体积的装置(140);
用于由测量结果创建表示所述呼气期间的呼气体积的曲线图的装置(111),其中,所述曲线图具有形状;
用于基于所述呼气期间的所述呼气体积来确定所述呼气期间的所述呼气体积的所述测量结果的可靠性的装置(112);以及
用于响应于确定所述呼气体积的所述测量结果是适当地可靠的,基于所述曲线图的所述形状来评估所述受检者的肺功能特性的装置(114);
其中,对所述呼气体积的所述测量结果的可靠性进行确定的所述装置的操作是基于所述曲线图的所述形状的,并且包括将所述曲线图的形状与形状模板的第一集合进行比较,所述形状模板的第一集合与呼气体积的不可靠的测量结果相对应并包括不同类型的测试问题的模板;如果所述曲线图的形状与所述形状模板的第一集合中的一种模板充分匹配,则所述装置(112)确定所述测量结果不可靠;
其中,所述用于基于所述曲线图的形状来评估所述受检者的肺功能特性的装置(114)将被确定可靠的所述曲线图的形状与形状模板的第二集合进行比较,所述形状模板的第二集合包括典型肺病的形状模板。
5.根据权利要求4所述的系统,其中,用于评估所述受检者的所述肺功能特性的装置的操作是基于所述曲线图的区段的斜率的。
CN201280016254.1A 2011-01-31 2012-01-24 自动化呼吸描记图分析和解释 Active CN103458784B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161437806P 2011-01-31 2011-01-31
US61/437,806 2011-01-31
PCT/IB2012/050316 WO2012104743A2 (en) 2011-01-31 2012-01-24 Automated spirogram analysis and interpretation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103458784A CN103458784A (zh) 2013-12-18
CN103458784B true CN103458784B (zh) 2017-03-29

Family

ID=45688923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280016254.1A Active CN103458784B (zh) 2011-01-31 2012-01-24 自动化呼吸描记图分析和解释

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10271767B2 (zh)
EP (1) EP2670304B1 (zh)
JP (1) JP6185390B2 (zh)
CN (1) CN103458784B (zh)
RU (1) RU2621393C2 (zh)
WO (1) WO2012104743A2 (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015036013A1 (en) * 2013-09-10 2015-03-19 Fundació Privada Barcelona Digital Centre Tecnològic Automatic quality control of forced spirometry
US10499992B2 (en) 2014-10-30 2019-12-10 Edda Technology, Inc. Method and system for estimating a deflated lung shape for video assisted thoracic surgery in augmented and mixed reality
US9972081B2 (en) * 2014-10-30 2018-05-15 Edda Technology, Inc. Method and system for estimating a deflated lung shape for video assisted thoracic surgery
DE102015202768A1 (de) * 2015-02-16 2016-08-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer Atemmanöver-Qualitätskennzahl für eine Atemgasanalyse, Verfahren und Vorrichtung zum Analysieren von Atemgas sowie Atemgasmessgerät
WO2017060828A1 (en) 2015-10-08 2017-04-13 Cordio Medical Ltd. Assessment of a pulmonary condition by speech analysis
CN106845860A (zh) * 2017-02-21 2017-06-13 中南大学湘雅医院 一种肺量计检查自动化质量控制的方法和装置
US10847177B2 (en) 2018-10-11 2020-11-24 Cordio Medical Ltd. Estimating lung volume by speech analysis
US11011188B2 (en) 2019-03-12 2021-05-18 Cordio Medical Ltd. Diagnostic techniques based on speech-sample alignment
US11024327B2 (en) 2019-03-12 2021-06-01 Cordio Medical Ltd. Diagnostic techniques based on speech models
US11484211B2 (en) 2020-03-03 2022-11-01 Cordio Medical Ltd. Diagnosis of medical conditions using voice recordings and auscultation
US11417342B2 (en) 2020-06-29 2022-08-16 Cordio Medical Ltd. Synthesizing patient-specific speech models
CN113012544B (zh) * 2021-02-01 2023-07-21 北京易优联科技有限公司 肺功能波形模拟测试方法、装置、计算机设备及存储介质
WO2022266042A1 (en) * 2021-06-16 2022-12-22 Empirico Inc. Treatment of mst1r related diseases and disorders
EP4355429A1 (en) * 2021-06-16 2024-04-24 Empirico Inc. Treatment of mst1 related diseases and disorders

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3991304A (en) * 1975-05-19 1976-11-09 Hillsman Dean Respiratory biofeedback and performance evaluation system
CN1486160A (zh) * 2000-04-07 2004-03-31 Pds健康护理产品公司 测量肺性能的装置和方法
CN101043913A (zh) * 2004-10-20 2007-09-26 雷斯梅德有限公司 用于检测无效吸气努力并改进患者-呼吸机相互作用的方法和装置
DE102007012330A1 (de) * 2007-03-14 2008-09-18 Ludwig-Maximilians-Universität München Verfahren zum Klassifizieren von Messergebnissen einer Lungenfunktionsprüfung

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4893632A (en) * 1988-04-13 1990-01-16 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for comparing waveform shapes of time-varying signals
US5137026A (en) * 1990-01-04 1992-08-11 Glaxo Australia Pty., Ltd. Personal spirometer
US5277196A (en) 1992-03-31 1994-01-11 The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services Portable spirometer with improved accuracy
WO1993019667A1 (en) * 1992-04-03 1993-10-14 Micromedical Industries Limited Sensor and system for physiological monitoring
JP3527302B2 (ja) 1994-12-20 2004-05-17 忠道 目黒 Fv波形解析のためのfv波形の合成方法
JP2001516253A (ja) 1997-03-17 2001-09-25 ノンインベイシブ モニタリング システムズ インコーポレイテッド 呼吸波形の神経と筋肉の呼吸との関りについて呼吸波形を分析する手段
AU2002234945A1 (en) 2001-03-02 2002-09-19 Norio Kihara Respiration function measuring system and its application
US20030013946A1 (en) * 2001-06-28 2003-01-16 Boehringer Ingelheim International Gmbh System and method for assisting in diagnosis, therapy and/or monitoring of a functional lung disease
MXPA05003815A (es) * 2002-10-09 2005-07-13 Compumedics Ltd Metodo y aparato para mantener y monitorear la calidad del sueno durante tratamientos terapeuticos.
US7162301B2 (en) * 2002-12-31 2007-01-09 Cardiac Pacemakers, Inc. Method and system for detecting capture with cancellation of pacing artifact
US7142911B2 (en) * 2003-06-26 2006-11-28 Pacesetter, Inc. Method and apparatus for monitoring drug effects on cardiac electrical signals using an implantable cardiac stimulation device
US7033323B2 (en) * 2004-02-04 2006-04-25 Deepbreeze Ltd. Method and system for analyzing respiratory tract air flow
EP1632178A1 (en) 2004-09-03 2006-03-08 ndd Medizintechnik AG Method for non-cooperative lung function diagnosis using ultrasound
JP4919627B2 (ja) 2005-07-25 2012-04-18 ミナト医科学株式会社 肺機能検査装置
US7865235B2 (en) * 2005-09-12 2011-01-04 Tan Thi Thai Le Method and system for detecting and classifying the mental state of a subject
RU2328969C1 (ru) * 2007-02-16 2008-07-20 Аркадий Моисеевич Поводатор Способ биотелеметрии внешнего дыхания человека
DE102007062214C5 (de) * 2007-12-21 2017-12-21 Drägerwerk AG & Co. KGaA Verfahren zum automatischen Steuern eines Beatmungssystems sowie zugehörige Beatmungsvorrichtung
EP2111790A1 (en) 2008-04-23 2009-10-28 Microlife Intellectual Property GmbH Measuring system, computer program, set of a measuring device and a computer program and method for operating the measuring system
JP5623518B2 (ja) 2009-06-24 2014-11-12 オリディオンメディカル 1987 リミテッドOridion Medical 1987 Ltd. 波形を生成するための方法および装置
US20120029376A1 (en) * 2010-07-28 2012-02-02 Pmd Healthcare Personal Spirometer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3991304A (en) * 1975-05-19 1976-11-09 Hillsman Dean Respiratory biofeedback and performance evaluation system
CN1486160A (zh) * 2000-04-07 2004-03-31 Pds健康护理产品公司 测量肺性能的装置和方法
CN101043913A (zh) * 2004-10-20 2007-09-26 雷斯梅德有限公司 用于检测无效吸气努力并改进患者-呼吸机相互作用的方法和装置
DE102007012330A1 (de) * 2007-03-14 2008-09-18 Ludwig-Maximilians-Universität München Verfahren zum Klassifizieren von Messergebnissen einer Lungenfunktionsprüfung

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013140186A (ru) 2015-03-10
WO2012104743A3 (en) 2012-11-15
RU2621393C2 (ru) 2017-06-05
CN103458784A (zh) 2013-12-18
EP2670304B1 (en) 2020-04-01
JP6185390B2 (ja) 2017-08-23
US10271767B2 (en) 2019-04-30
WO2012104743A2 (en) 2012-08-09
EP2670304A2 (en) 2013-12-11
US20130303932A1 (en) 2013-11-14
JP2014508583A (ja) 2014-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103458784B (zh) 自动化呼吸描记图分析和解释
JP5770186B2 (ja) 自発呼吸する被験者における肺コンプライアンスを定量化するためのシステム及び方法
CN102187343B (zh) 用于检测对象呼吸中呼吸功能不全的系统和方法
CA3005443A1 (en) Devices and methods for monitoring physiologic parameters
JP2005537068A5 (zh)
JP2016526466A (ja) 呼吸パラメータの決定
CN102596028B (zh) 用于对自主换气受试者中的肺顺应性进行量化的系统和方法
JP2008504068A (ja) 人工呼吸器支持を受けている患者の終末呼気陽圧(PEEPi)を非侵襲的に予測するための方法及び機器
EP2155060A1 (en) Method and system for assessing lung condition
US20110021940A1 (en) Incentive audio for pulmonary function diagnostics
CN108024758B (zh) 潮气末co2的简化显示
JP5923489B2 (ja) 進行中の心肺機能蘇生をモニタするシステム
JP6948643B2 (ja) 呼吸機能検査装置
CN108024759B (zh) 具有决策支持系统架构的二氧化碳描记
CN108135536A (zh) 经由参数优化的对呼吸动力学和患者努力的同时估计
US10426426B2 (en) Methods and apparatus for performing dynamic respiratory classification and tracking
JP6518885B1 (ja) 呼気検査装置
CN113838551B (zh) 一种肺功能仪的数据分析及质量控制仪器及其分析方法
TWI766640B (zh) 血糖濃度的評估方法及檢測裝置
US20240074724A1 (en) Monitoring airflow with b-mode ultrasound
UMAYAHARA A Novel Cough Strength Evaluation Method via Cough Sounds
WO2023237881A1 (en) Lung function testing
JP2004154175A (ja) 健康維持管理のための総合的呼吸機能検査方法および装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant