MX2014004534A - Un sistema y metodo para caracterizar una via respiratoria superior utilizando caracteristicas del habla. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a sistemas y métodos para tipificar al menos un parámetro anatómico de una vía respiratoria superior de un paciente analizando las propiedades espectrales de una elocución, que comprende: un acoplador mecánico que comprende medios para restringir la posición de la mandíbula del paciente; medios para grabar una elocución; y medios de procesamiento para determinar al menos un parámetro anatómico de la vía respiratoria superior a partir de la elocución grabada y comparar la elocución con un valor de umbral. Además la presente invención se refiere al uso de los sistemas antes mencionados como una herramienta diagnóstica para evaluar la apnea del sueño obstructiva.

Description

UN SISTEMA Y METODO PARA CARACTERIZAR UNA VIA RESPIRATORIA SUPERIOR UTILIZANDO CARACTERISTICAS DEL HABLA Campo de la Invención La presente invención se refiere a un sistema y método para tipificar una vía respiratoria superior utilizando características del habla.

Antecedentes de la Invención La Apnea del Sueño Obstructiva (OSA, por sus siglas en inglés) es una enfermedad por la cual la vía respiratoria superior se obstruye muchas veces por la noche a tal grado que el paciente es incapaz de respirar (apnea) o tiene un capacidad de respirar reducida (hipoapnea) . El diagnóstico de la OSA puede hacerse en un laboratorio del sueño monitoreando un paciente durante una medición nocturna. Si el número total de apneas e hipoapneas excede un cierto límite, se asigna el diagnóstico de la OSA.

Jung y otros describen que los indicadores predictivos de la OSA son las características anatómicas relacionadas con la vía respiratoria superior en el valor Predictivo del índice Kushida y se utiliza la faringometría acústica para la evaluación de la vía respiratoria superior en sujetos con o sin apnea del sueño obstructiva. (J Korean Med Sci, 2004. 19(5): p. 662-7). Jung y otros también describen que las características espectrales del habla, Ref. 247238 notablemente las vocales, dependen de las dimensiones anatómicas de la garganta. Como un resultado de lo anterior, las características espectrales del habla pueden utilizarse como indicadores de la OSA. Para esto puede utilizarse un faringómetro acústico para extraer activamente los parámetros geométricos de la vía respiratoria superior enviando una señal acústica a la garganta y procesando las reflexiones de lo anterior. Sin embargo, la validez de la prueba/reexaminación y la precisión de una medición de la faringometría acústica realizada por los dispositivos conocidos en la técnica no es tan alta.

CA2585824 describe un método para clasificar la OSA, principalmente para derivar información de flujo de los sonidos de la respiración en el oído, y combinarla con el nivel de ronquidos. Sin embargo, el método descrito en CA '824 solamente puede utilizarse para detectar apnea cuando sucede .

Además, desafortunadamente estas herramientas diagnósticas para la OSA comunes en la técnica se utilizan en un laboratorio del sueño, que es costoso, consumidor de tiempo y molesto para el paciente. Además, los métodos actualmente utilizados para la clasificación de la OSA son muy tediosos y laboriosos .

Por consiguiente aún existe la necesidad de una prueba mejorada y menos consumidora de tiempo para la investigación durante el día y la clasificación de la OSA en una forma corta y conveniente .

Breve Descripción de la Invención Es un objeto de la presente invención proveer un sistema y método para tipificar una vía respiratoria superior utilizando características del habla.

El objetivo anterior se logra mediante un método y sistema de acuerdo con la presente invención. Los aspectos particulares y preferidos de la invención se determinan en las reivindicaciones independientes y dependientes anexas. Las características de las reivindicaciones dependientes pueden combinarse con las características de las reivindicaciones independientes y con las características de las otras reivindicaciones dependientes según sea apropiado y no meramente como se determina explícitamente en las reivindicaciones .

Un primer aspecto de la invención se refiere a sistemas para tipificar al menos un parámetro anatómico de una vía respiratoria superior de un paciente mediante el análisis de las propiedades espectrales de una elocución, el sistema comprende: - un acoplador mecánico que comprende medios para restringir la posición de la mandíbula del paciente; - medios para grabar una elocución; y - medios de procesamiento para determinar al menos un parámetro anatómico de la vía respiratoria superior a partir de la elocución grabada y comparar la elocución con un valor de umbral .

En algunas modalidades la caracterización puede realizarse autónomamente. El sistema y método de acuerdo con la presente invención funciona independientemente: una vez que se inicia la operación, continúa hasta que la operación termina, sin intervención manual, pero posiblemente bajo el control de un controlador. Ventajosamente, el sistema de acuerdo con las modalidades de la presente invención puede autónomamente verificar si ese usuario ha realizado una elocución requerida.

En algunas modalidades los medios de procesamiento proveen retroalimentación en tiempo real. Aún en otras modalidades, el sistema además comprende medios para el reconocimiento de la voz para controlar la exactitud de la elocución grabada.

En otras modalidades el sistema además comprende medios para suministrar al menos un fármaco respiratorio a través de la vía respiratoria superior del paciente.

En una modalidad de la presente invención al menos un parámetro anatómico es la sección transversal de la vía respiratoria superior y en donde el sistema además comprende medios para determinar al menos un punto de tiempo cuando la sección transversal es la máxima durante una elocución.

En aún otra modalidad el sistema además comprende medios para suministrar al menos un fármaco respiratorio a través de tal vía respiratoria superior del paciente en al menos un punto de tiempo cuando la sección transversal de la vía respiratoria superior está en su máximo. En una modalidad de la presente invención el fármaco respiratorio que suministra los medios comprende un mecanismo de cronometraje.

Un segundo aspecto de la invención se refiere al uso se los sistemas antes mencionados como una herramienta diagnóstica para evaluar la apnea del sueño obstructiva.

Un aspecto más de la invención se refiere a métodos para evaluar al menos un parámetro anatómico de una vía respiratoria superior de un paciente mediante el análisis de las propiedades espectrales de una elocución, que comprende los pasos de: restringir una posición de la mandíbula del paciente ; - grabar una elocución; - comparar la elocución grabada con un valor de umbral; y - determinar al menos un parámetro anatómico de la vía respiratoria superior a partir de la elocución grabada y la comparación de la elocución grabada con un valor de umbral .

En modalidades preferidas el método además comprende el paso de proveer retroalimentación en tiempo real .

En algunas modalidades el método además comprende el paso de adaptar la posición del cuerpo del paciente.

En otras modalidades el método además comprende el paso de almacenar las propiedades espectrales de la elocución grabada en una base de datos .

En aún otras modalidades de la invención el valor de umbral se determina por medios de reconocimiento de la voz.

La invención de acuerdo con las modalidades de la invención además incluye un método en donde al menos un parámetro anatómico es la sección transversal de la vía respiratoria superior y en donde el método además comprende el paso de determine al menos un punto de tiempo cuando la sección transversal está en su máximo cuando se ejecuta una elocución .

Las modalidades de la invención incluyen un método que además comprende el paso de suministrar al menos un fármaco respiratorio en la vía respiratoria superior del paciente .

Las enseñanzas de la presente invención permiten diseñar métodos y sistemas mejorados para guiar a un usuario en la realización de mediciones precisas y confiables para tipificar una vía respiratoria superior.

Las anteriores y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, tomada junto con las figuras anexas, que ilustran, a manera de ejemplo, los principios de la invención. Esta descripción se da con el propósito de ilustración solamente, sin limitar el alcance de la invención. Las figuras de referencia citadas a continuación se refieren a las figuras anexas.

Breve Descripción de las Figuras La Fig. la es una representación esquemática del modelo articulatorio aproximado del tracto vocal.

La Fig. Ib es una ilustración esquemática del modelo articulatorio aproximado utilizando una concatenación de cuatro tubos acústicos cilindricos sin disipación.

La Fig. 2 es una representación esquemática del sistema de acuerdo con una modalidad de la presente invención .

La Fig. 3 ilustra un resultado representativo de una medición faringométrica acústica.

Las Fig. 4a y Fig. 4b ilustran una estimación en tiempo real del tracto de la vía respiratoria superior con base en los sonidos articulados utilizando un sistema de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

En las diferentes figuras, los mismos signos de referencia se refieren a los mismos o análogos elementos.

Descripción Detallada de la Invención La presente invención se describirá con respecto a modalidades particulares y con referencia a ciertas figuras, pero la invención no está limitada a éstas sino solamente por las reivindicaciones. Cualquier signo de referencia en las reivindicaciones no deberá construirse como limitante del alcance. Las figuras descritas son solamente esquemáticas y no limitantes. En las figuras, el tamaño de algunos de los elementos puede ser exagerado y no trazado a escala para propósitos ilustrativos.

Cuando se utiliza el término "que comprende" en la presente descripción y reivindicaciones, no excluye otros elementos o pasos. Cuando se utiliza un artículo indefinido o definido cuando se hace referencia a un pronombre singular, por ejemplo, "un" o "uno, una", "el, la", este incluye un plural de este pronombre a menos que se manifieste específicamente algo más.

Además, los términos, primero, segundo, tercero y similar en la descripción y en las reivindicaciones, se utiliza para distinguir entre elementos similares y no necesariamente para describir una secuencia, ya sea temporalmente, espacialmente , en graduación, o en cualquier otra forma. Se entiende que los términos así utilizados son intercambiables bajo circunstancias apropiadas y que las modalidades de la invención descritas en la presente son capaces de operar en otras secuencias a las descritas o ilustradas en la presente.

Además, los términos superior, inferior, sobre, debajo, o similar en la descripción y las reivindicaciones se utilizan para propósitos descriptivos y no necesariamente para describir posiciones relativas. Se entiende que los términos así utilizados son intercambiables bajo circunstancias apropiadas y que las modalidades de la invención descritas en la presente son capaces de operar en otras orientaciones diferentes a las descritas o ilustradas en la presente .

La referencia en toda esta especificación a "una modalidad" o "una modalidad" significa que una característica, estructura o aspecto particular descrito en conexión con la modalidad se incluye en al menos una modalidad de la presente invención. De esta forma, las apariciones de las frases "en una modalidad" o "en una modalidad" en varios lugares en toda esta especificación no necesariamente todas se refieren a la misma modalidad, pero es posible. Además, los aspectos, estructuras o características particulares pueden combinarse en cualquier forma adecuada, como será evidente para un experto en la técnica de esta descripción, en una o más modalidades.

Similarmente deberá apreciarse que en la descripción de las modalidades ilustrativas de la invención, varios aspectos de la invención algunas veces se agrupan juntos en una sola modalidad, figura, o su descripción con el propósito de perfilar la descripción y ayudar en el entendimiento de uno o más de los varios aspectos inventivos. Este método de descripción, sin embargo, no se interpretará como reflejando un intento de que la invención reivindicada requiere más aspectos que los expresamente recitados en cada reivindicación. Más bien, como lo reflejan las siguientes reivindicaciones, los aspectos inventivos se basan en todos los aspectos de una sola descripción detallada que se incorpora expresamente en esta descripción detallada, con cada reivindicación considerándose por sí misma como una modalidad separada de esta invención.

Además, a pesar de que algunas modalidades descritas en la presente incluyen algunas pero no otros aspectos incluidos en otras modalidades, las combinaciones de aspecto de diferentes modalidades significa que están dentro del alcance de la invención, y formar diferentes modalidades, como lo entendería un experto en la técnica. Por ejemplo, en las siguientes reivindicaciones, cualquiera de las modalidades reivindicadas puede utilizarse en cualquier combinació .

Además, algunas de las modalidades se describen en la presente como un método o combinación de elementos de un método que pueden implementarse por un procesador de un sistema de computadora o por otros medios para llevar a cabo la función. De esta forma, un procesador con instrucciones necesarias para llevar a cabo tal método o elemento de un método forma un medio para llevar a cabo el método o elemento de un método. Además, un elemento descrito en la presente de una modalidad de aparato es un ejemplo de un medio para llevar a cabo la función realizada por el elemento con el propósito de llevar a cabo la invención.

En la descripción provista en la presente, se determinan numerosos detalles específicos. Sin embargo, se entiende que las modalidades de la invención pueden practicarse sin estos detalles específicos. En otras instancias, los métodos, estructuras y técnicas bien conocidos no se han mostrado en detalle con el fin de no oscurecer un entendimiento de esta descripción.

Se proporcionan los siguientes términos o definiciones solamente para ayudar en el entendimiento de la invención.

El término "elocución" utilizado en la presente se refiere a una unidad del habla completa en lenguaje hablado. Está generalmente unido pero no siempre por silencio. Puede estar representado y delineado en lenguaje escrito en muchas formas. Es obvio que las elocuciones no existen en lenguaje escrito, solamente sus representaciones lo hacen.

El término "en tiempo real" se refiere a sistemas de hardware o software que se someten a una "restricción en tiempo real", por ejemplo fechas límites operacionales de la respuesta del evento al sistema. Como un resultado los programas en tiempo real preferiblemente se ejecutan dentro de restricciones estrictas en el tiempo de respuesta. En contraste un sistema no en tiempo real es uno para el cual no existe una fecha límite, aún si se desea o prefiere una rápida respuesta o alto rendimiento. La necesidad de software en tiempo real software por lo general- se trata en el contexto de sistemas operativos en tiempo real, y lenguajes de programación síncronos, que proporcionan estructuras en la cuales construir el software de aplicación en tiempo real. Los cálculos en tiempo real se puede decir que han fallado si no se contemplan antes su fecha límite, por lo tanto su fecha límite es relativa a un evento. Se debe cumplir una fecha límite en tiempo real, independientemente de la carga del sistema .

El término "articulador" u "órgano del habla" se refiere a los órganos que pueden producir los muchos sonidos o elocuciones necesarias para el lenguaje. Los órganos utilizados incluyen los labios, dientes, lengua, cresta alveolar, paladar duro, velo (paladar blando) , úvula y glotis. Los órganos del habla o articuladores pueden ser de dos tipos: articuladores pasivos y articuladores activos. Los articuladores pasivos permanecen estáticos durante la articulación del sonido, tales como los labios superiores, dientes, cresta alveolar, paladar duro, paladar blando, úvula, y pare de la faringe, mientras los articuladores activos se mueven con relación a los articuladores pasivos para producir sonidos del habla, en diferentes formas. Los articuladores activos más importantes son la lengua, el labio inferior y la glotis.

Los seres humanos producen elocuciones vía la interacción de diferentes estructuras fisiológicas de los articuladores en donde la energía aerodinámica se transforma en energía acústica. Energía aerodinámica se refiere al flujo de aire a través del tracto vocal. Su forma potencial es presión de aire; su forma cinética es el flujo de aire dinámico actual . La energía acústica es la variación en la presión del aire que puede representarse como ondas de sonido. Las cavidades de aire son contenedores de moléculas de aire de volúmenes y masas específicos. Las cavidades de aire principales presentes en el sistema articulatorio son la cavidad supraglotal y la cavidad subglotal . Estas se nombran así debido a la glotis, el espacio que se abre entre las cuerdas vocales internas de la laringe, separa las dos cavidades . La cavidad supraglotal o la cavidad orinasal se dividen en una subcavidad oral (la cavidad de la glotis hacia los labios excluyendo la cavidad nasal) y una subcavidad nasal (la cavidad del puerto velofaringeo) , que pueden cerrarse elevando el velo de los orificios nasales) . La cavidad subglotal consiste de la tráquea y los pulmones. La atmósfera externa para el tallo articulatorio también puede consistir de una cavidad de aire cuyos puntos de conexión potenciales con respecto al cuerpo son los orificios nasales y los labios. Cuando se buscan las propiedades de los sonidos vocálicos se pueden observar un número de propiedades de los sonidos vocálicos que nos dicen cómo deben generarse. Por ejemplo, si tienen un tono, son señales periódicas y diferentes vocales pueden tener diferentes timbres, por lo que deben tener diferentes amplitudes armónicas en sus espectros. Pero si la misma vocal puede pronunciarse en diferentes tonos, el tono debe determinarse independientemente de la calidad de la vocal y si la misma vocal puede pronunciarse en diferentes calidades de voz, la calidad de la voz de determinarse independientemente de la calidad de la vocal. La calidad vocálica parece que depende principalmente de la posición de la lengua: desde el frente hacia atrás y de abierto a cerrado, pero la calidad vocálica también puede verse afectada por la posición de otros articuladores , la mandíbula, los labios y el velo.

Todas estas características antes mencionadas de las vocales pueden analizarse, por ejemplo mediante el uso de modelos utilizados para describir la producción de sonidos vocálicos. Un método conocido que puede utilizarse para describir una vía respiratoria superior o un tracto vocal es el modelo articulatorio aproximado del tracto vocal ilustrado en la Fig. la. Un segmento elemental (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10 en la Fig. la) de la vía respiratoria superior se representa por un tubo cilindrico de una longitud específica y un área transversal . Cuando una onda de sonido se desplaza a través de una serie de tubos cilindricos que comprende diferentes áreas transversales, la onda de sonido se refleja parcialmente cuando cruza un segmento a otro. La Fig. Ib muestra una ilustración esquemática del modelo articulatorio aproximado utilizando una concatenación de cuatro tubos acústicos cilindricos sin disipación, cada con uno con una longitud li y un área transversal Ai. De esta forma la vía respiratoria superior puede verse como un tubo acústico de área transversal variable terminada por las cuerdas vocales en un extremo y por la abertura del labio en el otro.

Otro modelo que puede utilizarse es el modelo de fuente-filtro de producción de sonido en la vía respiratoria superior. Este modelo de producción de sonido asume una fuente de sonido y un filtro que moldea ese sonido, organizado de tal forma que la fuente y el filtro son independientes .

Esta independencia permite medir y cuantificar la fuente separadamente del filtro. Para sonidos vocálicos, la fuente del sonido es la vibración regular de las cuerdas vocales en la laringe y el filtro es el tubo del tracto vocal completo entre la laringe y los labios. El modelo de fuente-filtro también puede aplicarse a sonidos fricativos, por lo que la fuente del sonido es la turbulencia generada por el paso del aire a través de una constricción, y el filtro es el tubo del tracto vocal anterior a la constricción.

Es claro de lo anterior que las características espectrales del habla, en especial las vocales, claramente dependen de las dimensiones anatómicas de una garganta. Todos los articuladores que contribuyen a la formación espectral de una elocución pueden describirse y visualizarse en tiempo real por ejemplo por la aplicación de un método descrito por D. Hill y otros, en Proceedings of AVIOS '95, the 14th Annual International Voice Technologies Applications Conference of the American Voice 1/0 Society, San José Septiembre 11 -14 1995, AVIOS: San José, pp. 27-44. Para la presente invención preferiblemente los articuladores que influencian la sección transversal de una vía aérea se determinan. Más específicamente, la geometría de una vía respiratoria superior preferiblemente se determina utilizando los modelos antes mencionados. Además, la presente invención también puede aplicarse utilizando el ruido de la respiración natural inhalada/exhalada y no solamente la elocución, por ejemplo durante el sueño o antes de inhalación del fármaco.

Debido a que la vía respiratoria superior geométricamente es muy compleja y variable en tiempo, el establecimiento de un protocolo operativo estándar y el entendimiento de las posibles fuentes de artefactos son de gran importancia en la obtención de resultados confiables. De igual importancia es la capacidad de repetición de mediciones obtenidas para medir la validez de los resultados.

La invención de acuerdo con una modalidad se refiere a un sistema 10 para tipificar al menos un parámetro anatómico de una vía respiratoria superior de un paciente, por ejemplo una garganta o un tracto vocal, analizando las propiedades espectrales de una elocución. La invención proporciona en una modalidad un sistema para tipificar al menos un parámetro anatómico de una vía respiratoria superior de un paciente analizando las propiedades espectrales de una elocución, el sistema comprende: un acoplador mecánico 1 que comprende una boquilla 11 que restringe la posición de la mandíbula y que puede adaptarse anatómicamente de acuerdo con la elocución que se supone el paciente va a realizar; una unidad grabadora de sonido 2 para grabar una elocución, por ejemplo o el acoplador mecánico utilizado cono un micrófono de flotación libre; y un dispositivo de computación preferiblemente que comprende una memoria no transitoria adaptada para determinar al menos un parámetro anatómico de la vía respiratoria superior a partir de la elocución grabada y comparar la elocución con un valor de umbral.

El sistema de acuerdo con una modalidad de la invención se ilustrada en la Fig. 2. El sistema comprende un acoplador mecánico 1 que se utiliza para transmitir una señal de sonido audible generada, por ejemplo una elocución vocal o una elocución no vocal, como por ruido de la respiración natural inhalado/exhalado, de la cavidad a ser examinada en el sistema 10. En modalidades de la presente invención ambas elocuciones vocálicas y no vocálicas pueden generarse, sin embargo las elocuciones vocálicas pueden proporcionar menos información en el sistema de vías aéreas inferior cuando se comparar con las elocuciones no vocálicas. En una modalidad de la invención el acoplador mecánico 1 permite la restricción de la posición de la mandíbula. Lo anterior está en una modalidad de la invención habilitada por el uso de diferentes boquillas 11 que puede adaptarse anatómicamente de acuerdo con la elocución que se supone el paciente va a realizar. La boquilla 11 puede asegurar, por ejemplo, que los dientes y la mandíbula estén en cierta posición y que la abertura de la boca tenga un diámetro muy específico llevando a configuraciones de medición bien definidas. Además, la boquilla 11 puede restringir la posición de la lengua también. Venta osamente cuando la posición de la mandíbula se fija y los dientes y la mandíbula están en cierta posición, la abertura de la boca tiene un diámetro muy específico llevando a que la variabilidad de las elocuciones se reduzca y de esta forma mejore la precisión de la medición.

El acoplador mecánico 1 además puede comprender una sonda 12. El acoplador mecánico 1 y, en una modalidad de la invención, la sonda 12 pueden comprender medios para grabar una elocución, por ejemplo mediante el uso de una unidad grabadora de sonido 2 grabar las elocuciones. En una modalidad de la invención el acoplador mecánico 1 y la sonda 12 pueden tener una forma tubular pero pueden aplicarse diferentes formas también. En alguna modalidad, la unidad grabadora de sonido 2 está integrada con el tubo formado por el acoplador 1 y la sonda 12. Esto puede habilitarse por ejemplo integrando un micrófono de ronquidos en un OptiVent Inline Spacer ambos desarrollados por Philips Respironics. La configuración ilustrada en la Fig. 2 muestra una sonda tubular 12 por lo que la sonda tubular 3 misma puede utilizarse como un micrófono de flotación libre 2 sin una conexión bien definida para que un usuario genere las elocuciones o ruido de respiración inhalado/exhalado . Un micrófono de flotación libre es un micrófono en donde su cabezal no tiene contacto con el elemento de amortiguación o el tambor y que es recibido en un soporte. La unidad grabadora de sonido 2 está en una modalidad de la invención conectada a medios de procesamiento 5. En otra modalidad de la invención los medios de procesamiento 5 pueden determinar los parámetros anatómicos de la vía respiratoria superior a partir de la elocución grabada o ruido de la respiración inhalada/exhalada y comparar los parámetros anatómicos determinados con un valor de umbral. Además, los medios de procesamiento 5 pueden proveer retroalimentación en tiempo real como un resultado del procesamiento de los datos obtenidos en tiempo real. Los medios de procesamiento 5 pueden ser un dispositivo de computación que comprende en una modalidad de la invención una memoria no transitoria. Más específicamente una computadora personal, una computadora portátil, un computadora de tableta, un teléfono inteligente, un teléfono móvil, un pantalla de reloj, o cualquier pantalla visual electrónica que pueda comprender una pantalla táctil puede utilizarse. En otra modalidad de la presente invención los medios de procesamiento 5 pueden ejecutarse por una sola operación por ejemplo con respecto a un botón predeterminado, y por lo tanto pueden ejecutarse por una operación extremadamente simple. Todos los medios de procesamiento 5 conocidos por el experto en la técnica pueden utilizarse, así como cualquier software que permitirá la caracterización de los parámetros anatómicos necesarios también pueden aplicarse. Por ejemplo, adicionalmente se puede utilizar una versión adaptadas del software EncorePro 2 de Philips que puede desplegar los datos de cumplimiento del paciente almacenados por los varios elementos del sistema de acuerdo con la presente invención a través de análisis gráfico y estadístico. Con Encoré Pro, el historial terapéutico del paciente puede mantenerse y el cumplimiento de la terapia del paciente puede evaluarse.

El sistema de acuerdo con las modalidades de la presente invención además puede comprender medios para instruir y controlar la posición del cuerpo del paciente. La geometría de la vía respiratoria superior a diferentes posiciones del cuerpo (por ejemplo, acostado y parado) puede ser importantes para obtener buenos factores discriminatorios entre los pacientes que sufren de OSA y pacientes que no sufren de OSA. Los medios para instruir y controlar la posición del cuerpo del paciente pueden por ejemplo habilitarse mediante a adición de un acelerómetro 3D para el sistema como se ilustra en la Fig. 2, que da la orientación del sistema y puede utilizarse para instruir y controla al paciente vía la interface de usuario (por ejemplo se podría solicitar paciente que tome primero una medición estando parado y después en la posición acostada) .

En otras modalidades, los medios de procesamiento 5 también pueden conectarse a una base de datos 4 (local o remotamente) y por ejemplo se puede utilizar un altoparlante, una pantalla o ambos 6 como medios para proporcionar la retroalimentación para un usuario. En una modalidad de la invención la pantalla comprende una interface para instruir y proporcionar retroalimentación al sujeto de prueba, por lo cual la utilidad de la interface es muy fácil de utilizar por el sujeto de prueba. En aún otra modalidad de la invención la interface de usuario comprende al menos una pantalla, por lo cual una pantalla puede ser una pantalla principal mientras otra pantalla puede utilizarse para seleccionar un parámetro particular, por ejemplo una compresión. Además, mucha de la funcionalidad que es importante para un buen resultado que puede hacer autónomamente por el dispositivo se hace por el sistema mismo. Un ejemplo de esto es la determinación de las imágenes por segundo que se hace por medio de la determinación del número de imágenes en la secuencia y la longitud del fragmento del habla y calculando las imágenes por segundo utilizando estos.

De acuerdo con algunas modalidades la base de datos 4 en una modalidad de la invención contiene una secuencia de elocuciones predefinida que un usuario puede realizar. En algunas modalidades, la base de datos 4 puede contener un grupo de secuencias, a partir de la cual un operador puede seleccionar .

En otras modalidades, los medios de procesamiento 5 por ejemplo pueden estar integrados o instalados en un dispositivo móvil, por ejemplo un teléfono móvil. En este ejemplo, una pantalla o bocina del teléfono móvil puede utilizarse como medios para proporcionar retroalimentación a un usuario y por consiguiente un micrófono integrado que es estándar en un teléfono móvil puede utilizarse como una unidad grabadora de sonido. En una modalidad de la invención el acoplador mecánico 1 puede ser una cubierta que se puede acoplar al teléfono celular por lo cual la cubierta comprende un tubo en el frente del micrófono. En otra modalidad de la invención el tubo puede utilizarse como medios para fijar el montaje de un usuario en una forma predefinida con relación al micrófono integrado.

Ventajosamente, al utilizar un teléfono móvil se habilitan las mediciones precisas simples y convenientes para la filtración durante el día para apnea de sueño obstructiva (OSA) . Además, la mayoría de los dispositivos móviles comprenden un acelerómetro, que fácilmente se adaptaría para instruir y controlar una posición del cuerpo del paciente.

La invención de acuerdo con algunas modalidades puede proporcionar retroalimentación en tiempo real para una administración y suministro óptimos del fármaco respiratorio. El conocimiento de la anatomía de la vía respiratoria superior puede mejorar la proporción de los fármacos administrados que han sido suministrados en una ubicación deseada. Los sistemas de suministro de fármacos conocidos en la técnica no son eficientes ya que solamente aproximadamente el 25% del fármaco administrado se suministra en donde se debe, mediante la obtención de retroalimentación en tiempo real sobre las vías respiratorias superiores se puede modelar el flujo de las partículas a través de las vía respiratorias superiores. El conocimiento de la anatomía de la vía respiratoria superior puede mejorar la proporción del fármaco administrado que deberá suministrarse a la ubicación deseada. En el suministro del fármaco respiratorio el problema es hacer llegar el fármaco "más allá de la garganta" . Una vez que llega más allá de la garganta existen varias rutas sistémicas para que el fármaco llegue a los alveolos objetivo. Más fármacos suministrados "más allá de la garganta" significa un tiempo de tratamiento más corto que es un diferenciador real. Los medios para suministrar al menos un fármaco respiratorio a través de la vía aérea de un paciente puede ser por ejemplo un dispositivo de aerosol, se puede utilizar el sistema I-neb AAD de Philips Respironics que es un sistema generador de aerosol rápido. Al aplicar la técnica de aerosol, puede obtenerse una distribución uniforme de los fármacos con un mayor grado de penetración dentro de la región periférica o alveolar del pulmón. La dosis exacta de los fármacos respiratorios puede calcularse y visualizarse aplicando una modelación del flujo y con base en este suministro de partículas se modela por ejemplo por la aplicación de herramientas CFS como por ejemplo Star CD y Star CCM+ fabricados por CD-adapco. Más específicamente el suministro de partículas y el cronometraje de la generación del aerosol pueden optimizarse y en esta forma el suministro del fármaco puede personalizarse pero restringido por la prescripción del medicamento. En algunas modalidades de la invención la sección transversal de la vía respiratoria superior se determina por los medios de procesamiento 5 y además puede determinarse un punto en el tiempo cuando la sección transversal es la máxima durante una elocución. Este punto de tiempo cuando la sección transversal de la vía respiratoria superior está en su máximo, puede utilizarse para el cronometraje de la generación del aerosol, que después puede optimizarse para el suministro del fármaco, de esta manera proporcionando el método de calibración. Además, puede utilizarse un acoplador mecánico que restringe la posición de la mandíbula, por ejemplo mediante la aplicación de una boquilla escalonada (K. Nikander y otros, en "Manipulation of upper airway volume using a stepped-mouthpiece" ERS, Septiembre 2010) como una forma de forzar las vías respiratorias superiores para abrirse. La retroalimentación al paciente en la forma en que se abre su vía respiratoria superior es benéfica para este objetivo. Además puede soportar la adherencia y aceptación. Ventajosamente las modalidades de la presente invención permiten que la cantidad de fármaco suministrado sea más controlable, consistente y repetible sobre las varias sesiones de terapia.

Un método de acuerdo con una modalidad de la invención puede comprender los siguientes pasos: el sistema le dice al paciente que elocución realizar, el cual el sistema graba. En un siguiente paso un medio de procesamiento 5 puede realizar una verificación de la exactitud de la elocución grabada, por ejemplo por medios de reconocimiento de la voz para determinar si se ha realizado la elocución correcta. Se pueden utilizar varios modelos de reconocimiento de voz conocidos en la técnica para permitir lo anterior, por ejemplo mediante la aplicación de un método de series del vector Taylor para reconocimiento independiente del ambiente, o por el uso de un esquema de combinación del modelo paralelo (PMC) , o modelos Markov ocultos. Si la elocución no fue correcta, el sistema puede solicitar al paciente repetirla. En un siguiente paso, el sistema puede repetir los pasos previos hasta que todas las elocuciones predefinidas se hayan realizado correctamente por el paciente. Los medios de procesamiento después pueden extraer y analizar las características importantes para el diagnóstico de OSA. Un ejemplo de un método que se puede utilizar se describe por Robb y otros en Vocal tract resonance characteristics of adults with obstructive sleep apnea en Acta Otolaryngology, 1997, 117(5): p. 760-3. 0 como una modalidad alternativa, se pueden aplicar los siguientes pasos: las propiedades espectrales de las elocuciones pueden analizarse, resultando en una determinación de los parámetros anatómicos de la vía respiratoria superior, por ejemplo las dimensiones de la garganta entre las cuerdas vocales y la boca. En una modalidad de la invención las dimensiones derivadas pueden utilizarse como un indicador para OSA. En otras modalidades las dimensiones pueden enlazarse a otras mediciones para la cuales la potencia predictiva ya se ha establecido, por ejemplo los datos de medición faringométrica acústica como se ilustra en la Fig. 3. La Figura 3, tomada de Jung y otros, muestra la respuesta representativa de una edición f ringométrica acústica, que tiene un área de parámetros en el eje Y e la distancia del parámetro en el eje X. Se pueden distinguir 5 parámetros en la gráfica (como se enfatiza por las flechas y una línea gruesa) : (1) área de empalme orofaríngea (OPJ, por sus siglas en inglés) , (2) Apmax, el área faríngea máxima, (3) área de la glotis (GL) , (4) Apmean el área faríngea media de OPJ para GL y (5) Vp, el volumen faríngeo como el área integrada bajo la curva entre OPJ y GL. Todos los parámetros pueden calcularse a través de por ejemplo, los medios de procesamiento de acuerdo con las modalidades de la presente invención.

Alternativamente, los valores también pueden enlazarse a la presencia de OSA en una prueba que se corre específicamente para la derivación de un detector con base en las características del habla. Otro método para derivar las dimensiones transversales de los labios a la glotis es mediante la aplicación de codificación del habla por medio de por ejemplo la Codificación Predictiva Lineal (LPC, por sus siglas en inglés) . La LPC ha sido implementada para modelar el tracto vocal humano. Este método también puede utilizarse para obtener un estimado en tiempo real de la geometría de la garganta instantánea para optimizar el suministro del fármaco respiratorio en términos de una deposición más eficiente y tiempos de tratamiento más cortos como se ilustra en las Figs . 4a y 4b.

Las modalidades de la presente invención proporcionan retroalimentación al paciente mientras él/ella mantiene su garganta abierta por los sonidos de elocuciones, por ejemplo exhalando. En una inhalación posterior, mientras se mantiene la garganta fijada, el suministro del fármaco puede tomar lugar. La retroalimentación directa puede mejorar la adherencia y cumplimiento.

En algunas modalidades de la invención los valores determinados pueden compararse con umbrales predefinidos o utilizados por un clasificador más sofisticado para dar una probabilidad de que el paciente está sufriendo de OSA como se ilustra en las Figs. 4a y 4b. El resultado puede darse a un operador. Un ejemplo de un clasificador es por ejemplo el clasificador Bayesiano sin experiencia conocido en la técnica. El clasificador también puede incluir medidas fisiológicas tales como BMI y la circunferencia del cuello para aumentar el funcionamiento de la clasificación. La presente invención adicionalmente puede aplicarse por fenotipificación OSA. Las dimensiones de la garganta obtenidas de los medios de procesamiento pueden ayudar a identificar diferentes tipos de OSA, proporcionando una indicación para el tratamiento más exitoso (cirugía, CPAP) .

Una modalidad alternativa de la presente invención es un sistema que comprende un modo de entrenamiento. El modo de entrenamiento puede aplicarse a dos grupos de pacientes, un grupo diagnosticado con OSA y otro grupo diagnosticado sin OSA. Cuando los dos grupos se examinan, los datos de referencia pueden obtenerse lo cuales después se utilizan en mediciones futuras.

El procesador después autónomamente puede entrenar al clasificador implementado para ser utilizado en pruebas futuras .

En aún otra modalidad el sistema no solamente se utiliza para una medición de una sola vez sino se utiliza en revisiones repetitivas. En este punto los resultados del paciente pueden almacenarse en una base de datos (local o remotamente, no necesariamente idéntica a la base de datos previamente mencionada) . La vez siguiente que el paciente recibe una revisión, el sistema puede utilizarse para registrar otra medición. Esto después puede compararse con los resultados previos de este paciente. Esto reduce la importancia de números absolutos obtenidos durante una medición de una vez y permite la observación y evaluación de una tendencia. Para simplificar la comparación de varias mediciones, el sistema puede equiparse con un módulo de reconocimiento de altavoz del estado de la técnica. Este autónomamente puede asignar nuevas mediciones a las mediciones previas por medio de la identificación del altavoz con base en las elocuciones realizadas.

Otros arreglos para obtener los objetivos del dispositivo que modaliza la invención serán obvios para el experto en la técnica.

Se entiende que a pesar de que las diferentes modalidades, las construcciones y configuraciones específicas, así como materiales, se han explicado en la presente para dispositivos de acuerdo con la presente invención, pueden hacerse varios cambios o modificaciones en la forma y detalle sin apartarse del alcance y espíritu de esta invención.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (15)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un sistema para tipificar al menos un parámetro anatómico de una vía respiratoria superior de un paciente analizando las propiedades espectrales de una elocución, caracterizado porque comprende: - un acoplador mecánico que comprende medios para restringir la posición de la mandíbula del paciente; - medios para grabar una elocución: y - medios de procesamiento para determinar al menos un parámetro anatómico de la vía respiratoria superior a partir de la elocución grabada y comparar la elocución con un valor de umbral .

2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de procesamiento proveen retroalimentación en tiempo real.

3. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque además comprende medios para reconocimiento de voz para controlar la corrección de la elocución grabada.

4. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque además comprende medios para suministrar al menos un fármaco respiratorio a través de la vía respiratoria superior del paciente.

5. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos un parámetro anatómico es la sección transversal de la vía respiratoria superior y en donde el sistema además comprende medios para determinar al menos un punto de tiempo cuando la sección transversal es la máxima durante una elocución.

6. El sistema de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque además comprende medios para suministrar al menos un fármaco respiratorio a través de la vía respiratoria superior del paciente en al menos un punto de tiempo cuando la sección transversal de la vía respiratoria superior está en su máximo.

7. El sistema de conformidad con la reivindicación 4 o 6, caracterizado porque los medios de suministro del fármaco respiratorio comprenden un mecanismo de cronometraje.

8. El uso de un sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, como una herramienta de diagnóstico para evaluar la apnea del sueño obstructiva .

9. Un método para evaluar al menos un parámetro anatómico de una vía respiratoria superior de un paciente analizando las propiedades espectrales de una elocución, caracterizado porque comprende los pasos de: restringir una posición de la mandíbula del paciente ; grabar una elocución; comparar la elocución grabada con un valor de umbral ; y determinar al menos un parámetro anatómico de la vía respiratoria superior a partir de la elocución grabada y la comparación de la elocución grabada con un valor de umbral .

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque además comprende el paso de proveer retroalimentacion en tiempo real.

11. El método de conformidad con la reivindicación 9 o 10, caracterizado porque además comprende el paso de adaptar la posición del cuerpo del paciente.

12. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque además comprende el paso de almacenar las propiedades espectrales de la elocución grabada en una base de datos.

13. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el valor de umbral se determina por medios de reconocimiento de la voz .

1 . El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque al menos un parámetro anatómico es la sección transversal de la vía respiratoria superior y en donde el método además comprende el paso de determinar al menos un punto de tiempo cuando la sección transversal está en su máximo cuando se ejecuta una elocución .

15. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizado porque además comprende el paso de suministrar al menos un fármaco respiratorio en la vía respiratoria superior del paciente.