RU2621393C2 - Автоматизированные анализ и расшифровка спирограмм - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к медицине и может быть использована для оценки функции легких субъекта. Группа изобретений представлена способом и системой. Принимают выдыхаемый поток воздуха из дыхательных путей субъекта при выдохе субъекта. Измеряют объем выдоха при выдохе субъекта по принятому выдыхаемому потоку воздуха. Создают график, представляющий объем выдоха при выдохе, причем график имеет форму. Определяют достоверность измеренного объема выдоха при выдохе при оценке функции легких субъекта. Оценивают на основе формы графика характеристики функции легких субъекта в ответ на определение того, что измеренный объем выдоха при выдохе является достоверным. Этап оценки содержит сравнение формы графика с набором эталонов форм. Набор эталонов форм включает в себя эталон формы для каждой из множества характеристик легочных заболеваний. Определяют характеристики формы для графика: угол наклона первого указанного участка графика, наклон и/или производную второго указанного участка графика, вогнутость первой указанной кривой графика, выпуклость второй указанной кривой графика или меры плавности графика. Система содержит: средство (144) приема выдыхаемого потока воздуха из дыхательных путей субъекта при выдохе; средство (140) измерения объема выдоха при выдохе субъекта по принятому выдыхаемому потоку воздуха; средство (111) создания графика; средство (112) определения на основе объема выдоха при выдохе достоверности измеренного объема выдоха; средство (114) оценки на основе формы графика характеристик функции легких субъекта. Группа изобретений позволяет провести оценку функции легких субъекта за счет оценки достоверности измерений, сравнения формы графика с набором эталонов форм, определения наиболее значимых характеристик формы графика. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к компьютерному анализу и расшифровке спирограмм.

Использование спирометрии хорошо известно в качестве способа оценки функции легких. Измеряя максимальный объем принудительного выдоха пациента (иначе называемого субъектом), обученный медик может диагностировать множество состояний, связанных с нарушением дыхания субъекта. Обычно используемые спирометры могут применяться для проведения количественных измерений, таких как форсированная жизненная емкость (FVC: общий объем воздуха, который может принудительно быть выдохнут при одном выдохе), объем форсированного выдоха за одну секунду (FEV1: объем воздуха, выдыхаемый в первую секунду одного выдоха) и отношение FEV1 к FVC. Субъектов просят вдохнуть как можно глубже и принудительно сильно выдохнуть, прилагая максимальное усилие. Некоторые спирометры способны строить диаграммы (иначе называемые графиками), показывающие выдох субъекта, например, график зависимости между объемом и временем и/или график зависимости между потоком и объемом. Оба типа графиков представляют объем выдоха при выдохе и обычно именуются спирограммами.

Неправильно проведенное или выполненное исследование может привести к результатам измерений и/или графикам низкого качества, которые, в свою очередь, могут отрицательно повлиять на качество любого основанного на них диагноза. Для надлежащего использования спирометров и расшифровки полученных результатов измерений требуется много знаний. Соответственно, существует необходимость в упрощении как проведения спирометрического исследования, так и расшифровки измерений должным образом выполненного спирометрического исследования, в частности, его спирограмм.

Соответственно, задачей одного или более вариантов осуществления настоящего изобретения является обеспечение способа оценки функции легких субъекта, при этом способ реализуется диагностическим устройством, выполненным с возможностью исполнения одного или более компьютерных программных модулей. В одном из вариантов осуществления способ содержит этапы, на которых принимают выдыхаемый поток воздуха из дыхательных путей субъекта при выдохе субъектом; измеряют по принятому выдыхаемому потоку воздуха объем выдоха при выдохе субъектом; создают график, представляющий объем выдоха при выдохе, при этом график имеет некоторую форму; определяют достоверность измеренного объема выдоха во время выдоха при оценке функции легких субъекта; и оценивают характеристики функции легких субъекта на основе формы графика.

В еще одном варианте одного или более вариантов осуществления настоящего изобретения предоставляется система оценки функции легких субъекта, использующая дыхательные пути. В одном из вариантов осуществления система содержит мундштук, датчик и один или более процессоров. Мундштук выполнен с возможностью приема выдыхаемого потока воздуха из дыхательных путей субъекта при выдохе. Датчик выполнен с возможностью измерения объема выдоха, исходя из принятого потока выдыхаемого воздуха. Один или более процессоров выполнены с возможностью исполнения компьютерных программных модулей, содержащих графический модуль, модуль проверки достоверности, модуль анализа и модуль оценки. Графический модуль выполнен с возможностью создания графика, представляющего объем выдоха при выдохе, при этом график имеет некоторую форму. Модуль проверки достоверности выполнен с возможностью определения квантификатора проверки достоверности измеренного объема выдоха при оценке функции легких субъекта. Модуль анализа выполнен с возможностью анализа измеренного объема выдоха посредством определения исходного объема выдоха в первом периоде выдоха или общего объема выдоха при выдохе или и того и другого. Модуль оценки выполнен с возможностью оценки характеристик функции легких субъекта на основе данных, принятых от модуля анализа.

В еще одном варианте из числа одного или более вариантов осуществления предоставляется система, выполненная с возможностью оценки функции легких субъекта. В одном варианте осуществления система содержит средство приема выдыхаемого потока воздуха из дыхательных путей субъекта при выдохе субъекта; средство измерения по принятому выдыхаемому потоку воздуха объема выдоха при выдохе субъекта; средство создания графика, представляющего объем выдоха при выдохе, при этом график имеет некоторую форму; средство определения на основании объема выдоха при выдохе достоверности измеренного объема выдоха при выдохе при оценке функции легких субъекта; и средство оценки на основании формы графика характеристик функции легких субъекта.

Эти и другие задачи, признаки и характеристики настоящего изобретения, а также способы действия и функции сопутствующих элементов структуры и объединение частей и экономических показателей изготовления станут более понятны после рассмотрения последующего описания и приложенной формулы изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи, которые все вместе образуют часть настоящего описания, в котором схожие номера позиций обозначают соответствующие части на различных чертежах. Следует, однако, четко понимать, что чертежи служат только для целей иллюстрации и описания и не предназначены для определения ограничений изобретения.

Фиг. 1 схематически изображает систему, выполненную с возможностью оценки функции легких субъекта, субъекта и пользователя.

Фиг. 2A, 2B и 2C изображают графики зависимости объема от времени для различных видов заболеваний легких.

Фиг. 3A, 3B и 3C изображают графики зависимости между потоком и объемом для различных видов заболеваний легких.

Фиг. 4A, 4B, 4C и 4D изображают графики зависимости между потоком и объемом для различных проблем при получении спирограмм.

Фиг. 5A, 5B и 5C иллюстрируют графики зависимости между потоком и объемом для различных типов заболеваний легких.

Фиг. 6 иллюстрирует способ оценки функции легких субъекта.

Как здесь указано, ссылки в единственном числе включают в себя ссылки во множественном числе, если контекст явно не указывает иное. Как здесь указывается, формулировка, что одна или более частей или компонент "связаны" должна означать, что части соединены или действуют вместе, прямо или косвенно, то есть, через одну или более промежуточных частей или компонент, пока существует связь между ними. Термин "непосредственно связанный" означает, что два элемента находятся в прямом контакте друг с другом. Термин "жестко связанные" или "зафиксированные", как он используется здесь, означает, что два компонента связаны так, чтобы двигаться как один, в то же время сохраняя постоянную ориентацию относительно друг друга.

Как здесь используется, слово "единый" означает "созданный как единая часть или блок". То есть, компонент, включает в себя части, созданные отдельно, которые затем соединяются вместе как блок, не является "единым" компонентом или телом. Формулировка, что две или более части или компонента "находятся в зацеплении" друг с другом, как она используется здесь, должна означать, что части подвергаются воздействию силы относительно друг друга или через одну или более промежуточных частей или компонент. Термин "количество", как он используется здесь, должен означать целое число, такое как единица или большее, чем единица (то есть, множество).

Используемые здесь выражения, указывающие направление, такие как, для примера и без ограничения, верх, низ, левый, правый, верхний, нижний, передний, задний и их производные, относятся к ориентации элементов, показанных на чертежах, и не ограничиваются заявленным в формуле изобретения, если иное не выражено здесь в явном виде.

Фиг. 1 схематично изображает систему 100, выполненную для оценки функции легких субъекта, субъекта и пользователя. В частности, система 100 принимает выдыхаемые потоки воздуха, измеряет их и создает графики параметров выдыхаемого потока воздуха из дыхательных путей субъекта при выдохе субъекта. Достоверность графика (спирограммы) определяется перед оценкой характеристик функции легких на основании измеренного объема выдоха и/или формы графика. В одном варианте осуществления система 100 содержит один или более процессоров 110, пользовательский интерфейс 120, электронное запоминающее устройство 130, датчик 140, мундштук 144 и/или другие компоненты. Для выполнения исследования субъект делает выдох в мундштук 144 системы 100, обеспечивая обнаружение и измерение потока воздуха датчиком 140, подобно стандартному спирометру. Один или более модулей в процессоре 110 создают график по измерению потока воздуха. Далее определяют достоверность созданного графика. Затем, после того, как график считается достоверным, предоставляется автоматизированная расшифровка и/или диагностика результатов.

Мундштук 144 выполнен с возможностью приема выдыхаемого потока воздуха из дыхательных путей субъекта 106 при выдохе. Датчик 140 выполнен с возможностью измерения по принятому выдыхаемому потоку воздуха объема выдоха при выдохе субъекта. Мундштук 144 по текучей среде соединяется с датчиком 140. Графический модуль 111 выполнен с возможностью создания графика, представляющего измеренный объем выдоха при выдохе субъекта. Измерения принятого выдыхаемого потока воздуха могут также включать в себя одну или более из таких характеристик, как поток, давление, влажность, скорость, ускорение и/или другие характеристики, относящиеся к выдыхаемому потоку воздуха. Система 100 может дополнительно быть выполнена с возможностью измерения и графического представления вдыхаемого потока воздуха субъекта для диапазона параметров, подобных тем, которые используются для потока выдыхаемого воздуха. Графики для выдыхаемого потока воздуха и вдыхаемого потока воздуха могут объединяться, например, в графике зависимости между потоком и объемом.

Электронное запоминающее устройство 130 содержит электронный носитель для хранения данных, который хранит информацию в электронном виде. Электронный носитель для хранения данных электронного запоминающего устройства 130 может включать в себя системное запоминающее устройство, которое предоставляется как неотъемлемая (то есть, по существу, несъемная) часть системы 100 и/или как съемное запоминающее устройство, которое соединяется с возможностью снятия с системой 100 посредством, например, порта (например, USB-порта, порта Fire Wire и т.д.), или как то и другое или как привод (например, привод жесткого диска и т.д.). Электронное запоминающее устройство 130 может включать в себя один или более оптически считываемых носителей хранения данных (например, оптические диски и т.д.), магнитно считываемых носителей для хранения данных (например, магнитная лента, дисковод магнитного диска, дисковод для дискет и т.д.), носителей данных на основе электрического заряда (например, EEPROM, RAM и т.д.), твердотельных носителей данных (например, флэш-диск и т.д.), и/или других электронно-считываемых носителей для хранения данных. Электронное запоминающее устройство 130 может хранить алгоритмы программного обеспечения, информацию, определяемую процессором 110, информацию, принятую через интерфейс 120 пользователя и/или другую информацию, позволяющую системе 100 функционировать должным образом. Электронное запоминающее устройство 130 может быть отдельным компонентом в системе 100 или электронное запоминающее устройство 130 может обеспечиваться как единое целое с одним или более другими компонентами системы 100 (например, процессором 110).

Интерфейс 120 пользователя выполнен с возможностью обеспечения интерфейса между системой 100 и пользователем (например, пользователем 108, субъектом 106, лицом, осуществляющим уход, лицом, принимающим решение о терапии, и т.д.), через который пользователь может предоставлять информацию системе 100 и принимать информацию от системы 100. Он обеспечивает передачу между пользователем и системой 100 данных, результатов и/или команд и любых других пригодных для передачи данных, собирательно называемых "информация". Примерами интерфейсных устройств, пригодных для введения в состав интерфейса 120 пользователя, являются вспомогательная клавиатура, кнопки, переключатели, основная клавиатура, ручки, рычаги, экран дисплея, сенсорный экран, громкоговорители, микрофон, индикаторная лампа, звуковая сигнализация и принтер. Заметим, что субъект и пользователь системы 100 могут быть одним и тем же лицом.

Следует понимать, что в настоящем описании в качестве интерфейса 120 пользователя также предполагаются и другие технологии связи, проводные или беспроводные. Например, в одном варианте осуществления интерфейс 120 пользователя может быть единым целым с интерфейсом съемного запоминающего устройства, обеспечиваемого электронным запоминающим устройством 130. В этом примере информация загружается в систему 100 из съемного запоминающего устройства (например, смарт-карты, флэш-диска, съемного диска и т.д.), позволяя пользователю(-ям) удовлетворить индивидуальные требования заказчика в отношении реализации системы 100. Другие примеры устройств ввода и способов, выполненных с возможностью использования с системой 100 в качестве интерфейса 120 пользователя, включают в себя, не создавая ограничений, порт RS-232, радиочастотную линию связи, инфракрасную линию связи, модем (телефонный, кабельный, Ethernet, Интернет или другие). Короче говоря, в качестве интерфейса 120 пользователя рассматриваются любые способы обмена информацией с системой 100.

Показанный на фиг. 1 датчик 140, включающий в себя один элемент, не предназначен для создания ограничения. В одном из вариантов осуществления датчик 140 включает в себя множество датчиков, работающих, как описано выше. Результирующие сигналы или информация от датчика 142 могут передаваться на процессор 110, интерфейс 120 пользователя и/или электронное запоминающее устройство 130. Эта передача может быть проводной и/или беспроводной.

Процессор 110 выполнен с возможностью обеспечения обработки информации в системе 100. По существу, процессор 110 включает в себя одно или более из следующих устройств: цифровой процессор, аналоговый процессор, цифровая схема, предназначенная для обработки информации, аналоговая схема, предназначенная для обработки информации, конечный автомат и/или другие устройства электронной обработки информации. Хотя процессор 110 представлен на фиг. 1 в виде единого устройства, это сделано только с целью иллюстрации. В некоторых вариантах осуществления процессор 110 включает в себя множество блоков обработки данных. Эти блоки обработки данных могут физически располагаться в одном и том же устройстве или процессор 110 может представлять собой функциональную возможность обработки, осуществляемую множеством согласованно работающих устройств. Например, в некоторых вариантах осуществления функциональные возможности, относящиеся в настоящем документе к процессору 110, выполняются первым набором из одного или более процессоров, расположенных в переносном устройстве, используемом для приема потока воздуха в дыхательных путях субъекта или вблизи них, и вторым набором из одного или более процессоров, расположенных в более защищенной компьютерной платформе (например, в персональном компьютере, переносном компьютере, смартфоне, персональном цифровом помощнике и/или других компьютерных платформах), осуществляющей, по меньшей мере, периодическую связь с переносным устройством (например, посредством док-станции, через беспроводную среду передачи данных, через кабель или порт связи и т.д.).

Как показано на фиг. 1, процессор 110 выполнен с возможностью исполнения одного или более компьютерных программных модулей. Один или более компьютерных программных модулей включает в себя один или более из следующих модулей: графический модуль 111, модуль 112 проверки достоверности, модуль 113 анализа, модуль 114 оценки и модуль 115 определения совпадения с эталоном и/или другие модули. Процессор 110 может быть выполнен с возможностью исполнения модулей 111, 112, 113, 114 и/или 115 посредством программного обеспечения, аппаратурного обеспечения, встроенного программного обеспечения, некоторого сочетания программного обеспечения, аппаратурного обеспечения и/или встроенного программного обеспечения и/или использования других механизмов формирования конфигурации возможностей обработки данных на процессоре 110.

Следует понимать, что хотя модули 111, 112, 113, 114 и 115 показаны на фиг. 1 совмещенными в едином блоке обработки данных, в реализациях, в которых процессор 110 включает в себя многочисленные блоки обработки данных, один или более из модулей 111, 112, 113, 114 и/или 115 могут располагаться на удалении от других модулей. Описание функциональных возможностей, обеспечиваемых различными модулями 111, 112, 113, 114 и/или 115, приведенное ниже, дается для целей иллюстрации и не предназначено для создания ограничений, поскольку любой из модулей 111, 112, 113, 114 и/или 115 может обеспечивать большие или меньшие функциональные возможности, чем описано. Например, один или более из числа модулей 111, 112, 113, 114 и/или 115 могут быть удалены и некоторые или все их функциональные возможности могут обеспечиваться другими модулями из числа модулей 111, 112, 113, 114 и/или 115. Заметим, что процессор 110 может быть выполнен с возможностью исполнения одного или более дополнительных модулей, которые могут выполнять некоторые или все функциональные возможности, относящиеся, как описано ниже, к любому из модулей 111, 112, 113, 114 и/или 115.

Графический модуль 111 выполнен с возможностью создания одного или более графиков, представляющих выдыхаемый и/или вдыхаемый объем при выдохе и/или вдохе субъекта. График(-и) могут изображать вдыхаемый и/или выдыхаемый объем во времени. Например, как обсуждается здесь дополнительно, графический модуль может быть выполнен с возможностью создания графиков зависимости между объемом и временем (смотрите на фиг. 2 примеры, использующие только выдыхаемый поток воздуха), графики зависимости между потоком и объемом (смотрите примеры на фиг.3, использующие только выдыхаемый поток воздуха) и/или другие типы графиков, представляющих объем выдоха и/или вдоха субъекта 106. Графический модуль 111 может строить графики совместно с другими компьютерными программными модулями и/или с электронным запоминающим устройством 130. Графики и/или любая информация, основанная на графиках, могут передаваться пользователю через интерфейс 120 пользователя.

Модуль 112 проверки достоверности выполнен с возможностью определения квантификатора проверки достоверности выдыхаемого и/или вдыхаемого объема, измеряемого датчиком 140, при оценке функции легких и/или при диагностике других состояний и/или функциональных возможностей дыхательной системы. Квантификатор проверки достоверности может основываться на графике, представляющем выдыхаемый и/или вдыхаемый объем, например, на графике, созданном графическим модулем 111. Модуль 112 проверки достоверности может просто показывать хорошее или плохое качество измерения или графика. Например, если субъект кашляет при проведении спирометрического исследования, любой результат измерения, в том числе, FVC и FEV1, или график имеют безусловно плохое качество, поскольку его достоверность для оценки функциональных возможностей легких и/или для других диагностических целей будет низкой. Таким образом, такой график непригоден для последующего использования, в том числе, для диагностических целей. В некоторых вариантах осуществления модуль 112 проверки достоверности оценивает, например, численно, достоверность серии графиков, полученных для множества вдохов-выдохов субъекта 106. Такая оценка серии графиков может использоваться для того, чтобы в дальнейшем в системе 100 и/или пользователем использовались наиболее достоверные график или графики с наивысшим качеством. Поочередно и/или одновременно модуль 112 проверки достоверности может определять, обладает ли график приемлемой достоверностью, например, сравнивая его оцененную достоверность с порогом. Порог может устанавливаться пользователем (например, субъектом 106, лицом, осуществляющим уход за больным, лицом, принимающим решение о терапии, исследователем и т.д.), может быть заранее установлен при изготовлении, может определяться на основе параметров субъекта и/или может определяться по другим методикам.

В некоторых вариантах осуществления работа модуля 112 проверки достоверности основана на балльной оценке. Например, модуль 112 проверки достоверности может определять относительные местоположения на графике с отметками 25%, 50% и 75% от пикового потока при выдохе и/или других результатов измерений. Как альтернатива, могут использоваться другие проценты.

В некоторых вариантах осуществления работа модуля 112 проверки достоверности основана на анализе формы графика, созданного графическим модулем 111, например, сравнивая форму графика с набором эталонов графиков. Эта функциональная возможность может быть введена в модуль 112 проверки достоверности и/или в специализированный модуль, например, модуль 115 определения совпадения с эталоном. Набор эталонов форм может включать в себя эталоны для различных типов проблем при исследованиях, включающих в себя, например, кашель во время исследования. Такие эталоны формы соответствуют недостоверным измерениям объема выдоха. Если форма графика достаточно совпадает с эталоном формы для типа проблемы исследований, модуль 112 проверки достоверности может считать график недостоверным для последующего (диагностического) использования (в системе 100). Пользователя системы 100 после проведения спирометрического исследования можно немедленно уведомить, что результаты являются недостоверными для диагностики, например, с помощью предупреждающего сигнала, передаваемого через интерфейс 120 пользователя.

Для примера, на фиг. 4A, 4B, 4C и 4D показаны графики зависимости между потоком и объемом для различных типов проблем исследований, относящихся к выполнению спирометрических исследований. Эти типы проблем исследований указывают, что график не является должным образом достоверным для последующего использования в системе 100, в частности, для оценки функции легких и/или для диагностических целей. По оси Y указывается поток воздуха, например, в литрах за секунду. Пунктирная линия указывает ожидаемый график для объема выдоха у здорового человека (в том отношении, насколько это касается легочных болезней). На фиг. 4A показан график зависимости между потоком и объемом, указывающий преждевременное окончание субъектом усилия выдоха. На фиг. 4B показан график зависимости между потоком и объемом, указывающий приостановку субъектом усилия выдоха. На фиг. 4C показан график зависимости между потоком и объемом, указывающий на кашель субъекта во время усилия выдоха. На фиг. 4D показан график зависимости между потоком и объемом, указывающий на преждевременное завершение, связанное с повторным усилием выдоха субъекта. Таким образом, система 100 автоматизирует контроль качества спирометрических исследований.

Модуль 113 анализа выполнен с возможностью анализа графика, представляющего объем выдоха и/или вдоха субъекта посредством определения одного или более значений FEV1 или FVC. Альтернативно и/или одновременно работа модуля 113 анализа основывается на информации, принятой от датчика 140.

Модуль 114 оценки выполнен с возможностью оценки характеристик функции легких субъекта на основе данных, принятых от модуля 113 анализа. Альтернативно и/или одновременно, работа модуля 114 оценки основана на анализе формы графика, созданного графическим модулем 111, например, посредством сравнения формы графика с набором эталонов формы. Эта функциональная возможность может быть введена в модуль 114 оценки и/или в специализированный модуль, например, модуль 115 определения совпадения с эталоном. Оценка модулем 114 оценки может выполняться в зависимости от результата определения, например, выполненного модулем 112 проверки достоверности, указывающего, что объем выдоха, измеренный во время выдоха, является достаточно достоверным. Оцененные характеристики функции легких могут относиться к обструктивным заболеваниям легких, в том числе, к астме, астматическому бронхиту, хроническому обструктивному заболеванию легких (COPD), хроническому обструктивному бронхиту, кистозному фиброзу, эмфиземе и/или другим обструктивным заболеваниям легких. Оцененные характеристики функции легких могут также относиться к рестриктивному легочному процессу, в том числе, к бериллиозу, застойной сердечной недостаточности, идиопатическому легочному фиброзу, инфекционному воспалению, интерстициальному пневмониту, нейромышечным заболеваниям, саркоидозу, торакальным деформациям и/или другим рестриктивным легочным заболеваниям.

Например, модуль 114 оценки может дать команду модулю 115 определения совпадения с эталоном сравнить форму конкретного графика, созданного графическим модулем 111, который сочтен модулем 112 проверки достоверности как достаточно достоверный, со вторым набором эталонов формы. Этот второй набор эталонов формы может включать в себя эталон формы для каждой из множества характеристик легочных заболеваний, в том числе, обструктивных заболеваний легких, рестриктивных заболеваний легких, сочетания обструктивно-рестриктивных заболеваний легких и/или других заболеваний легких. Для пояснения, на фиг. 2A, 2B, и 2C показаны графики зависимости объема от времени для различных классов заболеваний легких. На каждом чертеже пунктирная линия указывает ожидаемый график объем выдоха для здорового человека (насколько это касается болезней легких), который может регулироваться на основе пола, возраста, роста, веса, этнической принадлежности субъекта и/или других персональных характеристик. На фиг. 2A показан типичный график зависимости объема от времени для обструктивного заболевания легких, которое характеризуется общим объемом, равным ожидаемому общего объему в конце исследования, или, что более типично, несколько меньшим, но с относительно более плавным наклоном. На фиг. 2B показан типичный график зависимости объема от времени для рестриктивного заболевания легких, который характеризуется гораздо более низким общим объемом, чем ожидаемый общий объем в конце исследования, но с относительно крутым наклоном. На фиг. 2C показан типичный график зависимости объема от времени для объединенного обструктивно-рестриктивного заболевания легких, который характеризуется общим объемом, который гораздо ниже ожидаемого общего объема в конце исследования, а также относительно более плавным наклоном. Модуль 115 определения совпадения с эталоном и/или модуль 114 оценки могут в ходе определения совпадения конкретного графика с эталоном или оценки формы конкретного графика, предпочтительно определять одно или более из следующего: угол наклона первого указанного участка графика, наклон и/или производная второго указанного участка графика или вогнутость первой указанной кривой графика, выпуклость второй указанной кривой графика или меру плавности графика (конкретной его части). Любые из этих характеристик формы, сами по себе или в сочетании, могут использоваться для идентификации характеристик функции легких.

Модуль 115 определения совпадения с эталоном выполнен с возможностью сравнения формы конкретного графика с набором эталонов форм. Модулю 115 определения совпадения с эталоном может даваться команда, например, модулем 112 проверки достоверности и/или модулем 114 оценки, для выполнения функции, касающейся конкретного графика. Модуль 115 определения совпадения с эталоном может включать в себя многочисленные наборы эталонов форм, использование которых зависит от функции, выполняемой модулем 115 определения совпадения с эталоном. Например, модуль 115 определения совпадения с эталоном может указывать или выводить в качестве результата эталон формы, наиболее соответствующий форме конкретного графика. Этот эталон формы может рассматриваться как оптимальный эталон формы для этого конкретного графика при рассмотрении конкретного набора эталонов формы. В некоторых вариантах осуществления модуль 115 определения совпадения с эталоном может получать команды для определения, должен ли квантификатор указывать, насколько хорошо оптимальный эталон формы соответствует конкретному графику, или квантификатор должен указывать одно или более отклонений конкретного графика от оптимального эталона формы. Определенные таким образом квантификаторы могут сравниваться с пороговым значением.

Набор эталонов форм, который может использоваться вместе с модулем 112 проверки достоверности, включает в себя эталон формы для каждой из множества проблем спирометрических исследований, в том числе, неполное максимальное усилие выдоха или вдоха, задержка в начале выдоха или вдоха, укорочение продолжительности выдоха, задержка в достижении максимальной скорости выдоха, кашель при выдохе или вдохе, вдох при измерении объема выдоха и наоборот, заграждение мундштука языком, утечка воздуха вокруг мундштука и/или другие проблемы спирометрических исследований.

Набор эталонов форм, который может использоваться вместе с модулем 114 оценки, может включать в себя эталон формы для каждого класса заболеваний легких, в том числе, обструктивных и рестриктивных заболеваний легких, и/или для каждого из типов заболеваний легких, в том числе, эмфиземы и нейромышечной слабости.

Для примера, на фиг. 3A, 3B и 3C показаны графики зависимости между потоком и объемом для различных классов заболеваний легких. Как и на фиг. 2A, 2B и 2C, пунктирная линия указывает ожидаемый график для объема выдоха здорового человека. Модуль 115 определения совпадения с эталоном может работать на основе графиков зависимости между потоком и объемом, используя эталоны форм зависимости между потоком и объемом. На фиг. 3A показан типичный график зависимости между потоком и объемом для обструктивного заболевания легких, который характеризуется пониженным пиком потока при выдохе и отличительной падающей (или вогнутой) кривой. На фиг. 3B показан типичный график зависимости между потоком и объемом для рестриктивного заболевания легких, который характеризуется пониженным объемом, но, в целом, форма подобна ожидаемой форме. На фиг. 3C показан типичный график зависимости между потоком и объемом для объединенного обструктивно-рестриктивного заболевания легких. Типичные графики зависимости между потоком и объемом, показанные на фиг. 3A, 3B и 3C, могут использоваться в качестве эталонов форм модулем 115 определения совпадения с эталоном, например, вместе с модулем 114 оценки. Модуль 115 определения совпадения с эталоном и/или модуль 114 оценки могут, в случае совпадения конкретного графика или оценки формы конкретного графика, определять одно или более из следующего: угол наклона первого указанного участка графика, наклон и/или производная второго указанного участка графика, вогнутость первой указанной кривой графика или выпуклость второй указанной кривой графика.

Дополнительно, для пояснения на фиг. 5A, 5B, и 5C представлены графики зависимости между потоком и объемом для различных типов заболеваний легких. По оси X указывается объем, например, в литрах. Кривая ниже оси X указывает вдох, а кривая выше оси X указывает, как ранее, выдох. Подобно фиг. 2A, 2B и 2C, пунктирная линия указывает ожидаемый график для объема выдоха и/или вдоха у здорового человека. На фиг. 5A показан типичный график зависимости между потоком и объемом для эмфиземы, который характеризуется отличительной падающей (или вогнутой) кривой выдоха. Заметим, что кривая вдоха на фиг. 5A совпадает с ожидаемой кривой. На фиг. 5B показан типичный график зависимости между потоком и объемом для односторонней обструкции главного бронха. На фиг. 5C показан типичный график зависимости между потоком и объемом для нейромышечной слабости. Типичные графики зависимости между потоком и объемом, показанные на фиг. 5A, 5B и 5C, могут использоваться в качестве эталонов форм модулем 115 определения совпадения с эталоном, например, совместно с модулем 114 оценки. Система 100, таким образом, автоматизирует (диагностическую) расшифровку спирограмм.

Модуль 115 определения совпадения с эталоном может включать в себя эталоны форм, которые могут регулироваться на основе одного или более из следующего: пол, возраст, рост, вес, этническая принадлежность и/или другие персональные характеристики. Корректировка может осуществляться посредством использования множества эталонов форм для каждой проблемы спирометрического исследования или заболевания легких, выведенных формул, аппроксимирующих конкретную форму, таблицы просмотра и/или других способов осуществления регулировки эталонов форм.

Раскрытие может также использоваться для оценки функции легких одного субъекта в течение некоторого периода времени. Этот период может охватывать период с начала и до окончания использования бронхолитического средства. Альтернативно, этот период может охватывать дни, недели, месяцы и/или иметь другую продолжительность, во время которой прослеживается влияние (терапевтического) лечения, когда оно относится к функции легких и/или характеристикам функции легких, например, рассмотренным в настоящем раскрытии.

На фиг. 6 показан способ 600 оценки функции легких субъекта. Этапы способа 600, представленные ниже, предназначены для иллюстрации. В некоторых вариантах осуществления способ 600 может осуществляться с использованием одного или более дополнительных этапов, не описанных в настоящем документе, и/или без одного или более рассмотренных этапов. Кроме того, порядок, в котором этапы способа 600 показаны на фиг. 6 и описаны ниже, не предназначен служить ограничением изобретения.

В некоторых вариантах осуществления способ 600 может реализовываться в одном или более устройствах обработки данных (например, цифровом процессоре, аналоговом процессоре, цифровой схеме, предназначенной для обработки информации, аналоговой схеме, предназначенной для обработки информации, конечном автомате и/или других механизмах электронной обработки информации). Одно или более устройств обработки данных может включать в себя одно или более устройств, выполняющих некоторые или все этапы способа 600 в ответ на команды, хранящиеся в электронном виде в электронном запоминающем устройстве. Одно или более устройств обработки данных может включать в себя одно или более устройств, выполненных с использованием аппаратурного обеспечения, встроенного программного обеспечения и/или программного обеспечения, которые должны быть специально предназначены для выполнения одного или более этапов способа 600.

На этапе 602 принимают поток воздуха, выдыхаемый из дыхательных путей субъекта при выдохе. В одном варианте осуществления этап 602 выполняется с помощью мундштука, подобного или, по существу, такого же, как мундштук 144 (показанный на фиг. 1 и описанный выше).

На этапе 604 измеряют объем выдоха для принятого потока воздуха. В одном варианте осуществления этап 604 выполняется посредством датчика, подобного или, по существу, такого же, как датчик 140 (показанный на фиг. 1 и описанный выше).

На этапе 606 может быть создан график, представляющий объем выдоха, основываясь на измеренном потоке выдохнутого воздуха. В одном варианте осуществления этап 606 выполняется посредством графического модуля, подобного или, по существу, такого же, как графический модуль 111 (показанный на фиг. 1 и описанный выше).

На этапе 608 определяют достоверность измеренного объема выдоха при оценке функции легких субъекта. В одном варианте осуществления этап 608 выполняется посредством модуля проверки достоверности, подобного или, по существу, такого же, как модуль 112 проверки достоверности (показанный на фиг. 1 и описанный выше). В некоторых вариантах осуществления этап 608 выполняется, по меньшей мере, частично, посредством модуля определения совпадения с эталоном, подобного или, по существу, такого же, как модуль 115 определения совпадения с эталоном (показанный на фиг. 1 и описанный выше).

На этапе 610 график анализируют посредством определения начального объема выдоха в первую секунду (или период времени, который может быть меньше или больше одной секунды) выдоха, и/или общего объема выдоха. В одном варианте осуществления этап 610 выполняется посредством модуля анализа, подобного или, по существу, такого же, как модуль 113 анализа (показанный на фиг. 1 и описанный выше).

На этапе 612 оценивают характеристики функции легких, основываясь на форме графика и/или анализе графика, выполненном на этапе 610. В одном варианте осуществления операция 612 выполняется посредством модуля оценки, подобного или, по существу, такого же, как модуль 114 оценки (показанный на фиг. 1 и описанный выше). В некоторых вариантах осуществления этап 612 выполняется, по меньшей мере, частично, посредством модуля определения совпадения с эталоном, подобного или, по существу, такого же, как модуль 115 определения совпадения с эталоном (показанный на фиг. 1 и описанный выше).

Включенные в настоящее описание подробности предназначены для цели иллюстрации, основанной на том, что в настоящее время считается наиболее практичным и предпочтительным вариантом осуществления, и следует понимать, что такие подробности служат исключительно для этой цели и что объем настоящего описания не ограничивается раскрытым вариантом осуществления, а, напротив, предназначен охватывать модификации и эквивалентные устройства, которые попадают в пределы сущности и объема приложенной формулы изобретения. Например, следует понимать, что настоящее раскрытие предполагает, что, в возможной степени, один или более признаков любого варианта осуществления могут объединяться с одним или более признаками любого другого варианта осуществления.

В формуле изобретения любые ссылочные позиции, помещенные в скобки, не должны истолковываться как ограничение формулы изобретения. Слово "содержащий" или "включающий в себя" не исключает присутствия элементов или этапов, отличных от перечисленных в формуле изобретения. В пункте формулы изобретения, касающемся устройства, в котором нумеруются несколько средств, несколько из этих средств могут быть осуществлены одно и той же позицией аппаратурного обеспечения. Единственное число элемента не исключает присутствия множества таких элементов. В любом пункте формулы изобретения, касающемся устройства, в котором нумеруются несколько средств, несколько из этих средств могут быть осуществлены одной и той же позицией аппаратурного обеспечения. Тот факт, что определенные элементы повторяются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что эти элементы не могут использоваться совместно.

Хотя изобретение было подробно описано с целью иллюстрации, основываясь на том, что в настоящее время считается наиболее практичным и предпочтительным вариантом осуществления, следует понимать, что такие подробности служат исключительно для этой цели и что изобретение не ограничивается раскрытым вариантом осуществления, а, напротив, предназначено охватывать модификации и эквивалентные устройства, которые находятся в пределах сущности и объема приложенной формулы изобретения. Например, следует понимать, что настоящее изобретение предполагает, что, в возможной степени, один или более признаков любого варианта осуществления может объединяться с одним или более признаками любого другого варианта осуществления.

Claims (20)

1. Способ оценки функции легких субъекта, причем упомянутый способ реализуется в диагностическом устройстве, выполненном с возможностью исполнения одного или более компьютерных программных модулей, и упомянутый способ содержит этапы, на которых:

принимают выдыхаемый поток воздуха из дыхательных путей субъекта при выдохе субъекта;

измеряют объем выдоха при выдохе субъекта по принятому выдыхаемому потоку воздуха;

создают график, представляющий объем выдоха при выдохе, причем график имеет форму;

определяют достоверность измеренного объема выдоха при выдохе при оценке функции легких субъекта; и

оценивают на основе формы графика характеристики функции легких субъекта в ответ на определение того, что измеренный объем выдоха при выдохе является достаточно достоверным;

причем этап оценки содержит сравнение формы графика с набором эталонов форм, набор эталонов форм включает в себя эталон формы для каждой из множества характеристик легочных заболеваний, и определение характеристик формы для графика, используемого для идентификации характеристики функции легких, причем характеристика формы содержит одно или более из: угла наклона первого указанного участка графика, наклона и/или производной второго указанного участка графика, вогнутости первой указанной кривой графика, выпуклости второй указанной кривой графика или меры плавности графика.

2. Способ по п. 1, в котором этап, на котором определяют достоверность измеренного объема выдоха, основан на форме графика.

3. Способ по п. 2, в котором этап, на котором определяют достоверность измеренного объема выдоха, содержит этап, на котором сравнивают график с набором эталонов форм, соответствующих недостоверным измерениям объема выдоха.

4. Способ по п. 1, в котором этап, на котором определяют достоверность измеренного объема выдоха содержит определение квантификатора качества, который представляет достоверность измеренного объема выдоха при оценке функции легких.

5. Система оценки функции легких субъекта, причем упомянутая система содержит:

средство (144) приема выдыхаемого потока воздуха из дыхательных путей субъекта при выдохе субъекта;

средство (140) измерения объема выдоха при выдохе субъекта по принятому выдыхаемому потоку воздуха;

средство (111) создания графика, представляющего объем выдоха при выдохе, при этом график имеет форму;

средство (112) определения на основе объема выдоха при выдохе достоверности измеренного объема выдоха при выдохе при оценке функции легких субъекта; и

средство (114) оценки на основе формы графика характеристик функции легких субъекта в ответ на определение того, что измеренный объем выдоха является достаточно достоверным посредством средства определения достоверности измеренного объема выдоха во время выдоха;

причем средство (114) оценки выполнено с возможностью сравнения формы графика с набором эталонов форм, включающим в себя эталон формы для каждой из видов характеристик болезней легких, и причем средство (114) оценки выполнено с возможностью определения характеристик формы для графика, используемого для идентификации характеристики функции легких, причем характеристика формы содержит одно или более из: угла наклона первого указанного участка графика, наклона и/или производной второго указанного участка графика, вогнутости первой указанной кривой графика, выпуклости второй указанной кривой графика или меры плавности графика.

6. Система по п. 5, в которой средство (112) определения достоверности измеренного объема выдоха выполнено с возможностью определения достоверности на основании формы графика.

7. Система по п. 5, в которой средство (112) определения достоверности измеренного объема выдоха выполнено с возможностью сравнения графика с набором эталонов форм, соответствующих недостоверным измерениям объема выдоха.

8. Система по п. 5, в которой средство (112) определения достоверности измеренного объема выдоха выполнено с возможностью определения квантификатора качества, который представляет достоверность измеренного объема выдоха при оценке функции легких.

Images