用於呼吸道聲音的定量檢測的方法和系統的製作方法

2023-06-20 16:48:16 3

專利名稱：用於呼吸道聲音的定量檢測的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及醫療設備和方法，且更具體地涉及用於分析身體聲音的這樣的設備和 方法。
背景技術：
身體聲音通常在各種病症的診斷中被醫生使用。醫生可將聽診器放置在人的胸或 背上並監視患者的呼吸，以便檢測異常的或未預期的肺部聲音。將一個或多個擴音器固定在對象的胸或背上並記錄肺部聲音也是已知的。第 6，139，505號美國專利公開了一種系統，在該系統中多個擴音器被置於患者胸周圍。擴音器 在吸和呼期間的記錄被顯示在屏幕上或列印在紙上。然後記錄由醫生可見地檢查以便檢測 患者的肺病。指定給本申請的受讓人的第5，887，208號美國專利公開了用於分析個體中的呼 吸道聲音的方法和系統。換能器(transducer)固定在胸部上。每個換能器產生指示在換 能器的位置處的壓力波的信號。然後在每個位置的聲能量信號由所記錄的壓力波確定。聲 能量信號可經歷內插程序以獲取胸部上換能器不在的位置處的聲能量信號。對於一個或多 個呼吸循環的各個時間的聲能量信號可顯示在屏幕上以用於查看以及視覺分析。慢性阻塞性肺病(COPD)是通過中年發病的進展緩慢的症狀臨床表現的肺病，該 症狀包括久咳、生痰、漸進的和持續的呼吸困難和喘息，且因肥胖和長期吸菸而加重。COPD 的診斷一般通過用支氣管擴張藥來進行，且然後通過測定一秒用力呼氣容積(FEVl)和用 力肺活量(FVC)來確定。用支氣管擴張藥後的FEV1/FVC 400mL中的上升)。哮喘是氣道壁發炎且傾向於反應於過敏原和刺激物而收緊的肺病。哮喘的症狀包 括呼吸困難、喘息、咳嗽和胸悶。生痰也可增多。與COPD相反，哮喘是間歇的、反應的症狀例如由過敏和鍛鍊引發的偶發的喘息和 呼吸困難的早發疾病。哮喘與家族病史相關聯。哮喘通常響應於支氣管擴張藥，如用支氣 管擴張藥後的肺活量測定確定的。12%的上升以及至少200mL的FEVl的絕對上升被認為 是支氣管可逆性的暗示。因此，COPD和哮喘之間的不同的診斷主要基於肺活量測試連同患 者病史一起。但是，由於COPD和哮喘患者的肺活量數據的相當多的生理重疊，如肺活量所 確定的支氣管可逆性不提供兩種疾病的不同診斷的清楚標準。另外的試驗例如胸部X光透 視、呼出氣的一氧化氮水平和痰液分析可被執行以確證診斷。但是，患者對這些試驗的反應 也有相當多的重疊。發明概述在以下的說明和一組權利要求中，兩個明確描述的、可計算的或可測量的變量在 這兩個變量相互之間成比例時被認為是彼此等效的。在其第一方面，本發明提供了用於分析呼吸道聲音的系統。本發明的系統包括設 置為被應用於個體的胸部或背部皮膚的實質上平坦的區域的一個或多個聲音換能器。每個換能器產生表示達到換能器的壓力波的模擬電壓信號，其依照本發明的方法由處理器處理。在本發明的方法的一個實施方式中，處理器執行任一個信號的事件搜索。在另一 個實施方式中，處理器設置為通過兩個或多個信號的時間平均來計算代表信號以在代表信 號中執行事件搜索。然後處理器確定由事件搜索檢測到的事件的一個或多個參數，例如事 件發生的時間、事件的強度、與事件相關聯的峰值的高度、半高峰寬、半上升時間、半下降時 間或峰值下的面積。在一個優選的實施方式中，換能器被分為兩組或多組換能器。每組優選地是換能 器陣列中的一組相鄰換能器，且因此覆蓋體表面的不同區域。例如，換能器可分為兩組，其 中一組由覆蓋左肺的一個或多個換能器組成，而另一組由覆蓋右肺的換能器組成。作為另 一個例子，換能器可被分為六組，其中覆蓋每個肺的換能器被分為三個子組(覆蓋肺的上 部、中間和下部)。對於兩組或多組換能器中的每組，處理器計算代表信號，如以上所解釋， 並對每個代表信號執行事件搜索。然後處理器確定通過搜索檢測的事件的一個或多個的參 數。處理器還可將對於一個換能器組所確定的參數中的任何一個或多個參數的值與對於其 他的換能器組中的任意一個或多個參數的值相比較。例如，處理器可計算兩組中的相應的 峰值發生之間的時間延遲。處理器還可確定特定類型的事件的重複發生之間的時間延遲。 處理器還可設置為計算在對個體的治療用藥之前和之後的各種事件參數的值的比較。處理 器還可設置為基於比較中的任何一個或多個作出診斷。例如，處理器還設置為診斷哮喘或 COPD。因此，在其第一方面，本發明提供了用於分析個體的呼吸道的至少一部分中的聲 音的系統，該系統包括(a)整數N個換能器，每個換能器設置為被固定在個體的胸部的表面上，換能器被 固定在位置Xi並產生表示在位置Xi處的壓力波的信號Z(Xi，t)；在預先確定的時間間隔期 間的時間t，i = 1到N;以及(b)處理器設置為接收信號Z(Xi，t)並處理信號，其中處理包括執行至少一個事件搜索；以及確定對於在事件搜索中檢測到的一個或多個事件的一個或多個事件參數。事件搜索可對於一個或多個信號Z (Xi，t)或對於一個或多個信號P(Xi，t)執行，其 中信號P(Xi，t)在對一個或多個信號Z(Xi，t)執行從濾波、去噪、平滑、包絡提取以及應用 數學變換中選擇的一個或多個程序之後被獲取。可選地或另外地，換能器可被分為一個或 多個子組，且對於一個或多個子組，所述處理包括由從子組中的換能器獲取的信號z(Xi，t) 或P(Xi，t)計算代表信號以及對一個或多個代表信號執行一個或多個事件搜索。換能器子 組的代表信號可以是例如由子組中的換能器獲取的信號的和或平均信號。事件可以是例如整個呼吸循環、呼吸循環的吸氣相(inspiratory phase)、或呼吸 循環的呼氣相(expiratory phase)，事件搜索可包括執行峰值搜索、自相關、與預先確定函 數的互相關以及傅立葉變換中的任何一個或多個。一個或多個事件參數可以是例如事件發生所在的時間、事件的持續時間、事件的 強度、與事件相關聯的峰值的高度、處於半峰高的信號中的與事件相關聯的峰值的寬度、信 號中與事件相關聯的峰值的半上升時間、峰值的半下降時間、峰值下的面積；事件過程中的信號的最大值、吸氣相期間的最大值與呼氣相期間的最大值的比、吸氣相的持續時間與呼 氣相的持續時間的比、以及事件過程中的信號的形態。系統中的處理器還可設置為計算事件值和預先確定的閾值或值的範圍之間的比 較。對於一對或多對的第一代表信號和第二代表信號中的每對，處理器還可被設置為計算 對於第一代表函數計算的事件參數值和對於第二代表函數計算的事件參數值之間的一個 或多個比較。處理器可設置為基於一個或多個比較來做出診斷。在本發明的優選實施方式中，處理器設置為(a)確定一個或多個初始事件參數的值；(b)確定一個或多個最終事件參數的值；以及(c)將初始事件的值與最終事件參數相比較。在這個實施方式中，處理器可設置為基於比較作出診斷。換能器可被分為一個或 多個組，且事件參數是每組的代表信號中的事件發生的時間。在這種情況下，比較涉及確定 兩個信號之間的同步的程度。可選地或另外地，事件參數是在一時間段期間的信號的平均 幅度。在這種情況下，比較可涉及確定在兩個不同時間段期間獲取的兩個信號的幅度的不 同。處理器可設置為作出有差別的診斷。具體地，處理器可設置為在比較的基礎上診斷哮 喘和/或COPD。在最優選的實施方式中，處理器設置為作出對COPD和哮喘的鑑別診斷，其中一個或多個初始事件參數是(i)預先確定的時間間隔期間的信號的初始平均值Iv其是在用支氣管擴張藥之 前對於在第一子組換能器上獲取的代表信號而計算的；以及(ii)初始時間延遲其是在用支氣管擴張藥之前在對於第二換能器組計算 的信號中的峰值的時間和對於第三換能器組計算的相應的峰值的時間之間的初始時間延 遲；一個或多個最終事件參數是(i)預先確定的最終時間間隔期間的信號的最終平均值h1;其是在用支氣管擴張 藥之後對於在第一子組換能器上獲取的代表信號而計算的；以及(ii)最終時間延遲Ζη ,其是在用支氣管擴張藥之前在對於第二換能器組計算 的信號中的峰值的時間和對於第三換能器組計算的相應的峰值的時間之間的最終時間延 遲；且其中處理包括(a)計算信號的平均值的變化，Ah，其中Ah = hrh0 ；(b)計算^r的變化，Δ(^Γ),其中A(Kr)=^r1；(c)如果A^rpd1 ,作出COPD的鑑別診斷，其中(I1是預先確定的第一閾值；(d)如果⑴Δ(ΔΤ) ^d1,以及如果( )作出哮喘的鑑別診斷；(e)如果(i) IA(^T)Pd1,以及如果(ii) Ah ^ 0，作出COPD的鑑別診斷；(f)如果(i) Ah彡0，且如果(ii) ^TqXI2,作出COPD的鑑別診斷，其中d2是預先 確定的第二閾值；以及(g)如果(i) Ah彡0，且如果(ii) ΔΤ0 Sd2,作出哮喘的鑑別診斷；
在其另一個方面中，本發明提供了用於分析個體的呼吸道的至少一部分中的聲音 的方法，該方法包括(a)獲取表示胸部的位置Xi處的壓力波的整數N個信號Z (Xi，t)；在預先確定的 時間間隔期間的時間t，i = 1到N ；以及(b)處理信號Z (xi; t)，其中處理包括執行至少一個事件搜索；以及(c)確定對於在事件搜索中檢測到的一個或多個事件的一個或多個事件參數。附圖的簡要描述為了理解本發明並看其如何在實踐中實現，現通過僅是非限制性的例子參考附圖 描述了優選的實施方式，其中

圖1示出了依照本發明的實施方式的用於獲取分析身體聲音的系統；圖2示出了依照本發明的一個實施方式的用於實現分析身體聲音的方法的流程 圖；圖3示出了用依照本發明的實施方式的用於作出哮喘和COPD的鑑別診斷的方法 的流程圖；圖4示出了將聲音換能器置於個體的肺部；圖5a、恥和5c示出了從第一個體獲取的信號；圖6a、6b和6c示出了從第二個體獲取的信號；圖7a、7b和7c示出了從第三個體獲取的信號；圖8a、8b和8c示出了從第四個體獲取的信號；圖9a、9b和9c示出了從第五個體獲取的信號；以及圖10a、10b和IOc示出了從第六個體獲取的信號。優選的實施方式的詳細描述圖1示出了依照本發明的一個實施方式的用於分析呼吸道聲音的一般由100標示 的系統。整數N個聲音換能器105(其中有四個被示出)被應用於個體110的胸部或背部 皮膚的平坦區域。換能器105可通過本領域中已知的技術例如使用膠布、吸附或縛帶應用 於對象。每個換能器105產生表示到達換能器的壓力波的模擬信號115。模擬信號115通 過多信道模數轉換器120被數位化。數字數據信號Z (Xi，t) 125，代表在時間t第i個換能 器(i = 1到N)的位置Xi處的壓力波。數據信號125被輸入到存儲器130。輸入到存儲器 130的數據由設置為處理數據信號125的處理器135來訪問。信號Z(Xi，t) 125可通過例如 濾波、去噪、平滑以及包絡提取來處理。被處理的信號P(Xi，t)可進行數學變換F以產生變 換後的信號/^x,,O = FOP(U))。信號Λ>,， )可顯示在顯示設備150上。輸入設備例如計算機鍵盤140或滑鼠145用於輸入關於檢查的相關信息，例如個 體Iio的個人詳細信息。輸入設備140還可用於在信號被記錄或分析過程中輸入時間、和 t2的值。可選地，時間、和、可在由處理器135執行的信號P(Xi，t)的呼吸相分析中自動 確定。在本發明的一個實施方式中，處理器135設置為計算信號Ρ(χ,, )的子集S的至少 一個代表A =i CPO,,⑶,其中，例如&可等於單個信號力,或&可通過將集合s中的 信號P(U)進行時間平均來計算。&可顯示在現實設備150中。處理器還設置為對&執行事件搜索。事件可以是例如呼吸循環的任何一個或多個預先確定的部分，例如吸氣相、呼氣 相或其子部分。事件可由代表信號&中的特性形態來識別。例如，事件可通過具有一個或 多個預先確定的特性的代表信號&的峰值的存在來限定。作為另外的例子，事件可通過局 部最大值、局部最小值、拐點或預先確定的值上方或下方的曲率半徑或任何級別的導數來 識別。事件還可以是整個記錄。處理器135還確定通過事件搜索檢測到的事件的一個或多 個參數，例如事件發生的時間、與事件相關聯的峰值的參數的值、半上升時間、半下降時間 或事件過程中的信號下的面積、事件過程中的信號的平均值、最大值或最小值。處理器135 可在顯示設備150上顯示任何一個代表信號&或被確定的參數。在一個實施方式中，換能器105被分為兩組或多組換能器。每組優選地是換能器 陣列中一組相鄰的換能器，且因此覆蓋身體表面的不同區域。例如，換能器可分為兩組，其 中一組由覆蓋左肺的一個或多個換能器組成，而另一組由覆蓋右肺的一個或多個換能器組 成。作為另一個例子，換能器可被分為六組，其中覆蓋每個肺的換能器被分為三個子組(覆 蓋肺的上部、中間和下部)。對於兩組或多組換能器中的每組，處理器135計算代表信號， 如以上所解釋，並對每個代表信號執行事件搜索。然後處理器確定通過搜索檢測的事件的 一個或多個的參數。處理器135可在顯示設備150上顯示參數中的任何一個。對於至少一 個代表信號，處理器還可將對於一個換能器組所確定的參數中的任何一個或多個參數的值 與對於其他的換能器組中的任意一組或多組所確定的參數的值相比較。例如，處理器可計 算兩個數字數據信號Z(Xi，t)之間的兩組中的相應事件的發生之間的時間延遲。另一個例 子，處理器可計算Z(Xi，t)中的事件類型的重複發生的發生之間的時間延遲。圖2示出了依照一個實施方式的用於實現本發明的方法的流程圖。在步驟200中， 信號Z(Xi，t)從位於身體表面的預先確定的位置Xi (i為從1到N)處的N個換能器獲取，其 中N個換能器可被分為兩個或多個組Si。在步驟205中，使用輸入設備140或145中的一個 或這兩者將、和t2的值輸入到處理器135中，或者其由處理器確定。在步驟210中，對於 每個換能器組，換能器組的代表信號被計算。在步驟215中，一個或多個代表信號在顯示設 備150上被顯示。在步驟220中，對於每個代表信號，對於代表信號執行事件搜索。在步驟 225中，對於每個代表信號，在信號的事件搜索中檢測到的事件的一個或多個參數的值被確 定，例如事件發生的事件或事件過程中代表信號的平均值。在步驟230中，所確定的參數值 在顯示設備上顯示。最終，在步驟235中，對於一個或多個參數中的每個參數，對於每個代 表信號確定的一個或多個參數的值被處理，以及在步驟MO中，處理的結果在顯示設備150 上被顯示。在本發明的一個實施方式中，三種事件類型被使用，即吸氣相、呼氣相以及預先確 定的時間間隔期間的整個信號。對於事件吸氣相和呼氣相，事件的參數是與事件的每次發 生相關聯的峰值的時間τ。對於由預先確定的時間間隔期間的整個信號組成的事件，參數 是預先確定的時間間隔期間的信號的平均值h。對於參數τ，處理包括計算時間延遲Δ τ =I T1-T2I，其中τ工是第一代表信號中的峰值的時間，而T2是第二代表信號中的相應峰 值的時間。△ τ是在兩個代表信號彼此同步的程度的測量。如果代表信號覆蓋一個或多個 呼吸循環，則Δ τ、^;的平均值可被計算。在其另一個方面，本發明提供了用於COPD和哮喘的鑑別診斷的方法。在本發明的 這方面，在用支氣管擴張藥之前，對於單個代表信號計算h，且對於兩個代表信號計算& ,如以上所解釋。圖3示出了依照本發明的這個方面的COPD和哮喘的鑑別診斷的方法的流程 圖。在步驟300中，如以上解釋參考圖2計算初始的h，即Iv在步驟305中，如以上所解 釋計算初始的即^Tci。在步驟310中，對個體用支氣管擴張藥。在步驟315中，如以上所 解釋計算最終的h，即hp在步驟320中，如以上所解釋計算最終^r ,BPAt1。在步驟325中， 在用支氣管擴張藥後計算h的變化Ah，其中Ah = Ill-Iv在步驟330中，在用支氣管擴張 藥後計算^r的變化Δ(Κτ)，其中= Δτ,-At0。在步驟335中，與預先確定的第一閾值Cl1比較。如果Δ(&)> Cl1 ,則作為用 支氣管擴張藥的結果，兩個代表信號的同步的程度降低，且在步驟340中，作出COPD的鑑 別診斷，且過程終止。如果在步驟335確定不超過Cl1，那麼在步驟345中確定是否
麼(&)|<山。如果不是(即，△(&)<_&)，那麼作為用支氣管擴張藥的結果，兩個代表信號 之間的同步的程度增加，且在步驟350中，哮喘的鑑別診斷被作出。如果在步驟345，確定 Δ(Ζτ)|< ι，那麼作為用支氣管擴張藥的結果，代表信號的同步沒有大的變化，且過程繼續
進行到步驟355，在該步驟Ah的符號被確定。如果Ah 0，那麼在用支氣 管擴張藥後h增加，且過程繼續進行到步驟365，其中^^與預先確定的第二閾值d2相比較。 如果在步驟365中確定&。> d2,那麼在步驟370中作出COPD的鑑別診斷。如果在步驟365 中確定^rflSd2,那麼在步驟375中作出哮喘的鑑別診斷，且過程終止。
實施例本發明的系統和方法用於COPD和哮喘的鑑別診斷。在以下描述的情況中，40個換能器被置於對象的背上的肺部的由圖4中的圈400 標示的位置上。曲線40 和40 分別示出了對象的左肺和右肺的假定輪廓。如所見到的， 換能器布置於在換能器之間有水平方向和垂直方向5釐米的間隔的規則的正交晶格中。然 後信號Z(Xi，t)在若干呼吸循環期間被記錄。用於產生信號的信號Z(Xi，t)的處理包 括150到250Hz之間的帶通濾波、包絡提取以及轉換為與換能器的飽和電平相關的分貝數。 對於參數τ，換能器被分為兩組20個換能器。一個組，此處稱為「左組換能器」，由覆蓋在圖 4中示出的輪廓40 中的左肺上的換能器組成。另一組，此處稱為「右組換能器」，由覆蓋 在圖4中示出的輪廓40 中的右肺上的換能器組成。對於兩組換能器中的每組，代表信號 被計算，作為由組中的換能器獲取的信號P(U)的平均。對於參數h，40個換能器的整個組 被用作單組換能器，且代表信號被計算，作為由這組中的換能器獲取的信號P(W)的平均。代表信號在用支氣管擴張藥之前獲取，且兩個代表信號的初始平均值△ τ，即 Δτ0 ,連同初始Iitl 一起被計算，如以上所解釋。然後2. 5毫克劑量的支氣管擴張藥沙丁胺醇 通過噴霧器被用於對象。在用支氣管擴張藥15分鐘後，最終的^rjPh1被計算。在用支氣 管擴張藥後的Δ τ中的變化^rfl也被計算，h中的變化Ah也被計算。情況1:圖fe示出了如以上所獲取的在用支氣管擴張藥之前獲取的對於對象的左肺(曲線a)和右肺(曲線b)的代表信號。圖恥示出了如以上所獲取的在用支氣管擴張藥之後 獲取的對於對象的左肺(曲線a)和右肺(曲線b)的代表信號。圖5c示出了在用支氣管 擴張藥之前(曲線a)和之後(曲線b)的兩個肺的以分貝為單位的平均音量水平。結果在表1中被總結。
權利要求
1.一種用於分析個體的呼吸道的至少一部分中的聲音的系統，包括(a)整數N個換能器，每個換能器設置為固定在所述個體的胸部的表面上，第i個換能 器固定在位置Xi並產生表示在所述位置Xi處的、在預先確定的時間間隔期間的時間t的壓 力波的信號Z(Xi，t)，i = 1到N;以及(b)處理器，該處理器設置為接收所述信號Z(Xi，t)並處理所述信號，其中所述處理包括執行至少一個事件搜索；以及確定對於在事件搜索中檢測到的一個或多個事件的一個或多個事件參數。
2.如權利要求1所述的系統，其中事件搜索是對所述信號Z(Xi，t)中的一個或多個信 號執行的。
3.如權利要求1所述的系統，其中事件搜索是對一個或多個信號P(Xi，t)執行的，其中 所述信號P(Xi，t)在對所述信號Z(Xi，t)中的一個或多個信號執行從濾波、去噪、平滑、包 絡提取以及應用數學變換中選擇的一個或多個程序之後被獲取。
4.如權利要求1所述的系統，其中所述換能器被分為一個或多個子組，且對於一個 或多個所述子組中的每個子組，所述處理包括由從所述子組中的換能器獲取的所述信號 Z(Xi，t)或P(Xi，t)中的一個或多個信號來計算代表信號，以及對所述代表信號中的一個或 多個信號執行一個或多個事件搜索。
5.如前述的權利要求中的任一項所述的系統，其中所述事件中的一個或多個事件從整 個呼吸循環、呼吸循環的吸氣相、以及呼吸循環的呼氣相中選擇。
6.如權利要求5所述的系統，其中換能器子組的所述代表信號是由該子組中的換能器 獲取的信號的和或平均信號。
7.如前述的權利要求中的任一項所述的系統，其中所述事件搜索包括執行峰值搜索、 自相關、與預先確定函數的互相關以及傅立葉變換中的一個或多個。
8.如前述的權利要求中的任一項所述的系統，其中所述事件參數中的一個或多個參數 從包括以下項的組中選擇事件發生的時間、事件的持續時間、事件的強度、與事件相關聯 的峰值的高度、處於半峰高的信號中的與事件相關聯的峰值的寬度、信號中與事件相關聯 的峰值的半上升時間、峰值的半下降時間、峰值下的面積；事件過程中的信號的最大值、吸 氣相期間的最大值與呼氣相期間的最大值的比、吸氣相的持續時間與呼氣相的持續時間的 比、以及事件過程中的信號的形態。
9.如前述的權利要求中的任一項所述的系統，其中所述處理器還設置為計算事件參數 值和預先確定的閾值或值的範圍之間的一個或多個比較。
10.如權利要求4所述的系統，其中對於一對或多對第一代表信號和第二代表信號中 的每對，所述處理器還設置為計算在對於第一代表函數計算的事件參數值和對於第二代表 函數計算的事件參數值之間的一個或多個比較。
11.如權利要求9或10所述的系統，其中所述處理器還被包括來基於所述比較中的一 個或多個做出診斷。
12.如前述的權利要求中的任一項所述的系統，其中所述處理器設置為(a)確定一個或多個初始事件參數的值；(b)確定一個或多個最終事件參數的值；和(C)將所述初始事件參數的值與所述最終事件參數相比較。
13.如權利要求12所述的系統，其中所述處理器還設置為基於所述比較做出診斷。
14.如權利要求12或13中任一項所述的系統，其中所述換能器被分為一組或多組，且 事件參數是每組的代表信號中的事件發生的時間，且所述比較涉及確定兩個信號之間的同 步的程度。
15.如權利要求12到14中任一項所述的系統，其中事件參數是一時間段內的信號的平 均幅度。
16.如權利要求12所述的系統，其中所述處理器設置為做出鑑別診斷。
17.如權利要求13到16中任一項所述的系統，其中所述處理器設置為基於所述比較來 診斷哮喘。
18.如權利要求13到17中任一項所述的系統，其中所述處理器設置為基於所述比較來 診斷COPD。
19.如前述的權利要求中的任一項所述的系統，還包括顯示設備。
20.如權利要求19所述的系統，其中所述處理器還設置為在所述顯示設備上顯示由所 述處理器做出的計算、診斷或確定的結果。
21.如權利要求9所述的系統，其中所述處理器設置為做出COPD和哮喘的鑑別診斷，其中(a)所述一個或多個初始事件參數是(i)在所述預先確定的時間間隔期間的所述信號的初始的平均值h，即Iv該Iltl是對於 施用支氣管擴張藥之前在第一子組換能器上獲取的代表信號而計算的；以及( )初始時間延遲&·。,該初始時間延遲^rtl是在施用所述支氣管擴張藥之前在對於 第二換能器組計算的信號中的峰值的時間和對於第三換能器組計算的相應的峰值的時間 之間的初始時間延遲；(b)所述一個或多個最終事件參數是(i)最終的h，即Ill，該Ill是對於施用所述支氣管擴張藥之後在所述第一子組換能器上 獲取的代表信號而計算的；以及( )最終時間延遲,該最終時間延遲Ζη是在施用所述支氣管擴張藥之前在對於第 二換能器組計算的信號中的峰值的時間和對於第三換能器組計算的相應的峰值的時間之 間的最終時間延遲；且其中所述處理包括i)計算h的變化，S卩Ah，其中Ahzhfh。； )計算&的變化，即Δ(^τ),其中A(Kt)=^T1-ZT0;iii)如果A(^r)Xi1,則做出COPD的鑑別診斷，其中(I1是預先確定的第一閾值；iv)如果⑴Δ(Δτ)Sd1,以及如果( ) Δ(Δτ)< -山,則做出哮喘的鑑別診斷；ν)如果⑴，以及如果(ii) Ah^ 0，則做出COPD的鑑別診斷；vi)如果(i)Ah^ 0，且如果(ii) ^tqXI2,則做出COPD的鑑別診斷，其中d2是預先確 定的第二閾值；以及vii)如果(i) Ah彡0，且如果(ii) ^rfl Sd2,則做出哮喘的鑑別診斷。
22.一種用於分析個體的呼吸道的至少一部分中的聲音的方法，包括(a)獲取表示胸部上的位置Xi處的、在預先確定的時間間隔期間的時間t的壓力波的 整數N個信號Z(Xi，t)，i = 1到N;以及(b)處理所述信號Z(Xi，t)，其中所述處理包括執行至少一個事件搜索；以及(c)確定對於在事件搜索中檢測到的一個或多個事件的一個或多個事件參數。
23.如權利要求22所述的方法，其中事件搜索是對所述信號Z(Xi，t)中的一個或多個 信號執行的。
24.如權利要求22所述的方法，其中事件搜索對一個或多個信號P(Xi，t)執行，其中所 述信號PUi, t)在對所述信號Z(Xi，t)中的一個或多個信號執行從濾波、去噪、平滑、包絡 提取以及應用數學變換中選擇的一個或多個程序之後被獲取。
25.如權利要求22所述的方法，其中所述換能器被分為一個或多個子組，且對於一個 或多個所述子組中的每個子組，所述處理包括由從所述子組中的換能器獲取的所述信號 Z(Xi，t)或P(Xi，t)中的一個或多個信號來計算代表信號，以及對所述代表信號中的一個或 多個信號執行一個或多個事件搜索。
26.如權利要求22到25中任一項所述的方法，其中所述事件中的一個或多個事件從整 個呼吸循環、呼吸循環的吸氣相、以及呼吸循環的呼氣相中選擇。
27.如權利要求沈所述的方法，其中換能器子組的所述代表信號是由該子組中的換能 器獲取的信號的和或平均信號。
28.如權利要求22到M中任一項所述的方法，其中所述事件搜索包括執行峰值搜索、 自相關、與預先確定函數的互相關以及傅立葉變換中的任意一個或多個。
29.如權利要求22到28中任一項所述的方法，其中所述事件參數中的一個或多個從包 括以下項的組中選擇事件發生的時間、事件的持續時間、事件的強度、與事件相關聯的峰 值的高度、處於半峰高的信號中的與事件相關聯的峰值的寬度、信號中與事件相關聯的峰 值的半上升時間、峰值的半下降時間、峰值下的面積；事件過程中的信號的最大值、吸氣相 期間的最大值與呼氣相期間的最大值的比、吸氣相的持續時間與呼氣相的持續時間的比、 以及事件過程中的信號的形態。
30.如權利要求22到四中任一項所述的方法，還包括計算事件參數值和預先確定的閾 值或值的範圍之間的一個或多個比較。
31.如權利要求25所述的方法，還包括，對於一對或多對第一代表信號和第二代表信 號中的每對，計算在對於第一代表函數計算的事件參數值和對於第二代表函數計算的事件 參數值之間的一個或多個比較。
32.如權利要求30或31所述的方法，還包括基於一個或多個所述比較來做出診斷。
33.如權利要求22至32中任一項所述的方法，還包括(a)確定一個或多個初始事件參數的值；(b)確定一個或多個最終事件參數的值；以及(c)將所述初始事件的值與所述最終事件參數相比較。
34.如權利要求33所述的方法，還包括在確定所述初始事件參數之後對所述個體進行 醫學治療。
35.如權利要求34所述的方法，其中所述醫學治療包括用支氣管擴張藥。
36.如權利要求33到35中任一項所述的方法，包括基於所述比較做出診斷。
37.如權利要求33或36中任一項所述的方法，其中所述換能器被分為一組或多組，且 事件參數是每組的代表信號中的事件發生的時間，且所述比較涉及確定兩個信號之間的同 步的程度。
38.如權利要求33到36中任一項所述的方法，其中事件參數是一時間段內的信號的平 均幅度。
39.如權利要求31所述的方法，還包括做出鑑別診斷。
40.如權利要求34到39中任一項所述的方法，還包括基於所述比較診斷哮喘。
41.如權利要求34到40中任一項所述的方法，還包括基於所述比較診斷C0PD。
42.如權利要求36所述的方法，其中所述鑑別診斷是COPD和哮喘的鑑別診斷，其中(a)所述一個或多個初始事件參數是(i)所述預先確定的時間間隔期間的信號的初始的平均值h，即Iv該Iltl是對於用所述 支氣管擴張藥之前在第一子組換能器上獲取的代表信號而計算的；以及( )初始時間延遲&。，該初始時間延遲是在用所述支氣管擴張藥之前在對於第 二換能器組計算的信號中的峰值的時間和對於第三換能器組計算的相應的峰值的時間之 間的初始時間延遲；(b)所述一個或多個最終事件參數是(i)最終的h，即h1;該Ill是對於用所述支氣管擴張藥之後在所述第一子組換能器上獲 取的代表信號而計算的；以及( )最終時間延遲^r1 ,該最終時間延遲Ζη是在用所述支氣管擴張藥之前在對於第二 換能器組計算的信號中的峰值的時間和對於第三換能器組計算的相應的峰值的時間之間 的最終時間延遲；且其中所述方法包括(a)計算h的變化，即Ah，其中Ah= h「h0 ；(b)計算&的變化，即,其中A(Kt)=Zt1-At0;(c)如果A(Kr)Sd1，則做出COPD的鑑別診斷，其中Cl1是預先確定的第一閾值；(d)如果⑴A(At)Sd1,以及如果(ii) A(Kr)C-Ci1，則做出哮喘的鑑別診斷；(e)如果⑴^(^^〈山，以及如果(ii)Ah彡0，則做出COPD的鑑別診斷；(f)如果(i)Ah^0，且如果(ii) KrQ>d2,則做出COPD的鑑別診斷，其中d2是預先確 定的第二閾值；以及(g)如果⑴Ah彡0，且如果(ii)Ζτ。Sd2,則做出哮喘的鑑別診斷。
全文摘要
本發明提供了用於分析呼吸道聲音的系統和方法。聲音換能器固定在胸部的皮膚上，其產生表示換能器的位置處的壓力波的信號。信號的處理涉及執行信號中的事件搜索並確定對於在搜索中檢測的事件的事件參數。
文檔編號A61B7/02GK102149317SQ200980121163
公開日2011年8月10日 申請日期2009年4月7日 優先權日2008年4月8日
發明者梅拉夫·蓋特, 迪迪·塞茲本 申請人:迪普布雷茲有限公司