專利名稱：用于呼吸道聲音的定量檢測的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備和方法，且更具體地涉及用于分析身體聲音的這樣的設(shè)備和 方法。
背景技術(shù)：
身體聲音通常在各種病癥的診斷中被醫(yī)生使用。醫(yī)生可將聽診器放置在人的胸或 背上并監(jiān)視患者的呼吸，以便檢測異常的或未預(yù)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并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(tǒng)，在該系統(tǒng)中多個擴音器被置于患者胸周圍。擴音器 在吸和呼期間的記錄被顯示在屏幕上或打印在紙上。然后記錄由醫(yī)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于分析個體中的呼 吸道聲音的方法和系統(tǒng)。換能器(transducer)固定在胸部上。每個換能器產(chǎn)生指示在換 能器的位置處的壓力波的信號。然后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(jīng)歷內(nèi)插程序以獲取胸部上換能器不在的位置處的聲能量信號。對于一個或多 個呼吸循環(huán)的各個時間的聲能量信號可顯示在屏幕上以用于查看以及視覺分析。慢性阻塞性肺病(COPD)是通過中年發(fā)病的進展緩慢的癥狀臨床表現(xiàn)的肺病，該 癥狀包括久咳、生痰、漸進的和持續(xù)的呼吸困難和喘息，且因肥胖和長期吸煙而加重。COPD 的診斷一般通過用支氣管擴張藥來進行，且然后通過測定一秒用力呼氣容積(FEVl)和用 力肺活量(FVC)來確定。用支氣管擴張藥后的FEV1/FVC < 0. 7的比值通常被作為不完全 可逆的氣流受限的確認，且因此作為COPD的表示。氣流的完全可逆性在排除COPD時是有 用的(FEV1 > 400mL中的上升)。哮喘是氣道壁發(fā)炎且傾向于反應(yīng)于過敏原和刺激物而收緊的肺病。哮喘的癥狀包 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(yīng)的癥狀例如由過敏和鍛煉引發(fā)的偶發(fā)的喘息和 呼吸困難的早發(fā)疾病。哮喘與家族病史相關(guān)聯(lián)。哮喘通常響應(yīng)于支氣管擴張藥，如用支氣 管擴張藥后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于肺活量測試連同患 者病史一起。但是，由于COPD和哮喘患者的肺活量數(shù)據(jù)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(zhí)行以確證診斷。但是，患者對這些試驗的反應(yīng) 也有相當多的重疊。發(fā)明概述在以下的說明和一組權(quán)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(fā)明提供了用于分析呼吸道聲音的系統(tǒng)。本發(fā)明的系統(tǒng)包括設(shè) 置為被應(yīng)用于個體的胸部或背部皮膚的實質(zhì)上平坦的區(qū)域的一個或多個聲音換能器。每個換能器產(chǎn)生表示達到換能器的壓力波的模擬電壓信號，其依照本發(fā)明的方法由處理器處理。在本發(fā)明的方法的一個實施方式中，處理器執(zhí)行任一個信號的事件搜索。在另一 個實施方式中，處理器設(shè)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(zhí)行事件搜索。然后處理器確定由事件搜索檢測到的事件的一個或多個參數(shù)，例如事 件發(fā)生的時間、事件的強度、與事件相關(guān)聯(lián)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(yōu)選的實施方式中，換能器被分為兩組或多組換能器。每組優(yōu)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(qū)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)。對于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， 并對每個代表信號執(zhí)行事件搜索。然后處理器確定通過搜索檢測的事件的一個或多個的參 數(shù)。處理器還可將對于一個換能器組所確定的參數(shù)中的任何一個或多個參數(shù)的值與對于其 他的換能器組中的任意一個或多個參數(shù)的值相比較。例如，處理器可計算兩組中的相應(yīng)的 峰值發(fā)生之間的時間延遲。處理器還可確定特定類型的事件的重復(fù)發(fā)生之間的時間延遲。 處理器還可設(shè)置為計算在對個體的治療用藥之前和之后的各種事件參數(shù)的值的比較。處理 器還可設(shè)置為基于比較中的任何一個或多個作出診斷。例如，處理器還設(shè)置為診斷哮喘或 COPD。因此，在其第一方面，本發(fā)明提供了用于分析個體的呼吸道的至少一部分中的聲 音的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)整數(shù)N個換能器，每個換能器設(shè)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并產(chǎn)生表示在位置Xi處的壓力波的信號Z(Xi，t)；在預(yù)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(shè)置為接收信號Z(Xi，t)并處理信號，其中處理包括執(zhí)行至少一個事件搜索；以及確定對于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(shù)。事件搜索可對于一個或多個信號Z (Xi，t)或?qū)τ谝粋€或多個信號P(Xi，t)執(zhí)行，其 中信號P(Xi，t)在對一個或多個信號Z(Xi，t)執(zhí)行從濾波、去噪、平滑、包絡(luò)提取以及應(yīng)用 數(shù)學(xué)變換中選擇的一個或多個程序之后被獲取?？蛇x地或另外地，換能器可被分為一個或 多個子組，且對于一個或多個子組，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(zhí)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(huán)、呼吸循環(huán)的吸氣相(inspiratory phase)、或呼吸 循環(huán)的呼氣相(expiratory phase)，事件搜索可包括執(zhí)行峰值搜索、自相關(guān)、與預(yù)先確定函 數(shù)的互相關(guān)以及傅里葉變換中的任何一個或多個。一個或多個事件參數(shù)可以是例如事件發(fā)生所在的時間、事件的持續(xù)時間、事件的 強度、與事件相關(guān)聯(lián)的峰值的高度、處于半峰高的信號中的與事件相關(guān)聯(lián)的峰值的寬度、信 號中與事件相關(guān)聯(lián)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(xù)時間與呼 氣相的持續(xù)時間的比、以及事件過程中的信號的形態(tài)。系統(tǒng)中的處理器還可設(shè)置為計算事件值和預(yù)先確定的閾值或值的范圍之間的比 較。對于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(shè)置為計算 對于第一代表函數(shù)計算的事件參數(shù)值和對于第二代表函數(shù)計算的事件參數(shù)值之間的一個 或多個比較。處理器可設(shè)置為基于一個或多個比較來做出診斷。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，處理器設(shè)置為(a)確定一個或多個初始事件參數(shù)的值；(b)確定一個或多個最終事件參數(shù)的值；以及(c)將初始事件的值與最終事件參數(shù)相比較。在這個實施方式中，處理器可設(shè)置為基于比較作出診斷。換能器可被分為一個或 多個組，且事件參數(shù)是每組的代表信號中的事件發(fā)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?？蛇x地或另外地，事件參數(shù)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(shè)置為作出有差別的診斷。具體地，處理器可設(shè)置為在比較的基礎(chǔ)上診斷哮 喘和/或COPD。在最優(yōu)選的實施方式中，處理器設(shè)置為作出對COPD和哮喘的鑒別診斷，其中一個或多個初始事件參數(shù)是(i)預(yù)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 前對于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于第二換能器組計算 的信號中的峰值的時間和對于第三換能器組計算的相應(yīng)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(shù)是(i)預(yù)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 藥之后對于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于第二換能器組計算 的信號中的峰值的時間和對于第三換能器組計算的相應(yīng)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的鑒別診斷，其中(I1是預(yù)先確定的第一閾值；(d)如果⑴Δ(ΔΤ) ^d1,以及如果( )作出哮喘的鑒別診斷；(e)如果(i) IA(^T)Pd1,以及如果(ii) Ah ^ 0，作出COPD的鑒別診斷；(f)如果(i) Ah彡0，且如果(ii) ^TqXI2,作出COPD的鑒別診斷，其中d2是預(yù)先 確定的第二閾值；以及(g)如果(i) Ah彡0，且如果(ii) ΔΤ0 Sd2,作出哮喘的鑒別診斷；
在其另一個方面中，本發(fā)明提供了用于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(shù)N個信號Z (Xi，t)；在預(yù)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(zhí)行至少一個事件搜索；以及(c)確定對于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(shù)。附圖的簡要描述為了理解本發(fā)明并看其如何在實踐中實現(xiàn)，現(xiàn)通過僅是非限制性的例子參考附圖 描述了優(yōu)選的實施方式，其中

圖1示出了依照本發(fā)明的實施方式的用于獲取分析身體聲音的系統(tǒng)；圖2示出了依照本發(fā)明的一個實施方式的用于實現(xiàn)分析身體聲音的方法的流程 圖；圖3示出了用依照本發(fā)明的實施方式的用于作出哮喘和COPD的鑒別診斷的方法 的流程圖；圖4示出了將聲音換能器置于個體的肺部；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(yōu)選的實施方式的詳細描述圖1示出了依照本發(fā)明的一個實施方式的用于分析呼吸道聲音的一般由100標示 的系統(tǒng)。整數(shù)N個聲音換能器105(其中有四個被示出)被應(yīng)用于個體110的胸部或背部 皮膚的平坦區(qū)域。換能器105可通過本領(lǐng)域中已知的技術(shù)例如使用膠布、吸附或縛帶應(yīng)用 于對象。每個換能器105產(chǎn)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(shù)轉(zhuǎn)換器120被數(shù)字化。數(shù)字數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)信號125被輸入到存儲器130。輸入到存儲器 130的數(shù)據(jù)由設(shè)置為處理數(shù)據(jù)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(luò)提取來處理。被處理的信號P(Xi，t)可進行數(shù)學(xué)變換F以產(chǎn)生變 換后的信號/^x,,O = FOP(U))。信號Λ>,， )可顯示在顯示設(shè)備150上。輸入設(shè)備例如計算機鍵盤140或鼠標145用于輸入關(guān)于檢查的相關(guān)信息，例如個 體Iio的個人詳細信息。輸入設(shè)備140還可用于在信號被記錄或分析過程中輸入時間、和 t2的值?？蛇x地，時間、和、可在由處理器135執(zhí)行的信號P(Xi，t)的呼吸相分析中自動 確定。在本發(fā)明的一個實施方式中，處理器135設(shè)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&可等于單個信號力,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(xiàn)實設(shè)備150中。處理器還設(shè)置為對&執(zhí)行事件搜索。事件可以是例如呼吸循環(huán)的任何一個或多個預(yù)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(tài)來識別。例如，事件可通過具有一個或 多個預(yù)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(yù)先確定的值上方或下方的曲率半徑或任何級別的導(dǎo)數(shù)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(shù)，例如事件發(fā)生的時間、與事件相關(guān)聯(lián)的峰值的參數(shù)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(shè)備150上顯示任何一個代表信號&或被確定的參數(shù)。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(yōu)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(qū)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)。對于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，并對每個代表信號執(zhí)行事件搜索。然后處理器確定通過搜索檢測的事件的 一個或多個的參數(shù)。處理器135可在顯示設(shè)備150上顯示參數(shù)中的任何一個。對于至少一 個代表信號，處理器還可將對于一個換能器組所確定的參數(shù)中的任何一個或多個參數(shù)的值 與對于其他的換能器組中的任意一組或多組所確定的參數(shù)的值相比較。例如，處理器可計 算兩個數(shù)字數(shù)據(jù)信號Z(Xi，t)之間的兩組中的相應(yīng)事件的發(fā)生之間的時間延遲。另一個例 子，處理器可計算Z(Xi，t)中的事件類型的重復(fù)發(fā)生的發(fā)生之間的時間延遲。圖2示出了依照一個實施方式的用于實現(xiàn)本發(fā)明的方法的流程圖。在步驟200中， 信號Z(Xi，t)從位于身體表面的預(yù)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(shè)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，對于 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(shè) 備150上被顯示。在步驟220中，對于每個代表信號，對于代表信號執(zhí)行事件搜索。在步驟 225中，對于每個代表信號，在信號的事件搜索中檢測到的事件的一個或多個參數(shù)的值被確 定，例如事件發(fā)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(shù)值 在顯示設(shè)備上顯示。最終，在步驟235中，對于一個或多個參數(shù)中的每個參數(shù)，對于每個代 表信號確定的一個或多個參數(shù)的值被處理，以及在步驟MO中，處理的結(jié)果在顯示設(shè)備150 上被顯示。在本發(fā)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(yù)先確 定的時間間隔期間的整個信號。對于事件吸氣相和呼氣相，事件的參數(shù)是與事件的每次發(fā) 生相關(guān)聯(lián)的峰值的時間τ。對于由預(yù)先確定的時間間隔期間的整個信號組成的事件，參數(shù) 是預(yù)先確定的時間間隔期間的信號的平均值h。對于參數(shù)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(yīng)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(huán)，則Δ τ、^;的平均值可被計算。在其另一個方面，本發(fā)明提供了用于COPD和哮喘的鑒別診斷的方法。在本發(fā)明的 這方面，在用支氣管擴張藥之前，對于單個代表信號計算h，且對于兩個代表信號計算& ,如以上所解釋。圖3示出了依照本發(fā)明的這個方面的COPD和哮喘的鑒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， 在用支氣管擴張藥后計算h的變化Ah，其中Ah = Ill-Iv在步驟330中，在用支氣管擴張 藥后計算^r的變化Δ(Κτ)，其中= Δτ,-At0。在步驟335中，與預(yù)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(jié)果，兩個代表信號的同步的程度降低，且在步驟340中，作出COPD的鑒 別診斷，且過程終止。如果在步驟335確定不超過Cl1，那么在步驟345中確定是否
么(&)|<山。如果不是(即，△(&)<_&)，那么作為用支氣管擴張藥的結(jié)果，兩個代表信號 之間的同步的程度增加，且在步驟350中，哮喘的鑒別診斷被作出。如果在步驟345，確定 Δ(Ζτ)|< ι，那么作為用支氣管擴張藥的結(jié)果，代表信號的同步?jīng)]有大的變化，且過程繼續(xù)
進行到步驟355，在該步驟Ah的符號被確定。如果Ah < 0，那么在步驟360中在用支氣 管擴張藥后h減小，作出COPD的鑒別診斷。如果在步驟355中確定Ah >0，那么在用支氣 管擴張藥后h增加，且過程繼續(xù)進行到步驟365，其中^^與預(yù)先確定的第二閾值d2相比較。 如果在步驟365中確定&。> d2,那么在步驟370中作出COPD的鑒別診斷。如果在步驟365 中確定^rflSd2,那么在步驟375中作出哮喘的鑒別診斷，且過程終止。
實施例本發(fā)明的系統(tǒng)和方法用于COPD和哮喘的鑒別診斷。在以下描述的情況中，40個換能器被置于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， 換能器布置于在換能器之間有水平方向和垂直方向5厘米的間隔的規(guī)則的正交晶格中。然 后信號Z(Xi，t)在若干呼吸循環(huán)期間被記錄。用于產(chǎn)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(luò)提取以及轉(zhuǎn)換為與換能器的飽和電平相關(guān)的分貝數(shù)。 對于參數(shù)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。對于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。對于參數(shù)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。然后2. 5毫克劑量的支氣管擴張藥沙丁胺醇 通過噴霧器被用于對象。在用支氣管擴張藥15分鐘后，最終的^rjPh1被計算。在用支氣 管擴張藥后的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于對象的左肺(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后 獲取的對于對象的左肺(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)和之后(曲線b)的兩個肺的以分貝為單位的平均音量水平。結(jié)果在表1中被總結(jié)。
權(quán)利要求
1.一種用于分析個體的呼吸道的至少一部分中的聲音的系統(tǒng)，包括(a)整數(shù)N個換能器，每個換能器設(shè)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并產(chǎn)生表示在所述位置Xi處的、在預(yù)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(shè)置為接收所述信號Z(Xi，t)并處理所述信號，其中所述處理包括執(zhí)行至少一個事件搜索；以及確定對于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(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，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(zhí)行的。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中事件搜索是對一個或多個信號P(Xi，t)執(zhí)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(zhí)行從濾波、去噪、平滑、包 絡(luò)提取以及應(yīng)用數(shù)學(xué)變換中選擇的一個或多個程序之后被獲取。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述換能器被分為一個或多個子組，且對于一個 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(zhí)行一個或多個事件搜索。
5.如前述的權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述事件中的一個或多個事件從整 個呼吸循環(huán)、呼吸循環(huán)的吸氣相、以及呼吸循環(huán)的呼氣相中選擇。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，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(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述事件搜索包括執(zhí)行峰值搜索、 自相關(guān)、與預(yù)先確定函數(shù)的互相關(guān)以及傅里葉變換中的一個或多個。
8.如前述的權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述事件參數(shù)中的一個或多個參數(shù) 從包括以下項的組中選擇事件發(fā)生的時間、事件的持續(xù)時間、事件的強度、與事件相關(guān)聯(lián) 的峰值的高度、處于半峰高的信號中的與事件相關(guān)聯(lián)的峰值的寬度、信號中與事件相關(guān)聯(lián) 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(xù)時間與呼氣相的持續(xù)時間的 比、以及事件過程中的信號的形態(tài)。
9.如前述的權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述處理器還設(shè)置為計算事件參數(shù) 值和預(yù)先確定的閾值或值的范圍之間的一個或多個比較。
10.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中對于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(shè)置為計算在對于第一代表函數(shù)計算的事件參數(shù)值和對于第二代表 函數(shù)計算的事件參數(shù)值之間的一個或多個比較。
11.如權(quán)利要求9或10所述的系統(tǒng)，其中所述處理器還被包括來基于所述比較中的一 個或多個做出診斷。
12.如前述的權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述處理器設(shè)置為(a)確定一個或多個初始事件參數(shù)的值；(b)確定一個或多個最終事件參數(shù)的值；和(C)將所述初始事件參數(shù)的值與所述最終事件參數(shù)相比較。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述處理器還設(shè)置為基于所述比較做出診斷。
14.如權(quán)利要求12或13中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述換能器被分為一組或多組，且 事件參數(shù)是每組的代表信號中的事件發(fā)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(quán)利要求12到14中任一項所述的系統(tǒng)，其中事件參數(shù)是一時間段內(nèi)的信號的平 均幅度。
16.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述處理器設(shè)置為做出鑒別診斷。
17.如權(quán)利要求13到16中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述處理器設(shè)置為基于所述比較來 診斷哮喘。
18.如權(quán)利要求13到17中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述處理器設(shè)置為基于所述比較來 診斷COPD。
19.如前述的權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，還包括顯示設(shè)備。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述處理器還設(shè)置為在所述顯示設(shè)備上顯示由所 述處理器做出的計算、診斷或確定的結(jié)果。
21.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述處理器設(shè)置為做出COPD和哮喘的鑒別診斷，其中(a)所述一個或多個初始事件參數(shù)是(i)在所述預(yù)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是對于 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于 第二換能器組計算的信號中的峰值的時間和對于第三換能器組計算的相應(yīng)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(shù)是(i)最終的h，即Ill，該Ill是對于施用所述支氣管擴張藥之后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于第 二換能器組計算的信號中的峰值的時間和對于第三換能器組計算的相應(yīng)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的鑒別診斷，其中(I1是預(yù)先確定的第一閾值；iv)如果⑴Δ(Δτ)Sd1,以及如果( ) Δ(Δτ)< -山,則做出哮喘的鑒別診斷；ν)如果⑴，以及如果(ii) Ah^ 0，則做出COPD的鑒別診斷；vi)如果(i)Ah^ 0，且如果(ii) ^tqXI2,則做出COPD的鑒別診斷，其中d2是預(yù)先確 定的第二閾值；以及vii)如果(i) Ah彡0，且如果(ii) ^rfl Sd2,則做出哮喘的鑒別診斷。
22.一種用于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(yù)先確定的時間間隔期間的時間t的壓力波的 整數(shù)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(zhí)行至少一個事件搜索；以及(c)確定對于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(shù)。
23.如權(quán)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(zhí)行的。
24.如權(quán)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(zhí)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(zhí)行從濾波、去噪、平滑、包絡(luò) 提取以及應(yīng)用數(shù)學(xué)變換中選擇的一個或多個程序之后被獲取。
25.如權(quán)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，且對于一個 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(zhí)行一個或多個事件搜索。
26.如權(quán)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(huán)、呼吸循環(huán)的吸氣相、以及呼吸循環(huán)的呼氣相中選擇。
27.如權(quán)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(quán)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(zhí)行峰值搜索、 自相關(guān)、與預(yù)先確定函數(shù)的互相關(guān)以及傅里葉變換中的任意一個或多個。
29.如權(quán)利要求22到28中任一項所述的方法，其中所述事件參數(shù)中的一個或多個從包 括以下項的組中選擇事件發(fā)生的時間、事件的持續(xù)時間、事件的強度、與事件相關(guān)聯(lián)的峰 值的高度、處于半峰高的信號中的與事件相關(guān)聯(lián)的峰值的寬度、信號中與事件相關(guān)聯(lián)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(xù)時間與呼氣相的持續(xù)時間的比、 以及事件過程中的信號的形態(tài)。
30.如權(quán)利要求22到四中任一項所述的方法，還包括計算事件參數(shù)值和預(yù)先確定的閾 值或值的范圍之間的一個或多個比較。
31.如權(quán)利要求25所述的方法，還包括，對于一對或多對第一代表信號和第二代表信 號中的每對，計算在對于第一代表函數(shù)計算的事件參數(shù)值和對于第二代表函數(shù)計算的事件 參數(shù)值之間的一個或多個比較。
32.如權(quán)利要求30或31所述的方法，還包括基于一個或多個所述比較來做出診斷。
33.如權(quán)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(shù)的值；(b)確定一個或多個最終事件參數(shù)的值；以及(c)將所述初始事件的值與所述最終事件參數(shù)相比較。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，還包括在確定所述初始事件參數(shù)之后對所述個體進行 醫(yī)學(xué)治療。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述醫(yī)學(xué)治療包括用支氣管擴張藥。
36.如權(quán)利要求33到35中任一項所述的方法，包括基于所述比較做出診斷。
37.如權(quán)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(shù)是每組的代表信號中的事件發(fā)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(quán)利要求33到36中任一項所述的方法，其中事件參數(shù)是一時間段內(nèi)的信號的平 均幅度。
39.如權(quán)利要求31所述的方法，還包括做出鑒別診斷。
40.如權(quán)利要求34到39中任一項所述的方法，還包括基于所述比較診斷哮喘。
41.如權(quán)利要求34到40中任一項所述的方法，還包括基于所述比較診斷C0PD。
42.如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述鑒別診斷是COPD和哮喘的鑒別診斷，其中(a)所述一個或多個初始事件參數(shù)是(i)所述預(yù)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是對于用所述 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于第 二換能器組計算的信號中的峰值的時間和對于第三換能器組計算的相應(yīng)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(shù)是(i)最終的h，即h1;該Ill是對于用所述支氣管擴張藥之后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于第二 換能器組計算的信號中的峰值的時間和對于第三換能器組計算的相應(yīng)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的鑒別診斷，其中Cl1是預(yù)先確定的第一閾值；(d)如果⑴A(At)Sd1,以及如果(ii) A(Kr)C-Ci1，則做出哮喘的鑒別診斷；(e)如果⑴^(^^〈山，以及如果(ii)Ah彡0，則做出COPD的鑒別診斷；(f)如果(i)Ah^0，且如果(ii) KrQ>d2,則做出COPD的鑒別診斷，其中d2是預(yù)先確 定的第二閾值；以及(g)如果⑴Ah彡0，且如果(ii)Ζτ。Sd2,則做出哮喘的鑒別診斷。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于分析呼吸道聲音的系統(tǒng)和方法。聲音換能器固定在胸部的皮膚上，其產(chǎn)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(zhí)行信號中的事件搜索并確定對于在搜索中檢測的事件的事件參數(shù)。
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(yōu)先權(quán)日2008年4月8日
發(fā)明者梅拉夫·蓋特, 迪迪·塞茲本 申請人:迪普布雷茲有限公司