專利名稱：哮喘的診斷的制作方法
技術領域：
本主題涉及哮喘的診斷。
背景技術：
US7077810公開了一種預測臨床發病發作的方法，該方法包括感測對象的呼吸，響應于所感測的呼吸確定對象的至少一個呼吸模式，將呼吸模式與基線呼吸模式進行比較并至少部分響應于所述比較預測臨床發病發作。預測臨床發病發作可能是不可靠的，在診斷哮喘方面可能會有變化。
發明內容
本主題的目的是改進哮喘的診斷。本主題的目的是通過提供一種用于診斷哮喘的裝置實現的，該裝置包括數據采集模塊，其被配置成采集與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征；以及分析模塊，其被配置成分析所采集的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征，并基于被分析的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征來診斷哮喘。通常，隨著呼吸變得更加困難，可以看到胸部凹陷的區域增大。已經觀察到a)輕度呼吸困難能夠導致位于胸廓下方(下肋骨)、胸骨底部(胸骨下)處的腹部凹陷；b)中度呼吸困難能夠導致與輕度呼吸困難相同的胸部和腹部區域以及肋骨之間 (肋間)區域的凹陷；c)重度呼吸困難能夠導致與輕度和中度呼吸困難相同的胸部和腹部區域的凹陷以及位于鎖骨上方(鎖骨上)或胸骨上方(胸骨上)的頸部的后縮。通常，哮喘的癥狀包括i)鼻翼煽動，其中，鼻孔尺寸隨著呼吸增大，ii)頸后縮，其中，頸部區域隨著呼吸向內移動，以及iii)肋間凹陷，其中，肋骨之間或下方的皮膚隨著呼吸向內移動。鼻翼煽動、胸部凹陷和頸后縮標志著功能障礙的呼吸模式，是氣道阻塞、尤其是哮喘的特征。在鼻子上、肋間隙和頸部引起的物理變形是呼吸窘迫通常得到證實的位置。因此，監測和分析這些物理變形能夠進行對潛在的阻塞性呼吸疾病的嚴重性的客觀評價。這能夠改進哮喘的診斷和管理。由于在哮喘發病期間會發生鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷，因此所公開的裝置能夠提供有價值的輸入以實現對可能的哮喘發作的診斷。基于鼻子、頸部和胸部的物理變形的診斷可以是精確且更加可靠的。該診斷無創且簡單。此外，可以在初始階段診斷哮喘，并能夠避免發展并最終成為完全喘的發作。在本裝置的實施例中，所述數據采集模塊包括
至少一個應變計，其被配置成在至少一個呼吸周期期間采集與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征，所述至少一個物理變形特征是以與所述被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的電變化的形式進行采集的。可以借助于適當的粘合劑，例如氰基丙烯酸酯，將應變計附著于鼻孔或頸部或肋間區域。所公開的裝置可便于將至少一個應變計放置于a)鼻孔尖下方或頂上，用于采集與鼻翼煽動相關聯的至少一個物理變形特征；b)胸鎖乳突肌外側緣和鎖骨上側緣之間的頸部區域的左右兩側或單側，用于采集與頸后縮相關聯的至少一個物理變形特征；c)雙側或單側胸前的九個肋間隙之一或多個中，用于采集與肋間凹陷相關聯的至少一個物理變形特征。所述應變計能夠幫助測量物理變形，所述物理變形隨著時間以鼻翼煽動和肋間隙和頸部區域的皮膚抽吸的形式演變。隨著鼻孔或頸部區域或肋間區域變形，箔也變形，導致其電阻改變。可以利用惠斯通電橋測量這一電阻變化，其與被稱為應變計靈敏系數的應變
量相關。所公開的想法是去測量由于鼻翼煽動、胸部凹陷和頸后縮產生的應變并基于測量結果診斷哮喘。在一些實施例中，所述至少一個應變計是水銀式橡膠應變計。這種應變計由裝入小橡膠管中的少量液體水銀構成，將其施加在身體部分(鼻孔、頸部區域和肋間區域)周圍。身體部分(鼻孔、頸部區域和肋間區域)的物理變形導致橡膠管延伸，使其更長更細， 這增大了電阻。使用應變計的優點是i)沒有移動部件，ii)構造相對簡單iii)，尺寸小， 以及iv)容易安置在所公開的裝置中。在另一實施例中，該裝置包括記錄模塊，其被配置成在預定時間周期內以數字方式記錄以與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的電變化形式采集到的至少一個物理變形特征；特征提取模塊，其被配置成從以數字方式記錄的以與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的電變化形式的至少一個物理變形特征提取時域特征和/或頻域特征；以及存儲模塊，其被配置成存儲所提取的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的時域特征和/或頻域特征的電變化。這一實施例很適于家庭使用。父母可以使用所公開的裝置用于記錄和存儲所提取的他們孩子的與頸后縮、鼻翼煽動和肋間凹陷相關聯的物理變形特征。在已安排的到醫院就診期間，醫生能夠分析和解釋存儲的記錄并診斷孩子的哮喘狀況。記錄和存儲提取的特征能夠a)幫助醫生完美地說明孩子(患者或對象)的臨床概況并制定適當的治療；b)用于有效監測已經在治療的對象，尤其是已知患有哮喘的小孩，以精確掌握癥狀的演變和康復；c)充當用于跟蹤疾病演變趨勢的歷史記錄；
d)臨床上尤其對年幼兒童、嬰兒和老年患者、智力遲鈍患者或其他行為失調的患者有用，因為他們是不能夠向醫生精確表達和傳達其呼吸問題的對象群體(患者或兒童)。此外，等到對象(患者或兒童)到醫生那里時，疾病癥狀會至少部分減弱。這可能給醫生帶來不完整的臨床表現。這可能導致不正確的診斷。所存儲并提取的與鼻翼煽動、 頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的物理變形特征能夠克服做出不正確診斷的風險。 本實施例應用于家庭情形下的對象(患者或兒童)和醫生。在又一實施例中，所述特征提取模塊被配置成提取如下中的至少一項a)與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的呼吸周期；b)與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的預定數量呼吸周期內電變化的平均值；c)與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的呼吸周期中存在的頻帶d)與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的呼吸周期中存在的最小頻帶和最大頻帶。在所提取的特征幫助下可以更好地了解哮喘癥狀。這也能夠幫助利用其他可獲得的基線特征執行比較分析，并能夠進一步改進哮喘的診斷。在另一實施例中，所述分析模塊還包括輸入模塊，其被配置成接收輸入，所述輸入是被檢查對象的性別、年齡、身高、體重和人種中的至少一種；以及預分類的已校準數據庫，其具有與非哮喘對象和哮喘對象相關聯的數據，所述數據是如下中的至少一種i.性別，ii.年齡，iii.身高，iv.體重，v.人種，vi.利用以與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的電變化形式采集到的物理變形提取的時域和/或頻域特征，vii.對象的狀況無哮喘、哮喘發作、輕度哮喘、急性哮喘。所述輸入模塊幫助收集被檢查對象的數據。這一輸入數據能夠幫助對對象分組并識別組內與哮喘相關的癥狀。此外，收集的數據能夠幫助執行所提取的物理變形特征與類似對象的比較研究。這樣能夠進一步改進哮喘的診斷和管理。此外，在經濟狀況不允許每個家庭都擁有所公開的裝置的發展中國家，家庭可以擁有共享的裝置，其根據需要使用。在這種情況下，輸入模塊可以幫助識別被檢查對象以及所存儲的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的物理變形特征。預分類的已校準數據庫能夠充當基線。它能夠幫助將與鼻翼煽動、肋間凹陷和頸后縮中的至少一種相關聯的被檢查對象的物理變形進行分析并分類成不同的哮喘級別。不同的哮喘級別可以是哮喘發作、輕度哮喘和重度哮喘。
可以周期性地更新預分類的已校準數據庫。這可以通過基于年齡、身高、體重、性別和人種，在足夠數量的對象中測試所公開的裝置來實現。可以采集與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的物理變形。可以提取時域特征和/或頻域特征，標記為非哮喘/哮喘對象并存儲。預分類的已校準數據庫還可以幫助改進哮喘的診斷。在另一實施例中，所述分析模塊還包括邏輯模塊，其被配置成將所提取的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的時域和/或頻域物理變形與從預分類的已校準數據庫中可獲得的數據進行比較，診斷被檢查對象的哮喘狀況并存儲與診斷相關的信息。可以使用已知的模式匹配算法將提取的與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的時域和/或頻域物理變形與從預分類的已校準數據庫中可獲得的所提取物理變形時域和/或頻域特征進行比較。可以基于模式匹配結果獲得被檢查對象的狀況。也可以獲得哮喘的級別，例如哮喘發作、輕度哮喘或重度哮喘。在一些實施例中，可以使用支持向量機(SVM)進行分類。作為說明性范例，SVM能夠將輸入數據視為兩組向量一組對應于利用應變計提取的實際特征，另一組對應于哮喘和非哮喘對象的預分類的已校準數據庫中可獲得的數據。SVM能夠在η維空間中構造分離超平面，該超平面是使兩個數據集之間的界限最大化的平面。為了計算這一界限，可以構造兩個平行超平面，在分離超平面的每側上各一個，其“對著”兩個數據集“被推動”。直觀地， 可以通過距兩類相鄰數據點有最大距離的超平面實現良好的分離，因為通常，界限越大，分類器的泛化誤差越好。在另一實施例中，該裝置包括通知模塊，所述通知模塊是視覺顯示單元、音頻單元或有色光產生單元中的至少一種，所述通知模塊被配置成通知i)是否檢測到鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種，ii)如果診斷的哮喘超過預定閾值，需要緊急會診，iii)如果診斷的哮喘低于預定閾值，不需緊急會診。本實施例具有以下優點i)它能夠避免重度哮喘發作的恐慌和不適ii)使對緊急就診或住院治療的需求最小化iii)能夠通過避免不必要的會診降低治療成本iv)能夠防止哮喘的惡化再現。所公開的裝置能夠以視覺顯示的形式通知結果并向被檢查對象指明哮喘嚴重性。 或者，報警蜂鳴能夠引導成年患者和患病兒童的憂慮父母在重度哮喘的情況下立即尋求醫療會診。所公開的裝置還能夠直接以有色光的形式給出是否存在鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷的信息。此外，可以顯示表示與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的物理變形的波形。這能夠形成給予醫生的可靠輸入，以客觀評價癥狀，由此使哮喘診斷的正常工作流程、哮喘嚴重性評估和對治療的響應簡易化。這樣能夠進一步改進哮喘的診斷和管理。對鼻翼煽動、肋間凹陷和頸后縮的主觀評價可能是不可靠的。觀測者間(即不同醫生間)對肋間凹陷和解釋的共識可能有些變化。為了克服這些限制，記錄鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷，并以數字形式存儲提取的特征。可以由醫生觀察所存儲的特征。通過提供關于癥狀的客觀信息進一步能夠幫助改進哮喘的診斷。在另一實施例中，該裝置還包括評價模塊，其被配置成基于i)當前采集的與被檢查對象鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征，ii)先前存儲的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的物理變形特征，來評價治療或康復的進展。可以使用所公開的裝置評估哮喘的演變以及對治療的反應，因為它以康復期間鼻翼煽動、胸部縮進和肋間凹陷的減小/增加的形式提供了對哮喘嚴重性的客觀測量。在一些實施例中，可以無線地或通過連接到喘息監測設備的有線連接饋送來自應變計的數據。喘息監測設備接下來能夠使用這個數據作為與喘息一起的額外輸入，用以估計哮喘的嚴重性。這樣能夠進一步改進哮喘的診斷。本主題的目的是通過提供一種用于診斷哮喘的方法進一步實現的，該方法包括采集與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征；以及分析所采集的與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征，并基于被分析的與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征來診斷哮喘。
將僅僅通過舉例的方式，參考附圖進一步描述上述的方面、特征和優點，附圖中同樣的附圖標記表示相同或類似的部件，在附圖中圖Ia和圖Ib示出了示范性的被檢查對象的正常鼻孔、外張鼻孔以及肋間凹陷和頸后縮；圖加示出了根據本主題實施例的用于診斷哮喘的裝置的示范性示意方框圖；圖2b示意性示出了示范性惠斯通電橋中電阻相對于輸出電壓的示范性變化；圖3示出了根據本主題實施例的分析模塊的示范性示意方框圖；如示意性示出了示范性波形；圖5示出了根據本主題另一實施例的用于診斷哮喘的裝置的示范性示意方框圖；圖6示出了根據本主題實施例的分析模塊的示范性示意方框圖；圖7示出了根據本主題另一實施例的用于診斷哮喘的裝置的示范性示意方框圖；圖8示出了根據本主題另一實施例的用于診斷哮喘的裝置的示范性示意方框圖；圖9示意性示出了示范性喘息監測設備；以及圖10示意性示出了根據本主題實施例的診斷哮喘的方法的示范性流程圖。
具體實施例方式現在參考圖Ia和圖lb，哮喘的癥狀包括i)鼻翼煽動，其中，鼻孔尺寸隨著呼吸增大，ii)頸后縮，其中，頸部區域隨著呼吸向內移動，以及iii)肋間凹陷，其中，肋骨之間或下方的皮膚隨著呼吸向內移動。現在參考圖2a，用于診斷哮喘的裝置200包括
i)數據采集模塊210，ii)分析模塊 220。數據采集模塊210可以被配置成采集被檢查對象的至少一個物理變形特征。至少一個物理變形特征可以與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯。分析模塊220可以被配置成分析所采集的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征。可以基于對與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征的分析來診斷哮喘。數據采集模塊210可具有至少一個應變計。所述至少一個應變計可以被配置成在至少一個呼吸周期期間采集與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征。可以以與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的電變化的形式采集所述至少一個物理變形特征。可以借助于適當的粘合劑，例如氰基丙烯酸酯，將至少一個應變計附著于鼻孔或頸部或肋間區域。所公開的裝置能夠便于將至少一個應變計放置于a)鼻孔尖下方或頂上，用于采集與鼻翼煽動相關聯的至少一個物理變形特征；b)胸鎖乳突肌外側緣和鎖骨上側緣之間的頸部區域的左右兩側或單側，用于采集與頸后縮相關聯的至少一個物理變形特征；c)雙側或單側胸前的九個肋間隙之一或多個中，用于采集與肋間凹陷相關聯的至少一個物理變形特征。所述應變計能夠幫助測量物理變形，所述物理變形隨著時間以鼻翼煽動以及肋間隙和頸部區域上皮膚抽吸的形式演變。隨著鼻孔或頸部區域或肋間區域變形，箔也變形，導致其電阻改變。可以利用惠斯通電橋測量這一電阻變化，其與被稱為應變計靈敏系數的應
變量相關所公開的想法是測量由于鼻翼煽動、胸部凹陷和頸后縮產生的應變并基于測量結果診斷哮喘。應變為無量綱單位，其被定義為每單位長度的長度變化。作為說明性范例，如果1 米長的鋼筋伸展到1. 000002米，將應變定義為2微米應變。應變計具有特征應變計靈敏系數，所述特征應變計靈敏系數被定義為電阻的分數變化除以應變。作為說明性范例，在輕度哮喘的情況下，鼻翼煽動可導致應變計靈敏系數為2的應變計上被施加了 2微米應變，并產生如下的分數電阻變化(2x 2) 1(Γ6 = 4χ 1(Γ6 = 4 μ Ohms這一變化將反映在電路級上的適當電壓損耗，所述電路級以如下式給出V0 = Vex (X/4)其中Vtl=電橋輸出電壓Vex =施加到電橋的激勵電壓X =電阻的相對變化BR/R。圖2b示出了在典型惠斯通電橋中電阻相對于輸出電壓的變化。所公開的裝置200 記錄了來自惠斯通電橋的這一輸出電壓。可以記錄3分鐘內的輸出電壓的變化，并可以將對應數據存儲為數字序列。可以分析這些數字以提取特征，例如大約3分鐘的窗口內的最小電壓變化和最大電壓變化。可以利用支持向量機將這些特征與數據庫比較，以分類成輕度哮喘或正常。類似地，對于中度哮喘，鼻翼煽動能夠反映例如5微米應變，且對于重度哮喘，鼻翼煽動能夠反映例如8微米應變。也可以利用類似技術分析胸部凹陷和肋間凹陷。所述至少一個應變計可以是水銀式橡膠應變計。這種應變計由裝入小橡膠管中的少量液體水銀構成，可以將其施加在身體部分(鼻孔、頸部區域和肋骨間區域)周圍。身體部分(鼻孔、頸部區域和肋骨間區域)的物理變形導致橡膠管延伸，使其更長更細，這增大了電阻。使用應變計的優點是a)沒有移動部件，b)構造相對簡單，c)尺寸小，d)容易安置在所公開的裝置中。所述應變計能夠以電壓/電流變化的形式采集與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的物理變形。這些變化通常與每個呼吸周期期間發生的變形量成正比。可以將所述應變計連接到數據采集硬件，所述數據采集硬件能夠利用如電阻器、 電容器和OP-AMPS的模擬部件來記錄電壓/電流變化。可以使用模數轉換器通過適當采樣信號將電壓/電流波形的模擬信號轉換到數字域中。作為說明性范例，呼吸速率可以被考慮作為選擇模數轉換器的正確采樣頻率的輸入。健康對象和患病對象的呼吸速率一般在每分鐘12到25次的呼吸周期之間變化。因此，可以將采樣頻率選擇為> 50。現在參考圖3，用于診斷哮喘的分析模塊220還包括a)記錄模塊300，b)特征提取模塊310，C)存儲模塊320。所述記錄模塊300可以被配置成在預定時間周期內以數字方式記錄以與被檢查對象的鼻孔外張鼻翼煽動、頸部縮進頸后縮和肋骨間縮進肋間凹陷中的至少一種相關聯的電變化的形式采集到的至少一個物理變形特征。所述特征提取模塊310還可以被配置成從以數字方式記錄的以與被檢查對象的鼻孔外張鼻翼煽動、頸部縮進頸后縮和肋骨間縮進肋間凹陷中的至少一項相關聯的電變化形式的至少一個物理變形特征提取時域特征和/或頻域特征。所述特征提取模塊310還可以被配置成提取如下中的至少一項a)與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的呼吸周期；b)與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的預定數量呼吸周期內電變化的平均值；c)與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的呼吸周期中存在的頻帶；d)與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的呼吸周期中存在的最小頻帶和最大頻帶。包括呼吸速率、節奏和努力的呼吸模式，能夠為評估呼吸系統提供有用的實踐工具。存在不協調的呼吸(胸廓和呼吸膈肌之間缺乏協調)也是不良征兆。在其極端形式中， 存在同步失敗，且胸部在吸氣期間向內移動。可以通過評估輔助呼吸肌的使用、肋下和肋間凹陷、鼻翼煽動以及呼吸努力的速率和深度來評價增強的呼吸努力和呼吸功。處于中度到重度呼吸困境的兒童在起始狀態時將具有顯著的輔助呼吸肌活動，以及肋下和肋間凹陷。鼻翼煽動可表明輕度哮喘，但胸鎖乳突肌和其他輔助呼吸肌的使用則意味著正在增強的呼吸努力。在所提取的特征幫助下可以更好地診斷哮喘。提取的特征也能夠幫助執行與其他可獲得基線特征的比較分析，并能夠進一步改進哮喘的診斷。所述存儲模塊320可以被配置成存儲所提取的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的時域特征和/或頻域特征的電變化。父母可以使用所公開的裝置200用于記錄和存儲所提取的與其孩子的頸后縮、鼻翼煽動和肋間凹陷相關聯的物理變形特征。在已安排的到醫院就診期間，醫生能夠分析和解釋所存儲的記錄并診斷孩子的哮喘狀況。記錄和存儲所提取的特征能夠a)幫助醫生完美地說明孩子(患者或對象)的臨床概況并制定適當的治療；b)用于有效監測已經在治療的對象，尤其是已知患有哮喘的小孩，以精確掌握癥狀的演變和康復；c)充當用于跟蹤哮喘演變趨勢的記錄；d)臨床上尤其對年幼兒童、嬰兒和老年患者、智力遲鈍患者或其他行為失調的患者有用，因為他們是不能夠向醫生精確表達和傳達其呼吸問題的對象群體(患者或兒童)。通常，等到對象(患者或兒童)到醫生那里時，疾病癥狀會至少部分減弱。這可能給醫生帶來不完整的臨床表現，可能導致不正確的診斷。所存儲并提取的與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的物理變形特征能夠克服做出不正確診斷的風險。圖如中示出了正常呼吸周期的模式。呼吸周期是指一種循環且有節奏的過程，其包括通過稱為吸氣的過程將空氣攝入肺中，以及通過稱為呼氣的過程從肺中排出空氣，其中吸氣和呼氣之間有暫停。呼吸過程受到腦干中包括吸氣中樞和呼氣中樞的呼吸中樞的調節或控制。在各種生理條件下，正常呼吸速率通常在每分鐘14-20次之間變化，通常小于25 次/分鐘。圖4b示出了由應變計產生的與健康對象的正常呼吸周期相關聯的示范性電波形。從曲線圖可以看出，對于健康對象，放在鼻孔或頸部或肋間區域的應變計產生的電壓一般在400-500mV的范圍中。健康對象的電波形的頻帶一般在0. 5Hz左右。圖如示出了與重度哮喘對象的肋間凹陷相關聯的示范性電波形。所述電波形示意了在時域中產生了越來越高的電壓和越來越大的變化(過零)，這導致頻域中的更高頻帶。可以基于時域中的變化模式、電壓幅度和頻帶將對象分成具有輕度哮喘、中度哮喘和重度哮喘的組。作為說明性范例，從圖4c可以推斷出，患有輕度哮喘、中度哮喘和重度哮喘的對象身上的應變計產生的電勢差的值分別為600、800和IOOOmV左右。在頻域中，針對輕度哮喘、中度哮喘和重度哮喘的電波形的頻帶分別為3Hz、6Hz和IOHz左右。現在參考圖5，用于診斷哮喘的裝置200還包括輸入模塊510，其被配置成接收輸入，所述輸入是被檢查對象的性別、年齡、身高、體重和人種中的至少一種；預分類的已校準數據庫520，其具有與非哮喘對象和哮喘對象相關聯的數據，所述數據是如下中的至少一種i)性別，ii)年齡，iii)身高，iv)體重，ν)人種，vi)利用以與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的電變化形式采集到的物理變形提取的時域和/或頻域特征，vii)對象的狀況無哮喘、哮喘發作、輕度哮喘、急性哮喘。所述輸入模塊幫助收集被檢查對象的數據。這一輸入數據能夠幫助對對象分組并識別組內與哮喘相關的癥狀。此外，收集的數據能夠幫助執行所提取的物理變形特征與類似對象的比較研究。這樣能夠進一步改進哮喘的診斷。此外，在經濟狀況不允許每個家庭都擁有所公開的裝置的發展中國家中，家庭可以擁有共享的裝置，其根據需要使用。在這種情況下，輸入模塊可以幫助識別被檢查對象以及所存儲的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的物理變形特征。預分類的已校準數據庫能夠充當基線。它能夠幫助將與鼻翼煽動、肋間凹陷和頸后縮中的至少一種相關聯的被檢查對象的物理變形分類成不同的哮喘級別。不同級別的哮喘可以是哮喘發作、輕度哮喘和重度哮喘。可以周期性地校準預分類的已校準數據庫。這可以通過基于年齡、身高、體重、性別和人種，在足夠數量的對象中測試所公開的裝置來實現。可以采集與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的物理變形。可以提取時域特征和/或頻域特征，標記為非哮喘/哮喘對象并存儲在數據庫中。預分類的已校準數據庫可作為用于診斷哮喘的有用工具。現在參考圖6，分析模塊220還包括邏輯模塊610，其被配置成將所提取的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的時域和/或頻域物理變形與從預分類的已校準數據庫中可獲得的數據進行比較，診斷被檢查對象的哮喘狀況并存儲與診斷相關的信息。可以使用已知的模式匹配算法將提取的與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的時域和/或頻域物理變形與從預分類的已校準數據庫中可獲得的所提取物理變形時域和/或頻域特征進行比較。可以基于分類結果獲得被檢查對象的狀況。也可以獲得哮喘的級別，例如哮喘發作、輕度哮喘或重度哮喘。在一些實施例中，可以使用支持向量機(SVM)進行分類。作為說明性范例，SVM能夠將輸入數據視為兩組向量一組對應于利用應變計提取的實際特征，另一組對應于哮喘和非哮喘對象的預分類校準數據庫中可獲得的數據。SVM能夠在η維空間中構造分離超平面，該超平面是使兩個數據集之間的界限最大化的平面。為了計算該界限，可以構造兩個平行超平面，在分離超平面的每側上各一個，其“對著”兩個數據集“被推動”。直觀地，可以通過距兩類相鄰數據點有最大距離的超平面實現良好的分離，因為通常，界限越大，分類器的泛化誤差越好。現在參考圖7，用于診斷哮喘200的裝置還包括通知模塊710，其被配置成通知i)是否檢測到鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種， )如果診斷的哮喘超過預定閾值，需要緊急會診，iii)如果診斷的哮喘低于預定閾值，不需要緊急會診。所述通知模塊710可以是視覺顯示單元、音頻單元或有色光產生單元中的至少一個。本實施例具有以下優點i)它能夠避免重度哮喘發作的恐慌和不適，ii)使對緊急就醫或住院治療的需求最小化，iii)能夠通過避免不必要的會診降低治療成本，iv)能夠防止哮喘的惡化再現。所公開的裝置能夠以視覺顯示的形式通知結果并向被檢查對象指明哮喘嚴重性。 或者，報警蜂鳴能夠指導成年患者和患病兒童的憂慮父母在重度哮喘的情況下立即尋求醫療會診。對鼻翼煽動、肋間凹陷和頸后縮的主觀評價可能是不可靠的。觀測者間(即不同醫生間)對肋間凹陷和解釋的共識可能有些變化。為了克服這些限制，記錄鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷，并以數字形式存儲提取的特征。可以由醫生觀察存儲的特征。通過提供關于癥狀的客觀信息進一步輔助改善哮喘的診斷。所公開的裝置還能夠直接以有色光的形式給出是否存在鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷的信息。此外，可以顯示表示與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的物理變形的波形。這能夠形成給予醫生的可靠輸入，以客觀評價癥狀，由此使哮喘診斷的正常工作流程、哮喘活動評估和對治療的響應簡易化。這樣能夠進一步改進哮喘的診斷。現在參考圖8，用于診斷哮喘的裝置200還包括評價模塊810，其被配置成基于i) 當前采集的與被檢查對象鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征， )先前存儲的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的物理變形特征，來評價治療或康復的進展。可以使用所公開的裝置評估哮喘的演變以及對治療的響應，因為它以康復期間鼻翼煽動、胸部縮進和肋間凹陷的減小/增加的形式提供了哮喘嚴重性的客觀測量。可以將所公開的裝置構建成獨立系統或現有設備的附件以用于監測哮喘癥狀。現在參考圖9，所公開的用于診斷哮喘的裝置200能夠用作用于喘息監測設備的附加裝置。可以無線地或通過連接到喘息監測設備的有線連接饋送來自應變計的數據。喘息監測設備接下來能夠使用這個數據作為與喘息一起的額外輸入，用以估計哮喘的嚴重性。這樣能夠進一步改進哮喘的診斷。現在參考圖10，用于診斷哮喘的方法1000包括用于采集至少一個與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的物理變形特征的步驟1010 ；以及用于分析采集的與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征，并基于所分析的與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征來診斷哮喘的步驟1020。本主題公開了用于測量機械變化的應變計的用途，所述機械變化在氣道阻塞疾病
13中以鼻翼煽動以及肋間隙和頸部區域上方皮膚抽吸形式隨著時間演變。此外，校準這些機械變化以發現帶病狀況的嚴重性。總之，公開了一種用于診斷哮喘的裝置。該裝置包括數據采集模塊和分析模塊，所述數據采集模塊被配置成采集與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征，所述分析模塊被配置成分析所采集的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征并基于分析的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征診斷哮喘。所公開的裝置能用于在家中、在醫院或在流動患者中監測哮喘。所公開的裝置還能夠給出其他與氣道阻塞相關的疾病的進展指示，所述相關的疾病例如新生兒瞬間呼吸急促、后鼻孔閉鎖、嬰兒的持續呼吸急促、細支氣管炎、哮吼、急性會厭炎，其中，胸部凹陷和頸后縮和鼻翼煽動可能是臨床特征之一。盡管已經在附圖和說明書中詳細例示了本主題，但這樣的說明和描述應被視為說明性的或示范性的而非限制性的；本主題不限于所公開的實施例。本領域技術人員在實踐所要求保護的主題時，通過研究附圖、說明書和權利要求書，可以理解和實施對所公開實施例的其他變化。動詞“包括”及其同根詞的使用不排除權利要求書或說明書中陳述的元件以外的元件的存在。在元件或步驟前使用不定冠詞不排除存在多個這樣的元件或步驟。單個單元可以實現權利要求中列舉的幾個項目的功能。事實是僅僅某些措施被引用于互不相同的從屬權利要求中，這并不表示不能有利地采用這些措施的組合。附圖和說明書將被視為僅僅是說明性的，并不限制本主題。權利要求書中的任何附圖標記都不應解釋為限制范圍。
權利要求
1.一種用于診斷哮喘的裝置000)，所述裝置包括數據采集模塊O10)，其被配置成采集與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征；以及分析模塊O20)，其被配置成分析所采集的與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征，并基于所分析的與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征來診斷所述哮喘。
2.根據權利要求1所述的裝置000)，其中，所述數據采集模塊OlO)包括至少一個應變計，其被配置成在至少一個呼吸周期期間采集與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征，所述至少一個物理變形特征是以與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關聯的電變化的形式進行采集的。
3.根據權利要求2所述的裝置，其中，所述至少一個應變計是水銀式橡膠應變計。
4.根據權利要求3所述的裝置，其中，所述分析模塊(220)還包括記錄模塊(300)，其被配置成在預定時期內以數字方式記錄以與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關聯的電變化的形式采集到的至少一個物理變形特征；特征提取模塊(310)，其被配置成從以數字方式記錄的以與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關聯的電變化的形式的至少一個物理變形特征中提取時域特征和/或頻域特征；以及存儲模塊(320)，其被配置成存儲所提取的與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關聯的時域特征和/或頻域特征的電變化。
5.根據權利要求4所述的裝置，其中，所述特征提取模塊(310)被配置成提取如下中的至少一項a)與所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關聯的呼吸周期；b)與所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關聯的預定數量呼吸周期內電變化的平均值；c)與所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關聯的呼吸周期中存在的頻帶；d)與所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關聯的呼吸周期中存在的最小頻帶和最大頻帶。
6.根據權利要求4所述的裝置，其中，所述分析模塊(220)還包括輸入模塊(510)，其被配置成接收輸入，所述輸入是所述被檢查對象的性別、年齡、身高、體重和人種中的至少一種；以及預分類的已校準數據庫(520)，其具有與非哮喘對象和哮喘對象相關聯的數據，所述數據是如下中的至少一種a)性別，b)年齡，c)身高，d)體重，e)人種，f)利用以與所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關聯的電變化的形式采集到的物理變形提取的時域和/或頻域特征，g)所述對象的狀況無哮喘、哮喘發作、輕度哮喘、急性哮喘。
7.根據權利要求6所述的裝置000)，其中，所述分析模塊(220)還包括邏輯模塊(610)，其被配置成將所提取的與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關聯的時域和/或頻域物理變形與從所述預分類的已校準數據庫中可獲得的所述數據進行比較，診斷所述被檢查對象的哮喘狀況并存儲與診斷相關的信息。
8.根據權利要求1所述的裝置000)，還包括通知模塊(710)，所述通知模塊(710)是視覺顯示單元、音頻單元或有色光產生單元中的至少一種，所述通知模塊被配置成通知i)是否檢測到所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種；ii)如果診斷的哮喘超過預定閾值，需要緊急會診；iii)如果診斷的哮喘低于預定閾值，不需要緊急會診。
9.根據權利要求1所述的裝置O00)，還包括評價模塊(810)，其被配置成基于i)當前采集的與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、 所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征；ii)先前存儲的與所述被檢查對象的所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關聯的物理變形特征，來評價治療或康復的進展。
10.一種喘息監測設備(900)，包括根據權利要求1-9中的任一項所述的裝置000)。
11.一種用于診斷哮喘的方法(1000)，所述方法包括采集(1010)與鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征；以及分析(1020)所采集的與所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征，并基于所分析的與所述鼻翼煽動、所述頸后縮和所述肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征來診斷哮喘。
全文摘要
公開了一種用于診斷哮喘的裝置(200)。該裝置(200)包括數據采集模塊(210)，所述數據采集模塊被配置成采集與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征；以及分析模塊(220)，所述分析模塊被配置成分析所采集的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征，并基于所分析的與被檢查對象的鼻翼煽動、頸后縮和肋間凹陷中的至少一種相關聯的至少一個物理變形特征來診斷哮喘。所公開的裝置(200)能在家中、在醫院或在能走動對象病人中用于監測哮喘。
文檔編號A61B5/11GK102348412SQ201080011012
公開日2012年2月8日 申請日期2010年3月4日 優先權日2009年3月10日
發明者A·賈殷, K·T·拉賈馬尼, N·布薩 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司