慢性阻塞性支气管炎患者接近发作时的探测和早期预测系统技术方案

本发明专利技术涉及的是患有慢性阻塞性肺部疾病的病人发生急性事件的探测与早期警告系统(S)，包括：至少一个装置(D)用于生理学参数(R)的探测，这可应用于病人的监控；至少一个计时器用于探测时间间隔，例如日期和时间，与所述探测到的生理学参数(R)结合在一起；至少一个能够发射声音和/或可视输出警告信号的声音和/或可视警报信号的发射装置，与所述探测到的生理学参数(R)结合在一起；一个控制逻辑单元(C)，可以连接所述至少一个装置(D)和至少一个计时器，并且能够控制所述至少一个发射信号装置，适用于接收所述探测到的生理学参数(R)和所述时间间隔的输入，所述控制逻辑单元(C)具备处理程序，其中初始储存所述生理学参数(R)达到的预设值的阈值，程序运行以下步骤：在探测发生时将所述生理学参数(R)与时间间隔结合在一起；在每个探测时间点上，发送一个以统计指标的计算算法测量的所述生理学参数(R)；比较在前述步骤中得到的所述统计指标与所述预设阈值，如果至少一个所述统计指标超过了所述对应的预设阈值则启动所述至少一个信号发射装置用以发射一个声音和/或可视警告信号。

Detection and early prediction system for patients with chronic obstructive bronchitis when they are close to the attack

The invention relates to the detection of patients with chronic obstructive pulmonary disease patients with acute events and early warning system (S), including at least one device (D) for physiological parameters (R) detection and monitoring which can be applied to the patient; at least one timer for detecting time interval, such as date and time, and to detect the physiological parameters of (R) together; at least one transmitting device can transmit voice and / or video output warning signal of sound and / or visual alarm signal, and to detect the physiological parameters of the study (R) together; a control logic unit (C), can be connected to the at least one device (D) and at least one timer, and can control the at least one signal transmitting device, applicable to physiological detection the received parameters (R) and the time interval of the input , the control logic unit (C) with the program, in which the initial storage of the physiological parameters (R) to reach the preset threshold, run the following steps: the physiological parameters in the detection occurs (R) combined with the time interval together; at each time point detection, parameter learn to send a statistical index calculation algorithm to measure the physiological (R); the statistical index is obtained in the step with the preset threshold value, if at least one of the statistical index exceeds a preset threshold corresponding to the start of the at least one signal transmitting device used to launch a sound and / or visual warning signal.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】慢性阻塞性支气管炎患者接近发作时的探测和早期预测系统本专利技术涉及一个患有慢性阻塞性支气管炎的病人接近发作时的探测与早期预测系统。慢性阻塞性支气管炎或COPD是一种以支气管阻塞为特点的慢性肺部疾病，带有由导气管和肺实质的慢性炎症所造成的进展缓慢的部分或不可消除的气流限制。它在美国被认为是第四大死因，在世界范围内是第五。有这种病的病人会周期性发作。发作期会或多或少的长并且或多或少的突然发病，在这期间COPD或哮喘症状更糟糕，病人之后须要遵医嘱改变或加强将承担的药物治疗。发作必须尽快报告给医生，尤其是因为如果得不到快速而适当的治疗，会对哮喘或COPD病人造成严重的后果，例如住院治疗甚至死亡。用于治疗这些疾病的日常规药物的主要目的是防止发作。因此本专利技术涉及一种上述类型的系统，尤其是研究和实现早期早期预测并报告会导致COPD患者健康恶化的所述发作或临床危急情况，称之为“令人不安的事件”。接下来的描述将主要面对发作探测与早期警告系统，但须清楚同样的描述不能当做这种特定使用的限制。在稳态条件下，该系统实际上也可用于远程多参数或单参数监控。目前存在评估病人是否处于COPD发作风险中的文献算法。本领域已知的算法是在持续30天的时间窗内考虑一个探测生理学参数装置的可能是变量的测量值；然后这种方法在时间和SpO2值的笛卡尔坐标限定的平面中确定了回归线α。回归线α的系数a和一个参考值a0相比较。假设a0＝-0.0737，并定义一个函数如果得到的值小于a0，得到的结果小于1，说明正处于发作期；相反，如果得到的值大于a0，得到的结果将等于0，说明病人没有处于发作风险中。现有技术仅考虑受COPD影响的患者接近发作事件的风险，没有考虑到病人健康的其它重要方面，如可能的呼吸困难和心跳过速。此外，现有技术采用了固定阈值来区别事件是否对应着发作。对于只用SpO2参数预测发作，在文献中已经表明如果氧饱和度SpO2和心率的走势都被监控，发作的预测能力会改善。已知算法所基于的数学表达式只考虑到时间与氧饱和度(SpO2)之间存在的联系，假设这两个参数之间是线性相关关系。此外，根据现有技术的模型没有考虑到病人的个人生理学特点，例如氧饱和度(SpO2)的时间平均值，而这对于所述病人健康状况走势的正确估计是必要信息。因此，鉴于所述情况，本专利技术的目标是提供一个患有慢性阻塞性支气管炎的病人接近发作的探测与早期预测系统，考虑病人的生理学参数。本专利技术的进一步目标是提供一个考虑病人生理学参数的测量的时间变量的系统。因此本专利技术的具体目标是一个患有慢性阻塞性肺部疾病的病人发生急性事件的探测与早期警告系统，包括：至少一个装置用于生理学参数探测，所述这可应用于被监控的所述病人；至少一个计时器用于探测时间间隔，例如日期和时间，所述与所述探测到的生理学参数结合在一起；至少一个能够发射声音和/或可视输出警告信号的声音和/或可视警报信号发射装置，所述与所述探测到的生理学参数结合在一起；一个控制逻辑单元，可以连接所述至少一个装置和至少一个计时器，能够控制所述至少一个发射信号装置，所述适用于接收所述探测到的生理学参数和所述时间间隔的输入，所述控制逻辑单元具备一个处理程序，所述当所述生理学参数达到了初始储存在该程序中预设值的阈值时，程序运行以下步骤：所述生理学参数与时间间隔结合在一起，其中所述探测发生；在每个探测时间点上，发送以一个统计指标计算算法测量的所述生理学参数；比较所述在前述步骤中得到的统计指标与所述预设阈值，如果至少一个所述统计指标超过了所述对应的预设阈值则激活至少一个信号发射装置用以发射一个声音和/或可视警告信号。此外根据本专利技术，所述至少一个装置是探测以下生理学数据的脉搏血氧计：血红蛋白饱和度(SpO)；和心率(HR)；在下面预设时间框并由所述计时器扫描：上午小时间隔(CMorning)；下午小时间隔(CAfternoon)；晚上小时间隔(CEvening)。同样根据本专利技术，所述逻辑控制单元包括第一单元，该第一单元配置以实现所述探测到的生理学参数与探测发生时间所在的时间框的所述组合，获得以下记录点：上午记录点下午记录点晚上记录点和第二单元，该第二单元包括由一个二进制有限状态机(BFSM)实施的神经网络，根据所述的处理程序，配置以处理所述的分组的输入数据。优选地根据本专利技术，所述二进制有限状态机(BMSF)运行一个第一校准步骤以设置所述预设值P＝(ε,WeightSpO2,WeightHR,κ,λ)的阈值，代表了从所述被监测的病人测量的所述血红蛋白饱和度(SpO2)和心率(HR)的所述生理学参数的典型走势，和所述血红蛋白氧饱和度(SpO2)和心率(HR)的所述生理学参数的一个第二学习步骤，其中所述二进制有限状态机(BMSF)在所述预置的上午(CMorning)、中午(CAfternoon)、晚上(CEvening)的时间框内学习所述被监测的特定病人的所述血红蛋白饱和度(SpO2)和心率(HR)的走势。进一步根据本专利技术，所述处理程序在所述统计指标的计算上执行以下步骤：所述上午记录点下午记录点和晚上记录点的平均计算，得到上午平均值下午平均值和晚上平均值计算所述上午记录点下午记录点和晚上记录点的标准差，得到上午标准差值下午标准差值和晚上标准差值给每段时间计算一个加权组合，或者血氧测量加权分数(WOS)：对比了由先前步骤获得的所述统计指标和所述预设值的阈值。同样根据本专利技术，所述二进制有限状态机(BMSF)发展成以下与危险警告事件相关联的状态：当两个连续的记录点(R)出现了XHR＞AverageHR+K*DevstHR的条件则HR报警，此情况下K值由所述自学步骤决定；当发生的条件时血氧测量精确报警；当时SpO2报警，两个连续的记录点(R)丢失时丢失数据报警，当记录满足其中以下一个情况时，与警报相关联的报警血氧测量分数将被触发：警告1：警告2：警告3：令人不安的血氧测量分数报警：其中B1、B2、B3ε[0,1]和SpO2critical是氧饱和度的临界值，一般等于0.9％。优选地根据本专利技术，所述HR报警、血氧测量分数精确报警、SpO2报警、丢失数据报警和报警血氧测量分数状态将在每个对应的状态下作为输入提供给所述声音和/或可视信号发射设备。进一步根据本专利技术，所述系统可以包含大量能够更进一步探测所述被监测病人的生理学参数的传感器。同样根据本专利技术，所述传感器包含一个加速度计用以探测所述病人的动作和/或一个呼吸量计用以探测所述病人的肺活量，以给所述控制逻辑单元提供输入。优选地根据本专利技术，在所述有限状态机(BMSF)的所述校验步骤中，可以使用一个自学的算法，其配置参数P＝(ε,WeightSpO2,WeightHR,κ,λ)可由用户设定。进一步根据专利技术，所述有限状态机(MSFB)根据以下步骤学习所述参数P：给参数固定一个可能配置，算法得到测试且加权精准度accweighted得到估计，并以此提供一个记录点组的验证；测试所述参数，设置数值WeightHR等于1，则数据WeightSpO2的值可以在1和20之间变化；通过执行参数P＝(ε,WeightSpO2,WeightHR,κ,λ)的可能组合的笛卡尔乘积可确定所述参数的集；选择参数配置P*给所述系统(S)使用，根据公式通过选择所述参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于患有慢性阻塞性肺部疾病的病人发生急性事件的探测与早期警告的系统(S)，包含：至少一个装置(D)用于生理学参数(R)的探测，其应用于被监控的所述病人；至少一个计时器用于探测时间间隔，例如日期和时间，所述时间间隔与所述探测到的生理学参数(R)相关联；至少一个能够发射一种声音和/或视觉输出警告信号的声音和/或视觉报警信号发射装置，所述声音和/或视觉输出警告信号与所述探测到的生理学参数(R)相关联；一个控制逻辑单元(C)，与所述至少一个装置(D)和至少一个计时器相连，且能够控制所述至少一个信号发射装置，适用于接收所述探测到的生理学参数(R)和所述时间间隔的输入，所述控制逻辑单元(C)具备一个处理程序，其中初始储存所述生理学参数(R)达到的预置值的阈值，其运行以下步骤：所述探测到的生理学参数(R)与时间间隔相关联，其中探测已发生；对每个探测时间点，发送按照一个统计指标计算算法测量到的所述生理学参数(R)；比较之前步骤中获得的所述统计指标与所述预置阈值，并如果至少一个所述统计指标超过所述对应的预置阈值，则激活所述至少一个信号发射装置用以发射一个声音和/或视觉警告信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于患有慢性阻塞性肺部疾病的病人发生急性事件的探测与早期警告的系统(S)，包含：至少一个装置(D)用于生理学参数(R)的探测，其应用于被监控的所述病人；至少一个计时器用于探测时间间隔，例如日期和时间，所述时间间隔与所述探测到的生理学参数(R)相关联；至少一个能够发射一种声音和/或视觉输出警告信号的声音和/或视觉报警信号发射装置，所述声音和/或视觉输出警告信号与所述探测到的生理学参数(R)相关联；一个控制逻辑单元(C)，与所述至少一个装置(D)和至少一个计时器相连，且能够控制所述至少一个信号发射装置，适用于接收所述探测到的生理学参数(R)和所述时间间隔的输入，所述控制逻辑单元(C)具备一个处理程序，其中初始储存所述生理学参数(R)达到的预置值的阈值，其运行以下步骤：所述探测到的生理学参数(R)与时间间隔相关联，其中探测已发生；对每个探测时间点，发送按照一个统计指标计算算法测量到的所述生理学参数(R)；比较之前步骤中获得的所述统计指标与所述预置阈值，并如果至少一个所述统计指标超过所述对应的预置阈值，则激活所述至少一个信号发射装置用以发射一个声音和/或视觉警告信号。2.根据前述权利要求所述的系统(S)，其特征在于，所述至少一个装置(D)是一个探测以下生理学数据的脉搏血氧计：-血红蛋白饱和度(SpO)；和-心率(HR)；在下面预设时间框，并由所述计时器扫描：上午小时间隔(CMorning)；下午小时间隔(CAfternoon)；晚上小时间隔(CEvening)。3.根据前述权利要求所述的系统(S)，其特征在于，所述逻辑控制单元(C)包含：一个第一单元(C)配置以实现所述探测到的生理学参数(R)与探测发生的时间框相关联，其获得以下记录点：上午记录点下午记录点和晚上记录点以及一个第二单元(C2)，包含一个由一个二进制有限状态机(BFSM)实现的神经网络，其配置以根据所述处理程序处理所述分组的输入数据。4.根据前述权利要求所述的系统(S)，其特征在于，所述二进制有限状态机(BMSF)运行：一个用于设定所述数值P＝(ε，WeightSpO2，WeightHR，κ，λ)的预置阈值的第一校准步骤，数值表示能够从所述被监测的病人处测量的血红蛋白饱和度(SpO2)和心率(HR)的所述生理学参数的典型走势，和一个血红蛋白饱和度(SpO2)和心率(HR)的所述生理学参数的第二学习步骤，其中所述二进制有限状态机(BMSF)在上午(CMorning)，下午(CAfternoon)和晚上(CEvening)的所述预设时间框内学习所述被监测的特定病人的血红蛋白饱和度(SpO2)和心率(HR)的走势。5.根据前述权利要求3或4中任一项所述的系统(S)，其特征在于，所述处理程序执行以下步骤用于所述统计指标的计算：-所述上午下午和晚上记录点的平均的计算，获得上午(Averagemorning(HR))、下午(Averageafternoon(HR))和晚上(,Averageevening(HR))的平均值；-所述上午下午和晚上记录点的标准差的计算，获得上午标准差(Devstmorning(HR))、下...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉法埃莱·弗兰科·安东内利·因卡尔齐，弗兰切斯卡·玛丽亚·芭芭拉，安杰拉·玛丽亚·布苏，朱塞佩·卡帕索，朱利奥·扬内洛，马里奥·梅罗内，莱奥纳尔多·奥诺弗里，克劳迪奥·佩多内，保罗·索达，
申请(专利权)人：约瑟夫卡帕索应用信息实验室，
类型：发明
国别省市：意大利,IT