计算和显示由非侵入式基于阻抗的呼吸容积监测获得的连续监测的潮式呼吸流动-容积环(TBFVL)的装置和方法制造方法及图纸

公开了显示患者的流动‑容积环和流动‑容积环横跨所测量呼吸的可变性的方法和系统。所述方法包括：在数据获取装置上获得患者的生理数据集；在处理装置上向生理数据集应用平滑与曲线拟合算法，以获得多个时间点处的实时容积和流动数据；在处理装置上向容积和流动数据应用可视化算法，以基于容积和流动数据而创建一系列流动‑容积环；以及在显示装置上输出流动‑容积环的图表，以帮助评估或诊断患者。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】计算和显示由非侵入式基于阻抗的呼吸容积监测获得的连续监测的潮式呼吸流动-容积环(TBFVL)的装置和方法相关申请的参考。本申请要求具有相同名称的在2017年12月15提交的美国临时申请第62/599,153号的优先权，其全部通过参考具体地并入本文。
本专利技术涉及计算和显示由非侵入式基于阻抗的呼吸容积监测获得的连续监测的潮式呼吸流动-容积环（TBFVL或FVL）的装置和方法。
技术介绍
实时流动-容积环监测在某些肺部疾病的诊断、鉴别诊断、监测和治疗反应性的方面是有用的，然而，由于技术困难，因此其对于非插管和潮式容积呼吸患者的临床应用已受到限制。肺活量测定法是肺功能测试的整体部分，其中，测量并且呈现肺功能状态的各种参数，例如，潮式容积(TV)、功能残气量(FRC)、肺活量(LC)等等（见表1）。虽然肺活量测定法是对于非插管患者中的流动-容积环测量的黄金标准，但潮式呼吸流动-容积环（TBFVL或FVL）可提供传统肺活量测定法不可提供的有用信息。肺活量测定法测试通常需要清醒有意识并且配合的患者。收集肺活量测定法数据所要求的操作通常对于患者或个体具有学习曲线，并且对于给定操作要求肺活量测定法测试在+/-3%内，以被视为是可接受的。儿童、老年人以及患有影响认知功能、吸气/呼气肌肉力量的疾病和肺部疾病（即，谵妄、痴呆、COPD、肌萎缩性脊髓侧索硬化症等等）的人要求大量训练、练习和指导，以实现高质量的结果。通常，不可获得可用结果。通过去除对于患者配合或作出显著呼吸努力的要求，TBFVL测量还具有的优点是，提供了在基础条件下或变化的生理机能（例如，运动或疾病状态）条件下或在进行药物治疗或其它疗法之前和之后展示呼吸功能的数据。表1。越来越多证据指示清醒或睡着的自主呼吸患者的TBFVL的动态变化对于正常患者和具有限制性或阻塞性气道的患者两者具有临床意义。然而，在现场缺少监测限制了此信息的使用。最近，已开发了若干非侵入式方法，以填补对于临床监测所需的技术空白，其包括基于背心和面罩的系统。FloRight（基于背心的系统）通过检测由患者穿戴的柔性线圈中的磁场变化而测量胸腹容积。虽然此方法是非侵入式的，但研究已得出的结论是，其不适于潮式容积测量或长期监测。FloRight和肺量计之间的比较显示的是，FloRight始终低估潮式容积。FloRight系统还要求容积信号的重复漂移校正，这可长期影响测量。使用超声流动计(USFM)的基于面罩的系统利用面罩替代标准PFT的口罩。USFM使用基于超声的空气流动测量，其可比基于背心的容积测量更准确；然而，其不是没有其限制性。面罩的侵入性限制了装置抽查潮式容积和每分钟通气量，并且转而阻止连续长期监测。面罩还增加附加无效空间，这可改变呼吸模式和深度。非侵入式呼吸监测系统已应用于监测患有肺部疾病（包括哮喘、COPD以及其它）的患者。在基于最大吸气的标准FVL以及TBFVL两者中，在对于受阻塞的患者特别是那些患有严重阻塞性疾病的患者的流动-容积环中可观察到呼气流动限制（见图3C）。被称为负呼气压力(NEP)的技术已与肺量计结合应用，以确定患者在潮式呼吸期间是否具有呼气流动限制。所述技术通过在潮式呼吸的呼气阶段期间施加小负压力而工作，这增加呼气流动。当NEP应用于具有潮式流动限制的患者时，流动-容积环从原始TBFVL偏离，但呼气曲线在具有潮式流动限制的患者中保持相同。此技术仅可在具有口罩的患者中执行，并且要求真空。由于实际限制并且缺少商业技术解决方案，因此所述技术尚未在临床实践中广泛实施。也已在运动生理机能领域中在健康个体中测量了TBFVL。所记录的是，一些个体（包括经训练的运动员）在运动期间展现流动限制。然而，这些测量已全部利用专业设施在受控实验室环境中收集。特别地，使用鼻夹和口罩或面罩的肺量计仅可对于有限时间量使用。这防止了利用呼吸监测设施在专业运动试验之后在休息和恢复周期期间连续监测运动员或其它个体。由于不可训练动物，以执行肺功能测试，因此TBFVL已在兽医学中受到关注。类似于人类运动员，测量竞速动物、马术运动以及其它中的呼吸功能的能力对于治疗动物并且最大化性能表现可为有用的。USFM已用于测量体育运动马匹中的TBFVL，以便检测复发的气道阻塞。对于诊断、监测或治疗功效的评估，其它兽医应用类似于人类医学。因此，需要可实时、非侵入式地并且连续长达24小时或更长时间地监测潮式呼吸流动-容积的系统。由于呼吸大小和速率将影响在TBFVL中测量的项目，因此这些参数的并入对于一些应用将是有用的。TV和RR以及TBFVL的准确监测将帮助解释数据。
技术实现思路
本专利技术通过提供以下装置和方法而克服了与当前策略和设计相关联的问题和缺点，所述装置和方法用于收集和显示由非侵入式呼吸容积监测器获得的呈图形形式的呼吸容积迹线，其中，沿着一个轴线绘制瞬时呼吸容积(V)，并且沿着第二轴线绘制呼吸流动的变化（即，呼吸容积随时间的变化，dV/dt）。将此图形与其它生理参数（例如，TV、RR和吸气呼气比）配对提供了附加信息。本专利技术的附加实施例和优点部分在随后的描述中阐述，并且部分可根据此描述显而易见，或可从本专利技术的实践得知。本专利技术的实施例使得数据能够由计算机软件收集和分析，以提供TV和RR数据，以便生成和显示可在用户选择的位置处（包括在个体的护理点或测量源处，或在远程位置处）呈现到用户的数值、图表和迹线。定制计算机软件代码可驻存在测量设备内部或位于外部的计算机处理和存储单元上，并且可对于从电极或其它传感器（其可优选地定位在人体上）得出的测量执行计算和计算机操作。测量设备和计算机软件的组合优选地实现了对于呼吸状态的迹线、TBFVL和数值指数的呈现，其中，数值指数和图表的整个集合变成描述患者的“呼吸概况”或“呼吸特征”。通过使受试者或患者以该规定方式呼吸，本专利技术还可生成最大努力TBFVL。本专利技术可提供流动-容积环(FVL)测量，无论其来自最大努力或来自连续潮式呼吸监测或是如由诊断医生禁止的任何呼吸模式。本专利技术应用于可生成FVL的所有呼吸形式的测量。在一个实施例中，本专利技术优选地实现了从许多患者收集呼吸测量，允许连续并入新数据，用于由定制软件计算的现有概况和特征的扩展和细化。在计算机软件代码中存在有对于本文详细总结和描述的所有实施例共同的特征。在一个实施例中，本专利技术优选地允许呼吸监测以及绝对容积和流动信息的同时收集，这由软件实现。在优选实施例中，这与测量电极的优选定位相关联。在一个实施例中，来自一组电极或传感器的阻抗测量被记录和传输到计算机处理单元，并且转换成描述患者的呼吸状态的容积迹线和数值。在优选实施例中，本专利技术利用图表提供此信息，所述图表显示容积和流动速率两者关于时间的瞬时变化（即，TBFVL）之间的关系以及从这些图表得出的相关联新信息。在一个实施例中，新信息优选地通过使用TBFVL进行计算的定制软件程序生成。在一个实施例中，FVL的形状由医师、生理学家或可使用FVL形状的其它用户解释，以进行诊断或帮助疾病的诊断本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.显示患者的流动-容积环和所述流动-容积环横跨所测量呼吸的可变性的方法，包括：/n在数据获取装置上获得所述患者的生理数据集；/n在处理装置上向所述生理数据集应用平滑与曲线拟合算法，以获得多个时间点处的实时容积和流动数据；/n在所述处理装置上向所述容积和流动数据应用可视化算法，以基于所述容积和流动数据而创建一系列流动-容积环；以及/n在显示装置上输出所述流动-容积环的图表，以帮助评估或诊断所述患者。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171215 US 62/5991531.显示患者的流动-容积环和所述流动-容积环横跨所测量呼吸的可变性的方法，包括：
在数据获取装置上获得所述患者的生理数据集；
在处理装置上向所述生理数据集应用平滑与曲线拟合算法，以获得多个时间点处的实时容积和流动数据；
在所述处理装置上向所述容积和流动数据应用可视化算法，以基于所述容积和流动数据而创建一系列流动-容积环；以及
在显示装置上输出所述流动-容积环的图表，以帮助评估或诊断所述患者。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括：将流动容积环与潮式容积和呼吸速率的指标配对。


3.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述处理装置上应用匹配算法，以识别正常流动-容积环和指示可能的病理状态或变化的生理机能状态的流动-容积环。


4.根据权利要求1所述的方法，还包括：追踪和更新所述处理装置上的流动-容积环，以识别对于治疗、活动变化、运动方案变化和治疗操作中的至少一个的反应。


5.根据权利要求4所述的方法，还包括：在所述显示装置上显示治疗、活动变化、运动方案变化和治疗操作中的至少一个的有效性的至少一个指示。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据获取装置、所述处理装置和所述显示装置由通信网络通过一定距离联接。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生理数据集是呼吸数据集。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生理数据集是心脏数据集。


9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述平滑与曲线拟合算法是移动平均算法、数字滤波算法和经由迭代误差减少学习算法的拟合中的一个。


10.根据权利要求1所述的方法，其中，多个流动-容积环在所述所显示装置上叠加。


11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述叠加环被集成为代表性环。


12.根据权利要求1所述的方法，其中，相邻地绘制多个流动-容积环，以显示所述流动-容积环之间的差异。


13.根据权利要求12所述的方法，其中，以螺旋形配置显示相邻地绘制的流动-容积环。


14.根据权利要求1所述的方法，其中，流动-容积环被分区段成单独部分，并且单独地分析每个部分。


15.根据权利要求1所述的方法，其中，自动化无监督的算法经由匹配算法而识别所关注的流动-容积环。


16.根据权利要求1所述的方法，还包括：创建数据库，其中，根据临床相关呼吸系统相关诊断而连续更新和分类与流动-容积环相关的诊断信息。


17.根据权利要求1所述的方法，还包括：创建数据库，其中，根据临床相关心脏系统相关诊断而连续更新和分类与流动-容积环相关的诊断信息。


18.根据权利要求1所述的方法，还包括：创建流动-容积模板，以有助于匹配所述模板或落在所述模板之外的连续生成的流动-容积环的算法识别。


19.根据权利要求1所述的方法，其中，从非插管患者收集所述流动-容积环。


20.根据权利要求1所述的方法，其中，利用电阻抗监测器而收集所述流动-容积环。


21.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述流动-容积环与对于患者参数校正的正在进行的容积测量配对。


22.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述流动-容积环与正在进行的呼吸速率评估配对。


23.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述流动-容积环与正在进行的心率评估配对。


24.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述流动-容积环与正在进行的容积和正在进行的呼吸速率评估两者配对。


25.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述流动-容积环与正在进行的心博容积和正在进行的心率评估两者配对。


26.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于呼吸速率和/或容积测量而分类所述流动-容积环，用于分析、解释和显示。


27.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于呼吸速率和/或容积测量而解释所述流动-容积环，用于诊断、对于生理机能变化的反应、对于干预的反应。


28.根据权利要求1所述的方法，还包括：如果一个或多个流动-容积环在预确定参数之外，或如果一个或多个流动-容积环从先前的流动-容积环偏离预确定偏差，则触发警报、警告或记录中的注释中的至少一个。

【专利技术属性】
技术研发人员：J·布拉亚诺夫，J·弗里曼，B·哈维，邱春元，M·C·钟，J·伊姆西罗维奇，
申请(专利权)人：呼吸运动公司，
类型：发明
国别省市：美国;US