用于肺部监测的装置和方法

在以下描述中，为了解释的目的，阐述了各种细节以便提供对一些示例性实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说将明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者在具有微小改变的情况下实践本主题。本文档一般地但不作为限制地涉及肺部监测。

背景技术：

1、本公开通常涉及一种利用肺材料属性的无创测量的用于肺健康的新诊断工具。这可以允许肺部监测，其可以是快速的、常规的、负担得起的，并且与获取患者的脉搏或测量血压一样可重复。

2、肺病是全世界死亡的主要原因，并且新的威胁出现在呼吸流行病、雾化和世界许多地方的日益增加的空气污染中。肺部检查的当前方法可能是不准确的、耗时的、并且不可访问的。结果，除非有症状，肺健康通常是不会被监测的，并且到那时损害就可以会是永久性的，并且退化可以是不可逆的。例如，copd(慢性阻塞性肺病)患者在甚至接受他们的第一次肺活量测定测试之前就失去了他们肺功能的一半。

3、所有肺功能测试目前基于在吸气和呼气期间测量气流。传统流量测量设备(诸如肺活量计(测量空气呼出速度)和体积描记器(一种包围患者整个身体以记录压力和体积的大系统))的缺点可以包括延长的测试、不精确的客观测量和乏味的技术人员训练要求。此外，对于典型的医生诊所就诊(20-30分钟)来说，检查可能会太长，或者需要患者去实验室，而到该时间，症状可能就已经消退了。测试协议可能难以遵循和重复，尤其是对于儿童来说；甚至成年人也很少能再现他们自己的结果。更常见的是提供很少有意义数据的30秒峰值流量计检查。即使是客观的和洞察力很强的基于成像的非流动医学检查，诸如肺ct扫描(计算机断层摄影)，特别是在压制covid-19爆发时使用的，也是昂贵的并且不可广泛获取。

技术实现思路

1、考虑到上述问题，期望提供一种利用肺的基本科学现象粘弹性响应的方法，以在屏住吸气呼吸期间基于时间压力演变(诸如呼吸道压力随时间的变化或肺压力随时间的变化中的至少一个)来快速且常规地测量肺健康。

2、此外，该方法可以是能在医学上有变化的，使得能够实现早期检测、差异诊断和治疗评估。因此，本文公开的方法具有挽救生命、改善健康结果以及在诊断和治疗成本方面节省数十亿美元的潜力。

3、在一个示例中，公开的用于肺部监测的方法可以包括对来自屏住吸入呼吸的个体的压力演变的非流动测量结果。

4、在一个示例中，该方法可以用作一个标准筛选程序，类似于其它临床普遍和革命性的设备，例如血压袖带和青光眼眼压测量。此外，该方法可以通过基于非流动属性引入对肺健康的非侵入性、相对快速、客观且广泛可获取的评估来改变当前肺部保健叙述。

5、在一个示例中，粘弹性可以使用特征压力-时间(p-t)特征(诸如肺生物标志物)来评估肺健康，以对正常和异常肺功能进行分类，区分异常的类型，并且连续地监测疾病进展。总之，粘弹性可以使用肺生物标志物来评估肺健康，以对正常和异常肺功能进行分类，区分肺异常的类型，并且连续监测肺病进展。

6、根据一个示例性实施例，整个器官可以是患者或个体的整个肺(即，右肺和左肺，或者替代地，如果患者或个体仅具有一个肺，则仅一个肺)。

7、在一个示例性方法中，患者可以尽可能长地(例如，小于30秒)吸入并屏住呼吸以产生压力-时间(p-t)曲线，诸如使用用作与控制电路对接的实时压力计(压力计)的吹口(mouthpiece)210，所述控制电路诸如包括运行计算机软件的计算机器，以记录和存储测量结果，用于同时或稍后的分析。p-t曲线可以表征压力随时间的变化，诸如压力随时间的减小，其可以通过流变模型分析以生成肺生物标志物。流变模型，诸如概念上由离散元件(弹簧和阻尼器)组成，可被用于曲线拟合p-t曲线，诸如指数衰减p-t曲线。肺生物标志物可以包括p-t曲线的标志性特征，诸如峰值压力的指示、渐近压力的指示、分数舒张的指示、时间常数的指示、模型非线性程度的指示或固体对流体比例响应(例如，粘弹性响应)的指示中的至少一个。在一个示例中，肺生物标志物可以充当患者肺健康的指示，诸如一个或多个肺生物标志物随时间的变化可以提示肺状况的风险(或其存在)，诸如在无症状患者中。

8、在一个示例性方法中，患者可以吸气并屏住呼吸，例如持续一段时间以测量压力演变。从压力演变测量结果获得的数据可以应用于建立的流变模型，以生成时间压力对时间(p-t)曲线的特性或标志性特征，诸如以允许比较健康控制(诸如“正常”肺)的特征与患病状态(诸如“异常”肺)。健康控制数据和患病状态数据的标志性特征之间的差异可被用于检测诸如异常肺状态。在一个示例中，本文公开的方法还可以扩展至附加患病状态，诸如以探索可能的差异诊断能力或用于疾病进展监测。

9、在一个示例中，当粘弹性的单个特性特征(例如，百分比压力舒张)可以在健康组织和模拟哮喘的暴露于灰尘的组织之间进行比较时，哮喘模型表现出显著降低的分数(或百分比压力)舒张，诸如指示组织中存在肺状况(例如，哮喘)。诸如峰值和渐近压力值、非线性度、时间常数和/或固体对流体比例响应的附加特征可以产生进一步的粘弹性度量，诸如允许用户在健康状态和患病状态之间进行比较，监测疾病进展，并且提供差异诊断。

10、本发明人已经认识到，除其他之外，在本领域中需要能够监测或评估患者肺的装置和方法。所述装置和方法可以包括控制电路，诸如能够运行软件，其被配置成处理来自患者数据的肺生物标志物。此外，控制电路可以被配置成生成肺指数，诸如表征患者肺的标志性特征以监测或评估患者肺。在一个示例中，肺指数可以至少部分地基于肺生物标志物，诸如表征患者肺。

11、本
技术实现要素：
旨在提供本专利申请的主题的概述。并不意图提供本发明的排他性或详尽的解释。将详细描述包括进来以提供关于本专利申请的进一步信息。

1.一种评估患者肺的装置，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述肺生物标志物至少部分地包括包含患者健康历史的组1生物标志物、包含动态肺特性的组2生物标志物或包含所述患者肺的粘弹性特性的组3生物标志物中的至少一个。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述肺生物标志物包括所述组3生物标志物的指示。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述肺指数至少部分地包括选自组1生物标志物的至少一个生物标志物和选自组2生物标志物的至少一个生物标志物。

5.根据权利要求2所述的装置，其中，所述肺指数至少部分地包括选自组1生物标志物的至少一个生物标志物和选自组3生物标志物的至少一个生物标志物。

6.根据权利要求2所述的装置，其中，所述肺指数至少部分地包括选自所述组2生物标志物的至少一个生物标志物和选自所述组3生物标志物的至少一个生物标志物。

7.根据权利要求2所述的装置，其中，所述肺指数至少部分包括选自组1生物标志物的至少一个生物标志物、选自组2生物标志物的至少一个生物标志物和选自组3生物标志物的至少一个生物标志物。

8.根据权利要求1所述的装置，还包括传感器，所述传感器被配置成感测所述患者肺的指示。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述患者肺的指示包括所述患者肺的粘弹性参数的指示。

10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述传感器包括被配置成感测吸入呼吸的指示的压力传感器。

11.根据权利要求8所述的装置，其中，所述传感器包括超声波传感器，所述超声波传感器被配置成感测所述患者肺上的第一位置与所述患者肺上的第二位置之间的距离的指示。

12.根据权利要求8所述的装置，其中，所述传感器包括磁共振成像(mri)系统，所述磁共振成像(mri)系统被配置成感测所述患者肺上的第一位置与所述患者肺上的第二位置之间的距离的指示。

13.根据权利要求7所述的装置，其中，所述传感器包括x射线系统，所述x射线系统被配置成感测所述患者肺上的第一位置与所述患者肺上的第二位置之间的距离的指示。

14.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制电路包括中央处理单元(cpu)，所述中央处理单元被配置成从数学模型形成所述肺生物标志物。

15.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制电路包括中央处理单元(cpu)，所述中央处理单元被配置成至少部分地根据肺位移的指示来估计所述肺生物标志物。

16.一种用于肺部监测的方法，所述方法包括：

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述个体的肺的健康状态是异常肺功能，所述方法还包括：

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述个体尽可能长时间地屏住呼吸。

21.根据权利要求16所述的方法，还包括：

22.根据权利要求21所述的方法，其中，肺生物标志物包括峰值压力的指示、渐近压力的指示、分数舒张的指示、非线性度的指示、时间常数的指示、或固体与流体比例响应的指示中的至少一个。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述肺生物标志物是疾病表现的生物标志物。

24.根据权利要求16所述的方法，其中，固定体积的空气的测量的压力演变是一种非流动肺属性的测量，所述非流动属性是定义为肺功能的时间(粘性)和伸展(弹性)依赖性的粘弹性。

25.一种评估患者肺的方法，包括：

26.根据权利要求25所述的方法，包括处理来自所述患者肺的后续指示的所述肺生物标志物以生成后续肺指数，以在不同于所述第一测量时间的后续测量时间表征所述患者肺。

27.根据权利要求25所述的方法，包括将所述第一肺指数与所述后续肺指数进行比较，以检测所述第一肺指数与所述后续肺指数之间的差异。

28.根据权利要求25所述的方法，包括将第一后续肺指数与第二后续肺指数进行比较，以检测所述第一后续肺指数与所述第二后续肺指数之间的增量差异。

29.根据权利要求26所述的方法，包括基于所述第一肺指数和所述后续肺指数之间的差异诊断肺状况。