专利名称：用于获得呼吸困难的客观度量的系统和方法
技术领域：
本发明涉及用于评估患者的呼吸困难水平的系统和方法。
背景技术：
慢性阻塞性肺病(COPD)是以气道发炎为特征的呼吸疾病。它以通常不完全可逆的气道受限为特征。气流受限是愈来愈严重的并与肺部对有害颗粒或气体的异常发炎反应 相关。COPD的症状可包括咳嗽、喘鸣、呼吸困难(即，气短或气喘)和产生粘液，并且其严重性可以部分地根据分泌物的体积和颜色来判断。呼吸困难(S卩，气短或气喘)是COPD或心力衰竭(HF)患者最常见的症状之一。呼吸困难的加剧是COPD或HF患者的健康状态恶化的重要指示物。因此，呼吸困难的测量为评估COPD或HF患者的健康状态提供宝贵的信息。目前，呼吸困难是使用问卷测量的。一份这样的(最广泛使用的)问卷是英国医学研究理事会(MRC)问卷。以下的表I中示出的该MRC问卷，是五点等级问卷，其允许患者指示他们的气喘影响他们日常活动的程度。然而，该MRC问卷并不量化气喘本身而是仅提供患者对呼吸困难的感受的度量。呼吸困难的感受随患者而变化，因为一些患者会低估他们呼吸困难水平而另一些患者会高估他们呼吸困难水平。
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丨—丄竺I 迠座 itll鱼f.电1il*11:!:全2 啤..........j表I-MRC 问卷另外，基于问卷的评估，例如用于呼吸困难的这个问卷，是主观的并依赖记忆回顾，这对老年人来说是尤其困难的。此外，基于问卷的评估，例如用于呼吸困难的这个问卷，被设计成短的(即，具有特定的问题/表述)以保证顺从性，但是这样的短的问卷可能缺乏对呼吸困难水平变化的敏感性。此外，基于问卷的评估，例如用于呼吸困难的这个问卷，不能提供呼吸困难的准确评估，因为这些问卷无法计入患者的行为修正(例如，患者可能少走路以防止气喘)以及患者的努力程度的不同(例如，缓慢行走与快速行走)。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种用于评估患者的呼吸困难水平的计算机实现方法。该方法包括利用活动监测器在一时间段内测量所述患者的身体活动以收集身体活动数据；利用呼吸速率传感器在所述时间段内测量所述患者的呼吸速率以收集呼吸速率数据；实施问卷以收集所述患者的临床信息；并且在一个或多个计算机处理器上执行一个或多个计算机程序模块，以基于所述患者的所述呼吸速率数据、所述身体活动数据和所述临床信息来确定所述患者的呼吸困难值。所述呼吸困难值表示患者的呼吸困难水平。本发明的另一方面提供一种用于评估患者的呼吸困难水平的系统。该系统包括至少一个传感器、问卷系统和至少一个处理器。传感器被配置为测量a)患者的呼吸速率，以收集呼吸速率数据；和b)患者的身体活动，以收集身体活动数据。问卷系统被配置为收集 患者的临床信息。处理器被配置为处理患者的呼吸速率数据、身体活动数据和临床信息，以确定患者的呼吸困难值。该呼吸困难值表示患者的呼吸困难水平。本发明的另一方面提供一种用于评估患者的呼吸困难水平的系统。该系统包括用于利用活动监测器在一时间段内测量所述患者的身体活动以收集身体活动数据的装置；用于利用呼吸速率传感器在所述时间段内测量所述患者的呼吸速率以收集呼吸速率数据的装置；用于实施问卷以收集所述患者的临床信息的装置；以及用于在一个或多个计算机处理器上执行一个或多个计算机程序模块以基于患者的呼吸速率数据、身体活动数据和临床信息来确定患者的呼吸困难值的装置。所述呼吸困难值表示患者的呼吸困难水平。参考附图，考虑以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其他方面，以及操作的方法和相关结构元件的功能和各部分的组合以及制造的经济性，将变得更加显而易见，所有附图构成本说明的一部分，其中相似的附图标记指示各附图中相应的部分。然而，应当清楚地理解，附图仅出于图示和描述的目的而非旨在限定本发明的限度。也将意识到，此处公开的一个实施例的特征也可用在此处公开的其他实施例中。如这里所用的，单数形式“一”、“一个”包括复数指代，除非上下文中明确指出是其他情况。
图I是根据本发明的实施例图示了评估患者的呼吸困难水平的方法的流程图；图2示出了根据本发明的实施例的用于评估患者的呼吸困难水平的系统；图3示出了根据本发明的另一实施例的用于评估患者的呼吸困难水平的系统；以及图4示出了根据本发明的实施例的加速度计的定位。
具体实施例方式图I是根据本发明的实施例图示了用于评估患者的呼吸困难水平的计算机实现方法100的流程图。方法100在计算机系统中实现，所述计算机系统包含被配置为执行一个或多个计算机程序模块的一个或多个处理器208 (如关于图2示出和解释的)或308 (如关于图3示出和解释的)。在一个实施例中，处理器208 (如关于图2示出和解释的)或308(如关于图3示出和解释的)的每个之中可包含一个或多个处理器。计算机实现方法100使用身体活动监视、呼吸速率监视和问卷的组合来提供呼吸困难的可靠度量。在一个实施例中，如以下将要解释的，使用组合不同客观测量输入(即，身体活动数据和呼吸速率数据)和主观测量输入(从问卷获得的患者的临床信息)的评分卡来执行对呼吸困难的评估，以输出表示患者的呼吸困难水平的呼吸困难值。在一个实施例中，方法100 (以及下面描述的系统200或300)被配置为通过并入用于评估呼吸困难水平的三种不同输入(呼吸速率数据、身体活动数据和来自问卷的患者临床信息)来提供呼吸困难测量的一定客观性。方法100(以及下面描述的系统200或300)也区分患者是低估还是高估他们对呼吸困难的感受，因为与他们的身体活动和呼吸速率相关的数据提供用于评价呼吸困难所需的额外信息。例如，在一个实施例中，如果患者在MRC问卷中被评为低值，但是具有所测得身体 活动的低值和所测得呼吸速率的高值，那么方法100 (以及下面描述的系统200或300)指示该患者低估了他/她的呼吸困难并且他/她感受到的低呼吸困难水平很可能归因于例如他/她进行了较少的身体活动这一事实。计算机实现方法100开始于程序102。在程序104，在一时间段内测量患者的身体活动以收集身体活动数据。在时间段内利用活动监测器，例如传感器202(如关于图2示出和解释的)或传感器302 (如关于图3示出和解释的)，来测量该患者的身体活动。在一个实施例中，以任意加速度单位(AAU)测量身体活动。在程序106，在该时间段内测量患者的呼吸速率以收集呼吸速率数据。在该时间段内利用呼吸速率传感器，例如传感器204 (如关于图2示出和解释的)或传感器302 (如关于图3示出和解释的)，来测量患者的呼吸速率。呼吸速率通常表示患者每分钟进行的呼吸次数。在一个实施例中，所述时间段可包括几天、几周、几个月或任何其他期望的时间段。在一个实施例中，在一时间段(例如，三天)内持续测量身体活动数据和呼吸速率数据以提供患者的平均身体活动和平均呼吸速率的准确估计。在一个实施例中，如图2中所图示的，可以使用分别的传感器测量(即，在所述时间段内)患者的身体活动和呼吸速度中的每一个。在另一实施例中，如图3中所示，可以使用单一传感器，例如传感器302，来测量患者的身体活动和呼吸速率这两者(S卩，在所述时间段内)。在程序108，通过问卷系统206收集患者的临床信息。换言之，问卷系统206被配置为实施问卷以收集患者的临床信息。在一个实施例中，该问卷可以包括一个或多个问题以及对那些问题的回答。在一个实施例中，对问卷中问题的回答提供患者的临床信息。在一个实施例中，患者(或健康护理人员)可以使用用户接口 210 (如关于图2示出和描述的)向问卷系统206中输入(例如，手动地)临床信息。在一个实施例中，所述临床信息可包括关于所述患者的呼吸症状的信息、关于所述患者的吸烟历史的信息以及关于所述患者的任何其他疾病的信息。在一个实施例中，所述呼吸症状可包括咳嗽、痰、气喘、喘鸣和胸部疾病。
在一个实施例中，患者的临床信息通过一个或多个处理器208从问卷系统206接收。在程序110，处理器208 (如关于图2示出和解释的)或308 (如关于图3示出和解释的)被配置为使用患者的呼吸速率数据、身体活动数据和临床信息来确定患者的呼吸困难值。换言之，来自问卷和各传感器的数据随后被转换为呼吸困难值，以提供患者的呼吸困难水平的客观和持续的度量。方法100结束于程序112。在一个实施例中，可能通过能在一个或多个处理器208 (如关于图2示出和解释的)或308 (如关于图3示出和解释的)上执行的一个或多个计算机程序模块来执行程序102-112。图2中示出了根据本发明的实施例的用于评估患者的呼吸困难水平的系统200。在一个实施例中，患者可以在患者的家庭环境下使用本发明的系统200。在另一实施例中，健康护理提供者可以在健康护理提供者的场所使用系统200。
系统200可包括活动监测器202、呼吸速率传感器204、问卷系统206、处理器208和用户接口 210。在一个实施例中，呼吸速率传感器204和活动监测器202可提供呼吸困难严重性的客观度量。在一个实施例中，基于获得的测量结果(即，监测的呼吸速率，和/或监测的活动水平)，使用评分卡来将患者分类到安全类别、风险类别或需要采取措施的类别。活动监测器202被配置为检测患者的身体运动，使得来自活动监测器202的信号与患者的身体活动的水平相关。在一个实施例中，活动监测器202可包括加速度计。在一个实施例中，加速度计可以是三轴加速度计。这样的加速度计可包括被配置为在至少三个轴上确定加速度的感测元件。例如，在一个实施例中，所述三轴加速度计可以是STMicroelectronics提供的三轴加速度计(即，生产商零件编号LIS3L02AQ)。在一个实施例中，加速度计的输出可以以任意加速度单位(AAU)每分钟表示。该AAU可以涉及总能量消耗(TEE)，与活动相关的能量消耗(AEE)和身体活动水平(PAL)。在另一实施例中，活动监测器202可以是压电传感器。该压电传感器可包括对患者的身体运动敏感的压电元件。在一个实施例中，活动监测器202可以被定位在，例如，患者的胸部或患者的腹部。在一个实施例中，活动监测器202可以是能穿戴束带(例如，其可以被穿戴在腕部、腰部、胳膊或患者身体的任何其他部分)的一部分或者可以是被患者穿戴的能穿戴服装的一部分。在一个实施例中，被配置为测量患者的呼吸模式的呼吸速率传感器204，可包括加速度计或传声器。在一个实施例中，所述加速度计可以是三轴加速度计。例如，在一个实施例中，所述三轴加速度计可以是STMicroelectronics提供的三轴加速度计。在一个实施例中，传声器被构造并布置为接收患者的吸气的声音以确定患者的呼吸速率。在一个实施例中，呼吸速率传感器204可以是纽约阿兹利的AmbulatoryMonitoring公司提供的Respiband 。在一个实施例中，Respiband 使用电感测量呼吸速率。在一个实施例中，所述呼吸速率传感器可包括如美国专利No. 6159147所描述的胸带和传声器，在此通过引用将其并入本文。在这样的实施例中，例如，可以将胸带放置于患者的胸部周围以测量患者的呼吸速率。胸带上的传感器可以测量患者胸部的运动。来自胸带上的传感器的数据被输入到应变计并随后被放大器放大。在一个实施例中，问卷系统206被配置为实施问卷以收集患者的临床信息。在一个实施例中，该问卷可包括一个或多个问题以及患者对那些问题的回答。在一个实施例中，对问卷中问题的回答提供患者的临床信息。在一个实施例中，所述临床信息可包括关于所述患者的呼吸症状的信息、关于所述患者的吸烟历史的信息和/或关于所述患者的任何其他疾病的信息。在一个实施例中，所述呼吸症状可包括咳嗽、痰、气喘、喘鸣和/或胸部疾病。在一个实施例中，问卷系统206被配置为执行收集对问卷中给出的问题的回答的功能。在一个实施例中，问卷系统206可包括数据存储单元或存储器，其可能被配置为存储问卷的问题和存储接收到的响应于那些问题的回答。在一个实施例中，所述数据存储单元 或存储器是独立设备。然而，预期数据存储单元或存储器可以是问卷系统206的一部分。在一个实施例中，问卷系统206被配置为从数据存储单元或存储器取回(即，问卷的)问题并在用户接口 210上向患者显示问卷的内容(S卩，问题和回答选项)。在一个实施例中，问卷系统206被配置为收集患者使用用户接口 210提供的对问卷中问题的回答并将这些回答存储在数据存储单元或存储器中。在一个实施例中，患者(或护理提供者)可以使用用户接口 210 (如参考图2所示出和描述的)向问卷系统206中手动地输入对问卷中问题的回答(即，患者的临床信息)。在一个实施例中，问卷中的问题，例如，MRC问卷中的问题，是分等级问题的形式，其中，对回答评级(例如，患者气喘的严重性在I到5的等级上，其中5为最严重气喘)。在另一实施例中，问卷的问题可以是多项选择题的形式，其中，回答可以从所给出的多个选项中选择。在另一实施例中，问卷的问题可以是“是/否”形式的问题，其中，回答可以是“是”或“否”。在一个实施例中，问卷系统206可以被配置为存储一种或多种类型的呼吸困难问卷，例如，英国医学研究理事会MRC等级问卷，基线呼吸困难指数(BDI)和变化呼吸困难指数(TDI)的计算机化自测(SAC)版本，以及加州大学圣地亚哥分校(UCSD)气短问卷(S0BQ)。在这样的实施例中，健康护理人员可以选择可能实施其以收集患者的临床信息的呼吸困难问卷的类型。在一个实施例中，问卷系统206被配置为向一个或多个处理器208发送存储的回答(即，患者的临床信息)。在一个实施例中，处理器208可以在其中包括一个或多个处理器。在一个实施例中，处理器可以是计算机系统的一部分或构成计算机系统。处理器208被配置为a)从活动监测器202接收身体活动数据；b)从呼吸速率传感器204接收呼吸数据；以及c)从问卷系统206接收患者的临床信息；以及d)处理患者的呼吸速率数据、身体活动数据、和临床信息以确定患者的呼吸困难值。该呼吸困难值表示患者的呼吸困难水平。在一个实施例中，处理器208被配置为使用组合不同客观测量输入(身体活动数据和呼吸速率数据)和主观测量输入(患者的临床信息)的评分卡来评估呼吸困难水平，以输出表示呼吸困难水平的值。以下示出的表2提供了示例性综合呼吸困难评分卡。在一个实施例中，处理器208可包括数据存储单元或存储器(未示出)，其被构建和布置以存储示例性呼吸困难评分卡。
权利要求
1.一种用于评估患者的呼吸困难水平的计算机实现方法(100)，所述方法包括 利用活动监测器(202，302)在一时间段内测量所述患者的身体活动(104)以收集身体活动数据； 利用呼吸速率传感器(204，302)在所述时间段内测量所述患者的呼吸速率(106)以收集呼吸速率数据； 实施问卷(108)以收集所述患者的临床信息；以及 在计算机处理器(208，308)上执行计算机程序模块，以基于所述患者的所述呼吸速率数据、所述身体活动数据和所述临床信息来确定所述患者的呼吸困难值(110)，所述呼吸困难值表示所述患者的所述呼吸困难水平。
2.如权利要求I所述的方法，其中，所述活动监测器是加速度计或压电传感器。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述加速度计也构成所述呼吸速率传感器。
4.如权利要求I所述的方法，其中，所述呼吸速率传感器是加速度计或传声器。
5.如权利要求I所述的方法，其中，所述临床信息包括关于所述患者的呼吸症状的信息、关于所述患者的吸烟历史的信息以及关于所述患者的任何其他疾病的信息。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述呼吸症状包括咳嗽、痰、气喘、喘鸣和胸部疾病。
7.一种用于评估患者的呼吸困难水平的系统(200，300)，所述系统包括 至少一个传感器(202，204，302)，其被配置为测量(I)所述患者的呼吸速率以收集呼吸速率数据，以及测量(2)所述患者的身体活动以收集身体活动数据； 问卷系统(206，306)，其被配置为收集所述患者的临床信息；以及处理器(208，308)，其被配置为处理所述呼吸速率数据、所述身体活动数据和所述患者的所述临床信息，以确定所述患者的呼吸困难值，所述呼吸困难值表示所述患者的所述呼吸困难水平。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述传感器是活动监测器。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述活动监测器是加速度计或压电传感器。
10.如权利要求7所述的系统，其中，所述传感器是呼吸速率传感器。
11.如权利要求10所述的系统，其中，所述呼吸速率传感器是加速度计或传声器。
12.如权利要求7所述的系统，其中，所述临床信息包括关于所述患者的呼吸症状的信息、关于所述患者的吸烟历史的信息以及关于所述患者的任何其他疾病的信息。
13.如权利要求12所述的系统，其中，所述呼吸症状包括咳嗽、痰、气喘、喘鸣和胸部疾病。
14.一种用于评估患者的呼吸困难水平的系统(200,300),所述系统包括 用于利用活动监测器在一时间段内测量所述患者的身体活动以收集身体活动数据的装置(202，302)； 用于利用呼吸速率传感器在所述时间段内测量所述患者的呼吸速率以收集呼吸速率数据的装置(204，302)； 用于实施问卷以收集所述患者的临床信息的装置(206，306);以及用于在一个或多个计算机处理器上执行一个或多个计算机程序模块以基于所述患者的所述呼吸速率数据、所述身体活动数据和所述临床信息来确定所述患者的呼吸困难值的装置(208,308),所述呼吸困难值表示所述患者的所述呼吸困难水平。
15.如权利要求14所述的系统，其中，所述活动监测器是加速度计。
16.如权利要求14所述的系统，其中，所述呼吸速率传感器是传声器。
17.如权利要求14所述的系统，其中，所述临床信息包括关于所述患者的呼吸症状的信息、关于所述患者的吸烟历史的信息以及关于所述患者的任何其他疾病的信息。
18.如权利要求17所述的系统，其中，所述呼吸症状包括咳嗽、痰、气喘、喘鸣和胸部疾病。
全文摘要
提供一种用于评估患者的呼吸困难水平的计算机实现方法。所述方法包括利用活动监测器在一时间段内测量所述患者的身体活动以收集身体活动数据；利用呼吸速率传感器在所述时间段内测量所述患者的呼吸速率以收集呼吸速率数据；实施问卷以收集所述患者的临床信息；以及在一个或多个处理器上执行一个或多个计算机程序模块以基于所述患者的所述呼吸速率数据、所述身体活动数据和所述临床信息来确定所述患者的呼吸困难值。所述呼吸困难值表示所述患者的所述呼吸困难水平。
文档编号G06F19/00GK102782691SQ201180012695
公开日2012年11月14日 申请日期2011年2月14日 优先权日2010年3月8日
发明者A·O·M·昌, M·阿塔克胡拉米 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司