專利名稱：肺功能區(qū)域性評(píng)價(jià)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備和方法，更具體地說，涉及用于對(duì)體音(body sound)進(jìn)行分析的這種設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
已經(jīng)使用又被稱為"^g右箱"的放射性核苷酸灌注(radiomideotide perfusion)來進(jìn)行肺部生理的區(qū)域性評(píng)價(jià)。在該技術(shù)中，或者是將放射性 粒子注入受試者的血液系統(tǒng)中，或者是使受試者吸入懸浮的放射性粒子。 獲得肺部的X光圖像并且將圖像中一個(gè)或兩個(gè)肺劃分成兩個(gè)或更多個(gè)區(qū) 域。然后對(duì)各肺部區(qū)域執(zhí)行單獨(dú)的分析。在大多數(shù)的區(qū)域性肺部評(píng)價(jià)中， 將兩個(gè)肺圖像中的各個(gè)圖像都劃分成三個(gè)部分(上、中和下)；并且獲得 對(duì)各區(qū)域中的肺功能或生理的評(píng)價(jià)。 一般地，區(qū)域性評(píng)價(jià)包括確定總的 檢測(cè)到的放射能中在各區(qū)域中檢測(cè)到的一小部分。可以把在各部分中檢 測(cè)到的放射能的量與各部分中的肺部狀況聯(lián)系起來。
醫(yī)師通常使用體音對(duì)各種不同的病變進(jìn)行診斷。為了檢測(cè)偶發(fā)的(即 不正常的或未預(yù)料到的)肺音，醫(yī)師可以將聽診器放置在人的胸部或背 部，并且監(jiān)聽患者的呼吸。對(duì)偶發(fā)的肺音的識(shí)別和分類常常會(huì)提供關(guān)于 肺部異常的重要信息。
將一個(gè)或更多個(gè)麥克風(fēng)固定到受試者的胸部或背部以記錄肺音也是 公知的。美國(guó)專利6,139,505公開了一種在患者的胸部附近放置多個(gè)麥克 風(fēng)的系統(tǒng)。在顯示屏上顯示或在紙上打印在吸氣和呼氣過程中麥克風(fēng)的 記錄。然后，由醫(yī)師對(duì)記錄進(jìn)行查看，以便檢查患者的肺部病變。Kompis 等人(Chest, 120 (4)， 2001)公開了一種在患者的胸部上放置M個(gè)麥克風(fēng) 并且記錄肺音的系統(tǒng)。這些記錄產(chǎn)生了 M個(gè)線性方程并使用最小二乘擬 合法來求解這些方程。該系統(tǒng)的解決方案用于確定在記錄中檢測(cè)到的聲源在肺部中的位置。
Kushnir等人的美國(guó)專利6，887,208公開了用于記錄和分析由呼吸道 產(chǎn)生的聲音的系統(tǒng)和方法。在人的胸上的多個(gè)位置處記錄呼吸道音，并 且對(duì)所記錄的聲音進(jìn)行處理以產(chǎn)生呼吸道的圖像。該處理包括根據(jù)所記
錄的信號(hào)確定在從t！到t2的時(shí)間區(qū)間上在胸上的多個(gè)位置處的平均聲能。
此處使用術(shù)語一個(gè)位置處的"聲能"來指代表示了或近似于在該位置處 的壓力與質(zhì)量傳播速度的乘積的參數(shù)。該圖像可用于分析呼吸道生理和 用于檢測(cè)病理狀態(tài)。此外，可以將時(shí)間區(qū)間劃分成多個(gè)子區(qū)間，并且針 對(duì)兩個(gè)或更多個(gè)子區(qū)間來確定胸上的平均聲能。然后可以確定這些子區(qū) 間中的各子區(qū)間的圖像，并將其依次顯示在顯示器上。這形成了表現(xiàn)出 呼吸道中的聲能在該時(shí)間區(qū)間中發(fā)生的動(dòng)態(tài)變化的影片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了對(duì)肺機(jī)能進(jìn)行區(qū)域性評(píng)價(jià)的系統(tǒng)和方法。根據(jù)本發(fā)明， 將麥克風(fēng)附著在胸上體表的多個(gè)位置，并且記錄在各傳感器的位置處的 表示肺音的信號(hào)。對(duì)各信號(hào)進(jìn)行分析以便產(chǎn)生在各傳感器的位置處的能 量評(píng)價(jià)信號(hào)。把傳感器集合劃分成子集，其中各子集由位于覆蓋了肺部 的特定區(qū)域的體表上的傳感器組成。所述區(qū)域可對(duì)應(yīng)于肺部的解剖區(qū)域， 或者可以與肺部解剖無關(guān)地來確定所述區(qū)域。針對(duì)位置的各子集，基于 所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)獲得下面肺部區(qū)域的區(qū)域性評(píng)價(jià)。所述區(qū)域性評(píng)價(jià)可 以是動(dòng)態(tài)的，即，在呼吸周期的至少一個(gè)部分發(fā)生變化的評(píng)價(jià)。在該情 況下，所述區(qū)域性評(píng)價(jià)可以是例如作為各子集中的位置處的評(píng)價(jià)信號(hào)的 和、最大信號(hào)、最小信號(hào)或平均信號(hào)計(jì)算的信號(hào)。所述區(qū)域性評(píng)價(jià)可以 是所述子集中的位置處的能量評(píng)價(jià)(動(dòng)態(tài)的或靜態(tài)的)值的總和除以整 個(gè)傳感器集合的所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的值的總和。所述區(qū)域性評(píng)價(jià)可以是 非動(dòng)態(tài)的或者是總體評(píng)價(jià)。在該情況下，所述區(qū)域性評(píng)價(jià)可以是在一個(gè) 呼吸周期的至少一部分上的動(dòng)態(tài)區(qū)域性評(píng)價(jià)的平均值。在一個(gè)實(shí)施方式 中，將各肺劃分成三個(gè)區(qū)域(上、中和下)，并且針對(duì)六個(gè)區(qū)域中的各區(qū) 域如上所述地獲得區(qū)域性評(píng)價(jià)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，將兩個(gè)肺劃分成
7多個(gè)區(qū)域，使得各區(qū)域都覆蓋有相同數(shù)量的麥克風(fēng)?？梢砸员砀竦男问?來表示所述區(qū)域性評(píng)價(jià)?；蛘撸墒境龇魏退龇螀^(qū)域的輪廓的圖， 其中各區(qū)域的區(qū)域性評(píng)價(jià)值顯示在圖中該區(qū)域中。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，把呼吸周期劃分成一個(gè)或更多個(gè)時(shí)間 區(qū)間，并且根據(jù)本發(fā)明針對(duì)各時(shí)間區(qū)間獲得肺的區(qū)域性評(píng)價(jià)。
本發(fā)明的系統(tǒng)包括N個(gè)傳感器(麥克風(fēng))，所述N個(gè)傳感器被設(shè)置成 固定在人的背部或人的胸上的胸部的基本平坦的區(qū)域R。所述傳感器通 常嵌入到使得能夠容易地將這些傳感器固定在人的皮膚上的基體中。這 種基體的形式通?？梢允潜承幕蛲庖乱员闳菀椎匕仓迷谌说男厣?。可以 理解，針對(duì)不同尺寸的人、不同年齡、性別等，可以使用不同的基體。
在一個(gè)實(shí)施方式中，在所述多個(gè)位置中的各個(gè)位置處計(jì)算出的所述 參數(shù)是平均聲能。此處使用術(shù)語一個(gè)位置處的"聲能"來指代表示了或 近似于在該位置處的壓力與質(zhì)量傳播速度的乘積的參數(shù)。在本發(fā)明的最 優(yōu)選的實(shí)施方式中，根據(jù)所計(jì)算出的平均聲能生成肺的圖像。所述圖像 顯示在顯示設(shè)備上，其中所述圖像中的肺被劃分成多個(gè)肺區(qū)域。所述肺 區(qū)域的區(qū)域性評(píng)價(jià)與肺的圖像一起顯示。
還應(yīng)該理解，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以是經(jīng)過適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)。同 樣地，本發(fā)明設(shè)想了可由計(jì)算機(jī)讀取來執(zhí)行本發(fā)明的方法的計(jì)算機(jī)程序。 本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)想了以有形的方式實(shí)現(xiàn)可由機(jī)器執(zhí)行來執(zhí)行本發(fā)明的方 法的指令程序的機(jī)器可讀存儲(chǔ)器。
因此，在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于在人的肺的兩個(gè)或更
多個(gè)區(qū)域中進(jìn)行區(qū)域性評(píng)價(jià)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
(a) N個(gè)傳感器，其中n是大于或等于2的整數(shù)，各傳感器被設(shè)置
成固定在人的胸上的體表上，第i個(gè)傳感器固定在位置;c,處并 生成表示所述位置x,.處的壓力波的信號(hào)尸(;c,力，i-l至N;所
述傳感器被劃分成多個(gè)子集，各子集覆蓋所述兩個(gè)或更多個(gè)區(qū) 域中的特定區(qū)域；以及
(b) 處理器，該處理器被設(shè)置成
(i)接收在一個(gè)時(shí)間段中獲得的所述信號(hào)/>(《,0,并且根據(jù)各信號(hào)戶(;c,.，O計(jì)算在所述位置:c,處的能量評(píng)價(jià)信號(hào)；和
(ii)針對(duì)所述兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)域中的各個(gè)區(qū)域，在涉及由覆蓋 在所述區(qū)域上的傳感器所獲得的所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì) 算中計(jì)算對(duì)所述肺的評(píng)價(jià)。 在本發(fā)明的另一方面，提供了一種在人的肺的兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)域中
進(jìn)行區(qū)域性評(píng)價(jià)的方法，該方法包括以下步驟
(a) 接收N個(gè)信號(hào)P(;c,，O，其中N是大于或等于2的整數(shù)，各信號(hào)
都由固定在人的胸部上的體表上的傳感器產(chǎn)生，第i個(gè)傳感器 固定在位置&處并生成表示所述位置c,處的壓力波的信號(hào) 尸Oc,，f)， i=l至N;所述傳感器被劃分成多個(gè)子集，各子集覆
蓋所述兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)域中的特定區(qū)域，并且在一個(gè)時(shí)間區(qū)間 中獲得所述信號(hào)P(^);以及
(b) 根據(jù)各信號(hào)P0c,，O計(jì)算在所述位置;c,處的能量評(píng)價(jià)信號(hào)；以及
(c) 針對(duì)兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)域中的各個(gè)區(qū)域，在涉及由覆蓋所述區(qū)域 的傳感器所獲得的所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算中計(jì)算所述肺的 評(píng)價(jià)。


為了理解本發(fā)明并明白如何在實(shí)踐中執(zhí)行本發(fā)明，現(xiàn)在將參考附圖， 僅通過非限制性示例對(duì)優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行說明，在附圖中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的用于執(zhí)行肺功能區(qū)域性評(píng)價(jià) 的系統(tǒng)；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的用于執(zhí)行肺功能區(qū)域性評(píng)價(jià) 的方法；
圖3示出了在圖2的方法中使用的能量評(píng)價(jià)信號(hào)計(jì)算方法； 圖4示出了能量評(píng)價(jià)信號(hào)計(jì)算方法；
圖5示出了使用能量評(píng)價(jià)信號(hào)來計(jì)算呼吸功能區(qū)域性評(píng)價(jià)的方法； 圖6示出了聲音傳感器在受試者的肺上面的布置； 圖7示出了覆蓋人的左肺(圖7a)和右肺(圖7b)的傳感器的函數(shù)圖8示出了覆蓋了左肺(圖8a)的傳感器和覆蓋了右肺(圖8b)的 傳感器的函數(shù)^Oc,，"；
圖9示出了函數(shù)巧巧；
圖lO示出了函數(shù)W()t)(曲線(a))和函數(shù)尤"("(曲線(b));
圖11示出了被劃分成三個(gè)區(qū)域的左肺的區(qū)域性評(píng)價(jià)、上部區(qū)域的區(qū) 域性評(píng)價(jià)(曲線(a))、中部區(qū)域的區(qū)域性評(píng)價(jià)(曲線(b))以及下部區(qū) 域的區(qū)域性評(píng)價(jià)(曲線(c));以及
圖12示出了被劃分成三個(gè)區(qū)域的右肺的區(qū)域性評(píng)價(jià)、上部區(qū)域的區(qū) 域性評(píng)價(jià)(曲線(a))、中部區(qū)域的區(qū)域性評(píng)價(jià)(曲線(b))以及下部區(qū) 域的區(qū)域性評(píng)價(jià)(曲線(c))。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地示出了總體上由100表示的、根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方 式的用于執(zhí)行肺的區(qū)域性評(píng)價(jià)的系統(tǒng)。系統(tǒng)IOO包括N個(gè)聲音傳感器， 其中N是大于或等于2的整數(shù)。在圖1中示出了 4個(gè)傳感器105a、 105b、 105c、和105d。這僅僅是示例性的，而且可以使用具有大于或等于2的 任意數(shù)量的傳感器的傳感器陣列來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法。傳感器105 可以是任何類型的聲音傳感器，如麥克風(fēng)和多普勒位移檢測(cè)器。
將傳感器105的集合設(shè)置成附著到人110的背部或胸部的基本平坦 的區(qū)域R，區(qū)域R覆蓋了此人的肺部?？梢允褂迷诒绢I(lǐng)域中公知的任意 手段將傳感器105施加于受試者，例如，使用粘合劑、吸盤或緊固帶 (fastening strap)?？梢詫鞲衅髑度氲绞沟每梢匀菀椎貙⑦@些傳感器附 著到人的皮膚上的基體中。這種基體的形式可以是背心或外衣以便容易 置于人的胸上。應(yīng)該理解，針對(duì)不同尺寸的人、針對(duì)不同的年齡、性別 等，可以使用不同的基體。
使用在平坦區(qū)域R中定義的二維坐標(biāo)系中的二維位置信號(hào)f(X,，X2)
來表示區(qū)域R中的位置。第i個(gè)傳感器(i-l至N)固定在區(qū)域R中的位 置Xi處并產(chǎn)生相應(yīng)的模擬電壓信號(hào)115，此處用表示到達(dá)位置;c,.處的體內(nèi)
10壓力波的pOw)來表示該信號(hào)。
將傳感器105劃分成至少兩個(gè)子集，其中各子集由覆蓋了肺部的特 定區(qū)域的傳感器組成。例如，將傳感器劃分成兩個(gè)子集，其中一個(gè)子集 覆蓋了左肺而另一子集覆蓋了右肺。又如，可以將各肺部劃分成3個(gè)區(qū) 域(上、中和下)并且將傳感器劃分成六個(gè)子集(左肺上區(qū)域、左肺中 區(qū)域、左肺下區(qū)域、右肺上區(qū)域、右肺中區(qū)域和右肺下區(qū)域)。
通過多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器120使模擬信號(hào)115數(shù)字化，以生成相應(yīng)的 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)S(W)125。將該數(shù)據(jù)信號(hào)125輸入到存儲(chǔ)器130中。由被
設(shè)置成對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)125進(jìn)行處理的處理器135訪問輸入到存儲(chǔ)器130的 數(shù)據(jù)。
諸如計(jì)算機(jī)鍵盤140或鼠標(biāo)145的輸入裝置用于輸入與檢査相關(guān)的 信息，諸如個(gè)人110的個(gè)人詳細(xì)資料。輸入裝置140還可以用于輸入一
個(gè)或更多個(gè)時(shí)間~和^的值，這些值指定了要對(duì)信號(hào)s(《,0進(jìn)行分析的時(shí)
間或者指定了不對(duì)信號(hào)S(x,，O進(jìn)行分析的一個(gè)或更多個(gè)時(shí)間區(qū)間。系統(tǒng) 100可進(jìn)一步包括用于顯示區(qū)域性評(píng)價(jià)結(jié)果的顯示設(shè)備150。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式由處理器135執(zhí)行的根據(jù)信號(hào) S(x,.,f)125來執(zhí)行肺功能區(qū)域性評(píng)價(jià)的方法。在步驟200中，，對(duì)信號(hào)
SOc,，O進(jìn)行濾波以產(chǎn)生相應(yīng)的濾波后的信號(hào)》0c,力，以便去除信號(hào)S(x,，O
中的并不是來自于呼吸道音的一個(gè)或更多個(gè)分量(如，心血管音)。呼吸 道音一般地在100到2000 Hz的范圍內(nèi)，而心音是在8到70 Hz的范圍內(nèi)。 因此，可以通過180-350 Hz范圍內(nèi)的帶通濾波將心音從該信號(hào)中去除。
帶通濾波還從信號(hào)中去除了信號(hào)偽像(artifact)和偶發(fā)的肺音。
在步驟202中，通過時(shí)間窗將各信號(hào)&(;c,力劃分成多個(gè)時(shí)間區(qū)間，
并且在步驟204中計(jì)算各區(qū)間中各信號(hào)的平均值SOO，其中
其中，A是區(qū)間號(hào)，fy是區(qū)間內(nèi)的時(shí)間釆樣，而n是該區(qū)間內(nèi)的采樣數(shù)量。 在步驟206中，計(jì)算差分信號(hào)S/u)-《Oc,)。在步驟208中，在涉及差
分信號(hào)S,Oc,力-^00的計(jì)算中，計(jì)算能量評(píng)價(jià)信號(hào)。能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算可以涉及到代數(shù)表達(dá)式l、(W)-^(;Ol或表達(dá)式ls,(;c,力-&(x,)|P,其中
p是預(yù)定的常數(shù)。在當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施方式中，p=2。在如下所述的最優(yōu)選 的實(shí)施方式中，使用各區(qū)間k中信號(hào)》(;c,，0的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算能量信號(hào)。
在步驟210中，針對(duì)各肺區(qū)域，計(jì)算覆蓋了該區(qū)域的傳感器子集的能量
評(píng)價(jià)信號(hào)的和。
如上所述，在最優(yōu)選的實(shí)施方式中，使用信號(hào)5",(;c,，0的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)
算能量評(píng)價(jià)信號(hào)。圖3示出了根據(jù)本實(shí)施方式在圖2的步驟208中計(jì)算 能量評(píng)價(jià)信號(hào)的方法。在步驟215中，計(jì)算各區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn)偏差";c,，/t)，
其<formula>formula see original document page 12</formula> (2)
其中，如上，A是區(qū)間號(hào)，//是區(qū)間內(nèi)的時(shí)間釆樣，而n是該區(qū)間內(nèi)的采 樣數(shù)量，而&(;0是在該區(qū)間內(nèi)信號(hào)的平均值。
然后在步驟216中計(jì)算歸一化標(biāo)準(zhǔn)偏差信號(hào)o"",^,，W，其中，
o""。"" (;c,," = o"(;c,," / d7, A = 1... 其中，^是針對(duì)所有區(qū)間計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)偏差的平均值
<formula>formula see original document page 12</formula> (4)
其中， 是區(qū)間的數(shù)量。
接下來，在步驟217中，優(yōu)選地對(duì)信號(hào)^。""Oc,，"進(jìn)行濾波。該濾波
優(yōu)選的是一維中值濾波，例如，如利用MATLAB算法"we^^'所執(zhí)行的。 這產(chǎn)生了濾波歸一化標(biāo)準(zhǔn)偏差信號(hào)《°"""," a=l,...，"》。在步驟218 中，優(yōu)選地例如利用MATLAB算法來對(duì)信號(hào)cT7"^,"執(zhí)行擴(kuò) 展平滑。這產(chǎn)生了經(jīng)過濾波且平滑的歸一化序列07;^1^,,^。這是要去
除由環(huán)境噪聲引入信號(hào)中的脈沖偽像(""/cfo")。
在步驟220中，在涉及相應(yīng)的濾波且平滑歸一化序列《"^,,"的計(jì)
算中，針對(duì)各傳感器位置《并針對(duì)各時(shí)間區(qū)間計(jì)算能量評(píng)價(jià)信號(hào)。
在圖3的算法的步驟220中，可以使用根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)過濾波且去噪 的信號(hào)a7"(;c,，"來計(jì)算能量評(píng)價(jià)信號(hào)的任何方法。圖4示出了當(dāng)前優(yōu)選
的根據(jù)經(jīng)過濾波且去噪的信號(hào)o"7"0c,，"來計(jì)算能量評(píng)價(jià)信號(hào)的方法。在步驟230中，通過具有",個(gè)采樣的滑動(dòng)窗將信號(hào)^;r(、j)劃分成一個(gè)或更多個(gè)子區(qū)間。在步驟232中，計(jì)算了各子區(qū)間內(nèi)的各信號(hào)0^°""(、,"的 平均值^T(x,.人s)，其中，？TOc,，M)是在區(qū)間A的子區(qū)間s中的信號(hào) 《""(:c,.，fc)的平均值，57>,,^)=丄1>7^,^0，其中，G是子區(qū) 間s中信號(hào)cr;T"(;c,.，"的值。最后，在步驟234中，針對(duì)區(qū)間&中的子區(qū)間s，計(jì)算各信號(hào)"；""(、,"的能量評(píng)價(jià)信號(hào)。在本實(shí)施方式中，針對(duì)各傳感器把能量評(píng)價(jià)信號(hào)凡(:c,,^計(jì)算成cr;T"，"的方差-v=l可以通過針對(duì)各傳感器子集計(jì)算該子集中的各傳感器在呼吸周期的至少一部分期間內(nèi)的能量評(píng)價(jià)信號(hào)的總和，來執(zhí)行區(qū)域性評(píng)價(jià)。這產(chǎn)生了在呼吸周期的至少一部分期間發(fā)生變化的動(dòng)態(tài)區(qū)域性評(píng)價(jià)。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明使用能量評(píng)價(jià)信號(hào)A(x,，^來計(jì)算呼吸功能的動(dòng)態(tài)區(qū)域性評(píng)價(jià)的方法。在步驟240中，針對(duì)各區(qū)間A:，將所有傳感器 的能量評(píng)價(jià)信號(hào)的總和計(jì)算為i2ff(A;) = fX(;c,) (9)然后，在步驟242中，針對(duì)肺的各區(qū)域，通過計(jì)算覆蓋該區(qū)域的傳 感器子集中的各傳感器的能量評(píng)價(jià)信號(hào)的總和，獲得區(qū)域性評(píng)價(jià)信號(hào)。 在步驟244中，通過把在步驟242中獲得的區(qū)域的區(qū)域性評(píng)價(jià)信號(hào)除以 在步驟240中計(jì)算出的由& ("表示的總信號(hào)，獲得各區(qū)域的相關(guān)區(qū)域性評(píng)價(jià)信號(hào)。例如，當(dāng)把傳感器集合劃分成兩個(gè)子集時(shí)， 一個(gè)子集覆蓋左肺("丄" 子集)而另一個(gè)子集覆蓋右肺("/T子集)，獲得了左肺能量評(píng)價(jià)信號(hào)與 右肺能量評(píng)價(jià)信號(hào)的總和，如下
<formula>formula see original document page 13</formula>(10)其中，L和R分別是覆蓋了左肺和右肺的傳感器集合。然后，通過把《0O和《("分別除以^(A:)分別地獲得了左肺區(qū)域性評(píng)價(jià)信號(hào)凡"(A):^ =徵^ =幾 這產(chǎn)生了在呼吸周期中隨著時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)區(qū)域性評(píng)價(jià)。 根據(jù)動(dòng)態(tài)區(qū)域性評(píng)價(jià)，可以計(jì)算出總的區(qū)域性評(píng)價(jià)。在優(yōu)選實(shí)施方 式中，計(jì)算梯度萬i^,"和^:^，0的平均值然后，分別計(jì)算矢量《￡("、尺、W (此處稱為左"癡難夫量(criterionvector)"和右"標(biāo)準(zhǔn)夫畫")，其中，= grad i^(A0.—(A:)o^(Ar) 并且AT"(/:) = grad iC("'c^(A:)o^(A:)，其中一1zic7;r(x,K",A:)其中，如前所述，L和R分別是覆蓋左肺和右肺的傳感器集合?，F(xiàn)在，通過長(zhǎng)度nd和滑動(dòng)步長(zhǎng)都等于1的滑動(dòng)窗將矢量《V、s)和f (b)劃分成多個(gè)區(qū)間。計(jì)算矢量i^ (U)和f (U)的平均斜率 尺"("=~^ ￡ C "， )-^ "， G )1-1產(chǎn)l針對(duì)左肺的區(qū)域性評(píng)價(jià)，找出K"(yt)的值低于矢量夂"(W的中值的子區(qū)域S。優(yōu)選地通過各端的少量側(cè)翼采樣(flanking sample)擴(kuò)展區(qū)間 A的低于中值的最長(zhǎng)連續(xù)區(qū)域i該區(qū)域是穩(wěn)定的區(qū)域并且其表征了呼吸。 在該區(qū)間上計(jì)算及i的平均值巧。如果平均值疋高于預(yù)定數(shù)，例如，55，則把A"定義為在該區(qū)間中^的最大值。否則，把i "定義為在該區(qū)間中i^的最小值。然后，把左肺 的總體區(qū)域性評(píng)價(jià)P" ^C成_ 2 °示例對(duì)于通過本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)的區(qū)域性評(píng)價(jià)，在受試者的背部定義了二維坐標(biāo)系，如圖6所示，在以圓300所表示的位置處在人的肺之上的背部上放置了48個(gè)傳感器。曲線305示出了受試者的肺的假定輪廓。傳感器布置在規(guī)則的正交網(wǎng)格中，在水平方向和垂直方向上傳感器之間的 間距是5cm。然后記錄信號(hào)P(x,，/)。使用280-350 Hz帶通濾波器對(duì)各信號(hào)進(jìn)行濾波。在第一次分析中，通過將傳感器集合劃分成兩個(gè)子集來執(zhí)行區(qū)域性 評(píng)價(jià)， 一個(gè)子集覆蓋左肺， 一個(gè)子集覆蓋左肺。在圖7至圖10中示出了 結(jié)果。圖7示出了覆蓋左肺的傳感器的函數(shù)c^r"^:,.，;t)(圖7a)和覆蓋右 肺的傳感器的函數(shù)《""(、,"(圖7b)。圖8示出了覆蓋左肺的傳感器的函數(shù)&(、A)(圖8a)和覆蓋右肺 的傳感器的函數(shù)Ah,A:)(圖8b)。圖9示出了函數(shù)^7巧，函數(shù)《("等于1-^J^。圖10示出了函數(shù)i^&)(曲線(a))和函數(shù)《"(A)(曲線(b))。對(duì)于在圖7至圖10中所示出的結(jié)果，左肺的總體區(qū)域性評(píng)價(jià)是0.55，而右肺的總體區(qū)域性評(píng)價(jià)是0.45。還使用了在圖7a和圖7b中示出的信號(hào)《°""0^,"執(zhí)行了區(qū)域性評(píng)價(jià)，其中將各肺被劃分成三個(gè)區(qū)域(上、中和下)。圖11示出了左肺的 區(qū)域性評(píng)價(jià)。曲線(a)示出了上部區(qū)域的區(qū)域性評(píng)價(jià)，曲線(b)示出 了中部區(qū)域的區(qū)域性評(píng)價(jià)，而曲線(c)示出了下部區(qū)域的區(qū)域性評(píng)價(jià)。 圖12示出了右肺的區(qū)域性評(píng)價(jià)。曲線(a)示出了上部區(qū)域的區(qū)域性評(píng) 價(jià)，曲線(b)示出了中部區(qū)域的區(qū)域性評(píng)價(jià)，而曲線(c)示出了下部 區(qū)域的區(qū)域性評(píng)價(jià)。
權(quán)利要求
1、一種在人的肺部的兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)域中進(jìn)行區(qū)域性評(píng)價(jià)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)N個(gè)傳感器，其中，n是大于或等于2的整數(shù)，各傳感器被設(shè)置成固定在所述人的胸上的體表上，第i個(gè)傳感器固定在位置xi處并生成表示所述位置xi處的壓力波的信號(hào)P(xi，t)，i＝1至N；所述傳感器被劃分成多個(gè)子集，各子集覆蓋所述兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)域中的特定區(qū)域；以及(b)處理器，該處理器被設(shè)置成(i)接收在一個(gè)時(shí)間段中獲得的所述信號(hào)P(xi，t)，并且根據(jù)各信號(hào)P(xi，t)計(jì)算在所述位置xi處的能量評(píng)價(jià)信號(hào)；和(ii)針對(duì)所述兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)域中的各個(gè)區(qū)域，在涉及由覆蓋了該區(qū)域的傳感器所獲得的所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算中計(jì)算各區(qū)域的評(píng)價(jià)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器被進(jìn)一步設(shè)置成 對(duì)所述信號(hào)尸Oc,，,)進(jìn)行濾波以產(chǎn)生相應(yīng)的濾波后的信號(hào)^.(;M)，以便去除所述信號(hào)中不是由呼吸道音產(chǎn)生的一個(gè)或更多個(gè)分量。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，濾除心血管音。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算涉及通過時(shí)間窗將所述時(shí)間段劃分成多個(gè)區(qū)間，并且計(jì)算差分信號(hào) S/^O-^x,),其中，5(;c,)是在區(qū)間k中所述信號(hào)S,(;c,，0的平均值。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算涉 及代數(shù)表達(dá)式|5/^,,0-&00。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算涉 及表達(dá)式l、Oc,，/卜50c,《，其中p是預(yù)定的常數(shù)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，p=2。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)是各區(qū)間&內(nèi)所述信號(hào)5/0^)的標(biāo)準(zhǔn)偏差"^"。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，把對(duì)一個(gè)區(qū)域的所述評(píng)價(jià)計(jì) 算成覆蓋該區(qū)域的傳感器子集的所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的和。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算 進(jìn)一步涉及歸一化標(biāo)準(zhǔn)偏差信號(hào)cr歸=的計(jì)算J = 1… ，其中， 是區(qū)間數(shù)量，并且，^是針對(duì)所有所述區(qū)間計(jì)算出的所述標(biāo)準(zhǔn)偏差的平均值，5 =丄|>(、，"。 "i
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算 進(jìn)一步包括對(duì)所述信號(hào)a"。""(x,，"進(jìn)行濾波。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的系統(tǒng)，其中，所述濾波是用于產(chǎn)生濾波 后的歸一化標(biāo)準(zhǔn)偏差信號(hào)《，^,"的一維中值濾波，& = 1至 。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算 進(jìn)一步包括對(duì)所述信號(hào)執(zhí)行擴(kuò)展平滑。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算 進(jìn)一步包括(a) 通過具有",個(gè)采樣的滑動(dòng)窗將 維信號(hào)o^""(;c,.，q劃分成一個(gè)或更多個(gè)子區(qū)間；(b) 計(jì)算各子區(qū)間內(nèi)的各信號(hào)a7"^,"的平均值叾7"(x,人"，其中，^7"(^A，力是所述區(qū)間&的子區(qū)間s中的所述信號(hào) o";^(;c,.,A)的平均值；以及(C)針對(duì)所述區(qū)間A中的各子區(qū)間S，計(jì)算各信號(hào)^7^""(1,,"的所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算 進(jìn)一步包括把所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)^(x,A，"計(jì)算成cr;^(;c,入)的方差。
16、 一種在人的肺部的兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)域中進(jìn)行區(qū)域性評(píng)價(jià)的方法， 該方法包括以下步驟(a)接收N個(gè)信號(hào)P(x,力，其中N是大于或等于2的整數(shù)，各信號(hào)都由固定在所述人的胸部上的體表上的傳感器產(chǎn)生，第i個(gè)傳感器固定在位置x,.處并生成表示所述位置;c,處的壓力波的信號(hào) 尸(;c,，O， i=l至N;所述傳感器被劃分成多個(gè)子集，各子集覆蓋所述兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)域中的特定區(qū)域，并且在一個(gè)時(shí)間段中 獲得所述信號(hào)POc,力；(b) 根據(jù)各信號(hào)POc,，0計(jì)算所述位置A處的能量評(píng)價(jià)信號(hào)；以及(c) 針對(duì)所述兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)域中的各個(gè)區(qū)域，在涉及由覆蓋該區(qū)域的傳感器所獲得的所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算中計(jì)算各區(qū)域 的評(píng)價(jià)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，該方法進(jìn)一步包括以下步驟對(duì) 所述信號(hào)尸Oc,，,)進(jìn)行濾波以產(chǎn)生相應(yīng)的濾波后的信號(hào)》(^)，以便去除所述信號(hào)中不是由呼吸道音產(chǎn)生的一個(gè)或更多個(gè)分量。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，濾除心血管音。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算 涉及通過時(shí)間窗將所述時(shí)間段劃分成多個(gè)區(qū)間的步驟和計(jì)算差分信號(hào)S,0c,，f)-5(;c,;)，其中，&00是在區(qū)間1^中所述信號(hào)5/(;^)的平均值。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算 涉及代數(shù)表達(dá)式|S,(;c,力-)| 。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算 涉及表達(dá)式|S,(;c,力-)|P,其中p是預(yù)定的常數(shù)。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，p=2。
23、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)是各區(qū) 間A:內(nèi)所述信號(hào)5,(^)的標(biāo)準(zhǔn)偏差(7(^"。
24、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，把對(duì)一個(gè)區(qū)域的所述評(píng)價(jià) 計(jì)算成覆蓋該區(qū)域的傳感器子集的所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的和。
25、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算 進(jìn)一步涉及歸一化標(biāo)準(zhǔn)偏差信號(hào)^(;^) = ￡7(;^)^的計(jì)算，^: = 1... ，其中， 是區(qū)間數(shù)量，并且，5是針對(duì)所有所述區(qū)間計(jì)算出的所述標(biāo)準(zhǔn) 偏差的平均值，5 =丄|>^，"。
26、根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算 進(jìn)一步包括對(duì)所述信號(hào)(;c,.,"進(jìn)行濾波。
27、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述濾波是用于產(chǎn)生濾波 后的歸一化標(biāo)準(zhǔn)偏差信號(hào)《"""，"的一維中值濾波，A: = 1至"4 。
28、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算進(jìn)一步包括對(duì)所述信號(hào)CT7^(、,"執(zhí)行擴(kuò)展平滑。
29、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算 進(jìn)一步包括(a) 通過具有",個(gè)采樣的滑動(dòng)窗將 維信號(hào)a;T"(;c,，"劃分成一個(gè)或更多個(gè)子區(qū)間；(b) 計(jì)算各子區(qū)間內(nèi)的各信號(hào)cr7"(;c,.,"的平均值^rh.,U)， 其中，？T"(x,，、》是所述區(qū)間*的子區(qū)間s中的所述信號(hào)^r"k,"的平均值；以及(c) 針對(duì)所述區(qū)間/t中的各子區(qū)間s，計(jì)算各信號(hào)^^°""(義,,"的所 述能量評(píng)價(jià)信號(hào)。
30、 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)的計(jì)算 進(jìn)一步包括把所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)& (;c,計(jì)算成^)的方差。
全文摘要
一種在人的肺部的兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)域中進(jìn)行區(qū)域性評(píng)價(jià)的方法和系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括多個(gè)被設(shè)置成固定在胸上的傳感器。各傳感器生成表示該傳感器的位置處的壓力波的信號(hào)P(x_i，t)。所述傳感器被劃分成多個(gè)子集，其中各子集覆蓋所述兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)域中的特定區(qū)域。根據(jù)所述信號(hào)P(x_i，t)中的各個(gè)信號(hào)計(jì)算能量評(píng)價(jià)信號(hào)。針對(duì)各區(qū)域，根據(jù)該區(qū)域的所述能量評(píng)價(jià)信號(hào)計(jì)算該區(qū)域的評(píng)價(jià)。
文檔編號(hào)A61B7/00GK101668486SQ200880008021
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2008年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月6日
發(fā)明者康斯坦丁·古力特斯基, 蘇里克·帕佩安 申請(qǐng)人:迪普布雷茲有限公司