[发明专利]使用利用标记验证进行显式加标记的呼吸阶段分类的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及呼吸监测，更具体地涉及使用利用标记验证的显式加标记来将单通道声信号中的呼吸阶段分类为吸气和呼气的方法和系统，并且该方法和系统用于在信号中断之后自动恢复呼吸阶段。无需额外通道，本发明解决了在吸气阶段与呼气阶段之间进行区分的困难，这种困难由缺乏对所有人的这些阶段进行区别的通用信号特性而引起。此外，本发明提供了在由于诸如信号丢失或噪声信号之类的原因而引起的阶段跟踪丢失之后对阶段的自动恢复。

背景技术

典型地，人类的呼吸由两个阶段来表征：吸气，或者将空气吸入到肺中，以及呼气，或者从肺中排出空气。表征呼吸阶段的数据在个体呼吸健康判定以及肺部疾病研究方面非常重要。例如，低比例吸气时间(即，吸气阶段时间除以呼吸循环时间)或者低吸气与呼气时间比(即，吸气阶段时间除以呼气阶段时间，也被称作I∶E比)可以反映拖长的呼气阶段，这种拖长的呼气阶段指示导气管堵塞。高比例吸气时间或高I∶E比可以用于例如在受监测受检对象的当前状态方面通知受检对象正在打鼾或者讲话。比例吸气时间和I∶E比的趋势在以下应用中也是有指导性的。

用于获得呼吸阶段数据的一种方法是肺部声音方法，有时被称作听诊。肺部声音方法部分地由于低成本和肺部声音检测系统的便捷可用性而变得日益普遍。在肺部声音方法中，一个或多个安装在身体上的呼吸声音换能器记录声音，可以根据该声音来确定呼吸阶段数据。通常选择典型地在胸骨上切迹(supreasternal notch)上或者在咽部附近的侧向颈部处听到的气管声音用于呼吸声音检测，这是因为这种声音具有高信噪比并且对于流量的变化具有高灵敏度，使得能够精确地确定呼吸阶段开始点。

利用肺部声音方法的已知实现方式的一个问题在于，不能区分来自单个声音换能器(即，单个通道声音信号)的呼吸循环的吸气阶段和呼气阶段。没有对所有人的吸气阶段和呼气阶段进行区分的通用信号特性。例如，吸气和呼气气管声音之间的幅度差异在受检对象之中变化巨大。对于许多人而言，吸气声音更大，而对于其他人而言，不存在太大的区别，对于另外一些人而言，呼气声音更大。因此，仅使用气管声音在呼吸循环的吸气阶段与呼气阶段之间进行区分是困难的。解决肺部声音方法的这种缺陷的一个方式是在受检对象身体的多个部分上安装附加声音换能器，例如在产生肺部声音的受检对象胸腔和/或背部，根据该肺部声音可以更好地区分吸气阶段和呼气阶段。然而，与附加声音换能器(即，多通道声音信号)有关的可靠性会给受检对象增添不便之处，以及增加系统复杂性和计算开销。

肺部声音方法的已知实现方式的另一问题在于，信号中断之后的阶段恢复。一种用于识别吸气阶段和呼气阶段的方法会因多种原因而丢失对阶段的跟踪。一个原因是由于不可靠的网络连通性而引起的信号丢失。另一原因是例如周围环境、受检对象的语言或受检对象的运动而引起的噪声信号。每次有阶段跟踪丢失时要求受检对象手动干预来恢复阶段是麻烦的，并且会引起失败。

发明内容

本发明提供了一种使用利于标记验证的显式加标记来将单通道声信号中的呼吸阶段分类为吸气和呼气的方法和系统。

在本发明的一个方面中，一种用于分类呼吸阶段的系统包括数据处理器、呼吸声音换能器以及用户接口，其中，数据处理器接收来自呼吸声音换能器的呼吸信号以及来自用户接口的第一呼吸阶段指示，并且基于第一呼吸阶段指示，将呼吸信号中的第一多个呼吸阶段的一部分标记为吸气以及将呼吸信号中的第一多个呼吸阶段的另一部分标记为呼气。

在本发明的另一方面中，一种用于分类呼吸阶段的方法包括以下步骤：接收呼吸信号，基于第一用户输入接收第一呼吸阶段指示，以及基于第一呼吸阶段指示，将呼吸信号中的第一多个呼吸阶段的一部分标记为吸气以及将呼吸信号中的第一多个呼吸阶段的另一部分标记为呼气。

结合以下简要描述的附图，参照以下详细描述，将更好地理解本发明的这些和其他方面。当然，本发明由所附权利要求来限定。

附图说明

图1示出了本发明一些实施例中用于对呼吸阶段进行分类的系统。

图2示出了本发明一些实施例中用于对呼吸阶段进行分类的系统中用于向患者呈现的用户屏幕的序列。

图3示出了本发明一些实施例中用于对呼吸阶段进行分类的方法。

图4示出了本发明一些实施例中用于在从阶段跟踪丢失恢复之后自动对呼吸阶段进行分类的方法。

图5示出了具有阶段持续时间、最大幅度以及所绘制的从阶段开始到最大幅度的斜率的若干呼吸阶段的示例呼吸信号。

图6示出了具有所绘制的从最大幅度到阶段结束的斜率的若干呼吸阶段的示例呼吸信号。