本發(fā)明涉及監(jiān)測具有健康狀況的用戶的狀態(tài)。更具體地，本發(fā)明涉及用于無創(chuàng)地監(jiān)測具有肺部狀況的用戶的狀態(tài)的方法、裝置和系統。

背景技術：

研究已經示出患有肺部狀況(例如，哮喘、慢性阻塞性肺病(COPD)、肺氣腫、囊性纖維化等)的對象的狀態(tài)的惡化特征在于各方面的組合。呼吸缺陷引起呼吸困難(呼吸短促)和咳嗽。事實上，通常增加的呼吸困難和增加的痰化膿和/或體積(其導致增加的咳嗽)被認為是肺部疾病的加重的最獨特或主要的癥狀(例如，參見G C Donaldson和J A Wedzicha的“COPD exacerbations-1:Epidemiology”，Thorax 2006；61:164–168.doi:10.1136/thx.2005.041806；Anthonisen NR、Manfreda J、Warren CP等人的“Antibiotic therapy in exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease”，Ann.Intern.Med.1987；106:196–204)。表征惡化的其它方面是不良的睡眠質量和疲勞/缺乏活力(例如，參見American Thoracic Society，“Dyspnea-Mechanisms,Assessment,and Management:A Consensus Statement”，American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine，第159卷，1999；G C Donaldson和J A Wedzicha的“COPD exacerbations-1:Epidemiology”，Thorax 2006；61:164–168.doi:10.1136/thx.2005.041806；Collop N.的“Sleep and sleep disorders in chronic obstructive pulmonary disease”，Respiration，2010；80(1):78-86.doi:10.1159/000258676；McSharry DG等人的“Sleep quality in chronic obstructive pulmonary disease”，Respirology(2012年10月)；17(7):1119-24.doi:10.1111/j.1440-1843.2012.02217.x)。

用于監(jiān)測具有肺部狀況的對象的狀態(tài)的當前狀態(tài)的現有技術使用遙控系統，例如，西班牙的AMICA計劃、Zydacron Telecare gmbh的COPD家庭監(jiān)測解決方案、Care Cycle Solutions的遠程醫(yī)療解決方案、以及UK的由NHS Lothian提供的COPD遙控服務，以及出于管理加重的目的的遠程醫(yī)療服務，例如，在Maarten Van Der Heijden等人的“Managing COPD exacerbations with telemedicine”，Artificial Intelligence in Medicine，Springer Berlin Heidelberg，2011，169-178中提出的那些。遙控涉及遠程監(jiān)測與醫(yī)療保健提供者不在同一位置的患者。在這樣的系統中，向對象在其家中提供多個監(jiān)測設備，所述對象必須使用所述監(jiān)測設備來測量生理參數，例如，血壓、心率、體重、血糖等。由監(jiān)測設備獲得的結果例如經由電話或互聯網被傳送給醫(yī)療保健提供者。

通常在患者側和護理提供者側兩者由用戶很好地接收遙控系統。然而；存在與現有系統相關聯的若干缺點。尤其地，許多系統不容易安裝或不易于供患者使用，大部分系統需要來自醫(yī)療保健專業(yè)人員的大量輸入以供其使用和管理，并且許多由于所需要的專家硬件(例如，醫(yī)學監(jiān)測設備、傳感器、通信設備等)而是昂貴的。

因此，需要低成本的、容易使用的監(jiān)測系統，其能夠提供對具有肺部狀況的用戶的狀態(tài)的可靠評估。可以代替遙控系統或與遙控一起使用這樣的系統，以用于評估用戶的當前健康狀態(tài)及其狀況惡化的可能性，檢測肺部狀況惡化，和/或監(jiān)測作為接收治療的結果的用戶狀態(tài)的改進。這樣的系統可以向護理提供者提供對患者狀態(tài)的早期洞悉，并且從而允許在狀況采取關鍵/嚴重形式之前進行及時干預。

技術實現要素：

根據本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于無創(chuàng)監(jiān)測具有肺部狀況的用戶的健康狀態(tài)的方法，所述方法包括：

(a)提供處理單元；

(b)在第一測試時段期間獲得所述用戶的第一視頻數據；

(c)分析所獲得的第一視頻數據以確定針對所述用戶的第一呼吸信號；

(d)檢測存在于所述第一呼吸信號中的任何咳嗽事件，所述咳嗽事件是根據所述第一呼吸信號的峰而被檢測的；

(e)在之后的第二測試時段期間獲得所述用戶的第二視頻數據；

(f)分析所獲得的第二視頻數據以確定針對所述用戶的第二呼吸信號；

(g)檢測存在于所述第二呼吸信號中的任何咳嗽事件，所述咳嗽事件是根據所述第二呼吸信號的峰而被檢測的；

(h)基于在步驟(d)和(g)中的所述檢測的結果來確定所述用戶的呼吸狀態(tài)；以及

(i)輸出包含關于所述用戶的所述呼吸狀態(tài)的信息的信號；其中，由所提供的處理單元來執(zhí)行至少步驟(c)、(d)和(f)-(i)。

本發(fā)明的實施例提供一種非侵擾監(jiān)測具有肺部狀況的患者的狀態(tài)的惡化的參數特性的值趨勢的方式。這些趨勢用于評估和估計當前狀態(tài)，以及肺部狀況惡化的可能性。該信息向用戶的護理提供者提供對用戶狀態(tài)的早期洞悉，并由此允許及時的干預以防止顯著負面的發(fā)展。

有利地，可以在特定實施例中將本發(fā)明實施為針對便攜式電子設備的應用，例如智能電話或便攜式計算機，其使用設備的嵌入式能力來周期性測量用戶的生理參數，并向護理提供者通知用戶的狀態(tài)。這樣的實施例顯然比常規(guī)的遙控系統更不昂貴，因為它們不要求專家硬件，并還容易安裝和使用，且對用戶而言更方便。此外，本發(fā)明的實施例不需要訓練有素的健康專家以便進行操作，因此可以減輕醫(yī)療保健提供者的負擔。

在一些實施例中，所述方法額外地包括在獲得第一視頻數據和獲得第二視頻數據之間獲得另外的獲得視頻數據。在這樣的實施例中，基于另外的視頻數據確定一個或多個另外的呼吸信號，并且還在一個或多個另外的呼吸信號中檢測咳嗽事件。在這樣的實施例中，呼吸狀態(tài)的確定額外地基于檢測在一個或多個另外的呼吸信號中的咳嗽事件的結果。

在本發(fā)明的特定實施例中，步驟(d)包括確定存在于第一呼吸信號中的咳嗽事件的數量，并且步驟(g)包括確定存在于第二呼吸信號中的咳嗽數量的數量。在一些這樣的實施例中，步驟(h)包括：

比較步驟(d)和(g)的結果與上閾值和下閾值；并且如果在預定義時間幀期間的檢測到的咳嗽事件的數量小于下閾值，則確定用戶的呼吸狀態(tài)為第一風險水平；

如果在預定義時間幀期間的檢測到的咳嗽事件的數量大于或等于下閾值但小于上閾值，則確定用戶的呼吸狀態(tài)為第二風險水平；并且

如果在預定義時間幀期間的檢測到的咳嗽事件的數量大于或等于上閾值，則確定用戶的呼吸狀態(tài)為第三風險水平。

在一些實施例中，第一風險水平是低風險水平，第二風險水平是中等風險水平，并且第三風險水平是高風險水平。在一些實施例中，第一、第二和第三風險水平與第一、第二和第三預定義顏色相關聯，其例如可以用在針對護理提供者的消息中。這有利地使得護理提供者能夠在接收到這樣的消息時非常快速地確定用戶的當前風險水平。

在優(yōu)選實施例中，所述方法還包括：檢測和分析與在第一呼吸信號和第二呼吸信號中的呼吸困難相關聯的特征。在一些這樣的實施例中，檢測和分析與在第一呼吸信號和第二呼吸信號中的呼吸困難相關聯的特征的步驟包括：

計算針對每個呼吸信號的平均呼吸率和平均呼吸幅度的值；

將所計算的平均呼吸率值與一個或多個預定義閾值進行比較；并且

分析所計算的平均呼吸率值和平均呼吸幅度值，以識別在所述平均呼吸率和所述平均呼吸幅度中的趨勢。

檢測和分析與呼吸困難相關聯的特征以及檢測咳嗽事件可以有利地改進評估當前用戶呼吸狀態(tài)和/或預測基于本方法生成的將來用戶呼吸狀態(tài)的準確性。這繼而可以改進評估用戶肺部狀況的當前狀態(tài)和/或預測基于本方法生成的用戶的肺部狀況的將來狀況的準確性。

在這樣的優(yōu)選實施例中，所述方法額外地包括：在獲得第一視頻數據和獲得第二視頻數據之間獲得另外的視頻數據；基于另外的視頻數據確定一個或多個另外的呼吸信號；并且檢測和分析與在一個或多個另外的呼吸信號中的呼吸困難相關聯的特征。在特定優(yōu)選實施例中，每天獲得一次視頻數據，并且在獲得第一視頻數據之后七天獲得第二視頻數據。在這樣的實施例中，另外的視頻數據包括五組視頻數據，并確定五個另外的呼吸信號。

在一些實施例中，額外地基于對與呼吸困難相關聯的特征的所述檢測和分析的結果來確定所述呼吸狀態(tài)。

在備選實施例中，所述方法還包括：基于與呼吸困難相關聯的特征的檢測和分析的結果，確定用戶的呼吸困難狀態(tài)。在這樣的備選實施例中，在步驟(i)中輸出的信號額外地包含關于用戶的呼吸困難狀態(tài)的信息。在一些這樣的實施例中，所述方法還包括確定超過一個或多個預定義閾值的平均呼吸率值為呼吸困難的指示。在一些這樣的實施例中，確定用戶的呼吸困難狀態(tài)包括：

如果所計算的平均呼吸率值都沒有被確定為呼吸困難的指示，并且沒有識別出減小的呼吸幅度和/或增加的呼吸率的持續(xù)趨勢，則確定所述用戶的所述呼吸困難狀態(tài)為第一風險水平；

如果所計算的平均呼吸率值都沒有被確定為呼吸困難的指示，并且識別出減小的呼吸幅度和/或增加的呼吸率的至少一個持續(xù)趨勢，則確定所述用戶的所述呼吸困難狀態(tài)為第二風險水平；并且

如果在預定義時間幀期間被確定為呼吸困難的指示的平均呼吸率值的數量大于或等于預定義呼吸困難指示閾值，則確定所述用戶的所述呼吸困難狀態(tài)為第三風險水平。

在一些實施例中，第一風險水平是低風險水平，第二風險水平是中等風險水平，并且第三風險水平是高風險水平。在一些實施例中，第一、第二和第三風險水平與第一、第二和第三預定義顏色相關聯。

在一些實施例中，所述方法還包括：如果到預定義時間時還未獲得第一和/或第二視頻數據，則向用戶傳送或顯示提醒消息。這樣的實施例可以有利地改進患者對監(jiān)測制度的依從。

在一些實施例中，在步驟(i)中輸出的信號被布置為使得包含被包含在信號中的信息的消息被傳送給與護理提供者相關聯的電子設備。在一些這樣的實施例中，消息包括SMS消息。在其它這樣的實施例中，消息包括電子郵件消息。

在一些實施例中，所述方法還包括：

在第三測試時段期間獲得所述用戶的活動的第一清醒活動測量結果；

在第四測試時段期間獲得所述用戶的活動的第二清醒活動測量結果；

分析所述第一清醒活動測量結果和所述第二清醒活動測量結果，以檢測在所述用戶的清醒活動水平中的趨勢；并且

基于檢測到的清醒活動趨勢來確定所述用戶的清醒活動狀態(tài)。

在這樣的實施例中，在步驟(i)中輸出的信號額外地包含關于用戶的清醒活動狀態(tài)的信息。清醒活動水平通常反映用戶經歷的疲勞/缺乏活力的程度。因為增加的疲勞/缺少活力是與肺部狀況的惡化相關聯的一個特性，因此這樣的實施例能夠潛在地生成對用戶肺部狀況的當前狀態(tài)的更準確評估和/或用戶肺部狀況的將來狀態(tài)的更準確預測。

在一些實施例中，所述方法還包括：

在第五測試時段期間獲得所述用戶的活動的第一睡眠運動測量結果；

在第六測試時段期間獲得所述用戶的活動的第二睡眠運動測量結果；

分析所述第一睡眠運動測量結果和所述第二睡眠運動測量結果，以檢測在所述用戶的睡眠質量中的趨勢；并且

基于檢測到的睡眠質量趨勢來確定所述用戶的睡眠質量狀態(tài)。

在這樣的實施例中，在步驟(i)中輸出的信號額外地包含關于用戶的睡眠質量狀態(tài)的信息。由于降低的睡眠質量是與肺部狀況的惡化相關聯的一個特性，因此這樣的實施例能夠潛在地生成對用戶肺部狀況的當前狀態(tài)的更準確的評估和/或對用戶肺部狀況的將來狀態(tài)的更準確的預測。

根據本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于無創(chuàng)監(jiān)測具有肺部狀況的用戶的健康狀態(tài)的便攜式設備。所述設備包括：

處理單元，其具有用于接收由相機獲得的用戶的視頻數據的相機輸入部；其中，所述處理單元被配置為執(zhí)行第一方面的方法的至少步驟(c)、(d)和(f)-(i)。

在優(yōu)選實施例中，所述設備還包括相機，所述相機用于獲得用戶的視頻數據，連接到相機輸入部。在這樣的實施例中，處理單元被配置為執(zhí)行第一方面的方法，其中，處理單元被配置為通過觸發(fā)相機在第一時段期間捕獲視頻數據來執(zhí)行第一方面的方法的步驟(b)，并通過觸發(fā)相機在稍后的第二時段期間捕獲視頻數據而執(zhí)行根據權利要求1-9中任一項所述的方法的步驟(e)。

在優(yōu)選實施例中，便攜式設備還包括通信接口，所述通信接口用于傳送數據到另一設備和/或接收來自另一設備的數據。這樣的實施例有利地允許便攜式設備例如接收由額外傳感器采取的測量結果，傳送消息到護理提供者，傳送數據到遠程服務器等。在優(yōu)選實施例中，便攜式設備包括以下中的一個：智能電話、平板計算機、膝上型計算機、個人數字助理、數字相機。

在一些實施例中，便攜式設備的處理單元還被配置為額外地基于檢測和分析與呼吸困難相關聯的特征的結果來確定呼吸狀態(tài)。

在備選實施例中，便攜式設備的處理單元還被配置為基于與呼吸困難相關聯的特征的檢測和分析的結果來確定用戶的呼吸困難狀態(tài)。在這樣的備選實施例中，在步驟(i)中輸出的信號額外地包含關于用戶的呼吸困難狀態(tài)的信息。在一些這樣的實施例，所述方法還包括：確定超過一個或多個預定義閾值的平均呼吸率值作為呼吸困難的指示。在一些這樣的實施例中，確定用戶的呼吸困難狀態(tài)包括：

如果所計算的平均呼吸率值都沒有被確定為呼吸困難的指示，并且沒有識別出減小的呼吸幅度和/或增加的呼吸率的持續(xù)趨勢，則確定所述用戶的所述呼吸困難狀態(tài)為第一風險水平；

如果所計算的平均呼吸率值都沒有被確定為呼吸困難的指示，并且識別出減小的呼吸幅度和/或增加的呼吸率的至少一個持續(xù)趨勢，則確定所述用戶的所述呼吸困難狀態(tài)為第二風險水平；并且

如果在預定義時間幀期間被確定為呼吸困難的指示的平均呼吸率值的數量大于或等于預定義呼吸困難指示閾值，則確定所述用戶的所述呼吸困難狀態(tài)為第三風險水平。

在一些實施例中，第一風險水平是低風險水平，第二風險水平是中等風險水平，并且第三風險水平是高風險水平。在一些實施例中，第一、第二和第三風險水平與第一、第二和第三預定義顏色相關聯。

根據本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于無創(chuàng)監(jiān)測具有肺部狀況的用戶的狀態(tài)的系統。所述系統包括：

根據第二方面所述的便攜式設備，其被配置為從傳感器接收活動測量結果；以及

一個或多個傳感器，其用于測量用戶的活動，被配置為將活動測量結果傳送給便攜式設備；

其中，所述處理單元配置為執(zhí)行根據第一方面的方法的實施例，所述方法包括獲得和分析睡眠質量測量結果，和/或包括獲得和分析清醒活動測量結果。所述處理單元被配置為通過從一個或多個傳感器接收活動測量結果而執(zhí)行獲得睡眠運動測量結果和獲得清醒活動測量結果的步驟。

在優(yōu)選實施例中，所述一個或多個傳感器包括活動記錄器和/或睡眠記錄器。在一些實施例中，所述一個或多個傳感器包括加速度計。在一些實施例中，所述一個或多個傳感器包括陀螺儀。

根據本發(fā)明的第四方面，提供了一種計算機程序產品，包括實現于其中的計算機可讀代碼，所述計算機可讀代碼被配置為在由適當的計算機或處理單元執(zhí)行時令所述計算機或處理單元執(zhí)行第一方面的方法。

附圖說明

為了更好地理解本發(fā)明，并更清楚地示出其能夠如何實現，現在將僅通過范例參考附圖，其中：

圖1是根據本發(fā)明的第一特定實施例的用于監(jiān)測具有肺部狀況的用戶的狀態(tài)的系統的圖示；

圖2是圖示根據本發(fā)明的一般實施例的用于監(jiān)測具有肺部狀況的用戶的狀態(tài)的方法的流程圖；

圖3a示出了包括咳嗽事件的呼吸模式的第一范例；

圖3b示出了包括咳嗽事件的呼吸模式的第二范例；

圖4是示出正常呼吸信號和針對呼吸困難的呼吸信號的曲線圖；并且

圖5是圖示根據本發(fā)明的第二特定實施例的用于基于活動水平以及呼吸信號監(jiān)測具有肺部狀況的用戶的狀態(tài)的額外方法步驟的流程圖。

具體實施方式

圖1示出了根據本發(fā)明的第一實施例的用于監(jiān)測具有肺部狀況的用戶的狀態(tài)的系統。所述系統包括便攜式電子設備20，所述便攜式電子設備具有相機21和處理單元。在優(yōu)選實施例中，便攜式電子設備是智能電話或平板計算機。相機21能夠采集在持續(xù)若干分鐘的時段內的視頻數據。處理單元配置為分析用戶的視頻數據，以確定呼吸信號并檢測在呼吸信號中存在的任何咳嗽事件。在一些實施例中，處理單元還配置為檢測呼吸信號中存在的呼吸困難的任何指示。處理單元還配置為基于檢測咳嗽事件(以及任選地，呼吸困難的指示)的結果來確定用戶的呼吸狀態(tài)，并基于所確定的狀態(tài)輸出信號。在優(yōu)選實施例中，信號使得消息(例如，SMS文本消息或電子郵件)被生成，并且被傳送給護理提供者。在一些實施例中，處理單元配置為從外部傳感器設備接收測量結果，并對這樣的測量結果執(zhí)行分析。

對于本發(fā)明，術語便攜式應當被解釋為以這樣的方式限定設備：其在沒有正常用戶的外在幫助的情況下易于被攜帶或移動。如上所述，智能電話或平板計算機是便攜式設備的非限制性范例。

在優(yōu)選實施例中，便攜式電子設備20包括通信接口，以使得其能夠將數據傳送到一個或多個其它電子設備和/或從一個或多個其它電子設備接收數據。通信接口可以利用在本領域中已知的任意適當的通信技術，例如，藍牙、SMS消息傳送、電子郵件等。在優(yōu)選實施例中，通信接口配置為利用多于一個這樣的通信技術。

系統任選地還包括第一額外傳感器24。在優(yōu)選實施例中，第一額外傳感器24是睡眠記錄器，其是被配置為在夜間被佩戴在用戶手腕上的加速度計。系統任選地還包括第二額外傳感器25。在優(yōu)選實施例中，第二額外傳感器25是活動記錄器，其是被配置為由用戶在日間(例如在其臀部)佩戴的加速度計。在圖1中用虛線圍繞的部件20、24和25虛線指示這些部件形成系統的患者側(即，它們在系統的使用期間通常將位于具有肺部狀況的對象上或附近)。

第一額外傳感器24(如果存在的話)被配置為經由第一通信鏈路26將數據傳送到便攜式電子設備20的通信接口。第二額外傳感器25(如果存在的話)被配置為經由第二通信鏈路27將數據傳送到便攜式電子設備20的通信接口。在優(yōu)選實施例中，通信鏈路26和27是無線通信鏈路，例如利用藍牙、紅外或WiFi通信協議。然而，將意識到；有線鏈路還可以用于通信鏈路26和27中的一個或兩個。

便攜式電子設備20的處理單元被配置為從第一額外傳感器24和/或第二額外傳感器25接收數據，并分析接收到的數據。在其中第一額外傳感器24是睡眠記錄器的實施例中，處理單元被配置為基于從第一額外傳感器24接收到的數據來確定用戶的睡眠質量值。在其中第二額外傳感器25是活動記錄器的實施例中，處理單元被配置為基于從第二額外傳感器25接收到的數據來確定用戶的清醒活動水平。在這樣的實施例中，處理單元還被配置為確定用戶的睡眠狀態(tài)和/或用戶的活動狀態(tài)，并且基于睡眠狀態(tài)和/或活動狀態(tài)以及基于所確定的呼吸狀態(tài)來輸出信號。

在一些實施例中，便攜式電子設備20被配置為使用其通信接口經由通信鏈路23將數據傳送到遠程服務器，例如，醫(yī)療保健提供者的服務器。在優(yōu)選實施例中，通信鏈路23利用電話網絡，或在可用時，利用互聯網連接。在一些實施例中，便攜式電子設備還可以經由通信鏈路23接收數據。

圖2示出了根據本發(fā)明的實施例的用于監(jiān)測具有肺部狀況的用戶的狀態(tài)的方法。

在步驟10中，在第一測試時段期間例如從相機21處接收或獲得用戶的第一視頻數據。為了獲得該數據，用戶自己靜坐在相機的視野中達第一測試時段的持續(xù)時間(優(yōu)選至少幾分鐘)來進行記錄。便攜式電子設備應該布置為使得用戶的頭部和軀干在圖像內。在便攜式電子設備20是智能電話或便攜式計算機時，這非常容易實現，因為這樣的設備通常具有前置攝像頭，其允許用戶在由相機成像的同時看著設備的屏幕(其被制作為示出被相機捕獲到的圖像)。優(yōu)選地，第一測試時段(以及因此記錄)的持續(xù)時間在2-10分鐘的范圍中。在特別優(yōu)選的實施例中，第一測試時段的持續(xù)時間是10分鐘。在一些優(yōu)選實施例中，如果用戶到特定時間(例如，在需要日常測試時，6pm)時還未獲得第一視頻數據，則提醒例如通過便攜式電子設備20來生成，并通過設備進行顯示或被傳送給用戶(例如，通過SMS或電子郵件)。

在步驟11中，例如通過便攜式電子設備20的處理單元分析第一視頻數據，以確定第一呼吸信號。通過分析第一視頻數據中的運動向量，從第一視頻數據中提取第一呼吸信號。適于執(zhí)行提取的技術在本領域中是已知的。采集呼吸信號的該方法具有非侵擾(因為其可以在對于用戶而言方便的時間和位置處執(zhí)行，并且不涉及記錄其個人活動或交互中的任何)和計算高率的優(yōu)點。根據音頻數據確定呼吸信號例如是顯著更復雜的，因為音頻數據將包含需要在能夠獲得可靠的呼吸信號之前過濾掉的背景噪聲。因為需要相對少的處理資源來根據以上述方式獲得的視頻數據中確定呼吸信號，因此可以通過常規(guī)的便攜式電子設備(例如，智能電話)的處理單元容易地進行分析。

如果用戶在獲得第一視頻數據期間咳嗽，則這將呈現在第一呼吸信號中。在步驟12中，例如，由便攜式電子設備20的處理單元檢測在呼吸信號中存在的任何咳嗽事件。通過檢測在呼吸信號中的峰并比較每個相鄰高峰和低峰的信號幅度值之間的差異來檢測咳嗽事件。圖3a和3b示出了呼吸信號的兩個不同的范例，其中每個包括正常(休息)呼吸30和咳嗽事件31的時段。在兩幅圖中，x軸示出了信號幅度，而y軸示出了時間。如果在一對相鄰峰中的每個峰的幅度之間的差異大于預定義閾值，則較低幅度峰被確定為指示咳嗽事件31的時間戳。在一些實施例中，預定義閾值是用戶特異的(即，其值基于與在討論中的用戶有關的數據來選擇)。在一些實施例中，預定義閾值的值可能針對每個給定呼吸信號而不同。在一些這樣的實施例中，預定義閾值被定義為針對給定呼吸信號的吸氣-呼氣周期的平均幅度的特定分數。在一些優(yōu)選實施例中，預定義閾值被定義為給定呼吸信號的吸氣-呼氣周期的平均幅度x0.5。在備選實施例中，預定義閾值可以是對于每個不同呼吸信號是相同的。在一些這樣的實施例中，基于針對用戶的歷史數據(例如，歷史呼吸信號數據)選擇預定義閾值的值。在優(yōu)選實施例中，步驟12涉及確定在第一呼吸信號中存在的咳嗽事件的數量(其當然可以為零)。

在步驟13中，以與第一視頻數據相同的方式接收或獲得在第二測試時段期間的用戶的第二視頻數據。優(yōu)選地，第二測試時段具有與第一測試時段相同的持續(xù)時間。步驟13在步驟10之后執(zhí)行，使得第一和第二測試時段在時間上間隔開。優(yōu)選地，步驟13在步驟10之后至少一天執(zhí)行。優(yōu)選地，步驟13在不長于步驟10之后七天內執(zhí)行。將意識到，在步驟10和13的執(zhí)行之間經過的時間的精確長度對于本發(fā)明的功能而言不關鍵。事實上，在優(yōu)選實施例中，用戶可以改變他們在其處獲得第一和第二視頻數據的時間，以使得他們能夠在對于其而言方便的時間處執(zhí)行這些步驟。在一些實施例中，需要用戶(例如，借助于由便攜式電子設備20生成的消息)在指定的時間窗口內執(zhí)行步驟10和/或13。優(yōu)選地，例如，由便攜式電子設備20的處理單元記錄步驟10和步驟13在其處被執(zhí)行的時間。將意識到，步驟10和13不需要表示由用戶對視頻數據的連續(xù)采集。例如，用戶可以以步驟10和13每天一次的方式獲得視頻數據，但是第一和第二視頻數據間隔超過一天。例如，在實施例中，第二視頻數據是最近獲得的視頻數據，而第一視頻數據是三天前獲得的數據。在優(yōu)選實施例中，第二視頻數據是最近獲得的視頻數據，而第一視頻數據是七天前獲得的數據。

在步驟14中，以與分析第一視頻數據以確定第一呼吸信號相同的方式分析第二視頻數據以確定第二呼吸信號。在步驟15中，使用與在步驟12中使用的相同的技術來檢測在第二呼吸信號中存在的任何咳嗽事件。

在步驟16中，例如由便攜式電子設備20的處理單元使用步驟12和15的結果，以確定用戶的呼吸狀態(tài)。如果在第一視頻數據的采集和第二視頻數據的采集之間的時間中還已經獲得并分析了額外的視頻數據和(一個或多個)相關聯的呼吸信號，則在一些實施例中，該(一個或多個)額外的信號的咳嗽檢測結果也用在確定呼吸狀態(tài)中。

如下確定用戶的呼吸狀態(tài)。定義針對在預定義時間幀期間檢測到的咳嗽事件的數量的上和下閾值。例如，在其中每天一次獲得和分析視頻數據的特定實施例中，下閾值被定義為在一直到當前視頻數據(即，以其結束)的一周中的一次檢測到的咳嗽事件，并且上閾值被定義為在相同時段內的兩次檢測到的咳嗽事件。如果檢測到的咳嗽事件的數量小于下閾值(即，在上述范例中，如果在一周中沒有檢測到咳嗽事件)，并且確定用戶的當前呼吸狀態(tài)為低風險。在一些實施例中，用綠色表示低風險狀態(tài)。如果檢測到的咳嗽事件的數量大于或等于下閾值但是小于上閾值(即，在上述范例中，如果在一周內檢測到一次咳嗽事件)，則用戶的當前呼吸狀態(tài)是中等風險。在一些實施例中，用黃色表示中等風險狀態(tài)。中等風險呼吸狀態(tài)向護理提供者指示用戶應該進行咨詢以例如評估和管理用于發(fā)展能夠引起加重的并發(fā)狀況(例如，感冒、肺炎)的風險。如果檢測到的咳嗽事件的數量大于或等于上閾值(即，在上述范例中，如果在一周內檢測到多于一次咳嗽事件)，則確定用戶的當前呼吸狀態(tài)為高風險。在一些實施例中，用紅色表示高風險狀態(tài)。高風險呼吸狀態(tài)向護理提供者指示應該向用戶提供較強的處置以管理其肺部狀況。

在步驟17中，例如由便攜式電子設備20的處理單元基于步驟16的結果來輸出信號。在優(yōu)選實施例中，信號使得便攜式電子設備20生成包含關于如在步驟16中確定的用戶的當前呼吸狀態(tài)的信息的消息。該消息可以被傳送給護理提供者，和/或顯示給用戶。優(yōu)選地，便攜式電子設備20被配置為以預定義頻率生成并傳送這樣的消息，所述消息可以但不需要等于信號利用其被輸出的頻率。例如，在一些實施例中，每次(例如，每天)新視頻數據被獲得并分析時信號被輸出，但是便攜式電子設備被配置為每周將消息傳送給護理提供者。在該情況下，生成的消息包含涉及在前一周期間輸出的所有信號的信息。

將意識到，不必以在圖2中示出的確切順序執(zhí)行步驟10-17。例如，在一些實施例中，在步驟13之后執(zhí)行步驟11和12。在一些實施例中，與步驟14和15同時執(zhí)行步驟11和12。

如果在獲得視頻數據期間用戶經歷呼吸困難，則這將被表示在根據該視頻數據確定的呼吸信號中。圖4示出了正常休息呼吸信號40和其中存在呼吸困難的休息呼吸信號41。在信號中的高峰42表示呼氣，并且低峰43表示吸氣。呼吸困難的特征在于淺而快的呼吸。由與正常呼吸相比顯著減小的吸氣-呼氣幅度44在呼吸信號中表示淺呼吸。由與正常呼吸相比的高呼吸率(吸氣-呼氣周期的數量/分鐘)在呼吸信號中表示快速呼吸。正常休息呼吸率通常在10-18吸氣-呼氣周期/分鐘內。高于18周期/分鐘的休息呼吸率在健康邊界之外。高呼吸率還暗示低的吸氣-呼氣持續(xù)時間45。其中平均吸氣-呼吸持續(xù)時間顯著低于在正常呼吸中的呼吸信號因此指示呼吸困難。

在一些實施例中，方法涉及檢測在第一和第二呼吸信號中存在的呼吸困難的任何指示。針對給定呼吸信號計算平均呼吸率和平均呼吸幅度(并且在一些實施例中，還有平均吸氣-呼氣持續(xù)時間)。將平均呼吸率值與對應于針對健康對象的正常變化的范圍的預定義邊界進行比較。將在邊界外部的任何計算的平均呼吸率值確定為呼吸困難的指示。例如，在一個特定實施例中，將針對平均呼吸率的下邊界定義為每分鐘10個吸氣-呼氣周期，并且將針對平均呼吸率的上邊界定義為每分鐘18個吸氣-呼氣周期。在該特定實施例中，每分鐘小于10個或大于18個吸氣-呼氣周期的任何平均呼吸率值被確定為異常，并且因此為呼吸困難的指示。在一些備選實施例中，能夠代替于邊界使用單個閾值。例如，在特定實施例中，將呼吸率閾值定義為每分鐘18個吸氣-呼氣周期。小于或等于該閾值的平均呼吸率值被認為是正常的，而大于該閾值的平均呼吸率值被確定為呼吸困難的指示。在優(yōu)選實施例中，將針對每個給定呼吸信號的計算的平均值存儲于例如便攜式電子設備20的存儲器中。

在優(yōu)選實施例中，除了將每個計算的平均呼吸率值表征為正?；蚝粑щy的指示外，使用本領域已知的任何適當的趨勢分析技術來分析跨越預定義時間幀的計算的平均呼吸率值和平均呼吸幅度值(即，基于在該時間幀期間采集的視頻數據計算的平均值)，以識別在這些值中的趨勢。在其中每天采集新視頻數據的優(yōu)選實施例中，預定義時間幀被定義為一直到(包括)在最新視頻數據的采集之前的一周，使得在趨勢分析中使用七組平均值。在一些實施例中，減少的平均吸氣-呼氣幅度的持續(xù)趨勢被確定為呼吸困難的指示。在一些實施例中，增加的平均呼吸率的實質趨勢被確定為呼吸困難的指示。

使用來自預定義時間幀的檢測到的呼吸困難的指示來確定用戶的呼吸困難狀態(tài)。在一個實施例中，如果在預定義時間幀期間沒有檢測到呼吸困難的指示(即，確定沒有違反正常邊界/閾值的計算的平均呼吸率值，并且沒有識別出減少的呼吸幅度和/或增加的呼吸率的持續(xù)趨勢)，則確定用戶具有低風險(綠色)呼吸困難狀態(tài)。如果來自預定義時間幀的計算的平均呼吸率值都不是異常的，但是識別出減少的吸氣-呼氣幅度的持續(xù)趨勢和增加的呼吸率的持續(xù)趨勢，則確定用戶具有中等風險(黃色)呼吸困難狀態(tài)。中等風險的呼吸困難狀態(tài)向護理提供者指示患者處于發(fā)展呼吸困難的風險中。如果來自預定義時間幀的計算的平均呼吸率值中的至少一個被確定為違反邊界/閾值，則確定用戶具有高風險(紅色)呼吸困難狀態(tài)。高風險呼吸困難狀態(tài)向護理提供者指示已經發(fā)生了呼吸困難發(fā)作。

在其中監(jiān)測呼吸困難以及咳嗽事件的實施例中，基于確定的呼吸狀態(tài)和確定的呼吸困難狀態(tài)來輸出信號。在這樣的實施例中，信號為如上關于圖2的步驟17討論的，除了其還包含關于用戶的當前呼吸困難狀態(tài)的信息。

可以通過持續(xù)采集和分析視頻數據和相關聯的呼吸信號，來揭示平均值中的趨勢的進一步的演化。因此，所述方法可以被用于為了管理用戶肺部狀況、將癥狀保持為在控制下并且防止計劃外的入院的目的而檢測呼吸困難的消極或積極發(fā)展。

在其中除了咳嗽事件之外檢測呼吸困難的指示的一些實施例中，檢測到的咳嗽事件和檢測到的對呼吸困難的指示用于確定用戶的整體呼吸狀態(tài)，而不是(僅基于咳嗽事件的)呼吸狀態(tài)和單獨的呼吸困難狀態(tài)。在特定實施例中，在一個實施例中，如果在預定義時間幀期間沒有檢測到呼吸困難的指示，并且在預定義時間幀期間檢測到的咳嗽事件的數量小于預定義的下閾值，則確定用戶具有低風險(綠色)整體呼吸狀態(tài)。如果來自預定義時間幀的計算的平均呼吸率值都不是異常的，但是識別出減小的吸氣-呼氣幅度的持續(xù)趨勢和/或增加的呼吸率的持續(xù)趨勢，和/或在預定義時間幀期間檢測到的咳嗽事件的數量大于或等于下閾值并小于預定義的上閾值，則確定用戶具有中等風險(黃色)整體呼吸狀態(tài)。如果來自預定義時間幀的計算的平均呼吸率值的中至少一個被確定為違反邊界/閾值，或者在預定義時間幀期間檢測到的咳嗽事件的數量大于或等于上閾值，則確定用戶具有高風險(紅色)整體呼吸狀態(tài)。

因此，圖2中的方法可以準確地評估具有肺部狀況的患者的健康狀態(tài)，并且從而向護理提供者通知該狀態(tài)。該方法可以指示惡化趨勢何時發(fā)生，以便為了疾病管理和防止關鍵惡化而及時觸發(fā)干預。有利地，可以僅使用容易購得的便攜式電子設備(例如，智能電話或便攜式計算機)來執(zhí)行所述方法，使得其方便、容易使用且不昂貴。此外，其容易允許從一般可用的傳感器設備(例如，睡眠和活動記錄器)并入額外數據，其可以用于改進評估的深度和準確性。

事實上，在一些實施例中，所述方法涉及例如利用額外的傳感器24和/或額外的傳感器25測量用戶的活動。如果在用戶睡眠的同時測量其活動，則其指示睡眠質量。如果在用戶的正常日常例程(這不需要發(fā)生在日間，例如當用戶是倒班工人時)的過程期間測量用戶的活動，則其指示清醒活動水平，并且因此能夠揭示疲勞/缺乏活力。在優(yōu)選實施例中，在睡眠期間和在其日常例程期間測量用戶的活動，但是將意識到，在其它實施例中，所述方法可以涉及僅睡眠運動或僅清醒活動。

現在將參考圖5描述其中測量睡眠運動和清醒活動兩者的實施例。在該實施例中，用戶的呼吸狀態(tài)(以及任選地呼吸困難狀態(tài))被確定為上面參考圖2的步驟11-16描述的。然而；該實施例的方法額外地涉及執(zhí)行如圖5所示的步驟50-58的執(zhí)行。

在步驟50中，例如使用額外的傳感器25，在第三測試時段期間獲得用戶的第一清醒活動測量結果。在其中額外傳感器25是活動記錄器的實施例中，用戶通過在同時他們執(zhí)行其正常的日常例程時針對第三測試時段的持續(xù)時間佩戴活動記錄器來獲得這些測量結果。優(yōu)選地，第三測試時段的長度是至少三小時。優(yōu)選地，第三測試時段覆蓋給定日子的早晨、中午和晚上。在一些實施例中，第三測試時段鄰近于、交疊或涵蓋第一測試時段(在其期間獲得第一視頻數據)。在優(yōu)選實施例中，第三測試時段涵蓋第一測試時段(即，用戶在正由額外傳感器25測量其活動的時間期間獲得第一視頻數據)。在一些實施例中，第三測試時段包括針對其額外傳感器25被啟用的時間分段。在一些實施例中，第三測試時段包括多個單獨的時間段。例如，在一個特定實施例中，第三測試時段包括早晨的一個小時時段、中午的一個小時時段、以及在晚上的一個小時時段。在一些實施例中，系統要求用戶(例如，借助于由便攜式電子設備顯示的消息或者由SMS或電子郵件傳送的提醒)每天獲得第一視頻數據和第一清醒活動數據，同時使得用戶自由選擇每天的在其處采集每種類型的數據的確切時間。在優(yōu)選實施例中，如果用戶到特定時間(例如，在需要日常測試時，6pm)時還未獲得特定種類的數據，則提醒例如由便攜式電子設備20來生成，并且進行顯示或傳送給用戶。

在步驟51中，以與第一清醒活動測量結果相同的方式，在第四測試時段期間獲得用戶的第二清醒活動測量結果。優(yōu)選地，第四測試時段關于長度和其它特征(例如，其包括的單獨時間段的數量)與第三測試時段相同或相似。在步驟50之后執(zhí)行步驟51，使得第三和第四測試時段在時間上間隔開。優(yōu)選地，在第三和第四測試時段之間的時間與第一和第二測試時段(第一視頻數據在其間被獲得)之間的時間有關。例如，在一些實施例中，每天獲得一次視頻數據和清醒活動數據兩者(單個測試時段被認為是數據的一個采集，即使該測試時段包括多個單獨的時間段)。關于視頻數據，將意識到，在步驟50和51的執(zhí)行之間經過的時間的精確長度對本發(fā)明的功能不關鍵。事實上，在優(yōu)選實施例中，用戶可以改變他們在其處獲得第一和第二清醒活動數據的時間，以使得他們能夠在對于其而言方便的時間處執(zhí)行這些步驟。在一些實施例中，需要用戶(例如，借助于由便攜式電子設備20生成的消息)在特定時間窗口內執(zhí)行步驟50和/或51。優(yōu)選地，例如，由便攜式電子設備20的處理單元記錄在其處執(zhí)行步驟50和步驟51的時間。關于視頻數據，將意識到，步驟50和51不需要表示用戶的清醒活動數據的連續(xù)采集。例如，在一些實施例中，用戶每天一次地獲得清醒活動數據，但是第一和第二清醒活動數據被間隔開多于一天。

在步驟52中，例如使用額外傳感器24在第五測試時段期間獲得用戶的第一睡眠運動測量結果。在其中額外傳感器24是睡眠記錄器的實施例中，用戶通過在其睡眠同時至少針對第五測試時段的持續(xù)時間佩戴睡眠記錄器而獲得這些測量結果。用戶應該一旦在床上就啟用額外傳感器24，并且應該在他們清醒時停用額外傳感器24。在優(yōu)選實施例中，第五測試時段是針對其啟用額外傳感器24的時間的分段。在一些實施例中，通過例如便攜式電子設備的處理單元選擇針對其額外傳感器24被啟用的特定時間分段作為第五測試時段。在這樣的實施例中，所述選擇可以基于在睡眠運動數據中的患者在選定時段期間實際睡著的指示。優(yōu)選地，第五測試時段的長度為至少若干小時。在優(yōu)選實施例中，第五測試時段在時間上靠近第一測試時段(即，優(yōu)選地，在其中第一測試時段發(fā)生的日子之前或之后的夜間)而發(fā)生。

在步驟53中，以與第一睡眠運動測量結果相同的方式，獲得第六測試時段期間的用戶的第二睡眠運動測量。優(yōu)選地，第六測試時段與第五測試時段長度相同。在步驟52之后執(zhí)行步驟53，使得第五和第六測試時段在時間上間隔開。優(yōu)選地，第五和第六測試時段之間的時間與第一和第二測試時段(第一視頻數據在其期間被獲得)之間的時間有關。在優(yōu)選實施例中，將視頻數據和睡眠運動數據兩者每24小時獲得一次。關于視頻數據和清醒活動數據，將意識到，在第五和第六測試時段之間經過的時間的精確長度對本發(fā)明的功能不關鍵。事實上，由于用戶可能不是每天在相同時間睡著和/或醒來，因此常常有必要選擇在晚上的不同時間處發(fā)生的第五和第六測試時段。優(yōu)選地，例如，由便攜式電子設備20的處理單元來記錄第五和第六測試時段的開始和/或結束時間。關于視頻數據和清醒活動數據，將意識到，步驟52和53不需要表現用戶的睡眠活動數據的連續(xù)采集。

將意識到，步驟50-53的順序可以不同于圖5所示。例如，在優(yōu)選實施例中，在步驟51和53之前執(zhí)行步驟50和52。

在步驟54中，分析第一和第二清醒活動測量，以檢測用戶的清醒活動水平的趨勢。針對每組清醒活動測量結果(一組清醒活動測量結果是在特定白天時段期間獲得的那些)計算清醒活動水平。將這些水平彼此進行比較以識別任何趨勢。

在其中已經在第一清醒活動測量結果和第二清醒活動測量結果的采集之間的時間中獲得了清醒活動測量結果的實施例中，然后這些中間清醒活動測量結果還可以用于分析。在優(yōu)選實施例中，每天獲得清醒活動測量結果，但是第一和第二清醒活動測量結果在時間上被間隔一周。清楚地，在這樣的實施例中，在分析中使用七組清醒活動測量結果。在優(yōu)選實施例中，以與新清醒活動測量結果的采集相同的頻率執(zhí)行步驟54(但是將意識到，能夠以較少頻率執(zhí)行該步驟)。

在步驟55中，分析第一和第二睡眠運動測量結果以檢測在用戶的睡眠質量中的趨勢。分析睡眠運動測量結果以檢測清醒事件。在一些實施例中，計算檢測到的清醒事件的頻率。在一些實施例中，計算檢測到的清醒事件的持續(xù)時間。使用檢測和/或計算的結果來確定對應于第一和第二睡眠運動測量結果中的每個的睡眠質量水平。在沒有發(fā)生清醒事件的理想情況下，這指示足夠的睡眠質量。清醒事件的頻率和/或持續(xù)時間的增加指示睡眠質量的惡化。針對每組睡眠運動測量結果(一組睡眠運動測量結果是在特定夜間時段期間獲得的那些)計算睡眠質量水平。將這些水平彼此進行比較以識別任何趨勢。

在其中已經在第一睡眠運動測量結果和第二睡眠運動測量結果的采集之間的時間中獲得睡眠運動測量結果的實施例中，然后這些中間睡眠運動測量結果還可以用于分析。在優(yōu)選實施例中，在夜間獲得睡眠運動測量結果，但是第一和第二水平運動測量結果在時間上被間隔一周。在優(yōu)選實施例中，以與新睡眠運動測量結果的采集相同的頻率執(zhí)行步驟55(但是將意識到，能夠以較少頻率執(zhí)行該步驟)。

在步驟56中，基于步驟54的結果確定用戶的清醒活動狀態(tài)。在特定實施例中，如果在清醒活動水平中不存在持續(xù)減小趨勢，則確定用戶具有低風險(綠色)清醒活動狀態(tài)。如果識別出持續(xù)減小趨勢，但是分析時段上的惡化小于預定義閾值，則確定用戶具有中等風險(黃色)清醒活動狀態(tài)。如果識別出持續(xù)的減小趨勢，并且在分析時段上的惡化大于或等于預定義閾值，則確定用戶具有高風險(紅色)清醒活動狀態(tài)。

在步驟57中，基于步驟55的結果來確定用戶的睡眠質量狀態(tài)。在特定實施例中，如果在睡眠質量水平中不存在持續(xù)的減小趨勢，則確定用戶具有低風險(綠色)睡眠質量狀態(tài)。如果識別出持續(xù)的減小趨勢，但是在分析時段上的惡化小于預定義閾值，則確定用戶具有中等風險(黃色)睡眠質量狀態(tài)。如果識別出持續(xù)的減小趨勢，并且在分析時段上的惡化大于或等于預定義閾值，則確定用戶具有高風險(紅色)睡眠質量狀態(tài)。

步驟58替代圖2中的步驟17。在該步驟中，基于用戶的當前呼吸狀態(tài)(如圖2的步驟16中所確定的)、用戶的當前清醒活動狀態(tài)(如在步驟56中確定的)以及用戶的當前睡眠質量狀態(tài)(如在步驟57中確定的)，例如由便攜式電子設備20的處理單元來輸出信號。在步驟58處輸出的信號為如以上關于圖2的步驟17討論的，除了其還包含關于用戶的當前清醒活動狀態(tài)和當前睡眠質量狀態(tài)的信息。

將意識到，以下實施例是可能的，即其中系統僅包括第一額外傳感器24，或其中僅使用第一額外傳感器24，使得僅測量睡眠運動數據(與視頻數據的采集一起)。在這樣的實施例中，從圖5的方法省略步驟50、51、54和56，并且在步驟58中，僅基于確定的呼吸狀態(tài)和確定的睡眠質量狀態(tài)來輸出信號。

備選地，以下實施例是可能的，即其中系統僅包括第二額外傳感器25，或其中僅使用第二額外傳感器25，使得僅測量清醒活動數據(與視頻數據的采集一起)。在這樣的實施例中，從圖5的方法省略步驟52、53、55和57，并且在步驟58中，僅基于確定的呼吸狀態(tài)和確定的清醒活動狀態(tài)來輸出信號。

因此，提供了一種方法、裝置和系統，其允許監(jiān)測具有肺部狀況的用戶的狀態(tài)，從而僅使用便攜式電子設備來檢測和/或預測其狀況的惡化。

盡管在附圖和前面的描述中已經詳細圖示和描述了本發(fā)明，但是這些圖示和描述應被視為說明性或示范性的而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實施例。

通過研究附圖、公開內容以及權利要求書，本領域技術人員在實踐所要求保護的本發(fā)明時能夠理解和實現對所公開的實施例的其他變型。在權利要求書中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，并且詞語“一”或“一個”不排除多個。單個處理器或其他單元可以履行權利要求書中所記載的若干項目的功能。盡管在互不相同的從屬權利要求中記載了特定措施，但是這并不指示不能有利地使用這些措施的組合。計算機程序可以被存儲/分布在合適的介質上，例如與其他硬件一起提供或作為其他硬件的部分提供的光學存儲介質或固態(tài)介質，但計算機程序可也可以以其他形式來分布，例如經由因特網或者其他有線或無線電信系統分布。權利要求書中的任何附圖標記不應被解讀為對范圍的限制。