量；以及采用所述呼吸參數(shù)的直 接測量和一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)的測量來確定包括作為輸入的所述輸入?yún)?shù)和作為輸出的 所述呼吸參數(shù)的至少一部分的方程。
[0050] 在與一般實(shí)施方式相組合的第一方面，每個(gè)輸入?yún)?shù)與所述呼吸參數(shù)相關(guān)。
[0051] 在與任何前述方面相組合的第二方面，對多個(gè)測試受試者的呼吸參數(shù)進(jìn)行直接測 量是采用以下中的至少一個(gè)而被執(zhí)行的:全身體積描記法、氦氣稀釋技術(shù)、胸部計(jì)算機(jī)斷層 掃描(CT)成像技術(shù)、氮?dú)鉀_洗、氮?dú)饣謴?fù)、或胸部射線照相術(shù)。
[0052]在與任何前述方面相組合的第三方面，對所述多個(gè)測試受試者的一個(gè)或多個(gè)輸入 參數(shù)進(jìn)行測量是采用以下中的至少一個(gè)而被執(zhí)行的：肺測量裝置、肺活量計(jì)、流動(dòng)中斷裝 置、先進(jìn)的流動(dòng)中斷裝置、強(qiáng)迫振蕩或脈沖振蕩技術(shù)、或擬人化裝置。
[0053]在與任何前述方面相組合的第四方面，所述一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)中的至少一個(gè)包 括相對的肺容積或肺流量。
[0054] 在與任何前述方面相組合的第五方面，所述相對的肺容積包括以下中的至少一 個(gè):在一秒鐘內(nèi)的強(qiáng)迫呼氣容積(FEVO、在一秒鐘內(nèi)的強(qiáng)迫呼氣容積與強(qiáng)迫肺活量的比率 (FEVi/FVC)、吸氣容量(1C)、或肺活量(VC)。
[0055] 在與任何前述方面相組合的第六方面，所述一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)中的至少一個(gè)包 括氣道開口壓力、氣道開口壓力的微分、氣道開口壓力的積分、氣道開口流量、氣道開口流 量的微分、氣道開口流量的積分、可從強(qiáng)迫肺活量測定導(dǎo)出的參數(shù)、可從慢肺活量測定導(dǎo)出 的參數(shù)、機(jī)械阻抗、可從強(qiáng)迫振蕩導(dǎo)出的參數(shù)、可從脈沖振蕩參數(shù)導(dǎo)出的參數(shù)、壓力衰減或 上升的時(shí)間常數(shù)、或流量衰減或上升的時(shí)間常數(shù)中的至少一個(gè)。
[0056] 在與任何前述方面相組合的第七方面，所述一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)中的至少一個(gè)包 括含有呼吸系統(tǒng)阻力(Rrs)或呼吸系統(tǒng)彈性(E rs)的呼吸力學(xué)值。
[0057]在與任何前述方面相組合的第八方面，所述一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)中的至少一個(gè)包 括擬人化信息，其包括患者性別、患者身高、患者體重、或患者身體質(zhì)量指數(shù)中的一個(gè)或多 個(gè)。
[0058]在與任何前述方面相組合的第九方面，所述呼吸參數(shù)包括以下中的至少一個(gè)：總 肺活量(TLC)、胸氣體積(TGV)、殘余量(RV)、或功能殘氣量(FRC)。
[0059] 與任何前述方面相組合的第十方面進(jìn)一步包括采用肺測量裝置對人類受試者的 一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)進(jìn)行測量；以及基于對人類受試者的一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)的測量和所 述方程，采用所述肺測量裝置來推算人類受試者的呼吸參數(shù)的值。
[0060] 本文所公開的各個(gè)實(shí)施例可以包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。例如，各個(gè)實(shí)施例 可以實(shí)施手持式或臺(tái)式肺測量裝置，以基于在嘴的呼吸力學(xué)和肺功能的測量來獲得臨床上 精確的絕對肺容積(ALV)(例如不直接測量ALV)。此外，各個(gè)實(shí)施例可以實(shí)施手持式或臺(tái)式 肺測量裝置，以至少部分地基于從生理或物理因素導(dǎo)出的方程來獲得臨床上精確的ALV值。 各個(gè)實(shí)施方式還可以通過使用方程來所述手持式或臺(tái)式肺測量裝置，方程通過使用數(shù)據(jù)分 析方法而被開發(fā)并且基于健康的訓(xùn)練群體以及患病的受試者。各個(gè)實(shí)施例可以獲得健康普 通群體以及患病患者的臨床上精確的絕對肺容積。
[0061] 可以通過使用裝置、系統(tǒng)或方法、或者裝置、系統(tǒng)或方法的任何組合來實(shí)施這些一 般的和具體的實(shí)施例。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)在附圖和以下描述中闡述。從說明書和附 圖中以及從權(quán)利要求書中，其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的。
【附圖說明】
[0062] 圖1示出了根據(jù)本公開的配置成執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)過程和操作的示例性肺測量裝 置；
[0063] 圖2示出了根據(jù)本公開的配置成執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)過程和操作的另一示例性肺測量 裝置；
[0064] 圖3示出了根據(jù)本公開的配置成執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)過程和操作的另一示例性肺測量 裝置；
[0065] 圖4示出了根據(jù)本公開的配置成執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)過程和操作的另一示例性肺測量 裝置；
[0066] 圖5示出了根據(jù)本公開的配置成執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)過程和操作的另一示例性肺測量 裝置；
[0067]圖6是采用執(zhí)行推算所期望的參數(shù)的數(shù)學(xué)方程的肺測量裝置來計(jì)算任何健康或不 健康受試者的所期望的呼吸參數(shù)的示例性方法的流程圖。
[0068]圖7是用于產(chǎn)生推算所期望輸出參數(shù)的數(shù)學(xué)方程的示例性方法的流程圖。
[0069] 圖8是表示一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)和通過使用圖7的示例性方法產(chǎn)生的方 程之間的關(guān)系的框圖；
[0070] 圖9A-9P示出了許多圖表，它們表示通過使用如圖3所示的肺測量裝置上的方程 (TLCequatlcin)推算的總肺活量(TLC)和通過使用體積描記法(TLCpleth)測量的TLC之間的關(guān) 系；
[0071] 圖10A-10H示出了許多圖表，它們表示通過使用如圖2所示的肺測量裝置上的方程 (TLCequaticin)推算的TLC和通過使用體積描記法(TLCpleth)測量的TLC之間的關(guān)系；以及
[0072] 圖11A-11H示出了許多圖表，它們表示通過使用如圖1所示的肺測量裝置上的方程 (TLCequaticin)推算的TLC和通過使用體積描記法(TLC P_)測量的TLC之間的關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0073] 本公開涉及一種用于測量呼吸參數(shù)的方法，更具體地，涉及一種用于通過使用測 量的和/或已知的輸入?yún)?shù)來推算(例如計(jì)算)肺功能參數(shù)的方法。
[0074 ]絕對肺容積(ALV)是肺功能參數(shù)的一個(gè)例子，是用于包括個(gè)體絕對肺容積室的總 稱，其中包括TLC、FRC、TGV和RVALV是肺生理和診斷的關(guān)鍵參數(shù)，但是在活個(gè)體中不容易測 量。雖然用于測量人類絕對肺容積的常規(guī)技術(shù)在許多情況下被認(rèn)為是可接受的，但這樣的 技術(shù)可能會(huì)產(chǎn)生不期望的測量不準(zhǔn)確性，可能需要復(fù)雜和/或昂貴的設(shè)備，或者可能難以執(zhí) 行。
[0075]測量ALV的設(shè)備必須具有臨床上可接受的準(zhǔn)確性和精確度，特別是對于具有呼吸 系統(tǒng)疾病的受試者來說。臨床上可接受的誤差范圍由美國胸科協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)以及由包括關(guān)于測 量ALV的設(shè)備的臨床數(shù)據(jù)的科學(xué)文獻(xiàn)限定。例如，某些工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)需要三個(gè)ALV測量，以對于測 量ALV的任何技術(shù)或設(shè)備比如身體體積描記法和氣體稀釋技術(shù)來說處于5 %內(nèi)。此外，身體 體積描記法在行業(yè)中被廣泛認(rèn)為是測量ALV的黃金標(biāo)準(zhǔn)裝置，且測量ALV的替代裝置應(yīng)該產(chǎn) 生的ALV具有與身體體積描記測量相一致的基本水平。例如，氦氣稀釋和計(jì)算機(jī)斷層掃描 (CT)成像是測量ALV的兩種可選技術(shù)，并且基于與體積描記法不同的物理原理。變異系數(shù) (CV)是描述一致性的度量，其包括測試方法(例如，CT成像的氦氣稀釋)相比于參考方法(體 積描記法）的準(zhǔn)確性和精確度。從科學(xué)文獻(xiàn)中比較研究的數(shù)據(jù)分析表明，相比于體積描記 法，由CT成像測定的TLC的CV是15.6%，且相比于體積描記法，由氦氣稀釋測定的TLC的CV是 18·9%〇
[0076] 雖然許多簡單的手持常規(guī)肺功能設(shè)備可用于確定比如與肺活量測定和呼吸力學(xué) 相關(guān)的那些參數(shù)，但這樣的設(shè)備并不能在正常操作期間確定ALV。在一些例子中，手持式設(shè) 備(例如，手持式肺活量計(jì)）用于在強(qiáng)制呼氣期間測量從受試者口中呼出的氣體體積。氣體 的殘留體積(RV)在完整呼氣結(jié)束時(shí)保持在肺中，因?yàn)楹粑到y(tǒng)的機(jī)械特性不允許肺完全塌 陷。因此，肺活量計(jì)不能測量TGV。相反，肺活量計(jì)測量肺容量的相對變化，也被稱為體積差 異(例如，肺活量(VC))，以及在給定的時(shí)間段吸入或呼出的氣體體積(例如，一秒鐘內(nèi)的強(qiáng) 制呼氣量(FEVO)。
[0077] 在一些示例中，裝置(例如，呼吸力學(xué)裝置）用于通過以一個(gè)或多個(gè)頻率測量機(jī)械 阻抗來確定呼吸系統(tǒng)的各種機(jī)械性能。例如，可以通過使用多種設(shè)備和技術(shù)比如脈沖振蕩 (I0S)、強(qiáng)迫振蕩技術(shù)(F0T)以及流動(dòng)中斷(FI)來測量呼吸力學(xué)。呼吸力學(xué)裝置已被證明是 不能準(zhǔn)確地估算ALV，這是典型的，其就機(jī)械術(shù)語來說表示為胸部氣體順應(yīng)性(C g = ALV除以 肺泡壓力）。相反，這些設(shè)備可以精確測量機(jī)械性能，比如呼吸系統(tǒng)阻力(Rrs)(和/或其相反 的呼吸系統(tǒng)彈性(E rs)、呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性(Crs)、氣道阻力(Raw)、肺組織順應(yīng)性(C tlss)、肺組織 阻力(Rtiss)、胸壁順應(yīng)性(Ccw)、以及胸壁阻力(R cw)。
[0078] 其他設(shè)備(例如，流動(dòng)中斷裝置)還可以用于測量呼吸力學(xué)和肺功能參數(shù)。例如，流 動(dòng)中斷裝置用于在中斷期間測量氣道阻力(R int)。此外，先進(jìn)的流動(dòng)中斷裝置可以允許受試 者在流動(dòng)中斷事件期間從氣體的密閉容器呼吸更加舒適。
[0079] 雖然肺功能設(shè)備和呼吸力學(xué)設(shè)備可能無法直接測量ALV，但是在一些情況下，通過 使用這種設(shè)備獲得的肺功能參數(shù)的一些測量與健康患者中的ALV相關(guān)。例如，Raw與ALV逆相 關(guān)。另外，C tiss直接相關(guān)于ALV。此外，F(xiàn)EVjPVC與健康患者中的ALV相關(guān)。
[0080] 雖然在肺功能參數(shù)的測量與健康患者中的TGV之間存在相關(guān)性，但是這樣的相關(guān) 性單獨(dú)沒有產(chǎn)生如由美國胸科協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)定義的ALV的臨床上可接受的計(jì)算，尤其是對于具 有呼吸系統(tǒng)疾病的受試者來說。
[0081] 調(diào)查人員還探討了更復(fù)雜的方法來從測量肺活量測定、呼吸力學(xué)、或呼吸動(dòng)力學(xué) 的手持式或臺(tái)式設(shè)備確定ALV。然而，所有的方法都未能產(chǎn)生ALV的臨床上可接受的計(jì)算。例 如，從呼吸力學(xué)測量得到的數(shù)據(jù)即使是在擴(kuò)展到寬范圍的強(qiáng)迫頻率時(shí)已被證明是不足以推 斷個(gè)體受試者中的絕對肺容積。同樣地，從強(qiáng)制呼氣演習(xí)中獲得的數(shù)據(jù)已被證明是不充分 的。這種故障可能部分地歸因于人肺中的氣體分布的動(dòng)力學(xué)是復(fù)雜的，阻塞性肺疾病中尤 其如此。復(fù)雜性使得從肺的理想化機(jī)械模型和/或物理原理來開發(fā)ALV的方程很難不可能。 此外，這種故障還可能部分地歸因于數(shù)據(jù)解釋經(jīng)常擱置于將呼吸阻抗數(shù)據(jù)擬合到理想化的 數(shù)學(xué)模型，其中存在同樣良好擬合數(shù)據(jù)的寬范圍模型。在其他情況下，這種故障可能源于使 數(shù)據(jù)擬合到簡單和/或預(yù)定義的物理形式的數(shù)學(xué)方程。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，不能確定ALV的 有用推算。
[0082]更重要的是，由于ALV的測量可以由臨床醫(yī)生用于診斷呼吸疾病、跟蹤呼吸疾病的 進(jìn)展以及開發(fā)治療，所以計(jì)算ALV的任何單一方法應(yīng)為健康和患病患者人群產(chǎn)生有效的測 量。在這方面，建立呼吸力學(xué)、肺活量測定、和/或其它肺功能參數(shù)與既臨床準(zhǔn)確又適用于健 康和患患者群的ALV之間的數(shù)學(xué)關(guān)系是不平凡的。許多例子顯示了這些關(guān)系的非平凡性質(zhì)。 例如，在呼吸道阻塞性疾?。ɡ缦┲?，氣道阻力可能會(huì)升高，而ALV可以保持不變或增 加。相比于健康人的組織順應(yīng)性，在破壞性的肺疾?。ɡ绶螝饽[）中的組織順應(yīng)性可以升 高，而ALV相比于健康人的ALV來說則可以更低或更高。在呼吸力學(xué)和/或肺功能的測量參數(shù) 中的這些疾病相關(guān)的差異應(yīng)被考慮，以便從所測量的參數(shù)準(zhǔn)確地推算ALV。
[0083]在一些示例中，算法可被用于產(chǎn)生數(shù)學(xué)方程，用于從通過使用一個(gè)或多個(gè)設(shè)備(例 如肺活量測定和呼吸力學(xué)設(shè)備或其它手持式、臺(tái)式或落地式呼吸功能設(shè)備)測量的一個(gè)或 多個(gè)輸入?yún)?shù)來計(jì)算特定期望的輸出參數(shù)(例如ALV)。數(shù)學(xué)方程可能無法完全從物理原理 (例如波義耳定律)導(dǎo)出，而是通過使用數(shù)據(jù)分析(例如數(shù)據(jù)挖掘)技術(shù)來部分地或全部地確 定。
[0084] 圖1示出了示例性肺測量裝置100,其配置成根據(jù)本公開執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)過程和操 作。在一些實(shí)施方式中，裝置1〇〇可以是手持式肺活量計(jì)。在一些實(shí)施方式中，裝置1〇〇可用 于執(zhí)行在本公開中描述的一個(gè)或多個(gè)操作，例如方法600的一個(gè)或多個(gè)步驟。例如，在圖 11A-11B中示出了源于采用裝置100執(zhí)行的這種操作的示例性數(shù)據(jù)。
[0085] 如圖所示，裝置100包括聯(lián)接到呼吸管102的細(xì)菌過濾器110,該呼吸管包括氣流傳 感器(例如，流量傳感器、壓力差傳感器、和/或這二者）。裝置100還包括控制器140,其與呼 吸管102通信聯(lián)接，以接收例如來自氣流傳感器的測量，并且執(zhí)行關(guān)于這些測量的一個(gè)或多 個(gè)操作和/或采用它們。
[0086] 例如，一般來說，裝置100通過測量(例如采用氣流傳感器)強(qiáng)迫呼氣體積或者在特 定持續(xù)時(shí)間內(nèi)比如在一秒鐘內(nèi)患者可以從他/她的肺呼出的空氣量來測定肺功能。裝置1〇〇 還可以采用氣流傳感器來測量強(qiáng)迫肺活量(FVC)或患者可以從他/她的肺排出的空氣總量。 至少部分地基于這兩個(gè)測量，患者可以在一口氣中排出的空氣總量可以由控制器140確定。 例如，通過使用這些測量，醫(yī)學(xué)專業(yè)人員可以確定患者的肺活量計(jì)讀數(shù)是否表示正?？?