健康和疾病的诊断定制制造技术

本发明专利技术常规和特别地涉及能够进行针对个体的诊断并且能够控制效应器以提供治疗或针对个体机能提升的计算机化设备。本发明专利技术集成了能检测来自可测量身体系统信号的传感器以及外部机器，以形成基于时间的常规健康和特别身体机能健康的自适应数字网络。本发明专利技术可应用于睡眠和清醒状态、睡眠呼吸紊乱、其他呼吸障碍、记忆力和认知、对肥胖或心脏衰竭的监测和响应、对其他状况的监测和响应以及一般机能的增强。

Health and disease diagnosis customization

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】健康和疾病的诊断定制
本专利技术常规和特别地涉及能够进行针对个体的诊断并且能够控制效应器以提供治疗或针对个体机能提升的计算机化设备。本专利技术集成了能检测来自可测量身体系统信号的传感器以及外部机器，以形成基于时间的常规健康和特别身体机能健康的自适应数字网络。可测量的身体系统包括中枢和周围神经系统、心血管系统、呼吸系统、骨骼肌和皮肤、以及任何其他能够产生可测量信号的身体系统。外部机器包括诊断传感器，医疗刺激或修复设备和/或可能是消费级设备的非医疗级设备。本专利技术可应用于睡眠和清醒状态、睡眠呼吸紊乱、其他呼吸障碍、记忆力和认知、对肥胖或心脏衰竭的监测和响应、对其他状况的监测和响应以及常规机能的增强。本公开概述了本专利技术的几种应用，以示例性的方法和系统来增强睡眠相关的身体功能，以用于正常个体或患有睡眠呼吸紊乱的患者。本申请通过引用并入整个律师代理案卷#2480-2PCT(申请PCT/US15/46819，2015年8月25日提交)以及整个律师案卷#2480-3PCT(申请PCT/US15/47820，2015年8月31日提交)。
技术介绍
人体早已与人造设备或机器连接。假肢由木材、金属和其他材料制成，已有数百年历史。通过最新的技术进步，现在复杂的材料、设计和控制被经常用于特定用途的设备-例如机器人肢体(例如singularityhub.com/2013/07/24/darpas-brain-controlled-prosthetic-arm-and-a-bionic-hand-that-can-touch)或葡萄糖感应胰岛素输液泵。许多身体任务是由大脑(中枢神经系统)和/或周围神经系统调解的。这些功能包括经典的“神经”功能，例如视觉或听觉，还包括几乎所有的日常生活活动，包括学习；移动或操作机器。一些任务是由中枢和/或周围神经系统以外的系统调解的，许多任务是由神经系统和非神经系统任务的组合来执行的。在许多情况下，身体执行任务的能力受到限制。约束有多种形式，并且可以是功能性的或生理性的。功能性的限制可能包括经典疾病，例如直接限制个人移动脚部能力的中风。功能性的限制还可能包括由于缺乏培训；知识或技能的掌握或由于废置而导致的任务表现不佳。其他功能性的限制包括其他身体系统的正常或异常功能，例如睡眠呼吸紊乱导致的肌肉疲劳。生理性约束包括防止肢体在封闭空间中运动的外部障碍物，例如可能影响战士或潜水员的冷或热或其他形式的电磁效应，从而阻止肌肉运动。生理性限制也可能与疾病重叠，例如截肢导致的肢体缺失在两种类别中都适用。当前缺少的是如何可以使用设备来“智能地”调整健康监测，或提供治疗以恢复失去的功能，或增强特定个体的现有功能。当检查正常人脑如何轻松地感知、整合和控制身体功能时，以前和当前设备无法自动监视健康、调整治疗和/或恢复或增强功能，这一点非常明显。现有技术已广泛研究但尚未精确定义，大脑或神经系统的哪些区域控制身体任务，以及它们如何与网络中的其他生理功能(例如器官系统)相互作用。简单的身体任务，例如移动左臂的二头肌或从右手的食指进行感应，已定义明确并且通常每个个体保留一致。然而，功能映射或“地图集”甚至对于“简单的感觉”(如面部的视觉识别)也受到争议。包括“较高皮层”功能在内的其他身体功能既未明确定义也未得到保留。这些复杂的身体功能包括健康的呼吸、睡眠、认知、记忆力、情绪、警觉性、感觉运动神经活动以及许多其他功能。当前，尝试调节身体机能的机器通常基于对生理学的详细了解，对于大脑而言，这可能包括神经成像，大脑和周围神经的正常和异常功能映射。不幸的是，这样的详细知识通常是不完整的。在某种程度上，这是因为正常和异常任务的大脑位置映射通常在各个人之间有所不同，并且对于同一个人在不同时间也可能有所不同。因此，人们对大脑和其他调解许多身体功能的系统区域了解得很少。这包括睡眠控制，呼吸控制，记忆力，认知，精神表现等。即使对于看似很好理解(或很好的“映射”)的功能，生理学研究也提出了更多的不确定性，例如基于其他系统的功能或特定个体的健康状况随时间的变化。我们将功能域定义为与独特身体功能有关的所有元素的集合，有时与特定器官系统或导致整体功能(例如呼吸)的系统组合相关联。映射身体功能的功能域非常困难，尤其是对于涉及大脑的功能而言。然而，迫切需要感知和调节其功能改变可能导致疾病或机能欠佳的功能域。在传统理论中，睡眠和清醒是由包括下丘脑后部在内的大脑区域调节的，而记忆是由海马和边缘系统的其他区域编码的。但是，尚不清楚哪个大脑区域负责控制睡眠或调解睡眠呼吸暂停中的异常呼吸。控制单个气道肌肉的脑干区域具有更好的特征，例如控制舌运动的舌下神经(第十二颅神经)的核。然而，还不清楚这种核如何参与复杂的功能，例如异常呼吸以产生阻塞性睡眠呼吸暂停。结果，很难治疗这种情况或发现新颖的系统来物理或电调节诸如舌头的单个肌肉以减少阻塞。睡眠是一种身体功能，可整合神经系统，骨骼肌，心肺和其他身体系统。睡眠和清醒会交替发生，并且睡眠能激活随后的清醒，这是大多数器官系统正常运行所必需的。传统上，睡眠被认为受大脑干(原始大脑)的特定区域控制，该区域调节并受高级大脑(大脑皮层)的功能调节。这些区域继而控制呼吸肌、其他不受意识控制的肌肉(例如胃肠道和泌尿生殖道的括约肌)、随意肌(例如腿或手臂的肌肉)、感觉功能以及其他身体功能。几十年来的许多工作都在努力确定大脑的哪些区域调解睡眠的复杂身体功能。如上所述，尽管对于“简单”功能，例如控制定义的肌肉(例如，上臂的二头肌)或感觉(例如，右手食指)，已经很好地定义了功能映射，但是对于睡眠而言其清晰性却远远不够。受睡眠影响的多个器官系统之间的相互作用使得精确映射更为复杂。一个人的睡眠能力可能会在许多方面受到损害。最重要和最常见的是睡眠呼吸不足(呼吸减少)和呼吸暂停(呼吸停止)，其中睡眠呼吸障碍会中断睡眠功能，以及原发性睡眠紊乱(如失眠)，使得个人无法有效或充分睡眠。睡眠紊乱通常会对清醒产生负面影响，导致白天的嗜睡影响日常活动。睡眠紊乱还可能导致呼吸系统疾病(例如低氧和/或高二氧化碳水平)，并伴随新陈代谢影响，包括酸中毒，心脏疾病(例如衰竭和心律异常)，免疫系统疾病(导致易感染)，心理疾病(例如压力、抑郁和其他情绪紊乱、焦虑和精神病)，以及其他几种功能不佳和疾病的状态。睡眠呼吸暂停可能会是阻塞性的或中枢性的。阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)越来越多的被发现在打鼾、超重和可能出现后遗症如心力衰竭的人中。但是，OSA仍未得到充分诊断，可能会在没有这些经典特征的个体中发生。中枢性睡眠呼吸暂停也很常见，认识不足，并伴有诸如心力衰竭的合并症。中枢性睡眠呼吸暂停(CSA)也可能与阻塞性睡眠呼吸暂停同时发生，因为物理上打开喉咙肌肉并防止阻塞的治疗方法有时会留下呼吸暂停后遗症。如果不及时治疗，许多OSA患者会随着时间而发展成某种程度的CSA。阻塞性睡眠呼吸暂停是由睡眠中的部分或完全气道衰竭导致的。中枢性睡眠呼吸暂停是由于睡眠中呼吸肌对大脑的刺激减少。两种形式的诊断通常都使用隔夜多导睡眠图(PSG)进行，该测试本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于定制诊断以改善个体呼吸健康的方法，包括：/n从一个或多个传感器直接或间接地检测一个或多个信号，该信号在多个时间点与呼吸有关；/n基于从一种或多种信号中识别一次或多次呼吸，对个体进行呼吸健康诊断，并识别以下指标的一项或多项：(i)一种或多种健康症状的定量指标和(ii)一种或多种体格检查标志的量化指标中的一种或多种；其中，使用数学规则、数学加权、机器学习、统计相关性和应用呼吸健康阈值中的一项或多项来确定诊断定制；以及/n在一个或多个时间点提供定制诊断的表示。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于定制诊断以改善个体呼吸健康的方法，包括：
从一个或多个传感器直接或间接地检测一个或多个信号，该信号在多个时间点与呼吸有关；
基于从一种或多种信号中识别一次或多次呼吸，对个体进行呼吸健康诊断，并识别以下指标的一项或多项：(i)一种或多种健康症状的定量指标和(ii)一种或多种体格检查标志的量化指标中的一种或多种；其中，使用数学规则、数学加权、机器学习、统计相关性和应用呼吸健康阈值中的一项或多项来确定诊断定制；以及
在一个或多个时间点提供定制诊断的表示。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，呼吸健康的阈值是预定的或动态的。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，可以基于所述个体中的一种或多种记录模式、其他个体中的记录模式、患者历史、人群数据库、人群特征、机器学习和疾病类型，动态地调整呼吸健康的阈值。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个传感器与所述身体物理接触。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个传感器与所述身体无物理接触。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个信号是生物信号。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个信号是非生物信号。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个时间点包括一天或更多天以用于重复测试。


9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述生物信号选自以下一种或多种：来自呼吸道的与呼吸相关的声音，与呼吸相关的在身体表面上可检测到的声音，与呼吸相关的在身体表面上可检测到的振动，与呼吸相关的胸壁运动，与呼吸相关的腹部运动，与呼吸相关的心率模式，与呼吸相关的心输出量变化，与呼吸相关的身体氧合水平，与呼吸相关的身体化学水平，与呼吸相关的皮肤电化阻力，与呼吸相关的脑功能和与呼吸有关的体色水平。


10.根据权利要求1所述的方法和系统，其中，所述一个或多个信号选自与呼吸相关的一个或多个压力水平，与呼吸相关的一个或多个环境声音水平，与呼吸相关的一个或多个振动水平，与呼吸相关的温度水平更高，以及与呼吸相关的一种或多种气体成分水平，及其组合。


11.根据权利要求1所述的方法，其中，健康症状的定量指标包括“停止-砰”问卷和疾病调查得分中的一项或多项。


12.根据权利要求1所述的方法，其中，健康症状的定量指标包括埃普沃思嗜睡量表得分、生活质量调查得分和症状调查得分中的一项或多项。


13.根据权利要求1所述的方法和系统，其中，健康症状的定量指标包括中枢和周围神经系统、心血管系统、呼吸系统、骨骼肌和皮肤的一种或多种测量。


14.根据权利要求1所述的方法，其中，身体检查体征的定量指标包括“停止-砰”的成分和相关分数。


15.根据权利要求1所述的方法，其中，身体检查体征的定量指标测量中枢和周围神经系统、心血管系统、呼吸系统、骨骼肌和皮肤中的一个或多个。


16.根据权利要求1所述的方法，其中，非呼吸的信号被识别为与呼吸相关的和与呼吸无关的呼吸成分。


17.根据权利要求16所述的方法，其中，与呼吸相关的成分包括正常呼吸、咳嗽、打鼾和喘息中的一种或多种。


1...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑吉夫·M·纳拉扬，鲁奇尔·塞拉，
申请(专利权)人：瑞桑尼有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US