Система для определения и раннего прогнозирования приближения обострений у пациентов, страдающих от хронического обструктивного заболевания легких

1. Система (S) для определения и раннего предупреждения случаев приближающихся острых нарушений у пациентов с хроническим обструктивным заболеванием легких, содержащая:
по меньшей мере одно устройство (D) для определения физиологических параметров (R), которые могут применяться к упомянутому контролируемому пациенту;
по меньшей мере один таймер для определения временных интервалов, таких как дата и время, связанных с упомянутыми физиологическими параметрами (R);
по меньшей мере одно устройство подачи звуковых и/или визуальных сигналов тревоги, способное к подаче звукового и/или визуального выходного предупредительного сигнала, связанного с упомянутыми физиологическими параметрами (R);
логический блок управления (С), соединяемый с упомянутым по меньшей мере одним устройством (D) и по меньшей мере с одним таймером и способный управлять упомянутым по меньшей мере одним устройством подачи сигналов, а также принимать на входе упомянутые определяемые физиологические параметры (R) и упомянутые временные интервалы; причем логический блок управления (С) снабжен программой обработки, в которой первоначально сохраняются пороги заданных значений, достигаемых физиологическими параметрами (R), и которая выполняет следующие шаги:
связывание упомянутых определяемых физиологических параметров (R) с временными интервалами, в которых имело место их определение;
для каждого момента времени определения, посылку измеренных физиологических параметров (R) в алгоритм вычисления статистических показателей;
сравнение статистических показателей, полученных на предшествующем шаге, с заданным порогом и активизацию по меньшей мере одного устройства подачи сигналов для подачи звукового и/или визуального предупредительного сигнала, если по меньшей мере один из статистических показателей превышает соответствующий заданный порог.
2. Система (S) по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что упомянутое по меньшей мере одно устройство (D) является пульсоксиметром, который определяет следующие физиологические данные:
2
- насыщение гемоглобина кислородом (SpO); и
- частоту сердечных сокращений (HR);
в следующих заданных временных кадрах, сканируемых упомянутым таймером:
Morning
- интервале утренних часов (C);
Afternoon
- интервале дневных часов (C);
Evening
- интервале вечерних часов (C).
3. Система (S) по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что упомянутый логический блок управления (С) содержит
1
первый блок (C), сконфигурированный для осуществления упомянутого связывания определяемых физиологических параметров (R) с временными кадрами, в которых имело место их определение, для получения следующих регистраций:
- утренних регистраций (, );
- дневных регистраций (, );
- вечерних регистраций (, ); и
2
второй блок (С), содержащий нейронную сеть, реализованную двоичным конечным автоматом (BFSM), сконфигурированным для обработки упомянутых сгруппированных входных данных согласно программе обработки.
4. Система (S) по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что упомянутый двоичный конечный автомат (BMSF) выполняет
2
2
первый шаг калибровки для установки упомянутых заданных порогов значений Р=(ε, WeightSpO, WeightHR, к, λ), представляющих типичные тенденции физиологических параметров насыщения гемоглобина кислородом (SpO) и частоты сердечных сокращений (HR), измеряемых у контролируемого пациента, и
2
2
Morning
Afternoon
Evening
второй шаг обучения в отношении физиологических параметров насыщения гемоглобина кислородом (SpO) и частоты сердечных сокращений (HR), на котором конечный автомат (BMSF) обучается тенденции насыщения гемоглобина кислородом (SpO) и частоты сердечных сокращений (HR) конкретного контролируемого пациента в заданных временных кадрах утра (C), дня (C) и вечера (C).
5. Система (S) по п. 3 или 4, отличающаяся тем, что упомянутая программа обработки выполняет следующие шаги для вычисления упомянутых статистических показателей:
morning(HR)
afternoon(HR)
evening(HR)
- вычисление среднего значения упомянутых регистраций утром (, ), днем (, ) и вечером (, ), получение средних значений для утра (, Average), дня (, Average) и вечера (, Average);
morning(HR)
afternoon(HR)
evening
HR
- вычисление среднеквадратического отклонения упомянутых регистраций утром (, ), днем (, ) и вечером (, ) получение значений среднеквадратического отклонения для утра ( Devst), дня (, Devst) и вечера (, Devst()),
- вычисление взвешенной комбинации или взвешенного показателя оксиметрии Oximetry Weighted Score (WOS) для каждого класса времени:
,
- сравнение упомянутых статистических показателей, полученных на предыдущих шагах, с упомянутыми заданными порогами величин.
6. Система (S) по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что упомянутый двоичный конечный автомат (BMSF) переходит в следующие состояния, связанные с критическими событиями предупреждения:
HR
HR
HR
сигнал тревоги по HR, когда для двух последовательных регистраций (R) присутствует условие X>Average+K*Devst, в котором значение K определяется на шаге самообучения упомянутого BMSF;
сигнал тревоги по точечному показателю оксиметрии, когда присутствует условие ;
2
сигнал тревоги по SpO, когда , где γ∈[80, 95];
сигнал тревоги при отсутствии данных в случае отсутствия двух последовательных регистраций (R);
сигнал тревоги по показателю оксиметрии, связанный с позицией тревоги, достигаемой, когда запись выполняет одно из следующих условий:
Предупреждение 1: ,
Предупреждение 2: ,
Предупреждение 3: .
Сигнал тревоги по вызывающему беспокойство показателю оксиметрии: ,
1
2
3
2critical
где В, В, B∈[0, 1] и SpO - критическая величина насыщения кислородом, обычно равная 0,9%.
2
7. Система (S) по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что упомянутые состояния сигнала тревоги по HR, сигнала тревоги по точечному показателю оксиметрии, сигнала тревоги по SpO, сигнала тревоги при отсутствии данных и сигнала тревоги по показателю оксиметрии подаются как входные данные для упомянутого устройства подачи звуковых и/или оптических сигналов тревоги, которое подает звуковые и/или визуальные сигналы для каждого соответствующего состояния.
8. Система (S) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что она содержит множество датчиков, способных к определению дополнительных физиологических параметров у контролируемого пациента.
9. Система (S) по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что упомянутые датчики включают акселерометр для определения движений пациента и/или спирометр для определения объема его легких, чтобы обеспечить входные данные для логического устройства управления (С).
2
10. Система (S) по любому из пп. 4-9, отличающаяся тем, что на упомянутом шаге калибровки конечного автомата (BMSF) используется алгоритм самообучения, параметры конфигурации которого Р=(ε, WeightSpO, WeightHR, к, λ) могут быть установлены пользователем.
11. Система (S) по любому из пп. 4-9, отличающаяся тем, что упомянутый конечный автомат (MSFB) обучается параметрам Р согласно следующим шагам:
Weighted
- подготовка набора регистраций (R) для проверки правильности, при этом, фиксируя возможную конфигурацию параметров , проверяют алгоритм и оценивают взвешенную точность acc;
2
- испытание упомянутых параметров с помощью установки значения данных WeightHR равным 1, в то время как значение элемента данных WeightSpO может изменяться между 1 и 20;
2
- определение набора упомянутых параметров  путем получения декартова произведения возможных комбинаций параметров Р=(ε, WeightSpO, WeightHR, к, λ);
- выбор конфигурации параметров Р*, которая должна использоваться системой (S), посредством выбора комбинации параметров, которая максимизирует взвешенное значение точности, согласно формуле .
i+1
i
12. Система (S) по любому из пп. 6-11, отличающаяся тем, что упомянутый параметр λ∈[0,1, …, i, …, 0,09]∪[1, …, j, …, 10], где i∈ℜ и j∈ℜ, и λ-λ=0,01, а упомянутый параметр k∈[1, …, i, …, 10], где i∈ℵ.