СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ФУНКЦИЕЙ ЛЕГКИХ ПАЦИЕНТА
METHOD AND SYSTEM FOR LUNG FUNCTION MONITORING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к способу и системе для наблюдения за здоровьем пациента, и, в частности, относится к способу и системе для определения показателя функции легких пациента.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Потеря или снижение функции легких у пациентов с кистозным фиброзом (CF) связано с повышенной смертностью и варьируется между индивидами и со временем. Тактику ведения этих пациентов можно было бы улучшить, если ухудшение функции легких или надвигающиеся обострения болезни легких можно было прогнозировать или обнаружить на ранней стадии. Число и тяжесть обострений болезни легких влияют на конечный исход заболевания, ускоряя общее ухудшение состояния пациента. Обострения определяются острым началом легочных симптомов, таких как одышка, усиление кашля, изменение цвета мокроты, и потерей аппетита и веса. Обнаружение острого начала этих доклинических симптомов позволило бы избежать дорогостоящей и ненужной госпитализации для проведения внутривенной (IV) антибиотикотерапии, делая возможной своевременное не экстренное вмешательство клинициста или другого работника здравоохранения.
Было опубликовано несколько методов, которые предназначены для помощи медицинскому работнику в оценке легочного статуса пациентов с кистозным фиброзом, часто привлекающих параметры спирометрии и показатели рентгенографии органов грудной клетки. В случае ”Pulmonary Outcome Prediction for Cystic Fibrosis Patients“ Kraemer, R. и Thamrin, C. Pediatr Pulmonol 45: 1153-1155, 2010, комплексный, суммарный показатель получается из ретроспективных данных. Некоторые методы, такие как представленные в ЕР 2245985, предполагают использование конкретного дыхательного устройства, в первую очередь для использования пациентами с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ). Были описаны другие более общие способы отслеживания клинических эпизодов, которые включают в себя измерение ряда физиологических параметров, и были определены различные биологические маркеры, которые могут использоваться для обнаружения обострений.
Учитывая, что пациенты с кистозным фиброзом не могут часто посещать клиники и бывают длительные периоды, когда они самостоятельно управляют своим состоянием, пока ведут нормальную активную жизнь, способы обнаружения обострений не могут опираться на «старые» данные, полученные в ходе предыдущих посещений клиники, также пациенты не могут ждать до следующего положенного посещения больницы.
Таким образом, существует потребность в усовершенствованном способе и системе для определения показателя функции легких пациента. В частности, желательно иметь возможность получить показатель функции легких пациента из параметров, которые могут быть получены от устройства, которое может использоваться в домашней обстановке пациента. Желательно также обеспечить раннюю индикацию того момента, когда функция легких пациента ухудшается.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Самостоятельное управление состоянием, таким как кистозный фиброз, может включать в себя регулярное использование дыхательного устройства, такого как распылитель, который используется для введения лекарственного средства пациенту. В некоторых случаях пациенту, использующему такое устройство, может потребоваться выполнить ряд определенных дыхательных движений, таких как продолжительные, медленные вдохи (которые желательны, так как они улучшают эффективность лечебной процедуры).
Однако пациенты с плохой функцией легких могут быть не в состоянии вдыхать в течение требуемого периода времени и могут потребоваться частые и относительно длительные периоды паузы между выдохом и началом следующего вдоха. Таким образом, было осознано, что хороший показатель функции легких пациента может быть задан, как количество времени, пропорциональное тому, за которое пациент вдыхает во время использования устройства и/или количеством времени, за которое пациент должен отдыхать между выдохом и началом следующего вдоха.
Таким образом, в соответствии с первым аспектом изобретения предложен способ наблюдения за функцией легких пациента, причем способ содержит определение одного или обоих из времени вдоха и времени паузы для пациента, который использует дыхательное устройство, причем одно или оба из времени вдоха и времени паузы для пациента, определяется из измерений, полученных от дыхательного устройства, причем время вдоха - это время, в течение которого пациент вдыхает через дыхательное устройство, а время паузы - время между окончанием выдоха и началом следующего вдоха; и анализ определенных одного или обоих из времени вдоха и времени паузы для определения показателя функции легких пациента.
Предпочтительно этап определения одного или обоих из времени вдоха и времени паузы включает в себя измерение потока воздуха через дыхательное устройство, когда пациент вдыхает и выдыхает через дыхательное устройство, и определение одного или обоих из времени вдоха и времени паузы, когда направление потока воздуха через дыхательное устройство изменяется. Это означает, что изобретение может быть интегрировано в существующее дыхательное устройство, такое как распылитель, используемый пациентом, пациенту нет необходимости использовать отдельное устройство для обеспечения показателя функции своих легких.
В некоторых вариантах осуществления пациенту может потребоваться вдыхать через дыхательное устройство в течение заданного времени вдоха. Заданное время вдоха может быть постоянным или оно может быть увеличено для следующего вдоха пациентом, если пациент вдыхает в течение времени, равного или превышающего заданное время вдоха.
В предпочтительном варианте осуществления этап анализа определенного одного или обоих из времени вдоха и времени паузы для определения показателя функции легких пациента содержит определение отношения времени вдоха к времени паузы.
В другом предпочтительном варианте осуществления этап анализа определенного одного или обоих из времени вдоха и времени паузы для определения показателя функции легких пациента содержит определение отношения времени паузы и общего времени, в которое дыхательное устройство используется пациентом.
Временем вдоха может являться одно или более из времени, в течение которого пациент вдыхает через дыхательное устройство за один дыхательный цикл, среднего времени, за которое пациент вдыхает через дыхательное устройство за множество дыхательных циклов, и общего времени, которое пациент вдыхает через дыхательное устройство за множество дыхательных циклов. Кроме того, время паузы может являться одним или более из: времени между окончанием выдоха и началом следующего вдоха в течение одного дыхательного цикла, средним временем между окончанием выдоха и началом следующего вдоха за множество дыхательных циклов, и общим временем между окончанием выдоха и началом следующего вдоха за множество дыхательных циклов.
Предпочтительно этап анализа определенного одного или обоих из времени вдоха и времени паузы для определения показателя функции легких пациента дополнительно включает в себя сравнение определенной показателя с одним или более пороговыми значениями.
Предпочтительно этап анализа определенных одного или обоих из времени вдоха и времени паузы для определения показателя функции легких пациента дополнительно включает в себя сравнение определенного показателя с одним или более ранее определенными показателями функции легких пациента для определения изменения в функции легких пациента. Таким образом можно оценить функцию легких пациента с течением времени и помочь предвидеть периоды, когда вероятно, что функция легких пациента будет значительно нарушена. Предпочтительно, определенное изменение функции легких пациента сравнивается с одним или более пороговыми значениями.
Этап анализа может дополнительно содержать определение скорости изменения функции легких пациента. Предпочтительно, определенная скорость изменения функции легких пациента сравнивается с одним или более пороговыми значениями.
В соответствии со вторым аспектом изобретения, предложен компьютерный программный продукт, содержащий машиночитаемый код, причем машиночитаемый код выполнен таким образом, что при исполнении кода любым подходящим компьютером или процессором компьютер или процессор выполнен с возможностью выполнять любой из способов, описанных выше.
В соответствии с третьим аспектом изобретения, предложена система для использования при наблюдении за функцией легких пациента, при этом система содержит блок обработки, выполненный с возможностью получения измерений одного или обоих из времени вдоха и времени паузы для пациента, который пользуется дыхательным устройством, причем время вдоха - это время, в течение которого пациент вдыхает через дыхательное устройство, а время паузы - время между окончанием выдоха и началом следующего вдоха; и анализа определенных одного или обоих из времени вдоха и времени паузы для определения показателя функции легких пациента.
Система может дополнительно содержать дыхательное устройство, через которое пациент должен вдыхать и выдыхать, при этом дыхательное устройство выполнено с возможностью получения измерений для использования блоком обработки при определении одного или обоих из времени вдоха и времени паузы для пациента.
В некоторых вариантах осуществления блок обработки является частью дыхательного устройства. В альтернативных вариантах осуществления блок обработки отделен от дыхательного устройства.
Предпочтительно измерения одного или обоих из времени вдоха и времени паузы, получают посредством датчика, который измеряет поток воздуха через дыхательное устройство, когда пациент вдыхает и выдыхает через дыхательное устройство, и процессор выполнен с возможностью определения измерений одного или обоих из времени вдоха и времени паузы из времени, когда направление потока воздуха через дыхательное устройство изменяется.
В некоторых вариантах осуществления дыхательное устройство может быть выполнено с возможностью работы в заданном режиме вдоха, в котором от пациента требуется или ему рекомендуется вдыхать в течение заданного времени вдоха. Заданное время вдоха может быть постоянным или оно может быть увеличено пациентом для следующего вдоха, если пациент вдыхает в течение времени, равного или превышающего заданное время вдоха.
В предпочтительном варианте осуществления процессор выполнен с возможностью анализа определенных одного или обоих из времени вдоха и времени паузы для определения показателя функции легких пациента путем определения отношения времени вдоха к времени паузы.
В другом предпочтительном варианте осуществления процессор выполнен с возможностью анализа определенных одного или обоих из времени вдоха и времени паузы для определения показателя функции легких пациента путем определения отношения времени паузы и общего времени, в которое дыхательное устройство используется пациентом.
Время вдоха может представлять собой одно или более из: времени, в течение которого пациент вдыхает через дыхательное устройство за один дыхательный цикл, среднего времени, за которое пациент вдыхает через дыхательное устройство за множество дыхательных циклов, и общего времени, в течение которого пациент вдыхает через дыхательное устройство за множество дыхательных циклов. Кроме того, время паузы может являться одним или более из: времени между окончанием выдоха и началом следующего вдоха за один дыхательный цикл, среднего времени между окончанием выдоха и началом следующего вдоха за множество дыхательных циклов, и общего времени между окончанием выдоха и началом следующего вдоха за множество дыхательных циклов.
Предпочтительно процессор выполнен с возможностью анализа определенных одного или обоих из времени вдоха и времени паузы для определения показателя функции легких пациента, дополнительно сравнивая определенный показатель с одним или более пороговыми значениями.
Предпочтительно процессор выполнен с возможностью анализа определенных одного или обоих из времени вдоха и времени паузы для определения показателя функции легких пациента путем сравнения определенного показателя с одним или более ранее определенными показателями функции легких пациента для определения изменения в функции легких пациента. Таким образом, можно оценить функцию легких пациента с течением времени и помочь предвидеть периоды, когда вероятно, что функция легких пациента будет значительно нарушена. Предпочтительно определенное изменение функции легких пациента сравнивается с одним или более пороговыми значениями.
Процессор дополнительно может быть выполнен с возможностью определения скорости изменения функции легких пациента. Предпочтительно определенная скорость изменения функции легких пациента сравнивается с одним или более пороговыми значениями.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания изобретения и для того, чтобы показать более четко, как оно может быть осуществлено, обратимся теперь лишь в качестве примера к сопровождающим чертежам, на которых:
на Фиг. 1 представлена система в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
на Фиг. 2 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ наблюдения за функцией легких пациента в соответствии с вариантом осуществления изобретения; и
на Фиг. 3 представлен график, иллюстрирующий время вдоха и время паузы, измеренные в вариантах осуществления изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На Фиг. 1 показана примерная система 1 в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Система содержит распылитель 2, который используется для введения лекарственного средства пациенту в соответствии с планом лечения, и удаленный терминал 3, который может по выбору соединяться с распылителем 2 для получения данных о дыхательной деятельности пациента во время использования распылителя 2.
Распылитель 2, показанный на Фиг. 1, является распылителем на основе пьезо-сита, которое является общеупотребительным для формирования аэрозолей в устройстве введения лекарственных средств. В распылителях 2 этого типа пьезоэлектрический элемент колеблет пластину сопла (также называемую ситом) для получения струи мелкодисперсного аэрозоля.
Распылитель 2 содержит тело или корпус 4, имеющий впуск 6 и выпуск 8, расположенные таким образом, что когда пользователь распылителя 2 вдыхает через выпуск 8, воздух втягивается в распылитель 2 и проходит через него через впуск 6 и выпуск 8 и в организм пользователя. Выпуск 8, как правило, выполнен в виде мундштука, или лицевой или носовой маски, или в форме, пригодной для соединения с отдельным сменным мундштуком или лицевой или носовой маской. Корпус 4, впуск 6 и выпуск 8 также расположены таким образом, что пользователь может выдыхать через распылитель 2.
Распылитель 2 содержит распылительную камеру 10, расположенную между впуском 6 и выпуском 8, которая содержит жидкость 12, например лекарственное средство или лекарственный препарат, который подлежит распылению (т.е. превращению в мелкодисперсный туман или спрей). Распылитель 2 выполнен таким образом, что мельчайшие капли распыленной жидкости 12 соединяются с воздухом, поступающим через распылитель 2, когда пользователь вдыхает, для введения дозы лекарственного средства или лекарственного препарата пользователю.
Датчик 13 потока воздуха расположен в распылителе 2, который определяет направление, в котором воздух протекает через корпус 4. Датчик 13 потока воздуха может быть также выполнен с возможностью измерения скорости воздуха. Информацию от датчика 13 потока воздуха можно использовать для определения того, когда пользователь вдыхает и выдыхает. Выходной сигнал от датчика 13 потока воздуха может быть аналоговым или цифровым сигналом, указывающим направление и величину воздушного потока в непосредственной близости от датчика 13. В альтернативных вариантах осуществления датчик 13 потока воздуха может быть заменен датчиком давления воздуха или датчиком любого другого типа, который может определять направление потока воздуха через распылитель 2.
Привод 14 предназначен для взбалтывания или колебания жидкости 12, удерживаемой в распыляющей камере 10. Привод 14 обычно выполнен в виде пьезоэлектрического элемента, хотя специалистам в данной области техники будет понятно, что можно использовать другие формы привода 14. Пьезоэлектрический элемент 14 может быть покрыт пластиковым или металлическим защитным слоем, чтобы избежать прямого контакта между пьезоэлектрическим элементом и жидкостью 12 (хотя можно использовать альтернативные виды материалов для защитного слоя).
Пластина 16 сопла предусмотрена в распылительной камере 10 для распыления жидкости 12, когда жидкость 12 колеблется посредством привода 14. Пластина 16 сопла, как правило, имеет вид сита или мембраны, имеющей множество мелких отверстий или сопел, через которые могут проходить небольшие количества жидкости. Размер (диаметр) сопел в сопловой пластине 16 определяет, помимо всего прочего, размер капелек жидкости, образующихся, когда приводится в действие распылитель 2. В некоторых вариантах осуществления пластина 16 сопла может быть отделена от распылителя 2 таким образом, что он может быть очищен или полностью заменен в случае необходимости.
На Фиг. 1 привод 14 отделен от сопловой пластины 16 и расположен на нижней части распылительной камеры 10 или вблизи нее, чтобы перемешивать жидкость 12, хотя в качестве альтернативы привод 14 может соприкасаться с сопловой пластиной 16 или быть ее частью, и может колебать пластину сопла 16 таким образом, чтобы распылять жидкость 12.
При использовании жидкость 12 заполняет распылительную камеру 10 до высоты пластины 16 сопла. Следует иметь в виду, что жидкость 12 в распылительной камере 10 будет убывать по мере работы распылителя 2, и необходимо добавлять больше жидкости 12 в распылительную камеру 10, чтобы поддерживать жидкость 12 на требуемом уровне в распылителе 2 для продолжения работы. Таким образом, распылитель 2 содержит дозирующую камеру или камеру-резервуар 18, которая хранит жидкость для пополнения жидкостью 12 камеры 10. Жидкость из дозирующей камеры 18 может течь в распылительную камеру 10 через соединительную трубку 20 за счет действия силы тяжести и/или наполнения капилляров.
Дозирующая камера 18 удерживает общий объем жидкости 12, который должен быть распылен в течение одного использования распылителя 2.
Распылитель 2 дополнительно содержит блок 22 управления, который управляет работой распылителя 2. Блок 22 управления электрически соединен с датчиком 13 потока воздуха и приводом 14. Когда блок 22 управления определяет на основании информации, полученной от датчика 13 потока воздуха, о том, что пользователь вдыхает, блок 22 управления выдает управляющие сигналы на привод 14, побуждая привод 14 работать (вибрировать) и таким образом распылять жидкость 12 посредством вибрации или проталкивания жидкости 12 через сопловую пластину 16. Когда блок 22 управления определяет на основе информации, полученной от датчика 13 потока воздуха, что пользователь прекратил вдыхать, блок 22 управления может прекратить работу (вибрацию) привода 14. Эта операция включения/выключения привода 14 продолжается до тех пор, пока необходимое количество жидкости 12 не будет распылено.
Блок 22 управления включает в себя модуль 24 памяти для хранения рабочих параметров и/или программных инструкций для использования блоком 22 управления во время работы распылителя 2. Рабочие параметры могут относиться, например, к схеме лечебной процедуры, обеспечиваемой распылителем 2, такими как требуемое время лечебной процедуры, требуемый объем лечебной процедуры (дозы) и/или расход лекарства (т.е. объем жидкости, которая распыляется за единицу времени). Модуль 24 памяти может также хранить измерения от датчика 13 потока воздуха для последующей обработки для определения функции легких пациента согласно изобретению, и информацию о предыдущем использовании или использованиях распылителя 2 пациентом (любого из двух или обоих измерений от датчика 13 потока воздуха от предыдущего использования или использований и показателей функции легких пациента, полученных в этих предыдущих измерениях).
Блок 22 управления может дополнительно содержать дисплей 26 для отображения информации о состоянии распылителя 2 и пациента для пациента и пользовательский интерфейс 28, позволяющий пациенту приводить в действие распылитель 2. Такой дисплей 26 может содержать ЖК-экран или другой дисплей подходящего типа, или один или более светодиодов или световых индикаторов. Дисплей 26 может представлять информацию, указывающую, например, готов ли к использованию распылитель 2 и дозировку и время и/или оставшееся количество.
Пользовательский интерфейс 28 позволяет пользователю управлять распылителем 2. Пользовательский интерфейс может содержать одну кнопку, переключатель или другое средство ввода (такое как сенсорный экран), которое можно использовать для включения или другого приведения в действие распылителя 2, или множество кнопок или других средств ввода, которые позволяют пользователю выбирать различные настройки или дополнительные возможности распылителя 2.
Хотя на Фиг. 1 показан распылитель на основе пьезо-сита, специалистам в данной области техники следует иметь в виду, что изобретение не ограничено каким-либо конкретным типом распылителя, и можно использовать распылители, имеющие конфигурации или режимы работы, отличные от того, что показано на Фиг. 1, для обеспечения показателя функции легких согласно изобретению. Кроме того, следует иметь в виду, что изобретение не ограничено использованием с распылителями, и изобретение может быть реализовано в дыхательном устройстве любого типа, который требует того, чтобы пациент (пользователь) выполнял через него некоторое количество дыхательных циклов, и с помощью которого можно измерить период вдоха и/или период паузы.
Распылитель 2 может быть соединен пациентом с удаленным терминалом 3 с использованием проводных или беспроводных средств, и информация, сохраненная в модуле 24 памяти, может быть загружена на удаленный терминал 3. В частности, распылитель 2 может передавать сохраненные измерения от датчика 13 потока воздуха и/или показателя функции легких пациента (если модуль 22 управления выполнил необходимую обработку) на удаленный терминал 3. Удаленный терминал 3 может анализировать измерения таким образом, чтобы определить показатель текущей функции легких пациента в соответствии с настоящим изобретением, и при необходимости изменение функции легких с течением времени, и, если это необходимо (например, если будет установлено, что функция легких пациента ухудшается или, вероятно, значительно ухудшается), выдавать предупредительный сигнал пациентам, что они должны отрегулировать свою дозу лекарственного средства, посетить своего врача, или возможно получить экстренную помощь.
Удаленный терминал 3 может быть выделенным базовым блоком (включающим в себя, например, зарядную станцию) для распылителя 2, который находится в доме пациента или в вычислительном устройстве, принадлежащем к пациенту, таком как мобильный телефон, смартфон, КПК, портативная ЭВМ или настольная ЭВМ. В этих случаях удаленный терминал 3 может быть выполнен с возможностью передачи показателя функции легких пациента серверу или компьютеру работника здравоохранения, так что работник здравоохранения может ознакомиться с информацией и принять соответствующие клинические решения. Такая передача может включать в себя передачу через телекоммуникационную сеть и/или Интернет. В альтернативных вариантах осуществления удаленный терминал 3 может содержать сервер или компьютер работника здравоохранения, в этом случае распылитель 2 может быть выполнен с возможностью передачи информации, хранящейся в модуле 24 памяти, через телекоммуникационную сеть и/или Интернет на удаленный терминал 3.
Способ определения и наблюдения за функцией легких пациента в соответствии с вариантом осуществления изобретения показан на Фиг. 2. На первом этапе, этапе 101, который происходит, когда пациент собирается использовать распылитель 2 для введения дозы лекарственного средства, распылитель 2 заполняется требуемой дозой лекарственного средства и распылитель 2 приводится в действие.
На этапе 103 пациент вдыхает и выдыхает через распылитель 2. По мере того, как пациент вдыхает, датчик 13 потока воздуха в распылителе 2 обнаруживает поток воздуха через распылитель 2 в направлении пациента и блок 22 управления указывает приводу 14 распылить жидкость 12. Блок 22 управления указывает приводу 14 остановить распыление жидкости 12, когда измерения от датчика 13 потока воздуха показывают, что пациент перестал вдыхать (или в некоторых случаях незадолго до прогнозируемого конца вдоха), и либо задерживает дыхание (например, чтобы максимизировать время, которое распыленная жидкость находится в легких, что указывается, как правило, нулевым потоком воздуха через распылитель 2), либо выдыхает (на что указывает воздух, протекающий через распылитель 2 от пациента в направлении впуска 6 воздуха.
В то время, как пациент вдыхает и выдыхает через распылитель 2, блок 22 управления собирает и хранит измерения направления потока воздуха через распылитель 2 (этап 105).
Этапы 103 и 105 происходят до тех пор, пока требуемое количество жидкости 12 не распылится (что может быть измерено, например, на основании времени приведения в действие распылителя 2 или путем измерения количества жидкости 12, оставшейся в распылителе 2, - специалистам в данной области техники будут известны другие способы определения того, когда лечебная доза была использована).
В некоторых случаях, пациенту может потребоваться спокойно подышать при использовании распылителя 2 (т.е. пациент вдыхает и выдыхает нормально, когда он отдыхает).
В некоторых других случаях распылитель 2 может быть выполнен с возможностью работы в соответствии с заданным режимом вдоха (TIM) для работы, в котором пациенту предлагается вдыхать тех пор, пока это возможно. В распылителях, работающих в заданном режиме вдоха, которые имеют максимальное время (например, 7 секунд) приведения в действие, пациенту будет предложено вдыхать вплоть до или чуть более этого максимального времени (например, 8 секунд) приведения в действие. Заданный режим вдоха для работы может привести к попаданию в легкие большего количества жидкости 12, и также может уменьшить время лечебной процедуры. В заданном режиме вдоха пациент должен дышать через распылитель 2 в течение требуемого количества времени от начала дыхательного цикла, называемого заданным временем вдоха (т.е. как долго пациент должен вдыхать). Пациент может быть уведомлен о том, что заданное время вдоха для конкретного дыхания было достигнуто, например, посредством того, что распылитель 2 издает шум, или посредством вибрации участка мундштука при выпуске 8 воздуха. Предпочтительно, чтобы в заданном режиме вдоха заданное время вдоха увеличивалось с каждым успешным вдохом (т.е. вдохом, который занимает заданное время вдоха). Например, в начале лечебной процедуры, заданное время вдоха может быть установлено на 3 секунды. Если пациент в состоянии вдыхать более заданного времени вдоха, то заданное время вдоха для следующего вдоха задается немного большим. Таким образом, время дыхания постепенно увеличивается, до тех пор, пока пациент не достигнет заданного времени вдоха, которое соответствует его/ее собственным возможностям. Если пациент не может вдыхать более заданного времени вдоха, то заданное время вдоха для следующего вдоха может сохраняться на текущем уровне или задается немного меньшим. Если распылитель 2 действует в соответствии с заданным режимом вдоха на этапах 101-103, блок 22 управления может сохранить информацию о заданном времени вдоха или наборе значений времени для пациента для каждого дыхательного цикла. Эта информация затем может быть использована в блоке 22 управления или удаленном терминале 3 в определении показателя функции легких пациента.
После того, как определенная лечебная процедура (т.е. введение дозы лекарственного средства) завершена, измерения, полученные от датчика 13 потока воздуха, обрабатываются для определения времени вдоха и/или времени паузы для пациента во время лечебной процедуры (этап 107). Как описано выше, эта обработка может быть выполнена посредством блока 22 управления в распылителе 2 или посредством удаленного терминала 3 после того, как измерения были переданы удаленному терминала 3 от распылителя 2. Обработка измерений для определения времени вдоха и/или времени паузы описано ниже со ссылкой на Фиг. 3.
Фиг. 3 представляет собой график, на котором измерения от датчика 13 потока воздуха (показаны в единицах объемного расхода Q - л/мин) для части лечебной процедуры показаны в зависимости от времени. Положительные значения Q представляют вдохи, а отрицательные значения Q представляют выдохи.
i
e
rest
Продолжительность каждого вдоха, время вдоха t, соответствует времени от начала вдоха (т.е. когда Q становится положительной величиной) до конца этого вдоха (т.е. когда Q затем становится 0 или отрицательной величиной). Продолжительность каждого выдоха, время выдоха t, соответствует времени от начала выдоха (т.е. когда Q становится отрицательной величиной) до конца этого выдоха (т.е. когда Q затем становится 0 или положительной величиной). Номинально длительность времени паузы t соответствует времени от конца выдоха до начала следующего вдоха (т.е. в период, когда Q равно нулю), как показано на Фиг. 3. Хотя вряд ли возникнет промежуточный вдох или промежуточный выдох, любые периоды, когда поток равен нулю, засчитываются в продолжение периода паузы. В качестве альтернативы, периоды нулевого потока из-за того, что пациент задерживает дыхание после вдоха, могут быть исключены из рассчитываемого периода паузы.
rest
i
e
Продолжительность периода паузы t может быть определена непосредственно путем оценки времени между окончанием выдоха и началом следующего вдоха, или опосредованно путем определения времени между началом последовательных вдохов и вычитания времени вдоха t и времени выдоха t.
i
e
rest
В дополнение к определению времени вдоха t, времени выдоха t и/или времени паузы t для одного или более дыхательных циклов в лечебной процедуре, можно определить общее время, затраченное на вдохи TSI во время лечебной процедуры (т.е. введения всей дозы лекарственного средства), общее время, затраченное на выдохи TSE во время лечебной процедуры и/или общее время, затраченное на паузу TSR во время лечебной процедуры.
Общее время, затраченное на вдохи TSI, определяется как
(1)
ij
где N - количество дыхательных циклов через распылитель 2, необходимое для завершения лечения, и t - время вдоха для j-ого вдоха в течение лечебной процедуры.
Общее время, затраченное на выдыхание TSE, определяется как
(2)
ej
где N - количество дыхательных циклов через распылитель 2, необходимое для завершения лечения, и t - время выдоха для j-ого дыхательного цикла в течение лечебной процедуры.
Общее время, затраченное на паузу TSR может быть определено как
(3)
где ТТ - это время от начала первого вдоха в течение лечебной процедуры до конца последнего выдоха в течение лечебной процедуры. Специалистам в данной области техники будет понятно, что общее время, затраченное на паузу TSR, может в качестве альтернативы быть определено непосредственно путем суммирования времени каждого обнаруженного периода паузы.
В дополнение к упомянутому выше или в качестве альтернативы, можно рассчитать среднее время вдоха, время выдоха и/или время паузы для дыхательных циклов в течение лечебной процедуры. Эти средние значения можно рассчитать путем деления TSI, TSE и TSR, определенных в соответствии с вышеприведенными уравнениями (1)-(3), на количество дыхательных циклов N.
Возвратимся к Фиг. 2 - после того, как были определены время вдоха и/или время паузы (и при необходимости общее время, затраченное на вдохи и/или общее время, затраченное на паузу), они анализируются для определения показателя функции легких пациента (этап 109). Показатель функции легких пациента может выводиться для пациента посредством дисплея в распылителе 2 или посредством удаленного терминала 3, наряду с предупредительным сигналом или предупреждением в случае необходимости. Кроме того, или в качестве альтернативы, показатель функции легких пациента может быть выдан работнику здравоохранения, наблюдающему за пациентом, предпочтительно вместе с предыдущими значениями показателя, так что работник здравоохранения может оценить текущее состояние пациента.
Функцию легких пациента в общем можно оценивать на основании влияния, которое работа легких оказывает на активность пациента при использовании распылителя 2. Например, при работе в заданном режиме вдоха, при котором пациент должен дышать медленно и глубоко, короткие вдохи и частые и значительные периоды паузы являются наглядным свидетельством плохой функции легких, поскольку они показывают, что пациент пытается завершить дыхательное движение.
Анализ на этапе 109 может принимать различные формы. Например, в простом варианте осуществления пороговое значение может быть установлено для каждого из времени вдоха и времени паузы (или для общего времени вдоха и общего времени паузы, или среднего времени вдоха и среднего времени паузы в зависимости от обстоятельств). В этом случае, если время вдоха падает ниже порогового значения времени вдоха (что указывает на то, что вдох является слишком коротким) и/или время паузы превышает пороговое значение времени паузы (что указывает на то, что период паузы является слишком долгим), то вывод способа может быть указанием на то, что функция легких пациента является плохой/неудовлетворительной. В качестве альтернативы, соответствующие пороговые значения могут быть применены к TSI и/или TSR (или среднему времени вдоха и/или периоду паузы). Следует иметь в виду, что может быть установлено множество пороговых значений для времени вдоха и/или времени паузы, которые обеспечивают хороший уровень детализации при оценке функции легких пациента.
В другом варианте осуществления время вдоха и/или время паузы можно сравнить со временем вдоха и/или временем паузы из одной или более предшествующих лечебных процедур. Сокращение времени вдоха и/или увеличение времени паузы может означать, что функция легких пациента ухудшилась, и наоборот. В качестве альтернативы, изменение времени вдоха и/или времени паузы можно сравнить с одним или более пороговыми значениями для определения степени, до которой изменилась функция легких пациента. Если время, прошедшее между лечебными процедурами, было записано распылителем 2 (или может быть получено из сохраненного времени для каждой лечебной процедуры), может быть определена скорость изменения времени вдоха и/или времени паузы. Опять же, определенную скорость изменения времени вдоха и/или времени паузы можно сравнить с одним или более пороговыми значениями для определения значения функции легких пациента. Быстрое сокращение времени вдоха и/или быстрое увеличение периода паузы может указывать на значительное ухудшение функции легких пациента, что может привести к тому, что уведомление или предупреждающее сообщение будет выдано пациенту распылителем 2 или удаленным терминалом 3. Следует иметь в виду, что анализ, описанный в данном абзаце, может в качестве альтернативы быть выполнен с использованием среднего времени вдоха и среднего времени паузы, или общего времени вдоха и общего времени паузы.
В предпочтительном варианте осуществления время вдоха и время паузы могут быть объединены для определения «индекса функции легких» (LFI) в виде
(4)
i
rest
где c является константой, имеющий ненулевое значение (которое предусмотрено для того, чтобы знаменатель в уравнении (4) не становился равным нулю, так как для пациентов не является необычным не отдыхать вообще). c может быть равным, например, 1. Индекс функции легких в уравнении (4) имеет максимальное значение, когда время вдохов коротко, а время пауз длинно. В качестве альтернативы, LFI может быть вычислен для одного или более вдохов и соответствующего времени паузы (т.е. LFI=t/(t+c)), или может быть вычислен из среднего времени вдоха и среднего времени паузы.
В качестве альтернативы, время вдоха и время паузы могут быть объединены для определения «индекса ухудшения легких» (LDI), который является величиной, обратной той, что в уравнении (4) при c=0:
(5)
rest
i
который имеет максимальное значение, когда время вдохов коротко, а время пауз длинно. Как и в случае с вышеприведенным индексом функции легких, LDI может быть вычислен для одного или более вдохов и соответствующего времени паузы (т.е. LDI=t/t), или он может быть вычислен из среднего времени вдоха и среднего времени паузы.
Другим предпочтительным показателем является доля общего времени лечебной процедуры, затраченная на паузы, которая может быть определена в процентах как:
(6)
Индекс функции легких и/или относительную долю паузы, указанную выше, можно сравнить с соответствующими пороговыми значениями или с полученными ранее значениями индекса функции легких и относительной доли паузы для определения текущей функции легких пациента.
Значения для любого из пороговых значений, описанных выше, могут быть установлены на основании типичного или среднего пользователя распылителя 2, или в качестве альтернативы пороговые значения могут быть установлены конкретно для данного пациента на основании его медицинского состояния с использованием значений времени вдоха и времени паузы, полученных в ходе процедуры исследования, при которой устанавливается функция легких пациента, которая считается нормальной или ненормальной (для этого конкретного пациента). В этом случае следует понимать, что вместо сравнения определенного времени вдоха и/или времени паузы с пороговыми значениями определенное время вдоха и/или время паузы можно сравнить с базисными значениями для пациента.
В качестве примера, пациент с хорошей функцией легких обычно может отдыхать в общей сложности только 10 секунд в течение всей лечебной процедуры, и он может вдыхать медленно с тем, чтобы достичь «идеального» среднего вдоха в 8 секунд для каждого дыхательного цикла. Этому пациенту может потребоваться 9 дыхательных циклов, чтобы вдохнуть 0,5 мл распыленной жидкости, когда распылитель 2 действует в соответствии с процедурой TIM и пациент каждый раз вдыхает в течение 8 секунд (с производительностью распылителя 2, когда он приводится в действие при 0,5 мл/мин). И наоборот, пациент, борющийся с дыхательным движением (вследствие плохой функции легких или плохой техники), может иметь лишь короткое среднее время вдоха в 0,6 секунд, и в то же время отдыхая в течение 360 секунд (6 минут) в рамках всей лечебной процедуры. Этому пациенту может потребоваться 200 дыхательных циклов по 0,6 секунды, чтобы вдохнуть 0,5 мл распыленный жидкости (когда распылитель 2 отключает привод на половине каждого дыхательного цикла таким образом, чтобы увеличить время пребывания распыленной жидкости в легких пациента).
Обычное пороговое значение времени вдоха или среднего времени вдоха, следовательно, может составлять 1 секунду, и обычное пороговое время для общего времени паузы может составлять 120 секунд. Предупредительный сигнал может быть выдан, когда среднее время вдоха составит менее 1 секунды и когда время паузы составит больше 120 секунд.
Там, где относительная доля паузы определяется в соответствии с вышеприведенным уравнением (6), пороговое значение в 1 секунду может быть применено к среднему времени вдоха и пороговое значение в 40% применено к относительной доле паузы. Предупредительный сигнал может быть выдан, когда среднее время вдоха составит менее 1 секунды и когда относительная доля паузы составит больше 40%.
Для индекса функции легких, определенного в уравнении (4), LFI вышеупомянутого здорового пациента будет составлять 6,54 (с=1), LFI слабого пациента составит 0,33 (опять же при c=1).
Здоровые легкие: LFI=TSI/(TSR+1)=72/11=6,54
Слабые легкие: LFI=TSI/(TSR+1)=120/361=0,33
В некоторых случаях, особенно когда начальные дыхательные циклы пациента гораздо короче, чем остальные дыхательные циклы в течение лечебной процедуры (например, когда TIM устанавливает начальное заданное время вдоха с низким значением, но активность пациента показывает, что оно быстро увеличивается до максимального заданного значения), можно исключить время вдохов и любое время паузы, связанное с этими начальными дыхательными циклами, из вычисления функции легких, чтобы избежать влияния этих более коротких дыхательных циклов на результат вычисления функции легких.
Следует иметь в виду, что показатели функции легких могут быть представлены пациенту или работнику здравоохранения множеством различных способов. Как указано выше, распылитель 2 или удаленный терминал 3 могут представить конкретный показатель пациенту или работнику здравоохранения, как только он был определен (например, посредством дисплея на распылителе 2 или удаленном терминале 3). Показатель может быть представлен в виде простого указания «удовлетворительно/неудовлетворительно» или «улучшение/ухудшение», или в виде графика или схемы, показывающей изменения в функции легких с течением времени. Это может позволить пациенту или работнику здравоохранения легче идентифицировать любую долгосрочную тенденцию в функции легких пациента.
Таким образом, предложены улучшенные способ и система для определения показателя функции легких пациента. В частности, показатель функции легких легко выводится из параметров, которые могут быть получены из устройства, которое может использоваться в домашней обстановке пациента. Изобретение также может обеспечить раннее указание того момента, когда функция легких пациента может значительно ухудшиться.
Хотя изобретение было проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в вышеприведенном описании, такие иллюстрации и описание должны рассматриваться как иллюстративные или приведенные в качестве примера, а не ограничивающие; изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления.
Изучив чертежи, описание и приложенную формулу изобретения, специалисты в данной области техники смогут понять и осуществить при практической реализации заявленного изобретения вариации показанных вариантов осуществления. В формуле изобретения слово «содержит» не исключает других элементов или этапов, и формы единственного числа не исключают множественного числа. Один процессор или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Сам по себе тот факт, что определенные средства перечислены в различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетание этих средств нельзя использовать с пользой. Компьютерная программа может сохраняться/распространяться на подходящих носителях, таких как оптический носитель информации или твердотельный носитель информации, поставляемые вместе с другими аппаратными средствами или как их часть, но также могут распространяться в других формах, таких как через Интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие объем.