一種使用語音特性來表征上氣道的系統和方法

一種使用語音特性來表征上氣道的系統和方法
【專利摘要】本發明涉及用于通過分析發聲的頻譜性質來表征患者的上氣道的至少一個解剖參數的系統和方法，包括：機械耦合器，其包括用于限制所述患者的下頜位置的器件；用于記錄發聲的器件；以及用于根據所記錄的發音確定上氣道的至少一個解剖參數并將所記錄的發音與閾值進行比較的處理器件。此外，本發明涉及使用上述系統作為評估阻塞性睡眠呼吸暫停的診斷工具。
【專利說明】一種使用語音特性來表征上氣道的系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種使用語音特性來表征上氣道的系統和方法。
【背景技術】
[0002]阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)是一種疾病，其使得上氣道每晚受阻很多次直到患者不能呼吸(呼吸暫停)或者具有降低的呼吸能力(低通氣)的程度。能夠在睡眠實驗室中通過在整夜測量期間監測患者來進行OSA的診斷。如果呼吸暫停和低通氣的總數量超過特定限度，則OSA診斷被指定。
[0003]Jung等人公開了 OSA的預測性指標是在串田指數(Kushida index)的預測值中與上氣道相關的解剖特征，并且使用咽聲反射儀(acoustic pharyngometry)對具有或不具有阻塞性睡眠呼吸暫停的受試者的上氣道進行評估。(J Korean Med Sci, 2004.19 (5):第662-7頁)。Jung等人還公開了語音(特別是元音)的頻譜特性依賴于喉部的解剖尺寸。作為后者的結果，語音的頻譜特性能夠用作OSA的指標。對此而言，咽聲反射儀能夠用于通過向咽喉中發送聲學信號并處理咽喉的反射來主動提取上氣道的幾何參數。然而，測試/重新測試的有效性以及通過本領域中已知的設備進行的咽聲反射儀測量的準確度不高。
[0004]CA2585824公開了一種用于篩查OSA的方法，即從耳中的呼吸聲推導流動信息，并將它們與鼾聲水平進行組合。然而，CA ‘824中公開的方法只能用于在呼吸暫停發生時檢測呼吸暫停。
[0005]此外，遺憾的是本領域中常用的這些OSA診斷工具是在睡眠實驗室中使用的，這對患者來說是昂貴的、費時的且不舒服的。此外，當前用于篩查OSA的方法非常繁瑣且費力。
[0006]因此，仍然需要用于以簡短且方便的方式進行OSA的白天研究和篩查的改進且耗時較少的測試。

【發明內容】

[0007]本發明的目的是提供一種使用語音特性表征上氣道的系統和方法。
[0008]上述目的通過根據本發明的方法和系統來實現。本發明的特定和優選方面在獨立權利要求和從屬權利要求中闡述。來自從屬權利要求的特征可以適當地與獨立權利要求的特征和其他從屬權利要求的特征進行組合，而不僅僅如這些權利要求中所明確闡述的。
[0009]本發明的第一方面涉及用于通過分析發聲的頻譜性質來表征患者的上氣道的至少一個解剖參數的系統，所述系統包括:
[0010]-機械耦合器，其包括用于限制患者的下頜位置的器件；
[0011]-用于記錄發聲的器件；以及
[0012]-用于根據所記錄的發聲確定上氣道的至少一個解剖參數并且將所記錄的發聲與閾值進行比較的處理器件。
[0013]在一些實施例中，能夠自主地執行所述表征。根據本發明的系統和方法獨立地工作:一旦操作被啟動，它會繼續，直到操作被終止，而無需人工介入，但有可能是在控制器的控制下。有利地，根據本發明的實施例的系統能夠自主檢查用戶是否已經預先形成所需的
友尸?
[0014]在一些實施例中，所述處理器件提供實時反饋。而在其他實施例中，所述系統還包括用于語音識別以控制所記錄的發聲的正確性的器件。
[0015]在其他實施例中，所述系統還包括用于遞送至少一種呼吸藥物通過患者的上氣道的器件。
[0016]在本發明一個實施例中，所述至少一個解剖參數是上氣道的橫截面，并且其中，所述系統還包括用于確定發聲期間當橫截面為最大時的至少一個時間點的器件。
[0017]在又一實施例中，所述系統還包括用于在上氣道的所述橫截面為最大時的所述至少一個時間點遞送至少一種呼吸藥物通過患者的所述上氣道的器件。在本發明的一個實施例中，該呼吸藥物遞送器件包括定時機構。
[0018]本發明的第二方面涉及上述系統作為用于評估阻塞性睡眠呼吸暫停的診斷工具的用途。
[0019]本發明的另一個方面涉及通過分析發聲的頻譜性質來評估患者的上氣道的至少一個解剖參數的方法，所述方法包括以下步驟:
[0020]-限制患者的下頜位置；
[0021]-記錄發聲；
[0022]-將所記錄的發聲與閾 值進行比較；并且
[0023]-根據所記錄的發聲和所記錄的發聲與閾值的比較確定上氣道的至少一個解剖參數。
[0024]在優選的實施例中，所述方法還包括提供實時反饋的步驟。
[0025]在一些實施例中，所述方法還包括調整患者的身體位置的步驟。
[0026]在其他實施例中，所述方法還包括將所記錄的發聲的頻譜性質存儲在數據庫中的步驟。
[0027]在本發明的另外實施例中，所述閾值是由語音識別器件確定的。
[0028]根據本發明的實施例，本發明還包括一種方法，其中，所述至少一個解剖參數是所述上氣道的橫截面，并且其中，所述方法還包括確定當執行發聲時所述橫截面為最大時的至少一個時間點的步驟。
[0029]本發明的實施例包括一種方法，其還包括將至少一種呼吸藥物遞送到患者的上氣道中的步驟。
[0030]本發明的教義允許設計改進的方法和系統以引導用戶執行表征上氣道的準確且
可靠的測量。
[0031]本發明的上述和其他特性、特征和優點將從下面的詳細描述并結合附圖變得顯而易見，這些附圖通過舉例說明了本發明的原理。本說明書僅出于舉例目而給出，而不限制本發明的范圍。以下引述的參考圖指附圖。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1a是聲道的近似發音模型的示意圖。[0033]圖1b是使用四個無損圓柱形聲管的串聯結構的近似發音模型的示意圖。
[0034]圖2是根據本發明實施例的系統的示意圖。
[0035]圖3示出一種咽聲反射儀測量的代表性輸出。
[0036]圖4a和圖4b示出使用根據本發明實施例的系統基于發出的聲音對上氣道的實時估計。
[0037]在不同圖中，相同的附圖標記指代相同或類似的元件。
【具體實施方式】
[0038]本發明將針對具體實施例并參照特定附圖來描述，但本發明并不局限于此，而是僅由權利要求限定。權利要求書中的任何附圖標記不得被解釋為對范圍的限制。所描述的附圖僅僅是示意性的且為非限制性的。在附圖中，一些元件的尺寸出于說明的目的可能被夸大并且不是按比例繪制的。
[0039]在本說明書和權利要求書中使用術語“包括”的情況下，其并不排除其他元件或步驟。在提到單數名詞時使用例如詞語“一”、“一個”或“該”的情況下，其包括該名詞的復數形式，除非另外特別說明。
[0040]此外，說明書和權利要求書中的術語“第一”、“第二”、“第三”等被用于區分相似的元件，而不一定用于在時間上或空間上，按級別或以任何其他方式描述順序。應當理解的是，這樣使用的術語在適當情況下是可互換的，并且本文中所描述的本發明的實施例能夠以不同于本文描述或圖示的其他順序進行操作。
[0041]此外，說明書和權利要求書中的術語“頂部”、“底部”、“上方”、“下方”等用于描述的目的并且不一定用于描述相對位置。應當理解，這樣使用的術語在適當情況下是可以互換的，并且本文中所描述的本發明的實施例能夠以不同于本文描述或圖示的其他取向進行操作。
[0042]貫穿本說明書對“一個實施例”或“實施例”的引述意味著結合該實施例描述的特定特征、結構或特性被包括在本發明的至少一個實施例中。因此，貫穿本說明書在不同地方出現的短語“在一個實施例中”或“在實施例中”不一定都指代相同的實施例，而是可能指代相同的實施例。此外，特定的特征、結構或特性可以在一個或多個實施例中以任何合適的方式組合，本領域技術人員將從本公開清楚這一點。
[0043]類似地，應當認識到，在本發明的示范性實施例的描述中，本發明的各種特征有時被組合在單個實施例、附圖或其描述中，以實現簡化本公開并幫助理解各種創造性方面中的一個或多個的目的。然而，本公開的方法不應被解釋為反映了一種意圖，即所要求保護的發明要求比在每一權利要求中所明確記載的更多的特征。而是，如權利要求書所反映的，發明方面在于少于單個上述公開的實施例的所有特征。因此，詳細描述之前的權利要求書由此被明確地并入該詳細描述中，其中，每個權利要求自身作為本發明的獨立實施例。
[0044]此外，如本領域技術人員所理解的，雖然本文描述的一些實施例包括一些特征但不包括在其他實施例中包含的其他特 征，但不同實施例的特征的組合也意圖在本發明的范圍之內，并且形成不同的實施例。例如，在權利要求書中，任何要求保護的實施例能夠以任何組合形式使用。
[0045]此外，實施例中的一些在本文中描述為能夠由計算機系統的處理器或執行該功能的其他器件實施的方法或方法元素的組合。因此，具有用于執行這種方法或方法元素的必要指令的處理器形成用于執行該方法或方法元素的器件。此外，本文描述的裝置實施例的元件是用于實施由旨在執行本發明的元件所實施的功能的器件的范例。
[0046]在本文提供的描述中闡述了許多具體細節。然而，應當理解，本發明的實施例可以在沒有這些具體細節的情況下實施。在其他實例中，眾所周知的方法、結構和技術沒有被詳細示出，以免模糊對本說明書的理解。
[0047]提供以下術語或定義僅為了幫助理解本發明。
[0048]本文使用的術語“發聲”涉及口語中的語音的一個完整單元。它一般由無聲限定邊界，但不總是由無聲限定邊界。其能夠以很多方式以書面語言來表示和描述。很明顯，發聲不存在于書面語言中，只有它們的表示存在于書面語言中。
[0049]術語“實時”涉及受到“實時約束”影響的硬件或軟件系統，比如從事件到系統響應的操作期限。因此實時程序優選在響應時間的嚴格約束內執行。相反，非實時系統是不存在期限的系統，即使快速響應或者高性能是期望的或優選的。實時軟件的需求往往是在實時操作系統和同步編程語言的背景中解決的，其提供了在其上構建實時應用軟件的框架。如果實時計算在其期限前尚未完成，可以說其已經失敗，其中，它們的期限是相對于事件而言的。無論系統負載如何，實時期限必須得到滿足。
[0050]術語“發音器”或“發音器官”涉及能夠產生語言所需的許多聲音或發聲的器官。使用的器官包括唇、齒、舌、牙槽嵴、硬腭、緣膜(軟腭)、懸雍垂和聲門。發音器官或發音器能夠為兩種類型:被動發音器和主動發音器。被動發音器在發出聲音期間保持靜止，例如上唇、牙齒、牙槽嵴、硬腭、軟腭、懸雍垂和咽壁，而主動發音器相對于這些被動發音器移動從而以不同的方式產生各種語音。最重要的主動發音器是舌頭、下唇和聲門。
[0051]人類經由發音器的不同生理結構的相互作用來產生發聲，其中，空氣動力能被轉換成聲能。空氣動力能指的是經過聲道的氣流。其潛在形式是空氣壓力；其動力學形式是實際動態氣流。聲能是能夠表示為聲波`的空氣壓力的變化。空氣腔是特定體積和質量的空氣分子的容器。存在于發音系統中的主空氣腔是聲門上腔和聲門下腔。它們被如此命名是因為聲門(即喉部內部的聲帶之間的可開放空間)分隔開這兩個空腔。聲門上腔或鼻化元音腔被劃分成口部子腔(從聲門到唇的腔，不包括鼻腔)和鼻部子腔(始于腭咽端口的腔，其能夠通過提升軟腭到鼻孔來封閉)。聲門下腔包括氣管和肺。發音干(stem)外部的環境也可以包括空氣腔，該空氣腔相對于身體的潛在連接點是鼻孔和唇。當關注元音的性質時，能夠觀察到多個元音的性質，這些性質告知關于它們必須如何生成的大量信息。例如，如果它們具有音高，則它們是周期性信號并且不同的元音具有不同音色，因此它們在其頻譜上必須具有不同的諧振幅度。但是，如果相同的元音能夠以不同的音高說出，并且不同的元音能夠以相同的音高說出，則音高必須獨立于元音質量進行設置，并且如果相同的元音能夠以不同的音質說出，則音質必須獨立于元音質量進行設置。元音質量似乎大多依賴于舌頭的位置:前后和開閉，但是元音質量也能夠受到其他發音器、下巴、唇和緣膜的位置的影響。
[0052]元音的所有這些上述特性能夠例如通過使用用于描述元音的產生的模型來分析。一種能夠用于描述上氣道或聲道的已知模型是圖1a所示的聲道的近似發音模型。上氣道的基本區段(圖1a中1、2、3、4、5、6、7、8、9或10)由具有特定長度和橫截面積的圓柱形管來表示。當聲波行進通過一系列包含不同橫截面積的圓柱形管時，聲波當從一段跨越到另一段時被部分地反射。圖1b示出使用四個無損圓柱形聲管的串聯的近似發音模型的示意圖，其中每個管具有長度Ii和橫截面積K。因此上氣道能夠被看作是具有變化橫截面積的聲管，該聲管由聲帶在一端上終止并且由唇開口在另一端上終止。
[0053]能夠使用的另一種模型是上氣道中的聲音產生的來源-濾波器模型。該聲音產生的模型假設聲源和塑造聲音的濾波器被組織成使得來源和濾波器是獨立的。這種獨立性允許與濾波器分離地測量和量化來源。針對元音，聲源是喉部聲帶的規則振動，而濾波器是喉部和唇之間的整個聲道管。來源-濾波器模型也能夠應用于摩擦音，其中，聲源是空氣穿過收縮處產生的湍流，而濾波器是在該收縮處之前的聲道管。
[0054]從上述內容可以明白語音(特別是元音)的頻譜特性顯然取決于喉部的解剖尺寸。有助于發聲的頻譜成形的所有發音器能夠例如通過應用由D.Hill等人在Proceedingsof AVIOS'95, thel4th Annual International Voice Technologies ApplicationsConference of the American Voice 1/0 Society (San Jose, 1995 年 9 月 11-14 日，AV10S:San Jose，第27-44頁)中公開的方法來描述并實時可視化。對于本發明，優選地確定影響氣道的橫截面的發音器。更具體地，優選地使用上述模型確定上氣道的幾何結構。此外，也能夠例如在睡眠期間或藥物吸入之前使用自然吸入/呼出的呼吸噪聲而不僅是發聲來應用本發明。
[0055]由于上氣道的幾何結構非常復雜并且可隨時間變化，因此建立標準操作協議并理解偽差的可能來源對獲得可靠的結果而言是非常重要的。同樣重要的是獲得測量的可重復性以確保結果的有效性。
[0056]根據一個實施例，本發明涉及一種用于通過分析發聲的頻譜性質來表征患者的上氣道(例如咽喉或聲道)的至少一個解剖參數的系統10。本發明在一個實施例中提供一種用于通過分析發聲的頻譜特性來表征患者的上氣道的至少一個解剖參數的系統，所述系統包括:
[0057]-機械耦合器1，其包括接口管11，該接口管限制下頜的位置并且能夠根據患者應該執行的發聲在解剖結構上被適配；
[0058]-用于記錄發聲的聲音記錄單元2，例如擴音器或用作不受約束的擴音器的機械耦合器；以及
[0059]-優選包括非暫態存儲器的計算器件，其適于根據所記錄的發聲確定上氣道的至少一個解剖參數并且將所記錄的發聲與閾值進行比較。
[0060]根據本發明的實施例的系統在圖2中示出。該系統包括機械耦合器1，該機械耦合器用于將所生成的可聽聲音信號(例如有聲發聲或非有聲發聲，如自然吸入/呼出的呼吸噪聲)從待檢查的腔發送到系統10中。在本發明的實施例中，有聲發聲和非有聲發聲都能夠被生成，然而與非有聲發聲相比，有聲發聲可能提供關于較低氣道系統的更少信息。在本發明的一個實施例中，機械耦合器I使得能夠限制下頜位置。在本發明的一個實施例中，限制下頜位置是通過使用不同的接口管11來使能的，所述接口管能夠根據患者應該執行的發聲而在解剖結構上進行適配。接口管11能夠保證例如牙齒和下頜在特定位置，并且嘴的開口具有非常具體的直徑，從而導致良好定義的測量設置。此外，接口管11也能夠限制舌頭的位置。有利地，當下頜位置是固定的并且牙齒和下頜處于特定位置時，嘴的開口具有非常具體的直徑，從而導致發聲的可變性被降低并因此提高測量的精確度。[0061]機械耦合器I還能夠包括探頭12。機械耦合器I以及本發明的一個實施例中的探頭12能夠包括例如通過使用用于記錄發聲的聲音記錄單元2來記錄發聲的器件。在本發明的一個實施例中，機械耦合器I和探頭12可以具有管狀形狀，但是也能夠應用不同的形狀。在一些實施例中，聲音記錄單元2與由耦合器I和探頭12形成的管集成在一起。這能夠通過例如將打軒擴音器集成在OptiVent Inline Spacer (這兩者都由Philips Respironics開發)中而實現。圖2所示的設置顯示出管狀探頭12，其中，管狀探頭3自身能夠用作不受限制的擴音器2，其沒有明確限定的與生成發聲或吸入/呼出的呼吸噪聲的用戶的連接。不受限制的擴音器是一種其頭部不與阻尼元件或耳鼓接觸并且收納在支架中的擴音器。在本發明的一個實施例中，聲音記錄單元2被連接到處理器件5。在本發明的另一個實施例中，處理器件5能夠根據所記錄的發聲或吸入/呼出的呼吸噪聲確定上氣道的解剖參數并且將所確定的解剖參數與閾值進行比較。此外，處理器件5能夠實時提供反饋，以作為實時處理所獲得的數據的結果。處理器件5能夠是一種計算設備，在本發明的一個實施例中該計算設備包括非暫態存儲器。更具體地，可以使用個人計算機、便攜式計算機、平板計算機、智能電話、移動電話、手表或能夠包括觸摸屏的任何電子可視顯示器。在本發明的另一實施例中，處理器件5能夠通過例如關于預定按鈕的單個操作來執行，因此能夠通過非常簡單的操作來執行。能夠使用本領域技術人員已知的所有處理器件5，并且也能夠應用能夠使能必要解剖參數的表征的任何軟件。例如，能夠額外使用Philips的Encore Pro2軟件的調整版本，該軟件能夠通過圖形和統計分析來顯示由根據本發明的系統的各種元件所存儲的患者順應性數據。通過Encore Pro,能夠保持患者的治療歷史并且能夠評估患者的治療順應性。
[0062]根據本發明的實施例的系統還能夠包括指示和控制患者的身體位置的器件。在不同的身體位置(如躺下和站立)中上氣道的幾何結構對于獲得遭受OSA的患者和非OSA患者之間的良好區分因素能夠是重要的。指示和控制患者的身體位置的器件能夠例如通過向如圖2所示的系統增加3D加速度計來實現，3D加速度計給出系統的取向并且能夠用于經由用戶接口指示和控制患者(例如，能夠要求患者首先在站立中做測量，之后在躺臥位置做測量)。
[0063]在其他實施例中，處理`器件5也能夠連接到(本地的或遠程的)數據庫4以及能夠用作向用戶提供反饋的器件的例如揚聲器、顯示器或兩者6。在本發明的一個實施例中，顯示器包括用于指示并提供反饋給測試受試者的接口，其中，接口的可用性是非常容易由測試受試者使用的。在本發明又一實施例中，用戶接口包括至少一個屏幕，其中，一個屏幕能夠是主屏幕，而另一個屏幕能夠用來選擇特定參數，例如壓縮。此外，可以由設備自主完成的對良好結果重要的許多功能是由系統本身完成的。這樣的一個范例是確定幀速率，其通過確定序列中的圖像數目和語音片段的長度并使用這些數字計算幀速率來完成。
[0064]根據一些實施例，在本發明的一個實施例中，數據庫4包含用戶能夠執行的預定義的發聲序列。在一些實施例中，數據庫4能夠包含一組序列，操作員能夠從所述一組序列中進行選擇。
[0065]在其他實施例中，處理器件5能夠例如被集成或安裝在移動設備例如移動電話上。在該范例中，移動電話的屏幕或揚聲器能夠用作向用戶提供反饋的器件，并且相應地移動電話上的標準的集成擴音器能夠用作聲音記錄單元。在本發明的一個實施例中，機械耦合器I能夠是能夠附接到蜂窩電話的蓋，其中，所述蓋包括在擴音器前方的管。在本發明的另一實施例中，該管能夠用作以預定方式相對于集成擴音器固定用戶的安裝的器件。有利的是，使用移動電話能夠針對阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)的白天篩查進行簡單方便的準確測量。此外，大多數移動設備包括加速度計，這將很容易地適于指示和控制患者的身體位置。
[0066]根據一些實施例，本發明能夠為呼吸藥物的最佳管理和遞送提供實時反饋。上氣道解剖結構的知識能夠改善必須被遞送到期望位置的被施予藥物的比例。本領域中已知的藥物遞送系統是效率低的，因為只有大約25%的被施予藥物被遞送到其應該去的地方，通過獲得對上氣道的實時反饋，能夠對通過這些上氣道的顆粒的流動建模。上氣道解剖結構的知識能夠改善必須被遞送到期望位置的被施予藥物的比例。在呼吸藥物遞送中，問題是使藥物“越過咽喉”。一旦越過喉嚨，存在各種全身性路徑以使藥物到達靶向肺泡。更多的藥物被遞送“越過咽喉”意味著更短的處置時間，這是真正的區別。用于遞送至少一種呼吸藥物通過患者的氣道的器件能夠是例如氣溶膠設備，能夠使用由Philips Respironics生產的1-neb AAD系統，其為快速氣溶膠生成系統。通過應用氣溶膠技術，能夠實現以更大的滲透程度使藥物均勻分布到肺部的外圍或肺泡區域中。能夠通過應用流動建模來計算和可視化呼吸藥物的確切劑量，并且在此基礎上，例如通過應用CFD工具(例如像如由⑶-adapco制造的Star⑶和Star CCM+)來對粒子遞送進行建模。更具體地,粒子遞送和氣溶膠生成的計時能夠被優化，以此方式，藥物遞送能夠被個性化，但受限于藥物處方。在本發明的一些實施例中，上氣道的橫截面由處理器件5確定,另外發聲期間橫截面為最大時的時間點能夠被確定。上氣道的橫截面為最大時的這一時間點能夠用于氣溶膠生成的計時，之后其能夠被優化以用于藥物遞送，從而提供系統調諧的方法。另外，例如通過應用臺階式接□管(K.Nikander 等的“Manipulation of upper airway volume using a steppedmouthpiece”, ERS, 2010年9月)來限制下頜位置的機械稱合器能夠用作強制打開上氣道的方式。對患者的關于患者上氣道被打開的方式的反饋有益于這一目標。此外，其可以支持依附性和順應性。有利地，本發明的實施例使得藥物遞送的量在各種療程中能夠更加可控、一致且可重復。
[0067]根據本發明的實施 例的方法能夠包括下列步驟之一:系統告知患者執行哪個發聲，該系統記錄該發聲。在下一步驟中，處理器件5的執行能夠檢查所記錄發聲的正確性，例如借助語音識別來確定是否已經執行正確的發聲。能夠使用本領域中已知的幾種語音識別模型來實現該檢查，例如，通過應用矢量泰勒級數方法來進行與環境無關的識別，或者通過使用并行模型組合(PMC)方案，或隱馬爾可夫模型。如果發聲是不正確的，則該系統能夠要求患者重復該發音。在下一步驟中，系統能夠重復前面的步驟，直到患者正確地執行了所有預定義的發聲。之后，處理器件能夠提取并分析對OSA診斷來說重要的特征。能夠使用的方法的一個范例由Robb等人在“Vocal tract resonance characteristics of adultswith obstructive sleep apnoea”(Acta Otolaryngology, 1997 年，117 (5):第 760-3 頁)中公開。或者作為備選實施例，能夠應用以下步驟:能夠分析發聲的頻譜性質，從而確定上氣道的解剖參數，例如在聲帶與嘴之間的咽喉的尺寸。在本發明的一個實施例中，推導出的尺寸能夠用作OSA的指標。在其他實施例中，該尺寸能夠與已經建立了預測能力的其他測量結果(例如圖3所示的咽聲反射儀測 量的測量數據)相關聯。來自Jung等人的圖3示出了咽聲反射儀測量的代表性輸出，其具有在Y軸上的參數面積和在X軸上的參數距離。在該圖表上能夠區分5個參數(如由箭頭和粗線強調的):(1) 口咽交界面積(0PJ)，(2)Apmax，最大咽部面積，(3)聲門面積(GL)，(4)Apmean，從OPJ到GL的平均咽部面積以及(5)Vp，作為在OPJ與GL之間的曲線下方的積分面積的咽部體積。所有的參數都能夠通過例如根據本發明的實施例的處理器件來計算。
[0068]或者，這些值也能夠與在這樣的測試中存在的OSA相關聯:所述測試被運行以具體用于檢測器的基于語音特征的推導。推導從唇到聲門的橫截面尺寸的另一種方法是通過例如線性預測編碼(LPC)來應用語音編碼。能夠實施LPC以對人的聲道建模。該方法也能夠用于獲得瞬時喉部幾何結構的實時估計從而相對于更有效的沉積和更短的處置時間來優化呼吸藥物遞送，如圖4a和圖4b所示。本發明的實施例在患者通過發出聲音(如呼氣)而保持其喉嚨打開時向患者提供反饋。在隨后的吸氣中，保持咽喉固定不變的同時，藥物遞送能夠發生。直接反饋能夠提高依附性和順應性。
[0069]在本發明的一些實施例中，所確定的值能夠與預定義的閾值進行比較或者由更復雜的分類器使用以給出患者遭受OSA的概率，如圖4a和圖4b所示。該結果能夠被提供給操作者。分類器的范例是例如本領域已知的自然貝葉斯分類器。該分類器還能夠包括生理度量，例如BMI和頸圍以提高篩查性能。本發明能夠額外應用于OSA表型分析。從處理器件獲得的喉部尺寸能夠有助于識別不同類型的0SA，從而為最成功的處置(CPAP，手術)提供指示。
[0070]本發明的備選實施例是包含訓練模式的系統。訓練模式能夠應用于兩組患者，一組被診斷為OSA并且另一組被診斷為非0SA。當這兩組被檢查時，能夠獲得參考數據，之后在將來的測量中能夠使用該參考數據。之后，處理器能夠自主訓練所實施的分類器以用于將來的測試。
[0071]在又一實施例中，該系統不僅用于一次測量，而且用于重復檢查。為此，患者的結果能夠被存儲在數據庫中(本地存儲或遠程存儲，不一定與前面提到的數據庫相同)。當下一次患者接受檢查時，該系統能夠用于記錄另一次測量。之后這能夠與該患者的先前結果進行比較。這降低了在一次測量期`間獲得的絕對數量的重要性，并且使得能夠觀察和評價發展趨勢。為了簡化多次測量的比較，該系統能夠配備先進的講話者識別模塊。其能夠自主地通過基于所執行的發聲識別講話者來向先前的測量分配新的測量。
[0072]用于實現本發明所體現的設備的目標的其他布置對本領域技術人員來說將是顯而易見的。
[0073]應當理解，盡管已經針對根據本發明的設備在此討論了優選實施例、特定構造和配置以及材料，但可以在形式和細節上做出各種改變或修改而不脫離本發明的范圍和精神。
【權利要求】
1.一種用于通過分析發聲的頻譜性質來表征患者的上氣道的至少一個解剖參數的系統(10)，包括: -機械耦合器(1)，其包括用于限制所述患者的下頜位置的器件； -用于記錄發聲的器件(2)；以及 -處理器件(5)，其用于根據所記錄的發聲確定所述上氣道的至少一個解剖參數并將所記錄的發聲與閾值進行比較。
2.根據權利要求1所述的系統(10)，其中，所述處理器件(5)提供實時反饋(6)。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的系統(10)，還包括用于語音識別以便控制所記錄的發聲的正確性的器件。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的系統(10)，還包括用于遞送至少一種呼吸藥物通過所述患者的所述上氣道的器件。
5.根據權利要求1所述的系統(10)，其中，所述至少一個解剖參數是所述上氣道的橫截面，并且其中，所述系統還包括用于確定發聲期間所述橫截面為最大時的至少一個時間點。
6.根據權利要求5所述的系統(10)，還包括用于在所述上氣道的所述橫截面為最大時的所述至少一個時間點時遞送至少一種呼吸藥物通過所述患者的所述上氣道的器件。
7.根據權利要求4或權利要求6所述的系統(10)，其中，所述的呼吸藥物遞送器件包括定時機構。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的系統作為評估阻塞性睡眠呼吸暫停的診斷工具的用途。
9.一種用于通過分析發聲的頻譜性質評估患者的上氣道的至少一個解剖參數的方法，包括以下步驟: -限制所述患者的下頜位置； -記錄發聲； -將所記錄的發聲與閾值進行比較；并且 -根據所記錄的發聲以及所記錄的發聲與閾值的所述比較確定所述上氣道的所述至少一個解剖參數。
10.根據權利要求9所述的方法，還包括提供實時反饋的步驟。
11.根據權利要求9或權利要求10所述的方法，還包括調整所述患者的身體位置的步驟。
12.根據權利要求9至11中任一項所述的方法，還包括將所記錄的發聲的頻譜性質存儲在數據庫中的步驟。
13.根據權利要求9所述的方法，其中，所述閾值是借助語音識別確定的。
14.根據權利要求9至13中任一項所述的方法，其中，所述至少一個解剖參數是所述上氣道的橫截面，并且其中，所述方法還包括確定當執行發聲時所述橫截面為最大時的至少一個時間點的步驟。
15.根據權利要求9至14中任一項所述的方法，還包括將至少一種呼吸藥物遞送到所述患者的所述上氣道中的步驟。
【文檔編號】A61B5/107GK103889324SQ201280051551
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月11日 優先權日:2011年10月20日
【發明者】S·德韋勒, S·溫特, A·C·吉林斯 申請人:皇家飛利浦有限公司