Бесконтактная система скрининга нарушений сна - RU2630596C2

Чертежи

Описание

Настоящее раскрытие относится к системам и способам диагностики и/или скрининга нарушений сна и, в частности, к системам и способам диагностики и/или скрининга нарушений сна без контактирования с пациентом.

Типичный скрининг/диагностика нарушений сна включает неудобные измерения, выполняемые посредством различных устройств/датчиков, прикрепленных к пациенту, а также визиты в «клинику сна» (например, для установки и снятия датчиков, мониторинг в стационаре и т.д.). Эти процедуры требуют времени и усилий от сомнологов (например, необходимы ночные смены) и не нравятся пациентам (например, неудобные и непривычные датчики и окружающая обстановка для сна). Кроме того, обычно имеют место списки ожидания на скрининг сна.

Соответственно, будет полезна бесконтактная домашняя система скрининга для нарушений сна, которую может легко устанавливать пациент без крепления нательных датчиков.

Соответственно, цель одного или более вариантов осуществления настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить систему диагностики нарушения сна, которая содержит: устройство ввода звука, которое принимает звук, исходящий от пациента в обстановке сна; детектор движения, который осуществляет мониторинг движения пациента в обстановке сна; и реализованное на компьютере устройство, выполненное с возможность: принимать и хранить данные, относящиеся к звуку, исходящему от пациента, принимать и хранить данные, относящиеся к движениям пациента, и определять диагноз нарушения сна на основе одного или более из данных, относящихся к звуку, исходящему от пациента, или данных, относящихся к движениям пациента.

Еще один другой аспект одного или более вариантов осуществления настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить способ диагностики нарушения сна, который содержит этапы, на которых: принимают звук, исходящий от пациента, в обстановке сна посредством устройства (103) ввода звука; осуществляют мониторинг движений пациента в обстановке сна посредством детектора (105) движения; и определяют диагноз нарушения сна на основе одного или более из звука, исходящего от пациента, или движений пациента в обстановке сна посредством реализованного на компьютере устройства (109).

Еще один другой аспект одного или более вариантов осуществления состоит в том, чтобы предоставить систему диагностики нарушения сна, которая содержит: средство ввода звука для приема звука, исходящего от пациента, в обстановке сна; средство обнаружения движения для мониторинга движений пациента в обстановке сна; реализованное на компьютере средство для: приема и хранения данных, относящихся к звуку, исходящему от пациента, приема и хранения данных, относящихся к движениям пациента; и определения диагноза нарушения сна на основе одного или более из данных, относящихся к звуку, исходящему от пациента, или данных, относящихся к движениям пациента.

Эти и другие цели, признаки и характеристики настоящего изобретения, а также способы работы и функции связанных элементов структуры и комбинация частей, а также экономические аспекты производства станут более понятны после рассмотрения следующего описания и приложенной формулы изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи, которые совместно образуют часть этого описания, при этом одинаковые номера позиций обозначают соответствующие части на различных фигурах. Однако, следует в явной форме понимать, что чертежи служат только для цели иллюстрации и описания и не предназначены в качестве определения пределов изобретения.

Фиг. 1 - пример системы для диагностики нарушения сна, согласно различным вариантам осуществления изобретения;

Фиг. 2 - пример способа диагностики нарушения сна, согласно различным вариантам осуществления изобретения;

Фиг. 3 - пример формы дыхательной волны, согласно различным вариантам осуществления изобретения;

Фиг. 4 - пример таблицы, используемой для определения диагноза по событиям/параметрам сна, согласно различным вариантам осуществления изобретения;

Фиг. 5 - пример детектора движения, использующего структурированный свет, согласно различным вариантам осуществления изобретения;

Фиг. 6A и 6B проиллюстрируют примеры геометрии лучей света, используемых для того, чтобы обнаруживать движение, согласно различным вариантам осуществления изобретения; и

Фиг. 7 - пример таблицы, иллюстрирующей корреляцию между определенными физиологически измеримыми явлениями и состоянием сна, согласно различным вариантам осуществления изобретения.

Как используют в настоящем документе, формы единственного числа включают множественное число до тех пор, пока контекст явным образом не диктует иное. Как используют в настоящем документе, утверждение о том, что две или более частей или компонентов «соединены», должно обозначать, что части сопряжены или работают вместе или непосредственно или опосредованно, т. е., через одну или несколько промежуточных частей или компонентов при условии, что возникает связь. Как используют в настоящем документе, «непосредственно соединенные» обозначает, что два элемента находятся в непосредственном контакте друг с другом. Как используют в настоящем документе, «жестко соединенные» или «фиксированные» обозначает, что два компонента соединены с тем, чтобы двигаться как единый, при этом сохраняя постоянную ориентацию относительно друг друга.

Как используют в настоящем документе, слово «цельный» обозначает, что компонент создают в виде одной части или блока. То есть, компонент, который содержит части, которые созданы отдельно и затем соединены вместе в виде блока, не представляет собой «цельный» компонент или тело. Как используют в настоящем документе, утверждение о том, что две или более частей или компонентов «входят в зацепление» друг с другом, должно обозначать, что части прикладывают усилие друг к другу или непосредственно или через одну или несколько промежуточных частей или компонентов. Как используют в настоящем документе, термин «число» должен обозначать единицу или целое больше единицы (т.е., множество).

Фразы о направлении, используемые в настоящем документе, такие как, например, и без ограничения, верх, низ, лево, право, верхний, нижний, передний, задний и их производные, относятся к ориентации элементов, показанных на рисунках и не ограничивают формулу изобретения, за исключением указанного в явной форме.

Системы и способы, описанные в настоящем документе, позволяют обойти типичные процессы диагностики нарушений сна. Они предоставляют процедуры скрининга нарушений сна, которые имеют преимущества над стандартными процедурами с точки зрения стоимости, удобства, времени и других преимуществ. Например, как рассмотрено в настоящем документе, для типичного скрининга нарушений сна необходимы неудобные датчики, которые прикрепляют к пациенту, и частые визиты в «клинику сна» (например, для установки и снятия датчиков, мониторинга в стационаре и т.д.). Амбулаторный скрининг не очень удобен для пациентов, поскольку пациенты должны быть подключены к полисомнографическим (PSG) датчикам и/или другим датчикам (типично практикующим врачом). Эти процедуры требуют как времени, так и усилий сомнологов (например, требуются ночные смены) и не нравятся пациентам (например, неудобные и непривычные датчики и окружающая обстановка для сна).

Системы и способы, предоставленные в настоящем документе, направлены на необходимость упростить весь скрининг для того, чтобы диагностировать нарушения сна. Существующие решения требуют времени и усилий и не выполняют скрининг множества нарушений одновременно. Системы и способы, описанные в настоящем документе, предлагают дифференциальную диагностику во время скрининга дома (или в другом удобном месте для сна), которая позволяет пользователю спать в естественной обстановке сна без каких-либо нательных датчиков, нарушающих сон.

Многие группы могут извлечь пользу из систем и способов, описанных в настоящем документе, например, такие как врачи общей практики. Диагностика проблем со сном может быть трудна по причине надежности субъективных данных клиента и/или требования проведения исследования сна для того, чтобы поставить диагноз. Врачи общей практики обычно не являются экспертами по сну, и в случае тяжелых проблем они направляют пациента в лабораторию сна для прохождения диагностики. Системы и способы, описанные в настоящем документе, могут снижать потребность в диагностике в лаборатории сна, и повышать качество перенаправления врачом общей практики в лабораторию сна, таким образом, снижая число пациентов в списках ожидания.

Сами клиники сна могут получать пользу от систем и способов, описанных в настоящем документе. Подготовка к стандартному домашнему скринингу в условиях лаборатории требует времени и затрат, поскольку используют много нательных датчиков (для применения которых могут требоваться лабораторные специалисты). Ненавязчивые домашние тесты, разрешенные системами и способами, предусмотренными в настоящем документе, можно использовать в качестве начального скрининга и они обеспечивают небольшие усилия для подготовки и низкую стоимость за счет использования не нательных датчиков. Дополнительно, время и усилия для того, чтобы прийти к другой диагностике, можно снизить посредством использования автоматического анализа, реализованного на компьютере. Кроме того, можно сократить списки ожидания, поскольку пациенты, которым не предписано исследование в стационаре (в клинике), не будут занимать аппаратуру и персонал.

Пациенты также будут получать пользу от систем и способов, описанных в настоящем документе. Тестирование в реальной, домашней среде без использования «проводов», прикрепленных к пациенту, является более удобным для пациента, поскольку пациент более не должен перемещаться в клинику сна и из нее и спать с прикрепленными проводами или пытаться спать в самой клинике сна. Кроме того, хорошо известно, что сам сон в клинике сна отличается от сна, в котором человек пребывает в своей собственной обстановке сна. Из опыта пользователей известно, что люди, страдающие от трудностей со сном, хотят проникнуть в свои сны. Пациенты ищут подтверждение тому, что их сон настолько плох, насколько они думают, и они хотят понять причину их (субъективно) плохого сна. Кроме того, пациенты хотят быть застрахованы от того, что они являются причиной того, что их партнер потревожен во время сна. Пациенты также хотят знать, что происходит во время сна, чтобы оценить, искать ли помощи у врача (врача общей практики или специалиста по сну).

В некоторых вариантах осуществления предоставлены системы для бесконтактной диагностики/скрининга нарушений сна. На фиг. 1 проиллюстрирована система 100, которая представляет собой пример системы для бесконтактной диагностики/скрининга нарушений сна. Система 100 может содержать управляющее приложение 101, устройство 103 ввода звука, детектор 105 движения, устройство 107 отображения и/или другие элементы.

Управляющее приложение 101 может представлять собой или включать в себя компьютерное приложение, которое делает возможным получение данных, обработку данных, вывод данных, и или другие признаки и функции, описанные в настоящем документе. Управляющее приложение можно исполняться на или иным образом поддерживаться посредством одного или более реализованных на компьютере устройств, таких как, например, реализованное на компьютере устройство 109. Реализованное на компьютере устройство 109 может содержать одно или более обрабатывающих устройств (например, микропроцессоров), одно или более связанных устройств памяти (например, память 111), множество портов ввода и/или вывода и/или другие элементы, которые дают возможность вычислять.

Устройство 103 ввода звука может представлять собой или содержит микрофон или другое устройство, которое делает возможным получение звука из окружающей среды, где спит пациент, и преобразование этого звука в электрические и/или электромагнитные сигналы. В некоторых вариантах осуществления устройство 103 ввода звука может содержать или включать в себя множество микрофонов или других принимающих звук устройств, расположенных с тем, чтобы оптимально или точно получать звук от пациента и/или его обстановки сна, как описано в настоящем документе.

Детектор 105 движения может представлять собой или содержать обнаруживающую свет камеру или другой оптический датчик, радарное устройство, инфракрасное обнаруживающее устройство, обнаруживающее тепло устройство, ультразвуковое устройство и/или какой-либо другой датчик, способный обнаруживать движение пациента в обстановке сна без контакта с пациентом. Обнаруживаемое движение может включать движение глаз, движение грудной клетки, движение рта, движение ноги и/или руки, движение туловища и/или другое движение тела. В некоторых вариантах осуществления датчик движения может включать или содержать множество детекторов движения (например, камеры, радарные устройства и т.д.) с тем, чтобы оптимально или точно получать информацию о движении от пациента, как описано в настоящем документе. В некоторых вариантах осуществления детектор 105 движения может содержать или может быть использован с источником света, который делает возможной улучшенную визуализацию движений пациента.

В некоторых вариантах осуществления источник света может проецировать структурированный свет на пациента. Использование структурированного света может включать проецирование инфракрасного светового изображение на пациента, которое деформируется, когда субъект двигается/дышит. Тогда деформацию, связанную с микродвижениями (например, дыханием) можно легко измерять. На фиг. 5 проиллюстрирован пример детектора 500 движения, содержащего источник 501 структурированного света, который проецирует инфракрасное световое изображение на пациента 503, которое затем обнаруживают посредством датчика 505. Способ, используемый для того, чтобы обнаруживать движение, может быть сравним с интерферометрией фазового сдвига, которую используют для количественного определения глубины. Обнаружение быстрых движений достигается посредством создания базового расстояния между источником структурированного света и датчиком, который воспринимает свет от источника структурированного света, отраженный от пациента. На фиг. 6A и 6B проиллюстрирован пример геометрии лучей света (аппроксимированных параллельными пучками, что предполагает, что источник структурированного света и соответствующий ему датчик достаточно удалены друг от друга), используемых при обнаружении движений пациента. На фиг. 6A проиллюстрировано движение точки на поверхности пациента от A до A'. Когда наблюдение осуществляют с помощью датчика под углом β, кажущийся сдвиг регистрируют на расстоянии Δz'. На фиг. 6B проиллюстрирован случай, где падающий свет проецируют под углом α и наблюдают под углом β. Во время вертикального сдвига Δz поверхности, проецируемая точка A сдвигается на расстояние Δx к точке A'', которую наблюдают как кажущийся сдвиг Δx', спроецированный в направлении датчика. Ясно, что расстояние Δx' значительно больше, чем Δz', так что можно обнаруживать меньшие вертикальные движения. В отсутствии проецируемого изображения, как показано на фиг. 6A и 6B, отношение между наблюдаемым вертикальным сдвигом Δz' и реальным вертикальным сдвигом Δz (от A до A') определяют как: Δz'=Δz sinβ. В случае точки A, результат проецирования под углом α, отношение между наблюдаемым горизонтальным сдвигом Δx' и реальным вертикальным сдвигом Δz (от A к A'') определяют как: Δx'=Δz tanα cosβ. Преимущество проецирования под углом можно выразить в понятиях увеличения расстояния до явлений сдвига, какими они видны для датчика. В этом случае, увеличение G будет представлять собой отношение нового смещения к старому смещению:

Очевидно, что увеличение G от спроецированных световых изображений максимизирован, когда угол проекции α имеет как можно большее значение, почти параллелен поверхности, а угол наблюдения β имеет как можно меньшее значение, предпочтительно оптические оси датчиков перпендикулярны поверхности. Однако, уже небольших расстояний между камерой и источником света достаточно для того, чтобы осуществлять мониторинг дыхательных движений.

В некоторых вариантах осуществления источник света и датчик, которые образуют детектор 105 движения, могут находиться внутри одного корпуса. В некоторых вариантах осуществления детектор 105 движения может быть таким, что источник света не требуется (например, радар, тепловой детектор, ультразвуковое устройство и т.д.). В некоторых вариантах осуществления детектор движения может содержать дополнительные детекторы, которые можно использовать для того, чтобы извлекать данные движения. Например, в некоторых вариантах осуществления детектор 105 движения может содержать первый детектор движения, используемый для того, чтобы обнаруживать движение тела, и второй детектор движения, используемый для того, чтобы обнаруживать движение лица. Другие конфигурации также можно использовать.

В некоторых вариантах осуществления устройство 107 отображения может представлять собой или содержать экран дисплея, например, такой как экран жидкокристаллического дисплея (LCD), экран светодиодного дисплея (LED), экран дисплея на основе электронно-лучевой трубки или устройство отображения другого типа. В некоторых вариантах осуществления устройство 107 отображения может представлять собой или содержать другие устройства, способные выводить информацию, касающуюся принимаемых данных и/или определяемую с помощью управляющего приложения 101. Например, в некоторых вариантах осуществления устройство отображения может представлять собой принтер или громкоговоритель, который предоставляет информацию через отпечатки или вывод звука. В некоторых вариантах осуществления, где возможно воспроизведение данных, касающихся сна пациента, громкоговоритель можно комбинировать с устройством визуального отображения (например, экраном дисплея) в качестве устройства 107 отображения.

В некоторых вариантах осуществления устройство 103 ввода звука, датчик движения 105 и устройство 107 отображения можно соединять функционально с реализованным на компьютере устройством 109 и/или управляющим приложением 101. Эти соединения могут быть проводными, беспроводными и или представлять собой их сочетание. В некоторых вариантах осуществления устройство 103 ввода звука, датчик 105 движения и/или устройство 107 отображения не должны быть интегрированы с реализованным на компьютере устройством 109 или управляющим приложением 101, а могут представлять собой модульные устройства, которые собирают звуковые данные и/или данные о движении, соответственно (включая их хранение в своей собственной локальной памяти). Затем данные можно передавать в управляющее приложение 101 после установления связи с ним, в более позднее время. В некоторых вариантах осуществления реализованное на компьютере устройство 109 (включая управляющее приложение 101 и/или память 111), устройство 103 ввода звука, датчик 105 движения, устройство 107 отображения и/или другие элементы можно интегрировать вместе в виде одного устройства. В некоторых вариантах осуществления одно или более из реализованного на компьютере устройства (включая управляющее приложение 101), устройства 103 ввода звука, детектора 105 движения, устройства 107 отображения и/или других элементов можно интегрировать в один корпус. В некоторых вариантах осуществления реализованное на компьютере устройство 109 (включая управляющее приложение 101 и/или память 111) и детектор 105 движения можно интегрировать в одном корпусе, тогда как устройство 103 ввода звука может содержать отдельный элемент, который можно помещать близко к спящему пациенту, но который может предоставлять данные для того, чтобы управлять приложением 101 и/или памятью 111 через соединение по проводной линии, беспроводное соединение или последующее сопряжение с реализованным на компьютере устройством 109.

Управляющее приложение 101 может содержать один или несколько модулей 113а-113n. Один или несколько модулей 113a-113n программного обеспечения могут представлять собой один или несколько модулей программного обеспечения, содержащих исполняемые компьютером инструкции, подпрограммы, алгоритмы или другие данные, которые делают возможными различные признаки и функции, описанные в настоящем документе. Например, один или несколько модулей 113a-113n могут принимать и хранить (например, в памяти 111) данные, относящиеся к звуку от пациента (и/или от обстановки сна пациента), от устройства 103 ввода звука; принимать и хранить (например, в памяти 111) данные, относящиеся к движениям пациента от детектора 105 движения; осуществлять одно или более вычислений, сравнений или определений с использованием принимаемых звуковых данных и/или данных о движении; вывод одного или нескольких диагнозов нарушений сна или других данных (например, на устройство 107 отображения); и/или осуществление других признаков или функций. Инструкции модулей 113a-113n можно хранить на жестком диске, EPROM, EEPROM, другой энергонезависимой памяти или другой памяти/запоминающем устройстве (например, в памяти 111), которое функционально соединено с или находится в связи с одним или более процессорами реализованного на компьютере устройства 109 и/или другими процессорами, поддерживающими/исполняющими управляющее приложение 101.

В некоторых вариантах осуществления предоставлены процессы для бесконтактной диагностики/скрининга нарушений сна. На фиг. 2. проиллюстрирован процесс 200, который представляет собой пример процесса бесконтактной диагностики/скрининга нарушений сна. Процесс 200 включает операцию 201, где один или несколько датчиков располагают в обстановке сна пациента. Например, в одном из вариантов осуществления устройство 103 ввода звука и детектор 105 движения системы 100 могут быть расположены в домашней спальне пациента. В некоторых вариантах осуществления устройство 103 ввода звука может быть расположено (например, пациентом) с тем, чтобы можно было обнаруживать звук от пациента и звук от обстановки сна (например, уличный шум, вентиляция и т. д.), и детектор 105 движения может быть расположен с тем, чтобы можно было обнаруживать движения пациента в обстановке сна. Например, в некоторых вариантах осуществления устройство 103 ввода звука может быть расположено близко к кровати, где спит пациент, с тем, чтобы регистрировать звук, издаваемый пациентом. В некоторых вариантах осуществления устройство 103 ввода звука можно размещать, например, на прикроватном столе пациента или иным образом размещать с тем, чтобы обнаруживать звуки в обстановке сна пациента. В некоторых вариантах осуществления детектор 105 движения может быть расположен с тем, чтобы пациент полностью находится в пределах его поля/линии видимости (например, на прикроватном столе, установленным на потолке или стене спальни пациента, в или на шкафу/комоде, на своей собственной стойке или в других местах). Как описано в настоящем документе, в некоторых вариантах осуществления датчик движения может содержать или его можно использовать с источником света, который проецирует структурированный свет на пациента. Этот источник света можно размещать в непосредственной близости от детектора 105 движения или иным образом располагать для того, чтобы проецировать свет на пациента с тем, чтобы детектор 105 движения оптимально обнаруживал движения пациента, как описано в настоящем документе.

В операции 203 один или несколько датчиков могут принимать звуковые данные и данные о движении пациента в обстановке сна. В некоторых вариантах осуществления это может включать в себя данные о множестве ночей. По существу, датчики можно включать и выключать (или включать или выключать регистрацию данных) множество раз во время процесса регистрации данных. Например, в некоторых вариантах осуществления устройство 103 ввода звука, датчик движения 105 и/или реализованное на компьютере устройство 107 могут содержать одну или несколько кнопок, рычажковых переключателей или других устройств ввода, позволяющих пациенту или другому пользователю включать или выключать регистрацию данных. В некоторых вариантах осуществления один или несколько модулей 113a-113n могут принимать и хранить (например, в памяти 111) звуковые данные, касающиеся пациента в обстановке сна, от устройства 103 ввода звука и данные о движении, касающиеся пациента в обстановке сна, от детектора 105 движения.

В операции 205 принимаемые звуковые данные и/или данные о движении можно анализировать для того, чтобы извлекать данные, касающиеся возникновения одного или нескольких событий во время сна пациента и/или одного или нескольких параметров сна пациента. События во сне могут включать, например, события храпа (включая длительность и силу), речь, скрежетание зубами, остановку дыхания (включая длительность каждого эпизода), циклы сна/бодрствования, движение глаз, движение тела (например, руки, туловища, ноги), частоту дыхательных движений, дыхательный поток, частоту сердечных сокращений и/или другие события или характеристики. Например, один или несколько модулей 113a-113n могут использовать принимаемые звуковые данные для того, чтобы определять события храпа, речь, скрежетание зубами и т.д. В другом примере один или несколько модулей 113a-113n могут использовать принимаемые данные о движении для того, чтобы определять события движения конечностей. В некоторых вариантах осуществления один или несколько модулей 113a-113n могут использовать звуковые данные и данные о движении для того, чтобы определять такие параметры/события, как дыхание (и его параметры), циклы сна/бодрствования и/или другие события/параметры.

Как описано в настоящем документе, один или несколько модулей 113a-113n могут использовать принимаемые звуковые данные и данные о движении для того, чтобы определять параметры дыхания, такие как, например, частота дыхательных движений, переходы вдох/выдох и экспираторные паузы, и/или другие параметры. Эти параметры можно использовать для получения аппроксимации формы дыхательной волны, повторяющей поток воздуха при дыхании пациента. На фиг. 3 проиллюстрирован график 300, который представляет кривую расширения грудной клетки (т.е., данные о движении) с течением времени, которая аппроксимируется типичной формой дыхательной волны, получаемой для человека, лежащего на животе. Эту форму волны и данные, извлекаемые из нее, можно использовать при обеспечении диагностики одного или нескольких нарушений сна, например, как описано в настоящем документе.

Один или несколько модулей 113a-113n могут осуществлять оценку движений тела пациента (и, в некоторых случаях, его/ее партнера) с использованием информации от датчика движения 105. Можно использовать различные алгоритмы оценки движений с довольно низкой вычислительной сложностью. В некоторых вариантах осуществления можно конструировать изображения, извлекаемые из данных, обнаруживаемых детектором 105 движения, которые предоставляют кодированное (например, с цветовым или иным кодированием) отображение векторов движения. Эти векторы дают точное отображение направления и амплитуды движений пациента. Векторы движения можно использовать для того, чтобы извлекать следующую информацию: 1) ориентация спящего человека; 2) грубая сегментация частей тела спящего человека; 3) разделение пациента и партнера по сну; 4) анализ локального движения (имеющий отношение, например, к обнаружению PLM) посредством анализа векторов движения в разделенных областях. Из информации о движении можно извлекать данные о времени, связанные с информацией о движении и/или другой информацией, параметры сна, такие как бодрствование и сон, эффективность сна, задержка начала сна и бодрствование после начала сна и/или другие параметры/события.

В операции 207, одно или несколько определяемых событий/характеристик используют для того, чтобы определять по меньшей мере один диагноз (который может представлять собой предварительный диагноз) для пациента. В некоторых вариантах осуществления определение может представлять собой или включать вычисление вероятности (например, процентный индикатор) того, что данное нарушение сна имеет место у пациента. Определение в операции 207 может быть основано на корреляциях, моделях, подпрограммах или другой известной информации, которая касается нарушений сна. Например, в некоторых вариантах осуществления вычисление/определение операции 207 можно осуществлять посредством одного или нескольких модулей 113a-113n с использованием одного или нескольких процессоров реализованного на компьютере устройства 109. В некоторых вариантах осуществления память 111 или другой накопитель данных, доступный модулям 113a-113n, может хранить корреляции, модели, подпрограммы или другую информацию, которую можно использовать, наряду с определяемыми событиями/параметрами операции 205 для того, чтобы предоставить диагноз и/или вероятность нарушения сна. Как рассмотрено в настоящем документе, информацию, касающуюся различных событий/параметров сна пациента можно использовать с различными моделями, подпрограммами и т.д. для того, чтобы предоставить диагноз.

Например, в типичных способах, используемых для того, чтобы обнаруживать синдром обструктивного апноэ во сне (OSA) во время сна, используют полисомнографию (PSG - также обозначаемый как «исследование сна»). Измерения, входящие в PSG для OSA, типично включают: регистрацию активности головного мозга через приклеенные датчики на черепе; регистрацию движения глаз и активность других мышц через приклеенные датчики на коже; регистрацию частоты дыхательных движений и частоты сердечных сокращений (через контактные датчики); регистрацию дыхательного потока через датчик, установленный рядом с ноздрями; регистрацию уровня насыщения крови (SpO₂); и наблюдение положения сна (типично наблюдаемое практикующим врачом и/или техником по сну). Стандартная диагностика OSA во время сна дополнительно включает обнаружение остановки потока воздуха (например, полная обструкция в течение по меньшей мере 10 секунд) с сопутствующим падением насыщения артериальной крови кислородом от 2 до 4 процентов. Стандартная диагностика OSA также может включать обнаружение гипопноэ, которое представляет собой снижение потока воздуха по меньшей мере от 30 до 50 процент при падении насыщения кислородом. Параметры OSA, передаваемые во время стандартной полисомнографии, включают индекс апноэ-гипопноэ (AHI), который представляет собой среднее число апноэ (остановок дыхания) и гипопноэ за час сна. Затем тяжесть OSA классифицируют, основываясь на оценке AHI пациента, по трем категориям: легкая (оценка AHI между 5 и 15), умеренная (оценка AHI между 15 и 30) и тяжелая (оценка AHI больше чем 30).

Системы и способы, описанные в настоящем документе, избегают стандартных PSG устройств и процедур для обнаружения OAS или храпа посредством использования бесконтактных датчиков, описанных в настоящем документе для того, чтобы обнаруживать различные параметры/события, такие как, например, поток воздуха при дыхании (который можно оценивать с использованием определяемых параметров дыхания; см., например, фиг. 3) и дыхательное усилие, посредством автоматического (реализованного на компьютере) анализа данных от этих датчиков во время сна. В некоторых вариантах осуществления дыхательное усилие можно определять по форме дыхательной волны (см. например, ФИГ. 3) и анализу движения области грудной клетки пациента. Например, как описано выше в отношении операции 205, принимаемые данные от устройства 103 ввода звука и монитора 105 движений, можно анализировать посредством одного или нескольких модулей 113a-113n для того, чтобы определять достаточную информацию о параметрах дыхания пациента (см. например, фиг. 3) для того, чтобы перейти к начальной дифференцированной диагностике с учетом нарушенного во сне дыхания (например, OSA). Снова обращаясь к процессу 200, определяемые параметры/события, связанные со сном пациента, можно использовать посредством одного или нескольких модулей 113a-113n в операции 207, чтобы предоставить диагноз нарушения сна пациенту. Например, параметры дыхания можно использовать для того, чтобы определять индекс апноэ-гипопноэ пациента, который можно использовать для того, чтобы классифицировать тяжесть OSA пациента. Звуковые данные также можно использовать для диагностики OSA. Например, изменения амплитуды шума дыхания пациента во время сна можно использовать для определения того, когда возникает остановка дыхания.

В отношении нарушения периодических движений конечностей (PLM) во время сна, стандартные диагностические способы включают полисомнографию (PSG) в комбинации с дополнительными датчиками, специально разработанными для PLM. Например, в некоторых случаях, датчик движения и/или электромиографические (EMG) датчики можно прикреплять к конечностям пациента. Электромиография представляет собой способ оценки и регистрации электрической активности, создаваемой скелетными мышцами. Она регистрирует электрический потенциал, генерируемый мышечными клетками, когда происходит электрическая или неврологическая активация этих клеток. EMG измерение можно осуществлять посредством наиболее типичных PSG устройств. Типичная регистрация PLM вовлекает EMG поверхностные электроды, размещенные в одной или нескольких передних большеберцовых мышцах, и/или регистрацию движений ног посредством акселерометрии. В другом случае стандартная PSG для PLM может включать регистрацию активности головного мозга через приклеенные датчики на черепе, регистрацию движений глаз и активности других мышц через приклеенные датчики на коже, регистрацию мышечной активности в ногах посредством приклеенных датчиков на ногах, регистрацию движения ног посредством датчиков, прикрепленных к ногам, и/или использование других датчиков/метрик. Стандартная диагностика PLM во время сна (PLMS) включает определение существования всплесков мышечной активности во время сна длительностью 0,5-5 секунд, возникающей сериями из четырех движений или более с интервалом 5-90 секунд между ними. В некоторых вариантах осуществления каждое движение должно составлять по меньшей мере 25% от амплитуды калибровочного сигнала EMG. PLM параметры, передаваемые во время стандартной полисомнографии, также используют, например, такие как число PLMS (общее число периодических движений конечностей во время сна), число связанных с пробуждением периодических движений конечностей (PLMA), число периодических движений конечностей, связанных с дыхательными событиями. Индекс PLM (число периодических движений конечностей за час сна) и индекс PLM при пробуждении (число связанных с пробуждением периодических движений конечностей за час сна) можно получать для пациента и использовать для диагностирования PLM.

Системы и способы, описанные в настоящем документе, избегают этих стандартных элементов и процедур. Например, поскольку индекс PLM может представлять собой значимый параметр для диагностирования, один или несколько модулей 113а-113n могут в операции 207 осуществлять автоматическое определение индекса PLM для пациента, основываясь на данных о движении и звуковых данных, анализируемых в операции 205. Например, зарегистрированные движения и звук, сопровождающий эти движения, можно использовать в операции 205 для того, чтобы определять частоту и тяжесть движений конечностей и/или ведут ли такие движения к пробуждению. Эти данные можно использовать для получения индекса PLM или PLMA для пациента и, следовательно, диагностирования (например, в операции 207). Другую информацию, относящуюся к звуку и движениям пациента во время сна, можно использовать для такой диагностики. Например, PLM наиболее часто встречаются во время неглубокого сна, менее часто во время более глубокого сна, и редко во время REM (быстрое движение глаз) сна. Имея эти сведения, один или несколько модулей 113a-113n могут использовать звуковые данные и данные о движении (включая временные свойства обоих - например, когда они возникают ночью или в связи с событиями пробуждения) для того, чтобы определять вероятно ли, что данное движение представляет собой случай PLM, используя информацию или определение того, находится ли пациент в неглубоком сне (например, более выраженные двигательные события), глубоком сне (например, уменьшенные двигательные события), REM сне (например, движение глаз), или другой фазе сна, основываясь на движении конечностей, характеристиках дыхания и/или других данных. Фазу сна можно определять с использованием явлений, измеряемых с использованием систем, описанных в настоящем документе. На фиг. 7 проиллюстрирована таблица 700, которая иллюстрирует различные физиологически измеримые явления и их связь с определением состояния сна. Неглубокий сон можно охарактеризовать с помощью относительно больших эпизодов движения (в целом приблизительно 40% времени сна; главным образом между эпизодами глубокого сна и REM сна - и наоборот). Глубокий сон можно охарактеризовать с помощью относительно больших эпизодов отсутствия движения (в целом, более выражены в первой половине времени сна, главным образом предшествуют и следуют за эпизодом менее глубокого сна). REM сон можно охарактеризовать с помощью эпизодов движения глаз и отсутствия движения тела (в целом более выражены во второй половине времени сна, главным образом предшествуют и следуют за эпизодом неглубокого сна).

В отношении нарушения с бессонницей стандартные диагностические способы часто основаны на субъективных жалобах на «неспособность спать» и «чувство усталости в течение дня». Однако, диагноз острая бессонница требует значительно больше информации, например, такой как история сна, длительность проблем и/или поведенческие и когнитивные факторы. Диагноз может быть не основан только на объективных параметрах, но они могут обеспечивать понимание фактической архитектуры сна страдающего бессонницей и возникновения неправильного восприятия состояний сна (т.е., неправильное восприятие состояния сна представляет собой диагностический термин, принятый в международной классификации нарушений сна (American Sleep Disorders Association 1990) для того, чтобы заменить две ранее использовавшиеся диагностические категории нарушений сна: субъективные жалобы на бессонницу без объективных сведений и субъективные жалобы на сонливость без объективных сведений). Однако, объективное обнаружение бессонницы часто включает полисомнографию (PSG), которая, как описано в настоящем документе, включает регистрацию движения глаз и другой мышечной активности через приклеенные датчики на коже и регистрацию частоты дыхательных движений и частоты сердечных сокращений посредством прикрепленных датчиков. Обыкновенные параметры сна, используемые в полисомнографии для бессонницы, включают: общее время сна (TST); задержка начала сна (SOL); число ночных пробуждений (NOW); время бодрствования ночью или бодрствование после начала сна (WASO); и эффективность сна (SE; которая представляет собой общее время сна/время в кровати).

Системы и способы, описанные в настоящем документе, избегают стандартных PSG устройств и процедур для объективного анализа бессонницы. Например, поскольку эффективность сна, задержка начала сна, и бодрствование после начала сна могут представлять собой значимые параметры, один или более модулей 113a-113n могут в операции 207 осуществлять автоматическое количественное определение сна по этим параметрам, основываясь на данных о движении и звуковых данных, анализируемых в операции 205. Эти параметры можно определять с использованием временного параметра звуковых данных и/или данных о движении и встречаемости определенных событий (например, начало сна, бодрствование и т.д.). Возникновение довольно плохих оценок параметров количественного определения сна, за исключением апноэ и беспокойных ног, можно считать показательным для бессонницы и, следовательно, использовать во время объективного анализа бессонницы.

Парасомнии представляют собой категорию нарушений сна, которые содержат анормальные и неестественные движения, поведение, эмоции, восприятие и сны, которые возникают: во время засыпания, сна, между стадиями сна или при пробуждении ото сна. Существует ряд парасомний, которые связаны с движением и/или дыханием во время сна. Сомнамбулизм (хождение во сне) представляет собой пример парасомнии, и имеет распространение 1-17% у детей, с наиболее частым возникновением в возрасте приблизительно 11-12 лет. Приблизительно 4% взрослых испытывают сомнамбулизм.

Другой пример парасомнии включает страх сна (страх ночи), который представляет собой наиболее разрушительное нарушение с бессонницей, поскольку он может содержать громкие крики и панику; в крайних случаях они могут вести к телесным повреждениям или повреждению имущества (например, за счет беготни или ударов в стены).

Бруксизм (скрежетание зубами) представляет собой другой пример парасомнии. Бруксизм представляет собой обыкновенное нарушение сна, при котором страдающий издает скрежет своими зубами во время сна. Это может вести к нарушению сна страдающего и партнера по кровати, износу зубов и трещинам, боли в челюстях и другим проблемам.

Другой парасомнией является поведенческое нарушение сна с быстрым движением глаз (REM). Поведенческое нарушение REM сна представляет собой наиболее частую парасомнию REM сна, при которой отсутствует атония мышц (т.е., вызванная сном парализация мышц). Нарушение REM сна позволяет индивидууму физически разыгрывать свои сны, что может вести к повторным повреждениям (например, синякам, разрывам и переломам) у себя или других. Пациенты могут принимать меры самозащиты посредством привязывания себя к кровати, использования баррикад из подушек или сна в пустой комнате на матрасе. Ночные стоны представляют собой парасомнию сна с быстрым движением глаз, состоящую из задержек сна и стонов на выдохе во время сна. Это отличается как от разговоров во сне, так и от синдрома обструктивного апноэ во сне. Образование звука происходит во время выдоха, в противоположность храпу, который возникает во время вдоха. Обычно человек, издающий звук, не замечает этого, но это может быть чрезвычайно тревожащим для партнеров по сну (страдающие также склонны просыпаться от своих собственных стонов). Партнеры по кровати в целом сообщают о том, что слышат, как человек делает глубокий вдох, задерживает его и затем медленно выдыхает; часто с пронзительным писком или звуками стонов.

В некоторых вариантах осуществления системы и способы, описанные в настоящем документе, можно использовать для того, чтобы диагностировать эти или другие парасомнии. Например, один или несколько модулей 113a-113n могут в операции 207 анализировать большие и маленькие движения, определяемые в операции 205 (например, данные о движении), а также аудиоинформацию, собираемую во время сна. Эту информацию можно использовать для того, чтобы идентифицировать параметры, которые указывают на указанные выше парасомнии, например, такие как громкие крики, хождение во сне, разыгрывание снов, скрежетание зубами или другие индикаторы.

Как описано в настоящем документе, определение в операции 207 может быть основано на наличие различных отдельных событий/параметров, определяемых (в операции 205) по принимаемым звуковым данным и/или данным о движении используют при выполнении диагностики. На фиг. 4 проиллюстрирована таблица 400, которая представляет собой пример таблицы, которую можно использовать (например, посредством одного или нескольких модулей 113a-113n) для того, чтобы предоставлять диагноз, основываясь на вводе событий/параметров. Следует отметить, что в таблице 400 некоторые признаки можно загружать в несколько диагностических профилей. Однако в некоторых вариантах осуществления заданный диагноз не должен зависеть только от одного признака и, таким образом, другие признаки обеспечивают различительную способность. В некоторых случаях информация, касающаяся движения, может резко повышать различительную способность для некоторых диагнозов. Например, обнаружение остановки ритмического движения в области грудной клетки может повышать вероятность диагноза апноэ. Обнаружение ритмических движений в области левой ноги может повышать вероятность диагноза PLM, в то время как к диагнозу парасомния они имеют только небольшое отношение. Следует отметить, что список признаков, проиллюстрированный в таблице 400, не является исчерпывающим. Другие признаки можно обнаруживать и использовать.

В операции 209 процесса 200, определение в операции 207 можно выводить пациенту и/или врачу. Например, в некоторых реализациях один или несколько модулей 113a-113n могут создавать отображение диагноза, которое можно представлять пациенту, врачу или другому человеку через устройство 107 отображения. В некоторых вариантах осуществления отображение диагноза можно передавать на компьютер в кабинете врача или другой удаленный компьютер (например, на сервер с веб-доступом, где информацию можно загружать для совместного использования одним или несколькими врачами или другими людьми). В некоторых вариантах осуществления вероятность, связанную с диагностированным нарушением сна, и/или как-либо вычисленные индексы для пациента (например, AHI, индекс PLM, индекс PLMA) можно предоставлять/отображать. В некоторых вариантах осуществления один или несколько модулей 113a-113n могут сохранять/протоколировать (например, в памяти 111) события, которые дают начало возможному диагнозу (например, PLMS, апноэ, бессонница, парасомния и т.д.), и/или исходные данные, которые они извлекли. Эти события/данные можно воспроизводить пациенту и/или практикующим врачам при желании (например, с использованием устройства 107 отображения или другого устройства отображения).

В некоторых вариантах осуществления могут быть предусмотрены материальные машиночитаемые среды, содержащие исполняемые компьютером инструкции для управления одним или несколькими компьютерными процессорами для того, чтобы осуществлять один или несколько признаков и функций, изложенных в настоящем документе, включая операции способов, описанных в настоящем документе.

Системы, описанные в настоящем документе, представляют собой примерные конфигурации систем. Могут существовать другие конфигурации. Специалисты в данной области примут во внимание, что изобретение, описанное в настоящем документе, может работать в различных конфигурациях. Соответственно, больше или меньше указанных выше компонентов системы можно использовать и/или комбинировать в различных вариантах осуществления. Также следует понимать, что различные модули 113a-113n программного обеспечения, которые используют для того, чтобы реализовать функциональность, описанную в настоящем документе, можно поддерживать в различных компонентах, отличных от реализованного на компьютере устройства 109, по желанию или необходимости. В других вариантах осуществления, как должно быть принято во внимание, функциональности, описанные в настоящем документе, можно реализовать в различных комбинациях аппаратного обеспечения и/или встроенного программного обеспечения, в дополнение к программному обеспечению или вместо него. Кроме того, различные операции способов, описанных в настоящем документе, хотя и описаны в конкретном порядке, можно осуществлять в различных порядках, как примут во внимание специалисты в данной области. В некоторых вариантах осуществления можно использовать больше или меньше описанных операций.

В формуле изобретения какие-либо ссылочные позиции, расположенные между круглыми скобками, не следует толковать в качестве ограничения пункта формулы изобретения. Слово «содержит» или «включает в себя» не исключает присутствия элементов или стадий, отличных от тех, что перечислены в пункте формулы изобретения. В пункте формулы изобретения об устройстве, перечисляющем несколько средств, некоторые из этих средств можно осуществлять посредством одного и того же элемента аппаратного обеспечения. Элемент в единственном числе не исключает присутствия множества таких элементов. В каком-либо пункте формулы изобретения об устройстве, перечисляющем несколько средств, некоторые из этих средств можно осуществлять посредством одного и того же элемента аппаратного обеспечения. Сам факт того, что определенные элементы перечислены во взаимно отличных зависимых пунктах формулы изобретения не указывает на то, что эти элементы не могут быть использованы в комбинации.

Несмотря на то, что изобретение описано в деталях с целью иллюстрации, основываясь на том, что в настоящее время считают наиболее практичными и предпочтительными вариантами осуществления, следует понимать, что такие детали служат лишь этой цели и что изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления, а, напротив, предназначено покрывать модификации и эквивалентные структуры, которые входят в сущность и объем приложенной формулы изобретения. Например, следует понимать, что настоящее изобретение предусматривает то, что, насколько это возможно, один или несколько признаков какого-либо варианта осуществления можно комбинировать с одним или несколькими признаками какого-либо другого варианта осуществления.

Реферат

Изобретения относятся к медицине. Способ диагностики нарушения сна осуществляют с помощью системы для диагностики нарушения сна. При этом формируют с помощью устройства ввода звука выходные сигналы, переносящие информацию, относящуюся к исходящему от пациента в обстановке сна звук. Проецируют с помощью источника света структурированный свет на пациента, который деформируется, когда пациент двигается. Принимают с помощью детектора отраженный от пациента свет. Формируют с помощью детектора выходные сигналы, которые переносят информацию, относящуюся к изменениям в структурированном свете, вызванным движением пациента. Определяют с помощью процессоров движение пациента на основании расстояния между источником света и детектором и изменения в угле отраженного света от структурированного света, принятого от отдельной движущейся точки на пациенте. Конструируют изображения, полученные из информации, относящейся к изменениям в структурированном свете, так, чтобы получить векторы движения. Векторы движения указывают направление и амплитуду движения пациента и способствуют сегментации частей тела так, что определяется информация, относящаяся к движению рта и/или движению конечностей. Определяют с помощью процессоров диагноз нарушения сна на основании исходящего от пациента звука и движения пациента в обстановке сна. Достигается повышение удобства использования и упрощение скрининга при диагностике нарушений сна. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула