[發明專利]基于光學形狀感測的肺體積描記法

在審

• 申請號: 201380054148.7
• 申請日: 2013-10-01
• 公開（公告）號: CN104736054A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: J·薩巴奇恩斯基;B·拉馬錢德蘭
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: A61B5/08
• 分類號: A61B5/08;G01B11/16
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 李光穎;王英

技術領域

本發明涉及基于光學形狀感測的肺體積描記系統，所述系統優選地可以是能穿戴的。本發明也涉及用于實現肺體積描記法的對應的服裝、對應肺體積描記方法和用于實現肺體積描記方法的對應的計算機軟件。

背景技術

廣義地講，體積描記器可以被定義為用于測量器官或全身內的體積變化的儀器，所述變化典型地由于器官或全身含有的血液或空氣的量的波動。由此，體積描記器是用于確定并配準由于存在于或經過器官、肢體或部分的血液或空氣的量的變化的器官、肢體或部分的大小的變化的儀器。

在肺科學中，通常借助于肺體積描記器來完成對肺功能的評估。簡而言之，肺體積描記器測量胸內氣體體積(TGV)和呼吸期間患者的體積變化。與肺量測定法組合，體積描記法允許直接測量比氣道阻力(specific?airway?resistance，sRaw)以及TGV和氣道阻力Raw。如在臨床實踐中使用的身體體積描記器是艙室，如具有幾乎是氣密的具有大約1000升的體積的設備。患者坐在艙室中并且通過肺活量計來呼吸。

呼吸期間的患者體積變化導致對艙室中空氣的壓縮和減壓。壓力傳感器測量這些壓力變化，所述壓力變化與患者的體積變化成比例。同時，利用肺活量計來測量通過患者的口腔的氣流。因此，如技術人員將理解的，可以創建允許診斷各種肺部疾病的流量/體積圖形。作為基于艙室的系統的替代，已經描述了在使用兩個皮帶圍繞的能穿戴設備。

阿斯頓大學的美國專利7,221,814，是能穿戴設備的范例。其公開了表面仿形(profiling)裝置，所述表面仿形裝置包括被裝配在漸進的三層(PTL)纖維中的三個長周期光柵(LPG)，并且被嵌入在可變形的載體元件內，所述可變形的載體元件包括被提供在兩片彈性橡膠皮膚之間的骨骼。LPG由三個波長調制的窄帶寬光學信號照亮，每個信號具有不同的波長和調制頻率。連接到三個鎖定放大器的光電探測器測量與每個LPG相對應的光電探測器輸出信號的第一和第二諧波頻率分量的幅度。相似的表面仿形裝置形成呼吸功能監測裝置的基礎，在所述呼吸功能監測裝置中五個LPG被提供在四個PTL纖維中的每個內并且被嵌入在附接到將由對象穿戴的服裝的四個載體元件中。然而，該設備的空間分辨率對于實際醫學應用被認為是不足的。

本發明的發明人已經認識到，經改進的肺體積描記系統是有益的，并且因此已經設計了本發明。

發明內容

實現經改進的肺體積描記系統將是有利的。一般地，本發明優選地尋求單個地或以任何組合來緩解、減輕或消除上述缺點中的一個或多個。具體而言，提供解決現有技術的上述問題或其他問題，尤其但不唯一地是有限的空間分辨率的問題，的方法可以看作是本發明的目的。

為了更好地解決這些關注中的一個或多個，在第一方面中本發明涉及肺體積描記系統，

-能穿戴在哺乳動物身體上的服裝，所述服裝包括具有多條光纖的形狀感測纖維以促進對沿所述形狀感測纖維的長度的應變的光學測量，

-光學訊問單元，所述單元與所述形狀感測纖維中的所述多條光纖光學連接，所述光學訊問單元被光學地布置用于測量沿所述多條光纖的應變，以及

-處理單元，其被能操作地連接到所述光學訊問單元以用于將所述應變數據處理成隨時間的三維位置數據，所述處理單元還被布置用于將隨時間的位置數據處理成指示關于穿戴所述服裝的所述哺乳動物的肺數據的體積數據。

本發明尤其但不唯一地有利于獲得針對哺乳動物(例如人類患者)的肺測量的經改進的系統，使得所述哺乳動物可以在實際測量期間移動或鍛煉，并且由此以迄今在合理成本內不可能或不易得到的方式來提供所述哺乳動物的肺功能的更加真實的測量結果。另外，因為本發明人已經展示了基于光學的形狀感測纖維產生直接適用于臨床或醫學應用的結果，所以本發明提供準確和/或成本效益好的解決方案。

值得一提的是，到目前為止，身體體積描記器具有若干缺點：

-迄今，不可以在鍛煉、日常生活活動、睡眠或運動期間使用身體體積描記器。

-常用的艙室解決方案相當昂貴并且耗費空間。

-盡管基本的物理學相對簡單，但對艙室中的細微的壓力差進行測量以便計算患者體積不簡單。因此，艙室中由于患者的身體熱度的溫度變化可能影響測量結果。額外地，外部壓力變化也可能影響艙室壓力。

在本申請中公開的根據本發明的肺體積描記系統至少部分地旨在解決、緩解或克服這些問題。

因此，設想本發明可以促進以下更廣譜的使用：

在肺臟學家辦公室：

-用于替代常規的身體體積描記器來診斷肺功能；

-用于在鍛煉期間診斷肺功能。