[發明專利]分割后吞咽加速測量術數據的信號修整和假陽性去除

在審

• 申請號: 201780010414.4
• 申請日: 2017-02-09
• 公開（公告）號: CN109069069A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: H·默罕馬蒂;T·周
• 申請（專利權）人: 霍蘭布羅維爾兒童康復醫院
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;G06T7/10;G16H40/60
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 楊曉光;于靜

本發明提供一種用于量化吞咽功能的方法，所述方法可包括使振動數據的吞咽段和非吞咽段經受選自自適應修整、假陽性去除以及它們的組合的處理。優選地，所述振動數據表示吞咽活動，來自定位在所述患者喉部的傳感器，并且與選自前后軸和上下軸的至少一個軸關聯。優選地，操作地連接到所述傳感器的處理模塊執行所述振動數據的吞咽段和非吞咽段的處理。包括處理模塊和傳感器的設備可執行所述方法的一個或多個步驟，所述傳感器諸如單軸加速度計或雙軸加速度計。

技術領域

本公開整體涉及用于量化吞咽功能的方法和設備。更具體地講，本公開涉及其中自適應修整和/或假陽性去除改善自動分割的吞咽加速測量術數據的準確性的方法。

背景技術

將食物或液體從口腔轉移到胃的過程中的任何困難被稱為吞咽困難或吞咽障礙。吞咽困難通過増大誤吸風險(物料進入到真聲帶下方的氣道中)對患者的生活質量產生不利影響。吞咽困難的原因包括：由于手術、癌癥、創傷或炎癥，吞咽所必需的解剖結構發生變化；吞咽器官的遺傳畸形；由于中風、帕金森氏病、腦癱和后天腦損傷引起的神經損傷。

視頻熒光鏡吞咽研究(VFSS)是診斷吞咽困難的黃金標準。在此規程中，患者吞咽不同稠度的鋇涂覆液體和食物并暴露于電離輻射中。此外，VFSS需要昂貴的設備和專業臨床醫生，并非每個醫療機構都具備這些條件。因此，VFSS無法每日執行。

作為對VFSS的非侵入式補充，引入了吞咽加速測量術，在患者頸部喉結(通常稱為亞當的蘋果)略微靠下的表面上部署雙軸加速度計，以測量前后(A-P)和上下(S-I)兩個方向上的表皮振動伴隨吞咽。與只使用任一軸相比，雙軸加速度計提供有關吞咽的更多信息。通過數字信號處理可對從加速度計獲得的記錄信號進行定量評價。據報道峰值喉部運動與A-P加速信號之間具有顯著相關性，同時經由半偏相關揭示出舌喉偏移為二維信號的主要生理源。

加速測量術數據可手動分割成可單獨分類的不同吞咽事件。手動分割可應用于加速測量術數據，例如在對數據進行目視檢查時(例如，識別每個吞咽事件的開始，設備的操作者可容易且系統地認識吞咽事件)。然而，使用算法的自動分割有助于較大數據集合的分割。較大量的加速測量術數據必須使用自動方法來減少因疲勞或疏忽而導致的人為誤差并確保一致的分割標準。

發明內容

本發明人發現，前后和上下解剖方向上的加速度信號的自動分割可能過于隨意，允許前后吞咽活動，同時也導致假陽性的非吞咽段。這些分割缺陷對特征提取和最終分類吞咽功能產生不利影響。如本文所公開的實驗實施例所示，本發明人發現，自適應地修整吞咽段(例如，使用基于核密度估算的算法)和/或執行假陽性去除(例如，基于能量的和/或本底噪聲)顯著減輕了這些分割缺陷。

因此，在一般實施方案中，本公開提供一種吞咽受損檢測方法，該方法包括使振動數據的吞咽段和非吞咽段經受處理模塊的處理。處理選自自適應修整、假陽性去除以及它們的組合。振動數據(i)表示吞咽活動，(ii)來自定位在患者喉部外部并可操作地連接到處理模塊的傳感器，以及(iii)與選自前后軸和上下軸的至少一個軸相關聯。

在一個實施方案中，處理包括對至少一個軸的每一個進行自適應修整，自適應修整包括利用吞咽段和非吞咽段形成修整段，這些修整段各自包括與吞咽相關聯的生理振動對應的相應段的一部分并且不包括吞咽前和吞咽后信號波動對應的相應段的一部分。

針對至少一個軸中的每一個，自適應修整可包括：使用核密度估算來獲得吞咽段和非吞咽段的概率分布；至少部分基于概率分布來確定能量閾值；以及基于低于能量閾值的排除部分的能量差值來識別排除部分。該方法可包括設定概率分布的概率截止，以調節自適應修整的程度。