[發明專利]基于咳嗽音反饋的肺康復治療裝置

有效

• 申請號: 201811311121.2
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109498228B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 林楓;呂倩倩
• 申請（專利權）人: 林楓;呂倩倩
• 主分類號: A61F5/00
• 分類號: A61F5/00;A61B5/08
• 代理公司: 南京樂羽知行專利代理事務所(普通合伙) 32326
• 代理人: 繆友建

本發明提供一種基于咳嗽音反饋的肺康復治療裝置，包括數據集成部件、數據處理部件以及數據應用部件。數據集成部件采用聲敏傳感器和加速度傳感器，檢測氣道廓清行為的生理與病理聲學信號。數據處理部件采用深度學習技術，對咳嗽和清嗓等相關音聲振動信號進行分類。數據應用部件采用聲學反饋技術，調整肺康復訓練方案和評估肺康復治療效果。該發明可以在頭頸部或上胸部采集包括但不僅限于咳嗽、清嗓、吞咽、呼吸、打鼾等帶來的音聲振動信息，實現對氣道廓清行為的有效性進行實時監測評估、個性化干預和持續管理。

技術領域

本發明涉及一種監測評估、調整和輔助咳嗽動作的裝置，特別是通過監測咳嗽動作產生的音聲振動信號來反饋判斷和調整咳嗽訓練方案，屬于醫療器械技術領域。

背景技術

（1）咳嗽-氣道廓清功能

咳嗽既是疾病相關的癥狀，又是人類主動廓清氣道的自我保護行為?？人阅芰κ桥c人生命息息相關的基本功能之一，主動咳嗽動作在排痰和清除氣道異物過程中發揮重要作用。整個咳嗽動作可以細分成三個連續階段：吸氣階段、壓縮階段和呼氣階段。呼氣階段時，聲帶外展，吸氣肌收縮，肺內氣體體積增加。而壓縮階段，聲門閉合，為形成足夠的胸腔壓力做準備，腹肌、肋間肌等肌肉主動收縮增加腹內壓和胸腔內壓。最后呼氣階段，聲門快速開放，氣體高速沖出，并振動聲帶產生典型的咳嗽音。

（2）咳嗽功能障礙和有效性咳嗽

一系列疾病，諸如脊髓損傷、帕金森病、肌萎縮側索硬化癥等均可引起患者咳嗽能力下降，導致氣道分泌物潴留、異物排出困難，進而造成呼吸系統并發癥的發生風險增加、死亡率增高。這些因疾病導致咳嗽能力下降的患者，需要有效咳嗽來幫助減少呼吸系統并發癥的發生率。此外，高齡長者和吞咽障礙患者對有效咳嗽的需求也大大增加。這是因為健康人每天有600-1000次吞咽動作，即使不進食，也需吞下約1升唾液。在吞咽障礙患者中，即使采用鼻飼管，也不能解決唾液誤吸入肺的風險。除疾病導致的吞咽障礙外，吞咽障礙發生率隨著年齡的增加也有所增加。30%的老年人存在誤吸性吞咽障礙，其中約一半存在無效的咳嗽反應，甚至無法咽下或咳出自然分泌的唾液，食物或唾液誤入氣道，進而引發吸入性肺炎所導致的死亡，占老年人肺炎死亡率的三分之一。因此，訓練咳嗽和清嗓動作，是肺康復領域的基本策略。但是，如何當場判斷患者實施了有效的咳嗽和清嗓動作，如何持續記錄和連續追蹤咳嗽和清嗓動作的發展和變化，目前臨床上普遍采用咳嗽峰流速（peakcoughflow, PCF）作為咳嗽有效性的客觀衡量指標，PCF正常應為360-840L/min，如果PCF小于160L/min，咳嗽動作就被認為是無效的。然而，咳嗽峰流速的測量需要用到口鼻面罩和氣體流量計，口鼻面罩不僅在佩戴上給患者增加了不適感，同時不同型號的口鼻面罩也造成了咳嗽峰流速測量值的差異。如何客觀、有效而又便捷地評估患者是否進行了有效的咳嗽和清嗓動作，以幫助患者改進咳嗽和清嗓動作，并為肺康復治療師提供評估和治療工具，是康復治療的難點和空白點。

（3）有效咳嗽的聲學特征