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CN104379200B - 使用呼吸治疗设备来改善心率一致性 - Google Patents

使用呼吸治疗设备来改善心率一致性 Download PDF

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CN104379200B
CN104379200B CN201380028784.2A CN201380028784A CN104379200B CN 104379200 B CN104379200 B CN 104379200B CN 201380028784 A CN201380028784 A CN 201380028784A CN 104379200 B CN104379200 B CN 104379200B
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Abstract

用于改善对象的心率一致性和/或心率变化性的系统和方法，所述系统和所述方法使用呼吸治疗设备以提供呼吸提示，所述呼吸提示促使对象进行呼吸，使得各种呼吸参数和冠状动脉参数被对齐，例如同相。

Description

使用呼吸治疗设备来改善心率一致性
技术领域
本公开涉及用于改善对象的心率变化性和/或心率一致性的系统和方法，所述系统和方法使用呼吸治疗设备，并且具体为提供呼吸提示以促使和/或引导对象，使得对象的呼吸模式与心率模式对齐。
背景技术
已知一些类型的呼吸治疗涉及可呼吸气体流到对象的气道的递送。已知即使在单个治疗期和/或单个呼吸循环期间，也可以以变化的压力水平对可呼吸气体流进行加压。已知可以通过诸如(多水平)正气道压力设备的呼吸治疗设备来递送和/或由其提供呼吸治疗。已知某些健康益处可以与对象的呼吸模式有关。
已知对象的心跳模式可以在多个呼吸循环的过程上逐渐改变。已知对象的心率，即使在休息或处于平静状态中时，也可以在开始吸气时增大和/或在开始呼气时减小。
发明内容
据此，本发明的一个或多个实施例的目标是提供一种用于改善对象的心率一致性的系统。所述系统包括压力发生器、传感器、一个或多个处理器以及处理模块。所述压力发生器被配置为生成可呼吸气体的加压流，以递送到所述对象的气道。所述传感器被配置为生成输出信号，所述输出信号传达与i)所述可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数和ii)所述对象的心率有关的信息。所述一个或多个处理器被配置为运行处理模块。所述处理模块包括控制模块、呼吸参数确定模块、冠状动脉参数确定模块以及目标模块。所述控制模块被配置为调节所述可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数的水平，以向所述对象提供呼吸提示，所述呼吸提示促使在呼吸相位之间的转变。所述呼吸参数确定模块被配置为基于生成的输出信号来确定所述对象的呼吸率和呼吸相位。所述冠状动脉参数确定模块被配置为确定针对所述对象的心率变化性，其中，所述心率变化性基于所述对象的所述心率。所述目标模块被配置为确定目标呼吸率范围和目标呼吸相位，针对所述目标呼吸率范围和所述目标呼吸相位，将所述心率变化性与所述对象的所述呼吸率和所述呼吸相位进行相位对齐。所述控制模块调节所述可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数的所述水平，以引导所述对象根据所确定的目标呼吸相位并且在所确定的目标呼吸率范围之内进行呼吸。
本发明的一个或多个实施例的又另一方面提供一种在包括压力发生器和传感器的系统中实施的用于改善心率一致性的方法。所述方法包括：生成可呼吸气体的加压流以递送到所述对象的所述气道；生成输出信号，所述输出信号传达与所述可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数和所述对象的心率有关的信息；调节所述可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数的水平，以向所述对象提供呼吸提示，所述呼吸提示促使所述对象在呼吸相位之间进行转变；基于所生成的输出信号来确定所述对象的呼吸率和呼吸相位；确定针对所述对象的心率变化性，其中，所述心率变化性基于所述对象的所述心率；并且确定目标呼吸率范围和目标呼吸相位，针对所述目标呼吸率范围和所述目标呼吸相位，将所述心率变化性与所述对象的所述呼吸率和所述呼吸相位进行相位对齐，其中，对所述可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数的所述水平的调节引导所述对象根据所确定的目标呼吸相位并且在所确定的目标呼吸率范围之内进行呼吸。
一个或多个实施例的又另一方面提供一种用于改善心率一致性的系统。所述系统包括：用于生成可呼吸气体的加压流，以递送到所述对象的所述气道的单元；用于生成输出信号的单元，所述输出信号传达与所述可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数和所述对象的心率有关的信息；用于调节所述可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数的水平，以向所述对象提供呼吸提示的单元，所述呼吸提示促使所述对象在呼吸相位之间进行转变；用于基于所生成的输出信号来确定所述对象的呼吸率和呼吸相位的单元；用于确定所述对象的心率变化性的单元，其中，所述心率变化性基于所述对象的所述心率；以及用于确定目标呼吸率范围和目标呼吸相位的单元，针对所述目标呼吸率范围和所述目标呼吸相位，将所述心率变化性与所述对象的所述呼吸率和所述呼吸相位进行相位对齐，其中，用于调节所述一个或多个气体参数的水平的所述单元引导所述对象根据所确定的目标呼吸相位并且在所确定的目标呼吸率范围之内进行呼吸。
附图说明
在参考附图考虑以下描述和权利要求书的情况下，本发明的这些和其他目的、特征和特性，以及操作方法和有关的结构元件和零件组合的功能和制造的经济性将变得更加显而易见，所有附图均形成本说明书的部分，其中，在各个附图中同样的附图标记指代对应的部分。然而，应当明确理解，附图仅是出于图示和描述的目的，并非旨在作为对本发明的限制的定义。
图1示意性地图示了根据一个或多个实施例的用于改善对象的心率一致性和/或心率变化性的系统；
图2A-图2B-图2C图示了心率、呼吸流速以及心率信号的频率分布的示例性曲线图；并且
图3图示了根据一个或多个实施例的用于改善对象的心率一致性和/或心率变化性的方法。
具体实施方式
本文中使用的单数形式的“一”、“一个”以及“该”包括多个指代物，除非上下文中明确地另行规定。本文中所用的两个或多个零件或部件被“耦合”的表述将意味着所述零件直接或间接地(即，通过一个或多个中间零件或部件，只要发生连接)被结合到一起或一起工作。本文中所用的“直接耦合”意指两个元件彼此直接接触。本文中所用的“固定耦合”或“固定”意指两个部件被耦合以作为一体移动，同时维持相对于彼此的固定取向。
本文中所用的词语“一体的”意指部件被创建为单件或单个单元。亦即，包括单独创建并然后被耦合到一起成为单元的多件的部件不是“一体的”部件或体。本文中采用的两个或多个零件或部件相互“接合”的表述将意味着所述零件直接地或通过一个或多个中间零件或部件而相互施加力。本文中采用的术语“数目”将意味着一或大于一的整数(即，多个)。
本文中使用的方向短语，例如但不限于，顶部、底部、左、右、上、下、前、后以及它们的派生词涉及附图中所示的元件的取向，并且不对权利要求构成限制，除非在权利要求中明确记载。
图1示意性地图示了用于改善对象106的心率一致性和/或心率变化性的系统100。系统100可以被实施为与呼吸治疗设备集成和/或与呼吸治疗设备协同操作。在一些实施例中，在个体治疗期期间以相对不间断的方式(例如每次呼吸、每几次呼吸、每几秒等)调节一个或多个操作水平(例如压力、体积等)。备选地和/或同时地，可以更为间歇地和/或在治疗期之间以及在治疗期期间做出调节。心率变化性可以被定义为在具体时间段中的最大心率与最小心率之间的差。如在本文其他地方更加详细地描述的，心率一致性可以量化心率的变化在多大程度上与呼吸的变化对齐和/或匹配呼吸的变化。
系统100包括以下中的一个或多个：压力发生器140、递送线路180、传感器142、电子储存器130、用户接口120、处理器110、控制模块111、呼吸参数确定模块112、冠状动脉参数确定模块113、目标模块114、域转换模块115和/或其他部件。
图1中的系统100的压力发生器140可以与通气机和/或(正)气道压力设备(PAP/CPAP//等)集成、组合或连接，并且可以被配置为提供可呼吸气体的加压流，以例如经由递送线路180递送到对象106的气道。递送线路180有时可以被称为对象接口180。对象106可以启动或不启动一个或多个呼吸相位。呼吸治疗可以被实施为压力控制、压力支持、体积控制和/或其他类型的支持和/或控制。例如，为了支持吸气，可以将可呼吸气体的加压流的压力调节到吸气压力。备选地和/或同时地，为了支持呼气，可以将可呼吸气体的加压流的压力和/或流量调节到呼气压力。可以在实施方式中使用自动滴定做出很多次调节，用于在可呼吸气体的加压流的整个递送期间提供呼吸支持。压力发生器140被配置为，例如与对象的呼吸循环基本同步地，调节可呼吸气体的加压流的压力水平、流量、湿度、速率、加速度和/或其他参数中的一个或多个。
经由递送线路180将可呼吸气体的加压流从压力发生器140递送到对象106的气道。递送线路180可以包括导管182和/或对象接口器具184。导管182可以包括为单肢或双肢配置的灵活长度的软管或其他导管，所述导管182放置对象接口器具184，所述对象接口器具184与压力发生器140流体连通。导管182形成流路，可呼吸气体的加压流通过所述流路在对象接口器具184与压力发生器140之间连通。
图1中的系统的100的对象接口器具184被配置为将可呼吸气体的加压流递送到对象106的气道。这样，对象接口器具184可以包括任何适合于该功能的器具。在一些实施例中，压力发生器140为专用通气设备，并且对象接口器具184被配置为可移除地与用于向对象106递送呼吸治疗的另一接口器具耦合。例如，对象接口器具184可以被配置为与气管内管、气管切开入口和/或另一接口器具接合和/或被插入其中。在一个实施例中，对象接口器具184被配置为无需中间器具地接合对象106的气道。在该实施例中，对象接口器具184可以包括以下中的一个或多个：气管内管、鼻插管、气管切开管、鼻罩、鼻/口罩、全面罩、全罩式面罩和/或与对象的气道连通气流的其他接口器具。本公开不限于这些范例，并且预期使用任何对象接口将可呼吸气体的加压流递送到对象106。
图1中的系统100的电子储存器130包括以电子方式储存信息的电子储存介质。电子储存器130的电子储存介质可以包括系统存储器中的一个或两个，所述系统存储器被提供为与系统100集成(即，基本上不可移除)和/或经由例如端口(例如USB端口、火线端口等)或驱动器(例如磁盘驱动器等)被可移除地连接到系统100的可移除储存器。电子储存器130可以包括以下中的一个或多个：光学可读储存介质(例如光盘等)、磁性可读储存介质(例如磁带、磁盘驱动器、软盘驱动器等)、基于电荷的储存介质(例如EPROM、EEPROM、RAM等)、固态存储介质(例如闪盘驱动器、SD卡等)和/或其他电子可读储存介质(例如包括在智能卡上的电子可读储存介质)。电子存储器130可以储存软件算法、由处理器110确定的信息、经由用户接口120接收的信息和/或使系统100能够正常运转的其他信息。例如，电子储存器130可以记录或储存一个或多个气体参数和/或呼吸参数(如在本文其他地方讨论的)和/或其他信息。电子储存器130可以为系统100之内的单独部件，或者电子储存器130可以被提供为与系统100中的一个或多个其他部件(例如处理器110)集成。
图1中的系统100的用户接口120被配置为提供在系统100与用户(例如用户108、对象106、护理者、治疗决策者等)之间的接口，用户通过所述接口能够将信息提供到系统100并且从系统100接收信息。这使数据、结果和/或指令以及任何其他可通信项——统称为“信息”，能够在用户与系统100之间进行通信。可以被传达给用户108的信息的范例为详述在一个或多个治疗期期间记录的信息的报告。适合于被包括在用户接口120中的接口设备的范例包括按键、按钮、开关、键盘、旋钮、操纵杆、显示屏、触摸屏、扬声器、麦克风、指示灯、音响警报以及打印机。可以由用户接口120将信息以音响信号、视觉信号、触觉信号和/或其他感觉信号的形式提供给用户108或对象106。
应当理解，本文也预期硬连线或无线的其他通信技术作为用户接口120。例如，在一个实施例中，用户接口120可以与由电子存储器130提供的可移除的储存器接口集成。在该范例中，将信息从可移除的储存器(例如智能卡、闪盘驱动器、移动硬盘等)载入到系统100中，这使(一个或多个)用户能够定制系统100。适于与系统100一起使用作为用户接口120的其他示例性输入设备和技术包括但不限于RS-232端口、蓝牙连接、RF连接、IR连接、调制解调器(电话、缆线、以太网、Wi-Fi、WiMax、互联网或其他)。简言之，预期用于将信息传达到系统100和/或从系统100传达信息的任何技术作为用户接口120。
图1中的系统100的传感器142被配置为生成输出信号，所述输出信号传达与呼吸气流和/或气道力学以及对象106的心率的参数有关的信息和/或测量结果。这些参数可以包括以下中的一个或多个：流量、(气道)压力、湿度、速率、加速度、与对象106的气道的状态和/或状况相关联的参数、对象106的呼吸、对象106呼吸的气体、对象106呼吸的气体的组成、气体到对象106的气道的递送和/或对象的呼吸努力和/或其他参数。传感器142中的一个或多个可以与导管182和/或对象接口器具184流体连通。传感器142中的一个或多个可以生成与涉及对象106的生理参数有关的输出信号。例如，传感器142中的一个或多个可以包括流量传感器、流量计、气量计、温度计、电流传感器、电光传感器、红外传感器、邻近传感器、湿度计、压力传感器、氧传感器、血氧传感器、脉搏血氧计、血压传感器、脑电图(EEG)传感器、脑磁图(MEG)传感器、心电图(EKG)传感器、(心脏)超声传感器和/或其他传感器。
图1中对包括两个构件的传感器142的图示并非旨在限制。对在对象接口器具184处或其附近的传感器的图示并非旨在限制。例如，一个或多个传感器可以与压力发生器140集成和/或嵌入到压力发生器140。参数可以与对压力发生器140的(或者压力发生器140与之集成、组合或连接的设备的)部件的测量结果的力学单元有关，例如阀驱动电流、转子速度、电机速度、风机速度、风扇速度或可以通过先前已知的和/或经校准的数学关系充当针对先前所列的参数中任何的替代物的有关的测量结果。从传感器142得到的信号或信息可以被传输到处理器110、用户接口120、电子储存器130和/或系统100的其他部件。该传输可以是有线的和/或无线的。
图1中的系统100的处理器110被配置为在系统100中提供信息处理能力。这样，处理器110包括以下中的一个或多个：数字处理器、模拟处理器、被设计为处理信息的数字电路、被设计为处理信息的模拟电路、状态机和/或用于以电子方式处理信息的其他机构。尽管处理器110在图1中被示为单个实体，但这仅是出于图示的目的。在一些实施方式中，处理器110包括多个处理单元。
如图1中所示，处理器110被配置为运行一个或多个计算机程序模块。所述一个或多个计算机程序模块包括以下中的一个或多个：控制模块111、呼吸事件模块112、治疗模块113、用法模块114、开始水平模块115、参数确定模块116、计时模块117和/或其他模块。处理器110可以被配置为通过软件；硬件；固件；软件、硬件和/或固件的某种组合和/或用于在处理器110上配置处理能力的其他机构来运行模块111-115。
应当理解，尽管模块111-115在图1中被图示为被共同定位于单个处理单元之内，但是在处理器110包括多个处理单元的实施例中，模块111-115中的一个或多个可以被定位于远离其他模块。对由本文描述的不同模块111-115提供的功能的描述是出于图示的目的，并非旨在限制，这是因为模块111-115中的任一个可以提供比所描述的更多或更少的功能。例如，可以消除模块111-115中的一个或多个，并且其功能中的一些或全部可以被并入、共享、集成到模块111-115中其他一些中和/或以其他方式由模块111-115中其他一些提供。应当注意，处理器110可以被配置为运行一个或多个额外的模块，所述额外的模块可以执行以下归属于模块111-115中的一个的功能中的一些或全部。
控制模块111被配置为在呼吸治疗期期间控制系统100的操作。控制模块111可以被配置为控制压力发生器来调节可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数的一个或多个水平，以向对象106提供呼吸提示，所述呼吸提示促使对象106在呼吸相位之间进行转变。可呼吸气体的加压流的气体参数可以根据呼吸治疗方案而随时间变化。控制模块111可以被配置为控制压力发生器140，以在吸气相位期间提供处于吸气压力水平的可呼吸气体的加压流和/或在呼气相位期间提供处于呼气压力水平的可呼吸气体的加压流。由其他模块确定的信息和/或参数和/或通过传感器142接收的信息和/或参数可以例如以反馈的方式被控制模块111用于调节系统100的一个或多个治疗模式/设置/操作。备选地和/或同时地，通过用户接口120接收的信号和/或信息可以例如以反馈的方式被控制模块111用于调节系统100的一个或多个治疗模式/设置/操作。控制模块111可以被配置为，相对于在多个呼吸循环上的对象的呼吸循环中的转变时刻和/或与具体时刻和/或(呼吸)事件的计时有任何其他关系的转变时刻，对其操作进行计时。可以调节一个或多个气体参数的一个或多个水平，使得诸如呼吸参数、冠状动脉参数和/或其他生理参数的其他参数根据期望被增大或减小。
图1中的系统100的呼吸参数确定模块112被配置为根据由(一个或多个)传感器142生成的输出信号来确定一个或多个气体参数、呼吸参数和/或其他生理参数。所述一个或多个气体参数可以包括以下中的一个或多个和/或与以下中的一个或多个有关：(峰值)流量、流速、(潮气)体积、压力、温度、湿度、速率、加速度、气体组成(例如一种或多种成分的浓度，所述成分例如H2O和/或CO2)、耗散的热能、(故意)泄漏的气体的体积和/或与可呼吸气体的(加压)流有关的其他测量结果和/或这样的测量结果的衍生物。可以从传达可呼吸气体的加压流的信息和/或测量结果的气体参数和/或其他输出信号导出一个或多个呼吸参数。一个或多个呼吸参数可以包括以下中的一个或多个：呼吸率、呼吸周期、呼吸相位、吸气时间或周期、呼气时间或周期、呼吸流量曲线形状、从吸气到呼气和/或从呼气到吸气的转变时间、从峰值吸气流速到峰值呼气流速和/或从峰值呼气流速到峰值吸气流速的转变时间、呼吸压力曲线形状、最大邻近压降(每个呼吸循环和/或相位)和/或其他呼吸参数和/或其衍生物。
通过图示的方式，图2B图示了呼吸流速(以升每分钟为单位)因其随时间改变的示例图。图2B中的个体正弦曲线的形状可以对应于患者的个体呼吸循环。X轴描绘零升每分钟的流速。通过正流速描绘吸气。通过负流速描绘呼气。图2B图示在约为1分钟的示例性时间段中的大致六个呼吸循环。应当注意，在该范例中的值并非旨在以任何方式进行限制。某些健康益处可以与缓慢呼吸有关，例如以在约五次呼吸每分钟与约十次呼吸每分钟之间的速率进行缓慢呼吸。参考图1，通过控制模块111和压力发生器140提供的呼吸提示可以引导对象106的呼吸模式(例如，呼吸率和呼吸相位)和/或促使对象106在呼吸相位之间的转变，使得对象106达到目标呼吸率或目标呼吸率范围，例如在约五次呼吸每分钟与约十次呼吸每分钟之间。
图1中的系统100的冠状动脉参数确定模块113被配置为根据由(一个或多个)传感器142生成的输出信号来确定一个或多个冠状动脉参数、血管参数和/或其他生理参数。所述一个或多个生理参数可以包括以下中的一个或多个和/或与以下中的一个或多个有关：心率、心脏周期、心脏相位、心率曲线形状、最大心率或峰值心率、最小心率、峰间期、最大速率增加、最大速率减小、平均心率、与心率有关的其他参数和/或其衍生物、血压、氧饱和度、大脑活动、心脏功能和/或其他参数以及多个参数的组合/比率。可以从由图1中描绘的传感器142中的一个或多个传感器生成的输出信号导出一个或多个冠状动脉参数。冠状动脉参数确定模块113可以被配置为，例如基于对象106的心率来确定针对对象106的心率变化性。冠状动脉参数确定模块112和/或呼吸参数确定模块112可以个体地和/或联合地被配置为确定针对对象106的心率一致性。如下文中与域转换模块115有关的更加详细描述的，心率一致性可以量化心率的变化在多大程度上与呼吸的变化对齐和/或匹配呼吸的变化。
通过图示的方式，图2A图示心率因其随时间改变的示例图20。图2A中沿X轴描绘的时间段可以为约1分钟。图2A中描绘的心率看起来在由指示符21指示的速率周围波动和/或变化。例如，所指示的速率可以为约每分钟60次跳动(BPM)。应当注意，这可以是患者特异性并且时期特异性的，并且图2的范例中描绘的实际值并非旨在以任何方式进行限制。如图2A中所描绘的，心率变化性24可以被定义为针对具体时间段的最大心率22与最小心率23之间的差。可以考虑各种类型的统计操纵法，例如平均心率、中值心率和/或平均心率。可以在已经过去的固定时间段之后(如固定长度和/或可变长度的滑动窗口)，在每次呼吸循环之后和/或以预定的时间增量连续地来确定心率变化性24。例如，可以以约每0.1秒、约每秒、约每10秒、约每30秒、约每分钟和/或以其他固定间隔和/或可变间隔来确定心率变化性24。作为图2A中的范例，最大心率22可以为约64BPM，并且最小心率23可以为约56.5BPM。较高的心率变化性，尤其在缓慢或均匀呼吸期间，一般被认为对患者是有益的和/或指示健康的生理状况。应当注意，指示时间的X轴可以使用与图2A和图2B上相同或相似的标度。
参考图1，目标模块114被配置为确定针对对象106的目标呼吸率和/或目标呼吸率范围。在一些实施例中，由目标模块114进行的确定可以旨在影响对象106的一个或多个生理参数，包括例如心率、心率变化性和/或心率一致性。在一些实施例中，由目标模块114进行的确定可以旨在使得呼吸率匹配心率和/或与心率对齐。备选地和/或同时地，由目标模块114进行的确定可以旨在使得呼吸相位匹配心率的相位和/或与心率的相位对齐。相位对齐可以被定义为这样的状况，其中所测量的多个变量(例如参数和/或传感器读数)的相位在彼此的预定的时间段或角度之内。例如，预定的时间段可以为约0.1秒、约0.5秒、约1秒、约2秒、约3秒、约4秒、约5秒和/或另一合适的时间段。例如，心率变化性与呼吸相位之间的相位对齐可以被定义为这样的状况，其中心率的峰值被确定为发生在距吸气流速的峰值的预定的时间段之内。备选地和/或同时地，相位对齐可以被定义为这样的状况，其中心率的最低点被确定为发生在距呼气流速的峰值的预定的时间段之内。控制模块111可以调节可呼吸气体的加压流的一个或多个参数的水平，以引导对象106根据如由目标模块114确定的一个或多个确定和/或目标进行呼吸。
在一些实施例中，目标模块114可以被配置为确定对诸如目标呼吸率的修正是否对应于一个或多个生理参数的改变。例如，在对增大的心率变化性的研究中，目标模块114可以在具体的呼吸率范围之内滴定目标呼吸率。例如，目标呼吸率范围可以在约5.5次呼吸每分钟与约7.5次呼吸每分钟之间。通过滴定(和/或实施类似研究的其他方式)，目标模块114可以确定在该范围内的哪个目标呼吸率对应于该范围之内的增大的心率变化性和/或最高心率变化性。一旦已经做出这样的确定，目标模块114可以使用该确定的目标呼吸率(其可以是患者特异性的)，以改善对象106在呼吸治疗期间的心率变化性。由于特异性的患者的状况和/或医学状态随时间改变(例如作为多个治疗期的结果)，对应于最高心率变化性的目标呼吸率可以改变。预想目标模块114可以重复地执行滴定以寻找具体的目标呼吸率，例如以一周、两周、一个月的间隔和/或其他适当的间隔。应当注意，可以针对其他生理参数类似地使用滴定。
在一些实施例中，目标模块114可以被配置为确定对诸如目标呼吸率的修正是否对应于一个或多个生理参数的改变，所述生理参数包括，例如血压、氧饱和度、大脑活动、心脏功能和/或其他生理参数。目标模块114可以例如在具体的目标呼吸率范围之内滴定目标呼吸率，以寻找降低的和/或最低血压、增大的和/或最高氧饱和度、具体类型的大脑活动的增加或减少、具体心脏功能的增加或减少等。心脏功能可以涉及以下中的一个或多个：P波、PR间期、PR段、QRS波群、ST段、T波、ST间期、QT间期、U波、J波和/或可以使用EKG、其衍生物测量的其他功能/周期/幅度和/或它们的组合。额外地，心脏功能可以涉及可以通过除EKG以外的技术测量的水平、功能、周期和/或幅度。因此可以通过使用具体的目标呼吸率和/或具体的目标呼吸相位来影响生理参数。
域转换模块115被配置为例如通过傅立叶变换将参数从时域转换和/或确定到频域。例如，域转换模块115可以被配置为将呼吸率从时域转换和/或确定到频域中的呼吸频率分布。所述呼吸频率分布可以被称为呼吸谱。所述呼吸频率分布可以被描绘为针对一频率范围的图示能量幅度的幅值的图。
域转换模块115可以被配置为将心率从时域转换和/或确定到频域中的心脏频率分布。所述心脏频率分布可以被称为心跳谱。所述心脏频率分布可以被描绘为针对一频率范围的图示能量幅度的幅值的图。
可以在已经过去的固定时间段之后(如固定长度和/或可变长度的滑动窗口)、每次呼吸循环之后和/或以预定的时间增量连续地来执行由域转换模块115进行的转换。例如，可以以约每0.1秒、约每秒、约每10秒、约每30秒、约每分钟和/或以其他固定的间隔和/或可变的间隔来执行转换。
响应于对呼吸频率分布的确定，域转换模块115和/或呼吸参数确定模块112可以被配置为确定呼吸频率分布的基频和/或在呼吸频率分布中具有最高幅值的能量幅度的频率。
域转换模块115和/或冠状动脉参数确定模块113可以被配置为确定对象106的心率一致性。心率一致性可以基于心脏频率分布在具体频率处的能量幅度的幅值。所述具体频率可以为呼吸频率分布的基频和/或在呼吸频率分布中具有最高幅值的能量幅度的频率。两个实施例都是被预想的。
通过图示的方式，图2C图示心跳谱28。X轴指示频率“f”。Y轴指示与心跳谱28的能量幅度有关的系数，使得较高的系数对应于较大幅值的能量幅度。如在图2C中所描绘的，频率f2可以对应于心跳谱28的能量幅度的最高系数，所述最高系数被称作并且标为c2。频率f1可以对应于从呼吸频率分布确定和/或导出的具体频率。频率f1可以对应于心跳谱28的能量幅度的系数，所述系数被称作并且标为c1。如在图2C中所描绘的，心率一致性可以基于心跳谱28的能量幅度的系数。在一些实施例中，可以将心率一致性定义为c1。在一些实施例中，可以将心率一致性定义为c2。在一些实施例中，可以基于c1和c2来定义心率一致性。
参考图1，对应于心率一致性的最高值的目标呼吸率和目标呼吸相位可以不对应于针对个体对象的心率变化性的最高值。系统100的操作可以旨在增大和/或优化心率变化性及心率一致性和/或两者的组合。
在一些实施例中，治疗模块113可以运行和/或控制滴定算法，以在整个治疗期中调节气体参数的水平。可以根据治疗方案和/或操作指南来执行滴定和/或其他调节。例如，可以在具有最小水平和最大水平的吸气压力的压力范围之内调节吸气压力支持。
在一些实施例中，来自系统100和/或任何其组成部件的信息可以被储存和/或转移，以使例如由用户108、呼吸训练器和/或被配置为确定随时间的表现和/或趋势的软件应用中的一个或多个能够进行分析和/或检验。例如，可以在一周、一个月、六个月、一年和/或其他适当的时间段上存储或跟踪涉及具体用户的一个或多个参数，以确定在该时期的表现和/或趋势。例如，可以在该时期跟踪涉及心率变化性和/或心率一致性的信息，以确定对象106的(呼吸)治疗是否可能已经引起(和/或关联)所跟踪的参数中的任一个的改善。
图3图示用于改善对象的心率一致性和/或心率变化性的方法300。以下提供的方法300的操作旨在进行图示。在某些实施例中，可以具有一个或多个未描述的额外操作和/或无需所讨论的操作中的一个或多个来完成方法300。额外地，图3中图示并在以下描述的方法300的操作顺序并非旨在进行限制。
在某些实施例中，可以在一个或多个处理设备(例如数字处理器、模拟处理器、被设计为处理信息的数字电路、被设计为处理信息的模拟电路、状态机和/或用于以电子方式处理信息的其他机构)中实施方法300。所述一个或多个处理设备可以包括响应于以电子方式储存在电子储存介质上的指令来运行方法300的操作中的一些或全部的一个或多个设备。所述一个或多个处理设备可以包括通过硬件、固件和/或软件被配置为专门设计以用于方法300的操作中的一个或多个的运行的一个或多个设备。
在操作302处，生成用于向对象的气道递送的加压流，所述加压流包括可呼吸的气体。在一些实施例中，由与(在图1中示出并在本文描述的)压力发生器140相同或相似的压力发生器执行操作302。
在操作304处，生成输出信号，所述输出信号传达与可呼吸气体的加压流的一个或多个参数以及对象的心率有关的信息。在一些实施例中，由与(在图1中示出并在本文描述的)传感器142相同或相似的传感器执行操作304。
在操作306处，调节可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数的水平，以向对象提供呼吸提示，所述呼吸提示促使对象在呼吸相位之间转变。在一些实施例中，由与(在图1中示出并在本文描述的)控制模块111相同或相似的控制模块执行操作306。
在操作308处，基于所生成的输出信号来确定对象的呼吸率和呼吸相位。在一些实施例中，由与(在图1中示出并在本文描述的)呼吸参数确定模块112相同或相似的呼吸参数确定模块执行操作308。
在操作310处，确定针对对象的心率变化性。所述心率变化性基于所述对象的心率。在一些实施例中，由与(在图1中示出并在本文描述的)冠状动脉参数确定模块113相同或相似的冠状动脉参数确定模块执行操作310。
在操作312处，确定目标呼吸率范围和目标呼吸相位，针对所述目标呼吸率范围和所述目标呼吸相位，将心率变化性与对象的呼吸率和呼吸相位进行相位对齐。对可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数的水平的调节引导对象根据所确定的目标呼吸相位并且在所确定的目标呼吸率范围之内做出呼吸。在一些实施例中，由与(在图1中示出并在本文描述的)目标模块114和控制模块111相同或相似的目标模块和控制模块执行操作312。
在权利要求中，被放置在括号之间的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。词语“包括”或“包含”不排除权利要求中列出的那些元件或步骤之外的元件或步骤存在。在列举若干单元的装置型权利要求中，这些单元中的若干可以具体实现为一个相同的硬件项。元件前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。在列举若干单元的任何设备权利要求中，这些单元中的若干可以具体实现为一个相同的硬件项。尽管在互不相同的从属权利要求中记载的特定元件，但是这并不指示这些元件不能被组合使用。
尽管已经基于当前被认为是最实用和优选的实施例，出于图示的目的详细描述了本发明，但是应当理解，这样的详情仅出于所述目的，并且本发明不限于所公开的实施例，而是相反，旨在涵盖在权利要求的精神和范围内的修改和等效布置。例如，应当理解，本发明预期任何实施例的一个或多个特征能够在可能的范围内与任何其他实施例的一个或多个特征组合。

Claims (15)

1.一种用于改善对象的心率一致性的系统，所述系统包括：
压力发生器(140)，其被配置为生成可呼吸气体的加压流以递送到所述对象的气道；
传感器(142)，其被配置为生成输出信号，所述输出信号传达与以下有关的信息：
i)所述可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数，以及
ii)所述对象的心率，
一个或多个处理器(110)，其被配置为运行处理模块，所述处理模块包括：
控制模块(111)，其被配置为调节所述可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数的水平，以向所述对象提供呼吸提示，所述呼吸提示促使在呼吸相位之间进行转变；
呼吸参数确定模块(112)，其被配置为基于生成的输出信号来确定所述对象的呼吸率和呼吸相位；
冠状动脉参数确定模块(113)，其被配置为确定所述对象的心率变化性，其中，所述心率变化性基于所述对象的心率；以及
目标模块(114)，其被配置为确定目标呼吸率范围和目标呼吸相位，对于所述目标呼吸率范围和所述目标呼吸相位，所述心率变化性与所述对象的所述呼吸率和所述呼吸相位是相位对齐的，
其中，所述控制模块调节所述可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数的所述水平，以引导所述对象根据经确定的目标呼吸相位并且在经确定的目标呼吸率范围之内进行呼吸。
2.如权利要求1所述的系统，还包括域转换模块(115)，所述域转换模块(115)被配置为将所述呼吸率转换为呼吸频率分布，并且还被配置为将所述心率转换为心脏频率分布，
其中，所述呼吸参数确定模块还被配置为确定所述呼吸频率分布的基频，
其中，所述冠状动脉参数确定模块还被配置为确定所述对象的心率一 致性，其中，所述心率一致性基于与所述心脏频率分布在所述呼吸频率分布的所述基频处的能量幅度有关的系数的幅值，并且其中，由所述控制模块进行的调节引导所述对象进行呼吸，使得所述对象的所述心率一致性增加。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述目标模块还被配置为确定在所述目标呼吸率范围之内的目标呼吸率，其中，所述目标模块还被配置为确定在所述目标呼吸率范围之内对所述目标呼吸率的修正是否对应于所述心率变化性的增加。
4.如权利要求3所述的系统，其中，由所述控制模块进行的调节引导所述对象进行呼吸，使得所述对象的所述心率变化性增加。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述传感器还被配置为生成传达与一个或多个生理参数有关的信息的一个或多个输出信号，所述生理参数包括以下中的一个或多个：血压、氧饱和度参数、大脑活动水平和/或心脏功能，其中，所述目标模块还被配置为确定针对所述一个或多个生理参数的一个或多个目标水平，并且其中，所述控制模块调节所述可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数的所述水平，以引导所述对象以这样的方式进行呼吸，即对所述一个或多个生理参数产生影响以更接近地匹配所述一个或多个目标水平。
6.一种用于确定目标呼吸率范围和目标呼吸相位的方法，所述方法被实施在包括压力发生器和传感器的系统中，所述方法包括：
生成传达与以下有关的信息的输出信号：
被递送到对象的气道的可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数；
生成传达与所述对象的心率有关的信息的信号；
基于生成的输出信号来确定所述对象的呼吸率和呼吸相位；
确定针对所述对象的心率变化性，其中，所述心率变化性基于所述对象的所述心率；并且
确定目标呼吸率范围和目标呼吸相位，对于所述目标呼吸率范围和所述目标呼吸相位，所述心率变化性与所述对象的所述呼吸率和所述呼吸相位是相位对齐的，
其中，对所述可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数的水平的调节根据经确定的目标呼吸相位和经确定的目标呼吸率范围进行确定，并且其中，所述调节向所述对象提供呼吸提示，所述呼吸提示促使所述对象在呼吸相位之间进行转变。
7.如权利要求6所述的方法，还包括：
将所述呼吸率转换为呼吸频率分布；
将所述心率转换为心脏频率分布；
确定所述呼吸频率分布的基频；
确定所述对象的心率一致性，其中，所述心率一致性基于与所述心脏频率分布在所述呼吸频率分布的所述基频处的能量幅度有关的系数的幅值；并且
确定在所述目标呼吸率范围之内对目标呼吸率的修正是否对应于所述心率一致性的增加，
其中，对所述可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数的所述水平的所述调节是根据所述对象的所述心率一致性的所述增加的。
8.如权利要求6所述的方法，还包括：
确定在所述目标呼吸率范围之内对目标呼吸率的修正是否对应于所述心率变化性的增加；并且
响应于所述确定，根据所述对象的所述心率变化性的增加来确定对一个或多个气体参数的所述水平的调节。
9.如权利要求6所述的方法，还包括：
生成一个或多个输出信号，所述输出信号传达与一个或多个生理参数有关的信息，所述生理参数包括以下中的一个或多个：血压、氧饱和度参数、大脑活动水平和/或心脏功能；
确定针对所述一个或多个生理参数的一个或多个目标水平，
其中，对所述可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数的所述水平的所述调节是根据实现所述一个或多个生理参数的一个或多个改变的，以更接近地匹配所述一个或多个目标水平。
10.如权利要求6所述的方法，其中，响应于对所述心率中的峰值与吸气流速的峰值相距小于预定时间段的确定，将所述心率变化性与呼吸相位进行相位对齐。
11.一种用于改善心率一致性的系统，所述系统包括：
用于生成可呼吸气体的加压流以递送到对象的气道的单元(140)；
用于生成传达与以下有关的信息的输出信号的单元(142)：
所述可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数，以及
所述对象的心率；
用于调节所述可呼吸气体的加压流的一个或多个气体参数的水平以向所述对象提供呼吸提示的单元(111)，所述呼吸提示促使所述对象在呼吸相位之间进行转变；
用于基于生成的输出信号来确定所述对象的呼吸率和呼吸相位的单元；
用于确定针对所述对象的心率变化性的单元(113)，其中，所述心率变化性基于所述对象的所述心率；以及
用于确定目标呼吸率范围和目标呼吸相位的单元(114)，针对所述目标呼吸率范围和所述目标呼吸相位，将所述心率变化性与所述对象的所述呼吸率和所述呼吸相位进行相位对齐，
其中，用于调节一个或多个气体参数的水平的所述单元引导所述对象根据经确定的目标呼吸相位并且在经确定的目标呼吸率范围之内进行呼吸。
12.如权利要求11所述的系统，还包括：
用于将所述呼吸率转换为呼吸频率分布的单元(115)；
用于将所述心率转换为心脏频率分布的单元(115)；
用于确定所述呼吸频率分布的基频的单元；
用于确定所述对象的心率一致性的单元(113)，其中，所述心率一致性基于与所述心脏频率分布在所述呼吸频率分布的所述基频处的能量幅度有关的系数的幅值；以及
用于确定在所述目标呼吸率范围之内对目标呼吸率的修正是否对应于所述心率一致性的增加的单元，
其中，用于调节一个或多个气体参数的水平的所述单元引导所述对象进行呼吸，使得所述对象的所述心率一致性增加。
13.如权利要求11所述的系统，还包括：
用于确定在所述目标呼吸率范围之内对目标呼吸率的修正是否对应于所述心率变化性的增加的单元(114)，
其中，用于调节一个或多个气体参数的水平的所述单元引导所述对象进行呼吸，使得所述对象的所述心率变化性增加。
14.如权利要求11所述的系统，还包括：
用于生成传达与一个或多个生理参数有关的信息的一个或多个输出信号的单元(142)，所述生理参数包括以下中的一个或多个：血压、氧饱和度参数、大脑活动水平和/或心脏功能；
用于确定针对所述一个或多个生理参数的一个或多个目标水平的单元(114)，
其中，用于调节一个或多个气体参数的水平的所述单元引导所述对象以这样的方式进行呼吸，即对所述一个或多个生理参数进行影响以更接近地匹配所述一个或多个目标水平。
15.如权利要求11所述的系统，其中，响应于所述心率中的峰值与吸气流速的峰值相距小于预定时间段的确定，将所述心率变化性与呼吸相位进行相位对齐。
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