УСТРОЙСТВО, СИСТЕМА, СПОСОБ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ РАЗЛИЧЕНИЯ АКТИВНЫХ ПЕРИОДОВ И ПЕРИОДОВ ПОКОЯ СУБЪЕКТА Российский патент 2020 года по МПК G16H20/00 A61B5/11 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству, системе, способу и компьютерной программе для различения активных периодов и периодов покоя субъекта.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) относится к группе заболеваний, которые необратимо вызывают развитие дыхательной недостаточности в связи с ухудшающейся бронхиальной проходимостью для потока воздуха. Для улучшения качества жизни пациента с ХОБЛ и уменьшения затрат на медицинское обслуживание необходимо ухаживать за пациентами с ХОБЛ как в лечебном учреждении, так и дома.

[0003] В сравнении с контрольной группой пациентов соответствующей возрастной категории исследования показали, что клинически стабильные пациенты с ХОБЛ значительно менее активны, и их физическая активность ограничена в связи с заболеванием. Для оценки уровней ежедневной физической активности часто используются мониторы физической активности. Эти устройства обычно измеряют ускорение тела по одной, двум или трем осям и преобразуют его в оценку активного расхода энергии. В частности, выходные данные монитора активности предоставляют информацию о связанном с активностью расходе энергии. Эти выходные данные, в свою очередь, представляют объем движения или интенсивность физической активности субъекта, носящего монитор активности. Устройства активности обычно преобразуют измеренное ускорение в некоторые выходные данные, такие как, например, количественная мера активности или калории.

[0004] К сожалению, отсутствует уникальный измерительный блок, который может быть использован для оценки физической активности посредством мониторов активности, вместо этого каждое устройство измеряет физическую активность на основании различных алгоритмов, и каждое устройство выводит измеренное значение в произвольных единицах измерения, которые могут быть, например, метаболическими эквивалентами нагрузки (Metabolic Equivalent of Tasks, МЕТ) или количественной мерой активности, или единицами измерения модуля вектора (отражающими ускорение).

[0005] В статье "Walking Activity Measured by Accelerometry During Respiratory Rehabilitation" (М. Coronado и др.), Journal of Cardiopulmonary Rehabilitation, том 23, стр. 357-364 (2003), описаны индивидуальная калибровка акселерометра для различных скоростей ходьбы и последующая регистрация в течение всего дня физической активности для пятнадцати пациентов с хронической обструктивной болезнью легких в первый и последний дни программы и для десяти здоровых субъектов. Данные выражены в процентах от времени, относящегося к отсутствию активности, активности низкого уровня и активности среднего уровня, причем последняя соответствует ходьбе с обычной скоростью.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Задача настоящего изобретения состоит в создании усовершенствованного устройства для различения активных периодов и периодов покоя субъекта, усовершенствованной системы для различения активных периодов и периодов покоя субъекта, усовершенствованного способа различения активных периодов и периодов покоя субъекта и усовершенствованной компьютерной программы для различения активных периодов и периодов покоя субъекта.

[0007] Согласно одному аспекту настоящего изобретения предложено устройство для различения активных периодов и периодов покоя субъекта. Устройство содержит:

входной блок для приема зависящих от времени данных об активности указанного субъекта, которые характеризуются уровнем активности указанного субъекта в течение первого периода времени;

блок получения порогового значения активности, который выполнен с возможностью получения порогового значения активности для указанного субъекта; и

блок оценивания активности, который выполнен с возможностью классифицирования указанных зависящих от времени данных об активности на основании указанного порогового значения активности.

Блок получения порогового значения активности выполнен с возможностью получения указанного порогового значения активности индивидуально для указанного субъекта. Указанное устройство дополнительно содержит блок калибровки порогового значения активности, который выполнен с возможностью калибровки блока получения порогового значения активности на основании сравнения указанного уровня активности с ожидаемым уровнем активности.

[0008] Настоящее изобретение обеспечивает индивидуальное получение для каждого пациента порогового значения активности в течение периодов активности и покоя, которые совместимы с общими методическими рекомендациями для пациентов с ХОБЛ (и могут быть применены к другим группам пациентов с ограничением нагрузки). Таким образом, пороговое значение может быть использовано для различения физической активности при различных уровнях интенсивности. Однако следует отметить, что понятие различения времени активных периодов также может быть применено к субъектам, не страдающим таким заболеванием, как ХОБЛ, или субъектам, не имеющих ограничения по нагрузке. В целом, активности различных типов могут быть классифицированы как активность с умеренным уровнем интенсивности (например, работа по дому) или активность с высоким уровнем интенсивности (например, бег). Согласно одному варианту реализации диапазон значений задан как временный порог, и количество периодов выше каждого соответствующего порогового значения измеряется на основании данных от монитора активности. Термин "период" обычно относится к периоду времени, в течение которого что-то происходит или случается. Различные варианты реализации, описанные в настоящей заявке, относятся к "10-минутным периодам", но фактический период времени (т.е. десять минут, двадцать минут и т.п.) может быть выбран на основании, например, графика субъекта. Например, если в график внесены 30 минут физического упражнения на беговой дорожке, следует ожидать три "активных" 10-минутных периода активности. Если в график внесены 60 минут ходьбы, следует ожидать шесть "активных" 10-минутных периодов активности. Пороговые значения калибруют с использованием известных периодов (на основании графиков пациента) и измеренных периодов для получения окончательного порогового значения, который является индивидуализированным для конкретного пациента. Таким образом, настоящее изобретение может быть применено к различным типам активности.

[0009] Ожидаемый уровень активности может соответствовать известному уровню активности. Согласно одному варианту реализации сравнение выполняют на основании отношения между измеренными периодами активности (полученными, например, от монитора активности), превышающими пороговое значение активности, и известными "активными" периодами, основанными, например, на графике активности субъекта. Понятие метаболических эквивалентов нагрузки (МЕТ) обычно используется для задания пороговых значений и методических рекомендаций для общей популяции населения, в которых типы активности легкой, умеренной и высокой интенсивности могут быть классифицированы по расходу энергии в метаболических эквивалентах нагрузки. Например, любую активность, которая находится в диапазоне 3-6 МЕТ, считают "умеренной", а любую активность выше 6 МЕТ рассматривают как высокую. Следует отметить, что оценки МЕТ обычно применяют к здоровым взрослым субъектам. Типы активности умеренной интенсивности обычно определяют как действия, которые выполняет субъект, перемещающийся достаточно быстро или с усилием, достаточным для "сжигания" трехкратного-шестикратного количества энергии в минуту, которое соответствует положению сидя в покое, или физические упражнения с нагрузкой 3-6 МЕТ. Типы активности энергичной интенсивности "сжигают" более чем 6 МЕТ. Например, считается, что ходьба со скоростью 4,5-6,5 км/ч соответствует нагрузке 4 МЕТ и является активностью умеренной интенсивности, независимо от того, кто выполняет это действие. Это действие может быть легко выполнимым для здорового взрослого человека, но является трудно выполнимым для пожилого субъекта.

[0010] Как указано выше, блок получения порогового значения активности выполнен с возможностью получения указанного порогового значения активности индивидуально для конкретного человека. Иными словами, настоящее изобретение избавляет от необходимости в заданных пороговых значениях, которые могут быть применены к данным об ускорениях, но обеспечивает "получаемые индивидуально для каждого пациента" пороговые значения. Разумеется, это не означает, что пороговые значения активности для двух различных пациентов также обязательно являются различными. Напротив, в настоящем изобретении предлагается оценивать активность субъекта и расход им энергии для оценки соответствующего субъекту порогового значения активности, с тем чтобы иметь возможность автоматического принятия решения, является ли субъект активным или находится в покое. Дополнительно и/или альтернативно в настоящем изобретении предлагается оценивать активность субъекта и расход им энергии для оценки соответствующего субъекту порогового значения активности, с тем чтобы иметь возможность автоматического принятия решения, соответствует ли активность субъекта определенному уровню интенсивности, такому как, например, умеренный или высокий.

[0011] Согласно одному варианту реализации указанное устройство дополнительно содержит блок идентификации активности, который выполнен с возможностью идентифицирования типа активности указанного субъекта. При идентификации типа активности (такой как, например, медитация (йога), физическое упражнение на беговой дорожке, силовое физическое упражнение, ходьба, физическое упражнение для рук и т.п.) калибровка дополнительно облегчена тем, что устройство может использовать типичные уровни активности для известных действий. Согласно одному варианту реализации "известная" активность может соответствовать активности, тип которой известен, например, из графика субъекта. Согласно еще одному варианту реализации указанное устройство дополнительно содержит блок идентификации активности, который выполнен с возможностью идентифицирования типа активности указанного субъекта; причем указанный тип активности передается в блок получения порогового значения активности, при этом пороговое значение активности получают на основании указанного типа активности.

[0012] Согласно еще одному варианту реализации указанное устройство дополнительно содержит блок калибровки порогового значения активности, который выполнен с возможностью калибровки блока получения порогового значения активности на основании сравнения указанного уровня активности с ожидаемым уровнем активности; при этом указанный блок калибровки порогового значения активности содержит блок регрессионного анализа, который выполнен с возможностью проведения регрессионного анализа между указанным уровнем активности и указанным ожидаемым уровнем активности. Например, это соответствует выполнению линейной регрессии между указанным уровнем активности и указанным ожидаемым уровнем активности.

[0013] Согласно еще одному дополнительному варианту реализации указанное устройство дополнительно содержит блок калибровки порогового значения активности, который выполнен с возможностью калибровки указанного получающего порог активности блока на основании сравнения указанного уровня активности с ожидаемым уровнем активности; причем блок калибровки порогового значения активности содержит блок рабочей характеристической кривой. Например, блок рабочей характеристической кривой может быть выполнен с возможностью отображения характеристики бинарной классифицирующей системы, если ее порог различения изменяется. Рабочая характеристическая кривая является инструментом для оценки характеристики порога. Чувствительность, специфичность, положительное и отрицательное прогностические значения определяются для каждого временного порога. Каждый период данных определяется как активный период или период покоя. Затем, с использованием рабочей характеристической кривой оценивают характеристики каждого временного порога в классификации на предмет того, является ли каждый период активным периодом или периодом покоя.

[0014] Согласно еще одному дополнительному варианту реализации указанное устройство дополнительно содержит блок калибровки порогового значения активности, который выполнен с возможностью калибровки указанного получающего порог активности блока на основании сравнения указанного уровня активности с ожидаемым уровнем активности, причем указанный блок калибровки порогового значения активности содержит блок регрессионного анализа, который выполнен с возможностью проведения регрессионного анализа между указанным уровнем активности и указанным ожидаемым уровнем активности; при этом указанный регрессионный анализ обеспечивает множество параметров регрессии, а пороговое значение активности получают на основании указанного множества параметров регрессии.

[0015] Согласно еще одному варианту реализации указанное устройство дополнительно содержит блок калибровки порогового значения активности, который выполнен с возможностью калибровки указанного получающего порог активности блока на основании сравнения указанного уровня активности с ожидаемым уровнем активности, причем указанный блок калибровки порогового значения активности содержит блок регрессионного анализа, который выполнен с возможностью проведения регрессионного анализа между указанным уровнем активности и указанным ожидаемым уровнем активности; при этом указанный регрессионный анализ обеспечивает множество параметров регрессии, а пороговое значение активности получают на основании указанного множества параметров регрессии; причем пороговое значение активности получен минимизацией ошибки, связанной с указанным регрессионным анализом. Указанная ошибка может соответствовать сумме квадратов смещения точек данных от предполагаемой кривой.

[0016] Согласно еще одному варианту реализации указанное устройство дополнительно содержит блок идентификации активности, который выполнен с возможностью идентифицирования типа активности указанного субъекта на основании диапазона и среднего расхода энергии указанного субъекта. Например, на основании графика и данных об активности можно выяснить, что период активности со значением между 100-150 единицами количественной меры активности имеет 80%-ную вероятность классификации его типа как бег трусцой. В том же самом примере активность типа "бег трусцой" соответственно будет иметь среднее значение 125 в единицах количественной меры активности.

[0017] Согласно еще одному варианту реализации пороговое значение активности соответствует среднему расходу энергии указанного субъекта для периода времени, в течение которого указанный субъект осуществляет основную активность. Согласно одному из вариантов реализации указанная основная активность соответствует по меньшей мере одному из группы, содержащей ходьбу, бег трусцой, растягивание, плавание, бег, занятие йогой и т.п. Выбор среднего расхода энергии во время основной активности (такой как, например, ходьба) служит естественным определением границ между умеренной и энергичной активностью. Как указано выше, другие действия, которые могут служить для определения порогового значения активности, могут быть такими как бег трусцой, растяжка, плавание, бег, йога и т.п.

[0018] Согласно еще одному варианту реализации указанное устройство дополнительно содержит блок калибровки порогового значения активности, который выполнен с возможностью калибровки указанного получающего порог активности блока на основании сравнения указанного уровня активности с ожидаемым уровнем активности, причем указанный ожидаемый уровень активности определяется на основании графика субъекта. График субъекта может соответствовать известному плану действий в течение данного периода времени. Например, график субъекта может содержать информацию о том, что субъект бегает с 9:00 до 10:00 и плавает с 13:00 до 13:30. Из этого может быть получен ожидаемый уровень активности. Следующая таблица показывает средние значения и стандартное отклонение для некоторых типов активности на основании графика и данных об активности.

Расход энергии (активный расход энергии (AEE) на базовый вес (BW)

Легочная реабилитация Среднее значение Стандартное отклонение Ходьба на открытом воздухе 1,01 0,32 Беговая дорожка 0,81 0,33 Силовые физические упражнения 0,50 0,16 Физические упражнения для рук 0,63 0,50

[0019] Согласно еще одному варианту реализации указанные зависящие от времени данные об активности соответствуют зависящим от времени данным об активности, собранным в течение первого периода времени.

[0020] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложена система для различения активных периодов и периодов покоя субъекта, содержащая:

блок измерения физической активности, который выполнен с возможностью сбора зависящих от времени данных об активности для указанного субъекта; и

указанное устройство;

причем входной блок указанного устройства выполнен с возможностью приема указанных зависящих от времени данных об активности от указанного блока измерения физической активности.

[0021] Согласно одному варианту реализации указанная система содержит блок хранения, выполненный с возможностью сохранения указанных зависящих от времени данных об активности. Благодаря обеспечению блока хранения зависящие от времени данные об активности могут быть сохранены для последующего анализа и повторной обработки. Дополнительно предусмотрена возможность передачи данных об активности непосредственно личному тренеру, медсестре и/или врачу, которые впоследствии могут оценить калибровку.

[0022] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложен способ различения активных периодов и периодов покоя субъекта, включающий в себя следующие этапы:

прием зависящих от времени данных об активности для указанного субъекта, которые характеризуются уровнем активности указанного субъекта в течение первого периода времени;

обеспечение порогового значения активности для указанного субъекта и

классификация указанных зависящих от времени данных об активности на основании указанного порогового значения активности.

Пороговое значение активности получают индивидуально для указанного субъекта. Пороговое значение активности калибруется на основании сравнения указанного уровня активности с ожидаемым уровнем активности.

[0023] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложена компьютерная программа для различения активных периодов и периодов покоя субъекта, содержащая средства программного кода, обусловливающие различение указанным устройством активных периодов и периодов покоя субъекта для реализации этапов способа различения активных периодов и периодов покоя субъекта при выполнении компьютерной программы вычислительным устройством, которое управляет устройством для различения активных периодов и периодов покоя субъекта.

[0024] Следует понимать, что устройство для различения активных периодов и периодов покоя субъекта по п. 1, система для различения активных периодов и периодов покоя субъекта по п. 11, способ для различения активных периодов и периодов покая субъекта по п. 13 и компьютерная программа для различения активных периодов и периодов покоя субъекта по п. 14 имеют подобные и/или идентичные предпочтительные варианты реализации, в частности, определенные в зависимых пунктах формулы.

[0025] Следует понимать, что предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения также может быть любым объединением зависимых пунктов формулы или описанных выше вариантов реализации с соответствующим независимым пунктом формулы.

[0026] Эти и другие аспекты изобретения станут очевидными после ознакомления с описанными ниже вариантами реализации и объяснения со ссылкой на описанные ниже варианты реализации.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0027] На сопроводительных чертежах:

[0028] На ФИГ. 1 схематично и в качестве примера показан вариант реализации устройства для различения активных периодов и периодов покоя субъекта;

[0029] На ФИГ. 2 схематично и в качестве примера показан вариант реализации системы для различения активных периодов и периодов покоя субъекта;

[0030] На ФИГ. 3 схематично и в качестве примера показан вариант реализации способа различения активных периодов и периодов покоя субъекта;

[0031] На ФИГ. 4 показана таблица с некоторыми примерами 25-ых, 30-ых, 40-ых, 50-ых, 75-ых, 80-ых, 90-ых и 95-ых процентилей физической активности в единицах МЕТ за один день для 10-минутных интервалов для различных субъектов;

[0032] На ФИГ. 5 показан пример графика во время легочной реабилитации вместе с известным количеством "активных" 10-минутных периодов, причем типы активности внесены в график в течение различных периодов дня; и

[0033] На ФИГ. 6 схематично и в качестве примера показан вариант реализации способа различения активных периодов и периодов покоя субъекта.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0034] Рекомендуемые нормы минимальной физической активности составляют 30 минут аэробной физической активности умеренной интенсивности по меньшей мере пять дней в неделю или 20 минут повышенной аэробной физической активности по меньшей мере три дня в неделю. Физическая активность является важным способом лечения хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ). Для оценки уровней ежедневной физической активности часто используются мониторы физической активности, но, к сожалению, отсутствует уникальный измерительный блок, который может быть использован для оценки, соответствует ли интенсивность и длительность физической активности методическим рекомендациям, когда используются эти мониторы активности. Кроме того, определение физической активности от умеренной до высокой становится весьма затруднительным у пациентов с ХОБЛ из-за общего пониженного уровня активности. Кроме того, интенсивность, которая классифицируется как интенсивность от умеренной до высокой у пациентов с ХОБЛ, не обязательно является такой же у здорового субъекта. Таким образом, необходим индивидуальный подход.

[0035] Настоящее изобретение относится к пациент-ориентированному подходу для определения периодов и интенсивностей активности и покоя у пациентов с хроническими заболеваниями, которые совместимы с методическими рекомендациями относительно физической активности независимо от используемого устройства.

[0036] Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) является прогрессирующим, необратимым, редко диагностируемым, опасным для жизни заболеванием, приводящим к нарушению нормального дыхания. Люди, которые страдают от ХОБЛ, испытывают сильную одышку во время физического упражнения, что вызывает общую недееспособность. Ежедневные действия, такие как ходьба, в связи с одышкой могут оказаться крайне затруднительными, при этом состояние пациента постепенно ухудшается.

[0037] Физическая активность является важным способом лечения ХОБЛ. Активный образ жизни и обычная физическая активность показали положительную связь с результатами, такими как способность к нагрузке и связанное со здоровьем качество жизни. Исследования также показали, что клинически стабильные пациенты с ХОБЛ не способны к физической нагрузке в сравнении со здоровыми людьми соответствующего возраста и их физическая активность ограничена состоянием организма.

[0038] Метаболический эквивалент нагрузки (МЕТ) является физиологической мерой, выражающей интенсивность физической активности. Понятие МЕТ обычно используется для задания пороговых значений и методических рекомендаций для всех слоев населения, в которых типы активности легкой, умеренной и высокой интенсивности могут быть классифицированы по расходу энергии в метаболических эквивалентах нагрузки (МЕТ). Например, любую активность, находящуюся в диапазоне 3-6 МЕТ, рассматривают как умеренную, в то время как любую активность с расходом энергии более чем 6 МЕТ рассматривают как высокую.

[0039] Блоки измерения физической активности, такие как, например, мониторы физической активности, часто используются для оценки уровней ежедневной физической активности. Эти устройства могут, например, измерять ускорение тела вдоль одной, двух или трех осей (одноосные, двуосные или трехосные мониторы активности) и преобразовывать определенное ускорение в оценку расхода энергии. К сожалению, отсутствует уникальный измерительный блок, который может быть использован для оценивания физической активности посредством мониторов активности, вместо этого каждое устройство измеряет физическую активность на основании различных алгоритмов, и каждое устройство выводит измеренное значение в произвольных единицах измерения, которые, например, могут быть единицами МЕТ или количественной мерой активности, или единицами измерения модуля вектора (отражающего ускорение). Пока каждое устройство не будет откалибровано путем измерения средней скорости метаболизма общепринятым стандартным способом (например, способом дважды меченой воды), который затруднительно применять на практике, поскольку его необходимо выполнять в лаборатории, невозможно будет узнать уровень интенсивности выполненной физической активности с использованием этих произвольных единиц измерения.

[0040] Не смотря на то, что данный список активности может быть классифицирован по категориям умеренной интенсивности или энергичной интенсивности (например, работа по дому и выгуливание домашних животных являются физическими активностями умеренной интенсивности, а бег и подъем вверх по холму представляют физическую активность энергичной интенсивности), известные блоки измерения физической активности не позволяют легко определить тип выполненной активности. Таким образом, невозможно произвести оценку фактических единиц МЕТ или приблизительно ассоциировать уровень физической активности, поскольку тип активности не известен.

[0041] Кроме того, использование этих пороговых значений и методических рекомендаций для классифицирования интенсивности физической активности может быть неподходящим для определения периодов активности у пациентов с ХОБЛ по причине снижения у них способности к нагрузке. Приспособленный к пациенту порог может лучше подходить для пациентов с ограниченной способностью к нагрузке.

[0042] В настоящем изобретении описан индивидуальный подход к пациенту для определения периодов активности и покоя у пациентов с хроническими заболеваниями, в частности, у пациентов с ХОБЛ, которые нуждаются в методических рекомендациях относительно физической активности, независимо от используемого устройства.

[0043] На ФИГ. 1 схематично в качестве примера показан вариант реализации устройства 100 для различения активных периодов и периодов покоя субъекта. Устройство 100 содержит входной блок 110 для приема зависящих от времени данных 120 об активности указанного субъекта. Зависящие от времени данные 120 об активности характеризуются уровнем активности указанного субъекта во время первого периода времени. Блок 130 получения порогового значения активности выполнен с возможностью получения порогового значения 140 активности для указанного субъекта. Блок 150 оценки активности выполнен с возможностью классифицирования указанных зависящих от времени данных 120 об активности на основании указанных пороговых значений 140 активности. Блок 130 получения порогового значения активности выполнен с возможностью получения указанного порогового значения 140 активности индивидуально для указанного субъекта.

[0044] Устройство 100 дополнительно содержит блок 160 идентификации активности, который выполнен с возможностью идентифицирования типа активности 165 указанного субъекта. Согласно одному из вариантов реализации, показанному на ФИГ. 1, тип активности 165 передается к указанному получающему порог активности блоку 130, так что порог 140 активности может быть получен на основании типа активности 165.

[0045] Устройство 100 дополнительно содержит блок 170 калибровки порогового значения активности, который выполнен с возможностью калибрования указанного получающего порог активности блока 130 на основании сравнения указанного уровня активности с ожидаемым уровнем активности 171. Согласно одному из вариантов реализации, показанному на ФИГ. 1, блок 170 калибровки порогового значения активности содержит дополнительный блок 180a регрессионного анализа, который выполнен с возможностью выполнения регрессионного анализа между указанным уровнем активности и ожидаемым уровнем активности 171. Блок 180a регрессионного анализа выполнен с возможностью получения множества параметров регрессии, а пороговое значение 140 активности получают на основании указанного множества параметров регрессии. В частности, порог 140 активности может быть получен путем минимизации ошибки, связанной с указанным регрессионным анализом. Блок 170 калибровки порогового значения активности дополнительно и/или альтернативно может содержать дополнительный блок 180b рабочей характеристической кривой. Дополнительный блок 180b рабочей характеристической кривой может быть выполнен с возможностью показа характеристики бинарной классифицирующей системы при изменении ее порога различения. Рабочая характеристическая кривая (receiver operating characteristic, ROC) позволяет оценить характеристики различных пороговых значений при определении периодов активности. На основании этой оценки для каждого порога могут быть вычислены чувствительность, специфичность, положительное прогностическое значение (positive predictive value, PPV), отрицательное прогностическое значение (negative predictive value, NPV) и т.п. Рабочая характеристическая кривая представляет собой инструмент для оценки характеристики порога. Чувствительность, специфичность, положительное и отрицательное прогностические значения определяются для каждого временного порога. Каждый период данных будет определен как активный или период покоя. Затем с использованием рабочей характеристической кривой оценивают характеристики каждого временного порога для классификации на предмет того, является ли каждый период активным или периодом покоя.

[0046] Блок 160 идентификации активности может быть выполнен с возможностью идентифицирования указанного типа активности на основании диапазона и среднего расхода энергии указанного субъекта. Порог 140 активности может соответствовать среднему расходу энергии указанного субъекта за период времени, в течение которого указанный субъект совершает прогулку. Как более подробно показано на чертеже ниже, указанный ожидаемый уровень активности определяется на основании графика субъекта. Зависящие от времени данные 120 об активности соответствуют данным об активности в зависимости от времени, собранным в течение первого периода времени.

[0047] На ФИГ. 2 схематично в качестве примера показан вариант реализации системы 200 для различения активных периодов и периодов покоя субъекта. Система 200 содержит блок 210 измерения физической активности, который выполнен с возможностью сбора зависящих от времени данных 120 об активности указанного субъекта; и устройство 100. Входной блок 110 устройства 100 выполнен с возможностью приема зависящих от времени данных 120 об активности от блока 210 измерения физической активности. Система 200 дополнительно может содержать блок хранения (не показан), выполненный с возможностью сохранения зависящих от времени данных 120 об активности.

[0048] На ФИГ. 3 схематично в качестве примера показан вариант реализации способа 300 различения активных периодов и периодов покоя субъекта. На этапе 310 способа принимают зависящие от времени данные 120 об активности указанного субъекта, которые характеризуются уровнем активности указанного субъекта в течение первого периода времени. На этапе 320 способа обеспечивают порог 140 активности для указанного субъекта. На этапе 330 способа классифицируют указанные зависящие от времени данные 120 об активности на основании указанного порогового значения 140 активности. Порог 140 активности получают индивидуально для указанного субъекта.

[0049] Во время легочной реабилитации пациенты следуют конкретному графику действий, которые попадают в категории физической активности умеренной интенсивности и высокой интенсивности, и постоянно носят блок измерения физической активности, такой как, например, монитор активности, в течение всего периода. Блок измерения физической активности формирует поминутные данные, отражающие расход энергии, например, в количественной мере активности, калориях или единицах МЕТ.

[0050] Согласно одному из вариантов реализации приспособленный к пациенту порог для идентификации "Активного" периода получают на основании распределения данных об активности. Распределение данных об активности во время легочной реабилитации может использоваться следующим образом:

[0051] Для каждого пациента вычисляют распределение уровней активности, определенных количественно в произвольных единицах, заданных монитором активности во время легочной реабилитации для интервала "x" минут; в следующих ниже примерах используется 10-минутный интервал.

[0052] Таблица на ФИГ. 4 показывает некоторые примеры 25-ых, 30-ых, 40-ых, 50-ых, 75-ых, 80-ых, 90-ых и 95-ых процентилей физической активности в единицах МЕТ в течение одного дня с использованием 10-минутных интервалов для различных субъектов. Показано распределение средних значений МЕТ субъекта в течение всего времени реабилитации. Для дальнейшего испытания при рассмотрении процентилей могут быть заданы начальные временные пороговые значения. Для пациента P02 50-ый процентиль соответствует срединному значению МЕТ 0,39. Иными словами, во время половины 10-минутных интервалов во время реабилитации пациент P02 показывал срединное значение МЕТ ниже 0,39.

[0053] Во время легочной реабилитации каждый пациент выполняет заданное количество действий, таким образом известно количество 10-минутных периодов, в течение которых выполнялись запланированные действия умеренной и энергичной интенсивности.

[0054] На ФИГ. 5 показан пример недельного графика во время легочной реабилитации с известным количеством "активных" 10-минутных периодов, в которых типы активности (например, медитация 520, упражнение на беговой дорожке 530, силовые упражнения 540, ходьба 550, физические упражнения для рук 560, спортивные игры 570, упражнения на расслабление 580) двух групп G3 и G4 включены в график в течение различных периодов времени (например, 8:30-8:45, 8:45-9:00 и т.п.) по дням (понедельник М, вторник Tu, среда W, четверг Th, пятница F). Согласно одному из вариантов реализации, показанному на ФИГ. 5, количество 10-минутных периодов, в течение которых выполнялись запланированные действия умеренной и энергичной интенсивности, соответствует приблизительно 12 периодам утром и приблизительно 5-8 периодам днем. Рассматривая ежедневные вариации, количество 10-минутных периодов, в течение которых выполнялись запланированные действия умеренной и энергичной интенсивности, соответствует приблизительно 20 периодам в понедельник, в среду, в четверг и в пятницу, и приблизительно 17 периодам во вторник. В частности, количество периодов может быть выведено из типа и продолжительности активности. Например, если запланированы 30 минут упражнений на беговой дорожке, можно ожидать три "активных" 10-минутных периода активности. Если запланированы 60 минут ходьбы, можно ожидать шесть "активных" 10-минутных периодов активности.

[0055] "Активный" порог, индивидуализированный для пациента, представляет собой значение, выше которого измеряемую активность можно рассматривать как имеющую по меньшей мере умеренную интенсивность. Для вычисления индивидуализированного порога известное количество 10-минутных периодов активности сравнивают с количеством измеренных 10-минутных периодов активности путем итеративного задания каждого процентиля в качестве временного порога и выполнения следующих шагов. Однако следует понимать, что настоящий вариант реализации конечно же не ограничивается 10 минутными интервалами, но также могут быть использованы другие периоды времени.

[0056] Во-первых, для каждого временного порога вычисляют среднее количество периодов выше порога в пределах отслеживаемого периода. Во-вторых, сравнивают количество периодов выше временного порога с известным количеством активных периодов. В-третьих, выполняют регрессионный анализ между известным количеством активных периодов и измеренным количеством активных периодов и вычисляют параметры регрессии.

[0057] Кроме того, может быть вычислена погрешность в процентах между известным количеством активных периодов и измеренным количеством активных периодов.

[0058] В идеальном случае оптимальный порог соответствует угловому коэффициенту, который равен 1, и ошибке, которая равна нулю. Пороговые значения, соответствующие различающему порогу между "активностью" и "покоем", т.е. "активный" порог может быть выбран как процентиль, который дает угловой коэффициент, близкий к 1, и который дает самую низкую ошибку.

[0059] Процедура 600 дополнительно показана на ФИГ. 6. На этапе 610 обеспечивают последовательность действий (такую как, например, недельный план, показанный на ФИГ. 5). На этапе 620 пациенту предлагают носить блок измерения физической активности предпочтительно постоянно в течение отслеживаемого периода. На этапе 630 идентифицируют периоды по "x" минут, определяют распределение данных об активности и вычисляют соответствующие процентили. На этапе 640 каждый процентиль задают как порог, и вычисляют количество "x"-минутных периодов выше порога. Например, можно начать с самого высокого процентиля и переходить к более низким процентилям. Также можно начать с самых низких процентилей и переходить к более высоким процентилям. На этапе 650 процентильные пороговые значения калибруют сравнением известных (поскольку недельный план является известным) или ожидаемых "активных" периодов с измеренными "активными" периодами. Регрессионный анализ может быть выполнен исходя из идеального углового коэффициента, равного 1, и минимальной ошибки. Таким образом, на этапе 660 получают индивидуализированный порог в течение "активного" периода.

[0060] Согласно еще одному из вариантов реализации могут быть определены индивидуализированные пороговые значения для конкретных типов активности с умеренной/высокой интенсивностью. На основании графика пациента выбирают активность с умеренной/высокой интенсивностью, такой как, например, бег. Для периодов, составляющих "x" минут, для каждого субъекта вычисляются диапазон и средний расход энергии для этой активности. Затем, действия, попадающие в указанный диапазон, могут быть классифицированы как этот тип активности (в данном случае: бег).

[0061] Согласно еще одному из вариантов реализации для определения подходящей основной активности используется ходьба. В этом случае на основании указанной последовательности действий идентифицируют периоды, в которых имеет место ходьба. Согласно одному из вариантов реализации, показанному на ФИГ. 5, субъекты занимаются ходьбой в течение периода времени между 13:00 и 13:30 в понедельник, вторник, среду и четверг. Затем, вычисляют средний расход энергии для каждого пациента. Затем, средний расход энергии может быть задан как индивидуализированный для пациента порог для ходьбы.

[0062] В настоящей заявке описана система, которая позволяет определить периоды активности и покоя, соответствующие методическим рекомендациям относительно физической активности независимо от монитора активности и выходного измеренного значения. Для разделения "активных" периодов и периодов «покоя» может использоваться алгоритм, который позволяет определять интенсивность физической активности и связывать ее с конкретным типом активности на конкретном уровне интенсивности.

[0063] Настоящее изобретение может быть использовано для оценивания характеристики физической активности на основании общих рекомендаций относительно физической активности для здорового образа жизни. Описана система, которая позволяет определить периоды активности и покоя у людей с пониженной способностью к нагрузке по сравнению с населением в целом, в частности, система предназначена для пациентов с хроническими заболеваниями.

[0064] Настоящее изобретение может быть использовано в качестве части обучающей схемы для определения и повышения уровней активности, а также поощрения субъектов к повышению активности. Оно, в частности, предназначено для использования при лечении заболевания ХОБЛ, но также может быть использовано при лечении других хронических заболеваний, когда активное состояние является важным.

[0065] Другие модификации описанных выше вариантов реализации могут быть поняты и осуществлены специалистами при реализации заявленного изобретения после изучения чертежей, настоящего описания и пунктов формулы.

[0066] В пунктах формулы слово "содержащий" не исключает другие элементы или этапы, и грамматические показатели единственного числа не исключает множественного.

[0067] Одиночный блок или устройство могут выполнять функции нескольких позиций, представленных в пунктах формулы. Тот факт, что некоторые средства описаны во взаимно различных зависимых пунктах формулы, не означает, что объединение этих средств не может быть использовано для обеспечения преимущества.

[0068] Компьютерная программа может быть сохранена/распространена на подходящем носителе, таком как оптический запоминающий носитель или твердотельный носитель, предоставлена вместе с другими аппаратными средствами или как часть других аппаратных средств, а также может быть распространена в других формах, таких как посредством сети Интернет или других проводных или беспроводных телекоммуникационных систем. Термин "компьютерная программа" также может относиться к встроенному программному обеспечению.

[0069] Любые позиционные номера в пунктах формулы не должны рассматриваться как ограничивающие объем охраны настоящего изобретения.

[0070] Настоящее изобретение относится к устройству, системе, способу и компьютерной программе для различения активных периодов и периодов покоя субъекта. Входной блок принимает зависящие от времени данные об активности (например, соответствующие уровню активности). Блок получения порогового значения активности получает порог активности для субъекта. Блок оценки активности классифицирует зависящие от времени данные об активности на основании порогового значения активности. Блок получения порогового значения активности получает порог активности индивидуально для указанного субъекта. Настоящее изобретение обеспечивает индивидуальное получение для каждого пациента порогового значения активности в течение периодов активности и покоя.

Настоящее изобретение относится к средствам мониторинга активности. Технический результат заключается в расширении арсенала средств того же назначения. Устройство для различения активных периодов и периодов покоя субъекта включает: входной блок для приема зависящих от времени данных об активности указанного субъекта, блок получения порогового значения активности и блок оценивания активности, при этом блок получения порогового значения активности выполнен с возможностью получения указанного порогового значения активности индивидуально для указанного субъекта, а указанное устройство дополнительно содержит блок калибровки порогового значения активности, причем блок калибровки порогового значения активности содержит блок рабочей характеристической кривой. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство (100) для различения активных периодов и периодов покоя субъекта, содержащее:

входной блок (110) для приема зависящих от времени данных (120) об активности указанного субъекта, которые характеризуются уровнем активности указанного субъекта в течение первого периода времени;

блок (130) получения порогового значения активности, который выполнен с возможностью получения порогового значения (140) активности для указанного субъекта; и

блок (150) оценивания активности, который выполнен с возможностью классифицирования указанных зависящих от времени данных (120) об активности на основании указанного порогового значения (140) активности;

при этом блок (130) получения порогового значения активности выполнен с возможностью получения указанного порогового значения (140) активности индивидуально для указанного субъекта, а

указанное устройство (100) дополнительно содержит блок (170) калибровки порогового значения активности, который выполнен с возможностью калибровки блока (130) получения порогового значения активности на основании сравнения указанного уровня активности с ожидаемым уровнем активности (171), причем

блок (170) калибровки порогового значения активности содержит блок (180b) рабочей характеристической кривой.

2. Устройство (100) по п. 1,

дополнительно содержащее блок (160) идентификации активности, который выполнен с возможностью идентифицирования типа активности (165) указанного субъекта.

3. Устройство (100) по п. 2,

в котором обеспечена возможность передачи типа активности (165) в блок (130) получения порогового значения активности,

причем пороговое значение (140) активности получено на основании указанного типа активности (165).

4. Устройство (100) по п. 1,

в котором блок (170) калибровки порогового значения активности содержит блок (180a) регрессионного анализа, который выполнен с возможностью проведения регрессионного анализа между указанным уровнем активности и указанным ожидаемым уровнем активности (171).

5. Устройство (100) по п. 4,

в котором блок (180a) регрессионного анализа выполнен с возможностью получения множества параметров регрессии, а

указанный порог (140) активности получен на основании указанного множества параметров регрессии.

6. Устройство (100) по п. 2,

в котором блок (160) идентификации активности выполнен с возможностью идентифицирования указанного типа активности на основании диапазона и среднего расхода энергии указанного субъекта.

7. Устройство (100) по п. 1,

в котором пороговое значение (140) активности соответствует среднему расходу энергии указанного субъекта для периода времени, в течение которого указанный субъект осуществляет основную активность.

8. Устройство (100) по п. 1,

в котором указанный ожидаемый уровень активности определен на основании графика субъекта.

9. Устройство (100) по п. 1,

в котором зависящие от времени данные (120) об активности соответствуют данным об активности в зависимости от времени, собранным в течение указанного первого периода времени.

10. Система (200) различения активных периодов и периодов покоя субъекта, содержащая:

блок (210) измерения физической активности, который выполнен с возможностью сбора зависящих от времени данных (120) об активности указанного субъекта; и

устройство (100) по п. 1;

причем входной блок (110) указанного устройства (100) выполнен с возможностью приема указанных зависящих от времени данных (120) об активности от блока (210) измерения физической активности.

11. Система (200) по п. 10, содержащая блок хранения, выполненный с возможностью сохранения указанных зависящих от времени данных (120) об активности.

12. Способ (300) различения активных периодов и периодов покоя субъекта, включающий следующие этапы:

прием (310) зависящих от времени данных (120) об активности указанного субъекта, которые характеризуются уровнем активности указанного субъекта в течение первого периода времени;

получение (320) порогового значения (140) активности для указанного субъекта и

классификация (330) указанных зависящих от времени данных (120) об активности на основании указанного порогового значения (140) активности;

причем пороговое значение (140) активности получают индивидуально для указанного субъекта;

при этом пороговое значение (140) активности калибруют на основании сравнения указанного уровня активности с ожидаемым уровнем активности (171),

причем калибровка порогового значения проводится с использованием рабочей характеристической кривой.

13. Машиночитаемый носитель, содержащий компьютерную программу для различения активных периодов и периодов покоя субъекта, содержащую средства программного кода, обусловливающие различение устройством (100) по п. 1 активных периодов и периодов покоя субъекта для реализации этапов способа (300) различения активных периодов и периодов покоя субъекта по п. 12 при выполнении компьютерной программы вычислительным устройством, которое управляет устройством (100) различения активных периодов и периодов покоя субъекта.