Метаболический контроль, способ и устройство для получения показаний об определяющем здоровье состоянии обследуемого лица

Метаболический контроль, способ и устройство для получения показаний об определяющем здоровье состоянии обследуемого лица

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к усовершенствованной интерпретации зашумленных физиологических и биохимических сигналов с применением фильтрации, прогнозирования и анализа тенденций изменения данных пациента и обеспечивает способ и устройство и/или компьютерный программный продукт, которые предназначены для повышения мотивации, совершенствования самоконтроля и самоорганизации пациентов, страдающих диабетом 2 типа или сопутствующими диабету заболеваниями. В соответствии с изобретением контролируется потребление кислорода сердцем и, следовательно, физическое состояние и тренированность и выявляются стимулирующие средства и медикаментозный абузус и психологический и эмоциональный стресс. В соответствии с изобретением предлагается применение безболезненного неинвазивного косвенного показателя измерения глюкозы крови, а также прогнозирование глюкозы крови с редким взятием проб крови и показателя метаболической активности. В соответствии с изобретением предлагается долговременный метаболический контроль с небольшими затратами в сочетании с простотой применения и формируется интуитивное понимание пациентом функционирования метаболической системы применительно к заболеванию, при очень незначительных потребных усилиях пациента. Применение предлагаемого изобретение позволяет добиться снижения нагрузки на систему медицинского обслуживания, увеличения продолжительности жизни и повышения качества жизни пациента.

Уровень техники изобретения

Физиологические и биохимические сигналы, например, пробы крови, артериальное давление и другие контролируемые сигналы от млекопитающих могут быть очень зашумленными, со значительной дисперсией при взятии замеров с течением времени. Поэтому важно подавлять такие шумы до того, как можно будет осуществлять достоверную интерпретацию данных. Кроме того, биохимические сигналы часто являются инвазивными по характеру, и соответствующие измерения могут быть дискомфортными, дорогостоящими или сложными в применении. Целью предлагаемого изобретения является повышение интерпретации упомянутых сигналов путем применения подходящих способов фильтрации и уменьшение дискомфорта и стоимости путем применения неинвазивных косвенных показателей измерения.

По всему миру, наподобие эпидемии, происходит рост заболеваемости диабетом, и связанное с ним медицинское обслуживание требует огромных расходов. На диабет типа 1 приходится около 10% всех случаев диабета. Поэтому на диабет типа 2 приходится около 90% всех случаев диабета, и их доля постоянно возрастает. По оценочным данным, в одних только США до 7% населения может страдать диабетом. 100 миллионов человек имеют избыточный вес и, следовательно, подвергаются высокому риску заболевания диабетом типа 2. Если упомянутая тенденция будет продолжаться, то 100% взрослого населения США будут страдать ожирением в 2030 г. Общие ежегодные затраты на лечение диабета в США, включая косвенные затраты, в 1997 г. оценивались в приблизительно 100 миллиардов долл. США. В Саудовской Аравии, по оценочным данным, до 25% населения может страдать сопутствующими диабету заболеваниями. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) прогнозирует увеличение больных диабетом в мире до 300 миллионов человек к 2025 г. Принимались разнообразные усилия по изменению этой глобальной тенденции в противоположном направлении, однако, до сих пор результатов не было.

Диабет типа 1 (ранее известный под названием инсулинозависимый сахарный диабет (IDDM)) диагностируется по необратимому разрушению базофильных инсулиноцитов, что обычно приводит к абсолютному дефициту гормона инсулина. Диабет типа 2 (ранее известный под названием инсулиннезависимый сахарный диабет (NIDDM)) диагностируется как разнородные расстройства, включающие в себя, по существующему мнению, как наследственные факторы, так и факторы окружающей среды. Диабет типа 2 в большой степени является заболеванием, обусловленным образом жизни, и считается, что современный сидячий образ жизни в сочетании с неправильным режимом питания является главным источником проблемы. Пациент с диабетом типа 2 обычно не нуждается в инсулинотерапии для выживания. Типичными симптомами диабета типа 2 являются: жажда, частое мочеиспускание, сонливость, утомляемость, избыточный вес, аурикулотемпоральный синдром, переменная неясность зрения, повышенные уровни сахара в крови, ацетоновый запах изо рта и сахар в моче. Обследование пациента вполне обычно выявляет сидячий образ жизни и явное предпочтение к значительному содержанию в рационе питания насыщенных жиров и чистых углеводов.

Резистентность к инсулину является обычным метаболическим расстройством, которое характеризует лиц с различными внутренними расстройствами, включая диабет типа 2 и ожирение, и проявляется в связи со многими сердечно-сосудистыми и метаболическими расстройствами, при этом, резистентность к инсулину определяют как неспособность организма адекватно реагировать на инсулин. Синдром-X или метаболический синдром, именуемый также синдромом резистентности к инсулину, представляет собой группу метаболических и физиологических факторов риска, которые прогнозируют развитие диабета типа 2 и сопутствующих сердечно-сосудистых заболеваний. Отличительными признаками упомянутого синдрома обычно являются пять основных аномалий; ожирение, гипертензия, резистентность к инсулину, непереносимость глюкозы и гиполипидемия. Преобладающая частота метаболического синдрома для западных стран составляет 25-35%. Старение обычно ассоциируется с резистентностью к инсулину и нарушением функции базофильных инсулиноцитов и ожирением с резистентностью к инсулину и гиперинсулинемия.

Диабетическая вегетативная невропатия (DAN) является серьезным и одним из наиболее распространенных осложнений диабета. Большинство больных диабетом типа 2 погибают от сердечно-сосудистых заболеваний с предшествующим распадом функций вегетативной нервной системы (ANS). Это редко выявляется на ранней стадии, что делает диабет типа 2 «незаметным» заболеванием, медленно развивающимся с годами и часто не замечается больным, пока не выявляется на поздней стадии. DAN разрушает способность осуществлять нормальную ежедневную деятельность, снижает качество жизни и повышает риск смертельного исхода. DAN влияет на системы многих органов в организме, например, например, на желудочно-кишечный тракт, мочеполовую систему и сердечно-сосудистую систему. DAN вызывается разрушением и утратой нервных волокон, обусловленных «токсическими» эффектами повышенных уровней глюкозы крови. Поэтому интенсивный гликемический контроль очень важен для предотвращения наступления и для замедления развития DAN. Связанные с ANS проблемы и DAN можно успешно выявлять оценкой результатов анализа изменчивости частоты сердечных сокращений (HRV).

Гипертензия является основной проблемой здоровья для западного населения и имеет связь с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Потеря эластичности артериями может быть как причиной, так и следствием гипертензии, однако, последние исследования предполагают, что потеря эластичности артериями является типичным предшественником гипертензии, и что потеря эластичности артериями, вероятно, имеет наследственную основу. Большинство больных диабетом типа 2 (более 50%) страдают от гипертензии. Поэтому весьма важно регулировать артериальное давление больных диабетом. При диабете типа 2 рекомендуется поддерживать артериальное давление ниже 130/80 либо путем улучшения образа жизни, либо лекарствами, либо совместно и тем, и другим.

Резистентность к инсулину и диабет типа 2 связаны с изменениями уровней липопротеина в плазме. До 70% больных диабетом типа 2 характеризуются нарушениями липидного обмена. Ишемическая болезнь сердца является наиболее частой причиной смерти больных диабетом типа 2. Гиполипидемия в сочетании с ожирением, гипертензией и гипергликемией в значительной степени способствуют развитию ишемической болезни сердца. Даже слабая степень гиполипидемии усиливает факторы риска возникновения ишемической болезни сердца. Поскольку упомянутые факторы риска имеют аддитивный или даже мультипликативный характер, то стратегии улучшения образа жизни не должны сосредоточиваться только на гипергликемии, но также на гиполипидемии. Поскольку при диабете типа 2 частицы LDL (липопротеинов низкой плотности) обычно мельче и плотнее, что способствует развитию атеросклероза, то задача снижения холестерина должна учитывать липопротеин очень низкой плотности (VLDL) и липоротеин низкой плотности (LDL), а также снижение повышенного содержания триглицеридов (TG).

Эмоциональный стресс, повышенное артериальное давление и повышенная частота сердечных сокращений являются наиболее общими проблемами современного общества. Современная работа и образ жизни сопряжены с меньшей физической активностью там, где работа, сопряженная с высокими технологиями, часто приводит к сидячему образу жизни. Работа, сопряженная с высокой ответственностью и постоянными высокими уровнями стресса, и отрицательный фактор рабочего напряжения и поощрения могут способствовать возникновению обусловленного стрессом заболевания. Широко известно, что эмоциональный стресс может влиять на метаболизм, например, вызывать повышение уровней глюкозы в крови, а также вызывать повышение систолического артериального давления и частоты сердечных сокращений. Различные стимулирующие средства, например, кофеин, никотин, алкоголь, кокаин и амфетамин также повышают систолическое артериальное давление и частоту сердечных сокращений.

Современный вид рациона питания с высоким энергетическим наполнением и значительным содержанием жиров тесно связан с резистентностью к инсулину и сопутствующими расстройствами. Однако, точная этиология резистентности к инсулину не ясна. Как наследственная предрасположенность, так и факторы окружающей среды, включающие в себя качество и количество жиров в рационе питания, способствуют развитию неспособности удовлетворительно использовать глюкозу в плазме при нормальных уровнях инсулина в плазме. Все более популярными становятся точки быстрого питания благодаря сладкой, жирной и вкусной пище в сочетании с экономией времени. Увеличение потребления быстродействующих, высокоэнергетических углеводов приводит к периодам чрезмерного повышения сахара в крови и повышенного содержания инсулина, за которыми следуют периоды снижения сахара в крови и сонливости, когда снова требуется принять быстродействующие углеводы и т.д. Описанная циклическая обратная связь часто заставляет усиленно работать систему регулирования обмена веществ. Считается, что такое нестационарное возбуждение в долгосрочном плане должно приносить вред и способствовать резистентности к инсулину и повышению уровней инсулина, что является ранней стадией начала процесса развития диабета типа 2. Вышеописанные проблемы, связанные с образом жизни, обычно создают неслыханные в прошлом проблемы со здоровьем.

Физическая активность типа аэробной тренированности является краеугольным камнем борьбы с заболеваниями, сопутствующими диабету типа 2. Важной задачей повышения сердечно-сосудистой тренированности через посредство физической активности, которая повышает производительность и работоспособность сердца для снабжения сердечно-сосудистой системы кислородом, а также повышает чувствительность к инсулину и утилизацию кислорода мышцами. Сердце функционирует как любая мышца и поэтому допускает тренировку для повышения силы и эффективности. Снижение веса только на 10% обычно оказывает положительное влияние на уровни глюкозы крови и липидов. В частности, важно снижать массу жира живота.

Физическую активность и энергетические затраты можно оценивать разными способами, которые не ограничивают пациента во время его нормальной ежедневной деятельности. Существуют различные способы типа шагомеров, акселерометров, измерителей частоты сердечных сокращений и т.д. Одним из распространенных способов является использование шагомера для вычисления количества пройденных шагов или приблизительного количества калорий, израсходованных на это, по простой формуле. В соответствии с другими способами подсчитываются энергетические затраты на движение тела и ускорение с помощью одноосных, двухосных или трехосных акселерометров. В соответствии с еще одним способом применяют контроль пульса на основе плетизмографов (устройства, которое пропускает свет сквозь палец или мочку уха для вычисления частоты сердечных сокращений и физической активности). Еще одно популярное устройство, пульсовые часы, измеряет сигнал ЭКГ с помощью нагрудной тесьмы с электродами и передает импульсы ЭКГ в калькулятор в наручных часах специальной конструкции, который может вычислять израсходованные калории и другие параметры, связанные с физической активностью. Однако, простейшим способом количественного выражения физической активности является просто грубая оценка ежедневной деятельности, например, по шкале от одного до пяти, связанной с ежедневно выполняемой работой и интенсивностью и продолжительностью текущей физической активности. Более сложные способы вычисления и донесения включают в себя таблицы MET (метаболического эквивалента) или формулу, которая представляет точный показатель интенсивности физической активности. Современный малоактивный и сидячий образ жизни способствовал образованию большого рынка оздоровительных спортивных залов и сбыту различной оздоровительной продукции и программ физической подготовки для повышения физической тренированности. Несмотря на упомянутую положительную тенденцию, частота заболеваний, сопутствующих диабету типа 2, быстро увеличивается с угрожающей скоростью.

Создание мотивации к изменению образа жизни лицами, подвергающимися высокому риску, с избыточным весом, ведущими сидячий образ жизни и склонными к диабету, является трудной задачей. Простого информирования человека о существующих рисках для здоровья и необходимости физических тренировок и/или необходимости корректировки режима питания и/или снятия стресса часто недостаточно. Слабо тренированные люди часто не испытывают комфорта при обследовании кем-либо еще или при принуждении к физическим занятиям в спортивных залах. Люди с избыточным весом обычно стесняются своей плохой физической готовности и, чтобы избежать унижения, отказываются участвовать в программах реабилитации. Автор настоящего изобретения полагает, что единственным способом борьбы с упомянутой вредной тенденцией является обучение людей на непосредственном опыте, с использованием простых и интуитивно-понятных средств контроля за собственными метаболическим функциями, предпочтительно дома и частным порядком. Затем человек сам должен прийти к пониманию существующих проблем и получить представление о том, в какой степени и насколько сильно требуется изменить образ жизни.

Самоконтроль с использованием персонального измерителя глюкозы крови обычно необходим для больных инсулинозависимым сахарным диабетом (IDDM) типа 1, чтобы помогать самостоятельному введению инсулина. Однако контроль уровня глюкозы крови нечасто предписывают пациентам с выявленным или пограничным диабетом типа 2. Самоконтроль с использованием щупов для мочи для измерений уровней глюкозы в моче являются более или менее устаревшими к настоящему времени и редко применяются вследствие того, что порог выведения изменяется для отдельных лиц в широком диапазоне. Кроме того, упомянутый способ не способен измерять уровни глюкозы ниже порога выведения, характеризуется длительной задержкой и низкой чувствительностью, и поэтому предпочтительно применение контроля глюкозы крови.

Недавнее исследование выявило ряд преимуществ применения измерителя глюкозы крови для контроля глюкозы крови (BG) в связи с приемами пищи больным диабетом типа 2. Идея заключается в контроле уровней глюкозы до и после приема пищи для получения информации о метаболических последствиях приема пищи для пациента. Затем пациент сможет узнать из опыта, как уровень глюкозы будет повышаться после приема пищи, что дает ему обратную связь по изменению глюкозы в зависимости от разных видов приема пищи. Идея заключается в том, чтобы сбалансировать прием пищи, когда сокращение очищенных быстродействующих углеводов будет ослаблять повышение уровней глюкозы крови после приема пищи. Очевидно, что упомянутые повышения должны вызвать долговременные поражения вегетативной нервной системы и, в конечном счете, могут привести к диабету и диабетической невропатии. Описанная форма самоконтроля является обременительной и неудобной для практического осуществления, и не редко пациенты прекращают такие проверочные испытания вследствие потери мотивации из-за напряженности способа. Пациент должен носить при себе измерители глюкозы крови и инструменты в течение дня, и испытания иногда становятся общеизвестными во время питания в ресторане. Очевидно, что нельзя ожидать успешного внедрения описанных обременительных процедур в ежедневную долговременную практику. Кроме того, нельзя не принимать в расчет затраты на большое количество расходуемых щупов и большое количество ланцетов на прокалывание пальцев в течение дня. Кроме того, хотя упомянутое испытание является минимально инвазивным по характеру, оно может быть болезненным и очень неудобным для пациента. Кроме того, упомянутое испытание мало дает для логической и интуитивно-понятной интерпретации результатов, и поэтому пациенту его сложно понять и использовать для руководства, чтобы добиться терапевтической цели, что является серьезным недостатком.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) и Американская ассоциация диабета (ADA) установили диапазоны изменения и уровни глюкозы крови для различения разных стадий диабета. Ниже приведены концентрации глюкозы натощак, по которым диагностируют симптоматического пациента (Критерии ВОЗ, 1999 г.). Концентрации глюкозы в пробах натощак приведены в ммол/л:

	Цельная кровь	Плазма
Явный сахарный диабет	>6,1	>6,1	>7,0	>7,0
Сниженная переносимость глюкозы (IGT)	<6,1	<6,1	<7,0	<7,0
Сниженная концентрация глюкозы натощак (IFG)	5,6-6,0	5,6-6,0	6,1-6,9	6,1-6,9
Нормальная	<5,5	<5,5	<6,0	<6,0

При оценке уровней глюкозы крови в клинике, к сожалению, почти всегда не учитывают существования сильной биологической вариабельности, а также аналитической вариабельности. Существует значительная вариабельность от наблюдения к наблюдению, которая может быть неверно интерпретирована неопытным врачом с вытекающей сниженной точностью классификации и диагностики диабета.

Когда пробу крови берут в клинике, на точность результата измерения влияет много факторов, например:

1. Близкая к оптимальной калибровка прибора для клинического анализа. Смотри практический пример на фиг.1.

2. Старение пробы крови вследствие гликолиза, поскольку консерванты глюкозы не полностью предотвращают гликолиз.

3. Так называемая «гипергликемия белых воротничков», а именно повышение уровня BG из-за нервного состояния пациента, который боится уколов. См. практический пример на фиг.2.

4. Непрерывно снижающийся уровень BG натощак, обусловленный с увеличением времени дня.

5. Изменение со временем чувствительности к инсулину, то есть, различная чувствительность в разные дни.

6. Циклические гормональные изменения у женщин в связи с менструацией.

7. Возможность изменения BG из-за временных острых инфекций, травматических стрессов и даже простой простуды или гриппа.

Ввиду вышеперечисленных факторов неопределенности, автор настоящего изобретения полагает, что контроль глюкозы крови в контролируемых условиях на дому, с использованием достаточно точного измерителя глюкозы крови, в сочетании с подходящими способами постобработки и фильтрации, повысит точность диагностической классификации. Как полагает автор изобретения, упомянутое решение обеспечивает преимущества по сравнению с принятыми клиническими лабораторными измерениями и существующей практикой.

Хотя повышенные уровни инсулина (гиперинсулинемия) проявляются в кровотоке задолго до того, как, в конечном счете, обнаруживаются повышенные уровни глюкозы крови, тем не менее, высокий уровень глюкозы остается классическим классификатором симптомов диабета типа 2. Следует отметить, что уровни инсулина редко, если когда-либо вообще, применяются в качестве индикатора риска диабета или диагностического средства, кроме как с целью клинического исследования. Таким образом, низкий уровень глюкозы крови не исключает присутствие заболевания.

Контроль насыщения кислородом широко распространен на практике в неотложной терапии, а также в хирургии. До изобретения широко применяемого сейчас пульсового оксиметра (прибора, который контролирует насыщение кислородом гемоглобина крови с использованием поглощения в инфракрасной части спектра), на практике обычно вычисляли произведение частоты на давление (RPP) пациента во время хирургической операции для установления состояния сердца пациента и утилизацию кислорода. RPP (называемое также двойным произведением) представляет собой достаточно точный показатель измерения потребления кислорода сердцем и рассчитывается умножением систолического артериального давления на частоту сердечных сокращений (RPP=sBP×HR/100). После внедрения пульсового оксиметра, RPP редко применяется в настоящее время, ни иногда применяется в спортивной медицине для указания потребления кислорода сердцем во время проверок нагрузкой на испытательном стенде и т.д. Кроме того, RPP показывает нагрузку и применение стимулирующих медицинских средств.

Чтобы облегчить бремя пациента, автор изобретения заявляет, что взятие проб глюкозы натощак является единственно необходимым для точного долговременного контроля и лечения заболевания, сопутствующего диабету типа 2. Измерения даже с редким взятием проб глюкозы крови, например, один раз в неделю, могут быть достаточными применительно к варианту осуществления для точного прогнозирования ежедневной BG. Более интенсивный и обременительный контроль глюкозы крови, например, измерения глюкозы крови до и после приема пищи в течение дня полагаются необязательными, поскольку уровень глюкозы крови натощак обычно показывает относительную величину отклонений уровней глюкозы крови после приема пищи. Таким образом, более высокий уровень глюкозы крови натощак отражается в более высоком уровне глюкозы крови после приема пищи и наоборот. Это можно показать с использованием многократных тестов на толерантность к пероральной нагрузке глюкозой (OGTT) с взятием трех проб, отбираемых сразу (0 час), через 1 час и через 2 часа в период вмешательства для совершенствования образа жизни, как показано на фиг.3. Можно видеть, что, по мере того, как образ жизни совершенствуется со снижением BG натощак, значения BG после приема пищи также следуют тенденции снижения. Однако, измерения BG через 1 час после приема пищи могут, конечно, применяться в качестве альтернативы измерению BG натощак, при необходимости. Однако, описанный подход является более обременительным и поэтому менее практичным, как пояснялось выше.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения, уровень BG прогнозируется, предпочтительно, только по артериальному давлению и частоте сердечных сокращений (произведение частоты на давление), что делает необязательными болезненное прокалывание пальца или болезненные инвазивные процедуры, кроме как для первоначальной калибровки и процедуры настройки предиктора. В другом варианте осуществления изобретения, предлагается возможность менее частого обязательного болезненного прокалывания пальца.

В соответствии с предлагаемым изобретением, пациенту предлагается интуитивно-понятный способ измерения и анализа некоторых физиологических параметров, например, интенсивности физической активности, уровня глюкозы крови и частоты сердечных сокращений. Дополнительно возможны сохранение и обработка важных данных пациента, например, уровней содержания липидов, общего содержания холестерина, триглицериды, температура тела, вес, индекс массы тела и отношение окружностей талии и бедер. После таких измерений данные обрабатываются и оптимизируются с использованием подходящих алгоритмов фильтрации и затем представляются пациенту интуитивно-понятным способом для моментальной обратной связи по своему режиму, прогрессу и результатах.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения содержит следующие этапы:

Оценивают или измеряют, предпочтительно, ежедневно уровень физической активности и, предпочтительно, собирают упомянутую информацию в базе данных.

Измеряют, более или менее часто, уровень глюкозы крови натощак и/или после приема пищи, с плотным или редким взятием проб, и, предпочтительно, собирают упомянутую информацию в базе данных.

Измеряют с большой частотой систолическое и диастолическое артериальное давление и частоту сердечных сокращений, с плотным взятием замеров, и, предпочтительно, собирают упомянутую информацию в базе данных.

Вычисляют произведение частоты на давление по систолическому артериальному давлению и частоте сердечных сокращений.

Измеряют любой другой соответствующий физиологический параметр, например, вес тела, температуру тела, содержание липидов в крови и т.п. и, предпочтительно, собирают упомянутую информацию в базе данных.

Выполняют фильтрацию фильтром низких частот, улучшение качества данных, коррекцию ошибок и интерполирование отсутствующих данных с вышеупомянутыми данными с использованием способов статистической обработки и/или обработки сигналов.

Применяют способы прогнозирования для прогнозирования значений глюкозы крови на основании, предпочтительно, произведения частоты на давление.

Объединяют и/или фильтруют полученные данные по подходящим алгоритмам для подавления шумов, распознавания и улучшения полученной таким образом информации для представления.

Представляют пациенту обработанные, улучшенные по качеству и/или спрогнозированные данные в виде тенденции интуитивно-понятным и простым для понимания способом для удобной интерпретации параметров пациента.

На основании вышеизложенного становится очевидным, что метаболический контроль сопутствующих диабету заболеваний весьма важен для оценки, по меньшей мере, текущего состояния обследуемого лица. Плотный отбор жизненно важных биологических параметров обеспечивает ряд преимуществ. Основным преимуществом является то, что обследуемое лицо непрерывно получает информацию о своем текущем состоянии, поэтому состояние его здоровья не ухудшается. Другим преимуществом является то, что обследуемое лицо непрерывно получает общее представление о любых изменениях или тенденциях своего текущего состояния, которое может быть, например, связано с недостаточной физической активностью или недостаточно хорошим питанием, в худшем случае, или достаточной физической активностью и хорошо отрегулированным рационом питания, в лучшем случае. Еще одним важным преимуществом является то, что обследуемое лицо моментально получает по обратной связи информацию о своем состоянии и может внести поправку в свой образ жизни в соответствии с тенденцией развития. Предварительным условием эффективного метаболического контроля в соответствии с изобретением является то, что обследуемое лицо контролирует жизненно важные биологические параметры. Например, уровни глюкозы крови, артериальное давление и частоту сердечных сокращений можно измерять после пробуждения утром, и физическую активность можно измерять в течение дня и т.д.

Точный контроль глюкозы крови требует инвазивных измерений, хотя прокалывание пальца можно считать минимально инвазивным. В настоящее время отсутствует другой способ, который может сравниться по точности с инвазивным измерением. Обследуемое лицо прокалывает свой палец для взятия небольшого количества крови, которую затем исследуют в аналитическом устройстве, которое выдает значение глюкозы крови. Даже минимально инвазивные способы являются дорогими и часто переносятся как дискомфортные, и, следовательно, могут оказать негативное влияние на пациента и лечение заболевания.

Цель и сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является создание усовершенствованного принципа получения показаний об определяющем здоровье состоянии обследуемого лица, который проще для понимания, обеспечивает пониженные текущие расходы и является более комфортным и более мотивационным для использования обследуемым лицом по сравнению с традиционными способами.

Описанная цель достигается посредством устройства по п.1, способом по п.21 или компьютерным программным продуктом по п.22.

Настоящее изобретение направлено на снижение дискомфорта и расходов для пользователя внедрением новых косвенных показателей измерения и прогнозированием.

Настоящее изобретение основано на полученных данных, что высокоточный инвазивный способ измерения можно частично заменить косвенным неинвазивным способом измерения. Высокоточный инвазивный способ измерения, как правило, представлен дорогим, некомфортным и «жестоким» способом измерения, тогда как неинвазивный способ измерения является дешевым, комфортным и «дружелюбным» способом измерения в части его влияния на обследуемое лицо.

Предиктор формирует плотно взятые инвазивные данные на основании редко взятых инвазивных данных и плотно взятых неинвазивных данных. Таким образом, обследуемое лицо не должно выполнять болезненное прокалывание пальца ежедневно или так часто, как было бы необходимо в предшествующем уровне техники, а может прокалывать палец реже, например, еженедельно. Обследуемое лицо должно лишь исполнять, например, ежедневно простой и безболезненный неинвазивный способ измерения, связанный с артериальным давлением, который, по упомянутой причине, не оказывает большого влияния на обследуемое лицо.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления, в предиктор подается, по меньшей мере, два биологических количественных параметра, которые определены по данным неинвазивных измерений.

В соответствии с настоящим изобретением, единственным предварительным условием двух измерений или биологических количественных параметров является то, что данные обоих измерений коррелируются с определяющим здоровье состоянием обследуемого лица.

Кроме того, настоящее изобретение направлено на повышение точности интерпретации зашумленных физиологических сигналов путем применения способов низкочастотной фильтрации для извлечения полезного изменения сигнала и удаления бесполезных изменений сигнала.

Краткое описание чертежей

Ниже приведено описание настоящего изобретения на пояснительных примерах, не ограничивающих объем или существо изобретения, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

На фиг.1 показаны измерения BG натощак для двух разных случаев и клиник. В каждом случае выполняется сравнение лабораторного измерения со средним значением трех измерений тремя высококачественными измерителями BG одной фирмы. (Предполагаются, что столбики 1, 2 и 4 являются точными).

На фиг.2 показано влияние «страха укола» на трех разных случаях тестирования, где значение BG существенно повышается, когда медсестра использует иглу. Данные представляют собой средние значения трех высококачественных измерителей BG одной фирмы.

На фиг.3 показаны три OGTT для трех разных случаев. Всего три пробы могут хорошо описать динамику изменения BG.

На фиг.4 показаны необработанные данные измерений BG натощак, представленные анализом конкретного случая (точки) совместно с тенденцией (сигнал после низкочастотной фильтрации). Представлены также предельные значения ВОЗ.

На фиг.5 показано, что, в соответствии с предельными значениями ВОЗ, имеет место значительная неопределенность данных типичных клинических измерений BG, поскольку диагноз пациента сильно зависит от времени испытания для случая.

На фиг.6 показана расчетная функция автокорреляции (acf) необработанных данных измерений BG натощак (на основания анализа конкретного случая). Функция acf четко показывает, что имеет место зависимость сигнала от времени.

На фиг.7 показана столбчатая диаграмма распределения необработанных данных измерений BG натощак, из которой видно, что упомянутые данные характеризуются приблизительно нормальным распределением.

На фиг.8 показаны разности между данными измерений, выполненных измерителем BG 1 и 2, 1 и 3 и 2 и 3, по анализам конкретных случаев.

На фиг.9 показана периодограмма необработанных данных измерений BG натощак (по анализам конкретных случаев). Энергия, в основном, приходится на низкочастотный диапазон. Следовательно, более высокие частоты содержат мало или не содержат полезной информации и поэтому могут быть отброшены.

На фиг.10 показана частотная характеристика низкочастотного фильтра. Следует отметить, что показанная граничная частота является типичным примером.

На фиг.11 показано, что фильтрация замеров BG натощак с граничными частотами между 0 и 1 формирует остатки или разности между необработанными замерами и фильтрованными замерами. Среднее значение квадратов остатков для каждой граничной частоты формирует кривую, показанную на фиг.11. Упомянутая кривая содержит переходную точку, показанную двумя пересекающимися прямыми линиями, указывающими на подходящую для выбора граничную частоту.

На фиг.12 показана периодограмма замеров BG натощак, обработанных низкочастотным фильтром.

На фиг.13 показаны необработанные замеры систолического артериального давления вместе с тенденцией измерения, полученной способом низкочастотной фильтрации, аналогичным вышеописанному способу.

На фиг.14 показаны демонстрирующие корреляцию тенденции изменения BG натощак и физической активности.

На фиг.15 показана корреляция между тенденциями изменения BG и RPP (пунктирная линия), полученными прямоугольным подвижным окном из 100 замеров. Значимость корреляции (сплошная линия 1-P) должна быть >0,95 для значимости.

На фиг.16 показана корреляция между тенденциями изменения производных BG и RPP (пунктирная линия), полученными прямоугольным подвижным окном из 100 замеров. Значимость корреляции (сплошная линия 1-P) должна быть >0,95 для значимости.

На фиг.17 показано, что идентифицируемую систему можно представить методом черного ящика.

На фиг.18 показан результат прогнозирования с низкочастотной фильтрацией. Фильтр с прогнозированием в упомянутом примере корректируется каждые семь дней.

На фиг.19 показаны демонстрирующие корреляцию тенденции изменения показателя метаболической активности и физической активности.

На фиг.20 показана распечатка содержимого экрана первой страницы компьютерного программного продукта.

На фиг.21 показана блок-схема устройства фильтрации/формирования тенденции.

На фиг.22a показана блок-схема устройства, показанного на фиг.21, содержащего второй процессор;

На фиг.22b показана блок-схема устройства, показанного на фиг.21, содержащего первый процессор.

На фиг.23 показана блок-схема варианта осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

На фиг.21 показана блок-схема устройства фильтрации/формирования тенденции, т.е. блок-схема устройства для выдачи показаний об определяющем здоровье состоянии обследуемого лица. Упомянутое устройство содержит входной интерфейс 20 для получения исходной последовательности замеров биологического количественного параметра, зависящего от состояния здоровья обследуемого лица, в котором биологический количественный параметр характеризуется полезным изменением и бесполезным изменением (стрелка 21 на фиг.21).

В зависимости от конкретного исполнения, входной интерфейс получает упомянутые замеры биологическо