專利名稱：用于評價胃腸動力的方法和系統的制作方法
用于評價胃腸動力的方法和系統 發明領域
本發明整體上涉及用于非侵入式評價胃腸功能的方法。
背景技術：
過去幾十年，制藥工業的發展已經成為延長人類生命長度和品質 的關鍵。除新化合物之外，口服治療制劑和遞送方法的發展已經幫助 改善效力，同時使劑量最小化并減少副作用。然而，人體消化道是異 質的，并且消化酶、吸收率、微生物菌群以及其他因素中的差異使得 胃腸道中的某些地點對于具體的藥物的理想程度不同。
藥物公司已經集中了相當多努力在靶向藥物遞送中，即在胃腸
("GI")道內的定位和藥物遞送速度。這些努力已經導致基本遞送設 計形式的變化，例如凝膠膠嚢對比硬的片劑，包衣制劑(coating formulation)等，以及最近對微米和納米粒度的先進控制。雖然這些進 展已經證明是有益的，但仍存在人為因素GI系統是非常地易變的， 無論是個體之間還是個體內部。關鍵變量胃腸動力，進而胃腸(或消 化的)傳輸時間使得確定理想的靶向藥物遞送復雜化。
胃腸動力也可以并且在許多情況中會對臨床評價藥物制劑的效力 有顯著影響。實際上，正如本領域公知的，如果口服遞送藥物制劑例 如包含藥物制劑的凝膠膠囊會在最佳溶解之前離開胃腸道，從而制劑 的吸收、效力會大大地減少。此外，已經發現在有些情況下膠嚢可以 保持在上胃腸道(即上面的基底中)持續延長的時間段(例如>5小時)。
已經采用各種方法并且系統以評價胃腸動力并且傳輸時間。通常 采用的方法包括Y閃爍法。然而，存在許多y閃爍法相關的顯著缺點。 一個缺點是該方法目前局限于的缺少設備以及專家，因為處理放射性 物質相關的問題(和控制)以及設備費用。進一步的缺點是大規模臨 床藥物試驗是不切實際的。
用于評價胃腸動力的進 一 步的方法以及系統包括獲得以及評價胃 腸聲音。例如，在美國專利No. 5,301,679公開了一種方法以及系統用 于提供各種疾病的判斷性信息，包括胃腸道的疾病，其通過利用置于身體表面上或口腔插入或直腸插入到胃腸道的麥克風俘獲身體聲音。
其他的系統還可以采用對特定頻率范圍內的胃腸聲音靈敏的麥克
風，其例子是Dalle，等人，"Computer Analysis In Bowel Sounds", Compters1 z'w aw<i M"eWc/we, Vol. 4 (3-4), pp. 247-254 (Feb.
1975》 Sugrue等人,"Computerized Phonoenterography: The Clinical Investigation of the New System", /owm"/G^'m.c"/ Gxy加e她ra/ogy， Vol. 18， No. 2, pp. 139-144 (1994); Poynard,等人，"Qu'attendre des systemes experts pour le diagnostic des troubles fonctionnes intestinaux，，, G^加e她n9/ogy C7/m.ca/ 5/o/ogy， pp. 45c-48c (1990)。
傳統聲學方法和系統相關的顯著缺點是能夠從所記錄的聲音得出 的信息的范圍是有限的。時間上，有非常少的(如果有的話)公開內 容針對胃腸聲音和胃腸傳輸時間之間的聯系。
因此，期望提供一種系統和體系用于通過腹部聽診評價胃腸動力 并確定胃腸傳輸時間。
發明概述
本發明的實施方式提供了用于評價胃腸動力的系統和方法。在某 些實施方式中，該系統和方法可以提供各種信息包括胃腸傳輸時間等 生理參數。
根據本發明的一個方面，提供了用于評價胃腸動力的系統和方法， 其可以被有效地采用以獲得一個或者多個從身體的腹部發出的聲能相 關信號(即聲音)，并根據該聲能信號確定至少一個胃腸參數
因此，根據本發明的一個實施方式，提供了用于監控個體胃腸動 力的系統，其包括(a)至少一個可安裝在個體身體區域上或個體身體 區域中的傳感器，該傳感器適合探測聲能，并且產生至少一個代表聲 能的聲能信號；和(b)處理單元(unit),其適于接收聲能信號，該處理 單元進一步適于處理聲能信號并且確定胃腸事件的發生。
在一個實施方式中，傳感器產生多個代表聲能的聲能信號，處理 單元適于接收并且處理聲能信號以確定胃腸事件的發生。
在本發明的一個實施方式中，聲能包括胃腸聲音。
根據另一個實施方式，提供了監控個體胃腸動力的方法，其包括 步驟(a)探測個體的胃腸系統產生的聲能，以及(b)處理聲能以確定胃腸參數。
在本發明的一個實施方式中，聲能包括胃腸傳輸時間。
根據本發明進 一 步的實施方式，提供了用于評價來源于個體的臨
床數據的方法，其包括步驟將個體的胃腸參數與通過為個體給藥藥 物而在個體中誘導的至少一個生理參數進行比較。
根據本發明的另一個實施方式，提供了用于評價來源于個體的臨 床數據的方法，其包括步驟(i)為個體口服給藥藥物，(ii)監控個 體的胃腸系統產生的聲能，(iii)產生至少一個代表聲能的聲能信號， (iv)處理聲能信號以確定與其相關的胃腸參數，以及(v)將胃腸參 數與由于為個體給藥藥物而在個體中誘導的至少一個生理參數進行比 較。
在本發明的一個實施方式中，胃腸參數包括胃腸傳輸時間。 在一個實施方式中，生理參數包括藥物動力學(PK)特征。 根據本發明的另一個實施方式，提供了用于評價個體胃腸動力的 方法，其包括步驟(i)為個體口服給藥可攝取物，(ii)監控個體的 胃腸系統產生的聲能，(iii)產生至少一個代表聲能的聲能信號，以及 (iv)處理聲能信號以得出與其相關的胃腸參數。
在本發明的一個實施方式中，胃腸參數包括胃腸傳輸時間。


圖IA是一部分人類軀干的圖表，其顯示典型的胃腸道； 圖IB是人類胃的圖解；
圖2是按照本發明實施方式的胃腸動力分析系統的簡圖3是圖1中所示部分人類軀干的更進一步的圖解，其根據本發
明的一個實施方式顯示胃腸聲音(或聲學)傳感器的位置；
圖4是根據本發明的一個方式的分析器的簡圖，其顯示分析器的
子系統或模塊；
圖5是根據本發明的一個實施方式，在其上配置系統背心的一部 分人類軀干的更進一步的圖解；
圖6是根據本發明的另一個實施方式，具有額外生理學傳感器的 胃腸動力分析系統的簡圖7是在胃腸動力實驗期間所獲得的y閃爍法結果的總結；以及在圖7所概述的胃腸 動力實驗期間所獲得的胃腸聲音。
發明的詳細說明
在詳細地描述本發明之前，需要理解本發明不被特別限制于示例 的結構、工具、系統、材料或方法，當然同樣地也可以變化。因此， 盡管許多與本文中描述的那些類似或等同的工具、系統和方法可^^皮用 于實施本發明，但在本文中描述了根據本發明的工具、系統和方法的 實施方式。
也需要理解在附圖中所示的所有視圖中類似的參數通常指相同的 部分或元件。
除非明確說明，本文所使用的所有技術和科學名詞具有與本發明 所屬領域的技術人員通常理解的相同含義。更進一步的，在本文中引 用的所有出版物、專利和專利申請不論是上文還是下文，都通過參照 整體并入本文。
最后，除非明確說明，在說明書和所附權利要求書中使用的單數 形式，，一個"、"一種"、"該，，和"一"包括多個指示物。因此，例如，
在提到"一個傳感器"時，其包括兩個或者更多個這些傳感器；在提到"胃 腸事件"時，其包括兩個或者更多個這些事件等。
定義
本文所使用的術語"藥物組合物"的意思是并且包括任何物質的 化合物或組合物或成分的組合，在為生物體(人類或動物)給藥時會 誘導期望的藥理學的和/或生理的效果。所以該術語包括通常被認為是 活性的、藥物、前體藥物和生理活性試劑以及生物藥物(例如肽、激
素、核酸、基因構建體(construct)等)的物質。
本文所使用的術語"藥物"的意思是并且包括藥物組合物，在為 人類或動物口服給藥時能夠從胃腸道沉積(precipitate)聲能或胃腸聲 音(或聲音)，例如但不限于硬片劑、凝膠膠嚢(硬的和軟的)、錠 等固體劑型的形式的藥物組合物。
本文所使用的術語"可攝取物"的意思是并且包括任何物質或項 目(item),其為人類或動物口服給藥時能夠從胃腸道沉積聲能或胃腸聲音(或聲音)。因此"可攝取物"可以包含藥物，以及非藥物組合 物例如但不限于安慰劑。
本文所使用的術語"胃腸事件"的意思是并且包括與胃腸系統有 關的活性或功能，包括但不限于胃腸混合、排空、收縮和推進。"胃
腸事件，，還可以包含移行性復合運動(mitigating motor complex)( MMC)階段。
本文所使用的術語"胃腸參數，，的意思是并且包括與胃腸功能有 關的特征，包括但不限于胃腸事件和胃腸傳輸時間。
本文所使用的術語"胃腸聲音，，的意思是并且包括胃腸事件產生 的聲能(以及本文所包括的所有信號)。
本文所使用的術語"胃腸傳輸時間"的意思是胃腸道的一個或者 多個節段的運動時間，其可以受到所通過的材料組合物，胃腸道的狀 態、心理壓力、性別等等因素的影響。"胃腸傳輸時間，，是通稱，其 可用于描述整體胃腸傳輸時間、基底-直腸的傳輸時間、和物料通過量 胃腸道的一個或者多個節段的各種其他運動時間。
本文所使用的術語"整體胃腸傳輸時間"的意思是藥物或可攝取 物從其給給藥的點通過其預定路線(例如口服、直腸的)通過胃腸道 各種節段以及其離開身體的運動時間。本文所使用的術語"基底-直腸 的胃腸傳輸時間，，的意思是藥物或可攝取物從進入胃的基底到從直腸 排出的運動時間(參見圖1A和1B)。
本文所使用的術語"信號電壓包絡"的意思是包絡(envel叩e), 其來源于多個聲能信號電壓。"信號電壓包絡，，具有聲能信號電壓限 定的上及下邊界。
本文所使用的術語"信號振幅包絡"的意思是包絡，其來源于多 個聲能信號振幅。"信號振幅包絡"具有聲能信號振幅所限定的上及 下邊界。
本文所使用的術語"V師"的意思是可以被認為是顯著的最低電壓 數值。根據本發明，如果信號電壓包絡低于V 值，則沒有應答(即信 號低于檢測器的靈敏度)。如果信號電壓包絡大于V ,持續超過預定 的時間量，則該值被認為是顯著的。
本文所使用的術語"個體"的意思是并且包括人類和動物。
本發明提供了用于評價胃腸動力的系統和方法。正如本文詳細描述的，本發明的方法和系統可以有效地用于獲取從身體的腹部發出的
聲能(即聲音)相關的一個或多個信號，并測定至少一個基于聲能信號 和/或其開始的胃腸信號。
正如本文所描述的，實施本發明實施方式的方法和系統可以包括 人工地、自動地或其組合地執行或完成選擇自動地任務或步驟。在本 發明的某些實施方式中，可以通過硬件或軟件在任何操作系統上或任
何固件(firmware )或其組合實施多個所選擇的步驟。例如作為硬件，
;i明實施方i的所:擇的步驟^以被;丸行為多個軟件指令,、其由使 用任何適當操作系統的電腦4丸行。無論如何，本發明方法和系統所選 擇的步驟可以被描述為由數據處理機執行，例如計算平臺用于執行多
個指令。
首先參考圖1A,顯示了典型的胃腸道的圖解(整體上標記為"10") 正如圖1中所描述的，胃腸道10整體上包括食管或食管12、胃13、 小腸15和大腸16。大腸包括盲腸17、結腸18和直腸19。
參考圖1B,胃13包括基底區(基底)14a和幽門竇(或竇)14b。
在本領域中眾所周知，胃腸動力(在正常的男性/女性個體中)典 型地特征在于重復出現三個獨特的階段，被稱作移行性復合運動 (MMC)。階段1包括沒有收縮的時期或階段。階段1之后的階段2包 括間歇的、可變的幅度減小的階段。階段2之后的階段3包括重復的 擴展收縮(propagate contraction)的階段。移行性復合運動具有80 ~ 150分鐘的平均周期。
本領域中已經充分確認和已知在每個提到的階段過程中來源于胃 腸道的不同的聲音。參見例如T. Tomomasa,等人，"Gastrointestinal Sounds and Migrating Motor Complex In Fasted Humans", 7Tze Jmm'caw Jo畫a/o/Ga欲固&ra/ogy, Vol. 94, No. 2, pp. 374-381 (1999); J. Fa麗， 等人.,"Gastrointestinal Motility as Revealed by Study of Abdominal Sounds", G牆固"油gy, Vol.29, No. 5, pp. 789-800 (1955); W.B. Cannon, "Auscultation of the Rhythmic Sounds Produced by the Stomach and Intestines"，丄a6on3fory 0/尸/2jAs/o/ogy, VI, pp. 339-353 (1905)。
如上所述，盡管已經有各種研究涉及胃腸聲音以及來自這些研究 的出版物，但仍缺少信息涉及胃腸聲音和移行性復合運動之間的關系。同樣有非常少的信息涉及胃腸聲音和胃腸傳輸時間之間的關系。
現在參考圖2,顯示了一個實施方式胃腸動力分析系統20的簡圖。 正如圖2中所描述的，系統20包括多個聲能傳感器、22b、 22c和至少 一個分析器24。在圖2所示的實施方式中，系統20還包括顯示裝置 26。
根據本發明，傳感器22a、 22b、 22c可以獨立地包含接觸或非接觸 傳感器，其檢測皮膚表面上或皮膚表面附近的振動和/或聲音，并將這 些振動和/或聲音轉換成電信號。其他的傳感器可以包括內部傳感器例 如食道內和胃內傳感器，其被使用鼻-胃管等引入到病人中。
僅僅作為例子，傳感器22a、 22b、 22c可以是電子聽診器、接觸式 麥克風、非接觸振動傳感器例如電容性或光學傳感器或任何其他的適 當類型的傳感器。優選然而并非必要地，傳感器22a、 22b、 22c被選擇 成具有聲阻抗，其與皮膚表面的阻抗匹配，以提供與皮膚表面的最佳 聲耦合。更進一步，由于背景噪聲和以及由于胃聲音在皮膚表面上或 皮膚表面附近產生的聲音振動的相對低振幅，傳感器22a、 22b、 22c 還優選然而并非必要地被選擇為提供高信噪比、高靈敏度和/或良好的 環境噪聲遮蓋能力。
根據本發明，傳感器22a、 22b、 22c通過導線23或任何其他的適 當媒介發出低水平(即低功率)電信號至分析器24例如無線射頻、紅 外線等。
可以在本發明范圍內采用的適當的傳感器被公開在美國專利No. 6,512,830中。
雖然在圖2中有三個傳感器，但可以將額外的或更少的傳感器用 于在患者的腹部11的多個位點檢測胃聲音，或者在感興趣的患者身體 上的任何其他位置，并且可以用于評價胃腸動力和/或傳輸時間。例如 策略上，單個傳感器可以位于病人的身體上和/或可以連續地移動到病 人身體上的不同關鍵定位以檢測胃腸聲音。
正如下面詳細討論的，分析器24可以包括放大器、過濾器、防瞬 變電壓措施及其他放大通過傳感器22a、 22b、 22c發送的信號的電路， 衰減噪聲信號的電路和/或減少混疊效果的電路。特別的，分析器24可 以包括低通濾波器，其具有在大約1100 ~ 1400 Hz范圍內的截止頻率。 在本發明的一個實施方式中，低通濾波器具有在大約1200 - 1300 Hz范圍內的截止頻率。
可替換的或者額外的，高通濾波器可以結合在分析器24內。高通濾波器可以例如具有在大約70 - 90 Hz范圍內的截止頻率，以便不希望的噪音和聲音例如肌肉噪音、呼吸聲音、心臟聲音、非胃的胃腸聲音或任何其他不希望的聲音或噪音被基本上衰減或除去。在傳感器22a22b、 22c所發送的信號被更進一步發送的信號。
最可能攙雜的的非胃腸聲音的光譜能量通常在大約20 250 Hz的頻帶中。然而，對于成人病人這些攙雜聲音的振幅可以被減少，有時候被顯著地減少，這通過考慮傳感器22a、 22b、 22c的位置。
現在參考圖3 ，顯示根據本發明的實施方式的傳感器22a、 22b、22c的優選位置。正如在圖3中所示的，傳感器22a被優選地置于接近胃基底的左上四分之一處，傳感器22b被優選地置于接近盲腸的右下四分之一處，傳感器22c優選地:坡置于接近小腸的坐下四分之一處，更優選接近降結腸。
根據本發明的實施方式，傳感器22a、 22b、 22c可以被配置在圖3中所明確地描繪的以外的位置，而不離開本發明的范圍和主旨。例如，傳感器22a可以定位在肚臍和劍突之間距離大約三分之二的橫紋(方向線)上，傳感器22b可以定位在左肋緣之上，傳感器22c可以位于肚臍和恥骨聯合之間距離大約二分之一處的中線上。
參考圖4，根據本發明的一個實施方式，分析器24適于執行下列功能i)接收記錄的來自傳感器例如傳感器22a、 22b、 22c)的聲能(或胃腸聲音)信號30; (ii)將信號儲備在存儲媒體中32;和(iii)根據本發明的實施方式，處理聲能信號33,以得出所涉及的至少一個胃腸參數或胃腸事件(和/或其發生)。在某些本發明的實施方式中，分析器24更進一步地適于對胃腸參數或事件與至少一個生理參數進行比較，例如在個體中由于給藥藥物組合物而誘導的藥物動力學(PK)參數。
正如在圖4中描述的，根據本發明更進一步設想的實施方式(如下討論的)，分析器24還適于提供至少一個輸出信號39,其代表記錄的聲能和/或生理特征。
根據本發明的實施方式，信號處理33包括步驟(i)過濾來自信號的無關假象34; (ii)根據信號測定信號振幅包絡36;和(iii)確定信號的主頻38。根據本發明過濾步驟34可以利用軟件例如計算機程序或硬件執 行。因此，在本發明的某些實施方式中，分析器被編程為過濾聲能信 號和從信號提取感興趣的頻帶。
在一個實施方式中，感興趣的頻率在大約70 -1400 Hz的范圍內。 在另一個實施方式中，感興趣的頻率在大約90 -1200 Hz的范圍內。
根據本發明，可以采用各種的傳統的程序執行所提到的過濾步驟34。
在本發明的其他實施方式中，通過硬件執行過濾步驟34。在一個 實施方式中，分析器電路包括高低通濾波器，其適于從信號過濾無關 的假象34。根據本發明，可以在本發明的范圍內采用各種高低通濾波 器。在一個實施方式中，高通濾波器包括布蘭克曼窗口 (Blackman windowed)、平衡401 - tap FIR，其截頻設定在1250 Hz。
在一個實施方式中，使用變動的赫伯特轉換(Hilbert transform) 以5微秒的窗口測定信號振幅包絡。正如本領域中已知的，赫伯特轉 換通常用于測定信號包絡。參見，例如T. Tomomasa ， 等人， "Gastrointestinal Sounds and Migrating Motor Complex In Fasted Humans", 7Vze Jow 77a/o/Gos/raewfero/ogy, Vol.94, No. 2，
pp. 374-381 (1999); J. Fa麗，等人，"Gastrointestinal Motility as Revealed by Study of Abdominal Sounds" ， GaWrae她ra/ogy， Vol.29, No. 5， pp. 789-800 (1955);通過參照將其并入本文。
申請人已經發現赫伯特轉換消除短的"砰砰(pops)",即中斷的 聲能尖脈沖，和將雙向的聲能信號變成可以使用簡單的如上所定義的V 闊值而容易地;故分析的信號。
根據本發明的實施方式，類似的，可以通過各種傳統的手段確定 聲能信號的主頻。在一個實施方式中，通過分離持續時間大于5微秒 的大于V録的峰值而測定主頻。
再回到圖2，根據本發明，顯示裝置26可以包括任何適當的介質， 其能夠提供至少一種可視化顯示，其反應所記錄的聲能信號(處理前 和處理后的)和/或所記錄的勝利特征。在一個實施方式中，顯示裝置 26包括計算機顯示器。
根據本發明的其他實施方式，顯示裝置26還可以包括可聽見的顯 示。可聽見的顯示可以適于提供聲音或音調代表例如胃腸事件或MMC期。可聽見的顯示可以進一步適于提供不同的聲音或音調代表選擇性
的胃腸事件或MMC期或相關的特征例如期的開始。
顯示裝置26還可以提供至少一種可視化顯示，其代表所記錄的聲 能信號(處理前和處理后的)和/或記錄的生理特征，以及至少一種可 聽見的聲音或音調代表至少 一 個胃腸事件。
正如本領域技術人員能夠理解的，顯示裝置26還可以是分析器24 的繼承元件或部件。
正如本領域技術人員能夠理解的，本發明的傳感器22a、 22b、 22c 可以通過各種傳統手段定位在個體的身體上。作為例子，傳感器22a、 22b、 22c可以在支架上包括粘性環或表面，其適于臨時附著到患者的 皮膚上。傳感器22a、 22b、 22c還可以通過醫學膠帶或彈性繃帶附著到 個體的皮膚上。
參考圖5,在本發明的一個實施方式中，傳感器22a、 22b、 22c通 過背心40而被定位，并且相對于個體的身體保持基本上靜態的位置。 根據本發明，背心40可以包括各種尺寸和材料。
在一個實施方式中，背心40是可以調節的，并且包括重量輕、網 孔材料例如尼龍或合成彈力纖維(lycra)。在本發明的一個實施方式 中，背心40包括至少一個口袋，其被構造成接受和容納至少一個傳感 器。優選，背心40包括多個口袋，其被構造成接受和定位多個傳感器； 口袋被定位成在被個體穿戴時對應在患者身體上所選擇的位置。
在另 一個設計的實施方式中，背心40和傳感器包括簡單的凹凸鎖 扣系統(male-female snap sysem )。在一個實施方式中，背心40可以 包括多個固定的鎖扣系統的固定的凹部分，傳感器可以包括能夠嚙合 的凸部分，因此，可以通過接受背心凹部分而固定在背心上。在其他 實施方式中，背心40可以包括多個固定的鎖扣系統的圖部分，傳感器 包括可以嚙合的凹部分，因此能夠通過接受背心凸部分而被固定在背 心40上。
在圖5所示的實施方式中，背心40包括至少3個口袋42，其適于 接受并容納聲能傳感器22a、 22b、 22c。優選，背心40還包括分析器 口袋44，其適于接受分析器24。
正如本領域技術人員容易清楚的，背心40為系統20提供了活動性。在本發明的進一步設計的實施方式中，胃腸動力分析系統20包括 至少一個優選多個額外的傳感器，其適于記錄一個或者多個生理特征。 這些生理特征包括但不限于ECG、脈搏速度、S02、皮膚溫度、核心溫 度(core temperature )和呼吸。傳感器(例如三軸加速計)也可以被用 于監控身體位置和/或移動。
參考圖6，顯示了根據本發明胃腸動力分析系統50的一個實施方 式的簡圖，其采用多功能傳感器22a-22c和51-58。在本發明的一個實 施方式中，傳感器51包括ECG傳感器，其適于監控心臟性能和/或功 能，傳感器52包括脈搏速度傳感器，其適于監控個體的脈搏速度，傳 感器53包括S02傳感器，其適于監控個體的血氧水平，傳感器54包 括第一溫度傳感器，其適于監控個體的皮膚溫度，傳感器55包括第二 溫度傳感器，其適于監控個體的核心溫度，傳感器56包括呼吸傳感器， 其適于監控個體的呼吸速度和呼吸體積，傳感器57包括位置/運動傳感 器，其適于監控個體的移動和/或位置。
正如圖6所顯示的，系統50還包括一個額外的傳感器58。在一個 實施方式中，傳感器58包括聲學傳感器，其適于監控非腸胃相關的聲 能例如咳嗽。根據本發明，來自聲學傳感器的信號可以用于鑒定和提 取可能會被聲能傳感器22a、 22b、 22c記錄的非腸胃相關信號或假象。
根據本發明，額外的傳感器51-58可以類似地直接附著到個體的 皮膚上。傳感器51 ~58也可以;故摻入到背心40中。
如上所述，盡管系統50被顯示為具有3個聲能傳感器22a、 22b、 22c,但系統50可以具有少于3個傳感器，例如傳感器22a或多于這些 傳感器。
還可以理解，盡管系統50被顯示為具有十一 (11)個傳感器，即 傳感器22a-22c和51 ~58，但系統50可以包含任何數目的傳感器， 例如1個傳感器、3個傳感器、6個傳感器等，和/或傳感器22a~22c 至少一個，以及傳感器51 ~58中的零個或更多個的任意組合。例如， 系統50可以包括傳感器22a、 22b、 52和57或傳感器22a、 52和56。
正如本領域技術人員容易清楚的，本發明的實施方式能夠提供一 種或者更多種優點，例如
提供了用于監控胃腸動力的方法和系統，其能夠在研究藥物 組合物和其相關臨床實驗的過程中被有效采用用于更好地分析研究和臨床數據。
提供了用于監控胃腸動力的方法和系統，其具有減少與藥物 組合物的研究和其相關臨床實驗有關的時間和資源。
提供了用于監控胃腸動力的方法和系統，其在分析胃腸行為 的過程中能夠被執業醫生容易采用。
實施例
提供了下列實施例以使本領域技術人員能夠更清楚地理解和實施 本發明。它們不應該被認為限制本發明的范圍，而是僅僅作為其代表 而描述的。
實施例1
一開始為6名男性個體提供健康檢查。所有個體都通過了開始的
健康檢查。接著在開始實驗之前，這些個體在檢測中心過夜，并禁食 (即僅有水)至少11個小時。
將3個聲能傳感器定位在每個個體上。將傳感器#1置于患者右側 乳頭下4 6英寸處，即接近胃基底。傳感器#2置于右側乳頭下11 ~ 11.5英寸處，即接近盲腸。傳感器#3置于左下四分之一，左側乳頭下 大約ll英寸，即接近小腸/降結腸。通過輕質、緊密貼身的尼龍網孔背 心例如背心40將這些傳感器牢固地保持在每個患者的身體上。
傳感器是常規修改的Welch-Allen Master Elite Plus聽診器。與傳 統的聽診器不同，這些基于壓力的麥克風采用對剪接震動進而環境噪 音不太敏感的技術。而且，這些傳感器還含有信號處理電路，其提高 了信噪比并遞送傳統的聲音或單線輸出信號(mono line-out signal)。
不干擾麥克風頭或信號處理電子裝置，移動支架并將麥克風重新 包裝將能量和線輸出信號傳送到常規的前端模擬電子裝置，其具有長 導線允許患者活性。另外，體積被設定在最大值，并將所通過過濾 (onboard filtering )設定為"全部通過(all-pass)",這包括在100國1200 Hz范圍內的頻率帶。
將所有麥克風的通道都進行放大，并通過沖莫擬2-電極1200 Hz低 通過Bessel過濾器進行低通過過濾，接著上樣到8000Hz的National Instruments DAQPad-6015。以10分鐘的節段記錄數據，并通過寫在National Instruments Lab VIEW 7.1中的軟件進行后處理。
還同時進行y閃爍法分析胃腸動力。為每個個體給藥具有放射性 標記(分別為minCb和99mTc-DTPA )溶解的硬凝膠膠嚢和非分解片劑。 利用 一杯水同時服用片劑和膠嚢，因為已知不使用水服用膠嚢會粘附 到食道上最高達到2小時。
正如本領域公知的，放射性核普酸標記釋放不同特征能量的y射 線。因此，可以分別追蹤藥物和膠嚢的內含物。
將含有包裝在塑料中的小點mInCl3的可除去標簽(sticker)源置 于每個患者的胸部和臀部作為參照確保圖片之間在y相機下個體位置 的一致。每20秒拍攝一次照片，并每1分鐘通過y閃爍法系統將保存 的圖像進行整合。測定胃腸道中的片劑和膠嚢位置并記錄用于后續分 析。
在攝取可溶解硬凝膠膠嚢和非分散片劑的過程中還記錄胃腸聲 音。根據本發明的實施方式，將所記錄的聲音即聲音檔案保存在分析 器中。如上對聲音檔案進行處理。
在實驗的一開始，要求個體在y閃爍相機下以仰臥的姿勢保持安 靜。隨后分析多個參數。還計算所有的每個人的聲音主頻、持續時間 和強度。
還計算聲音指數(或SI)。本文所使用的SI的意思是在一 (1 )分鐘 時間內所有檢測到的聲音的絕對振幅的綜合，表達為mV/分鐘。
如上所討論的，已知在禁食狀態時，上消化道消化會以4階段循 環模式發生，其中胃的最大收縮(即階段3)通常以移行性復合運動 (MMC)開始，并^Mv胃朝小腸的回腸進^f亍。MMC之間的時間已經凈皮 充分建立，并且通常為大約2小時(盡管1 ~3小時范圍內的時間都是 正常的)。
在實驗過程中，根據在所有三個傳感器中的大SI所鑒定的，在大 部分患者(大約66.7%)中觀察到了明顯可以鑒定的MMC;其中傳感 器#1和#2最高。
參考圖7,顯示了 y閃爍法檢驗的概述。如圖7所反映的，在除了 1個即"異常值(outlier)"以外的所有實驗中，y閃爍法確定在11~29 分鐘之間(平均18.88分鐘)，藥品被從胃排出。因此，可以推斷測試 藥品隨著液體通過了胃。有意思的是，"異常值"顯示了 MMC而沒有片劑移動。片劑在胃內 的移動僅僅在相應的大聲音和通道1的SI之后大約1小時、40分鐘后。 在實驗的整個持續過程中即5小時51分鐘內，沒有發生完全的片劑排 出。這一點的原因不清楚，但強調了需要胃腸傳輸監控。
參考圖8~14,顯示了圖表，其反映傳感器所記錄的聲音，即分鐘 聲音指數對比時間。正如圖8-14中所反映的，在所有6份實驗中， 如果在監控中沒有發生片劑的胃排空，則在排空時間時記錄了顯著的 腸聲音和SF。在5個個體中，通道#1 (或傳感器#1),其監控尾部聲音， 產生了對該點記錄的最高SI。
占據胃竇的片劑(出現肌肉活動的地方)，其應對通道#1中的首 次大聲音。占據胃竇的片劑通常會具有2個或3個大SF以移動，其中 首次或第二次SI對應移動到基底內。
對于"異常值(outlier)，，，腸聲音通常與閃爍法數據匹配。似乎存 在大約1小時、40分鐘的MMC (即在所有3個通道中的強信號)，這 不會影響片劑的移動。然而，之后，下一個可以考慮的是附帶的SI與 片劑從上基底的起始位置到胃竇的移動。之后，存在通道1所記錄的 斷斷續續的聲音，但沒有移動。盡管顯著，但在其他兩個傳感器中聲 音的水平非常低，暗示整體的胃腸靜止。
該實驗的結果反應在保持仰臥姿勢安靜的個體中，如y閃爍法所 顯示的，本發明傳感器所記錄的可辨別的聲音對應片劑的排出。事實 上，片劑位置在胃中的移動(胃竇或基底)也顯著地具有大聲音。在 沒有經歷胃片劑排出的患者中檢測到了整體上安靜的聲音。在許多個 體中還可以清楚地鑒定到MMC。
在不離開本發明主旨和范圍的前提下，本領域技術人員能夠對本 發明進行各種改變和修改以使其使用各種用途和情況。同樣，這些變 化和修改正確地、公正地并被認為在下列權利要求等同的整個范圍內。
權利要求
1.用于監控個體胃腸動力的系統，其包括至少一個可安裝在接近個體身體區域處的傳感器，該傳感器適合探測聲能，并且產生至少一個代表所述聲能的聲能信號；和處理單元，其適于接收聲能信號，該處理單元進一步適于處理所述聲能信號并且從其確定胃腸事件的發生。
2. 權利要求l的系統，其中所述胃腸事件選自胃腸混合、排空、 收縮和推進。
3. 權利要求l的系統，其中所述傳感器產生代表所述聲能的多個 聲能信號。
4. 權利要求3的系統，其中所述處理單元適于接受和處理所述聲 能信號，并從其確定至少一個胃腸事件的發生。
5. 權利要求1的系統，其中所述聲能包括胃腸聲音。
6. —種監控個體胃腸動力的方法，其包括步驟 探測個體的胃腸系統產生的聲能，以及 處理所述聲能以得出胃腸參數。
7. 權利要求6的方法，其中所述胃腸參數包括胃腸事件。
8. 權利要求7的方法，其中所述胃腸事件選自胃腸混合、排空、 收縮和推進。
9. 權利要求6的方法，其中所述胃腸參數包括胃腸傳輸時間。
10. 用于評價來自個體的臨床數據的方法，其包括步驟 將個體的胃腸參數與通過為個體給藥藥物而在個體中誘導的至少一個生理參數進行比較。
11. 用于評價來自個體的臨床數據的方法，其包括步驟 為個體口服給藥藥物，所述藥物包括藥物組合物； 監控個體的胃腸系統所產生的聲能； 產生至少一個代表所述聲能的聲能信號； 處理所述聲能信號以得出與其相關的胃腸參數；以及 將所述胃腸參數與通過為個體給藥所迷藥物而在個體中誘導的至少一個生理參數進行比較。
12. 權利要求10或11的方法，其中所述胃腸參數包括胃腸傳輸時
13. 權利要求10或11的方法，其中所述生理參數包括藥物動力學 (PK)特征。
14. 評價個體胃腸動力的方法，其包括步驟 為個體口服給藥可攝取物；監控個體的腸胃系統所產生的聲能； 產生至少一個代表所述聲能的聲能信號；和 處理所述聲能信號以得出與其相關的胃腸參數。
15. 權利要求13的方法，其中所述胃腸參數包括胃腸傳輸時間。
全文摘要
描述了用于評價胃腸動力的系統和方法，其可以被有效地用于獲取從身體的腹部區域發出的一個或者多個與聲能(即聲音)相關的信號，并根據聲能信號確定至少一個胃腸參數。胃腸參數可以包括胃腸事件，包括胃腸混合、排空、收縮和推進以及胃腸傳輸時間。
文檔編號A61N1/18GK101541372SQ200780043080
公開日2009年9月23日 申請日期2007年11月12日 優先權日2006年11月20日
發明者D·S·沃克 申請人:史密絲克萊恩比徹姆公司