(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111495339.X (22)申请日 2021.12.09 (71)申请人 复旦大学 地址 200433 上海市杨 浦区邯郸路2 20号 (72)发明人 朱云峰　陈炜　罗竞春　陈晨　 李阳　吴咏霖　 (74)专利代理 机构 上海正旦专利代理有限公司 31200 代理人 王洁平 (51)Int.Cl. G16H 50/30(2018.01) G16H 50/70(2018.01) G06N 20/00(2019.01) A61B 5/087(2006.01) A61B 5/091(2006.01) (54)发明名称 一种基于人体形态 表型的肺 功能测量方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于人体形态表型的肺 功能测量方法。 其包括以下步骤： 将人体肺功能 指标作为因变量， 人体形态表型数据作为自变 量， 构建机器学习模型； 训练机器学习模 型， 使得 机器学习模型预测的人体肺功能指标的值尽可 能接近真实值， 进而确定模型参数， 获得肺功能 指标预测模 型； 将待测新用户的人体形态表型数 据输入肺功能指标预测模型计算肺功能指标， 再 将多个预测的肺功能指标整合分析， 评估待测新 用户的肺部健康状态。 本发明的有益效果在于： 本发明无需进行吸呼气、 佩戴气体流量计等额外 操作， 充分利用人体形态表型特征即可对人员的 肺功能进行测量， 使用更加方便、 成本更加低廉。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 114242242 A 2022.03.25 CN 114242242 A 1.一种基于人体形态 表型的肺 功能测量方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一、 构建机器学习模型 将人体肺功能指标作为因变量， 人体形态表型数据作为自变量， 构建机器学习模型； 其 中， 人体肺功能指标选自肺容量、 最大肺活量、 用力肺活量、 深吸气量、 一秒用力呼气容积、 30次一秒用力呼气容积、 潮气量、 余气量、 功能余气量、 肺 通气量中的任一种， 人体形态表型 数据包括性别、 年龄、 身高、 体重、 胸围、 腹围、 颈部围度、 左右臂围、 下肢围度、 身体质量指 数、 肥胖度或腰臀比中的五种以上； 步骤二、 训练机器学习模型 训练机器学习模型， 使得机器学习模型预测的人体肺功能指标的值尽可能接近真实 值， 进而确定模型参数， 获得肺 功能指标 预测模型； 步骤三、 测试阶段 将待测新用户的人体形态特征数据输入肺功能指标预测模型中进行计算， 计算结果为 肺功能指标的预测值。 2.根据权利要求1所述的肺 功能测量方法， 其特 征在于， 步骤一中， 机器学习模型采用 多元线性回归 模型。 3. 根据权利要求1所述的肺功能测量方法， 其特征在于， 步骤一中， 人体肺功能指标选 自最大肺活量、 用力肺活量、 一秒用力呼气容积或3 0次一秒用力呼气容积中的任一种。 4.根据权利要求1所述的肺 功能测量方法， 其特 征在于， 步骤二中， 训练机器学习模型 的损失函数为均方误差或平均绝对误差 。 5.根据权利要求1所述的肺功能测量方法， 其特征在于， 以不同肺功能指标作为自变 量， 构建多个肺功能指标预测模型， 将待测新用户的人体形态特征数据输入不同肺功能指 标预测模型中进行计算， 得到不同肺功 能指标的预测 值， 再对不同肺功能指标的预测值进 行整合分析， 推断用户肺部健康状态。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114242242 A 2一种基于人体形 态表型的肺功能测量方 法 技术领域 [0001]本发明肺功能指标测量技术领域， 具体的说， 涉及一种基于人体形态表型的肺功 能测量方法。 背景技术 [0002]随着社会发展和科技进步， 人们的生活水平不断提高， 身体健康也越来越受到重 视。 呼吸系统容易发生病变， 严重降低了人们的生活质量， 早发现、 早干预是呼吸系统疾病 治疗的关键。 应当建立合理的呼吸系统疾病早筛机制， 尽早诊断和治疗呼吸系统疾病， 有效 降低呼吸系统疾病由轻症向重症发展的几率， 尽可能减小对个人健康和 生活质量的影响。 肺功能检查是呼吸系统疾病早筛的一种基本方法， 测量结果可用于判断患者有无通气功能 障碍， 及其病因和严重程度， 作为肺疾患诊断的辅助手段。 [0003]传统肺功能测量方式： 1. 气体流量法： 肺功能仪是一种常用的肺功能测量方式， 该设备通过测定气体流 量来实现肺功 能指标的测量。 流量型肺量计通过分析呼吸气体的各种物理特征 的变化， 测 定流速并计算得到气体流量， 常见层流压差式、 热线式、 叶轮式和涡轮式、 超声式流量计等。 测量指标齐全、 安全、 灵敏、 准确， 是主流肺 功能测量仪器的基本要求。 [0004]2. 电阻抗法： 人体胸腔的容积会随着呼吸活动而扩大和缩小， 这时胸腔的电阻抗 也会发生周期性的变化， 通过测量这种阻抗变化， 就可以实现呼吸功能的评价。 在人体皮肤 表面放置电极， 在一处电极上施加微弱的高频恒定电流， 再从另一处电极上测量电压信号， 对该信号进行处理和分析， 然后得到呼吸波轨迹。 阻抗的变化与肺中的非导体成份密切相 关， 非导体的主要成分是气体， 吸入气体时肺 容量增加， 阻抗增大； 呼出气 体时肺容量减少， 阻抗减小， 因此， 记录呼吸时的阻抗变化即可反映出肺容 量的变化。 [0005]现有技术的不足体现在佩戴设备和 测量操作两个方面： 1.气体流量型设备的精度高但价格昂贵， 需佩戴气体流量计， 并且要按照指示说 明进 行呼气吸气动作， 操作不方便 。 [0006]2.电阻抗法直接测量肺功能， 需佩戴相应 的传感器， 并同时需要根据仪器提示进 行呼 气吸气动作， 操作不方便 。 发明内容 [0007]针对传统肺功能测量方法需佩戴气体流量计或传感器、 需根据使用说明进行吸呼 气动作的问题， 本发明旨在提供一种操作简单、 便捷， 无需佩戴传感设备的肺功能参数评估 方法， 其利用人体形态表型参数， 并结合机器学习 方法建模， 实现对肺功能指标的预测。 本 发明的具体技 术方案如下。 [0008]一种基于人体形态 表型的肺 功能测量方法， 包括以下步骤：说　明　书 1/5 页 3 CN 114242242 A 3