[發明專利]基于氣溶膠呼出氣檢測肺部疾病的建模方法有效

申請號：	201310071807.X	申請日：	2013-03-06
公開（公告）號：	CN103202696A	公開（公告）日：	2013-07-17
發明（設計）人：	王勝昱;奚金祥;君王;李亞軍;兀威;刁鑫	申請（專利權）人：	王勝昱
主分類號：	A61B5/08	分類號：	A61B5/08
代理公司：	西安智邦專利商標代理有限公司 61211	代理人：	姚敏杰
地址：	710077 陜西省西***	國省代碼：	陜西;61
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摘要：
搜索關鍵詞：	基于氣溶膠呼出檢測肺部疾病建模方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于醫學領域，涉及一種疾病診斷的建模方法，尤其涉及一種基于氣溶膠呼出氣檢測肺部疾病的建模方法。

背景技術

由于大氣污染、吸煙、工業經濟發展導致的理化因子、生物因子吸入以及人口年齡老化等因素，使近年來呼吸系統疾病如肺癌、支氣管哮喘的發病率明顯增加。據2006年全國部分城市及農村前十位主要疾病死亡原因的統計數，呼吸系統疾病（不包括肺癌）在城市的死亡病因中占第四位（13.1%），在農村占第三位（16.4%）。肺癌的發病率和病死率在男性惡性腫瘤中居第l位，在女性居第2位。這些統計數據說明呼吸系統疾病對我國人民健康危害仍是很大，其防治任務艱巨。但由于呼吸系統結構的復雜性，使早期明確診斷較為困難。

然而早期明確呼吸困難的原因和發現呼吸道腫瘤，將為治愈這些疾病贏得時間。特別是肺癌早期發現和診斷是其治療的關鍵。例如，非小細胞肺癌患者如果在Ⅰ期時診斷它的治愈率超70%，但在Ⅲ期時診斷它的治愈率將低于25%。肺部疾病和肺部腫瘤的傳統診斷方法包括用肺量計檢查肺功能，胸部X線顯影，CT/PET/SPET發現異常結構，痰細胞學和肺組織活檢明確腫瘤的類型。這些診斷方法總體是可靠的，但它們同時有一些缺點：成本高、費時、需要專門的技術人員操作，甚至有一些具有創傷性（支氣管鏡）和放射性（CT/PET/SPET）。

近年來，用呼出氣檢測肺部疾病漸漸受到重視。呼出氣檢測與傳統方法相比較，其具有簡便和無創的特點，因此有大量關于呼出氣生物標記的研究。有研究指出呼出氣中一氧化氮水平的升高與哮喘發生有關，抗氧化劑的水平與COPD進展相關，細胞因子和趨化因子與囊性纖維化發生有關，雙氧水、癸烷和異戊二烯與非小細胞肺癌的發生有關。甚至有一些呼出氣生物標記已經應用于臨床（例如檢測哮喘患者呼出氣中一氧化氮），其他的則主要應用于臨床研究（例如揮發性有機化合物）。通過檢測呼出氣中有機化合物（VOC）診斷肺癌和相關設備的研發已有報道。檢測VOC的設備通常具有體積小，沒有創傷性，容易掌握使用和價格低廉等特點，這對提高診斷肺癌和其他呼吸系統疾病的效率具有重要意義。但上述研究僅僅檢測呼出氣體中化學物質的存在和濃度，它們不能提供產生這些化學物質的病變部位或氣道重塑水平，而這兩項卻是肺癌和有些肺部疾病治療的關鍵。

目前，只能通過CT或PET等影像學技術明確病變的部位。但這種技術成本較高且具有放射性危險。更重要是，它不能進行靶向藥物的治療。因此，選擇一種更安全、價格更便宜的方法迫在眉睫。

計算流體動力學（Computational?Fluid?Dynamics，簡稱CFD）是通過計算機數值計算和圖像顯示，對包含有流體流動和熱傳導等相關物理現象的系統所做的分析。目前國際和國內有學者通過計算流體動力學方法建立模型進行研究，主要涉及心血管方面，有關呼吸系統的研究很少，而關于氣溶膠呼出氣檢測肺部疾病的研究尚未發現。

發明內容

為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種可行性高以及對臨床診斷具有指導意義的基于氣溶膠呼出氣檢測肺部疾病的建模方法。

本發明的技術解決方案是：本發明提供了一種基于氣溶膠呼出氣檢測肺部疾病的建模方法，其特殊之處在于：所述方法包括以下步驟：

1）建立人體肺部結構模型；

2）使步驟1）所建立的人體肺部結構模型吸入帶有熒光標記的氣溶膠顆粒；

3）步驟2）中的帶有熒光標記的氣溶膠顆粒經過人體肺部模型循環后用膜濾器進行收集；

4）對膜濾器所收集得到的帶有熒光標記的氣溶膠顆粒進行定性分析及定量分析；

5）根據步驟4）所得到的定性分析和/或定量分析的結果判斷肺部疾病的病變部位以及病變程度。

上述步驟1）的具體實現方式是：

1.1）利用GAMBIT、AUTOCAD或PROE軟件建立人體肺部結構模型；

1.2）測量生物流體動力學材料特性的值并將該值賦與步驟1.1）所建立的人體肺部結構模型中；

1.3）對人體肺部結構模型進行試驗條件的仿真；所述仿真包括幾何約束、固定載荷、沖擊載荷、溫度特性、血液流動、血壓變化、血栓阻滯以及呼吸系統的流體力學實驗條件。