[發(fā)明專利]一種人體呼吸道仿真系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510116132.5
• 申請(qǐng)日: 2015-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN104700697B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅語溪;候倩;蔣慶;梁九興;李嘉權(quán)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): G09B23/28
• 分類號(hào): G09B23/28
• 代理公司: 廣東世紀(jì)專利事務(wù)所44216
• 代理人: 劉卉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種人體呼吸道仿真系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在呼吸機(jī)測(cè)試領(lǐng)域，測(cè)試呼吸機(jī)對(duì)呼吸事件的壓力響應(yīng)，以及時(shí)調(diào)整呼吸機(jī)輸出壓力提高呼吸機(jī)治療效果是必不可少的一步。

睡眠呼吸暫停低通氣綜合征（Sleep?Apnea?Hypopnea?Syndrome,?SAHS）近年來發(fā)病率逐步上升，是指每晚睡眠過程中呼吸暫停反復(fù)發(fā)作30次以上或者睡眠呼吸暫停低通氣指數(shù)（AHI）≥5次/小時(shí)并伴有嗜睡等臨床癥狀。其發(fā)病區(qū)分為中樞型（CSAS）、阻塞型（OSAS）與混合型（MSAS）三種。此疾病會(huì)導(dǎo)致患者睡眠時(shí)出現(xiàn)打鼾并伴有呼吸暫停和/或呼吸淺表（低通氣）、憋醒、白天過度嗜睡及夜間睡眠結(jié)構(gòu)破壞等癥狀，除此之外還可能引起或加重肺動(dòng)脈高壓、肺源性心臟病、呼吸衰竭、高血壓、心律失常、腦卒中等疾病。SAHS極大地影響了患者的生活質(zhì)量，是近年來逐漸被人們認(rèn)識(shí)和重視的疾病。

SAHS中呼吸事件包括：

1）中樞性呼吸暫停，與控制呼吸的大腦系統(tǒng)功能失調(diào)有關(guān)，而不是氣道的阻塞，上氣道無氣流通過時(shí)間大于10s，無胸腹呼吸運(yùn)動(dòng)；

2）阻塞性呼吸暫停，是由于上呼吸道，尤其是鼻和鼻咽部、口咽和軟腭部位、以及舌根部發(fā)生狹窄、塌陷、阻塞導(dǎo)致；

3）陳—施呼吸，又稱潮式呼吸，癥狀是呼吸逐漸增強(qiáng)增快又逐漸減弱減慢與呼吸暫停交替出現(xiàn)，每個(gè)周期約45s-3min。在缺氧、睡眠、腦干損傷、心里衰竭情況下均可出現(xiàn)，主要原因是肺-腦循環(huán)時(shí)間延長(zhǎng)和呼吸中樞反饋增益增加；

4）低通氣事件，指呼吸氣流降低幅度超過氣流的50％以上，并伴有4％以上的血氧飽和度下降。

其中，阻塞性呼吸暫停和低通氣事件是由于上氣道肌肉塌陷所導(dǎo)致，上氣道神經(jīng)肌肉功能受多種因素影響，如年齡、性別、上氣道肌肉病理損傷、肺容量、呼吸調(diào)控和覺醒反射等。已證實(shí)下頜肌電可很好地反應(yīng)上氣道功能及上氣道肌肉活性，尤其是頦舌肌活性，頦舌肌活性在呼吸暫停起始時(shí)顯著降低，呼吸暫停結(jié)束時(shí)明顯升高，從而結(jié)束呼吸事件。

呼吸機(jī)對(duì)呼吸事件的壓力響應(yīng)是呼吸機(jī)重要性能之一，此功能可根據(jù)呼吸事件次數(shù)的增加或減少實(shí)時(shí)調(diào)整輸出壓力，決定了呼吸機(jī)的治療效果是否良好及病人體驗(yàn)是否舒適，并可防治呼吸機(jī)失準(zhǔn)、故障等隱患威脅患者安全。

現(xiàn)有的呼吸機(jī)對(duì)呼吸事件的壓力響應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)多為使用模擬肺來模擬人體呼吸，模擬肺分為被動(dòng)模擬肺與主動(dòng)模擬肺。

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)常見呼吸機(jī)測(cè)試系統(tǒng)為被動(dòng)模擬肺。被動(dòng)模擬肺無動(dòng)力源，一般采用雙夾板氣囊結(jié)構(gòu)，氣囊可以更換，以模擬不同的潮氣量。夾板的彈性可以調(diào)節(jié)，以模擬肺的順應(yīng)性。利用球閥模擬呼吸道阻力，可以調(diào)節(jié)螺釘模擬管道的漏氣情況。這種模擬肺結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但是無法模擬患者的自主呼吸狀態(tài)，無法測(cè)試、評(píng)價(jià)呼吸機(jī)。

主動(dòng)模擬肺有動(dòng)力原件，可以自主的模擬多種呼吸狀態(tài)，其基本構(gòu)成有兩部分：執(zhí)行部件和被動(dòng)部件。被動(dòng)部件在執(zhí)行部件驅(qū)動(dòng)下，產(chǎn)生符合生理、病理特征的呼吸流量、壓力信號(hào)。現(xiàn)有三種主要類型的模擬肺：

1）氣囊彈簧結(jié)構(gòu)，代表是美國(guó)Michigan儀器公司生產(chǎn)的TTL型主動(dòng)模擬肺，采用兩個(gè)氣囊模擬雙肺，每個(gè)氣囊上有加載彈簧（順應(yīng)性原件），以模擬肺雙肺順應(yīng)性。呼吸道阻力通過更換具有不同阻力值的管道實(shí)現(xiàn)。執(zhí)行部件可采用驅(qū)動(dòng)呼吸機(jī)或者流量發(fā)生器；可以模擬自主呼吸和被動(dòng)呼吸；

2）箱-囊式結(jié)構(gòu)，具有一定順應(yīng)性的氣囊安裝在剛性箱體內(nèi)部，氣囊容積小于箱體，二者之間有一定空間用于模擬胸膜腔；呼吸道阻力通過更換具有不同阻力值的管道實(shí)現(xiàn)；執(zhí)行部件可是高壓噴射氣流、函數(shù)發(fā)生器或是真空泵；可以模擬自主呼吸和被動(dòng)呼吸；

3）活塞結(jié)構(gòu)，活塞和缸體形成一個(gè)密閉空間，活塞在執(zhí)行部件的帶動(dòng)下移動(dòng)，使密閉空間收縮或者擴(kuò)張，產(chǎn)生流量和壓力信號(hào)；呼吸道阻力應(yīng)用一個(gè)自動(dòng)控制的阻力閥門模擬，阻力值可在線調(diào)節(jié)；模擬被動(dòng)呼吸較困難。

此外，為模擬阻塞型呼吸暫停或低通氣事件，一般在模擬肺與被測(cè)試呼吸機(jī)之間接入可塌陷軟管，通過軟管夾來模擬呼吸暫停或低通氣事件。

以上方法主要有以下缺點(diǎn)：

1）主動(dòng)模擬肺的執(zhí)行部件，多采用函數(shù)發(fā)生器、信號(hào)發(fā)生器等來模擬呼吸運(yùn)動(dòng)，未使用真實(shí)人體信號(hào)作為輸入，與人體真實(shí)呼吸運(yùn)動(dòng)有所差距，不能反映人體呼吸事件的多樣性；