[發明專利]一種適用于慢阻肺監控的呼吸力學參數檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201811466214.2
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109350063B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 喬惠婷;孫超;王哲;李德玉;許麗嬙
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A61B5/08
• 分類號: A61B5/08;A61B5/087
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 任曉航

本發明涉及一種適用于慢阻肺監控的呼吸力學參數檢測裝置及方法，包括可實現氣體流量、壓力監測的信號采集模塊，微處理單元，藍牙通訊模塊，移動終端設備，軟件分析模塊，采集模塊實現氣道壓力及流量的連續監測，采集的連續信號經過微處理單元進行預處理后由藍牙通訊模塊發送至移動終端，并由移動終端上的軟件分析模塊通過約束優化的方法基于分段式用力呼吸模型估算出呼吸力學參數。本發明提供的適用于慢阻肺監控的呼吸力學參數檢測裝置，可以實現慢阻肺患者吸氣相與呼氣相的氣道阻力系數與順應性的實時檢測，有助于實現對慢阻肺患者呼吸治療情況的監控，從而為醫生調整治療方案提供參考與幫助。

技術領域

本發明屬于設備檢測及信號處理方法領域，具體涉及一種適用于慢阻肺監控的呼吸力學參數檢測裝置及方法，用于檢測具有呼氣受限患者呼吸力學參數，對慢性阻塞性肺疾病的監護有輔助作用。

背景技術

慢性阻塞性肺疾病(簡稱慢阻肺)以不完全可逆的氣流受限為特點，病人呼氣時氣流受限，影響病人正常呼吸甚至危及生命。呼吸力學參數是能夠直接反應患者呼吸系統性能的指標，例如慢阻肺患者通常會出現氣道阻力系數增大，有效監測呼吸力學參數對于慢阻肺病情監控有重要意義。目前檢測呼吸力學參數的方法主要是利用呼吸機進行阻斷法測量呼吸力學參數，或基于呼吸力學模型進行呼吸力學參數的估計。阻斷法必須阻斷通氣無法實現實時監測，而基于呼吸力學模型進行參數估計的方法對于無自主呼吸的患者比較適用，一旦患者具有自主呼吸需要有創測量食道壓代替胸膜腔內壓來完成估算，有創且無法實時。本發明提出一套裝置在不影響機械通氣的前提下采集氣道流量壓力，借助約束優化的方法可以實時估算呼吸力學參數，對于慢阻肺病情監控有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種呼吸力學參數檢測裝置及檢測方法，具體涉及采集氣道流量及壓力，并基于分段式用力呼吸模型利用約束優化的方法，進行每個呼吸周期中吸氣相、呼氣相氣道阻力系數和順應性的估算，為臨床醫生監控慢阻肺病情提供有意義的參考。

本發明的技術方案如下：一種適用于慢阻肺監控的呼吸力學參數檢測裝置，包括可實現氣體流量、壓力監測的信號采集模塊，微處理單元，以及裝設有軟件分析模塊的移動終端設備，其中，所述的信號采集模塊接入受檢者氣路，連續采集受檢者的口端壓力及流量信號，并將口端壓力及流量信號傳輸至微處理單元，進行信號預處理，預處理后的口端壓力及流量信號發送至移動終端設備，由軟件分析模塊通過約束優化的方法實現基于分段式用力呼吸模型的呼吸力學參數估計，得到每個呼吸周期中吸氣相與呼氣相對應的氣道阻力系數及一個呼吸周期中的順應性。

進一步，如上所述的適用于慢阻肺監控的呼吸力學參數檢測裝置，其中，所述的預處理后的口端壓力及流量信號通過藍牙通訊模塊發送至移動終端設備。

一種采用上述裝置進行呼吸力學參數檢測的方法，通過約束優化的方法實現基于分段式用力呼吸模型的呼吸力學參數估計，所述的分段式用力呼吸模型采用非線性的方式描述一個呼吸周期中呼吸力學現象，分別設置吸氣相氣道阻力系數與呼氣相氣道阻力系數，其形式為P(t)＝R_inF(t)+E∫F(t)dt+P_mus(t)，P(t)＝R_exF(t)+E∫F(t)dt+P_mus(t)，其中P(t)為信號采集模塊得到的口端氣體壓力變化，P_mus(t)為用力呼吸時呼吸肌群作用的等效壓力，F(t)為信號采集模塊得到的口端氣體流量，R_in為吸氣相氣道阻力系數，R_ex為呼氣相氣道阻力系數，E為一個呼吸周期中的順應性。