[發(fā)明專利]一種基于胸阻抗的運動肺功能測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011047933.8
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112022123B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬藝馨;葛浩;張明珠;劉恩康
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;A61B5/00
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 翁惠瑜

本發(fā)明涉及一種基于胸阻抗的運動肺功能測量系統(tǒng)，包括微型控制器(1)、無線通信模塊(2)、胸阻抗測量模塊(3)和專用電極陣列(4)，所述胸阻抗測量模塊(3)分別連接專用電極陣列(4)和微型控制器(1)，所述微型控制器(1)與無線通信模塊(2)連接，其中，所述微型控制器(1)調(diào)用預存儲的計算機程序執(zhí)行以下步驟：獲取胸阻抗測量模塊(3)采集的胸阻抗信號；對所述胸阻抗信號進行去干擾處理，獲取運動過程中的呼吸信號；基于所述呼吸信號獲得局部肺通氣信息和肺活量信息，實現(xiàn)肺功能評估。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有可有效克服干擾、準確性高、適于運動狀態(tài)檢測、對呼吸道無擾動等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療檢測領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于胸阻抗的運動肺功能測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一種常見的呼吸系統(tǒng)慢性疾病，作為一個重要的公共衛(wèi)生問題，其早期診斷方法依賴于肺功能篩查，使用肺量計進行肺功能檢查被認為是金標準，在吸入支氣管舒張劑后，第一秒用力呼氣容積(FEV1)/用力肺活量(FVC)＜70％表明存在氣流受限，并且不能完全逆轉(zhuǎn)。但基于肺量計的肺功能篩查普及率有限，加上肺的代償能力強大，85％的COPD患者確診前5年已經(jīng)患病，多數(shù)患者確診時肺功能已經(jīng)損失50％以上，開發(fā)新的肺功能檢測方法篩查慢阻肺，實現(xiàn)慢阻肺的早發(fā)現(xiàn)早治療，對于控制慢阻肺的影響、提高患者生活質(zhì)量具有重要意義。

由于運動增加了人體氧的消耗量，運動狀態(tài)下更容易發(fā)現(xiàn)慢阻肺的早期病變。心肺運動試驗(CPET)是目前國際上普遍使用的衡量人體呼吸和循環(huán)機能水平的肺功能檢查之一，它可用于功能性運動容量的評價、疾病的診斷及判斷治療。不同于靜態(tài)肺功能檢查僅反映靜息狀態(tài)下的通氣或換氣狀況，CPET首先在靜息狀態(tài)下測定人體的全套肺功能之后,在不同負荷下連續(xù)動態(tài)監(jiān)測記錄進出氣流、氧氣和二氧化碳,實時檢測機體氧耗量和二氧化碳排出量等參數(shù)的動態(tài)變化，能夠反映患者在日常生活中的運動受限和勞力性呼吸困難情況，另外也可用于COPD患者的預后評估。但由于CPET成本較高并需專門的設(shè)備和專業(yè)的操作人員，測量結(jié)果易受受試者測試熟練程度及輔助工具的影響，不利于普及推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種可有效克服干擾、準確性高、適于運動狀態(tài)檢測、對呼吸道無擾動的基于胸阻抗的運動肺功能測量系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種基于胸阻抗的運動肺功能測量系統(tǒng)，包括微型控制器、無線通信模塊、胸阻抗測量模塊和專用電極陣列，所述胸阻抗測量模塊分別連接專用電極陣列和微型控制器，所述微型控制器與無線通信模塊連接，其中，

所述微型控制器調(diào)用預存儲的計算機程序執(zhí)行以下步驟：

獲取胸阻抗測量模塊采集的胸阻抗信號；

對所述胸阻抗信號進行去干擾處理，獲取運動過程中的呼吸信號；

基于所述呼吸信號獲得局部肺通氣信息和肺活量信息，實現(xiàn)肺功能評估。

進一步地，所述胸阻抗測量模塊包括多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、人體阻抗測量芯片、自校正電路和外圍電路，所述人體阻抗測量芯片分別連接多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、自校正電路、外圍電路和微型控制器，所述多路轉(zhuǎn)換開關(guān)與專用電極陣列連接。

進一步地，所述人體阻抗測量芯片采用AFE4300芯片。

進一步地，所述去干擾處理包括以下步驟：

1)對所述胸阻抗信號進行小波濾波和平滑處理，并用多項式擬合法去除基線漂移；

2)對步驟1)所得信號的幅值變化的閾值和斜率，提取人體運動信號；

3)將步驟1)與步驟2)所得的信號相減，并做平滑處理，得到運動過程中的呼吸信號。

進一步地，所述去干擾處理還包括：對所述胸阻抗信號進行帶通濾波，提取心率信號。