CN106901740A - 一种气道重开放时呼吸气流刺激因素的评估方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种气道重开放时呼吸气流刺激因素的评估方法，可以应用于SAHS患者治疗的电刺激和呼吸机触发方法中，也可以用于一些睡眠干预治疗SAHS的方法，比如用枕头调整睡姿的触发点。该方法包括以下步骤：S1.分别采集气道重开放时呼吸事件的胸带信号Tho和腹带信号Abd来计算肺部的体积变化量；S2.利用肺部的体积变化量计算得到肺部负压变化；利用肺部负压变化评估负压因素刺激；S3.采集气道重开放时呼吸事件的血氧信号，计算血氧下降的最大值和最大下降速率来评估化学因素刺激；S4.负压因素刺激、化学因素刺激作为共同的刺激因素来评估气道重开放所需的呼吸气流刺激因素的大小。

Description

一种气道重开放时呼吸气流刺激因素的评估方法及装置
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，更具体地，涉及一种气道重开放时呼吸气流刺激因素的评估方法及装置。
背景技术
睡眠呼吸暂停低通气综合征(Sleep Apnea Hypopnea Syndrome,SAHS) 的发病率近年来逐步上升。睡眠呼吸暂停低通气综合征是指患者每晚睡眠过程中呼吸暂停反复发作30 次以上或者睡眠呼吸暂停低通气指数(AHI)>＝ 5 次/ 小时并伴有嗜睡等临床症状。该症状分为中枢型(CSAS)、阻塞型(OSAS) 与混合型(MSAS) 三种，其会导致患者睡眠时出现打鼾并伴有呼吸暂停和( 或) 呼吸浅表( 低通气)、憋醒、白天过度嗜睡及夜间睡眠结构破坏等症状，除此之外还可能引起加重肺动脉高压、肺源性心脏病、呼吸衰竭、高血压、心律失常、脑卒中等疾病。SAHS 极大地影响了患者的生活质量，近年来逐渐被人们认识和重视。
睡眠呼吸暂停低通气综合征的治疗方法包括气道正压治疗（CPAP为标准治疗，此外还有BiPAP、APAP和ASV）；口腔矫治器治疗和外科手术治疗 （气管切开、上气道重塑：UPPP和颏舌肌前移，上下颌骨前移、舌下神经电刺激治疗）。PAP 治疗是通过面罩向气道输送一定的气流形成气道内正压以维持气道开放，治疗前需要进行滴定校准。目前，PAP治疗仍是一线最有效的治疗。
电刺激疗法采用的是间歇刺激，即对吸气进行刺激，吸气开始时启动刺激，吸气结束时刺激终止。基础治疗参数为：初始刺激强度，需要适配，逐步滴定。
目前关于呼吸机所需触发的大小和电刺激疗法所需刺激的大小在开始时是需要进行逐步滴定的，现有滴定的方法，受滴定当时病人的状态的影响不能精确反映所需刺激的大小，不能达到有效的治疗。
发明内容
本发明为解决以上现有技术的滴定方法不能确定气道重开放时所需刺激大小的缺陷，提供了一种气道重开放时呼吸气流刺激因素的评估方法，该方法通过计算气道重开放时肺部负压变化及提取血氧信号中的血氧下降最大值和血氧下降的最大速率来对负压因素刺激、化学因素刺激进行评估，因此能够实质地确定气道重开放时所需刺激大小。
为实现以上发明目的，采用的技术方案是：
一种气道重开放时呼吸气流刺激因素的评估方法，包括以下步骤：
S1.分别采集气道重开放时呼吸事件的胸带信号Tho和腹带信号Abd来计算肺部的体积变化量；
S2.利用肺部的体积变化量计算得到肺部负压变化；利用肺部负压变化评估负压因素刺激；
S3.采集气道重开放时呼吸事件的血氧信号，计算血氧下降的最大值和最大下降速率来评估化学因素刺激；
S4.负压因素刺激、化学因素刺激作为共同的刺激因素来评估气道重开放所需的呼吸气流刺激因素的大小。
优选地，所述方法利用以下公式来计算肺部的体积变化量dV：
dV=1.3Tho+Abd。
优选地，所述肺部负压变化的计算过程如下所示：
P=NRT/V
其中V=V0 +dV, V0为肺体积均值，P为肺部负压变化，N表示气道阻塞时肺部气体物质的量，其值为恒定；T表示人体温度，R为理想气体常数。
同时，本发明还提供了一种应用以上方法的装置，该装置的具体方案如下：
包括胸腹带传感器、血氧计、胸腹带信号处理电路、血氧信号处理电路、模拟量-数字量转换模块和中央处理模块；
其中胸腹带传感器用于采集气道重开放时呼吸事件的胸带信号Tho和腹带信号Abd；
血氧计用于采集气道重开放时呼吸事件的血氧信号；
胸腹带信号处理电路用于对采集的胸带信号Tho和腹带信号Abd进行信号处理，然后将经过信号处理的信号传输至模拟量-数字量转换模块进行数字转换；
所述血氧信号处理电路用于对采集血氧信号进行信号处理，然后将经过信号处理的信号传输至模拟量-数字量转换模块进行数字转换；
所述中央处理模块用于计算肺部的体积变化量及肺部负压变化，并利用肺部负压变化评估负压因素刺激；以及用于计算血氧下降的最大值和最大下降速率来评估化学因素刺激，再将负压因素刺激、化学因素刺激作为共同的刺激因素来评估气道重开放所需的呼吸气流刺激因素的大小。
优选地，所述胸腹带传感器、血氧计的采样率为10hz以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的方法通过计算气道重开放时肺部负压变化及提取血氧信号中的血氧下降最大值和血氧下降的最大速率来对负压因素刺激、化学因素刺激进行评估，因此能够实质地确定气道重开放时所需刺激大小。同时本发明采用胸腹带信号和血氧信号作为输入信号，胸腹带信号和血氧信号可长时间的连续监测，患者的生理负荷小。
附图说明
图1为胸腹带传感器的安装示意图。
图2为本发明提供的方法的示意图。
图3为本发明提供的装置的示意图。
图4为采集的信号的示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例1
本发明提供了一种气道重开放时呼吸气流刺激因素的评估方法，如图2所示，包括以下步骤：
S1.分别采集气道重开放时呼吸事件的胸带信号Tho和腹带信号Abd来计算肺部的体积变化量；采集的胸带信号Tho和腹带信号Abd如图4所示。
S2.利用肺部的体积变化量计算得到肺部负压变化；利用肺部负压变化评估负压因素刺激；
S3.采集气道重开放时呼吸事件的血氧信号，计算血氧下降的最大值和最大下降速率来评估化学因素刺激；采集的血氧信号如图4所示
S4.负压因素刺激、化学因素刺激作为共同的刺激因素来评估气道重开放所需的呼吸气流刺激因素的大小。
上述方案中，所述方法利用以下公式来计算肺部的体积变化量dV：
dV=1.3Tho+Abd。
上述方案中，所述肺部负压变化的计算过程如下所示：
P=NRT/V
其中V=V0 +dV, V0为肺体积均值，P为肺部负压变化，N表示气道阻塞时肺部气体物质的量，其值为恒定；T表示人体温度，R为理想气体常数。
实施例2
本实施例提供了一种应用以上方法的装置，如图3所示，该装置的具体方案如下：
包括胸腹带传感器、血氧计、胸腹带信号处理电路、血氧信号处理电路、模拟量-数字量转换模块和中央处理模块；
其中胸腹带传感器用于采集气道重开放时呼吸事件的胸带信号Tho和腹带信号Abd；
血氧计用于采集气道重开放时呼吸事件的血氧信号；
胸腹带信号处理电路用于对采集的胸带信号Tho和腹带信号Abd进行信号处理，然后将经过信号处理的信号传输至模拟量-数字量转换模块进行数字转换；
所述血氧信号处理电路用于对采集血氧信号进行信号处理，然后将经过信号处理的信号传输至模拟量-数字量转换模块进行数字转换；
所述中央处理模块用于计算肺部的体积变化量及肺部负压变化，并利用肺部负压变化评估负压因素刺激；以及用于计算血氧下降的最大值和最大下降速率来评估化学因素刺激，再将负压因素刺激、化学因素刺激作为共同的刺激因素来评估气道重开放所需的呼吸气流刺激因素的大小。
其中胸腹带传感器的安装原则是：保持一定的张力，并牢固固定。安装时患者患者最好处于仰卧位，这样可以有效地避免因体位的变化所引起的最大腹围平面的位移。胸带传感器安放的位置及固定：安装的原则是安装在“最大呼吸运动平面”。一般安装在第五肋与第六肋之间，腹带传感器安装在肚脐旁开一掌处。血氧计的安放原则是：右手食指插入指尖血氧计中即可测量，如图1所示。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种气道重开放时呼吸气流刺激因素的评估方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.分别采集气道重开放时呼吸事件的胸带信号Tho和腹带信号Abd来计算肺部的体积变化量；
S2.利用肺部的体积变化量计算得到肺部负压变化；利用肺部负压变化评估负压因素刺激；
S3.采集气道重开放时呼吸事件的血氧信号，计算血氧下降的最大值和最大下降速率来评估化学因素刺激；
S4.负压因素刺激、化学因素刺激作为共同的刺激因素来评估气道重开放所需的呼吸气流刺激因素的大小。
2.根据权利要求1所述的气道重开放时呼吸气流刺激因素的评估方法，其特征在于：所述方法利用以下公式来计算肺部的体积变化量dV：
dV=1.3Tho+Abd。
3.根据权利要求2所述的气道重开放时呼吸气流刺激因素的评估方法，其特征在于：所述肺部负压变化的计算过程如下所示：
P=NRT/V
其中V=V0 +dV, V0为肺体积均值，P为肺部负压变化，N表示气道阻塞时肺部气体物质的量，其值为恒定；T表示人体温度，R为理想气体常数。
4.一种根据权利要求1~3任一项方法的装置，其特征在于：包括胸腹带传感器、血氧计、胸腹带信号处理电路、血氧信号处理电路、模拟量-数字量转换模块和中央处理模块；
其中胸腹带传感器用于采集气道重开放时呼吸事件的胸带信号Tho和腹带信号Abd；
血氧计用于采集气道重开放时呼吸事件的血氧信号；
胸腹带信号处理电路用于对采集的胸带信号Tho和腹带信号Abd进行信号处理，然后将经过信号处理的信号传输至模拟量-数字量转换模块进行数字转换；
所述血氧信号处理电路用于对采集血氧信号进行信号处理，然后将经过信号处理的信号传输至模拟量-数字量转换模块进行数字转换；
所述中央处理模块用于计算肺部的体积变化量及肺部负压变化，并利用肺部负压变化评估负压因素刺激；以及用于计算血氧下降的最大值和最大下降速率来评估化学因素刺激，再将负压因素刺激、化学因素刺激作为共同的刺激因素来评估气道重开放所需的呼吸气流刺激因素的大小。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述胸腹带传感器、血氧计的采样率为10hz以上。
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