CN110975090A - 呼吸机漏气量计算方法、装置、存储介质及计算机设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种呼吸机漏气量计算方法，包括以下步骤：步骤1：获取呼吸机端的瞬时流速F和瞬时压力P；步骤2：首先对瞬时流速F和瞬时压力P低通滤波，计算当前的泄露指数L，得到
，其中F1和P1为低通滤波后的瞬时流速和瞬时压力；滤波因子
，其中T为平均呼吸周期时间，M为漏气干扰因子；步骤3：计算当前的瞬时漏气流速
，对F2进行积分计算得到漏气量N。本发明提供一种呼吸机漏气量计算方法、装置存储介质及计算机设备，准确计算呼吸机在使用过程中的漏气量，进而精准判断呼吸切换点，计算用户潮气量等。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种呼吸机漏气量计算方法、装置存储介质及计算机设备。
背景技术
家用呼吸机是一种能代替、控制或改变人的正常生理呼吸，增加肺通气量，改善呼吸功能，减轻呼吸功能消耗，节约心脏储备能力的装置。家用呼吸机（或称为无创呼吸机）通过给定的压力，持续不断为用户提供氧气，以此来改善用户睡眠时的缺氧问题。家用呼吸机主要用于治疗睡眠呼吸暂停综合症，也就是重度打鼾及伴有的憋气症状，而且它还可以治疗睡眠呼吸暂停综合症的并发症，提高使用者夜间睡眠时的血氧浓度，治疗低氧血症等。
家用呼吸机在治疗睡眠呼吸暂停综合征及其并发症时，一般是通过面罩从呼吸机为用户提供可呼吸的气体，并且在治疗期间需要测量用户的呼吸气流，从而控制呼吸机的操作，例如吸气压力和呼气压力的切换，但是呼吸机测量的是呼吸机输出端，呼吸机输出端气流包括用户的呼吸气流和面罩端的漏气，并且面罩端的漏气包括故意漏气和非故意漏气，故意漏气是面罩本身漏气孔发生的漏气，目的是避免发生二氧化碳的重新吸入，非故意漏气是由于用户面罩佩戴松脱而导致的漏气。
因此，为了能准确的获得用户的呼吸气流，从而准确的判定用户的呼吸切换点，以及用户的潮气量等，必须要准确的计算呼吸机在使用过程中的漏气量。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种呼吸机漏气量计算方法、装置存储介质及计算机设备，准确计算呼吸机在使用过程中的漏气量，进而精准判断呼吸切换点，计算用户潮气量等。
为实现本发明的目的，本发明提供一种呼吸机漏气量计算方法，包括以下步骤：
步骤1：获取呼吸机端的瞬时流速F和瞬时压力P；
步骤2：计算当前的泄露指数L，对瞬时流速F和瞬时压力P低通滤波，得到
，其中F1和P1为低通滤波后的瞬时流速和瞬时压力；
步骤3：计算当前的瞬时漏气流速 
，对F2进行积分计算得到漏气量N。
优选地，所述呼吸机漏气量计算方法还包括：步骤4：计算用户的呼吸流速F3=F-F2。
优选地，所述步骤2中低通滤波的滤波因子为Q，滤波因子Q的初始值为8s。
优选地，滤波因子Q为
，其中T为平均呼吸周期时间，M为漏气干扰因子。
优选地，漏气干扰因子
，其中T1是当前呼吸周期时间。
优选地, T1可以是当前吸气时间且T为平均吸气时间，或T1为当前呼气时间且T为平均呼气时间。
优选地，漏气干扰因子
，其中F4为用户的平均呼吸流速峰值，F5为用户的瞬时流速峰值。
F4为吸气流速峰值的平均值，F5为当前呼吸的吸气流速峰值，或者F4为吸气流速峰值的平均值，F5为当前呼吸的呼气流速峰值。
根据本发明的另一方面，本发明还提供一种呼吸机漏气量计算装置，其特征在于，所述装置包括：数据获取模块，用于获取呼吸机的压力信号和流量信号；数据处理模块，通过对压力信号和流量信号进行滤波处理，计算得到泄露指数；漏气量计算模块，根据获取的流量信号和泄露指数，计算得到漏气流量并对其进行积分得到漏气量。
根据本发明的再一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述可读存储介质存储有上述的方法。
根据本发明的又一方面，本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储器并可在处理器上运行的计算器程序，其特征在于，所述处理器处理执行所述计算机程序实现上述方法的步骤。
本发明的有益效果体现在：本发明呼吸机漏气量计算方法能快速跟随漏气变化调节泄露指数，并且准确计算漏气量，从未正确获取漏气后的呼吸切换点，为用户提供双水平压力支持；本发明呼吸机漏气量计算方法的漏气量计算准确，因此获得的用户呼吸流速准确，从而计算得到的潮气量即使在大量漏气时依然精准。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明呼吸机漏气量计算方法的流程图
图2为本发明呼吸机漏气量计算装置的结构示意图
图3为本发明呼吸机漏气量计算方法的原理示意图
图4为本发明呼吸机漏气量计算方法的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1所示，本发明提供一种呼吸机漏气量计算方法，包括以下步骤：步骤1：获取呼吸机端的瞬时流速F和瞬时压力P；步骤2：计算当前的泄露指数L，具体地，首先对瞬时流速F和瞬时压力P低通滤波，得到 
，其中F1和P1为低通滤波后的瞬时流速和瞬时压力；步骤3：计算当前的瞬时漏气流速
，对F2进行积分计算得到漏气量N。
如图2所示，在本实施例中，家用呼吸机主要包括呼吸机主机1、湿化器2、连接管3以及呼吸面罩4，呼吸机主机1端设有流量传感器和压力传感器，分别测得瞬时流速F和瞬时压力P，但是由于面罩端存在漏气，并且面罩端的漏气包括故意漏气和非故意漏气，故意漏气是呼吸面罩4上本身的漏气孔发生的漏气，目的是避免发生二氧化碳的重新吸入，非故意漏气是由于用户面罩佩戴松脱而导致的漏气。
在本实施例中，如果面罩端的漏气是稳定的，例如只有故意漏气，呼吸机端的输出压力不变时，漏气总量也是基本不变的，因此根据上述步骤二中计算的到泄露指数L也是稳定的。
如图3所示，家用呼吸机在使用过程中提供双水平压力支持时，患者（用户）呼吸气流在零线上方的为吸气相，呼吸气流在零线下方的为呼气相。家用呼吸机在使用过程中，可以为用户提供双水平压力支持，即当用户处于吸气相时，机器输出压力为吸气压力，当用户处于呼气相时，机器输出呼气压力，从而在保证足够潮气量的基础上，通过增加压力差来增强吸气力量支持和肺泡通气量，从而降低二氧化碳水平，同时减轻呼吸肌负荷，呼气压力可维持上气道开放、消除阻塞型睡眠呼吸暂停、增加功能残气量、防止肺泡萎陷。
进一步地，如图4所示，虚线部分为呼吸机端采集到的瞬时流速F，通过上述步骤三，算得当前的瞬时漏气流速
，再计算用户的呼吸流速F3=F-F2，实线部分为用户的呼吸流速F3。
进一步地，在本实施例中，步骤2中低通滤波的滤波因子为Q，滤波因子Q的初始值为8s，在家用呼吸机开始工作时，用户佩戴面罩贴合，一般只有故意漏气，并且如前所述，使用过程中吸气压力大于呼气压力，很容易理解的是，吸气压力相对大所以吸气相的漏气量也相对大，所以通过计算8 s的平均泄露指数,可以得到相对稳定的泄露指数，从而使计算的泄露流速也更加精准。
进一步地，在本实施例中，滤波因子
，其中T为平均呼吸周期时间，M为漏气干扰因子，漏气干扰因子M介于0到1之间，0表示未计算到非故意漏气，1表示计算到故意漏气且漏气量较大，介于0与1之间，则表示漏气相关程度。例如，用户呼吸周期为3秒，漏气干扰因子为0.8，则此时的滤波因子为1.8s，因此在漏气量发生变化时，滤波因子能快速响应变化，从而重新计算出当前泄露指数L，再得到漏气变化后的漏气流速以及用户的呼吸流速。
进一步地，在本实施例中，漏气干扰因子
，其中T1是当前呼吸周期时间，如图4中所示，中间为漏气阶段，表示非故意漏气突然增大，此时呼吸机端采集到的压力由于存在泄漏，较预设压力低，因此呼吸机会提高风机转速，进而补充泄漏压力，所以从呼吸机端采集到的流速F较没有非故意漏气时高，并且此时计算面罩端的呼吸流速仍然采用的是之前的漏气量，所以非故意漏气开始的呼吸周期中，从吸气相到呼气相的转换点会较正常周期晚，甚至出现计算不到呼气点的情形，此时需要设置最长吸气时间，例如4s，也正因此非故意漏气突升时，呼吸周期会较长，因此当前呼吸周期T1要比平均呼吸周期T长，并且漏气越大，漏气补偿相对于用户呼吸流速越大，从而呼气点流速越高，因此也更难捕获呼气点，获取的当前呼吸周期T1越长。
进一步地，在上述实施例中，漏气干扰因子
，T3可以是当前呼吸的吸气时间，同时T2为平均吸气时间；或者T3是当前呼气的呼气时间，同时T2为平均呼气时间。
进一步地，在其他实施例中，漏气干扰因子
，其中F4为用户的平均呼吸流速峰值，F5为用户的瞬时流速峰值，由前述可知F3=F-F2,当发生突然漏气时，此时呼吸机端采集到的压力较预设压力低，因此呼吸机会提高风机转速，进而补偿泄露压力，所以从呼吸机端采集到的流速F较没有非故意漏气时高，并且此时计算面罩端的呼吸流速仍然采用的是之前的漏气量，所以非故意漏气突增时，用户的流速峰值F5比平均流速峰值F4大，通过监测流速峰值就可以监测漏气变化情况，从而重新获得新的漏气量。
进一步地，在其他实施例中，F4为吸气流速峰值的平均值，F5为当前呼吸的吸气流速峰值，或者F4为吸气流速峰值的平均值，F5为当前呼吸的呼气流速峰值，因此无论漏气发生在呼吸的吸气相或者呼气相，本发明的呼吸机漏气量计算方法都能快速的捕捉并改变泄露指数，当然，在其他实施例中，若F4为呼气流速峰值的平均值，F5为当前呼吸的呼气流速峰值，F4和F5由于都是负值，因此可以对F4和F5取绝对值。
根据本发明的另一方面，本发明还提供一种呼吸机漏气量计算装置，所述装置包括：数据获取模块，用于获取呼吸机的压力信号和流量信号；数据处理模块，通过对压力信号和流量信号进行滤波处理，计算得到泄露指数；漏气量计算模块，根据获取的流量信号和泄露指数，计算得到漏气流量并对其进行积分得到漏气量。
根据本发明的又一方面，本发明还提供一种可读存储介质，存储有计算机程序，存储的计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
根据本发明的再一方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法的步骤。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种呼吸机漏气量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：获取呼吸机端的瞬时流速F和瞬时压力P；
步骤2：计算当前的泄露指数L，对瞬时流速F和瞬时压力P低通滤波，得到
，其
中F1和P1为低通滤波后的瞬时流速和瞬时压力；
步骤3：计算当前的瞬时漏气流速
，对F2进行积分计算得到漏气量N。
2.如权利要求1所述的呼吸机漏气量计算方法，其特征在于，所述呼吸机漏气量计算方法还包括步骤4：计算用户的呼吸流速F3=F-F2。
3.如权利要求2所述的呼吸机漏气量计算方法，其特征在于，所述步骤2中低通滤波的滤波因子为Q，滤波因子Q的初始值为8s。
4.如权利要求3所述的呼吸机漏气量计算方法，其特征在于，滤波因子Q为
，其中T为平均呼吸周期时间，M为漏气干扰因子。
5.如权利要求4所述的呼吸机漏气量计算方法，其特征在于，漏气干扰因子
，其中T1是当前呼吸周期时间。
6.如权利要求5所述的呼吸机漏气量计算方法，其特征在于，T1可以是当前吸气时间且T为平均吸气时间，或T1为当前呼气时间且T为平均呼气时间。
7.如权利要求4所述的呼吸机漏气量计算方法，其特征在于，漏气干扰因子
，其中F4为用户的平均呼吸流速峰值，F5为用户的瞬时流速峰值。
8.一种呼吸机漏气量计算装置，其特征在于，所述装置包括：数据获取模块，用于获取呼吸机的压力信号和流量信号；数据处理模块，通过对压力信号和流量信号进行滤波处理，计算得到泄露指数；漏气量计算模块，根据获取的流量信号和泄露指数，计算得到漏气流量并对其进行积分得到漏气量。
9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述可读存储介质存储有如权利要求1-7任一项所述的方法。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储器并可在处理器上运行的计算器程序，其特征在于，所述处理器处理执行所述计算机程序实现如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
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