CN113838551B - 一种肺功能仪的数据分析及质量控制仪器及其分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种肺功能仪的数据分析及质量控制仪器，包括电信号连接于肺功能仪内的数据分析仪器本体，所述数据分析仪器本体内设置有数据分析模块，所述数据处理模块包括数据收集单元、数据分析单元和数据交互单元，所述数据收集单元内设置有建档信息，所述建档信息包括年龄、性别、肺功能程度化数值以及不同型号的肺功能仪的数据格式、传输与计算标准，所述数据交互单元设置为蓝牙交互单元，可自动计算肺功能报告质量等级、可兼容市面多家肺功能检测仪、能辅助受试者提升肺功能检查时吹气合格率的方案，从原始数据层面接驳型号的肺功能仪的数据格式、传输与计算标准，对完整报告的多次吹气进行质量等级评估的算法。
Description
技术领域
本发明涉及肺功能仪的数据分析及质量控制技术领域，具体为一种肺功能仪的数据分析及质量控制仪器及其分析方法。
背景技术
肺活量与人的呼吸及肺功能密切相关。生理学研究表明：人体的各器官、系统、组织、细胞每时每刻都在消耗氧，机体只有在氧供应充足的情况下才能正常工作。人体内部的氧供给全部靠肺的呼吸来获得，在呼吸过程中，肺不仅要摄入氧气，还要将体内代谢出的二氧化碳排出。肺是机体气体交换的中转站，容积大小直接决定着每次呼吸气体交换的量，这是检测肺功能的最直观、也是最客观的指标。
肺功能检查需要专门的肺量计仪器(也称为肺功能检查仪、肺功能检测仪等)完成，具体的检查过程为：
(1)医师(技师)启动肺量计，打开软件监控界面；
(2)受试者口含肺量计吹气口；
(3)受试者在医师的指导下进行间歇性的吸气和吹气动作；
(4)软件监控界面根据受试者的吹气和呼气情况给出本次肺功能检查的结果；
(5)医师判读结果是否符合肺功能检查规范，如果符合则提交本次肺功能检查的报告，否则指导受试者重新做肺功能检查。
以上的肺功能检查过程是否符合肺功能检查的规范依赖医师对本次肺功能检查的结果的主观判断来完成。该判断过程的正确性依赖于医师本人的专业技能、经验、专注度、情绪等因素。目前呼吸科室中肺功能检查时受试者的肺功能报告质量普遍低下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种肺功能仪的数据分析及质量控制仪器及其分析方法，可自动计算肺功能报告质量等级、可兼容市面多家肺功能检测仪、能辅助受试者提升肺功能检查时吹气合格率，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种肺功能仪的数据分析及质量控制仪器，包括电信号连接于肺功能仪内的数据分析仪器，所述数据分析仪器内设置有数据分析模块，所述数据处理模块包括数据收集单元、数据分析单元和数据交互单元，所述数据收集单元内设置有建档信息，所述建档信息包括年龄、性别、肺功能程度化数值以及不同型号的肺功能仪的数据格式、传输与计算标准，所述数据交互单元设置为蓝牙交互单元；
所述数据分析仪器内设置有报警装置，所述报警装置包括报警终端和报警触发单元，所述报警触发单元通过数据交互单元与数据分析单元电信号连接。
作为优选的技术方案，所述数据分析仪器壳体表面设置有显示屏，所述显示屏为触屏式。用于按照数据处理装置的控制信号输出对应的数据报告。
作为优选的技术方案，所述肺功能仪包括壳体、显示屏、气流管道及控制电路，所述显示屏设于壳体外侧，所述气流管道及控制电路封装于壳体内部；所述控制电路包括微控制器、电源、超声波传感器、存储芯片及无线通讯模块，所述显示屏、电源、超声波传感器、存储芯片及无线通讯模块分别与微控制器电连接，所述超声波传感器设于气流管道的两端。
作为优选的技术方案，所述数据交互单元，采用蓝牙4.0及4.0以上版本的协议。
作为优选的技术方案，所述年龄采集数据分类包括：＞6岁儿童及成人以及3-6岁。
一种肺功能仪的数据分析及质量控制仪器的分析方法，包括如下步骤：
S1、指标获取，所述指标包括直接获取的中间指标以及间接获取的中间指标，所述直接获取的中间指标是利用数据交互单元获取的指标，其包括：EV、FVC和FEV1；间接获取的中间指标需要通过原始数据计算得到，包括：最大流速出现的时间点(Tpef)、实时流速与之前出现的最小流速(F、Fmin)以及合格的吹气测量次数(accessCount)；
S2、判断吹气合格与否：
首先，用户对着肺功能仪吹气时，对单次吹气进行的判断，经过数据分析单元对采集的吹气产生的相关数据处理后，通过显示屏显示数据，包括四种状态：
(1).EV/FVC＞0.05&&EV＞0.15，起始犹豫或有吞吐，请重新测量，开始后直接呼气；
(2).Tpef＞T×0.3，用力程度不够，请重新测量，用最大力气呼气；
(3).T<6，呼气时长不足6秒，请重新测量，确保呼尽肺内所有气体；
(4).F＞Fmin+2，可能存在咳嗽情况，请重新测量,避免咳嗽；
其次，每次吹气完毕时实时对F-V-T数据曲线依次判断:
若当前判断条件满足则弹起Dialog对应提示内容，且不再继续进行后续判断，操作为保存并继续测量和重新本次测量；
上述四项检查均不满足(也就是吹气合格)时，弹起Dialog提示本次呼气质量良好，请继续，操作为继续下一次测量；
(3).按钮与交互：intn＝1；
其中，按钮与交互，包括三种情形：
(1).点击保存并继续测量或重新本次测量时，如果n<3,则将当前数据存为结果n，并新建结果(n+1)，n＝n+1；(2).点击保存并继续测量时清空当前结果n的数据并开始接受肺功能仪新的数据；
(3).点击保存并继续测量或继续下一次测量时，如果n＝3,则将当前数据存为结果n，并弹起toast测量完成！采集测量数据，等待医生点击采集数据将数据上报；
S3、从吹气合格的F-V-T数据组中获取及计算以下数据:
(1).isChild＝trueifage<＝6；
(2).Vmax＝多条F-V-T数据曲线中FVC的最大值；
(3).Vmax'＝多条F-V-T数据曲线中FVC的次大值；
(4).Vdiff＝Vmax-Vmax'。
S4、客户端不完全限制时，对Vmax和-Vmax'的定义分别用FVC和FEV1进行以下计算得到FVC质量等级和FEV1质量等级：
(1)qualityLevel＝“A”if accessCount＞＝3&&(isChild＝false&&Vdiff<＝0.15 II isChild＝true&&(Vdiff<＝0.1II Vdiff<＝Vmax*0.1))；
(2)qualityLevel＝“B”if accessCount＞＝2&&(isChild＝false&&Vdiff<＝0.15 II isChild＝true&&(Vdiff<＝0.1 II Vdiff<＝Vmax*0.1))；
(3)qualityLevel＝“C”if accessCount＞＝2&&(isChild＝false&&Vdiff<＝0.2II isChild＝true&&(Vdiff<＝0.15 Il Vdiff<＝Vmax*0.1)；
(4)qualityLevel＝“D”if accessCount＞＝2&&(isChild＝false&&Vdiff<＝0.25 II isChild＝true&&(Vdiff<＝0.2 II Vdiff<＝Vmax*0.1)；
(5)qualityLevel＝“E”if accessCount＞＝2&&(isChild＝false&&Vdiff＞0.25Il isChild＝true&&(Vdiff＞0.2&&Vdiff＞Vmax*0.1))；
(6)qualityLevel＝“E”if accessCount＝1；
(7)qualityLevel＝“F”if accessCount＝0。
作为优选的技术方案，所述呼气起始犹豫：外推容积(EV/Vexp/VBE)＞5％×FVC且＞0.15；用力程度：呼气时，最大流速点(PEF)出现的时间Tpef，占吹气总时长T的比值＞30％(遍历整个曲线数据集合，流速最大的值即为PEF)。
作为优选的技术方案，步骤S2中所述的咳嗽记录状态为：一次呼气过程中，从呼气峰值(呼气流速最大值(PEF)，图形尖峰位置)开始，不断记录当前位置出现的最小流速值Fmin，若当前F＞Fmin+2L/s，则判断为出现咳嗽。
综上所述，由于采用了上述技术，本发明的有益效果是：
本发明中，提供一种肺功能仪的数据分析及质量控制仪器，可自动计算肺功能报告质量等级、可兼容市面多家肺功能检测仪、能辅助受试者提升肺功能检查时吹气合格率的方案。此方案主要内容包括：从原始数据层面接驳型号的肺功能仪的数据格式、传输与计算标准；对单次吹气是否合格进行判断的算法与客户端辅助提示；对完整报告的多次吹气进行质量等级评估的算法；
本发明中，一种肺功能仪的数据分析及质量控制仪器的分析方法，可以有效解决目前呼吸科室中肺功能检查时受试者的肺功能报告质量普遍低下的问题，对实时肺功能检查进行针对性的辅助提醒以帮助医生对受试者进行符合规范的肺功能检查流程；可以对实时或过往的符合我们数据标准的肺功能报告进行质量等级计算，大大节省医生通过人工进行质量等级评定的时间与精力成本。
附图说明
图1为本发明中的肺功能仪的数据分析及质量控制仪器立体结构示意图；
图2为本发明中的肺功能仪的数据分析及质量控制仪器的分析方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
本发明公开了如图1-2所示的一种肺功能仪的数据分析及质量控制仪器，包括电信号连接于肺功能仪内的数据分析仪器本体1，所述数据分析仪器本体1内设置有数据分析模块2，所述数据处理模块2包括数据收集单元、数据分析单元和数据交互单元，所述数据收集单元内设置有建档信息，所述建档信息包括年龄、性别、肺功能程度化数值以及不同型号的肺功能仪的数据格式、传输与计算标准，所述数据交互单元设置为蓝牙交互单元；
所述数据分析仪器本体1内设置有报警装置3，所述报警装置3包括报警终端和报警触发单元，所述报警触发单元通过数据交互单元与数据分析单元电信号连接。
其中，所述数据分析仪器本体1壳体表面设置有显示屏，所述显示屏为触屏式，用于按照数据处理装置的控制信号输出对应的数据报告。
其中，所述肺功能仪包括壳体、显示屏、气流管道及控制电路，所述显示屏设于壳体外侧，所述气流管道及控制电路封装于壳体内部；所述控制电路包括微控制器、电源、超声波传感器、存储芯片及无线通讯模块，所述显示屏、电源、超声波传感器、存储芯片及无线通讯模块分别与微控制器电连接，所述超声波传感器设于气流管道的两端。
其中，所述数据交互单元，采用蓝牙4.0及4.0以上版本的协议。
其中，所述年龄采集数据分类包括：＞6岁儿童及成人以及3-6岁。
本发明还公开一种肺功能仪的数据分析及质量控制仪器的分析方法，包括如下步骤：
S1.指标获取，所述指标包括直接获取的中间指标以及间接获取的中间指标，所述直接获取的中间指标是利用数据交互单元获取的指标，其包括：EV、FVC和FEV1；间接获取的中间指标需要通过原始数据计算得到，包括：最大流速出现的时间点(Tpef)、实时流速与之前出现的最小流速(F、Fmin)以及合格的吹气测量次数(accessCount)；
S2.判断吹气合格与否：
首先，用户对着肺功能仪吹气时，对单次吹气进行的判断，经过数据分析单元对采集的吹气产生的相关数据处理后，通过显示屏显示数据，包括四种状态：
(1).EV/FVC＞0.05&&EV＞0.15，起始犹豫或有吞吐，请重新测量，开始后直接呼气；
(2).Tpef＞T×0.3，用力程度不够，请重新测量，用最大力气呼气；
(3).T<6，呼气时长不足6秒，请重新测量，确保呼尽肺内所有气体；
(4).F＞Fmin+2，可能存在咳嗽情况，请重新测量,避免咳嗽；
其次，每次吹气完毕时实时对F-V-T数据曲线依次判断:
若当前判断条件满足则弹起Dialog对应提示内容，且不再继续进行后续判断，操作为保存并继续测量和重新本次测量；
上述四项检查均不满足(也就是吹气合格)时，弹起Dialog提示本次呼气质量良好，请继续，操作为继续下一次测量；
(3).按钮与交互：intn＝1。
其中，按钮与交互，包括三种情形：
(1).点击保存并继续测量或重新本次测量时，如果n<3,则将当前数据存为结果n，并新建结果(n+1)，n＝n+1；
(2).点击保存并继续测量时清空当前结果n的数据并开始接受肺功能仪新的数据；
(3).点击保存并继续测量或继续下一次测量时，如果n＝3,则将当前数据存为结果n，并弹起toast测量完成，采集测量数据，等待医生点击采集数据将数据上报；
S3、从吹气合格的F-V-T数据组中获取及计算以下数据:
(1).isChild＝trueifage<＝6；
(2).Vmax＝多条F-V-T数据曲线中FVC的最大值；
(3).Vmax'＝多条F-V-T数据曲线中FVC的次大值；
(4).Vdiff＝Vmax-Vmax'；
S4、客户端不完全限制时，对Vmax和-Vmax'的定义分别用FVC和FEV1进行以下计算得到FVC质量等级和FEV1质量等级：
(1)qualityLevel＝“A”if accessCount＞＝3&&(isChild＝false&&Vdiff<＝0.15 II isChild＝true&&(Vdiff<＝0.1 II Vdiff<＝Vmax*0.1))；
(2)qualityLevel＝“B”if accessCount＞＝2&&(isChild＝false&&Vdiff<＝0.15 II isChild＝true&&(Vdiff<＝0.1 II Vdiff<＝Vmax*0.1))；
(3)qualityLevel＝“C”if accessCount＞＝2&&(isChild＝false&&Vdiff<＝0.2II isChild＝true&&(Vdiff<＝0.15 Il Vdiff<＝Vmax*0.1)；
(4)qualityLevel＝“D”if accessCount＞＝2&&(isChild＝false&&Vdiff<＝0.25 II isChild＝true&&(Vdiff<＝0.2 II Vdiff<＝Vmax*0.1)；
(5)qualityLevel＝“E”if accessCount＞＝2&&(isChild＝false&&Vdiff＞0.25Il isChild＝true&&(Vdiff＞0.2&&Vdiff＞Vmax*0.1))；
(6)qualityLevel＝“E”if accessCount＝1；
(7)qualityLevel＝“F”if accessCount＝0。
其中，所述呼气起始犹豫：外推容积(EV/Vexp/VBE)＞5％×FVC且＞0.15；用力程度：呼气时，最大流速点(PEF)出现的时间Tpef，占吹气总时长T的比值＞30％。(遍历整个曲线数据集合，流速最大的值即为PEF)，步骤S2中所述的咳嗽记录状态为：一次呼气过程中，从呼气峰值(呼气流速最大值(PEF)，图形尖峰位置)开始，不断记录当前位置出现的最小流速值Fmin，若当前F＞Fmin+2L/s，则判断为出现咳嗽。
实施例2
本发明还可以利用分析系统连接APP，同样通过蓝牙4.0及以上版本的协议与便携式肺功能检查仪进行互通，APP为主机模式，便携式肺功能检查仪为从机模式，受试者通过便携式肺功能检查仪进行肺功能检查后原始数据及部分实时计算得到的中间指标将被封装为特定大小的数据包通过蓝牙连接传输给APP，APP使用便携式肺功能检查仪提供的解析方法解析出剩余中间指标，再通过上述算法进行质量等级计算。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种肺功能仪的数据分析及质量控制仪器，包括电信号连接于肺功能仪内的数据分析仪器本体（1），所述数据分析仪器本体（1）内设置有数据分析模块（2），其特征在于：所述数据分析模块（2）包括数据收集单元、数据分析单元和数据交互单元，所述数据收集单元内设置有建档信息，所述建档信息包括年龄、性别、肺功能程度化数值以及不同型号的肺功能仪的数据格式、传输与计算标准，所述数据交互单元设置为蓝牙交互单元；
所述数据分析仪器本体（1）内设置有报警装置（3），所述报警装置（3）包括报警终端和报警触发单元，所述报警触发单元通过数据交互单元与数据分析单元电信号连接；
所述肺功能仪的数据分析及质量控制仪器的分析方法，包括如下步骤：
S1.指标获取，所述指标包括直接获取的中间指标以及间接获取的中间指标，所述直接获取的中间指标是利用数据交互单元获取的指标，其包括：EV、FVC和FEV1；间接获取的中间指标需要通过原始数据计算得到，包括：最大流速出现的时间点（Tpef）、实时流速与之前出现的最小流速（F、Fmin）以及合格的吹气测量次数（accessCount）；
S2.判断吹气合格与否：
首先，用户对着肺功能仪吹气时，对单次吹气进行的判断，经过数据分析单元对采集的吹气产生的相关数据处理后，通过显示屏显示数据，包括四种状态：
（1）.EV/FVC ＞ 0.05 && EV ＞ 0.15，起始犹豫或有吞吐，请重新测量，开始后直接呼气；
（2）.Tpef＞T×0.3，用力程度不够，请重新测量，用最大力气呼气；
（3）.T<6，呼气时长不足6秒，请重新测量，确保呼尽肺内所有气体；
（4）.F＞Fmin+2，可能存在咳嗽情况，请重新测量,避免咳嗽；
其次，每次吹气完毕时实时对F-V-T数据曲线依次判断:
（1）.若当前判断条件满足则弹起Dialog对应提示内容，且不再继续进行后续判断，操作为保存并继续测量和重新本次测量；
（2）.上述四种状态均不满足（也就是吹气合格）时，弹起Dialog提示本次呼气质量良好，请继续，操作为继续下一次测量；
（3）.按钮与交互：intn=1；
其中，按钮与交互，包括三种情形：
（1）.点击保存并继续测量或重新本次测量时，如果n<3,则将当前数据存为结果n，并新建结果(n+1)，n=n+1；
（2）.点击保存并继续测量时清空当前结果n的数据并开始接受肺功能仪新的数据；
（3）.点击保存并继续测量或继续下一次测量时，如果n=3,则将当前数据存为结果n，并弹起toast测量完成，采集测量数据，等待医生点击采集数据将数据上报；
S3、从吹气合格的F-V-T数据组中获取及计算以下数据:
（1）.isChild=trueifage<=6；
（2）.Vmax=多条F-V-T数据曲线中FVC的最大值；
（3）.Vmax'=多条F-V-T数据曲线中FVC的次大值；
（4）.Vdiff=Vmax-Vmax'；
S4、客户端不完全限制时，对Vmax和-Vmax'的定义分别用FVC和FEV1进行以下计算得到FVC质量等级和FEV1质量等级：
（1）qualityLevel =“A”if accessCount ＞= 3 && (isChild = false && Vdiff <=0.15 II isChild = true && (Vdiff <= 0.1 II Vdiff <= Vmax * 0.1))；
（2）qualityLevel =“B”if accessCount ＞= 2 && (isChild = false && Vdiff <=0.15 II isChild = true && (Vdiff <= 0.1 II Vdiff <= Vmax * 0.1))；
（3）qualityLevel =“C”if accessCount ＞= 2 && (isChild = false && Vdiff <=0.2 II isChild = true && (Vdiff <= 0.15 Il Vdiff <= Vmax * 0.1)；
（4）qualityLevel =“D”if accessCount ＞= 2 && (isChild = false && Vdiff <=0.25 II isChild = true && (Vdiff <= 0.2 II Vdiff <= Vmax * 0.1)；
（5）qualityLevel=“E”if accessCount ＞= 2 && (isChild = false && Vdiff ＞0.25 Il isChild = true && (Vdiff ＞ 0.2 && Vdiff ＞ Vmax * 0.1))；
（6）qualityLevel =“E”if accessCount = 1；
（7）qualityLevel =“F”if accessCount = 0。
2.根据权利要求1所述的一种肺功能仪的数据分析及质量控制仪器，其特征在于：所述数据分析仪器本体（1）壳体表面设置有显示屏，所述显示屏为触屏式，用于按照数据处理装置的控制信号输出对应的数据报告。
3.根据权利要求1所述的一种肺功能仪的数据分析及质量控制仪器，其特征在于：所述肺功能仪包括壳体、显示屏、气流管道及控制电路，所述显示屏设于壳体外侧，所述气流管道及控制电路封装于壳体内部；所述控制电路包括微控制器、电源、超声波传感器、存储芯片及无线通讯模块，所述显示屏、电源、超声波传感器、存储芯片及无线通讯模块分别与微控制器电连接，所述超声波传感器设于气流管道的两端。
4.根据权利要求1所述的一种肺功能仪的数据分析及质量控制仪器，其特征在于：所述数据交互单元，采用蓝牙4.0及4.0以上版本的协议。
5.根据权利要求1所述的一种肺功能仪的数据分析及质量控制仪器，其特征在于：所述年龄采集数据分类包括：＞6岁儿童及成人以及3-6岁。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的肺功能仪的数据分析及质量控制仪器的分析方法，其特征在于：所述呼气起始犹豫：外推容积（EV/Vexp/VBE）＞ 5%×FVC 且 ＞0.15；用力程度：呼气时，最大流速点(PEF)出现的时间Tpef，占吹气总时长T的比值＞30%，（遍历整个曲线数据集合，流速最大的值即为PEF）。
7.根据权利要求6所述的一种肺功能仪的数据分析及质量控制仪器的分析方法，其特征在于：步骤S2中所述的咳嗽记录状态为：一次呼气过程中，从呼气峰值（呼气流速最大值（PEF），图形尖峰位置）开始，不断记录当前位置出现的最小流速值 Fmin，若当前F＞ Fmin+ 2L/s，则判断为出现咳嗽。
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