[发明专利]呼吸力学监测系统中容错的方法和装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种医用的呼吸力学监测系统，尤其涉及一种呼吸力学监测系统中容错的方法和装置。

【背景技术】

在医用监护中，呼吸力学模块可以直接测量出人体呼吸气流的流量和气路中的压力，并描绘出两个基本参数的实时呼吸波形，利用这两个参数周期性的变化规律计算出18个临床使用的导出参数。呼吸力学模块得到这些参数后以串行通讯的方式发送这些参数的数值去控制麻醉机、呼吸机或监护仪。由于呼吸力学监测参数直接对麻醉机、呼吸机的通气控制起反馈作用，如果这些参数有误，可能导致麻醉机、呼吸机或监护仪错误动作，从而导致通气的严重失常，甚至危及病人的生命。所以在呼吸力学监测系统中，呼吸波形周期及吸气相和呼气相的相位识别尤为重要，因为呼吸周期和相位识别错误就会输出错误的导出参数，例如在吸气相时输出非吸气相的参数，或不在吸气相时输出吸气相的参数，这些都会导致麻醉机、呼吸机或监护仪错误控制。

现有的呼吸力学监测系统中的呼吸周期及相位识别通常用到的是零点跨越式波形识别方法，这是新近兴起的一种比较可靠的波形识别方法。这种识别方法将呼吸周期分为两个相1和2，和一个临界点3。通过对流量数值的判断改变呼吸相位标识变量的数值，从而判断呼吸周期乃至一个周期的不同阶段(如图1所示)。下面举例说明这种波形识别的方法：设当前流量采样点的标识为cur_point_sign，前一个采样点的正、负标识为pre_point_sign，当采样点的标识置为1时表示当前流量为正，当采样点的标识置为-1时表示当前流量为负；呼吸周期所处阶段为wave_counter，其中wave_counter等于“1”表示呼吸周期处于吸气相；wave_counter等于“2”表明呼吸周期处于呼气相；wave_counter等于“3”表示呼吸周期结束点，wave_counter等于“0”表示未识别到呼吸波形。则呼吸识别的流程如图2所示。

根据实时的流量值，识别出呼吸周期。如果流量的值大于零点逾越值，则认为流量符号为正，cur_point_sign置1；如果流量的值小于负的零点逾越值，则认为流量符号为负，cur_point_sign置-1。关键点符号等于当前点符号与前一点符号的乘积，若为负则波形计数器加1；当前点标识cur_point_sign的符号付给前一点标识pre_point_sign的符号。由于“1”点应该是吸气起始点，所以当波形计数器等于1而流量小于负零点逾越值时(说明呼吸正处于呼气阶段)，将其置0。这样，当呼吸周期处于吸气相的时候wave_counter＝1；处于呼气相时wave_counter＝2；呼吸周期结束时wave_counter＝3，同时进入下一周期的吸气相。当wave_counter＝0时，呼吸力学检测系统不输出呼吸参数，当wave_counter＝1时，输出是吸气相的参数，当wave_counter＝2时，输出的是呼气相的参数。

目前的呼吸力学监测大都采用这种呼吸识别方法，但在实际应用中会存在各种干扰，例如机械噪声干扰、阀门性能干扰、零点漂移以及突发性异常呼吸等都会使呼吸波形异常，导致呼吸波形识别失败。

机械噪声即包括外界对流量传感器的物理碰撞所引入的高频(与呼吸频率相比，下同)震荡信号也包括外界噪声气流干扰形成的高频虚假信号。

阀门性能干扰通常出现在麻醉机和呼吸机的机械通气情况下。由于吸气阀关闭不严(调查发现市场上多数吸气阀或轻或重的具有此特征)，指令通气从吸气相向呼气相转变的时候，流量波形通常会出现一些高频震荡波(如图3所示)。实验中观察发现，这些震荡波的幅度比较可观，通常可以达到3～5LPM。这给波形识别引入了相当大的风险。

零点漂移是普通差分放大电路难以避免的问题。如果零点飘忽不定而没有容错机制，波形识别机制会错误的把这样的漂移判断为呼吸周期。

另外，由于病人咳嗽或打喷嚏，在没有容错机制的情况下也会引起监测参数的突变，导致参数计算错误，甚至波形识别错误。

但是这种零点跨越式波形识别方法的容错机制不理想，不能有效解决这些干扰问题，其缺点主要体现在：

1.呼吸周期识别以零点为跨越点，当没有呼吸波形时，微弱的干扰信号会被错误的当作呼吸波形进行识别；

2.对于图1这样的高频尖峰，该识别方法会当作正常呼吸波形进行处理；

3.在病人出现咳嗽、打喷嚏这种引发异常流量波形的情况下，该识别方式缺乏处理机制。

为了确保能正常使用，因此建立一系列针对这种识别方法而又适合临床需求的容错机制，对原有方法进行改进相当急迫。

【发明内容】