[发明专利]一种不需要控制呼气流量的呼出气一氧化氮测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及呼气一氧化氮测量方法和设备。

背景技术

呼气一氧化氮作为气道炎症的标志物用于哮喘等呼吸病的检测分析已经获得医疗界充分肯定。美国胸腔协会和欧洲呼吸协会在2005年联合制定与公布了进行该测量的标准化方法（“ATS/ERS Recommendations for Standardized Procedures for the Online and Offline Measurement of Exhaled Low Respiratory Nitric Oxide and Nasal Nitric Oxide, 2005”），2011年提出了其临床应用指南（An Official ATS Clinical Practice Guideline: Interpretation of exhaled Nitric Oxide Level( FeNO) for Clinical Applications），这些标准与指南用来指导如何进行检测与将检测结果用于哮喘等呼吸病的诊断与疗效评价。

ATS/ERS推荐的标准化呼气一氧化氮测量方法用于测量上呼吸道的炎症，要求在至少5cmH₂O的呼气压力下，在50ml/s 的固定呼气流速下进行单次持续呼气10秒（或儿童6秒），这对于儿童及部分由呼吸系统疾病的成年人来说，存在一定的困难，美国FDA对NIOX MINO（Aerocrine AB公司）指出，测量呼气NO浓度需要受过训练的保健专业人员指导，并且该测量不能用于婴儿或7岁以下的儿童。

以恒定流速呼气最直接的方法是通过测量呼气流速并指示，然后呼气者通过指示的反馈信号自主调节呼气力度来实现，在实际应用过程中发现，要将呼气流速在2~3秒时间内持续控制在45~55ml/s范围内还是有一定难度的。

为了降低呼气流量控制的难度，Aerocine设计了一款自力式呼气流量控制器并用于其产品，GE等提供呼气一氧化氮检测的厂商在呼气一氧化氮检测设备上都选配了呼气流量控制器。

尚沃医疗电子提供的解决方案为：将流量传感器与流量控制器组合成一个流量自动反馈控制系统，受试者持续呼气时，流量传感器测量呼气流量，并将数据传输给流量控制器，所述流量控制器将该数据与预设的目标流量进行比较，并及时调整呼气管路的通径（流量过大时将通径调小，流量过小时将通径调大），从而实现对呼气流量的控制。

上述方法都有效地降低了呼气流量控制的难度，扩展了呼气NO测量的适用人群，但还是有些病人借助上述方法还是不能成功采样。理想的方法是只要随意呼口气或者进行正常的潮气呼气就能测量出其呼气NO浓度并换算成ATS标准呼气条件下的呼气NO浓度。

针对这一问题，Philips（US2012/123288A1）指出：在受试者执行潮式呼吸的多次呼气期间获得呼气流速和呼气NO浓度的多个测量结果，然后将所述测量结果应用到描述呼出一氧化氮的流量相关性模型，以及使用所述模型导出与固定流速的呼出一氧化氮的值。这种方法利用了潮气呼吸操纵期间获得的测量结果，由于潮气呼气可自己执行而无需指导，更适合于低龄儿童和重病患者。

需要指出的是，但该专利所描述的分析方法依据的模型还是稳态呼气的模型，该模型用于计算的数据是在不同流量下达到稳态的呼气NO浓度，而婴幼儿每分钟20~40次呼吸的呼吸频率似乎达不到上述模型假定的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种不需要严格控制呼气流量的一氧化氮测量方法和装置， 利用本发明方法，只要随意持续呼气一段时间（不需要控制流量），就能测量出其呼气NO浓度并换算成ATS标准呼气条件下的呼气NO浓度。

本发明方法参考了文献中报道的肺中NO产生和扩散的双室模型。

该模型认为呼气一氧化氮浓度(Ce_NO)由两部分构成，分别来自于肺泡区和气道区（如图1所示），浓度值取决于三个与流量变化无关的参数：来源于气道壁的NO总流量(最大气道壁通量Jaw_NO, pl/s)，NO在气道的扩散能力(Daw_NO, pl*s^-1*ppb^-1)，和稳态下的肺泡气浓度(Ca_NO, ppb)。最大气道壁通量Jaw_NO(pl/s)和呼气流速F无关；Caw_NO指气道壁NO浓度。

在呼气流量保持恒定时，各参数间满足关系如下关系式：

    (1)