[发明专利]一种潮气呼气测定呼出气一氧化氮浓度方法及装置

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。

由于呼气ＮＯ与呼气流速有关，且容易受到鼻腔气的干扰，因而ATS/ERS推荐的标准化呼气一氧化氮测量方法用于测量下呼吸道的炎症，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）。

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。

对于不能自主控制呼吸的低龄儿童和重病患者，必须采样潮式呼吸的方法进行采样分析，相比标准呼气一氧化氮采样分析方法，潮式呼吸涉及到更高呼气流速、更浅的呼吸，更短的呼吸时间周期，在这种条件下是否能获得重复可靠且具有临床指导意义的数据一直是该行业关心的热点。

目前关于潮气呼气一氧化氮检测已提出并尝试了以下三种方法：

1.  三室模型潮式呼气NO测试技术（J Appl Physiol 96: 1832-1842, 2004）：根据三室模型分析潮式呼吸过程中呼气NO浓度的变化，通过数值模拟方法求解Jaw及Ca, 但由于数据质量较差及数据处理复杂，方法较难推广应用；

2.  二室模型潮式呼气NO测试技术(US2012/123288A1)：以呼气NO气体交换二室模型为基础，通过测量潮气呼气过程中NO浓度变化达到稳态时的数值反推标准呼气流量下的呼气NO浓度，通过改变潮气呼气阻力可调整潮气呼气流量， 根据多个呼气流量及对应的稳态呼气NO浓度，通过数值算法求解呼气NO的各项参数。该方法对传感器的响应时间要求较高，且数值算法需要预设一些参数，应用起来较为复杂；另外，由于数据处理所依据的是稳态模型，而对于婴幼儿每分钟20~40次呼吸的呼吸频率，呼气NO浓度可能达不到上述模型假定的要求, 由此可能导致较大的测量偏差； 

3.  直接潮气面罩呼气采样入气袋：这是最简单的潮气采样方式（目前所做的临床应用研究也最多），适用于3岁以下婴幼儿儿童，虽然从严格意义上讲，由于采样过程未规范化，影响测量结果的因素较多，测量的重复性较差，但由于对婴幼儿没有更好的采样分析方式，大量的临床应用研究表明，该采样方式所获得测量值在临床诊断及监控还存在重要的参考价值。

如果有一种方法能将潮气测量结果与ＡＴＳ推荐的标准采样测量结果关联起来，这样在临床应用上就能参考现有根据海量研究结果总结出来的呼气ＮＯ检测临床应用指南，因而具有非常重要的意义。目前针对潮气采样标准化技术的研究越来越多，相信不久就会提出有越来越多的解决方案，本发明方法只是众多方案的一种。

发明内容

本发明根据呼气一氧化氮双室模型，对潮气呼气过程NO的产生及传质过程进行分析，建立潮气呼气简化模型，并依此提出潮气呼气测试方法及装置，克服了上述方法的缺陷，所述采样装置可与商品化的肺功能仪、呼气机直接连接，适用于婴幼儿及重症病人的测量。

1. 模型介绍

图1是呼气一氧化氮的二室生理模型，以下对潮气分析过程的分析依此模型而进行：将呼吸过程中气体的路径分为三个部分：空气、气道和肺泡。潮气呼吸过程分为：吸（吸入空气，通过气道后到达肺泡）和呼（将肺泡中气体通过气道呼出到空气中）。

在分析过程中涉及到的参数及其意义如表1所列：