[发明专利]用于测量气道阻力和肺顺应性的方法和装置

说明书

在非强制呼气期间，气道阻力和/或肺顺应性的测量是通过初始呼气闭塞，然后去除闭塞或打开快门来进行的。测量装置可以使用单个传感器来测量压力和流量。压力监视器可以检测到不恰当地强制呼气，从而发出错误信号，或者拒绝进行强制呼气试验中的压力和流量的测量。

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年11月6日提交的美国临时专利申请61/900,964的优先权。

技术领域

本申请涉及医疗诊断装置，更具体地涉及测量呼吸参数的装置，诸如气道阻力和肺顺应性。

背景技术

通常测量呼吸参数用以监测和诊断呼吸系统疾病的进展并形成治疗建议。使用有关气道阻力和顺应性的数据可能有助于确定病症，并对暴露于烟雾、生物或化学物质或患有慢性肺部疾病的个人进行适当的治疗。

有几种技术可用于测量气道阻力。强制振荡的技术测量总呼吸阻力，需要医疗人员的高水平专业知识。身体体积描记法测量气道阻力，但需要大型仪器且不易使用。

所谓的断路器或快门测量方法提供了确定气道阻力的替代方式，其需要病人的较小的配合。通过这种方法，测试者通过呼吸管呼吸。在第一步中，测量通过呼吸管的流量。在第二步骤中，呼吸管的打开由快门短暂地闭合。在关闭后的短时间内(通常从20毫秒到150毫秒)，口腔和呼吸管中的空气压力增加到在气流中断时对应于肺泡压力的水平。气流的测量值和产生的压力用于确定气道阻力。通常在测试期间与测试者的呼吸同步地重复进行多次气流中断。

中断技术的一个变体，称为“打开”的中断方法，其使用不同的测量顺序。测得的流量不是在气流中断之前，而是在快门打开后不久测量的。在这种方法中，较长的中断时间提供了肺泡和口腔压力之间更完整的平衡，从而提高气道阻力测量的准确性。根据这种方法，仅在吸气期间和吸气阶段的中间部分进行中断。在打开快门之后15至35毫秒期间的空气流平均化之前，立刻测量口腔压力。

Fairfax等人的专利US 5,634,471中已公开了集成了快门的流量计用以测量封闭结束后的呼气末流量(PEF)。根据该发明，测试者对在流管的远端具有最初封闭的装置进行强制呼气。所提出的呼吸动作包括在流管内的短暂的压力上升的相位，限定在快门被自动打开之后的大约200毫秒，即使压力尚未达到预设的快门打开阈值。该专利阐述了在闭塞结束之前的气压比例，和峰值气流等于气道阻力。

肌肉用于移动肺部和胸壁以呼吸，并且强制使用腹壁肌肉来进行额外的呼气。被动呼气或静息呼气是由于存储的弹性能量，从某些吸气阶段(完全吸气后能量更大)，肺和肋骨的回弹的过程。在常规活动期间的正常呼吸中，仅使用被动呼气。

Fairfax等人教导的方法的一个缺点在于：强制性呼吸相关的极端肌肉力量的情况导致胸腔内的高压力和气道变狭窄，甚至可能导致其塌陷，与正常情况下，安静的呼吸相比，导致全部支气管的气管阻力的基本不均匀分布。

该方法的另一个不准确的来源是太短的闭塞持续时间用来测定，这可能不足以平均肺泡和口腔压力，特别是对于具有中度和严重闭塞的气道的测试者。

US 5,634,471中描述的呼吸动作具有典型的强制呼气的通常较高打开压力的快门(10至20kPa)，其限定了对于气道阻力为200Pa·s/l的测试者可达到并超过50l/s的高峰值流量。这样的峰值流量很快就会排空肺部。这种高流量的精确测量是技术上具有挑战性的问题。除此之外，由于施加了假定由测试者产生的强制呼出的波形，用于确定肺参数例如顺应性的所需的峰值流量波形的详细分析变得容易出问题。

发明内容