[实用新型]强迫振荡肺功能测试装置

说明书

本申请提出一种强迫振荡肺功能测试装置，其中，装置包括咬嘴、气路通道、压力传感器、流量传感器、扬声器、扬声器驱动电路、控制单元、振荡源，在强迫振荡开始之前，先采集3‑5次使用者自主呼吸过程中的流量和压力信号，基于该压力和流量信号，做频谱分析，获得使用者个体化的呼吸运动的主频，该主频进一步处理后作为强迫振荡的激励信号的基频；以所述激励信号激励扬声器，使其对使用者的气道进行强迫振荡；在扬声器对使用者的气道进行强迫振荡时，通过压力传感器和流量传感测量气路中的强迫振荡压力和流量信号，以此辨识呼吸系统的力学特性。

技术领域

本发明涉及呼吸系统力学分析技术，尤其涉及一种强迫振荡肺功能测试装置。

背景技术

近年来，老人、儿童等敏感人群的呼吸系统疾病发病率以及哮喘、慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)患者的疾病发作率有不断增加的趋势。肺功能测试是胸肺疾病及呼吸生理的重要检查内容，对呼吸功能评价、呼吸系统疾病诊断及治疗效果评估具有重要意义。传统肺功能检测需要患者理解医生指令并给予配合，而老人、儿童、听障和智障患者等人群难以做到；此外，传统肺功能仪不能区分阻塞性通气功能障碍患者阻塞发生的部位。

振荡肺功能检测是基于强迫振荡技术的呼吸阻抗测量新方法，与传统肺功能仪以使用者作为信号源的被动测试方法不同，它是一种主动测量方法，利用仪器产生激励信号，检测使用者的反应。它可以测出气道、肺和胸壁的粘性阻力、弹性阻力和惯性阻力，能够反映气道和肺顺应性的改变，分辨吸气相和呼气相的阻力变化，区分气道阻塞部位、严重程度和呼吸动力学等特征，对于哮喘、COPD等阻塞性通气功能障碍的检测具有明显的优势。此外，这种测试方法在自然呼吸状态下即可进行，不需要测试者的主动配合，非常适用于老人及幼儿等。FOT(Forced oscillatory technology，强迫振荡技术)是一种无创技术，无需使用者主动配合，测量过程只需要使用者平静地进行自主呼吸，即可非常灵敏地测试出呼吸系统力学特性参数，特别适合于老年人、儿童使用；它可以分辨吸气相和呼气相阻力变化，对于辨别慢性阻塞性肺疾病和哮喘具有重要意义；另外它有助于对吸烟患者呼吸系统病变的辨识，可以帮助临床早期诊断由吸烟导致的呼吸功能改变。因而，FOT在呼吸系统疾病诊断和指导用药方面具有广阔的应用前景。

强迫振荡技术最早由Dubois等于1956年提出，经过60年的发展，目前已由实验室原型技术发展成为临床呼吸系统疾病诊断的应用技术，国际上一些单位推出了相关产品，欧洲呼吸协会针对强迫振荡技术的临床应用也已提出了相应的技术规范。强迫振荡技术是一种主动测量呼吸系统力学特性的技术，其核心思想是将人体的呼吸系统视为一个“黑箱”，利用系统辨识的原理，通过外界施加不同类型的压力振荡，测量呼吸系统的响应，即压力、流量，进而辨识出呼吸系统阻抗。

FOT通过压力振荡源施加连续的激励信号以检测系统的响应，FOT常采用的激励信号有三种，分别为单频正弦信号、伪随机信号(多正弦组合)、周期脉冲信号。单频正弦信号因实现容易，信噪比高，对硬件部分要求较低，在FOT 的技术早期得到了广泛使用，但单频正弦信号若要实现多个频率点的呼吸阻抗测量，需要依次扫频，存在检测时间偏长和时间分辨率较低的问题，后来相继出现了伪随机多正弦组合和周期性脉冲等激励信号。伪随机多正弦组合和周期性脉冲信号能够在较短的时间内产生呼吸系统辨识所需的持续激励信号，使呼吸系统在多个频率点被充分激励，因此能够有效缩短检测时间，并具有较高的时间分辨率，目前市场上的振荡肺功能产品多以伪随机正弦组合和周期性脉冲两种方式来实现呼吸系统力学特性辨识，代表性的产品有德国JEAGER公司的 MasterScreen IOS、日本Chest公司的MostGraph以及美国的Resmon公司的PRO FULLFOT等产品。