[发明专利]一种基于呼吸装置的肺弹性系数测量方法及系统

说明书

本发明公开一种基于呼吸装置的肺弹性系数测量方法及系统。肺弹性系数为肺内部压力与肺体积的商。该测量方法包括：获取呼吸装置检测到的一个呼吸周期内的管道末端压力、肺内气体体积和管道气体流量；根据管道末端压力和肺内气体体积利用基于广义回归神经网络计算肺弹性变量系数；建立表达管道末端压力、肺内气体体积、管道气体流量、肺弹性常数系数和肺弹性变量系数之间关系的呼吸方程；将管道末端压力、肺内气体体积、管道气体流量和肺弹性变量系数代入呼吸方程，利用最小二乘法求呼吸方程的解，得到肺弹性常数系数；将肺弹性常数系数乘以肺弹性变量系数得到肺弹性系数。本发明能够适用于呼吸装置的实时调节和自动调节。

技术领域

本发明涉及呼吸装置领域，特别是涉及一种基于呼吸装置的肺弹性系数测量方法及系统。

背景技术

当处于特殊环境下进行作业(例如水中营救溺水人员)或为临床病人供氧时通常需要配备呼吸装置。现有的呼吸装置大多具有自动调节通气量和/或通气压力的功能。

目前自动调节通气量的方式一般按照分钟通气量＝潮气量×通气频率来估算的。其中成人的潮气量根据体重按照6～8ml/kg估算，儿童的潮气量根据体重按照15～23ml/kg估算，成人通气频率为14～20次/分，儿童通气频率为18～40次/分。

自动调节通气压力的方式一般为为保证通气安全设置压力上下限。成人压力上限一般为50～60cmH₂O，儿童压力上限一般为20～40cmH₂O。

通气量和通气压力的双重调节方式一般为以固定压力通气，通气量不足时以固定容量的通气量来补充。该调节方式需要监测肺功能指标从而自动调节。但所监测的功能指标局限于潮气量的测定，而潮气量的测定的任何误差都会导致呼吸装置自动调控的失误。

对于呼吸装置的自动调节，比较理想的状态是根据人体的差异进行自适应调节。该差异体现在肺弹性系数等特性上。虽然肺弹性系数能够很好的适用于呼吸装置的自动调节，但肺弹性系数的测量需要暂时阻断人的呼吸气流，给人带来一定的痛苦，不适用于呼吸装置的实时调节和自动调节。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于呼吸装置的肺弹性系数测量方法及系统，适用于呼吸装置的实时调节和自动调节。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于呼吸装置的肺弹性系数测量方法，所述肺弹性系数为肺内部压力与肺体积的商；所述肺弹性系数为肺弹性常数系数和肺弹性变量系数相乘的积，该测量方法包括：

获取呼吸装置检测到的一个呼吸周期内的管道末端压力、肺内气体体积和管道气体流量；

根据所述管道末端压力和所述肺内气体体积利用基于广义回归神经网络计算所述肺弹性变量系数；

建立表达管道末端压力、肺内气体体积、管道气体流量、肺弹性常数系数和肺弹性变量系数之间关系的呼吸方程；

将所述管道末端压力、所述肺内气体体积、所述管道气体流量和所述肺弹性变量系数代入所述呼吸方程，利用最小二乘法求所述呼吸方程的解，得到所述肺弹性常数系数；

将所述肺弹性常数系数乘以所述肺弹性变量系数得到所述肺弹性系数；所述肺弹性系数用于调节所述呼吸装置的通气量和/或通气压力。

可选的，所述根据所述管道末端压力和所述肺内气体体积利用基于广义回归神经网络计算所述肺弹性变量系数，具体包括：

将一个呼吸周期内的管道末端压力和肺内气体体积数据作为样本数据，从呼气阶段的样本数据中选取N个数据中心点，从吸气阶段的样本数据中选取N个数据中心点；