提供了一种不需要严格控制呼气流量的呼气一氧化氮测量方法，只要在呼气压力大于5cmH2O的条件下持续呼气，在呼气过程中实时监控并记录呼气流量曲线，测量至少一个呼气时间点上的呼气NO浓度，然后根据呼气流量曲线及所测量的呼气NO浓度计算呼气各项参数，该方法也可用于潮式呼吸采样分析呼出气一氧化氮浓度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及呼气一氧化氮测量方法和设备。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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， 利用本专利技术方法，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。本专利技术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(CeNO)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JawNO, pl/s)，NO在气道的扩散能力(DawNO, pl*s-1*ppb-1)，和稳态下的肺泡气浓度(CaNO, ppb)。最大气道壁通量JawNO(pl/s)和呼气流速F无关；CawNO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)当VE >5*DawNO ml/s 或50 ml/s（健康人）时，该方程可简化为 (2)一般来说，CaNO<2% CawNO，且J’awNO=DawNO *CawNO，以上方程可简化为 (3)由此，通过对不同呼气流量（F）下的CeNO浓度的测定，可以求得肺泡气浓度CaNO，最大气道壁通量Jaw。由于气道壁持续产生NO并扩散到气道中，且气道死体积较大（Vaw），为了获得稳定的呼气NO浓度，ATS对呼气流量及呼气时间都做了要求，只有保持呼气流量并维持一定时间后，才能获得稳定可靠的呼气NO浓度并指导临床应用。而当呼气流量在呼气采样过程中出现波动时，需要对上述公式进行修正。根据二室模型，当呼气流量较大时（如>50ml/s）,气道壁浓度（CawNO）远大于气道内NO浓度，此时JawNO基本等于最大气道壁通量J’awNO,与呼气流量无关，如气道死腔气体积为Vaw, 保留时间τ（气体从肺泡呼出到从口呼出所用时间），呼气流量为F。有： （4）当呼气时间t大于τ(F)时，呼出气NO浓度Ce，为肺泡气NO浓度Ca与气道产生的NO浓度Cb之和，其中Cb为τ(F)时间内气道壁扩散到气道内的NO总体积除以气道体积，即：， （5）所以： （6）如受试者气道死腔气体积Vaw已知，只要实时记录呼气流量及气对应的呼气NO浓度,理论上只要进行两次测量（两次测量的τ不同），根据（6）式便可建立联立方程求解Ca及Jaw，进而推算标准呼气流量下的呼气NO浓度。两次测量可以通过两次呼气实现，也可以在一次呼气过程中改变呼气流量来实现，此时只要能记录不同时间点的的呼气NO浓度，通过不同呼气时间点上的NO浓度与其对应的呼气保留时间（根据呼气流量曲线积分计算所得）的关系可以建立联立方程组直接计算Ca及Jaw。如果只需要测量标准呼气条件下的呼气NO浓度,也可以采用以下的近似方法：设标准呼气条件下的呼气NO浓度为Ce, 标准流量（50ml/s）下的气道保留时间τ0=Vaw/50， (7)在Ca较小及τ（F）与τ0相差不大（小于等于50%）时，（7）式的第2项可忽略（一般Ca<3ppb，只要（τ0-τ（F））/τ（F）小于1，忽略第2项导致的偏差不大于3ppb）（可近似根据τ（F）与Ce(F)估算标准呼气流量下的呼气NO浓度(如(8)式)： (8)由上所述可见，实现本专利技术方法的条件只有两点：一是控制呼气阻力大于5cmH2O，这ATS标准所述关闭软本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种不需要控制呼气流量的呼出气一氧化氮测量方法，其特征在于：在呼气压力大于5cmH2O的条件下持续呼气且呼气总体积大于气道死腔气体积，在呼气过程中实时监控并记录呼气流量曲线，测量至少一个呼气时间点上的呼气NO浓度，根据呼气流量曲线及所测量的呼气NO浓度计算呼气各项参数。
【技术特征摘要】
1.一种不需要控制呼气流量的呼出气一氧化氮测量方法，其特征在于：在呼气压力大于5cmH2O的条件下持续呼气且呼气总体积大于气道死腔气体积，在呼气过程中实时监控并记录呼气流量曲线，测量至少一个呼气时间点上的呼气NO浓度，根据呼气流量曲线及所测量的呼气NO浓度计算呼气各项参数。
2.如权利要求1所述不需要控制呼气流量的呼出气一氧化氮测量方法，其特征在于：呼气流量曲线用于计算不同呼气时间点的呼气保留时间τ，其中呼气保留时间τ与气道死腔气体积 及呼气流量t间满足关系 。
3.如权利要求1所述不需要控制呼气流量的一氧化氮测量方法，其特征在于：测量呼气采样结束时呼气NO浓度，并根据该点呼气保留时间τ推算50ml/s标准呼气条件下的呼气NO浓度Ce，计算公式为： ，其中τ0为标准呼气50ml/s条件下的呼气保留时间，τ(F)为本呼气采样时间点的呼气保留时间，Ce(F)为本呼气采样时间点的呼气NO浓度。
4.如权利要求1所述不需要控制呼气流量的呼出气一氧化氮测量方法，其特征在于：通过至少两次不同呼气流量下的测量，根据公式： ，计算肺泡N...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩益苹，韩杰，谢雷，曹青，郭世英，邓中全，
申请(专利权)人：无锡市尚沃医疗电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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