一种基于呼吸装置的肺弹性系数测量方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术能够适用于呼吸装置的实时调节和自动调节。

A measurement method and system of pulmonary elasticity coefficient based on respiratory device

【技术实现步骤摘要】
一种基于呼吸装置的肺弹性系数测量方法及系统
本专利技术涉及呼吸装置领域，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。
技术介绍
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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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，其特征在于，该测量方法包括：/n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；/n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；/n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；/n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；/n...

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，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。


2.根据权利要求1所述的基于呼吸装置的肺弹性系数测量方法，其特征在于，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；
按照公式计算所述肺弹性变量系数，其中fg(V)为肺弹性变量系数，i表示各数据中心点，Pi为第i个数据中心点的管道末端压力，V为除数据中心点以外的其他样本数据的肺内气体体积，Vi为第i个数据中心点的肺内气体体积，σ为光滑因子。


3.根据权利要求1所述的基于呼吸装置的肺弹性系数测量方法，其特征在于，所述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，具体包括：
建立基本呼吸方程：



其中Pao(t)为管道末端压力，为Pao(t)的一阶导数，Pl(t)为肺内部压力，Pr(t)为呼吸装置管道压力损耗，V(t)为肺内气体体积，为V(t)的二阶导数，Peea为呼吸末端肺泡压力，e(t)为误差值；
将所述基本呼吸方程进行关系转换，得到转换后的呼吸方程：



其中cfg构成所述肺弹性系数，c为肺弹性常数系数，fg为肺弹性变量系数，为V(t)的一阶导数，F(t)为管道气体流量，为F(t)的一阶导数，a、c、fg、r1、r2、b均为系数；
将所述转换后的呼吸方程转换为矩阵形式，得到矩阵表达式：



其中，为已知量矩阵，θg为待求量矩阵，


4.根据权利要求3所述的基于呼吸装置的肺弹性系数测量方法，其特征在于，所述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，具体包括：
对所述矩阵表达式的两侧进行积分运算，得到积分表达式；
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积分表达式，利用最小二乘法求解，得到所述待求量矩阵内各元...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉欣，金江春植，白晶，
申请(专利权)人：北华大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22