專利名稱：一種無創(chuàng)通氣接口檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種無創(chuàng)通氣接口檢測系統(tǒng)，具體涉及對無創(chuàng)通氣接口(鼻罩、口鼻罩、面罩等)漏氣的檢測與佩戴無創(chuàng)通氣接口的舒適度的測評。
背景技術(shù)：
呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)生率逐年上升，呼吸系統(tǒng)疾病死亡率居所有疾病的第四位。機械通氣是治療呼吸系統(tǒng)疾病實現(xiàn)生命支持的重要手段，其中的無創(chuàng)通氣多用于慢性阻塞性肺疾病、急性心源性肺水腫和睡眠呼吸暫停綜合癥等常見的呼吸系統(tǒng)疾病。與有創(chuàng)通氣相比，無創(chuàng)通氣無需氣管插管，通過患者佩戴鼻罩、口鼻罩、面罩等與呼吸機等接口部件連接，避免了對患者的創(chuàng)傷，也降低了感染的幾率。但漏氣與患者耐受也是無創(chuàng)通氣必須解決的問題。目前無創(chuàng)通氣的接口形式多樣，有鼻罩、口鼻罩、面罩等，通過不同類型的連接固定在面部，各連接部件對頭部產(chǎn)生響應(yīng)的壓力，壓力過大時產(chǎn)生患者不耐受。有時為了防止面部皮膚和無創(chuàng)通氣接口間產(chǎn)生縫隙漏氣，便加強連接固定裝置，由此可能產(chǎn)生佩戴的不適，降低·了患者的耐受。如何評價無創(chuàng)通氣接口，并進行適于個體的選擇是有待解決的問題。本發(fā)明構(gòu)建了一個無創(chuàng)通氣接口檢測系統(tǒng)，可以實現(xiàn)接口漏氣量與佩戴舒適程度的同時檢測，將無創(chuàng)通氣接口佩戴在三維頭部模型上，并將該系統(tǒng)檢測氣源與無創(chuàng)通氣接口相連，利用患者頭部三維掃描生產(chǎn)頭部模型，結(jié)合頭部分布的傳感器可檢測佩戴無創(chuàng)通氣接口時頭部各處的受力情況，同時通過比對檢測氣源與模擬氣管處的實際流量與壓力，可估算佩戴該接口時漏氣的程度，評價佩戴該無創(chuàng)通氣接口供氣效能，進而實現(xiàn)對無創(chuàng)通氣接口的綜合評價及個性化選擇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要構(gòu)建一種無創(chuàng)通氣接口檢測系統(tǒng)及其檢測方法，該系統(tǒng)可根據(jù)患者個體的頭部特征檢測佩戴不同無創(chuàng)通氣接口時的漏氣程度及舒適程度，可用于指導(dǎo)無創(chuàng)通氣接口的設(shè)計，亦可用于個體長期使用無創(chuàng)通氣時接口配件的選擇。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是一種無創(chuàng)通氣接口檢測系統(tǒng)，包括能產(chǎn)生指定波形的可控檢測氣源，一個帶有表面壓力傳感器的三維人體頭部模型，人體呼吸系統(tǒng)模型和用于檢測控制的微處理器，其特征在于，所述三維人體頭部模型表面分布有壓力傳感器，所述人體呼吸系統(tǒng)模型內(nèi)配有流量及壓力傳感器，所述檢測氣源可提供兩種不同模式的供氣，所述微處理器能實現(xiàn)對無創(chuàng)通氣接口供氣效能及佩戴舒適程度的分析。進一步，上述三維人體頭部模型的形狀可由實際患者頭部三維掃描得到，從而實現(xiàn)對個體佩戴舒適程度的評價，以及接口的選擇。進一步，上述述三維人體頭部模型表面分布有多個壓力傳感器，可用于檢測無創(chuàng)通氣時由于佩戴面罩等接口裝置時頭部各局部受力情況以分析無創(chuàng)通氣接口的舒適程度。再進一步，針對檢測需求，按照多種呼吸機管道和患者氣道接口形式(包括全面罩、面罩、鼻罩等)，壓力傳感器放置于如下面部特征點處特征點I :鼻骨靠近鼻根端，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時的壓力；特征點2 :鼻下唇上人中處，可檢測佩戴鼻罩時的壓力；特征點3 :頦上下唇點，可檢測佩戴口鼻罩；特征點4 :額頭中心點，可檢測佩戴鼻罩時的固定裝置對頭部的壓力；特征點5 :中央矢狀面上，頭頂部和后部45°范圍的黃金點，可測佩戴面罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力；特征點6 :兩耳上部連線與頭部矢狀面的交點，可測佩戴面罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力；
特征點7 :兩耳下部連線與頭部矢狀面的交點，可測佩戴面罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力；特征點8 :右側(cè)眉骨上方與特征點4等高點，可檢測佩戴鼻罩時的固定裝置對頭部的壓力；特征點9 :右側(cè)鼻翼上眼下，靠近鼻骨處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時的壓力；特征點10 :右側(cè)眼角下顴骨處，可測佩戴面罩時固定帶在臉部局部產(chǎn)生的壓力；特征點11 :右側(cè)面頰鼻翼外側(cè)Icm處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時在臉部局部產(chǎn)生的壓力；特征點12 :右側(cè)嘴角外側(cè)面頰處，可檢測佩戴口鼻罩時在臉部局部產(chǎn)生的壓力；特征點13 :右側(cè)下頜角處，可檢測佩戴口鼻罩時在臉部局部產(chǎn)生的壓力；特征點14 :右側(cè)顳骨位于耳上緣處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力；特征點15 :右側(cè)顳骨位于耳后側(cè)上處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力；特征點16 :右側(cè)耳下端與特征點7連線的中點，可檢測佩戴口鼻罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力；特征點17 :左側(cè)眉骨上方與特征點4等高點，可檢測佩戴鼻罩時的固定裝置對頭部的壓力；特征點18 :左側(cè)鼻翼上眼下，靠近鼻骨處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時的壓力；特征點19 :左側(cè)眼角下顴骨處，可測佩戴面罩時固定帶在臉部局部產(chǎn)生的壓力；特征點20 :左側(cè)面頰鼻翼外側(cè)Icm處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時在臉部局部產(chǎn)生的壓力；特征點21 :左側(cè)嘴角外側(cè)面頰處，可檢測佩戴口鼻罩時在臉部局部產(chǎn)生的壓力；特征點22 :左側(cè)下頜角處，可檢測佩戴口鼻罩時在臉部局部產(chǎn)生的壓力；特征點23 :左側(cè)顳骨位于耳上緣處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力；特征點24:左側(cè)顳骨位于耳后側(cè)上處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力；特征點25 :左側(cè)耳下端與特征點7連線的中點，可檢測佩戴口鼻罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力；
進一步，如上所述檢測系統(tǒng)自帶檢測氣源，檢測氣源包括控制系統(tǒng)可產(chǎn)生指定通氣波形，其中包括實現(xiàn)定壓通氣和恒流通氣；進一步，如上所述人體頭部三維模型經(jīng)模擬氣管與模擬肺相連，并且在模擬氣管中段放置流量及壓力傳感器，用于檢測肺部通氣的實際波形。進一步，如上所述該系統(tǒng)包括一個微處理單元，能評價無創(chuàng)通氣接口(包括鼻罩、口鼻罩、全面罩等)舒適程度，該微處理單元通過獲取人體頭部三維模型的中25個特征點處傳感器檢測的壓力值，與人體頭部正常狀態(tài)下的耐受值進行對比，當(dāng)任意點壓力值大于耐受值時，給予“不舒適”的評價，當(dāng)所有點的壓力值均小于耐受值時，給予“舒適”的評價。進一步，如上所述該系統(tǒng)包括一個微處理單元，能評價無創(chuàng)通氣接口(包括鼻罩、口鼻罩、全面罩等)的漏氣程度，該微處理單元通過獲取自帶檢測氣源所提供的通氣波形以及傳感器所測實際波形，并進行實際通氣波形與實際波形的對比，進而估算漏氣程度，評判供氣效能。


圖I系統(tǒng)構(gòu)成示意2人體頭部三維模型正面?zhèn)鞲衅鞣胖檬疽?人體頭部三維模型側(cè)面?zhèn)鞲衅鞣胖檬疽鈭D，Ca)右側(cè)，(b)左側(cè)圖4人體頭部三維模型后側(cè)方傳感器放置示意5系統(tǒng)使用示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細(xì)說明。如圖I所示一種無創(chuàng)通氣接口檢測系統(tǒng)包括能產(chǎn)生指定波形的可控檢測氣源，一個帶有表面壓力傳感器的三維人體頭部模型，包括模擬氣管和模擬肺的人體呼吸系統(tǒng)模型和用于檢測控制的微處理器。其中(I)系統(tǒng)通過三維掃描等手段根據(jù)患者實際的頭部特征構(gòu)建一個三維頭部模型，將三維頭部模型經(jīng)模擬氣管與模擬肺連接。(2)如圖2-4所示，在三維頭部模型的25個特征點上放置壓力傳感器特征點I :鼻骨靠近鼻根端，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時的壓力；特征點2 :鼻下唇上人中處，可檢測佩戴鼻罩時的壓力；特征點3 :頦上下唇點，可檢測佩戴口鼻罩；特征點4 :額頭中心點，可檢測佩戴鼻罩時的固定裝置對頭部的壓力；特征點5 :中央矢狀面上，頭頂部和后部45°范圍的黃金點，可測佩戴面罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力；特征點6 :兩耳上部連線與頭部矢狀面的交點，可測佩戴面罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力；特征點7 :兩耳下部連線與頭部矢狀面的交點，可測佩戴面罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力；特征點8 :右側(cè)眉骨上方與特征點4等高點，可檢測佩戴鼻罩時的固定裝置對頭部的壓力；特征點9 :右側(cè)鼻翼上眼下，靠近鼻骨處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時的壓力；特征點10 :右側(cè)眼角下顴骨處，可測佩戴面罩時固定帶在臉部局部產(chǎn)生的壓力；特征點11 :右側(cè)面頰鼻翼外側(cè)Icm處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時在臉部局部產(chǎn)生的壓力；特征點12 :右側(cè)嘴角外側(cè)面頰處，可檢測佩戴口鼻罩時在臉部局部產(chǎn)生的壓力；特征點13 :右側(cè)下頜角處，可檢測佩戴口鼻罩時在臉部局部產(chǎn)生的壓力；特征點14 :右側(cè)顳骨位于耳上緣處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力； 特征點15 :右側(cè)顳骨位于耳后側(cè)上處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力；特征點16 :右側(cè)耳下端與特征點7連線的中點，可檢測佩戴口鼻罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力；特征點17 :左側(cè)眉骨上方與特征點4等高點，可檢測佩戴鼻罩時的固定裝置對頭部的壓力；特征點18 :左側(cè)鼻翼上眼下，靠近鼻骨處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時的壓力；特征點19 :左側(cè)眼角下顴骨處，可測佩戴面罩時固定帶在臉部局部產(chǎn)生的壓力；特征點20 :左側(cè)面頰鼻翼外側(cè)Icm處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時在臉部局部產(chǎn)生的壓力；特征點21 :左側(cè)嘴角外側(cè)面頰處，可檢測佩戴口鼻罩時在臉部局部產(chǎn)生的壓力；特征點22 :左側(cè)下頜角處，可檢測佩戴口鼻罩時在臉部局部產(chǎn)生的壓力；特征點23 :左側(cè)顳骨位于耳上緣處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力；特征點24:左側(cè)顳骨位于耳后側(cè)上處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力；特征點25 :左側(cè)耳下端與特征點7連線的中點，可檢測佩戴口鼻罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力；通過上述25個特征點處的傳感器檢測使用無創(chuàng)通氣接口時頭部各部位的受力情況Fi,并將所有受力情況傳至系統(tǒng)微處理器，將Fi與耐受值Ft相比，當(dāng)FPFt時，提示不舒適，并根據(jù)FT-Fi/FT來評價舒適程度，亦可根據(jù)max (Fi)出現(xiàn)的位置來改進無創(chuàng)通氣接口連接裝置的結(jié)構(gòu)。(3)如圖5所示，一種無創(chuàng)通氣接口檢測系統(tǒng)使用時將無創(chuàng)通氣接口佩戴于三維頭部模型上，將無創(chuàng)通氣接口的進氣端與檢測氣源的供氣口連接并密封。(4)啟動系統(tǒng)，檢測氣源可提供包括定壓和定容2種指定波形的通氣模式，檢測氣源與系統(tǒng)微處理器相連，可將通氣模式的壓力波形P(t)及流量Flow(t)發(fā)送至微處理器。(5)如圖I、圖5所示在模擬氣管處放置的傳感器可檢測實際進入肺部的氣流壓力P1U)及氣流流量Flow1 (t),并將P1U)與Flow1⑴發(fā)送至系統(tǒng)微處理器。通過比較周期內(nèi)f Flow, (t)dt與/ Flow(t)dt,估算無創(chuàng)通氣接口產(chǎn)生的漏氣量Δ V= / Flow(t)dt- f Flow, (t)dt,并依據(jù) / FLowl (t) dt/ f Flow(t) dt 和 P1 (t)/P (t)來評判供氣效能。
權(quán)利要求
1.一種無創(chuàng)通氣接口檢測系統(tǒng)(01)，包括能產(chǎn)生指定波形的可控檢測氣源(02)，一個帶有表面壓力傳感器的三維人體頭部模型(03)，人體呼吸系統(tǒng)模型(04) (05)和用于檢測控制的微處理器(07)，其特征在于，所述三維人體頭部模型表面分布有壓力傳感器(1-25)，所述人體呼吸系統(tǒng)模型內(nèi)配有流量及壓力傳感器(06)，所述檢測氣源可提供兩種不同模式的供氣，所述微處理器能實現(xiàn)對無創(chuàng)通氣接口供氣效能及佩戴舒適程度的分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種無創(chuàng)通氣接口檢測系統(tǒng)(01)，其特征在于，所述三維人體頭部模型(03)形狀由實際患者頭部三維掃描得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種無創(chuàng)通氣接口檢測系統(tǒng)(01)，其特征在于，所述三維人體頭部模型(03)表面分布有多個壓力傳感器，可用于檢測無創(chuàng)通氣時由于佩戴面罩等接口裝置時頭部各局部受力情況以分析無創(chuàng)通氣接口的舒適程度。
針對檢測需求，按照多種呼吸機管道和患者氣道接口形式(包括全面罩、面罩、鼻罩等)，壓力傳感器放置于如下面部特征點處 特征點I :鼻骨靠近鼻根端，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時的壓力； 特征點2 :鼻下唇上人中處，可檢測佩戴鼻罩時的壓力； 特征點3 :頦上下唇點，可檢測佩戴口鼻罩； 特征點4 :額頭中心點，可檢測佩戴鼻罩時的固定裝置對頭部的壓力； 特征點5:中央矢狀面上，頭頂部和后部45°范圍的黃金點，可測佩戴面罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力； 特征點6 :兩耳上部連線與頭部矢狀面的交點，可測佩戴面罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力； 特征點7 :兩耳下部連線與頭部矢狀面的交點，可測佩戴面罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力； 特征點8 :右側(cè)眉骨上方與特征點4等高點，可檢測佩戴鼻罩時的固定裝置對頭部的壓力； 特征點9:右側(cè)鼻翼上眼下，靠近鼻骨處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時的壓力；特征點10 :右側(cè)眼角下顴骨處，可測佩戴面罩時固定帶在臉部局部產(chǎn)生的壓力；特征點11 :右側(cè)面頰鼻翼外側(cè)Icm處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時在臉部局部產(chǎn)生的壓力； 特征點12:右側(cè)嘴角外側(cè)面頰處，可檢測佩戴口鼻罩時在臉部局部產(chǎn)生的壓力； 特征點13:右側(cè)下頜角處，可檢測佩戴口鼻罩時在臉部局部產(chǎn)生的壓力； 特征點14 :右側(cè)顳骨位于耳上緣處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力； 特征點15 :右側(cè)顳骨位于耳后側(cè)上處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力； 特征點16 :右側(cè)耳下端與特征點7連線的中點，可檢測佩戴口鼻罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力； 特征點17 :左側(cè)眉骨上方與特征點4等高點，可檢測佩戴鼻罩時的固定裝置對頭部的壓力； 特征點18 :左側(cè)鼻翼上眼下，靠近鼻骨處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時的壓力；特征點19:左側(cè)眼角下顴骨處，可測佩戴面罩時固定帶在臉部局部產(chǎn)生的壓力； 特征點20 :左側(cè)面頰鼻翼外側(cè)Icm處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時在臉部局部產(chǎn)生的壓力； 特征點21:左側(cè)嘴角外側(cè)面頰處，可檢測佩戴口鼻罩時在臉部局部產(chǎn)生的壓力； 特征點22:左側(cè)下頜角處，可檢測佩戴口鼻罩時在臉部局部產(chǎn)生的壓力； 特征點23 :左側(cè)顳骨位于耳上緣處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力； 特征點24:左側(cè)顳骨位于耳后側(cè)上處，可檢測佩戴鼻罩及口鼻罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力； 特征點25 :左側(cè)耳下端與特征點7連線的中點，可檢測佩戴口鼻罩時固定帶在頭部局部產(chǎn)生的壓力。
4.如權(quán)利要求I所述，一種無創(chuàng)通氣接口檢測系統(tǒng)(01)，其特征在于，該檢測系統(tǒng)自帶檢測氣源(02)，檢測氣源包括控制系統(tǒng)可產(chǎn)生指定通氣波形，其中包括實現(xiàn)定壓通氣和恒流通氣。
5.如權(quán)利要求I所述，一種無創(chuàng)通氣接口檢測系統(tǒng)(01)，其特征在于，人體頭部三維模 型(03 )經(jīng)模擬氣管(05 )與模擬肺(04 )相連，并且在模擬氣管(05 )中段放置流量及壓力傳感器(06 )，用于檢測肺部通氣的實際波形。
6.如權(quán)利要求I所述，一種無創(chuàng)通氣接口檢測系統(tǒng)(01)，其特征在于，該系統(tǒng)包括一個微處理單元(07)，能評價無創(chuàng)通氣接口(包括鼻罩、口鼻罩、全面罩等)舒適程度，該微處理單元通過獲取權(quán)利要求2所述人體頭部三維模型(03)的中25個特征點處傳感器檢測的壓力值，與人體頭部正常狀態(tài)下的耐受值進行對比，當(dāng)任意點壓力值大于耐受值時，給予“不舒適”的評價，當(dāng)所有點的壓力值均小于耐受值時，給予“舒適”的評價。
7.如權(quán)利要求I所述，一種無創(chuàng)通氣接口檢測系統(tǒng)(01)，其特征在于，該系統(tǒng)包括一個微處理單元(07)，能評價無創(chuàng)通氣接口(08)—包括鼻罩、口鼻罩、全面罩等的漏氣程度，該微處理單元通過獲取權(quán)利要求3所述的自帶檢測氣源所提供的通氣波形以及權(quán)利要求4所述的傳感器(06)所測實際波形，并進行實際通氣波形與實際波形的對比，進而估算漏氣程度，評判供氣效能。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種無創(chuàng)通氣接口檢測系統(tǒng)(01)，具體涉及一種結(jié)合人體頭部三維結(jié)構(gòu)特征對無創(chuàng)通氣所用接口——鼻罩、口鼻罩、全面罩等(08)進行漏氣及舒適度測評的檢測系統(tǒng)。其系統(tǒng)包括，一個能產(chǎn)生指定通氣波形的檢測氣源(02)，一個能夠檢測表面受力的人體頭部三維模型(03)，一個與人體頭部模型相連接的并放置有傳感器(06)的模擬氣管(05)及肺部模型(04)，以及一個能夠進行漏氣及頭面部舒適程度的微處理單元(07)，通過比較氣源預(yù)設(shè)通氣波形與氣管模型實際檢測波形估算漏氣，通過頭部模型上設(shè)置的多個壓力傳感器測量佩戴面罩是頭部不同位置所受壓力，通過與人體耐受閾值進行對比從而評判面罩的舒適度。
文檔編號G09B23/28GK102944371SQ20121043884
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者喬惠婷, 李德玉, 張琪, 裴葆青, 王麗斌 申請人:北京航空航天大學(xué)