慢性阻塞性肺疾病是一種常見的可預防可治療的疾病,具有持續(xù)性進行性以及不完全可逆性的氣流受限的特征,并且常常同時合并多種并發(fā)癥。臨床上已經(jīng)證明,在不進行人工氣道的植入條件下,無創(chuàng)正壓通氣是一種有效治療慢性阻塞性肺疾病的方法,常見的無創(chuàng)呼吸機主要使用持續(xù)氣道正壓通氣、雙水平正壓通氣、三水平正壓通氣等方式。現(xiàn)有研究認為,在無創(chuàng)通氣中,人體在呼氣過程中依靠肺部彈性回縮力進行,呼氣相壓力對于呼氣過程并沒有支持作用。這與某些臨床結(jié)果相悖,截至目前,尚沒有人提供具體的實驗數(shù)據(jù)對此進行驗證。針對無創(chuàng)正壓通氣中呼氣初期壓力對人體潮氣量變化的影響問題,本文利用泰斯模擬肺,模擬了健康人與兩種典型慢阻肺患者在不同的通氣模式下的呼吸過程并對潮氣量數(shù)據(jù)進行了采集;利用多種分析方法,計算呼氣初期氣壓差與呼氣末期氣壓差對于潮氣量的貢獻;再以電路學為基礎(chǔ),建立呼吸過程的空氣動力學模型并進行驗證。本文所取得成果如下:(1)設計并實施合理的潮氣量采集實驗,利用泰斯模擬肺克服臨床數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的特點,分別模擬健康人、以肺氣腫為主要表型的慢性阻塞性肺疾病患者,和以支氣管炎為主要表型的慢性阻塞性肺疾病患者的呼吸狀態(tài)。收集三組模擬人群使用無創(chuàng)通氣后的潮氣量變化,對比后發(fā)現(xiàn)呼氣相初期壓力EPAP的改變對于人體潮氣量的變化影響較為明顯。(2)通過相關(guān)分析、多元線性回歸分析,將呼氣初期氣壓差和呼氣末期氣壓差與人體潮氣量的關(guān)系進行線性分析,驗證在不考慮過高的氣道阻力使人體對氣壓變化反應遲鈍的前提下,使用無創(chuàng)通氣時呼氣初期氣壓差與呼氣末期氣壓差對潮氣量均有貢獻,而且初期的貢獻量明顯大于末期。(3)針對臨床對于無創(chuàng)通氣使用研究工作的需要,設計了一種基于電路學的人體呼吸仿真模型,利用電源、電阻等電子元件的特性簡化呼吸過程中的呼吸壓力、氣道阻力等;再利用MATLAB軟件平臺構(gòu)建仿真模型,通過對實驗所采集到的呼吸波形進行擬合,篩選出了最為合適的額外氣壓值與呼氣相氣流下降沿系數(shù),驗證了本文提出的猜想。綜上所述,在使用三水平無創(chuàng)通氣時,呼氣相初期壓力能使人體額外產(chǎn)生對抗氣流的呼吸肌壓力,主動呼氣的力將轉(zhuǎn)化為有助于吸氣的力,從而使潮氣量增加,呼氣過程的氣流下降速度減緩,達到通氣支持的作用。
【學位單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：R563.9;TP391.9
【部分圖文】：

２．１模擬肺及設置逡逑泰斯仿生系統(tǒng)（ＴｅｓｔＣｈｅｓｔ）是設計用于模擬人的呼吸系統(tǒng)及循環(huán)系統(tǒng)以幫助逡逑教學和培訓使用，如圖２．１所示。它是一種主動模擬肺，可以高度模擬病人從正逡逑常自主呼吸到嚴重呼吸衰竭的病理生理變化，也可以作為單獨的技巧培訓工作站逡逑或者整合成為全面的仿生病人。能夠提供穩(wěn)定持續(xù)的研究數(shù)據(jù)。臨床患者的生理逡逑狀態(tài)往往會受到環(huán)境和心理的雙重影響，其重復實驗會有無可避免的誤差變化，逡逑而模擬肺剛好可以完美解決這一問題。泰斯模擬肺在山東省僅有一臺，為山東大逡逑學齊魯醫(yī)院所有，所獲取的數(shù)據(jù)異常珍貴。逡逑本次實驗中，選擇泰斯模擬肺模擬不同的實驗對象，盡可能接近人體的實際逡逑狀態(tài)。利用模擬肺可以穩(wěn)定持續(xù)地依照設定參數(shù)模擬呼吸狀態(tài)的特性，可以為實逡逑驗過程提供更加穩(wěn)定準確的實驗數(shù)據(jù)和輸出結(jié)果。逡逑ＴｅｓｔｒＣｈｏｓｔ邋Ｖ２逡逑圖２．１泰斯仿生系統(tǒng)（ＴｅｓｔＣｈｅｓｔ）逡逑１１逡逑

ＣＯＰＤ２組的氣道阻力為２０ｃｍＨ２Ｏ／邋（Ｌ￣ｓ），其呼吸狀態(tài)可模擬以慢阻肺患者中逡逑以支氣管炎為主要表型的患者的呼吸狀態(tài)。逡逑通過在模擬肺配套軟件內(nèi)部更改氣道阻力等參數(shù)設置，如圖２．２所示，從而逡逑完成本文所需要的實驗人群設定。逡逑ＴｅｓｔＣｈｅｓｔｆＴＭ）邋Ｂａｓｉｃ邋Ｃｏｎｔｒｏｌ邋－邋Ｖｅｒｓｉｏｎ邋１．７３邐？逡逑Ｐａｔｉｅｎｔ邋Ｎｏｍｅ邋Ｎｏｒｍａｌ邐Ｂｒｅｏｌｈ邋Ｎａｍｅ邋Ａｐｎｏｎ逡逑ＴｅｓｔＣｈｅｓｔ邋Ｃｏｎｔｒｏｌ邋Ｌｕｎｇ邋Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ邋；邋Ｒｅｃｒｕｉｔｍｅｒｒｔ邋；邋Ｖ邋／邋Ｑ邋；邋Ｈｅａｒｔ邋Ｌｕｎｇ邋Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ邋ｊ邋Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ邋ｉ逡逑Ｌｕｎｇ邋ＭｅｃＭｍｃ＊逡逑ＣｈｅｔｌｗＡｉｌ邋ｃｏｎ＾＞ｈａｎｃｅ邐丨ｏｌａｌ邋ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ逡逑ｒ—＇－－—＊１邋２００邐ｒ＊邐＂邋６０逡逑Ｉ邋：邐＃邐，邐．．．．邐．邋＜邋＜■＊＊？？邐，邐－ａ，逡逑Ａ？？ｗａｙ邋ｌｅｓｉｓｔａｎｃｅ邐ＦＲＣ邋ａｔ邋ＺＥＥＰ逡逑＇邋？邋Ｒｐ５邋ｒ邋Ｒ＾ｏ邋ｒ邋Ｒｐ５ｃ邋ｒ邐＾邐ｒ￣｜￣＾￣｜￣￣￣：邋＾１００逡逑Ｌｏｗｅｒ邋ｉｎｆｌｅｃｔｉｏｎ邋ｐｏｉｎｔ邋ＵＰ邐Ｕｐｐｅｔ邋ｉｎｆｌｅｃｔｉｏｎ邋ｐｏｍｌ邋ＵＩＰ逡逑＿：＿：＿：￣：￣：￣：￣：￣１邋0邐ｒ￣：￣￣：￣：￣——：￣：￣５0逡逑Ｊ邐ｔ邋？邋

ＣＯＰＤ２組的氣道阻力為２０ｃｍＨ２Ｏ／邋（Ｌ￣ｓ），其呼吸狀態(tài)可模擬以慢阻肺患者中逡逑以支氣管炎為主要表型的患者的呼吸狀態(tài)。逡逑通過在模擬肺配套軟件內(nèi)部更改氣道阻力等參數(shù)設置，如圖２．２所示，從而逡逑完成本文所需要的實驗人群設定。逡逑ＴｅｓｔＣｈｅｓｔｆＴＭ）邋Ｂａｓｉｃ邋Ｃｏｎｔｒｏｌ邋－邋Ｖｅｒｓｉｏｎ邋１．７３邐？逡逑Ｐａｔｉｅｎｔ邋Ｎｏｍｅ邋Ｎｏｒｍａｌ邐Ｂｒｅｏｌｈ邋Ｎａｍｅ邋Ａｐｎｏｎ逡逑ＴｅｓｔＣｈｅｓｔ邋Ｃｏｎｔｒｏｌ邋Ｌｕｎｇ邋Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ邋；邋Ｒｅｃｒｕｉｔｍｅｒｒｔ邋；邋Ｖ邋／邋Ｑ邋；邋Ｈｅａｒｔ邋Ｌｕｎｇ邋Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ邋ｊ邋Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ邋ｉ逡逑Ｌｕｎｇ邋ＭｅｃＭｍｃ＊逡逑ＣｈｅｔｌｗＡｉｌ邋ｃｏｎ＾＞ｈａｎｃｅ邐丨ｏｌａｌ邋ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ逡逑ｒ—＇－－—＊１邋２００邐ｒ＊邐＂邋６０逡逑Ｉ邋：邐＃邐，邐．．．．邐．邋＜邋＜■＊＊？？邐，邐－ａ，逡逑Ａ？？ｗａｙ邋ｌｅｓｉｓｔａｎｃｅ邐ＦＲＣ邋ａｔ邋ＺＥＥＰ逡逑＇邋？邋Ｒｐ５邋ｒ邋Ｒ＾ｏ邋ｒ邋Ｒｐ５ｃ邋ｒ邐＾邐ｒ￣｜￣＾￣｜￣￣￣：邋＾１００逡逑Ｌｏｗｅｒ邋ｉｎｆｌｅｃｔｉｏｎ邋ｐｏｉｎｔ邋ＵＰ邐Ｕｐｐｅｔ邋ｉｎｆｌｅｃｔｉｏｎ邋ｐｏｍｌ邋ＵＩＰ逡逑＿：＿：＿：￣：￣：￣：￣：￣１邋0邐ｒ￣：￣￣：￣：￣——：￣：￣５0逡逑Ｊ邐ｔ邋？邋

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本文編號：2809955