本文選題：呼吸感應(yīng)體積描記(RIP)　切入點(diǎn)：RIP校準(zhǔn)　出處：《南方醫(yī)科大學(xué)》2012年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：研究背景 呼吸系統(tǒng)疾病是我國(guó)的常見病、多發(fā)病。其死亡率在城市占第3位,在農(nóng)村多年高居首位,肺功能檢查在呼吸系統(tǒng)疾病的診斷、預(yù)防和治療中有著重要作用,是呼吸系統(tǒng)疾病的必要檢查之一,是評(píng)價(jià)胸、肺疾病及呼吸生理學(xué)的重要手段,對(duì)于早期篩查肺、氣道病變,評(píng)估疾病的嚴(yán)重程度,評(píng)定藥物或治療方法的有效性,評(píng)估胸、肺手術(shù)的耐受性,鑒別呼吸困難的原因,評(píng)定呼吸哀竭以及危重病人的監(jiān)護(hù)方面有重要的指導(dǎo)意義。肺功能檢查目前已廣泛應(yīng)用于多種學(xué)科：呼吸內(nèi)科、麻醉科、兒科、流行病學(xué)、潛水及航天醫(yī)學(xué)等。 目前肺功能檢查方法主要有肺量計(jì)、氣體分析儀和壓力計(jì),肺量計(jì)測(cè)量經(jīng)口鼻進(jìn)出肺部氣體的容量或流速,氣體分析儀分析進(jìn)出肺部的氣體成分,壓力計(jì)主要測(cè)量壓力來計(jì)算肺順應(yīng)性等參數(shù)。但這些肺功能的測(cè)量方法均需佩戴口鼻面罩或鼻夾,通過直接測(cè)量當(dāng)前進(jìn)出肺部的氣體來計(jì)算相應(yīng)參數(shù),故肺功能測(cè)量?jī)x應(yīng)用于日常生活中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)存在一定難度,且在測(cè)量過程中會(huì)改變?nèi)梭w正常的呼吸模式。 呼吸感應(yīng)體積描記法(Respiratory inductive plethysmography:RIP)通過監(jiān)測(cè)人體胸腹部隨呼吸的運(yùn)動(dòng)來測(cè)量人體呼吸參數(shù),不直接經(jīng)過口鼻測(cè)量,檢測(cè)過程中不需要佩戴口鼻面罩,故可臨床動(dòng)態(tài)、連續(xù)監(jiān)測(cè)呼吸運(yùn)動(dòng)變化,可便攜使用,是一種非侵入式、無創(chuàng)、不會(huì)給病人增加負(fù)擔(dān)、且可定量檢測(cè)的測(cè)量方法。因?yàn)楹粑袘?yīng)體積描記法的這些特點(diǎn),利用RIP技術(shù)進(jìn)行全天24小時(shí)肺功能監(jiān)測(cè)有臨床應(yīng)用的可能性。利用RIP系統(tǒng)對(duì)人體呼吸進(jìn)行定量監(jiān)測(cè)時(shí),能夠測(cè)量的參數(shù)很多：潮氣量、通氣量值、呼吸頻率、呼吸比、胸腹貢獻(xiàn)、分鐘通氣量、胸腹呼吸貢獻(xiàn)比、判斷胸腹運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)程度、監(jiān)測(cè)睡眠呼吸障礙等,其中通氣量值的測(cè)量至關(guān)重要,故本文選取了通氣量值來作為監(jiān)測(cè)日常呼吸運(yùn)動(dòng)的參數(shù)。而用RIP技術(shù)測(cè)量通氣量時(shí)最關(guān)鍵也最難解決的問題是RIP校準(zhǔn)方法,RIP校準(zhǔn)技術(shù)的精確性嚴(yán)重影響RIP測(cè)量通氣量的精確性。已經(jīng)被提出的校準(zhǔn)技術(shù)有很多：等容校準(zhǔn)技術(shù)(Isovolume Method, ISOVOL)、多元線性回歸(Multiple Linear Regress, MLR)、診斷性定性校準(zhǔn)技術(shù)(Qualitative Diagnostic Calibration, QDC)、最小二乘法(Least Squares Method, LSQ)、方程聯(lián)立求解法(Simultaneous Equation Method, SEQ)、恒定比例法等。 研究目的 人體肺功能檢查或日常生活中,其呼吸模式有很多種類,本文主要取其中兩種模式：平靜呼吸和用力呼吸,平靜呼吸是呼吸的一個(gè)常態(tài),在對(duì)某些疾病的評(píng)定、藥物效果的判定、呼吸衰竭的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及人體異常呼吸事件的監(jiān)測(cè)時(shí),用力呼吸的監(jiān)測(cè)比較有臨床意義。故臨床上監(jiān)測(cè)患者的呼吸事件時(shí),需重點(diǎn)考慮用力呼吸模式,又因通氣量值是呼吸參數(shù)中比較重要參數(shù)之一。故我們希望通過測(cè)量平靜呼吸和用力呼吸的通氣量值來監(jiān)測(cè)日常生活中的一場(chǎng)呼吸事件。目前,呼吸感應(yīng)體積描記法都是基于平靜呼吸模式進(jìn)行測(cè)量的,例如潮氣量、呼吸比、睡眠呼吸暫停事件監(jiān)測(cè)等,主要是因?yàn)镽IP的校準(zhǔn)方法都是基于平靜呼吸模式提出的。RIP的校準(zhǔn)方法較多,且各有特點(diǎn)：等容校準(zhǔn)結(jié)果較精確但過程復(fù)雜、不易實(shí)現(xiàn)；最小二乘法適合運(yùn)動(dòng)狀態(tài)測(cè)量,但不適合測(cè)量用力呼吸狀態(tài)；診斷定性校準(zhǔn)方法是基于等容校準(zhǔn)提出的方法,雖精度較高,但需5min時(shí)間校準(zhǔn)；恒定比例校準(zhǔn)法校準(zhǔn)過程簡(jiǎn)單,但恒定比例系數(shù)無法很好的確定。但這些校準(zhǔn)方法也都有一個(gè)共同的特點(diǎn),都是基于平靜呼吸模式提出的。要進(jìn)一步探討RIP技術(shù)測(cè)量各種呼吸參數(shù)(如慢肺活量、流速容量環(huán)、對(duì)測(cè)試者實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等),以及在日常生活中監(jiān)測(cè)人體呼吸事件,均需要找到一種更加合適的校準(zhǔn)方法。 故本文主要探討用力呼吸和平靜呼吸方式下使用RIP測(cè)量通氣量時(shí),目前比較典型和常用的幾種校準(zhǔn)方法的適用性。 研究方法 1、實(shí)驗(yàn)材料 (1)設(shè)計(jì)了RIP實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)采集呼吸信號(hào)、放大處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換和串行通信等功能,主要用于呼吸信號(hào)的采集以及將信號(hào)傳輸給上位機(jī)；軟件系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)硬件系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)分析和實(shí)時(shí)界面顯示功能,用單片機(jī)C語言、LABVIEW軟件和MATLAB軟件編寫程序。 (2)用呼吸速度描記儀對(duì)RIP系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn),并作為對(duì)比分析數(shù)據(jù)的測(cè)量?jī)x器。呼吸速度描記儀：由Honeywell公司的差壓型流量傳感器DCOO5NDC4所組成的精密放大測(cè)量電路,并經(jīng)過Fluke公司的氣流分析儀(VT PLUS HF型)計(jì)量校準(zhǔn)。 (3)用三種統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析數(shù)據(jù)：①相對(duì)誤差：比較RIP系統(tǒng)測(cè)得的數(shù)據(jù)與呼吸速度描記儀所測(cè)量的通氣量的相對(duì)誤差,相對(duì)誤差百分比公式為：V(RIP-DC)%=|VRIP-VDC|*100/VDC%；②相關(guān)分析：比較RIP系統(tǒng)和呼吸速度描記儀所測(cè)量通氣量的相似程度；③T檢驗(yàn)：檢驗(yàn)RIP系統(tǒng)和呼吸速度描記儀所測(cè)量通氣量結(jié)果的差異性。 (4)受試者：21名無既往呼吸病史的成年人(12男9女),年齡18～30歲(平均23歲),體重44～75kg(平均60kg),身高155～178cm(平均165cm)。 2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 (1)選擇4種比較典型和常用的校準(zhǔn)方法：①診斷性定性校準(zhǔn)技術(shù)(Qualitative Diagnostic Calibration, QDC);②最小二乘法(Least Squares Method,LSQ)；③方程聯(lián)立求解法(Simultaneous Equation Method, SEQ);④恒定比例校準(zhǔn)法,在平靜呼吸方式下分別用這4種校準(zhǔn)方法獲得校準(zhǔn)參數(shù),分別比較這4種校準(zhǔn)方法測(cè)量平靜呼吸和用力呼吸通氣量的精確性,這4種方法比較適合測(cè)量平靜呼吸的通氣量,不適合測(cè)量用力呼吸的通氣量。故對(duì)其中兩種校準(zhǔn)方法：最小二乘法(Least Squares Method, LSQ)和方程聯(lián)立求解法(Simultaneous Equation Method, SEQ)做改進(jìn)處理,綜合比較原有4種方法和現(xiàn)有2種方法測(cè)量用力呼吸通氣量的精度：①診斷性定性校準(zhǔn)技術(shù)(Qualitative Diagnostic Calibration, QDC);②最小二乘法(Least Squares Method, LSQ);③方程聯(lián)立求解法(Simultaneous Equation Method, SEQ);④恒定比例校準(zhǔn)法；⑤改進(jìn)最小二乘法；⑥改進(jìn)方程聯(lián)立求解法。在平靜呼吸方式下分別使用這6種方法校準(zhǔn),來測(cè)量規(guī)范用力呼吸通氣量值,比較這幾種校準(zhǔn)方法測(cè)量規(guī)范用力呼吸通氣量的精確性。 (2)設(shè)定50組恒定比例系數(shù),分析這50組系數(shù)測(cè)量平靜呼吸和規(guī)范用力呼吸通氣量的精確性,以及應(yīng)用于臨床時(shí)如何確定恒定比例系數(shù)。①用恒定比例校準(zhǔn)法在平靜呼吸方式下進(jìn)行校準(zhǔn)；恒定比例校準(zhǔn)法中設(shè)定KAB、KRc值分別為從0.1到2.5步長(zhǎng)為0.1的25個(gè)數(shù)據(jù)；②用QDC方法在平靜呼吸方式下進(jìn)行校準(zhǔn)；③用恒定比例校準(zhǔn)法的校準(zhǔn)參數(shù)測(cè)量平靜呼吸和規(guī)范用力呼吸狀態(tài)下的通氣量值：④用QDC方法的校準(zhǔn)參數(shù)測(cè)量平靜呼吸和規(guī)范用力呼吸狀態(tài)下的通氣量值；⑤比較恒定比例方法50組K值校準(zhǔn)平靜呼吸通氣量值時(shí)哪個(gè)K值相關(guān)性最高；⑥比較恒定比例方法50組K值校準(zhǔn)規(guī)范用力呼吸通氣量值時(shí)哪個(gè)K值相關(guān)性最高；⑦以QDC方法為比較對(duì)象,探討恒定比例校準(zhǔn)法是否可用于平靜呼吸和規(guī)范用力呼吸狀態(tài)下的通氣量值測(cè)量,探討在RIP系統(tǒng)中應(yīng)用恒定比例校準(zhǔn)法的可行性。 結(jié)果與結(jié)論 1、實(shí)驗(yàn)中只涉及到平靜呼吸通氣量值的測(cè)量時(shí),用QDC方法校準(zhǔn),其相對(duì)誤差,相關(guān)分析更占優(yōu)勢(shì)；若實(shí)驗(yàn)中更偏重于測(cè)量用力呼吸通氣量值,則LSQ改進(jìn)算法,更加適合； 2、用恒定比例校準(zhǔn)法校準(zhǔn),測(cè)量平靜呼吸通氣量值,KRC=1.3時(shí)其相關(guān)程度最高；測(cè)量規(guī)范用力呼吸通氣量值,KRC=0.9時(shí)其相關(guān)程度最高；故可以證明平靜呼吸和用力呼吸兩種呼吸方式其胸腹貢獻(xiàn)比KRC不同。且使用恒定比例方法測(cè)量時(shí),恒定比例系數(shù)在一定范圍內(nèi)變化時(shí),相關(guān)性差異較小,故使用恒定比例校準(zhǔn)法校準(zhǔn),選擇恒定比例系數(shù)時(shí),選擇最優(yōu)胸腹貢獻(xiàn)比或在最優(yōu)的數(shù)據(jù)左右變化時(shí),可將恒定比例校準(zhǔn)法應(yīng)用于精度要求不高的部分臨床應(yīng)用以及更偏重于測(cè)量用力呼吸通氣量值的臨床應(yīng)用中。 創(chuàng)新性 呼吸感應(yīng)體積描記技術(shù)是一種已經(jīng)存在的技術(shù),它具有獨(dú)特的區(qū)別于現(xiàn)有肺功能檢查的特點(diǎn),有很廣泛的應(yīng)用前景,但到目前為止,關(guān)于它的研究還只是起步階段,值得探索的地方有很多,本文的創(chuàng)新點(diǎn)有一下幾點(diǎn)： (1)探討RIP系統(tǒng)在平靜呼吸狀態(tài)下進(jìn)行校準(zhǔn),測(cè)量用力呼吸方式下通氣量值的應(yīng)用； (2)研究出適用于測(cè)量用力呼吸模式通氣量值的校準(zhǔn)方法； (3)對(duì)現(xiàn)有的兩種校準(zhǔn)方法進(jìn)行改進(jìn)。 成果 相關(guān)論文 [1]姬軍,潘美玲,沙杭等.平靜呼吸模式下RIP校準(zhǔn)參數(shù)測(cè)量用力呼吸模式下通氣量的可行性研究[J].航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程 [2]沙杭,姬軍,潘美玲等.基于RIP恒定比例校準(zhǔn)法測(cè)量人體通氣量的可行性研究[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：R318.6

【參考文獻(xiàn)】

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1 張政波;俞夢(mèng)孫;李若新;吳太虎;張宏金;金璋瑞;吳家龍;;用背心式呼吸感應(yīng)體積描記系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通氣量無創(chuàng)測(cè)量[J];生物醫(yī)學(xué)工程研究;2005年04期

2 張勁農(nóng),陶曉南,李洪,張建初;呼吸電感體積描記法用于睡眠潮氣量測(cè)定的準(zhǔn)確性研究[J];中華結(jié)核和呼吸雜志;1999年10期

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本文編號(hào)：1620755