专利名称：一种无创通气接口检测系统的制作方法
技术领域：
本发明属于一种无创通气接口检测系统，具体涉及对无创通气接口(鼻罩、口鼻罩、面罩等)漏气的检测与佩戴无创通气接口的舒适度的测评。
背景技术：
呼吸系统疾病发生率逐年上升，呼吸系统疾病死亡率居所有疾病的第四位。机械通气是治疗呼吸系统疾病实现生命支持的重要手段，其中的无创通气多用于慢性阻塞性肺疾病、急性心源性肺水肿和睡眠呼吸暂停综合症等常见的呼吸系统疾病。与有创通气相比，无创通气无需气管插管，通过患者佩戴鼻罩、口鼻罩、面罩等与呼吸机等接口部件连接，避免了对患者的创伤，也降低了感染的几率。但漏气与患者耐受也是无创通气必须解决的问题。目前无创通气的接口形式多样，有鼻罩、口鼻罩、面罩等，通过不同类型的连接固定在面部，各连接部件对头部产生响应的压力，压力过大时产生患者不耐受。有时为了防止面部皮肤和无创通气接口间产生缝隙漏气，便加强连接固定装置，由此可能产生佩戴的不适，降低·了患者的耐受。如何评价无创通气接口，并进行适于个体的选择是有待解决的问题。本发明构建了一个无创通气接口检测系统，可以实现接口漏气量与佩戴舒适程度的同时检测，将无创通气接口佩戴在三维头部模型上，并将该系统检测气源与无创通气接口相连，利用患者头部三维扫描生产头部模型，结合头部分布的传感器可检测佩戴无创通气接口时头部各处的受力情况，同时通过比对检测气源与模拟气管处的实际流量与压力，可估算佩戴该接口时漏气的程度，评价佩戴该无创通气接口供气效能，进而实现对无创通气接口的综合评价及个性化选择。
发明内容
本发明是要构建一种无创通气接口检测系统及其检测方法，该系统可根据患者个体的头部特征检测佩戴不同无创通气接口时的漏气程度及舒适程度，可用于指导无创通气接口的设计，亦可用于个体长期使用无创通气时接口配件的选择。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是一种无创通气接口检测系统，包括能产生指定波形的可控检测气源，一个带有表面压力传感器的三维人体头部模型，人体呼吸系统模型和用于检测控制的微处理器，其特征在于，所述三维人体头部模型表面分布有压力传感器，所述人体呼吸系统模型内配有流量及压力传感器，所述检测气源可提供两种不同模式的供气，所述微处理器能实现对无创通气接口供气效能及佩戴舒适程度的分析。进一步，上述三维人体头部模型的形状可由实际患者头部三维扫描得到，从而实现对个体佩戴舒适程度的评价，以及接口的选择。进一步，上述述三维人体头部模型表面分布有多个压力传感器，可用于检测无创通气时由于佩戴面罩等接口装置时头部各局部受力情况以分析无创通气接口的舒适程度。再进一步，针对检测需求，按照多种呼吸机管道和患者气道接口形式(包括全面罩、面罩、鼻罩等)，压力传感器放置于如下面部特征点处特征点I :鼻骨靠近鼻根端，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时的压力；特征点2 :鼻下唇上人中处，可检测佩戴鼻罩时的压力；特征点3 :颏上下唇点，可检测佩戴口鼻罩；特征点4 :额头中心点，可检测佩戴鼻罩时的固定装置对头部的压力；特征点5 :中央矢状面上，头顶部和后部45°范围的黄金点，可测佩戴面罩时固定带在头部局部产生的压力；特征点6 :两耳上部连线与头部矢状面的交点，可测佩戴面罩时固定带在头部局部产生的压力；
特征点7 :两耳下部连线与头部矢状面的交点，可测佩戴面罩时固定带在头部局部产生的压力；特征点8 :右侧眉骨上方与特征点4等高点，可检测佩戴鼻罩时的固定装置对头部的压力；特征点9 :右侧鼻翼上眼下，靠近鼻骨处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时的压力；特征点10 :右侧眼角下颧骨处，可测佩戴面罩时固定带在脸部局部产生的压力；特征点11 :右侧面颊鼻翼外侧Icm处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时在脸部局部产生的压力；特征点12 :右侧嘴角外侧面颊处，可检测佩戴口鼻罩时在脸部局部产生的压力；特征点13 :右侧下颌角处，可检测佩戴口鼻罩时在脸部局部产生的压力；特征点14 :右侧颞骨位于耳上缘处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时固定带在头部局部产生的压力；特征点15 :右侧颞骨位于耳后侧上处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时固定带在头部局部产生的压力；特征点16 :右侧耳下端与特征点7连线的中点，可检测佩戴口鼻罩时固定带在头部局部产生的压力；特征点17 :左侧眉骨上方与特征点4等高点，可检测佩戴鼻罩时的固定装置对头部的压力；特征点18 :左侧鼻翼上眼下，靠近鼻骨处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时的压力；特征点19 :左侧眼角下颧骨处，可测佩戴面罩时固定带在脸部局部产生的压力；特征点20 :左侧面颊鼻翼外侧Icm处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时在脸部局部产生的压力；特征点21 :左侧嘴角外侧面颊处，可检测佩戴口鼻罩时在脸部局部产生的压力；特征点22 :左侧下颌角处，可检测佩戴口鼻罩时在脸部局部产生的压力；特征点23 :左侧颞骨位于耳上缘处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时固定带在头部局部产生的压力；特征点24:左侧颞骨位于耳后侧上处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时固定带在头部局部产生的压力；特征点25 :左侧耳下端与特征点7连线的中点，可检测佩戴口鼻罩时固定带在头部局部产生的压力；
进一步，如上所述检测系统自带检测气源，检测气源包括控制系统可产生指定通气波形，其中包括实现定压通气和恒流通气；进一步，如上所述人体头部三维模型经模拟气管与模拟肺相连，并且在模拟气管中段放置流量及压力传感器，用于检测肺部通气的实际波形。进一步，如上所述该系统包括一个微处理单元，能评价无创通气接口(包括鼻罩、口鼻罩、全面罩等)舒适程度，该微处理单元通过获取人体头部三维模型的中25个特征点处传感器检测的压力值，与人体头部正常状态下的耐受值进行对比，当任意点压力值大于耐受值时，给予“不舒适”的评价，当所有点的压力值均小于耐受值时，给予“舒适”的评价。进一步，如上所述该系统包括一个微处理单元，能评价无创通气接口(包括鼻罩、口鼻罩、全面罩等)的漏气程度，该微处理单元通过获取自带检测气源所提供的通气波形以及传感器所测实际波形，并进行实际通气波形与实际波形的对比，进而估算漏气程度，评判供气效能。
图I系统构成示意2人体头部三维模型正面传感器放置示意3人体头部三维模型侧面传感器放置示意图，Ca)右侧，(b)左侧图4人体头部三维模型后侧方传感器放置示意5系统使用示意图
具体实施例方式下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的详细说明。如图I所示一种无创通气接口检测系统包括能产生指定波形的可控检测气源，一个带有表面压力传感器的三维人体头部模型，包括模拟气管和模拟肺的人体呼吸系统模型和用于检测控制的微处理器。其中(I)系统通过三维扫描等手段根据患者实际的头部特征构建一个三维头部模型，将三维头部模型经模拟气管与模拟肺连接。(2)如图2-4所示，在三维头部模型的25个特征点上放置压力传感器特征点I :鼻骨靠近鼻根端，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时的压力；特征点2 :鼻下唇上人中处，可检测佩戴鼻罩时的压力；特征点3 :颏上下唇点，可检测佩戴口鼻罩；特征点4 :额头中心点，可检测佩戴鼻罩时的固定装置对头部的压力；特征点5 :中央矢状面上，头顶部和后部45°范围的黄金点，可测佩戴面罩时固定带在头部局部产生的压力；特征点6 :两耳上部连线与头部矢状面的交点，可测佩戴面罩时固定带在头部局部产生的压力；特征点7 :两耳下部连线与头部矢状面的交点，可测佩戴面罩时固定带在头部局部产生的压力；特征点8 :右侧眉骨上方与特征点4等高点，可检测佩戴鼻罩时的固定装置对头部的压力；特征点9 :右侧鼻翼上眼下，靠近鼻骨处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时的压力；特征点10 :右侧眼角下颧骨处，可测佩戴面罩时固定带在脸部局部产生的压力；特征点11 :右侧面颊鼻翼外侧Icm处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时在脸部局部产生的压力；特征点12 :右侧嘴角外侧面颊处，可检测佩戴口鼻罩时在脸部局部产生的压力；特征点13 :右侧下颌角处，可检测佩戴口鼻罩时在脸部局部产生的压力；特征点14 :右侧颞骨位于耳上缘处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时固定带在头部局部产生的压力； 特征点15 :右侧颞骨位于耳后侧上处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时固定带在头部局部产生的压力；特征点16 :右侧耳下端与特征点7连线的中点，可检测佩戴口鼻罩时固定带在头部局部产生的压力；特征点17 :左侧眉骨上方与特征点4等高点，可检测佩戴鼻罩时的固定装置对头部的压力；特征点18 :左侧鼻翼上眼下，靠近鼻骨处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时的压力；特征点19 :左侧眼角下颧骨处，可测佩戴面罩时固定带在脸部局部产生的压力；特征点20 :左侧面颊鼻翼外侧Icm处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时在脸部局部产生的压力；特征点21 :左侧嘴角外侧面颊处，可检测佩戴口鼻罩时在脸部局部产生的压力；特征点22 :左侧下颌角处，可检测佩戴口鼻罩时在脸部局部产生的压力；特征点23 :左侧颞骨位于耳上缘处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时固定带在头部局部产生的压力；特征点24:左侧颞骨位于耳后侧上处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时固定带在头部局部产生的压力；特征点25 :左侧耳下端与特征点7连线的中点，可检测佩戴口鼻罩时固定带在头部局部产生的压力；通过上述25个特征点处的传感器检测使用无创通气接口时头部各部位的受力情况Fi,并将所有受力情况传至系统微处理器，将Fi与耐受值Ft相比，当FPFt时，提示不舒适，并根据FT-Fi/FT来评价舒适程度，亦可根据max (Fi)出现的位置来改进无创通气接口连接装置的结构。(3)如图5所示，一种无创通气接口检测系统使用时将无创通气接口佩戴于三维头部模型上，将无创通气接口的进气端与检测气源的供气口连接并密封。(4)启动系统，检测气源可提供包括定压和定容2种指定波形的通气模式，检测气源与系统微处理器相连，可将通气模式的压力波形P(t)及流量Flow(t)发送至微处理器。(5)如图I、图5所示在模拟气管处放置的传感器可检测实际进入肺部的气流压力P1U)及气流流量Flow1 (t),并将P1U)与Flow1⑴发送至系统微处理器。通过比较周期内f Flow, (t)dt与/ Flow(t)dt,估算无创通气接口产生的漏气量Δ V= / Flow(t)dt- f Flow, (t)dt,并依据 / FLowl (t) dt/ f Flow(t) dt 和 P1 (t)/P (t)来评判供气效能。
权利要求
1.一种无创通气接口检测系统(01)，包括能产生指定波形的可控检测气源(02)，一个带有表面压力传感器的三维人体头部模型(03)，人体呼吸系统模型(04) (05)和用于检测控制的微处理器(07)，其特征在于，所述三维人体头部模型表面分布有压力传感器(1-25)，所述人体呼吸系统模型内配有流量及压力传感器(06)，所述检测气源可提供两种不同模式的供气，所述微处理器能实现对无创通气接口供气效能及佩戴舒适程度的分析。
2.根据权利要求I所述的一种无创通气接口检测系统(01)，其特征在于，所述三维人体头部模型(03)形状由实际患者头部三维扫描得到。
3.根据权利要求I所述的一种无创通气接口检测系统(01)，其特征在于，所述三维人体头部模型(03)表面分布有多个压力传感器，可用于检测无创通气时由于佩戴面罩等接口装置时头部各局部受力情况以分析无创通气接口的舒适程度。
针对检测需求，按照多种呼吸机管道和患者气道接口形式(包括全面罩、面罩、鼻罩等)，压力传感器放置于如下面部特征点处 特征点I :鼻骨靠近鼻根端，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时的压力； 特征点2 :鼻下唇上人中处，可检测佩戴鼻罩时的压力； 特征点3 :颏上下唇点，可检测佩戴口鼻罩； 特征点4 :额头中心点，可检测佩戴鼻罩时的固定装置对头部的压力； 特征点5:中央矢状面上，头顶部和后部45°范围的黄金点，可测佩戴面罩时固定带在头部局部产生的压力； 特征点6 :两耳上部连线与头部矢状面的交点，可测佩戴面罩时固定带在头部局部产生的压力； 特征点7 :两耳下部连线与头部矢状面的交点，可测佩戴面罩时固定带在头部局部产生的压力； 特征点8 :右侧眉骨上方与特征点4等高点，可检测佩戴鼻罩时的固定装置对头部的压力； 特征点9:右侧鼻翼上眼下，靠近鼻骨处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时的压力；特征点10 :右侧眼角下颧骨处，可测佩戴面罩时固定带在脸部局部产生的压力；特征点11 :右侧面颊鼻翼外侧Icm处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时在脸部局部产生的压力； 特征点12:右侧嘴角外侧面颊处，可检测佩戴口鼻罩时在脸部局部产生的压力； 特征点13:右侧下颌角处，可检测佩戴口鼻罩时在脸部局部产生的压力； 特征点14 :右侧颞骨位于耳上缘处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时固定带在头部局部产生的压力； 特征点15 :右侧颞骨位于耳后侧上处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时固定带在头部局部产生的压力； 特征点16 :右侧耳下端与特征点7连线的中点，可检测佩戴口鼻罩时固定带在头部局部产生的压力； 特征点17 :左侧眉骨上方与特征点4等高点，可检测佩戴鼻罩时的固定装置对头部的压力； 特征点18 :左侧鼻翼上眼下，靠近鼻骨处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时的压力；特征点19:左侧眼角下颧骨处，可测佩戴面罩时固定带在脸部局部产生的压力； 特征点20 :左侧面颊鼻翼外侧Icm处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时在脸部局部产生的压力； 特征点21:左侧嘴角外侧面颊处，可检测佩戴口鼻罩时在脸部局部产生的压力； 特征点22:左侧下颌角处，可检测佩戴口鼻罩时在脸部局部产生的压力； 特征点23 :左侧颞骨位于耳上缘处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时固定带在头部局部产生的压力； 特征点24:左侧颞骨位于耳后侧上处，可检测佩戴鼻罩及口鼻罩时固定带在头部局部产生的压力； 特征点25 :左侧耳下端与特征点7连线的中点，可检测佩戴口鼻罩时固定带在头部局部产生的压力。
4.如权利要求I所述，一种无创通气接口检测系统(01)，其特征在于，该检测系统自带检测气源(02)，检测气源包括控制系统可产生指定通气波形，其中包括实现定压通气和恒流通气。
5.如权利要求I所述，一种无创通气接口检测系统(01)，其特征在于，人体头部三维模 型(03 )经模拟气管(05 )与模拟肺(04 )相连，并且在模拟气管(05 )中段放置流量及压力传感器(06 )，用于检测肺部通气的实际波形。
6.如权利要求I所述，一种无创通气接口检测系统(01)，其特征在于，该系统包括一个微处理单元(07)，能评价无创通气接口(包括鼻罩、口鼻罩、全面罩等)舒适程度，该微处理单元通过获取权利要求2所述人体头部三维模型(03)的中25个特征点处传感器检测的压力值，与人体头部正常状态下的耐受值进行对比，当任意点压力值大于耐受值时，给予“不舒适”的评价，当所有点的压力值均小于耐受值时，给予“舒适”的评价。
7.如权利要求I所述，一种无创通气接口检测系统(01)，其特征在于，该系统包括一个微处理单元(07)，能评价无创通气接口(08)—包括鼻罩、口鼻罩、全面罩等的漏气程度，该微处理单元通过获取权利要求3所述的自带检测气源所提供的通气波形以及权利要求4所述的传感器(06)所测实际波形，并进行实际通气波形与实际波形的对比，进而估算漏气程度，评判供气效能。
全文摘要
本发明属于一种无创通气接口检测系统(01)，具体涉及一种结合人体头部三维结构特征对无创通气所用接口——鼻罩、口鼻罩、全面罩等(08)进行漏气及舒适度测评的检测系统。其系统包括，一个能产生指定通气波形的检测气源(02)，一个能够检测表面受力的人体头部三维模型(03)，一个与人体头部模型相连接的并放置有传感器(06)的模拟气管(05)及肺部模型(04)，以及一个能够进行漏气及头面部舒适程度的微处理单元(07)，通过比较气源预设通气波形与气管模型实际检测波形估算漏气，通过头部模型上设置的多个压力传感器测量佩戴面罩是头部不同位置所受压力，通过与人体耐受阈值进行对比从而评判面罩的舒适度。
文档编号G09B23/28GK102944371SQ20121043884
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者乔惠婷, 李德玉, 张琪, 裴葆青, 王丽斌 申请人:北京航空航天大学