一种不需要控制呼气流量的呼出气一氧化氮测量方法
【专利摘要】提供了一种不需要严格控制呼气流量的呼气一氧化氮测量方法，只要在呼气压力大于5cmH2O的条件下持续呼气，在呼气过程中实时监控并记录呼气流量曲线，测量至少一个呼气时间点上的呼气NO浓度，然后根据呼气流量曲线及所测量的呼气NO浓度计算呼气各项参数，该方法也可用于潮式呼吸采样分析呼出气一氧化氮浓度。
【专利说明】一种不需要控制呼气流量的呼出气一氧化氮测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及呼气一氧化氮测量方法和设备。
【背景技术】
[0002] 呼气一氧化氮作为气道炎症的标志物用于哮喘等呼吸病的检测分析已经获得 医疗界充分肯定。美国胸腔协会和欧洲呼吸协会在2005年联合制定与公布了进行该测 量的标准化方法（"ATS/ERS Recommendations for Standardized Procedures for the Online and Offline Measurement of Exhaled Low Respiratory Nitric Oxide and Nasal Nitric Oxide, 2005")，2011 年提出了其临床应用指南（An Official ATS Clinical Practice Guideline: Interpretation of exhaled Nitric Oxide Level ( FeNO) for Clinical Applications),这些标准与指南用来指导如何进行检测与将检测结果用于哮喘 等呼吸病的诊断与疗效评价。
[0003] ATS/ERS推荐的标准化呼气一氧化氮测量方法用于测量上呼吸道的炎症，要求在 至少5cmH20的呼气压力下，在50ml/s的固定呼气流速下进行单次持续呼气10秒(或儿童 6秒)，这对于儿童及部分由呼吸系统疾病的成年人来说，存在一定的困难，美国FDA对NIOX MINO (Aerocrine AB公司）指出，测量呼气NO浓度需要受过训练的保健专业人员指导，并 且该测量不能用于婴儿或7岁以下的儿童。
[0004] 以恒定流速呼气最直接的方法是通过测量呼气流速并指示，然后呼气者通过指示 的反馈信号自主调节呼气力度来实现，在实际应用过程中发现，要将呼气流速在2~3秒时 间内持续控制在45飞5ml/s范围内还是有一定难度的。
[0005] 为了降低呼气流量控制的难度，Aerocine设计了一款自力式呼气流量控制器并用 于其产品，GE等提供呼气一氧化氮检测的厂商在呼气一氧化氮检测设备上都选配了呼气流 量控制器。
[0006] 尚沃医疗电子提供的解决方案为：将流量传感器与流量控制器组合成一个流量自 动反馈控制系统，受试者持续呼气时，流量传感器测量呼气流量，并将数据传输给流量控制 器，所述流量控制器将该数据与预设的目标流量进行比较，并及时调整呼气管路的通径(流 量过大时将通径调小，流量过小时将通径调大)，从而实现对呼气流量的控制。
[0007] 上述方法都有效地降低了呼气流量控制的难度，扩展了呼气NO测量的适用人群， 但还是有些病人借助上述方法还是不能成功采样。理想的方法是只要随意呼口气或者进行 正常的潮气呼气就能测量出其呼气NO浓度并换算成ATS标准呼气条件下的呼气NO浓度。
[0008] 针对这一问题，Philips (US2012/123288A1)指出：在受试者执行潮式呼吸的多 次呼气期间获得呼气流速和呼气NO浓度的多个测量结果，然后将所述测量结果应用到描 述呼出一氧化氮的流量相关性模型，以及使用所述模型导出与固定流速的呼出一氧化氮的 值。这种方法利用了潮气呼吸操纵期间获得的测量结果，由于潮气呼气可自己执行而无需 指导，更适合于低龄儿童和重病患者。
[0009] 需要指出的是，但该专利所描述的分析方法依据的模型还是稳态呼气的模型，该 模型用于计算的数据是在不同流量下达到稳态的呼气NO浓度，而婴幼儿每分钟20~40次呼 吸的呼吸频率似乎达不到上述模型假定的要求。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是提供一种不需要严格控制呼气流量的一氧化氮测量方法和装置， 利用本发明方法，只要随意持续呼气一段时间（不需要控制流量)，就能测量出其呼气NO浓 度并换算成ATS标准呼气条件下的呼气NO浓度。
[0011] 本发明方法参考了文献中报道的肺中NO产生和扩散的双室模型。
[0012] 该模型认为呼气一氧化氮浓度（Ce1J由两部分构成，分别来自于肺泡区和气道区 (如图1所示)，浓度值取决于三个与流量变化无关的参数：来源于气道壁的NO总流量（最 大气道壁通量JawNQ, pl/s), NO在气道的扩散能力（DawNQ, pl^s^ipptT1),和稳态下的肺泡 气浓度（CaN()，ppb)。最大气道壁通量JawTO(pl/s)和呼气流速F无关；气道壁NO浓 度。
【权利要求】
1. 一种不需要控制呼气流量的呼出气一氧化氮测量方法，其特征在于：在呼气压力大 于5cmH2〇的条件下持续呼气且呼气总体积大于气道死腔气体积，在呼气过程中实时监控并 记录呼气流量曲线，测量至少一个呼气时间点上的呼气NO浓度，根据呼气流量曲线及所测 量的呼气NO浓度计算呼气各项参数。
2. 如权利要求1所述不需要控制呼气流量的呼出气一氧化氮测量方法，其特征在于： 呼气流量曲线用于计算不同呼气时间点的呼气保留时间T，其中呼气保留时间X与气道 死腔气体积￥?^及呼气流量t间满足关勇
3. 如权利要求1所述不需要控制呼气流量的一氧化氮测量方法，其特征在于；测量呼 气采样结束时呼气NO浓度，并根据该点呼气保留时间X推算50ml/s标准呼气条件下的呼 气NO浓度Ce，计算公式为
，其中T。为标准呼气50ml/s条件下的呼气保 留时间，X (巧为本呼气采样时间点的呼气保留时间，Ce (巧为本呼气采样时间点的呼气NO 浓度。
4. 如权利要求1所述不需要控制呼气流量的呼出气一氧化氮测量方法，其特征在于： 通过至少两次不同呼气流量下的测量，根据公式
，计算肺泡NO浓度 化及最大气道壁通量Jaw,其中Ce(t)及X (巧分别为各次测量的呼气NO浓度及所对应的 呼气保留时间。
5. 如权利要求1所述不需要控制呼气流量的呼出气一氧化氮测量方法，其特征在于： 在一次呼气过程中改变呼气流量，在记录呼气流量变化的同时，测量记录不同呼气时间点 的呼气NO浓度，然后根据不同呼气时间点所对应的呼气保留时间及呼气NO浓度建立的联 立方程组计算肺泡NO浓度化及最大气道壁通量Jaw。
6. -种实现权利要求1所述方法装置，该装置由吸呼气采样H通（100)、流量传感 器（81)、气体分析模块（200)及阀口（61)串联构成，其特征为；所述气体分析模块由H通 (12)、细长管气室（51)、H通a3)、N0传感器（32)、N0过滤器（71)、粟（41)按所述顺序构成 一循环气路，该气路中的气体在分析测量时的流动方向如所述顺序。
7. -种潮气呼吸呼出气一氧化氮测量方法，其特征在于：在用正常口呼气潮气呼吸过 程中实时监控并记录呼气流量曲线，保证呼气压力大于5cmH2〇且呼气总体积大于气道死腔 气体积Vaw，测量至少一个呼气时间点上的呼气NO浓度，根据呼气流量曲线及所测量的呼 气NO浓度反推标准呼气流量下的呼出气NO浓度。
【文档编号】G01N33/48GK104391107SQ201410704284
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】韩益苹, 韩杰, 谢雷, 曹青, 郭世英, 邓中全 申请人:无锡市尚沃医疗电子股份有限公司