一种智能的呼吸肌功能评估反馈训练系统及其使用方法与流程

本发明涉及医疗器械领域，尤其是涉及一种智能的呼吸肌功能评估反馈训练系统及其使用方法。

背景技术

呼吸肌肉功能评估和训练是慢性肺病（慢性阻塞性肺疾病、肺间质病、呼吸衰竭、肺癌等）、慢性心功能不全、老年失能人群康复的重要项目。这类患者经常会出现呼吸肌功能障碍。因此提高患者呼吸肌功能可以明显改善患者预后，改善气促，改善运动不耐受，提高治疗效果，提高生活质量。呼吸肌功能状态分为呼吸肌力量和耐力。呼吸肌力量是指最大的呼吸肌收缩能力评估的指标：最大吸气压mip和最大呼气压mep。跨膈压和最大跨膈压是指胸内压与腹内压之差，通常取潮气呼吸吸气末的数值。呼吸肌耐rme是指呼吸肌维持一定水平的通气的能力。呼吸肌疲劳是指在呼吸过程中，呼吸肌不能维持或产生需要的或预定的力量状态。指标主要有：最大自主通气和最大维持通气量

目前评估呼吸功能的常见方法有:直接测量跨膈压，该方法是测量呼吸肌功能的金标准，但是由于测量方法复杂，需要把压力探测器深入到食道以内，属于有创方法，在临床应用受限;间接方法,测量最大吸气压pimax和pemax,最大鼻腔压间接反应呼吸肌肌力。

目前市面上类似产品有k5呼吸肌评估，检测指标是呼吸肌肌力指数-最大吸气压pimax，并根据此评估进行反馈性训练。缺点是评价指标单一，不能全面反映呼肌功能。耶格公司的简易呼吸功能评估，可以直接测量最大吸气压pimax和pemax,最大鼻腔压、最大鼻腔压，缺点是没有对应的训练系统。

技术实现要素：

本发明提出一种智能的呼吸肌功能评估反馈训练系统及其使用方法，以解决现有技术中评价指标、训练模式单一，不能全面反映呼肌功能，以及不能对呼吸肌功能进行训练的问题。

本发明的一种智能的呼吸肌功能评估反馈训练系统是这样实现的：一种智能的呼吸肌功能评估反馈训练系统，包括呼吸肌测量单元（1）、呼吸肌训练单元（2）、肺功能测量单元（3）、胸腹起伏测量单元（4）、血氧饱和度检测单元（5）、嵌入式系统单元（6）、呼吸肌评估单元（7）、反馈训练单元（8）；呼吸肌测量单元（1）、呼吸肌训练单元（2）、肺功能测量单元（3）、胸腹起伏测量单元（4）、血氧饱和度检测单元（5）、呼吸肌评估单元（7）、反馈训练单元（8）与嵌入式系统单元（6）均信号连接；

呼吸肌测量单元（1）用于分别测量出受检者呼气和吸气时的口腔压力；

呼吸肌训练单元（2）用于提供恒定的、可调节的呼吸阻力；

肺功能测量单元（3）用于测量受检者每分钟最大通气量（mvv）、最大呼气流量（pef）、一秒用力呼气容积（fev1）、用力肺活量（fvc）；

胸腹起伏测量单元（4）用于分别测量出受检者在呼气过程中胸部和腹部的起伏变化量；

血氧饱和度测量单元（5）用于测量受检者进行呼吸训练时的血氧饱和度指标；

嵌入式系统单元（6）一方面用于采集呼吸肌测量单元（1）、肺功能测量单元（3）、胸腹起伏测量单元（4）和血氧饱和度检测单元（5）的测量数据，并将数据传送给呼吸肌评估单元（7）和反馈训练单元（8），另一方面用于将呼吸肌评估单元（7）和反馈训练单元（8）发出的显示信息、控制信息等传输给各测量单元和控制呼吸肌训练单元（2）。

所述呼吸肌评估单元（7）包括呼吸肌力量评估模块（71）、呼吸肌耐力评估模块（72）、咳嗽能力评估模块（73）、呼吸模式评估模块（74）和评估报告生成模块（75）。

所述反馈训练单元（8）包括呼气肌力量训练模块（81）、吸气肌力量训练模块（82）、咳嗽和哈气训练模块（83）和呼吸控制训练模块（84）。

本发明的一种智能的呼吸肌功能评估反馈训练系统的使用方法是这样实现的：一种智能的呼吸肌功能评估反馈训练系统的使用方法，包括以下步骤：

1）第一步录入患者基本信息，包括姓名、性别、年龄、身高、体重、初步诊断结论；

2）第二步利用呼吸肌测量单元（1）、肺功能测量单元（3）、胸腹起伏测量单元（4）和血氧饱和度检测单元（5）对受检者进行呼吸肌功能检测；

3）第三步利用嵌入式系统单元（6）采集检测信息并将采集信息传送给呼吸肌评估单元（7）进行评估，并生成评估报告（9），评估报告（9）上开有训练处方；

4）第四步根据训练处方要求，利用反馈训练单元（8）及呼吸肌训练单元（2）对受检者进行训练。

在步骤2）中，呼吸肌测量单元（1）测量受检者用力呼气时的口腔压力时，呼气有阻力，而吸气没有阻力，所述呼吸肌测量单元（1）测量受检者用力吸气时的口腔压力时，吸气有阻力，而呼气没有阻力。

在步骤4）中，患者进行呼气肌训练时，所述呼吸肌训练单元（2）提供恒定的呼气阻力，并且可以根据要求进行呼气阻力调节，而吸气时无阻力；患者进行吸气肌训练时，所述呼吸肌训练单元（2）可提供恒定的吸气阻力和根据要求进行吸气阻力调节，而呼气时无阻力。

在步骤3）中，所述呼吸肌评估单元（7）包括呼吸肌力量评估模块（71）、呼吸肌耐力评估模块（72）、咳嗽能力评估模块（73）、呼吸模式评估模块（74）和评估报告生成模块（75）；受检者在呼气末快速用力深吸气、用力吹气，呼吸肌力量评估模块（71）记录最大吸气压（pimax）值、最大呼气压（pemax）值、最大呼气流量（pef）、一秒用力呼气容积（fev1）、用力肺活量（fvc）；受检者尽自己最大能力进行12秒快速呼吸，呼吸肌耐力评估模块(72)记录下最大每分钟最大通气量（mvv）；受检查者用力咳嗽，咳嗽能力评估模块(73)记录下最大呼气流量；受检者分别进行胸式呼吸、腹式呼吸和胸腹矛盾呼吸，呼吸模式评估模块(74)检测胸、腹部起伏程度；调用上述评估数据，评估报告生成模块(75)生成评估报告（9），所述评估报告(9)包括患者基本信息部分（91）、呼吸肌指标部分（92）、呼吸模式指标部分（93）、呼吸肌评估信息部分（94）、肺功能评估信息部分（95）、训练处方部分（96）；所述患者基本信息部分（91）记录患者的姓名、性别、年龄、身高、体重、初步诊断结论；所述呼吸肌指标部分（92）记录吸气肌力量指标（pimax）、呼气肌耐力指标（pemax）、咳嗽能力指标（pef）、呼气肌肉耐力指标（mvv）、简易肺功能指标（fvc、fev1、pef、fev1/fvc\mvv）；所述呼吸肌评估信息部分（95）特征在于用图形方式记录呼吸肌评估过程的相关指标的变化情况；所述肺功能评估信息部分（96）用图形方式记录肺功能评估过程的相关指标的变化情况。

在步骤4）中，所述反馈训练单元（8）包括呼气肌力量训练模块（81）、吸气肌力量训练模块（82）、咳嗽和哈气训练模块（83）和呼吸控制训练模块（84）；呼气肌力量训练模块(81)在训练过程中，训练时呼气有阻力而吸气没有阻力，开始的五次为无负荷训练，然后以30%最大呼气压作为呼气训练的起步负荷，并逐渐增加到目标负荷，负荷递增量、递增方式和目标负荷根据上述评估结果给出，训练时配合有人机互动画面，呼气压力达到预设阈值，出现奖励画面；吸气肌力量训练模块（82）在训练过程中，训练时吸气有阻力而呼气没有阻力，开始的五次为无负荷训练，然后以30%最大吸气压作为吸气训练的起步负荷，并逐渐增加到目标负荷，负荷递增量、递增方式和目标负荷值由上述评估报告给出，训练时配合有人机互动画面，吸气压力达到预设阈值，出现奖励画面；咳嗽和哈气训练模块（83）采用语音提示+动画的方式指导受训者咳嗽和哈气训练；呼吸控制训练模块（84）在训练过程中在氧饱和度大于95%，呼吸频率低于8-12次，下胸廓起伏大于10cm定于为非常好，人机互动画面显示绿植开花，血氧饱和度处于90%至95%之间，呼吸频率低于12-20次，下胸廓起伏小于10cm，定义为中等，人机互动画面显示绿植半数开花，血氧饱和度小于90%或者呼吸频率大于20次，下胸廓基本无起伏，定义为差，人机互动画面显示绿植变枯木。

首先利用呼吸肌测量单元、肺功能测量单元、胸腹起伏测量单元和血氧饱和度检测单元对受检者进行检测，然后利用嵌入式系统单元采集检测信息并将采集信息传送给呼吸肌评估单元进行评估，生成评估报告，评估报告上开有训练处方，最后根据训练处方要求，利用反馈训练单元对受检者进行训练。本发明集检测、评估和训练为一体能够对呼吸肌功能进行全面的检测、评估和训练而且由于加入了胸腹起伏指标、血氧饱和度指标的监测，能够更好的指导呼吸训练、更准确的评估训练效果。

附图说明

图1为本发明的一种智能的呼吸肌功能评估反馈训练系统的组成示意图；

图2为本发明的呼吸肌功能评估反馈训练系统的工作流程图；

图3为本发明的评估报告构成示意图；

其中：1-呼吸测量单元；2-呼吸肌训练单元；3-肺功能测量单元；4-胸腹起伏测量单元；5-血氧饱和度检测单元；6-嵌入式系统单元；7-呼吸肌功能评估单元；8-反馈训练单元；9-呼吸肌评估报告；71-呼吸肌力量评估模块；72-呼吸肌耐力评估模块；73-咳嗽能力评估模块；74-呼吸模式评估模块；75-评估报告生成模块；81-呼气肌力量训练模块；82-吸气肌力量训练模块；83-咳嗽及哈气训练模块；84-呼吸控制训练模块；91-患者基本信息部分；92-呼吸肌指标部分；93-呼吸模式指标部分；94-呼吸肌评估信息部分；95-肺功能评估信息部分；96-训练处方部分。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种智能的呼吸肌功能评估反馈训练系统，如图1-图3所示，包括呼吸肌测量单元1、呼吸肌训练单元2、肺功能测量单元3、胸腹起伏测量单元4、血氧饱和度检测单元5、嵌入式系统单元6、呼吸肌评估单元7、反馈训练单元8，呼吸肌测量单元1、呼吸肌训练单元2、肺功能测量单元3、胸腹起伏测量单元4、血氧饱和度检测单元5、呼吸肌评估单元7、反馈训练单元8与嵌入式系统单元6均信号连接。呼吸肌评估单元7包括呼吸肌力量评估模块71、呼吸肌耐力评估模块72、咳嗽能力评估模块73、呼吸模式评估模块74和评估报告生成模块75。反馈训练单元8包括呼气肌力量训练模块81、吸气肌力量训练模块82、咳嗽和哈气训练模块83和呼吸控制训练模块84。呼吸肌测量单元1用于分别测量出受检者呼气和吸气时的口腔压力。测量受检者用力呼气的口腔压力时，呼气有阻力，而吸气没有阻力；测量受检者用力吸气时的口腔压力时，吸气有阻力，而呼气没有阻力。呼吸肌训练单元2用于提供恒定的、可调节的呼吸阻力，患者进行呼气肌训练时，呼吸肌训练单元2可提供恒定的呼气阻力，并且可根据要求进行呼气阻力调节，而吸气时无阻力；患者进行吸气肌训练时，呼吸肌训练单元（2）可提供恒定的吸气阻力，并且可根据要求进行吸气阻力调节，而呼气时无阻力。肺功能测量单元3用于测量受检者每分钟最大通气量（mvv）、最大呼气流量（pef）、一秒用力呼气容积（fev1）、用力肺活量（fvc）。胸腹起伏测量单元4用于分别测量出受检者在呼气过程中胸部和腹部的起伏变化量。血氧饱和度测量单元5用于测量受检者进行呼吸训练时的血氧饱和度指标。嵌入式系统单元6一方面用于采集呼吸肌测量单元1、肺功能测量单元3、胸腹起伏测量单元4和血氧饱和度检测单元5的测量数据，并将数据传送给呼吸肌评估单元7和反馈训练单元8，另一方面用于将呼吸肌评估单元7和反馈训练单元8发出的显示信息、控制信息等传输给各测量单元和控制呼吸肌训练单元2。

上述智能的呼吸肌功能评估反馈训练系统的使用方法，包括以下步骤：

1）第一步录入患者基本信息，包括姓名、性别、年龄、身高、体重、初步诊断结论；

2）第二步利用呼吸肌测量单元1、肺功能测量单元3、胸腹起伏测量单元4和血氧饱和度检测单元5对受检者进行呼吸肌功能检测；

3）第三步利用嵌入式系统单元6采集检测信息并将采集信息传送给呼吸肌评估单元7进行评估，并生成评估报告9，评估报告9上开有训练处方；

4）第四步根据训练处方要求，利用反馈训练单元8及呼吸肌训练单元2对受检者进行训练。

在步骤2）中，呼吸肌测量单元1测量受检者用力呼气时的口腔压力时，呼气有阻力，而吸气没有阻力，呼吸肌测量单元1测量受检者用力吸气时的口腔压力时，吸气有阻力，而呼气没有阻力。在步骤3）中，呼吸肌评估单元7包括呼吸肌力量评估模块71、呼吸肌耐力评估模块72、咳嗽能力评估模块73、呼吸模式评估模块74和评估报告生成模块75；受检者在呼气末快速用力深吸气、用力吹气，呼吸肌力量评估模块71记录最大吸气压（pimax）值、最大呼气压（pemax）值、最大呼气流量（pef）、一秒用力呼气容积（fev1）、用力肺活量（fvc）；受检者尽自己最大能力进行12秒快速呼吸，呼吸肌耐力评估模块72记录下最大每分钟最大通气量（mvv）；受检查者用力咳嗽，咳嗽能力评估模块73记录下最大呼气流量；受检者分别进行胸式呼吸、腹式呼吸和胸腹矛盾呼吸，呼吸模式评估模块74检测胸、腹部起伏程度；调用上述评估数据，评估报告生成模块75生成评估报告9，评估报告9包括患者基本信息部分91、呼吸肌指标部分92、呼吸模式指标部分93、呼吸肌评估信息部分94、肺功能评估信息部分95、训练处方部分96；患者基本信息部分91记录患者的姓名、性别、年龄、身高、体重、初步诊断结论；呼吸肌指标部分92记录吸气肌力量指标（pimax）、呼气肌耐力指标（pemax）、咳嗽能力指标（pef）、呼气肌肉耐力指标（mvv）、简易肺功能指标（fvc、fev1、pef、fev1/fvc\mvv）；呼吸肌评估信息部分95特征在于用图形方式记录呼吸肌评估过程的相关指标的变化情况；肺功能评估信息部分96用图形方式记录肺功能评估过程的相关指标的变化情况。

在步骤4）中，患者进行呼气肌训练时，呼吸肌训练单元2提供恒定的呼气阻力，并且可以根据要求进行呼气阻力调节，而吸气时无阻力；患者进行吸气肌训练时，呼吸肌训练单元2可提供恒定的吸气阻力和根据要求进行吸气阻力调节，而呼气时无阻力。在步骤4）中，反馈训练单元8包括呼气肌力量训练模块81、吸气肌力量训练模块82、咳嗽和哈气训练模块83和呼吸控制训练模块84；呼气肌力量训练模块81在训练过程中，训练时呼气有阻力而吸气没有阻力，开始的五次为无负荷训练，然后以30%最大呼气压作为呼气训练的起步负荷，并逐渐增加到目标负荷，负荷递增量、递增方式和目标负荷根据上述评估结果给出，训练时配合有人机互动画面，呼气压力达到预设阈值，出现奖励画面；吸气肌力量训练模块82在训练过程中，训练时吸气有阻力而呼气没有阻力，开始的五次为无负荷训练，然后以30%最大吸气压作为吸气训练的起步负荷，并逐渐增加到目标负荷，负荷递增量、递增方式和目标负荷值由上述评估报告给出，训练时配合有人机互动画面，吸气压力达到预设阈值，出现奖励画面；咳嗽和哈气训练模块83采用语音提示+动画的方式指导受训者咳嗽和哈气训练；呼吸控制训练模块84在训练过程中在氧饱和度大于95%，呼吸频率低于8-12次，下胸廓起伏大于10cm定于为非常好，人机互动画面显示绿植开花，血氧饱和度处于90%至95%之间，呼吸频率低于12-20次，下胸廓起伏小于10cm，定义为中等，人机互动画面显示绿植半数开花，血氧饱和度小于90%或者呼吸频率大于20次，下胸廓基本无起伏，定义为差，人机互动画面显示绿植变枯木。

呼吸肌功能检测包括：受检者在呼气末进行快速用力深吸气、用力吹气，并记录最大吸气压、最大呼吸压、pef、fev1和fvc值；受检者尽自己最大能力进行12秒快速呼吸，记录下最大mvv值；佩戴胸腹起伏测量单元4，测量出受检者在呼气过程中胸部和腹部的起伏度，记录患者呼吸频率；佩戴血氧饱和度测量单元5，测量出受检者在呼气过程中的血氧饱和度指标。呼吸功能评估是利用呼吸肌功能检测指标进行综合评估，包括利用最大吸气压和最大呼吸压对呼吸肌肌肉力量进行评估；利用最大通气量mvv值对呼吸肌耐力进行评估；利用用力咳嗽时候的呼气流速对咳嗽能力进行评估；利用胸、腹部起伏程度对胸式呼吸、腹式呼吸、胸腹矛盾呼吸等呼吸模式评估进行评估。反馈训练包括呼气肌训练、吸气肌训练、咳嗽及哈气训练、呼吸控制训练。呼气肌力量训练，训练时呼气有阻力而吸气没有阻力，开始的五次为无负荷训练，然后以30%最大呼气压作为呼气训练的起步负荷，并逐渐增加到目标负荷，负荷递增量、递增方式和目标负荷根据上述训练处方给出；训练时配合有人机互动画面，呼气压力达到预设阈值，出现奖励画面。吸气肌力量训练，训练时吸气有阻力而呼气没有阻力，开始的五次为无负荷训练，然后以30%最大吸气压作为吸气训练的起步负荷，并逐渐增加到目标负荷，负荷递增量、递增方式和目标负荷值由上述评估报告给出；训练时配合有人机互动画面，吸气压力达到预设阈值，出现奖励画面。咳嗽及哈气训练，采用语音提示加动画的方式指导受训者进行咳嗽及哈气训练。呼吸控制训练，采用人机互动方式进行控制训练，当受训者血氧饱和度大于95%，呼吸频率低于8-12次，下胸廓起伏大于10cm时，定于为非常好，人机互动画面显示绿植开花；当血氧饱和度处于90%至95%之间，呼吸频率低于12-20次，下胸廓起伏小于10cm时，定义为中等，人机互动画面显示绿植半数开花；当血氧饱和度小于90%或者呼吸频率大于20次，下胸廓基本无起伏时，定义为差，人机互动画面显示绿植变枯木。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。