[发明专利]一种应用电磁感应法的肺容量测定技术

权利要求书

1.采用电磁感应的原理进行肺内气体容量感应描迹（Volume InductivePlethysmography VIP）,实现方法是在受试者胸壁和上腹壁放置两个电磁线圈，见附图1中线圈 A和线圈 B，两个电磁线圈的外形、结构相同，都是用一条导线弯曲成连续的S状并固定在有弹性的松紧带内；当受试者自主呼吸时，两个线圈会随着呼吸紧贴着受试者的胸壁和腹壁做起伏波动，并随着胸壁和腹壁的扩张、收缩，两个线圈的截面的周长在吸气时被拉伸、截面积扩大，呼气时被松紧带拉回周长缩短、截面积缩小；在两个线圈内间断通入高频电压信号，当线圈 A 通入高频信号时，线圈 A 处于电磁发射状态，线圈 B 处于电磁接收状态，接收到的信号大小和线圈的截面积成正比，截面积越大，信号越强；又与两个线圈的距离成反比，距离越远，信号越弱；当线圈 B 接收到的电磁感应信号被记录后，两个线圈相互调换功能，线圈 B通入电磁信号进入发射状态，而线圈 A 变成接收状态记录线圈 B 发射出的电磁感应信号；线圈 A 和线圈 B 在发射—接收、接收—发射两种状态之间高速切换，这样就可以获得密集、间断的胸壁、腹壁运动的描迹采样点序列；将这些采样点序列进行包络化处理就可以得到描述肺内气体容量变化连续的胸壁、腹壁运动波形图以及胸壁、腹壁合成总容量变化波形图。

2.在肺容量测定的开始，受试者进行平静呼吸，电磁感应体积描迹准确记录了胸壁、腹壁的运动波形以及总容量变化波形图，测试系统会同时记录流速传感器的流速、容量信号并且不断和胸壁、腹壁运动合成总容量的变化信号进行比较，经过多次采样、对比、矫正、完成用流速传感器对胸腹壁合成总容量体积描迹的定标，即确定胸壁、腹壁合成容量与实际容量的关系。

3.在呼吸管路内添加一个阀门，当阀门开启时，受试者可以通过阀门进行正常呼吸，如果在较低的气流速度的条件下，我们可以暂时忽略气道内的阻力，认为口腔压力和肺泡压力相等并且和外界环境压力保持一致；当阀门关闭时受试者无法进行正常呼吸，既吸不到气也呼不出气，我们要求受试者继续做正常的呼吸动作；由于呼吸通道关闭，流速等于零，肺泡内的压力随受试者的呼吸动作而改变；吸气时由于胸腹壁扩张而造成肺泡内压力降低、做呼气动作时肺泡内压力升高，压力升高或者降低的大小和胸腹壁合成容量成正比，动作幅度越大造成的肺泡内压力波动也越大；由于之前胸腹壁合成容量已经通过口腔流速传感器完成定标，在呼吸阀开启和关闭时胸腹壁运动造成的容量变化是完全一致的，不同的是开启时有口腔流速，肺泡压力与口腔压力一致；关闭时口腔流速为零，肺泡压力随胸腹壁运动而波动，波动压力的大小与胸腹壁合成容量成正比；根据波伊尔-马略特气体方程定律，我们可以得到胸廓气量的计算公式：Vtg=Pbar*△V/△Pmouth，这里Vtg是胸廓气量，如果采集数据在位置功能残气水平，则计算结果为功能残气；△Pmouth为在呼吸阀关闭后呼吸动作产生的口腔压力波动变化值，△V是胸腹壁在呼吸阀关闭后呼吸动作产生的容量波动变化，Pbar为大气压强；Vtg的采集和计算需要进行4、5次重复，之后还要进行进一步数学处理以得到精确的肺内气体容量数据；在得到准确的胸廓气量后，再让受试者完成一次肺活量的测试就可以得到胸廓气量Vtg、功能残气FRC、残气RV、补吸气量IRV、补呼气量ERV、深吸气量IC和肺总量TLC全部肺容量数据；除容量外，测试系统还可以根据呼吸的容积描迹和口腔气体流速计算出气动总阻力。