专利名称：一氧化氮测量方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量呼出空气中的一氧化氮(NO)的方法和设备，尤其涉及测量执行潮式呼吸动作的受试者呼出的空气中ー氧化氮(NO)的方法和设备。
背景技术：
呼出的一氧化氮(eNO)是气道炎症的无创标志。哮喘患者体内存在气道炎症，他们在下呼吸道(支气管和肺泡部分)中产生升高水平的NO。因此，可以结合其他肺部测试使用高值eNO来诊断哮喘。此外，可以使用eNO来监测吸入皮质类固醇(ICS)的有效性，并用于抗炎症哮喘管理中以滴定控制ICS的剂量。测量eNO的标准化方法涉及受试者參与单次呼气试验,其中他们在50ml/s的固定流速和至少5cm H2O的超压下呼出。在如下论文中陈述了美国胸腔协会和欧洲呼吸协 会推荐的标准化方法“ATS/ERS Recommendations for Standardized Procedures forthe Online and Offline Measurement of Exhaled Lower Respiratory Nitric Oxideand Nasal Nitric Oxide,2005，，,American Journal of Respiratory and Critical CareMedicine，第 171 卷，第 912-930 页，2005。图I中示出了用于执行固定流速测量的示范性设备。设备2包括布置成大致“Y”形的管道3，具有三个末端，分别形成进气ロ 4、排气ロ 6和接ロ件8。在进气ロ 4和接ロ件8之间的管道3中提供第一单向阀10，在接ロ件8和排气ロ 6之间的管道3中提供第二单向阀12。配置单向阀10、12，使得在受试者吸气时经由进气ロ 4和接ロ件8通过管道3抽出空气，在受试者呼气时，空气经由接ロ件8和排气ロ 6通过管道3。设备2还包括传感器14和压カ传感器16，传感器14用于测量呼出空气中NO水平，传感器14连接到位于第二单向阀12和排气ロ 6之间的侧流15，压カ传感器16连接到也位于第二单向阀12和排气ロ 6之间的侧流17。压カ传感器16測量通过限流器20的呼出空气造成的压力，并经由反馈装置18向受试者提供关于呼出空气的流量和压カ是否适于测量(即50ml/s的固定流速和至少5cm H2O的压力)的音频和/或视觉反馈。处理器19连接到传感器14，用于处理NO测量结果以确定呼出空气中或一部分呼出空气中的NO水平。在排气ロ 6中提供限流器20以使得受试者更容易达到所需的流量和超压。一旦达到所需压カ，就关闭软腭，防止来自受试者鼻腔的NO通过进入口腔，所述软腭为由肌纤维构成的软腭，包封在粘膜中，负责在吞咽和嚏喷动作期间关闭鼻部通道。可以在进气ロ 4和第一单向阀10之间的管道3中提供NO过滤器22，该NO过滤器从在受试者吸气时从周围环境抽吸到设备2中的空气中去除NO。不过，这种设备的问题是，它需要在至少10秒的给定时期内有恒定的呼气流量，但这执行起来并不简单，尤其是对于年轻儿童、年老受试者或呼吸困难的受试者而言。尽管已经有了基于图I所示设备的商用系统，已经获得美国食品药品监瞀管理局(FDA)批准，用于在医生办公室中在受过培训的操作员监瞀下对7-18岁的儿童和成年人进行标准化eNO測量，但当前没有FDA批准的系统用于幼儿中。
存在在受试者口腔潮式呼吸期间测量eNO值的技术。潮式呼吸是简单得多且自然的呼吸过程，从而与具有固定流量的单次呼吸呼气的测试或需要屏息一段时间的测试相t匕，受试者执行起来更加简单。可以由受试者自己，无需指导，并且可能在三岁以上的具有合作性的儿童中执行潮式呼吸动作。潮式呼吸一般涉及到成年人每分钟4-20次呼吸的呼吸频率，儿童每分钟20-40次呼吸的呼吸频率，成年人每次呼吸300-1000ml的呼出容积，儿童100-500ml的呼出容积。不过，潮式eNO测量方法的问题是，所涉及的增大的流速(通常100-500ml/S)减小了传感器处空气中的一氧化氮(NO)浓度，使得测量对各种干扰更加敏感，干扰例如是来自环境中的NO或来自受试者鼻子区域的NO的污染。这个问题与两个问题相关。第一，标准化的固定流速动作开始于深吸气，而潮式呼吸涉及到更浅的吸气。这意味着在潮式呼吸中仅交换来自先前吸气的一些空气。此外，在潮式呼吸周期中涉及的更短时间内，受试者肺中的肺泡仅部分消除吸入空气中的NO。因此，即使在潮式呼吸动作中通过口吸入没有NO的空气，一些经鼻吸入的NO也可能“污染”呼出的空气。 第二，在标准化固定流速动作中的呼气期间，由于超压，软腭是闭合的，因此没有来自鼻腔的NO能够进入口腔。不过，在潮式呼气期间，软腭可能打开，来自鼻腔的NO可能扩散到通过口呼出的空气中。因此，需要一种在潮式呼吸动作期间测量呼出空气中的NO的方法和设备，其中缓解了至少一些上述缺点。
发明内容
已经发现，在多个呼吸周期内的潮式呼吸期间测量一氧化氮(NO)时，一些呼气提供了下呼吸道中产生的NO的精确确定，而其他呼气提供了不精确值。本发明提出，在涉及多次呼吸的潮式呼吸动作中，选择下呼吸道中产生的NO相对于来自其他源的NO测量贡献而言占主要地位的那些呼气或呼气部分，其他源例如是环境或受试者的鼻腔。因此，根据本发明的第一方面，提供了一种确定与受试者下呼吸道中一氧化氮NO产生相关的至少一个参数值的方法，所述方法包括在受试者执行潮式呼吸的多次呼气期间获得空气流速和呼出空气中的NO水平的多个测量结果；分析所述多个测量结果以识别下呼吸道中产生的NO相对于来自其他源的NO贡献而言占主要地位的呼气；从所识别呼气期间获得的NO水平和/或空气流速的测量结果确定与受试者的下呼吸道中的NO相关的至少一个参数值。在优选实施例中，所述分析步骤和/或所述确定步骤包括使用描述呼出空气中NO水平的流量相关性的模型，且其中，与下呼吸道中NO相关的至少一个参数是所述模型的流量无关参数。在替代实施例中，所述分析步骤包括使用描述呼出空气中NO水平的流量相关性的模型，且其中，使用与下呼吸道中NO相关的单个流量无关参数。下呼吸道中产生的NO具有特定的流量相关性，在存在来自其他源的NO时这种相关性被破坏，因此使用描述这种流量相关性的模型能够识别出下呼吸道中产生的NO相对于来自其他源的NO贡献而言占主要地位的呼气。以上实施例中的模型优选包括两室模型、三室模型或喇叭模型。
在所述模型为两室模型的实施例中，由下式给出呼出的NO，
权利要求
1.一种确定与受试者的下呼吸道中的一氧化氮NO产生相关的至少一个参数值的方法，所述方法包括 在受试者执行潮式呼吸的多次呼气期间获得空气流速和呼出空气中的NO水平的多个测量结果(101); 分析所述多个测量结果以识别下呼吸道中产生的NO相对于来自其他源的NO贡献而言占主要地位的所述呼气(103)； 从所识别的呼气期间获得的NO水平和/或空气流速的测量结果确定与所述受试者的下呼吸道中的NO相关的至少一个参数值(105)。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，所述分析的步骤(103)和/或所述确定的步骤(105)包括使用描述呼出空气中的NO水平的流量相关性的模型，且其中，与下呼吸道中的NO相关的所述至少一个参数是所述模型的流量无关参数。
3.根据权利要求I所述的方法，其中，所述分析的步骤(103)包括使用描述呼出空气中的NO水平的流量相关性的模型，且其中，使用与下呼吸道中的NO相关的单个流量无关参数。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述模型包括两室模型；三室模型或喇叭模型之一。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述模型为两室模型，其中由下式给出呼出的
6.根据权利要求5所述的方法，其中，基于群体值或所述受试者的先前个人值，将所述模型中的CwJCllW比值和Dnil设置成相应的常数值。
7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述模型为喇叭模型，其中由下式给出呼出的
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述参数是常数值，基于群体值或所述受试者的先前个人值将C3和C4设置成相应的常数值。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述分析的步骤包括 将每次呼气分成多个呼气部分(120)； 对于每个呼气部分，利用该呼气部分期间获得的NO水平和流速的测量结果确定流量无关参数的值(123);对于每个呼气部分，计算所确定的所述流量无关参数的值的扩展(125);以及执行第一丢弃步骤(127)，其中丢弃所计算的扩展与预定值的偏离超过阈值的任何呼气部分； 其中，所述确定与所述受试者的下呼吸道中的NO相关的所述至少一个参数的值的步骤(105)使用所述第一丢弃步骤(127)之后剩余的呼气部分的NO水平和/或空气流速的测量结果。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，基于空气流速和NO水平的测量结果中的噪声确定所述阈值。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述分析的步骤(103)还包括 对于每个剩余呼气部分，确定所确定的所述流量无关参数的值的平均值(129); 识别具有所述流量无关参数的最低平均值的剩余呼气部分(131);以及 执行第二丢弃步骤(133 )，其中丢弃其参数值的平均值与所识别的呼气部分的参数值的平均值的偏离超过阈值的任何呼气部分； 其中，所述确定与所述受试者的下呼吸道中的NO相关的参数的值的步骤(105)使用所述第二丢弃步骤(133)之后剩余的呼气部分的NO水平和/或空气流速的测量结果。
12.—种计算机程序产品，包括配置成令计算机、处理器或计算机系统执行根据权利要求I到11中的任一项所述的方法的计算机可读代码。
13.一种用于确定与受试者的下呼吸道中的一氧化氮NO产生相关的至少一个参数的值的设备(30)，所述设备(30)包括 NO传感器(42)，其用于在潮式呼吸动作的多次呼气期间获取所述受试者呼出的空气中的NO水平的多个测量结果； 流速传感器(41)，其用于获取所述潮式呼吸动作的所述多次呼气期间呼出的空气的流速的多个测量结果；以及 处理器(46)，其被配置成接收NO水平和流速的测量结果，分析所述测量结果以识别下呼吸道中产生的NO相对于来自其他源的NO贡献而言占主要地位的所述呼气，并从所识别的呼气部分期间获得的NO水平和/或空气流速的测量结果确定与所述受试者的下呼吸道中的NO相关的参数的值。
14.根据权利要求13所述的设备(30)，其中，所述处理器(46)被配置成通过如下方式分析测量结果 将每次呼气分成多个呼气部分； 对于每个呼气部分，利用该呼气部分期间获得的NO水平和流速的测量结果确定流量无关参数的值； 对于每个呼气部分，计算所确定的所述流量无关参数的值的扩展；以及 执行第一丢弃步骤，其中丢弃所计算的扩展与预定值的偏离超过阈值的任何呼气部分； 其中，所述确定与所述受试者的下呼吸道中的NO相关的参数的值的步骤使用所述第一丢弃步骤之后剩余的呼气部分的NO水平和/或空气流速的测量结果。
15.根据权利要求14所述的设备(30)，其中，所述处理器(46)还被配置成通过如下方式分析所述测量结果对于每个剩余呼气部分，确定所确定的所述流量无关参数的值的平均值； 识别具有所确定的所述流量无关参数的值的最低平均值的剩余呼气部分；以及执行第二丢弃步骤，其中丢弃其参数值的平均值与所识别的呼气部分的参数值的平均值的偏离超过阈值的任何呼气部分； 其中，所述确定与所述受试者的下呼吸道中的NO相关的参数的值的步骤使用所述第二丢弃步骤之后剩余的呼气部分的NO水平和/或空气流速的测量结果。
全文摘要
提供了一种确定与受试者的下呼吸道中一氧化氮NO产生相关的至少一个参数值的方法，所述方法包括在受试者执行潮式呼吸的多次呼气期间获得空气流速和呼出空气中的NO水平的多个测量结果；分析所述多个测量结果以识别下呼吸道中产生的NO相对于来自其他源的NO贡献而言占主要地位的呼气；根据所识别的呼气期间获得的NO水平和/或空气流速的测量结果，确定与受试者的下呼吸道中的NO相关的至少一个参数值。
文档编号A61B5/083GK102770069SQ201180009737
公开日2012年11月7日 申请日期2011年2月10日 优先权日2010年2月17日
发明者H·W·范克斯特伦, T·J·温克 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司