專利名稱：一氧化氮測(cè)量方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量呼出空氣中的一氧化氮(NO)的方法和設(shè)備，尤其涉及測(cè)量執(zhí)行潮式呼吸動(dòng)作的受試者呼出的空氣中ー氧化氮(NO)的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
呼出的一氧化氮(eNO)是氣道炎癥的無(wú)創(chuàng)標(biāo)志。哮喘患者體內(nèi)存在氣道炎癥，他們?cè)谙潞粑?支氣管和肺泡部分)中產(chǎn)生升高水平的NO。因此，可以結(jié)合其他肺部測(cè)試使用高值eNO來(lái)診斷哮喘。此外，可以使用eNO來(lái)監(jiān)測(cè)吸入皮質(zhì)類(lèi)固醇(ICS)的有效性，并用于抗炎癥哮喘管理中以滴定控制ICS的劑量。測(cè)量eNO的標(biāo)準(zhǔn)化方法涉及受試者參與單次呼氣試驗(yàn),其中他們?cè)?0ml/s的固定流速和至少5cm H2O的超壓下呼出。在如下論文中陳述了美國(guó)胸腔協(xié)會(huì)和歐洲呼吸協(xié) 會(huì)推薦的標(biāo)準(zhǔn)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 頁(yè)，2005。圖I中示出了用于執(zhí)行固定流速測(cè)量的示范性設(shè)備。設(shè)備2包括布置成大致“Y”形的管道3，具有三個(gè)末端，分別形成進(jìn)氣ロ 4、排氣ロ 6和接ロ件8。在進(jìn)氣ロ 4和接ロ件8之間的管道3中提供第一單向閥10，在接ロ件8和排氣ロ 6之間的管道3中提供第二單向閥12。配置單向閥10、12，使得在受試者吸氣時(shí)經(jīng)由進(jìn)氣ロ 4和接ロ件8通過(guò)管道3抽出空氣，在受試者呼氣時(shí)，空氣經(jīng)由接ロ件8和排氣ロ 6通過(guò)管道3。設(shè)備2還包括傳感器14和壓カ傳感器16，傳感器14用于測(cè)量呼出空氣中NO水平，傳感器14連接到位于第二單向閥12和排氣ロ 6之間的側(cè)流15，壓カ傳感器16連接到也位于第二單向閥12和排氣ロ 6之間的側(cè)流17。壓カ傳感器16測(cè)量通過(guò)限流器20的呼出空氣造成的壓力，并經(jīng)由反饋裝置18向受試者提供關(guān)于呼出空氣的流量和壓カ是否適于測(cè)量(即50ml/s的固定流速和至少5cm H2O的壓力)的音頻和/或視覺(jué)反饋。處理器19連接到傳感器14，用于處理NO測(cè)量結(jié)果以確定呼出空氣中或一部分呼出空氣中的NO水平。在排氣ロ 6中提供限流器20以使得受試者更容易達(dá)到所需的流量和超壓。一旦達(dá)到所需壓カ，就關(guān)閉軟腭，防止來(lái)自受試者鼻腔的NO通過(guò)進(jìn)入口腔，所述軟腭為由肌纖維構(gòu)成的軟腭，包封在粘膜中，負(fù)責(zé)在吞咽和嚏噴動(dòng)作期間關(guān)閉鼻部通道?？梢栽谶M(jìn)氣ロ 4和第一單向閥10之間的管道3中提供NO過(guò)濾器22，該NO過(guò)濾器從在受試者吸氣時(shí)從周?chē)h(huán)境抽吸到設(shè)備2中的空氣中去除NO。不過(guò)，這種設(shè)備的問(wèn)題是，它需要在至少10秒的給定時(shí)期內(nèi)有恒定的呼氣流量，但這執(zhí)行起來(lái)并不簡(jiǎn)單，尤其是對(duì)于年輕兒童、年老受試者或呼吸困難的受試者而言。盡管已經(jīng)有了基于圖I所示設(shè)備的商用系統(tǒng)，已經(jīng)獲得美國(guó)食品藥品監(jiān)瞀管理局(FDA)批準(zhǔn)，用于在醫(yī)生辦公室中在受過(guò)培訓(xùn)的操作員監(jiān)瞀下對(duì)7-18歲的兒童和成年人進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化eNO測(cè)量，但當(dāng)前沒(méi)有FDA批準(zhǔn)的系統(tǒng)用于幼兒中。
存在在受試者口腔潮式呼吸期間測(cè)量eNO值的技術(shù)。潮式呼吸是簡(jiǎn)單得多且自然的呼吸過(guò)程，從而與具有固定流量的單次呼吸呼氣的測(cè)試或需要屏息一段時(shí)間的測(cè)試相t匕，受試者執(zhí)行起來(lái)更加簡(jiǎn)單?？梢杂墒茉囌咦约?，無(wú)需指導(dǎo)，并且可能在三歲以上的具有合作性的兒童中執(zhí)行潮式呼吸動(dòng)作。潮式呼吸一般涉及到成年人每分鐘4-20次呼吸的呼吸頻率，兒童每分鐘20-40次呼吸的呼吸頻率，成年人每次呼吸300-1000ml的呼出容積，兒童100-500ml的呼出容積。不過(guò)，潮式eNO測(cè)量方法的問(wèn)題是，所涉及的增大的流速(通常100-500ml/S)減小了傳感器處空氣中的一氧化氮(NO)濃度，使得測(cè)量對(duì)各種干擾更加敏感，干擾例如是來(lái)自環(huán)境中的NO或來(lái)自受試者鼻子區(qū)域的NO的污染。這個(gè)問(wèn)題與兩個(gè)問(wèn)題相關(guān)。第一，標(biāo)準(zhǔn)化的固定流速動(dòng)作開(kāi)始于深吸氣，而潮式呼吸涉及到更淺的吸氣。這意味著在潮式呼吸中僅交換來(lái)自先前吸氣的一些空氣。此外，在潮式呼吸周期中涉及的更短時(shí)間內(nèi)，受試者肺中的肺泡僅部分消除吸入空氣中的NO。因此，即使在潮式呼吸動(dòng)作中通過(guò)口吸入沒(méi)有NO的空氣，一些經(jīng)鼻吸入的NO也可能“污染”呼出的空氣。 第二，在標(biāo)準(zhǔn)化固定流速動(dòng)作中的呼氣期間，由于超壓，軟腭是閉合的，因此沒(méi)有來(lái)自鼻腔的NO能夠進(jìn)入口腔。不過(guò)，在潮式呼氣期間，軟腭可能打開(kāi)，來(lái)自鼻腔的NO可能擴(kuò)散到通過(guò)口呼出的空氣中。因此，需要一種在潮式呼吸動(dòng)作期間測(cè)量呼出空氣中的NO的方法和設(shè)備，其中緩解了至少一些上述缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在多個(gè)呼吸周期內(nèi)的潮式呼吸期間測(cè)量一氧化氮(NO)時(shí)，一些呼氣提供了下呼吸道中產(chǎn)生的NO的精確確定，而其他呼氣提供了不精確值。本發(fā)明提出，在涉及多次呼吸的潮式呼吸動(dòng)作中，選擇下呼吸道中產(chǎn)生的NO相對(duì)于來(lái)自其他源的NO測(cè)量貢獻(xiàn)而言占主要地位的那些呼氣或呼氣部分，其他源例如是環(huán)境或受試者的鼻腔。因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種確定與受試者下呼吸道中一氧化氮NO產(chǎn)生相關(guān)的至少一個(gè)參數(shù)值的方法，所述方法包括在受試者執(zhí)行潮式呼吸的多次呼氣期間獲得空氣流速和呼出空氣中的NO水平的多個(gè)測(cè)量結(jié)果；分析所述多個(gè)測(cè)量結(jié)果以識(shí)別下呼吸道中產(chǎn)生的NO相對(duì)于來(lái)自其他源的NO貢獻(xiàn)而言占主要地位的呼氣；從所識(shí)別呼氣期間獲得的NO水平和/或空氣流速的測(cè)量結(jié)果確定與受試者的下呼吸道中的NO相關(guān)的至少一個(gè)參數(shù)值。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述分析步驟和/或所述確定步驟包括使用描述呼出空氣中NO水平的流量相關(guān)性的模型，且其中，與下呼吸道中NO相關(guān)的至少一個(gè)參數(shù)是所述模型的流量無(wú)關(guān)參數(shù)。在替代實(shí)施例中，所述分析步驟包括使用描述呼出空氣中NO水平的流量相關(guān)性的模型，且其中，使用與下呼吸道中NO相關(guān)的單個(gè)流量無(wú)關(guān)參數(shù)。下呼吸道中產(chǎn)生的NO具有特定的流量相關(guān)性，在存在來(lái)自其他源的NO時(shí)這種相關(guān)性被破壞，因此使用描述這種流量相關(guān)性的模型能夠識(shí)別出下呼吸道中產(chǎn)生的NO相對(duì)于來(lái)自其他源的NO貢獻(xiàn)而言占主要地位的呼氣。以上實(shí)施例中的模型優(yōu)選包括兩室模型、三室模型或喇叭模型。
在所述模型為兩室模型的實(shí)施例中，由下式給出呼出的NO，
權(quán)利要求
1.一種確定與受試者的下呼吸道中的一氧化氮NO產(chǎn)生相關(guān)的至少一個(gè)參數(shù)值的方法，所述方法包括 在受試者執(zhí)行潮式呼吸的多次呼氣期間獲得空氣流速和呼出空氣中的NO水平的多個(gè)測(cè)量結(jié)果(101); 分析所述多個(gè)測(cè)量結(jié)果以識(shí)別下呼吸道中產(chǎn)生的NO相對(duì)于來(lái)自其他源的NO貢獻(xiàn)而言占主要地位的所述呼氣(103)； 從所識(shí)別的呼氣期間獲得的NO水平和/或空氣流速的測(cè)量結(jié)果確定與所述受試者的下呼吸道中的NO相關(guān)的至少一個(gè)參數(shù)值(105)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述分析的步驟(103)和/或所述確定的步驟(105)包括使用描述呼出空氣中的NO水平的流量相關(guān)性的模型，且其中，與下呼吸道中的NO相關(guān)的所述至少一個(gè)參數(shù)是所述模型的流量無(wú)關(guān)參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述分析的步驟(103)包括使用描述呼出空氣中的NO水平的流量相關(guān)性的模型，且其中，使用與下呼吸道中的NO相關(guān)的單個(gè)流量無(wú)關(guān)參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，所述模型包括兩室模型；三室模型或喇叭模型之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述模型為兩室模型，其中由下式給出呼出的
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，基于群體值或所述受試者的先前個(gè)人值，將所述模型中的CwJCllW比值和Dnil設(shè)置成相應(yīng)的常數(shù)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述模型為喇叭模型，其中由下式給出呼出的
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述參數(shù)是常數(shù)值，基于群體值或所述受試者的先前個(gè)人值將C3和C4設(shè)置成相應(yīng)的常數(shù)值。
9.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述分析的步驟包括 將每次呼氣分成多個(gè)呼氣部分(120)； 對(duì)于每個(gè)呼氣部分，利用該呼氣部分期間獲得的NO水平和流速的測(cè)量結(jié)果確定流量無(wú)關(guān)參數(shù)的值(123);對(duì)于每個(gè)呼氣部分，計(jì)算所確定的所述流量無(wú)關(guān)參數(shù)的值的擴(kuò)展(125);以及執(zhí)行第一丟棄步驟(127)，其中丟棄所計(jì)算的擴(kuò)展與預(yù)定值的偏離超過(guò)閾值的任何呼氣部分； 其中，所述確定與所述受試者的下呼吸道中的NO相關(guān)的所述至少一個(gè)參數(shù)的值的步驟(105)使用所述第一丟棄步驟(127)之后剩余的呼氣部分的NO水平和/或空氣流速的測(cè)量結(jié)果。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，基于空氣流速和NO水平的測(cè)量結(jié)果中的噪聲確定所述閾值。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中，所述分析的步驟(103)還包括 對(duì)于每個(gè)剩余呼氣部分，確定所確定的所述流量無(wú)關(guān)參數(shù)的值的平均值(129); 識(shí)別具有所述流量無(wú)關(guān)參數(shù)的最低平均值的剩余呼氣部分(131);以及 執(zhí)行第二丟棄步驟(133 )，其中丟棄其參數(shù)值的平均值與所識(shí)別的呼氣部分的參數(shù)值的平均值的偏離超過(guò)閾值的任何呼氣部分； 其中，所述確定與所述受試者的下呼吸道中的NO相關(guān)的參數(shù)的值的步驟(105)使用所述第二丟棄步驟(133)之后剩余的呼氣部分的NO水平和/或空氣流速的測(cè)量結(jié)果。
12.—種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括配置成令計(jì)算機(jī)、處理器或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求I到11中的任一項(xiàng)所述的方法的計(jì)算機(jī)可讀代碼。
13.一種用于確定與受試者的下呼吸道中的一氧化氮NO產(chǎn)生相關(guān)的至少一個(gè)參數(shù)的值的設(shè)備(30)，所述設(shè)備(30)包括 NO傳感器(42)，其用于在潮式呼吸動(dòng)作的多次呼氣期間獲取所述受試者呼出的空氣中的NO水平的多個(gè)測(cè)量結(jié)果； 流速傳感器(41)，其用于獲取所述潮式呼吸動(dòng)作的所述多次呼氣期間呼出的空氣的流速的多個(gè)測(cè)量結(jié)果；以及 處理器(46)，其被配置成接收NO水平和流速的測(cè)量結(jié)果，分析所述測(cè)量結(jié)果以識(shí)別下呼吸道中產(chǎn)生的NO相對(duì)于來(lái)自其他源的NO貢獻(xiàn)而言占主要地位的所述呼氣，并從所識(shí)別的呼氣部分期間獲得的NO水平和/或空氣流速的測(cè)量結(jié)果確定與所述受試者的下呼吸道中的NO相關(guān)的參數(shù)的值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備(30)，其中，所述處理器(46)被配置成通過(guò)如下方式分析測(cè)量結(jié)果 將每次呼氣分成多個(gè)呼氣部分； 對(duì)于每個(gè)呼氣部分，利用該呼氣部分期間獲得的NO水平和流速的測(cè)量結(jié)果確定流量無(wú)關(guān)參數(shù)的值； 對(duì)于每個(gè)呼氣部分，計(jì)算所確定的所述流量無(wú)關(guān)參數(shù)的值的擴(kuò)展；以及 執(zhí)行第一丟棄步驟，其中丟棄所計(jì)算的擴(kuò)展與預(yù)定值的偏離超過(guò)閾值的任何呼氣部分； 其中，所述確定與所述受試者的下呼吸道中的NO相關(guān)的參數(shù)的值的步驟使用所述第一丟棄步驟之后剩余的呼氣部分的NO水平和/或空氣流速的測(cè)量結(jié)果。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備(30)，其中，所述處理器(46)還被配置成通過(guò)如下方式分析所述測(cè)量結(jié)果對(duì)于每個(gè)剩余呼氣部分，確定所確定的所述流量無(wú)關(guān)參數(shù)的值的平均值； 識(shí)別具有所確定的所述流量無(wú)關(guān)參數(shù)的值的最低平均值的剩余呼氣部分；以及執(zhí)行第二丟棄步驟，其中丟棄其參數(shù)值的平均值與所識(shí)別的呼氣部分的參數(shù)值的平均值的偏離超過(guò)閾值的任何呼氣部分； 其中，所述確定與所述受試者的下呼吸道中的NO相關(guān)的參數(shù)的值的步驟使用所述第二丟棄步驟之后剩余的呼氣部分的NO水平和/或空氣流速的測(cè)量結(jié)果。
全文摘要
提供了一種確定與受試者的下呼吸道中一氧化氮NO產(chǎn)生相關(guān)的至少一個(gè)參數(shù)值的方法，所述方法包括在受試者執(zhí)行潮式呼吸的多次呼氣期間獲得空氣流速和呼出空氣中的NO水平的多個(gè)測(cè)量結(jié)果；分析所述多個(gè)測(cè)量結(jié)果以識(shí)別下呼吸道中產(chǎn)生的NO相對(duì)于來(lái)自其他源的NO貢獻(xiàn)而言占主要地位的呼氣；根據(jù)所識(shí)別的呼氣期間獲得的NO水平和/或空氣流速的測(cè)量結(jié)果，確定與受試者的下呼吸道中的NO相關(guān)的至少一個(gè)參數(shù)值。
文檔編號(hào)A61B5/083GK102770069SQ201180009737
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2011年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月17日
發(fā)明者H·W·范克斯特倫, T·J·溫克 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司