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四線渦輪式慢阻肺健康監(jiān)護系統(tǒng)研究

趙榮建 周旺 湯敏芳 陳賢祥 杜利東 趙湛 楊汀 詹慶元 方震

趙榮建, 周旺, 湯敏芳, 陳賢祥, 杜利東, 趙湛, 楊汀, 詹慶元, 方震. 四線渦輪式慢阻肺健康監(jiān)護系統(tǒng)研究[J]. 電子與信息學(xué)報, 2019, 41(2): 469-476. doi: 10.11999/JEIT180315
引用本文: 趙榮建, 周旺, 湯敏芳, 陳賢祥, 杜利東, 趙湛, 楊汀, 詹慶元, 方震. 四線渦輪式慢阻肺健康監(jiān)護系統(tǒng)研究[J]. 電子與信息學(xué)報, 2019, 41(2): 469-476. doi: 10.11999/JEIT180315
Rongjian ZHAO, Wang ZHOU, Minfang TANG, Xianxiang CHEN, Lidong DU, Zhan ZHAO, Ting YANF, Qingyuan ZHAN, Zhen FANG. Research of Chronic Obstructive Pulmonary Disease Monitoring System Based on Four-line Turbine-type[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(2): 469-476. doi: 10.11999/JEIT180315
Citation: Rongjian ZHAO, Wang ZHOU, Minfang TANG, Xianxiang CHEN, Lidong DU, Zhan ZHAO, Ting YANF, Qingyuan ZHAN, Zhen FANG. Research of Chronic Obstructive Pulmonary Disease Monitoring System Based on Four-line Turbine-type[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(2): 469-476. doi: 10.11999/JEIT180315

四線渦輪式慢阻肺健康監(jiān)護系統(tǒng)研究

doi: 10.11999/JEIT180315
基金項目: 北京市自然科學(xué)基金(Z16003),國家重點研發(fā)計劃(2016YFC1304302)
詳細信息
    作者簡介:

    趙榮建:男,1985年生,博士生,研究方向為生命信息感知技術(shù)

    周旺:男,1992年生,碩士生,研究方向為可穿戴式醫(yī)療檢測技術(shù)

    湯敏芳:女,1996年生,博士生,研究方向為可穿戴式醫(yī)療檢測技術(shù)

    陳賢祥:男,1979年生,副研究員,碩士生導(dǎo)師,研究方向為可穿戴式醫(yī)療檢測技術(shù)

    杜利東:男,1981年生,助理研究員,研究方向為微納制造技術(shù)

    趙湛:男,1958年生,研究員,博士生導(dǎo)師,研究方向為微納制造技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、生命信息感知與計算

    楊?。号?,1968年生,主任醫(yī)師,博士生導(dǎo)師,研究方向為呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)

    詹慶元:男,1970年生,主任醫(yī)師,博士生導(dǎo)師,研究方向為呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)

    方震:男,1976年生,研究員,博士生導(dǎo)師,研究方向為可穿戴式醫(yī)療檢測技術(shù)

    通訊作者:

    方震 zfang@mail.ie.ac.cn

  • 中圖分類號: TP389.1; Q819

Research of Chronic Obstructive Pulmonary Disease Monitoring System Based on Four-line Turbine-type

Funds: The Key Project of Beijing Municipal Natural Science Foundation (Z16003), The National Key Research and Development Project (2016YFC1304302)
  • 摘要:

    針對傳統(tǒng)渦輪式肺活量計存在檢測精度不高、可靠性差的問題,該文提出一種新穎的四線渦輪式檢測方法,研制了一款高精度、高可靠性的慢阻肺監(jiān)護系統(tǒng)。在硬件上,根據(jù)四線渦輪式檢測方法設(shè)計了四線式呼氣采集電路,提高了光路接收分辨率,并通過合理的元器件布置,減少了發(fā)光-光敏二極管相互間串?dāng)_,提高了系統(tǒng)的可靠性;在軟件上,采用線性回歸算法對其脈沖計數(shù)與分析得到用力肺活量、峰值流速等早期篩查與診斷指標。該系統(tǒng)利用標準Fluke氣流分析儀的進行了數(shù)據(jù)標定,與傳統(tǒng)醫(yī)用渦輪式肺功能儀測試對比:用力肺活量平均相對誤差由1.98%降低至1.47%;峰值流速平均相對誤差由2.04%降低至1.02%。實驗表明,四線渦輪式慢阻肺監(jiān)護系統(tǒng)的呼氣指標比傳統(tǒng)慢阻肺系統(tǒng)檢測精度更高,可靠性更好,適用于慢阻肺疾病的早期篩查與精準診斷,結(jié)合血氧飽和度、呼氣末二氧化碳等指標,能實現(xiàn)對慢阻肺患者的醫(yī)療監(jiān)護,特別對于中度和重度慢阻肺患者能起到預(yù)警和控制病情的作用。

  • 圖  1  呼氣信號采集原理圖

    圖  2  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

    圖  3  采用傳統(tǒng)方法與四線式方法二極管分布示意圖

    圖  4  四線式方法二極管光路分布示意圖

    圖  5  呼氣信號采集電路圖

    圖  6  在不同轉(zhuǎn)速下呼氣信號采集的波形圖

    圖  7  原型機照片

    圖  8  FVC測量相關(guān)系數(shù)圖和測量Bland–Altman圖

    圖  9  PEF測量相關(guān)系數(shù)圖和測量Bland–Altman圖

    圖  10  四線渦輪式檢測方法與二線渦輪式檢測方法誤差對比圖

    圖  11  四線渦輪式慢阻肺設(shè)備與醫(yī)用慢阻肺設(shè)備誤差對比

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出版歷程
  • 收稿日期:  2018-04-03
  • 修回日期:  2018-08-14
  • 網(wǎng)絡(luò)出版日期:  2018-09-13
  • 刊出日期:  2019-02-01

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