【摘 要】
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近年来,以慢性阻塞性肺疾病（Chronic Obstructive Pulmonary Disease,COPD）为代表的慢性呼吸系统疾病患病率居高不下,已成为严重危害国民健康的公共卫生问题。肺弥散功能检查作为评估肺换气功能的主要方法,是肺功能全面检查必不可少的重要部分,也是全面评估人体肺功能状况的必要手段,在相关呼吸系统疾病诊疗过程中,可起到定位病变部位、诊断患病类型和判断患病程度等重要作用。国
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近年来,以慢性阻塞性肺疾病（Chronic Obstructive Pulmonary Disease,COPD）为代表的慢性呼吸系统疾病患病率居高不下,已成为严重危害国民健康的公共卫生问题。肺弥散功能检查作为评估肺换气功能的主要方法,是肺功能全面检查必不可少的重要部分,也是全面评估人体肺功能状况的必要手段,在相关呼吸系统疾病诊疗过程中,可起到定位病变部位、诊断患病类型和判断患病程度等重要作用。国内对肺弥散功能检测技术的研究起步较晚,且无成熟的自主产品,使得各医疗单位所使用的肺弥散功能检测仪均依赖进口。进口仪器操作复杂、价格昂贵、维护成本高、普及推广困难。因此,本文对肺弥散功能检测方法进行了研究,并设计了操作简单且性能符合行业标准的肺弥散功能检测平台,具体的研究内容有:（1）肺弥散功能检测原理与方法分析。阐述了肺弥散功能检测原理及其理论计算模型,对比分析了主流测试方法和测试气体,提出基于一口气呼吸法的肺弥散功能检测方法及其检测平台设计方案,并分析了该种肺弥散检测系统主要误差来源,主要包括呼吸气流量测量误差和气体浓度采样延时。（2）肺弥散功能检测平台设计。围绕呼吸气路优化设计、呼吸气流量高精度检测和呼吸气组分浓度信号高保真采样三大关键技术进行研究。设计了基于大通径低阻力机械开关阀的呼吸通路、基于呼吸调节器的测试通路和基于微型快速换向阀的标定通路,实现低阻力空气呼吸、高安全性测试气吸入和简洁化气体标定。设计了基于低阻力节流装置和双压差式传感器组的流量采集模块,实现了呼吸气体积信号高精度测量。设计了基于增量式PID算法构建的前/后级双PID控制器,实现恒速抽气功能,确保呼吸气组分浓度信号高保真采样。在此基础上,进行肺弥散功能检测平台的集成设计,实现肺弥散功能关键评估指标VA和DLCO准确获取。（3）肺弥散检测平台关键模块与整机验证。通过肺功能3L定标筒对流量采集模块输出的气体体积精度进行测试,结果表明偏差在±75mL之内;通过观测管路流速表明抽气时稳态误差在±5mL/min之内;通过标准气源组对非分光红外（Nondispersive Infrared,NDIR）传感器精度进行测试,结果表明CO和CH4浓度误差在±1%之内。均满足ATS/ERS标准精度要求。另外,还开展了自研检测平台与麦加菲Ultima PFX肺功能系统的对比试验,结果表明两种设备所测指标无显著差异（P＞0.5）,且高度显著相关（rVA=0.907,p＜0.05;rDLCO=0.902,p＜0.05）。综上所述,通过肺弥散检测方法的研究及其关键技术的攻克,为肺弥散功能检测医疗装备的自主研制奠定了基础,为全面评估人体肺功能状况、提升慢性呼吸系统疾病防控效果提供科技支撑。
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