一种可视化呼吸治疗仪、可视化处理方法及使用方法与流程

1.本技术涉及医疗数据可视化技术领域，尤其涉及一种可视化呼吸治疗仪、可视化处理方法及使用方法。


背景技术：

2.经鼻高流量湿化氧疗(high-flow nasal cannula oxygen therapy，hfnc)作为一种新的呼吸支持技术在临床中得到广泛应用，与传统的低流量氧疗相比，高流量氧疗能够给患者提供相对恒定的吸氧浓度、温度和湿度的高流量气体，并且通过鼻塞进行氧疗，与通过面罩进行呼吸支持的无创通气相比，此治疗方式更舒适。
3.目前，hfnc的使用过程中，一般由医护人员设定运行参数后，使高流量输出设备输出固定的高流量气流。由于高流量输出设备运行过程中，难以监测患者自身的呼吸参数，对于患者使用过程中的使用体验难以把控，同时医护人员也不能及时了解患者的被治疗情况，使目前高流量输出设备的使用不够智能。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种可视化呼吸治疗仪、可视化处理方法及使用方法，用于解决hfnc治疗仪使用过程中，目前的高流量输出设备无法灵活满足患者及医护人员的使用需求，不够灵活且智能的问题。
5.一方面，本技术实施例提供了一种可视化呼吸治疗仪，所述治疗仪包括主机和患者接口、患者状态显示屏；
6.所述主机设有空气通道、氧气通道、空氧混合部以及混合气体通道，并包括用于监测混合气体流量的流量传感器和用于监测混合气体压力的压力传感器；
7.所述空氧混合部入口分别与所述空气通道、所述氧气通道气路联通，所述空氧混合部出口与所述混合气体通道气路联通；
8.所述患者接口经管路与所述混合气体通道气路联通；其中，所述患者接口为非密封式患者接口；
9.所述主机用于接收并处理所述流量传感器以及所述压力传感器的监测数据，以输出高流量氧疗展示信息至所述患者状态显示屏；
10.所述患者状态显示屏包括患者端压力动态显示区和/或患者吸入流量动态显示区，用于展示所述高流量氧疗展示信息。
11.优选地，所述治疗仪还包括湿化器；
12.所述湿化器入口与所述混合气体通道气路联通，所述湿化器出口与所述患者接口气路联通。
13.优选地，所述患者接口为鼻插管，所述管路与所述患者接口为一体或分体结构；所述管路与所述湿化器可拆卸连接。
14.优选地，所述患者状态显示屏还包括患者容量动态显示区。
15.优选地，所述患者端压力动态显示区、患者吸入流量动态显示区、患者容量动态显示区位于同一显示界面。
16.优选地，所述氧气通道还包括氧气源接口、氧气阀及用于监测氧流量的氧流量传感器。
17.优选地，所述治疗仪还包括：气流控制器；
18.所述气流控制器连接所述氧气阀及所述空氧混合部，用于根据来自用户界面的调节指令，生成气流控制信号，以便控制所述氧气阀和/或所述空氧混合部，调节所述治疗仪的输出氧流量、氧浓度或混合气体流量。
19.优选地，所述空氧混合部包括涡轮。
20.另一方面，本技术实施例还提供了一种可视化呼吸治疗仪的可视化处理方法，所述方法包括：
21.基于管路校验操作对应的采集数据及来自流量传感器的混合气体的输送流量值，通过预设管路压降模型，确定当前患者的患者接口压力值；其中，所述管路校验操作为患者接口处于大气压下，预设时间内依次间隔输出多级阶梯流量的气流；所述采集数据至少包括：所述多级阶梯流量分别对应的阶梯流量值、各级阶梯流量对应的压力值；
22.基于所述当前患者预定次数呼吸内，所述患者接口压力值及相应的所述输送流量值、预设的管路输出泄漏模型，实时确定所述当前患者的呼吸流量值；
23.基于所述患者接口压力值、所述呼吸流量值，确定所述当前患者的高流量氧疗展示信息，并将所述高流量氧疗展示信息发送至患者状态显示屏，以展示所述高流量氧疗展示信息。
24.在本技术的一种实现方式中，根据所述多级阶梯流量，生成流量输出控制指令，并将所述流量输出控制指令发送至流量控制设备，以使所述流量控制设备在所述预设时间内，依次间隔输出多级阶梯流量的气流；其中，所述依次间隔输出为各级阶梯流量的气流在所述预设时间的连续的各预定子时间内持续输出；所述预定子时间与各级阶梯流量一一对应；
25.获取来自压力传感器的各级阶梯流量对应的压力值；
26.基于所述各级阶梯流量对应的压力值及与其对应的所述阶梯流量值，确定所述管路压降模型的管路阻力系数；
27.在所述患者接口接通所述当前患者的通气端的情况下，根据所述管路压降模型及来自所述压力传感器的输送压力值、所述输送流量值，确定所述当前患者的所述患者接口压力值。
28.在本技术的一种实现方式中，根据所述各级阶梯流量对应的压力值、所述各级阶梯流量对应的压力值对应的多个所述阶梯流量值以及预设公式，建立线性方程组；
29.计算所述线性方程组的最小二乘解，并将所述最小二乘解作为所述管路阻力系数。
30.在本技术的一种实现方式中，根据所述管路输出泄露模型，对所述当前患者在预定次数呼吸内所述患者接口压力值进行绝对值开方处理及符号函数运算，得到压力值中间量；
31.分别对所述压力值中间量、所述输送流量值进行积分运算；
32.计算积分运算后的所述压力值中间量与积分运算后的所述输送流量值的除商值，并将所述除商值作为所述管路输出泄漏模型的泄漏模型参数；
33.基于所述泄漏模型参数、所述患者接口压力值、所述管路输出泄漏模型及所述输送流量值，实时确定所述当前患者的呼吸流量值。
34.在本技术的一种实现方式中，识别所述当前患者的呼吸触发信号，并累加所述呼吸触发信号的触发次数；
35.在所述触发次数大于或等于所述预定次数的情况下，确定各次呼吸内的所述患者接口压力值及相应的所述输送流量值；
36.基于所述预定次数个所述患者接口压力值及相应的所述输送流量值，确定所述泄漏模型参数；
37.基于所述泄漏模型参数、所述患者接口压力值、所述管路输出泄漏模型及所述输送流量值，实时确定所述当前患者的呼吸流量值。
38.在本技术的一种实现方式中，确定所述预定次数个所述患者接口压力值相应的多个所述压力值中间量；以及
39.确定与多个所述压力中间量相对应的多个所述输送流量值；
40.分别对多个所述压力值中间量、多个所述输送流量值进行积分求和运算；
41.计算积分求和运算后的多个所述压力值中间量与积分求和运算后的多个所述输送流量值的除商值，并将所述除商值作为所述管路输出泄漏模型的泄漏模型参数；
42.基于所述泄漏模型参数、所述患者接口压力值、所述管路输出泄漏模型及所述输送流量值，实时确定所述当前患者的呼吸流量值。
43.在本技术的一种实现方式中，在识别到所述当前患者的呼吸触发信号的情况下，确定所述触发次数的累加起点呼吸；
44.根据所述累加起点呼吸与当前呼吸的间隔呼吸次数及所述预定次数，更新所述触发次数的累加起点呼吸为所述累加起点呼吸后的第n次呼吸；所述n为自然数；所述n为间隔呼吸次数与所述预定次数的差值。
45.在本技术的一种实现方式中，所述高流量氧疗展示信息至少包括以下一项或多项：患者接口压力曲线、呼吸流量曲线、患者容量曲线、呼吸频率、潮气量、分钟通气量、呼吸终末压力、吸气峰流量、实际吸入氧浓度。
46.在本技术的一种实现方式中，根据所述当前患者各次呼吸的所述呼吸流量值及相应的所述输送流量值，确定所述各次呼吸对应的第一气流容量及第二气流容量；所述第一气流容量为所述当前患者的各次呼吸从所述患者接口吸入气流容量；所述第二气流容量为所述当前患者的各次呼吸从大气中吸入气流容量；
47.根据所述当前患者的各次呼吸的呼吸流量值，确定吸入总容量；
48.获取来自氧流量传感器的氧流量数据，并根据所述氧流量数据，确定输出氧浓度；
49.将所述输出氧浓度、所述第一气流容量、所述第二气流容量、预设大气氧占比及所述吸入总容量，输入预设吸入氧浓度公式，计算所述实际吸入氧浓度。
50.再一方面，本技术实施例还提供了一种可视化呼吸治疗仪的使用方法，应用于上述可视化呼吸治疗仪，所述治疗仪的使用方法包括：
51.在更换患者接口和/或管路后测量所述患者接口与所述管路之间的管路阻力系数
的管路校验操作步骤。
52.优选地，测定所述管路阻力系数时所述患者接口直接与大气接通。
53.优选地，所述管路校验操作包括试驾多级阶梯流量的步骤，具体包括：根据所述多级阶梯流量，生成流量输出控制指令，并将所述流量输出控制指令发送至流量控制设备，以使所述流量控制设备在所述预设时间内，依次间隔输出多级阶梯流量的气流；其中，所述依次间隔输出为各级阶梯流量的气流在所述预设时间的连续的各预定子时间内持续输出；所述预定子时间与各级阶梯流量一一对应；
54.获取来自压力传感器的各级阶梯流量对应的压力值；
55.基于所述各级阶梯流量对应的压力值及与其对应的所述阶梯流量值，确定所述管路压降模型的管路阻力系数。
56.通过上述方案，利用可视化呼吸治疗仪及管路压降模型，对治疗仪进行管路阻力系数的校验，然后利用管路输出泄露模型，实时地确定使用者的呼吸流量并得到患者接口压力值，进一步分析得到呼吸相关参数。提供可视的呼吸相关波形及参数，可以便于医护人员根据这些数据，及时掌握治疗过程中，管路佩戴状态和患者治疗效果。
57.同时，为医护人员使用高流量模式时设定治疗参数提供了更全面的决策支持工具，避免了盲目的设置，并使用户能更好的把控序贯治疗的趋势。实现了hfnc治疗仪使用过程中，能够灵活满足患者及医护人员的使用需求，使hfnc治疗仪更加灵活且智能，提高用户的使用体验。
附图说明
58.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
59.图1为本技术实施例中一种可视化呼吸治疗仪的结构示意图；
60.图2为本技术实施例中一种可视化呼吸治疗仪的可视化处理方法的一种流程示意图；
61.图3为本技术实施例中一种可视化呼吸治疗仪的患者状态显示屏所展示内容的一种示意图；
62.图4为本技术实施例中一种可视化呼吸治疗仪的可视化处理方法的的另一种流程示意图。
具体实施方式
63.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
64.近年来，经鼻高流量湿化氧疗(hfnc)作为一种新的呼吸支持技术在临床中得到广泛应用，实现该技术的治疗设备主要包括空氧混合装置、加热湿化器、高流量鼻导管以及连接的呼吸管路。
65.与传统的低流量氧疗相比，高流量氧疗能够给患者提供相对恒定的吸氧浓度、温
度和湿度的高流量气体，并且通过鼻塞进行氧疗，与通过面罩进行呼吸支持的无创通气相比，此治疗方式更舒适。大量的临床试验已经表明，高流量湿化氧疗具有改善氧合、降低呼吸死腔、改善肺泡通气、利于分泌物清除的临床价值，因此可以作为有创或无创通气的前序或是后续呼吸治疗方式。
66.随着高流量疗法被临床认可，市场上也出现了越来越多的专用高流量治疗设备，除了这些专用高流量治疗设备以外，几乎所有新上市的呼吸机也开始集成此种治疗模式。然而，目前的高流量设备或是集成呼吸机的高流量模式，只是输出固定设定流量(1～100l/min)的混氧(氧浓度21％～100％)气流，对于呼吸相关参数无法进行监测和控制。患者的呼吸相关参数，对于医护人员而言十分重要，不仅能够了解高流量氧疗的治疗效果，还能够及时关注到患者是否出现异常状态。无法监测和控制呼吸相关参数，使得目前的设备无法灵活满足患者及医护人员的使用需求，不够灵活且智能。
67.基于此，本技术实施例提供了一种可视化呼吸治疗仪、可视化处理方法及使用方法，用于解决hfnc治疗仪过程中，目前的高流量输出设备无法灵活满足患者及医护人员的使用需求，不够灵活且智能的问题。
68.以下结合附图，详细说明本技术的各个实施例。
69.图1为本技术实施例提供一种可视化呼吸治疗仪的结构示意图，该治疗仪包括主机100和患者接口200、患者状态显示屏300。
70.主机100设有空气通道101、氧气通道102、空氧混合部103以及混合气体通道104，并包括用于监测混合气体流量的流量传感器105和用于监测混合气体压力的压力传感器106。空氧混合部103入口分别与空气通道101、氧气通道102气路联通，空氧混合部103出口与混合气体通道104气路联通。患者接口200经管路107与混合气体通道104气路联通。其中，患者接口200为非密封式患者接口。主机100用于接收并处理流量传感器105以及压力传感器106的监测数据，以输出高流量氧疗展示信息至患者状态显示屏300。患者状态显示屏300包括患者端压力动态显示区和/或患者吸入流量动态显示区，用于展示高流量氧疗展示信息。
71.本技术实施例提供的患者状态显示屏300，可以是触摸屏、也可以是高清显示屏，主机100可以与外接输入设备连接。用户可以通过输入设备及患者状态显示屏，与主机进行人机交互。
72.在一个示例中，治疗仪还包括湿化器108。湿化器108入口与混合气体通道104气路联通，湿化器108出口通过管路107与患者接口200气路联通。
73.在一个示例中，患者接口200为鼻插管，管路107与患者接口200为一体或分体结构。管路107与湿化器108可拆卸连接。
74.在实际使用过程中，随着技术的发展及进步，患者接口可不在局限于鼻插管，本技术将患者接口从患者鼻腔插入作为一个示例性存在。
75.在一个示例中，患者状态显示屏300还包括患者容量动态显示区。
76.在一个示例中，患者端压力动态显示区、患者吸入流量动态显示区、患者容量动态显示区位于同一显示界面。
77.在一个示例中，氧气通道102还包括氧气源接口1、氧气阀2及用于监测氧流量的氧流量传感器3。
78.在一个示例中，治疗仪还包括：气流控制器109。
79.气流控制器109连接氧气阀2及空氧混合部103，用于根据来自用户界面(或用户终端)的调节指令，生成气流控制信号，以便控制氧气阀2和/或空氧混合部103，调节治疗仪的输出氧流量、氧浓度或混合气体流量。
80.用户界面可以是上述的输入设备与显示屏组成的用户界面，也可以是主机与用户终端，如手机、笔记本电脑等建立无线或有线连接后，展示在用户终端界面的用户界面。该用户界面能够触发产生调节主机的调节指令。
81.在一个示例中，空氧混合部103包括涡轮。
82.通过上述可视化呼吸治疗仪，可以实时展示患者呼吸的相关信息，空气通道101、氧气通道102、空氧混合部103、混合气体通道104、流量传感器105、压力传感器106，组成了治疗仪的气路结构。患者状态显示屏300可以设置为与主机一体的。
83.本技术的治疗仪，在来自高压氧气源氧气进入治疗仪，经过氧气通道102的氧气源接口1，进入氧气阀2，在被氧气阀2调节后，经过氧流量传感器3进入空氧混合部103即涡轮。空气从大气进入治疗仪后，与氧气混合。混合气体被涡轮加压后，经过流量传感器105、压力传感器106，然后输出到通气管路，通气管路中有湿化器108，用于对混合气体进行加温、加湿。加温加湿后的混合其他通过患者接口(鼻导管)进入患者体内。
84.此外，气流控制器109可以控制氧气阀2，实现氧流量和氧浓度的调节，也可以控制空氧混合部，实现对混合气体总流量的控制。其中，总流量等于氧气流流量和空气流量之和，如果输入的氧流量超过总流量，则超出的氧气会通过空气的入口输出到大气中。
85.气流控制器控制的总流量目标和氧浓度目标，是用户设定的，如通过输入设备与显示屏组成的人机交互界面设定，或者通过可触摸操作的患者状态显示屏的人机交互界面设定。用户通过人机交互界面向气流控制器发送控制目标，也接收气流控制器返回的反馈信息。
86.目前的高流量输出设备无法灵活满足患者及医护人员的使用需求，不够灵活且智能，主要原因为治疗仪不能够监测患者呼吸相关参数，同时也不能进行参数数据的可视化展示。图2为本技术实施例提供的一种可视化呼吸治疗仪的可视化处理方法的流程示意图，可视化处理方法以治疗仪的主机中的软件模块为执行主体实现，软件模块可处于主机的处理器及其存储介质上，如图2所示，该方法包括步骤s201-s203，：
87.s201，基于管路校验操作对应的采集数据及来自流量传感器的混合气体的输送流量值，通过预设管路压降模型，确定当前患者的患者接口压力值。
88.其中，管路校验操作为患者接口处于大气压下，预设时间内依次间隔输出多级阶梯流量的气流。采集数据至少包括：多级阶梯流量分别对应的阶梯流量值、各级阶梯流量对应的压力值。
89.管路校验操作为更换患者或者更换治疗仪的某些部分或初次使用时，需要进行的校验操作。管路校验操作下，患者接口不连接患者鼻腔，处于大气中，对管路的气阻进行校验。在给患者佩戴鼻导管通气前，先将机器与所有的要通气的管路器件连接好，这些器件包括但不限于细菌过滤器、通气管路、湿化器、鼻导管，保证鼻导管(患者接口)对大气，并且保证管路没有连接处泄漏和阻塞处。
90.在本技术实施例中，基于管路校验操作对应的采集数据及来自流量传感器的混合
109.其中，pnose为患者接口压力值，pvent为输送压力值，qvent为输送流量值。
110.步骤s201，为治疗仪在离线状态下测定管路阻力系数，并根据管路阻力系数进行在线鼻端压力pnose的步骤。由于患者在实际使用本技术治疗仪的过程中，高流量送气过程中，患者接口并非鼻塞，将出现气体泄露的情况发生。为保证高流量氧疗时，得到的患者呼吸流量值的准确度，本技术提供了以下实施例步骤s202。
111.s202，基于当前患者预定次数呼吸内，患者接口压力值及相应的输送流量值、预设的管路输出泄漏模型，实时确定当前患者的呼吸流量值。
112.预定次数为预先设定的，例如3次、5次等，该预定次数呼吸用于测定管路输出泄露模型的泄漏模型参数。
113.在本技术实施例中，基于当前患者预定次数呼吸内，患者接口压力值及相应的输送流量值、预设的管路输出泄漏模型，实时确定当前患者的呼吸流量值，具体包括：
114.首先，根据管路输出泄露模型，对当前患者在预定次数呼吸内患者接口压力值进行绝对值开方处理及符号函数运算，得到压力值中间量。
115.经鼻导管未堵处泄漏到大气的流量qleak与鼻端压力pnose成正比，管路输出泄露模型如下：
[0116][0117]
其中，qleak为泄露到大气中的流量值，kleak为泄漏模型参数，sgn为取正负函数，在本技术实施例中，sgn函数在pnose低于大气压，则为负，反之则为正。
[0118]
也就是说，根据上述管路输出泄露模型，以及当前患者在预定次数呼吸内每次呼吸患者接口压力值，求解得到压力值中间量。
[0119]
接着，分别对压力值中间量、输送流量值进行积分运算。
[0120]
即，以呼吸起始时刻、终止时刻，分别对压力值中间量、输送流量值进行积分运算。
[0121]
随后，计算积分运算后的压力值中间量与积分运算后的输送流量值的除商值，并将除商值作为管路输出泄漏模型的泄漏模型参数。
[0122]
即，
[0123]
其中，n为自然数，在上述实施例对应的公式中n可以为1，指代预设次数，即计算积分运算后的压力值中间量与积分运算后的输送流量值的除商值；t0为呼吸起始时刻，te为呼吸终止时刻。在实际使用过程中，公式还存在患者呼吸流量qpatient的积分量，由于患者每次呼吸吸入气量近似等于呼出气量，在一次呼吸中吗，患者呼吸流量的积分量为0，不考虑进上述公式。
[0124]
紧接着，基于泄漏模型参数、患者接口压力值、管路输出泄漏模型及输送流量值，实时确定当前患者的呼吸流量值。
[0125]
将预设次数呼吸得到的泄露模型参数，实时测得的患者接口压力值，输入管路输出泄露模型，得到患者每次呼吸泄露到大气中的流量值。根据输送流量值与该流量值的差值，即qpatient＝qvent－qleak，计算当前患者的呼吸流量值。
[0126]
在本技术实施例中，基于当前患者预定次数呼吸内，患者接口压力值及相应的输送流量值、预设的管路输出泄漏模型，实时确定当前患者的呼吸流量值，具体还包括：
[0127]
识别当前患者的呼吸触发信号，并累加呼吸触发信号的触发次数。在触发次数大于或等于预定次数的情况下，确定各次呼吸内的患者接口压力值及相应的输送流量值。基于预定次数个患者接口压力值及相应的输送流量值，确定泄漏模型参数。基于泄漏模型参数、患者接口压力值、管路输出泄漏模型及输送流量值，实时确定当前患者的呼吸流量值。
[0128]
换言之，治疗仪的软件模块，可以对患者呼吸进行识别，识别可以以压力pnose或是qpatient的瞬间改变超出某一阈值来识别(pnose的下降突变点或是qpatient的上升突变点标志患者吸气开始)，也可以结合涡轮的转速或是控制电流改变等进行识别，本技术对于识别的具体方式不作具体限定。
[0129]
泄露模型参数及呼吸流量值的计算参考上述实施例，在此不再赘述。
[0130]
其中，基于预定次数个患者接口压力值及相应的输送流量值，确定泄漏模型参数，具体包括：
[0131]
确定预定次数个患者接口压力值相应的多个压力值中间量。以及确定与多个压力中间量相对应的多个输送流量值。分别对多个压力值中间量、多个输送流量值进行积分求和运算。计算积分求和运算后的多个压力值中间量与积分求和运算后的多个输送流量值的除商值，并将除商值作为管路输出泄漏模型的泄漏模型参数。基于泄漏模型参数、患者接口压力值、管路输出泄漏模型及输送流量值，实时确定当前患者的呼吸流量值。
[0132]
换言之，本技术上述用于计算泄漏模型参数的公式中的n为预设次数个，其中，n在实际使用过程中，取3-5较合适。
[0133]
在本技术的一个实施例中，基于预定次数个患者接口压力值及相应的输送流量值，确定泄漏模型参数之后，还包括：
[0134]
在识别到当前患者的呼吸触发信号的情况下，确定触发次数的累加起点呼吸。
[0135]
根据累加起点呼吸与当前呼吸的间隔呼吸次数及预定次数，更新触发次数的累加起点呼吸为累加起点呼吸后的第n次呼吸。n为自然数。n为间隔呼吸次数与预定次数的差值。
[0136]
此处的n指的是间隔呼吸次数与预定次数的差值。例如，预定次数为3，以第a次呼吸为累加起点呼吸，a次呼吸后的b、c次呼吸达到了预定次数，在第d次呼吸时，软件应以a、b、c次呼吸，计算出了泄漏模型参数，并计算第d次呼吸的呼吸流量值。累加起点呼吸为a，其至当前呼吸d的间隔呼吸次数为4，大于预定次数，且n＝1。更新触发次数的累加起点呼吸为累加起点呼吸后的第n次呼吸，即更新触发次数的累加起点呼吸为a呼吸后的第1次呼吸b。即以b为累加起点呼吸。
[0137]
通过上述累加起点呼吸的更新，可以对泄露模型参数进行滚动更新，每次更新都基于前预定次数次呼吸的输送压力值及输送流量值。这样当患者佩戴的鼻导管位置发生改变时，也能够及时适应其改变。
[0138]
s203，基于患者接口压力值、呼吸流量值，确定当前患者的高流量氧疗展示信息，并将高流量氧疗展示信息发送至患者状态显示屏，以展示高流量氧疗展示信息。
[0139]
在本技术实施例中，软件根据实时得到的患者接口压力值及呼吸流量值，可以产生相应的患者接口压力值曲线及呼吸流量曲线。对呼吸流量曲线积分计算，也可以得到患者容量曲线。如图3所示，高流量氧疗展示信息至少包括以下一项或多项：患者接口压力曲线(鼻端压力)、呼吸流量曲线(患者流量)、患者容量曲线、呼吸频率(respiration rate，
rr)、潮气量(tidal volume，vt)、分钟通气量(minute ventilation volume，mv)、呼吸终末压力(positive end expiratory pressure，peep)、吸气峰流量(peak inspiratory flow，图中用fpeak表示)、实际吸入氧浓度(图中用fio2_real表示)。hft表示高流量氧疗。
[0140]
实际吸入氧浓度可以根据以下实施例确定，具体如下。
[0141]
首先，根据当前患者各次呼吸的呼吸流量值及相应的输送流量值，确定各次呼吸对应的第一气流容量及第二气流容量。第一气流容量为当前患者的各次呼吸从患者接口吸入气流容量。第二气流容量为当前患者的各次呼吸从大气中吸入气流容量。
[0142]
接着，根据当前患者的各次呼吸的呼吸流量值，确定吸入总容量。
[0143]
然后，获取来自氧流量传感器的氧流量数据，并根据氧流量数据，确定输出氧浓度。
[0144]
最后，将输出氧浓度、第一气流容量、第二气流容量、预设大气氧占比及吸入总容量，输入预设吸入氧浓度公式，计算实际吸入氧浓度。
[0145]
预设吸入氧浓度公式如下：
[0146]
fio2_real＝(v1
×
fio2_vent+v2
×
21％)/v3
[0147]
其中，fio2_vent为输出氧浓度，v1为第一气流容量，v2第二气流容量，v3为吸入总容量，v1指一次吸气中吸气流量低于治疗仪送气流量的那部分患者流量的累计容量，v2指一次吸气中吸气流量超出治疗仪送气流量的那部分患者流量的累计容量，v3指一次吸气中总的患者流量的累计容量。其中，吸气空气的氧浓度为21％。
[0148]
在本技术的一个实施例中，呼吸频率rr在每次吸气开始的时刻t0(也就是前次呼吸的结束时刻te)，计算前一次呼吸的时长tie＝te-t0，再将一次呼吸时长tie(单位秒)的倒数乘以60，即为本次呼吸算得的当前频率rri，前多次呼吸频率取移动平均，可作为呼吸频率rr。
[0149]
在本技术的一个实施例中，潮气量vt每次吸气开始，对容量清零，并重新开始对qpatient进行累加，以计算患者容量vpatient，在下一次吸气开始时，算得本次吸气的最大容量vmax和最小容量vmin，则本次呼吸的潮气量即为vti＝(2
×
vmax－vmin)/2。前多次呼吸的潮气量取移动平均可作为潮气量vt。
[0150]
在本技术的一个实施例中，分钟通气量mv可以在每次呼吸更新一次，mv＝vt
×
rr。
[0151]
在本技术的一个实施例中，呼气末压力peep为在每次吸气开始时刻，计算此时刻之前(50毫秒—》100毫秒)时段的患者接口压力值pnose平均值，作为peep的监测值。
[0152]
在本技术的一个实施例中，吸气峰值流量fpeak可以是每次呼吸中，检测qpatient波形的最高点数值，作为吸气峰值监测值fpeak。
[0153]
本技术通过上述构建的管路压降模型，能够得到离线的管路阻力系数，然后在线患者接口压力值计算pnose，以及通过管路输出泄露模型，进行在线计算泄露模型参数的计算。基于该两个模型及其参数计算结果，可以实时监测治疗仪所治疗患者的患者接口压力波形、患者呼吸流量波形，便于医护人员根据波形，及时掌握治疗过程中，管路佩戴状态和患者治疗效果。
[0154]
本技术还能够对患者接口压力波形、患者呼吸流量波形进行分析，得到呼吸的若干相关参数，医护人员可以根据监测的呼吸参数精确地滴定高流量治疗设置参数，如流量目标。本技术提供的可视化呼吸治疗仪，为医护人员使用高流量模式时设定治疗参数提供
了更全面的决策支持工具，避免了盲目的设置，并使用户能更好的把控序贯治疗的趋势。从而实现了hfnc治疗仪使用过程中，能够灵活满足患者及医护人员的使用需求，使hfnc治疗仪更加灵活且智能，提高用户的使用体验。
[0155]
本技术的软件模型所实现的可视化处理方法，包括如下步骤，如图4所示，具体包括：
[0156]
s401，离线管道阻力系数计算rtube；
[0157]
s402，在线鼻端压力计算pnose；
[0158]
s403，在线鼻导管泄露系数计算kleak；
[0159]
s404，患者流量计算qpatient；
[0160]
s405，呼吸参数计算rr、vt、mv、peep、fpeak、fio2_real；
[0161]
s406，波形和参数信息显示以及异常信息提示。
[0162]
软件模块可以将得到的波形及参数，发送至显示屏上进行显示，并对患者呼吸过程中或治疗仪运行过程中的异常信息进行提示。
[0163]
本技术实施例还提供了一种可视化呼吸治疗仪的使用方法，应用于上述可视化呼吸治疗仪，可视化呼吸治疗仪的使用方法包括：
[0164]
在更换患者接口和/或管路后测量患者接口与管路之间的管路阻力系数的管路校验操作步骤。
[0165]
其中，管路校验操作在测定管路阻力系数时患者接口直接与大气接通。
[0166]
管路校验操作还包括试驾多级阶梯流量的步骤，具体包括：根据多级阶梯流量，生成流量输出控制指令，并将流量输出控制指令发送至流量控制设备，以使流量控制设备在预设时间内，依次间隔输出多级阶梯流量的气流。其中，依次间隔输出为各级阶梯流量的气流在预设时间的连续的各预定子时间内持续输出。预定子时间与各级阶梯流量一一对应。获取来自压力传感器的各级阶梯流量对应的压力值。基于各级阶梯流量对应的压力值及与其对应的阶梯流量值，确定管路压降模型的管路阻力系数。
[0167]
在结束管路校验操作后，即可将患者接口插入患者鼻腔，进行治疗仪的正常使用。可以参考上述可视化处理方法的具体实施例，在此不再赘述。
[0168]
本领域内的技术人员应明白，本说明书实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本说明书实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0169]
本说明书是参照根据本说明书实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0170]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特
定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0171]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0172]
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
[0173]
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。内存是计算机可读介质的示例。
[0174]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0175]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0176]
本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
[0177]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于治疗仪、使用方法实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0178]
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0179]
以上所述仅为本说明书的一个或多个实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书的一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书的一个或多个实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种可视化呼吸治疗仪，其特征在于，所述治疗仪包括主机和患者接口、患者状态显示屏；所述主机设有空气通道、氧气通道、空氧混合部以及混合气体通道，并包括用于监测混合气体流量的流量传感器和用于监测混合气体压力的压力传感器；所述空氧混合部入口分别与所述空气通道、所述氧气通道气路联通，所述空氧混合部出口与所述混合气体通道气路联通；所述患者接口经管路与所述混合气体通道气路联通；其中，所述患者接口为非密封式患者接口；所述主机用于接收并处理所述流量传感器以及所述压力传感器的监测数据，以输出高流量氧疗展示信息至所述患者状态显示屏；所述患者状态显示屏包括患者端压力动态显示区和/或患者吸入流量动态显示区，用于展示所述高流量氧疗展示信息。2.根据权利要求1所述的可视化呼吸治疗仪，其特征在于，所述治疗仪还包括湿化器；所述湿化器入口与所述混合气体通道气路联通，所述湿化器出口与所述患者接口气路联通。3.根据权利要求2所述的可视化呼吸治疗仪，其特征在于，所述患者接口为鼻插管，所述管路与所述患者接口为一体或分体结构；所述管路与所述湿化器可拆卸连接。4.根据权利要求1所述的可视化呼吸治疗仪，其特征在于，所述患者状态显示屏还包括患者容量动态显示区。5.根据权利要求4所述的可视化呼吸治疗仪，其特征在于，所述患者端压力动态显示区、患者吸入流量动态显示区、患者容量动态显示区位于同一显示界面。6.根据权利要求1所述的可视化呼吸治疗仪，其特征在于，所述氧气通道还包括氧气源接口、氧气阀及用于监测氧流量的氧流量传感器。7.根据权利要求6所述的可视化呼吸治疗仪，其特征在于，所述治疗仪还包括：气流控制器；所述气流控制器连接所述氧气阀及所述空氧混合部，用于根据来自用户界面的调节指令，生成气流控制信号，以便控制所述氧气阀和/或所述空氧混合部，调节所述治疗仪的输出氧流量、氧浓度或混合气体流量。8.根据权利要求7所述的可视化呼吸治疗仪，其特征在于，所述空氧混合部包括涡轮。9.一种可视化呼吸治疗仪的可视化处理方法，其特征在于，所述方法包括：基于管路校验操作对应的采集数据及来自流量传感器的混合气体的输送流量值，通过预设管路压降模型，确定当前患者的患者接口压力值；其中，所述管路校验操作为患者接口处于大气压下，预设时间内依次间隔输出多级阶梯流量的气流；所述采集数据至少包括：所述多级阶梯流量分别对应的阶梯流量值、各级阶梯流量对应的压力值；基于所述当前患者预定次数呼吸内，所述患者接口压力值及相应的所述输送流量值、预设的管路输出泄漏模型，实时确定所述当前患者的呼吸流量值；基于所述患者接口压力值、所述呼吸流量值，确定所述当前患者的高流量氧疗展示信息，并将所述高流量氧疗展示信息发送至患者状态显示屏，以展示所述高流量氧疗展示信息。
10.根据权利要求9所述方法，其特征在于，基于管路校验操作对应的采集数据及来自流量传感器的混合气体的输送流量值，通过预设管路压降模型，确定当前患者的患者接口压力值，具体包括：根据所述多级阶梯流量，生成流量输出控制指令，并将所述流量输出控制指令发送至流量控制设备，以使所述流量控制设备在所述预设时间内，依次间隔输出多级阶梯流量的气流；其中，所述依次间隔输出为各级阶梯流量的气流在所述预设时间的连续的各预定子时间内持续输出；所述预定子时间与各级阶梯流量一一对应；获取来自压力传感器的各级阶梯流量对应的压力值；基于所述各级阶梯流量对应的压力值及与其对应的所述阶梯流量值，确定所述管路压降模型的管路阻力系数；在所述患者接口接通所述当前患者的通气端的情况下，根据所述管路压降模型及来自所述压力传感器的输送压力值、所述输送流量值，确定所述当前患者的所述患者接口压力值。11.根据权利要求10所述方法，其特征在于，基于所述各级阶梯流量对应的压力值及与其对应的所述阶梯流量值，确定所述管路压降模型的管路阻力系数，具体包括：根据所述各级阶梯流量对应的压力值、所述各级阶梯流量对应的压力值对应的多个所述阶梯流量值以及预设公式，建立线性方程组；计算所述线性方程组的最小二乘解，并将所述最小二乘解作为所述管路阻力系数。12.根据权利要求9所述方法，其特征在于，基于所述当前患者预定次数呼吸内，所述患者接口压力值及相应的所述输送流量值、预设的管路输出泄漏模型，实时确定所述当前患者的呼吸流量值，具体包括：根据所述管路输出泄露模型，对所述当前患者在预定次数呼吸内所述患者接口压力值进行绝对值开方处理及符号函数运算，得到压力值中间量；分别对所述压力值中间量、所述输送流量值进行积分运算；计算积分运算后的所述压力值中间量与积分运算后的所述输送流量值的除商值，并将所述除商值作为所述管路输出泄漏模型的泄漏模型参数；基于所述泄漏模型参数、所述患者接口压力值、所述管路输出泄漏模型及所述输送流量值，实时确定所述当前患者的呼吸流量值。13.根据权利要求12所述方法，其特征在于，基于所述当前患者预定次数呼吸内，所述患者接口压力值及相应的所述输送流量值、预设的管路输出泄漏模型，实时确定所述当前患者的呼吸流量值，具体还包括：识别所述当前患者的呼吸触发信号，并累加所述呼吸触发信号的触发次数；在所述触发次数大于或等于所述预定次数的情况下，确定各次呼吸内的所述患者接口压力值及相应的所述输送流量值；基于所述预定次数个所述患者接口压力值及相应的所述输送流量值，确定所述泄漏模型参数；基于所述泄漏模型参数、所述患者接口压力值、所述管路输出泄漏模型及所述输送流量值，实时确定所述当前患者的呼吸流量值。14.根据权利要求13所述方法，其特征在于，基于所述预定次数个所述患者接口压力值
及相应的所述输送流量值，确定所述泄漏模型参数，具体包括：确定所述预定次数个所述患者接口压力值相应的多个所述压力值中间量；以及确定与多个所述压力中间量相对应的多个所述输送流量值；分别对多个所述压力值中间量、多个所述输送流量值进行积分求和运算；计算积分求和运算后的多个所述压力值中间量与积分求和运算后的多个所述输送流量值的除商值，并将所述除商值作为所述管路输出泄漏模型的泄漏模型参数；基于所述泄漏模型参数、所述患者接口压力值、所述管路输出泄漏模型及所述输送流量值，实时确定所述当前患者的呼吸流量值。15.根据权利要求13所述方法，其特征在于，基于所述预定次数个所述患者接口压力值及相应的所述输送流量值，确定所述泄漏模型参数之后，所述方法还包括：在识别到所述当前患者的呼吸触发信号的情况下，确定所述触发次数的累加起点呼吸；根据所述累加起点呼吸与当前呼吸的间隔呼吸次数及所述预定次数，更新所述触发次数的累加起点呼吸为所述累加起点呼吸后的第n次呼吸；所述n为自然数；所述n为间隔呼吸次数与所述预定次数的差值。16.根据权利要求9所述方法，其特征在于，所述高流量氧疗展示信息至少包括以下一项或多项：患者接口压力曲线、呼吸流量曲线、患者容量曲线、呼吸频率、潮气量、分钟通气量、呼吸终末压力、吸气峰流量、实际吸入氧浓度。17.根据权利要求16所述方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述当前患者各次呼吸的所述呼吸流量值及相应的所述输送流量值，确定所述各次呼吸对应的第一气流容量及第二气流容量；所述第一气流容量为所述当前患者的各次呼吸从所述患者接口吸入气流容量；所述第二气流容量为所述当前患者的各次呼吸从大气中吸入气流容量；根据所述当前患者的各次呼吸的呼吸流量值，确定吸入总容量；获取来自氧流量传感器的氧流量数据，并根据所述氧流量数据，确定输出氧浓度；将所述输出氧浓度、所述第一气流容量、所述第二气流容量、预设大气氧占比及所述吸入总容量，输入预设吸入氧浓度公式，计算所述实际吸入氧浓度。18.一种可视化呼吸治疗仪的使用方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任一项所述的可视化呼吸治疗仪，所述呼吸治疗仪的使用方法包括：在更换患者接口和/或管路后测量所述患者接口与所述管路之间的管路阻力系数的管路校验操作步骤。19.根据权利要求18所述的治疗仪的使用方法，其特征在于，测定所述管路阻力系数时所述患者接口直接与大气接通。20.根据权利要求18所述的治疗仪的使用方法，其特征在于，所述管路校验操作包括试驾多级阶梯流量的步骤，具体包括：根据所述多级阶梯流量，生成流量输出控制指令，并将所述流量输出控制指令发送至流量控制设备，以使所述流量控制设备在预设时间内，依次间隔输出多级阶梯流量的气流；其中，所述依次间隔输出为各级阶梯流量的气流在所述预设时间的连续的各预定子时间内持续输出；所述预定子时间与各级阶梯流量一一对应；获取来自压力传感器的各级阶梯流量对应的压力值；
基于所述各级阶梯流量对应的压力值及与其对应的阶梯流量值，确定管路压降模型的管路阻力系数。

技术总结
本申请提供了一种可视化呼吸治疗仪、可视化处理方法及使用方法，属于医疗数据可视化技术领域。治疗仪包括主机和患者接口、患者状态显示屏。主机设有空气通道、氧气通道、空氧混合部以及混合气体通道，并包括用于监测混合气体流量的流量传感器和用于监测混合气体压力的压力传感器。空氧混合部入口分别与空气通道、氧气通道气路联通，空氧混合部出口与混合气体通道气路联通。患者接口经管路与混合气体通道气路联通。主机用于接收并处理流量传感器以及压力传感器的监测数据，以输出高流量氧疗展示信息至患者状态显示屏。患者状态显示屏包括患者端压力动态显示区和/或患者吸入流量动态显示区，用于展示高流量氧疗展示信息。用于展示高流量氧疗展示信息。用于展示高流量氧疗展示信息。


技术研发人员：刘庆平 林攀 赵帅 吴群
受保护的技术使用者：南京鱼跃软件技术有限公司 苏州鱼跃医疗科技有限公司
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/7/13