发布时间：2016-10-13

首都医科大学附属北京朝阳医院-北京呼吸疾病研究所  逯勇教授

PNEUMACARE的简介

Thora-3DI光感式呼吸功能诊断系统(PNEUMACARE)是一种应用Thora-3DI软件光学测量患者真实呼吸运动情况并记录测量值的无创、非接触式设备。其通过对照射在患者胸腹部光进行分析经三维成像技术从而获得患者呼吸运动三维图像以及呼吸运动生理参数，是目前唯一一台可以分析患者左右肺呼吸运动情况的设备。其操作过程简单，可以对无法配合常规肺功能检查的患者进行真实、客观的呼吸方式评估。

PNEUMACARE的测定原理

PNEUMACARE可提供精确、快速及非接触式评估，以便采用结构式光技术和增强式图像处理，提供局部胸壁运动。将网格图形投射到患者的胸壁，并测量和分析呼吸时所作的运动。通过体表胸腹呼吸活动的定量呼吸容量，并结合计算机技术，衍生呼吸时间参数，判断胸腹活动以及左右肺活动协调程度，可为临床动态、连续监测呼吸活动的变化提供了一种非侵入、易于接受的手段。

根据体表胸腹呼吸运动的变化定量呼吸容积是基于Konno和Mead定理，即：人体呼吸腔可近似假定具有胸廓和腹部运动这两个运动自由度，呼吸容积变化等于胸廓和腹部容积变化之和，当口鼻闭合，作等容呼吸动作时，胸廓容积的增加（或减少）等于腹部容积的减少（或增加）。Konno和Mead定理是现代体表呼吸模式定量研究的理论基础。

PNEUMACARE的测定方法

测定过程中，要求患者尽可能舒适、端坐或平躺，每次呼吸时尽可能保持不动，确保患者的衣服贴身、无褶皱，为了获得理想的布置，将扫网格直接投射到患者的胸部区，网格中心点在患者剑突下，网格图形覆盖患者胸骨上切记和腰围之间大部分胸部，由此产生准确且可复制的胸壁运动测量值。投射光由白光组成，而不是紫外线或是红外线，因此对病人无伤害。随着患者呼吸运功，两个摄像头以高速（每秒30帧） 对图像进行捕捉；此过程持续5分钟，使用期间，确保没有人进入患者和仪器之间的区域。

PNEUMACARE示意图

PNEUMACARE的检测指标

全身参数包括：呼吸频率（RR）、吸气时间（Ti）、呼气时间（Te）、总呼吸时间（Ttot）、吸呼比（Ti/Te）、吸气时间分数（Ti/Ttot）、IE50（呼气潮气量50%时吸气流速与呼气流速之比）；

局部参数包括：胸部相对呼气贡献率（Chest%）、腹部相对呼气贡献率（Abdomen%）、左肺相对呼气贡献率（Left%）、右肺相对呼气贡献率（Right%），以剑突为中心点，将投照区域分为四部分，各部分呼气贡献率即左上（Upper Left%， UL%）、右上（Upper Right%, UR%）、左下（Lower Left%, LL%）、右下（Lower Right%, LR%）；根据Konno-Mead图，用胸腹运动相位差（Chest vs Abdomen Breath Phase Average，C/A Phase）来代表胸腹呼吸运动协调性，同理用左右两肺运动相位差（Left vs Right Breath Phase Average，L/R Phase）代表左右肺呼吸运动协调性。

PNEUMACARE的临床应用

通过Thora-3DI光感式呼吸功能诊断系统可对患者平静呼吸时呼吸模式更深层次理解，同时可以对无法配合常规肺功能检查的患者进行呼吸模式的监测。利用此仪器，我们可以看到患者平静呼吸时，局部胸腹部呼吸运动或左右肺呼吸运动三维图像，定量测量呼吸局部呼吸运动协调性以及呼吸时间参数。目前此仪器已在以下临床患者中应用：

♦  1.协助呼吸系统疾病的筛查

慢性阻塞性肺疾病患者以呼气时间延长，目前国外利用此仪器发现，与健康人相比，慢阻肺患者吸呼比高，吸气时间缩短，同时呼吸协调性较差，IE50增加。我院对42例慢阻肺患者和37例健康受试者呼吸方式进行监测发现，慢阻肺患者在平静呼吸时存在左右肺呼吸运动不协调，该异常呼吸方式可能是独立影响患者生活质量的危险因素之一。另外，利用此仪器对21名健康儿童和20名具有呼吸功能不全的儿童进行呼吸方式监测，发现患儿呼吸协调性更差，所以Thora-3DI光感式体积扫描肺功能仪可以用来客观的衡量呼吸系统疾病。

♦  2.早期识别术后并发症，提高胸外科术后患者恢复率

肺炎、肺不张是肺部切除手术主要并发症，早期识别并发症或识别有并发症风险的患者也许可以进行针对性的有效治疗。国外对4名胸腔镜下肺叶切除和5名开胸肺叶切除的患者进行术前和术后的呼吸方式监测，发现术后第1天所有患者肺叶切除侧呼吸运动贡献比例较术前减少，同时在开胸肺叶切除的患者中更明显。

♦  3.评估治疗有效性

支气管扩张药是慢阻肺患者药物治疗的常规用药，因而评价药物的有效性是必要的。国外对16名慢阻肺患者吸入短效支气管扩张剂前后呼吸方式进行监测发现，11名患者吸入扩张药后IC>150ml，胸部呼气贡献比例降低，而另外5名吸入支气管扩张剂后IC未增加患者没有发现此现象。另外对两名颈部神经受损进的儿童进行呼吸方式监测，两者均无自主呼吸，经气管切开进行有创通气，同时双侧均植入膈神经刺激器，其可提高患者生活质量，但是效果较主观，而利用光感式体积扫描肺功能仪我们可以发现两者呼吸方式均有不同改变。此外慢阻肺患者因急性呼吸衰竭入院时均接受氧疗，若病情加重，接下来会接受气管插管以辅助通气，若在入院时可以使识别哪些病人最终需要气管插管辅助通气，那么我们可以不必浪费宝贵时间最初对患者进行积极地治疗同时也避免一些不必要的有创操作。因此是否可以利用此仪器进行区别需要进一步研究。

Thora-3DI光感式呼吸功能诊断系统的出现为呼吸活动的无创监测提供了一种有效手段，相信随着研究的不断深入和认知的提高，非侵入性呼吸方式监测的临床应用价值会越来越大。