成大研發快訊 - 文摘
成大研發快訊 第十二卷 第十期 - 2010年三月五日
[ http://research.ncku.edu.tw/re/articles/c/20100305/4.html ]
電腦化偵測病人和呼吸器不協調
陳昌文
1,2,*、林偉傑
1、許志新
1、鄭國順
2,3、羅見順
41國立成功大學醫學院附設醫院內科部內科加護病房
2國立成功大學醫學工程研究所
3昆山大學資訊管理學院
4虎尾科技大學多媒體設計系 cwchen@mail.ncku.edu.tw
Critical Care Medicine 36, 455-461(2008)
平
均約百分之七十的病人入成大醫院內科加護病房會因呼吸衰竭需要 使用呼吸器。然由於呼吸器吸吐氣時間和病人吸吐氣時間有落差，使用呼 吸器病人發生和呼吸器不協調的情形並不罕見。在呼吸器病人發生和呼吸 器不協調的種類上，吐氣期的驅動不足最常見(約佔八成)。過去臨床醫師 常以目視呼吸器螢幕之圖形方式以計算病人和呼吸器不協調的次數，然病 人發生和呼吸器不協調的次數常隨時間而異且短時間計算既費時也不具代 表性。由於吐氣期的驅動不足是最常見的病人和呼吸器不協調的種類且具 有一定信號特性，吾人嘗試以一合理的假說來偵測病人和呼吸器的不協調 並驗證於實際之臨床病人。方法:
我們以九個月的時間找尋了十四名和呼吸器有明顯的不協調的呼吸衰竭病人。每個病人都置放食道球以監測 食道壓並為判定病人吸氣之標準。我們記錄此十四名使用呼吸器病人的呼吸道壓力，呼吸道流速，容積及食 道壓力。每個病人平均約二十分鐘。爾後我們將電腦記錄的資料分析。先以人工方式對吐氣期的驅動不足做 特徵分析，第一個是吐氣期最大氣流變化量(Fdef)，第二個是吐氣期最大呼吸道壓力變化量(Pdef)。這兩個特徵 參數見圖一之說明。至於電腦化的演算，首先是以呼吸道流速之正負區隔出吐氣段，再以一電腦化流程尋找 吐氣期最大氣流變化量和吐氣期最大呼吸道壓力變化量。尋找吐氣期最大氣流變化量的邏輯是先找到吐氣段 氣流最高值再找尋吐氣段氣流最低值，最後計算出最大氣流變化量(即兩者的差)。尋找吐氣期最大呼吸道壓力 變化量的邏輯和尋找吐氣期最大氣流變化量的邏輯類似，只是先尋找吐氣段呼吸道壓力最低值再找最高值，
最後再計算出最大呼吸道壓力變化量。
結果:
我們共分析 5899個呼吸週期，其中1831個呼吸週期有吐氣期的驅動不足。所有病人吐氣期的驅動不足的最大 氣流變化量和最大呼吸道壓力變化量分別為13.94 ± 8.0 升/分鐘 和1.91 ± 0.97釐米水柱(圖二)。 電腦化辨識上我 們以最大氣流變化量0.1升/分鐘及最大呼吸道壓力變化量0.01釐米水柱為起點，可計算出最大氣流變化量及最 大呼吸道壓力變化量的receiver operator characteristics (ROC) curve 的面積分別為0.98 and 0.97。我們並借助一 邏輯迴歸模型找出最佳最大氣流變化量為5.45升/分鐘，在此氣流變化量下可偵測到吐氣期的驅動不足的敏感 度為91.5%，特異度為96.2%。而最佳最大呼吸道壓力變化量為0.45釐米水柱，在此呼吸道壓力變化量下可偵 測到吐氣期驅動不足的敏感度為93.3%，特異度為92.9%。
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圖一： 吐氣期的驅動不足之圖解。Flow: 呼吸道氣 流，Paw : 呼吸道壓力，Pes : 食道壓。Fdef : 最大氣流 變化量，Pdef : 最大呼吸道壓力變化量。
圖二：所有病人吐氣期驅動不足之呼吸週期中吐氣期 的最大氣流變化量和最大呼吸道壓力變化量的分佈 圖。
結論:
本研究證實.電腦化偵測病人和呼吸器的不協調是可行的。事實上，在我們文章被接受不久有一家呼吸器廠商 於Intensive Care Medicine雜誌也發表類似之方法偵測病人和呼吸器的不協調。有趣的是他們最大氣流變化量的 閥值為0.1升/秒和我們幾乎相同。本研究是我們加護病房這三、四年發展呼吸器生理的成果，也是醫學結合工 程技術的好例子。
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