基于音圈电机振荡源的阻抗测量系统辨识精度评估的研究*

贲鸿伟,车波,周婷,刘磊,邓林红△

(1.常州大学生物医学工程与健康科学研究院,常州 213164;2.常州大学信息科学与工程学院,常州 213164)

1 引 言

强迫振荡技术(forced oscillation technique，FOT)作为气道疾病(如慢性阻塞性肺疾病)评估中重要的检测方法，具有快速、非侵入性及对患者配合要求少等特点[1-3]。自1956年首次引入气道阻力的测定以来，经过近60年的发展，目前已广泛应用于临床肺功能检查[4-8]。但如何提高和评估FOT测量系统的辨识精度，一直是当前研究的难点。

FOT技术振荡源的改进对于拓展FOT系统的测量范围和辨识精度具有决定性的意义。近年来，王华[9]、张楠等[10]、刘晓莉等[11]均设计研究了基于扬声器振荡源的FOT测量系统。其中，张楠等设计的FOT可产生4～40 Hz的单频或复频振荡信号，但基于扬声器振荡源的系统体积较大，且控制精度较低。周垂柳[12]、Cao等[13]分别研发了基于扬声器振荡源的便携FOT仪。其中，Cao等利用超声流量传感器提高了呼吸信号的测量准确率(误差小于10%)，但控制精度有限，且未讨论系统辨识精度。Olarte等[14]采用了风扇组作为振荡源，通过复杂的信号控制技术，可产生稳定的低频(0.05～2 Hz)激励信号，但该FOT装置可产生的激励频带较窄，适用于研究低频激励下的气道阻抗测量，对于当前临床广泛采用的5 Hz激励信号没有涉及。此外，在实际测量中，气道阻抗的时间变异性对FOT测量系统辨识精度的评估带来较大难度。仅见Soares等[15]利用3D打印的气道模型对比了FOT和脉冲振荡测量(impulse oscillomety，IOS)结果的差异性，但未进一步研究气道堵塞部位与阻抗的关系。……