主动式模拟肺系统的原理是什么 YY 0600.4-2013 上海诚卫

      主动式模拟肺系统是现代医学工程领域的关键设备，通过模拟人体呼吸系统的动态生理特性，为呼吸机研发、临床教学及急救培训提供高精度、可重复的测试环境。

一、原理

1. 主动呼吸驱动与人机交互

• 采用伺服电机、气动活塞或电磁阀等执行机构，模拟呼吸肌的收缩与舒张，生成可编程的呼吸波形（如压力、流量、潮气量）。部分gao端系统可模拟自主呼吸触发、呼吸中枢驱动压力等生理参数，实现“呼吸机-模拟肺”的双向交互。

• 支持肺顺应性在0.01-0.5 L/cmH₂O范围内调节，覆盖新生儿到成人的病理状态。气道阻力可模拟0.5-40 cmH₂O/L/s的阻塞性或限制性疾病模型。

2. 多模式呼吸支持

• 支持指令通气、自主呼吸、同步间歇指令通气、比例辅助通气等模式，并可叠加呼吸暂停、叹息呼吸等特殊场景。

• 集成高精度流量传感器、压力传感器及气体分析模块，实时采集潮气量、分钟通气量、呼气末正压、吸入氧浓度、呼气末二氧化碳等参数，数据精度可达±1.5%与±0.5 cmH₂O。

3. 病理模型与急救场景复现

• 通过降低肺顺应性并增加气道阻力，模拟ARDS患者的“婴儿肺”状态，训练学员掌握保护性通气策略。

• 结合模拟人系统，实现心肺复苏期间的正压通气与胸外按压的协同训练，提升团队应急能力。

二、应用场景

1. 呼吸机研发与测试

• 评估呼吸机对微弱自主呼吸的响应能力，优化触发阈值。

• 通过模拟不同呼吸驱动强度，量化呼吸机与模拟肺的相位差，指导临床参数设置。

2. 临床教学与培训

• 模拟从儿童到成人带面罩时的真实呼气情景，用于人工复苏器的潮气量测试。

• 提供高海拔、ji端环境下的呼吸机性能测试平台，提升医护人员应急处理能力。

3. 药物与疗法评估

• 在模拟肺中加入药物代谢模块，研究雾化药物在呼吸系统中的沉积效率，指导吸入制剂研发。

三、发展趋势

1. 智能化与集成化

• 通过机器学习算法自动生成典型病例（如ARDS急性期、稳定期），并基于实时数据调整模拟参数，形成闭环测试体系。

• 开发适用于基层医疗机构的紧凑型设备，集成无线传输功能，实现远程教学与质控。

2. 多学科交叉融合

• 整合心肺交互、血流动力学及代谢模型，例如模拟呼吸机对心脏前负荷的影响（如胸腔内压变化导致静脉回流减少），或加入药物代谢动力学模块以评估吸入药物疗效。

3. 国产化与成本优化

• 当前样机开发硬件成本约为8万/台，软件使用成本2万，后续样机迭代后可使用自研硬件控制器、核心元器件以及国产化软件系统，整体成本可降6万/台。

• 研发设备主要销售对象为呼吸机器械厂商、呼吸科、ICU等医疗机构以及医科大学和研究机构，全面取代国外品牌同时积极外销。