便攜醫(yī)用呼吸機(jī)

1、便攜醫(yī)用呼吸機(jī)項(xiàng)目的目的、意義及必要性項(xiàng)目的主要研究開發(fā)內(nèi)容-產(chǎn)品定位（技術(shù)定位、質(zhì)量目標(biāo)、成本目標(biāo)）四相關(guān)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)等項(xiàng)目背景五顧客要求/內(nèi)部要求六項(xiàng)目攻關(guān)預(yù)期目標(biāo)、考核指標(biāo)七項(xiàng)目技術(shù)方案與技術(shù)路線八項(xiàng)目的資源要求，相關(guān)的基礎(chǔ)條件、技術(shù)改造、技術(shù)引進(jìn)、國(guó)際合作等保障措施情況，與其它相關(guān)國(guó)家科技計(jì)劃（工作）項(xiàng)目的銜接和分工九項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)預(yù)算十項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)分析（含技術(shù)、市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)分析等）十一知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬與管理十二項(xiàng)目完成后的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益分析及成果推廣方案一.項(xiàng)目的目的、意義及必要性一種以急性雙肺異常為特征的獨(dú)特類型低氧血癥性呼吸衰竭，最早發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)60年代。當(dāng)時(shí)，在越南外科醫(yī)院

2、工作的軍醫(yī)稱之為休克肺，而民間醫(yī)生稱之為成人呼吸窘迫綜合征。后來(lái)人們認(rèn)識(shí)到任何年齡的個(gè)體均可以發(fā)生這種綜合征，因此將其改為現(xiàn)在的名稱，即急性呼吸窘迫綜合征(acuterespiratorydistresssyndrome,ARDS)。ARDS是一種急性彌漫性炎癥性肺損傷，可導(dǎo)致肺血管通透性增加、肺重量增加和肺含氣組織減少。ARDS的臨床標(biāo)志是低氧血癥和影像學(xué)顯示雙肺陰影，而其病理標(biāo)志是彌散性肺泡損傷(diffusealveolardamage,DAD),即肺泡水腫伴或不伴局灶性出血、急性肺泡壁炎癥和透明膜,ARDS有多種危險(xiǎn)因素和病因。這些情況共同歸到術(shù)語(yǔ)ARDS之下，因?yàn)闊o(wú)論誘發(fā)事件為何，臨

3、床特征、生理特征、病理特征和治療類似。ARDS的臨床特征通常在誘發(fā)事件后6-72小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)，并迅速加重3。患者通常表現(xiàn)為呼吸困難、發(fā)紺(即低氧血癥)和彌漫性濕啰音。呼吸窘迫通常明顯，包括呼吸急促、心動(dòng)過(guò)速、出汗和使用輔助呼吸肌呼吸。也可能存在咳嗽和胸痛。動(dòng)脈血?dú)?arterialbloodgas,ABG)分析顯示低氧血癥，常伴急性呼吸性堿中毒和肺泡-動(dòng)脈氧梯度增加。一般需要高濃度輔助供氧以維持充分的氧合。初始胸片通常顯示雙側(cè)肺泡浸潤(rùn)影，而CT通常顯示廣泛的斑片狀或融合的氣腔高密度影，通常在肺部重力依賴區(qū)更明顯。浸潤(rùn)不一定要是彌漫性的或嚴(yán)重的，因?yàn)槿魏螄?yán)重程度的雙肺浸潤(rùn)即已足夠。就診時(shí)也可能存在

4、與誘因有關(guān)的臨床表現(xiàn)。例如，由膿毒癥導(dǎo)致ARDS的患者可能存在發(fā)熱、低血壓、白細(xì)胞增多、乳酸性酸中毒和彌散性血管內(nèi)凝血(disseminatedintravascularcoagulation,DIC)。對(duì)于患有急性呼吸窘迫綜合征的病人，嚴(yán)重到足以需要呼吸機(jī)的幫助如果沒(méi)有呼吸機(jī)幫助他們，這些病人可能很快就會(huì)死去；加上COVID19的換這種有0.3%0.6%會(huì)發(fā)展成為急性呼吸窘迫綜合征，對(duì)于這全球多地區(qū)爆發(fā)的洶涌的大流行病，需求傳統(tǒng)全功能呼吸機(jī)的患者人數(shù)好像已超出能提供的數(shù)量；因此，成千上萬(wàn)的生命可以被便攜式呼吸機(jī)拯救，同時(shí)，便攜式呼吸機(jī)相對(duì)于傳統(tǒng)呼吸機(jī)可以被快速的制造出來(lái)。便攜式呼吸機(jī)簡(jiǎn)單、成

5、本低、容易裝配，同時(shí)，它具備治療大部分患有急性呼吸窘迫綜合征的病人。研制開發(fā)便攜式醫(yī)用呼吸機(jī)，可以豐富公司產(chǎn)品的種類，加上目前全球疫情大爆發(fā)，也使其具有不錯(cuò)的社會(huì)效益和市場(chǎng)需求。二項(xiàng)目的主要研究開發(fā)內(nèi)容本課題需要開展下述方面的技術(shù)研究工作：制作便攜式醫(yī)用呼吸機(jī)，氣壓、流量等參數(shù)需滿足治療要求。三產(chǎn)品定位(技術(shù)定位、質(zhì)量目標(biāo)、成本目標(biāo))技術(shù)定位：以傳統(tǒng)呼吸機(jī)以及國(guó)外先進(jìn)技術(shù)為藍(lán)本，進(jìn)行便攜式醫(yī)用呼吸機(jī)的研制。質(zhì)量目標(biāo)：滿足臨床需求和市場(chǎng)需求。成本目標(biāo)：在滿足治療效果和安全性的基礎(chǔ)上，盡量降低。四相關(guān)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)等項(xiàng)目背景對(duì)于急性呼吸窘迫綜合征，目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了機(jī)械通氣、藥物治療、

6、基因與間充質(zhì)干細(xì)胞治療等治療方式；下面介紹一下機(jī)械通氣治療方式：(1)無(wú)創(chuàng)正壓通氣(NPPV)近來(lái)髙流量鼻導(dǎo)管(HFNC)給氧經(jīng)鼻髙流量供給已加溫加濕的氧氣替代NPPV治療。HFNCs與NPPV對(duì)比，HFNCs不需要任何鼻罩或面罩，提髙了患者的耐受性。研究發(fā)現(xiàn)33%重度ARDS及29%中度ARDS，40%患者進(jìn)行HFNCs治療失敗，繼而給予氣管插管，其主要原因是低氧血癥的加重及血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定。但是，也有研究表明HFNCs、NPPV及常規(guī)氧療間氣管插管率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但HFNCs組重癥監(jiān)護(hù)病死率明顯低于其他兩組。由于髙流量鼻導(dǎo)管給氧存在髙失敗風(fēng)險(xiǎn)，識(shí)別運(yùn)用適應(yīng)癥十分重要，而且還應(yīng)在ICU內(nèi)

7、進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)進(jìn)行氣管插管，盡可能減少有創(chuàng)機(jī)械通氣的延誤。(2)潮氣量的個(gè)體化ARDS患者病變累及范圍、塌陷肺泡區(qū)域大小及分布不同而導(dǎo)致肺的不均一性，從而使得肺的順應(yīng)性和肺泡可復(fù)張的容積也不同，患者真正所需要的潮氣量也不同，因此同一標(biāo)準(zhǔn)的肺保護(hù)性通氣策略不適合所有患者。通常潮氣量是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體質(zhì)量來(lái)計(jì)算的，然而標(biāo)準(zhǔn)體質(zhì)量與殘氣量之間并沒(méi)有很好的相關(guān)性，同樣的潮氣量在不同的患者中，可以產(chǎn)生不同的肺部應(yīng)力應(yīng)變。近年提出氣道驅(qū)動(dòng)壓的應(yīng)用可更好地把潮氣量個(gè)體化，氣道驅(qū)動(dòng)壓是以潮氣量與呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性之間的比率來(lái)衡量的，可以更好地反映肺應(yīng)力/應(yīng)變。Amto等發(fā)現(xiàn)在不同的潮氣量與PEEP組合中，氣道

8、驅(qū)動(dòng)壓是與ARDS患者預(yù)后相關(guān)的最強(qiáng)因素。因此，氣道驅(qū)動(dòng)壓為實(shí)現(xiàn)潮氣量個(gè)體化及識(shí)別VALI風(fēng)險(xiǎn)中的是有用的工具。（3）床旁肺復(fù)張（RM）RM是通過(guò)短暫地增加肺泡壓和跨肺壓以復(fù)張萎陷的肺泡，是ARDS治療中重要的治療手段之一。應(yīng)用適當(dāng)?shù)腜EEP維持肺泡開放，避免肺泡出現(xiàn)周期性的開放與塌陷，增加呼氣末肺容積，減少肺的非充氣區(qū)和充氣區(qū)的機(jī)械應(yīng)力，減少肺損傷，從而增加氧合等。但也有研究認(rèn)為肺復(fù)張后應(yīng)用較髙的PEEP并不能改善其病死率，這可能與RM前沒(méi)有對(duì)肺可復(fù)張性進(jìn)行評(píng)估有關(guān)。肺可復(fù)張性評(píng)估方法主要通過(guò)影像學(xué)如肺部HRCT、LUS、電阻抗斷層成像技術(shù)（EIT）和PETCT法等解剖評(píng)估，其中HRCT為肺

9、可復(fù)張性評(píng)估優(yōu)先的金標(biāo)準(zhǔn)，但因其髙輻射、便攜性差等缺點(diǎn)而導(dǎo)致其未在ICU中規(guī)范應(yīng)用；其次是呼吸力學(xué)參數(shù)的改變，目前以壓力容積（PV）曲線法應(yīng)用最多；再其次是肺部超聲（LUS）能夠通過(guò)監(jiān)測(cè)肺通氣的改善來(lái)評(píng)估肺泡復(fù)張程度。Bouhemad等研究發(fā)現(xiàn)，用壓力容積曲線法評(píng)估PEEP產(chǎn)生的肺復(fù)張與用12個(gè)肺區(qū)域超聲圖像的改變計(jì)算所得的超聲再充氣評(píng)分具有顯著的相關(guān)性，而且CT結(jié)果與超聲的肺通氣評(píng)分之間存在顯著的相關(guān)性。盡管LUS是一項(xiàng)易于操作、可重復(fù)的技術(shù)，但較耗時(shí)，不適合檢測(cè)肺過(guò)度充氣等。（4）俯臥位通氣俯臥位通氣是通過(guò)體位改變?cè)黾覣RDS肺組織背側(cè)的通氣，改善肺通氣血流比；另外，還會(huì)使肺內(nèi)胸腔壓梯度趨

10、于均一，改善肺組織的應(yīng)力和應(yīng)變分布，從而減輕VALI的發(fā)生。Guerin等研究發(fā)現(xiàn)ARDS患者早期長(zhǎng)時(shí)間(173)h/d俯臥位治療能降低28d病死率，增加拔管率，并未增加相關(guān)并發(fā)癥。俯臥位通氣雖然技術(shù)簡(jiǎn)單，但操作繁復(fù)，有經(jīng)驗(yàn)的團(tuán)隊(duì)采用長(zhǎng)時(shí)間俯臥位通氣可改善早期重癥ARDS患者預(yù)后，正逐漸成為重度ARDS患者的早期標(biāo)準(zhǔn)治療手段。但是，ARDS患者實(shí)行俯臥位時(shí)應(yīng)排除其絕對(duì)禁忌證，如懷孕、不穩(wěn)定骨折、開放性腹部損傷、血流動(dòng)力學(xué)極度不穩(wěn)定體外膜肺氧合(ECMO)重癥ARDS患者即使采用最優(yōu)機(jī)械通氣策略，仍然難以改善氧合，繼而出現(xiàn)多器官功能障礙。重癥患者通過(guò)ECMO可保證氧合和二氧化碳清除，是重癥ARD

11、S患者挽救性治療措施之一。有研究顯示若病因可逆的早期重癥ARDS患者可通過(guò)ECMO治療獲益。但因?qū)φ战M的機(jī)械通氣治療沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化，30%的患者沒(méi)有按照肺保護(hù)性通氣策略進(jìn)行通氣，而且需要ECMO支持的患者只被分配在一個(gè)技能中心治療，因而也受到質(zhì)疑。對(duì)新型甲型H1N1流感重度ARDS患者研究發(fā)現(xiàn)ECMO是治療該類患者非常有效的呼吸支持方式，能挽救70%80%重癥患者的生命。(6)神經(jīng)電活動(dòng)輔助通氣模式(NAVA)NAVA是通過(guò)膈肌電活動(dòng)(EAdi)信號(hào)來(lái)促發(fā)吸氣與呼氣，其通氣模式是由EAdi的幅度所決定，初步實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)沖動(dòng)與機(jī)械通氣的直接偶聯(lián)，通過(guò)自身反饋機(jī)制改善人機(jī)同步性、降低呼吸肌負(fù)荷，并有利于

12、增加潮氣量與呼吸頻率的變異度，可進(jìn)行個(gè)體化潮氣量選擇，同時(shí)具有促進(jìn)塌陷肺泡復(fù)張、指導(dǎo)PEEP的選擇，減輕VALI和肺外器官損傷等優(yōu)勢(shì)。(7)變異性通氣變異性通氣是呼吸頻率和潮氣量按照一定的變異進(jìn)行變化的機(jī)械通氣模式，增加呼吸形式變異性，有利于促進(jìn)塌陷肺泡復(fù)張、改善肺內(nèi)通氣血流(V/Q)比、改善氧合、減低呼吸功及減輕肺損傷，可能是一種更加符合生理的機(jī)械通氣模式。臨床隨機(jī)對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)變異性通氣臨床應(yīng)用安全可行，增加潮氣量變異度，可改善氣體交換和人機(jī)同步性。從上面看，機(jī)械通氣很多方式中呼吸機(jī)是不可少的，呼吸機(jī)在醫(yī)療中也很重要，加之疫情的關(guān)系，呼吸機(jī)短缺嚴(yán)重；在這一背景下，研發(fā)便攜式醫(yī)用呼吸機(jī)，希望為

13、更多需要的患者帶來(lái)幫助。五顧客要求/內(nèi)部要求便攜式醫(yī)用呼吸機(jī)需能夠滿足對(duì)急性呼吸窘迫綜合征治療要求，提高患者的生活質(zhì)量。六項(xiàng)目攻關(guān)預(yù)期目標(biāo)、考核指標(biāo)便攜式醫(yī)用呼吸機(jī)的主要技術(shù)難點(diǎn)在于：摸索便攜式醫(yī)用呼吸機(jī)的相關(guān)參數(shù)，治療病人的同時(shí)，盡量減少對(duì)肺部組織的損傷。2、主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)項(xiàng)目完成后，可生產(chǎn)投入醫(yī)療使用，同時(shí)能增加公司產(chǎn)品的覆蓋范圍，增加能形成具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的技術(shù)核心。七項(xiàng)目技術(shù)方案與技術(shù)路線便攜式醫(yī)用呼吸機(jī)通過(guò)控制氣體壓力和流量幫助患者呼吸，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示：mtOutputToOutputPressureSensorInputAirand02卩ressure%f佃k.理Tria34S.B

14、F.WQT!屮AH1_-.、U-BJll1.-*F”oDortimiaJ圖1結(jié)構(gòu)示意圖技術(shù)方案如下所示：空氣從左端的進(jìn)氣口送入。通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)氣體壓力，避免壓力過(guò)大對(duì)患者的肺部造成損傷。通過(guò)流量傳感器檢測(cè)氣體流量，保證足夠的供氧。壓力和流量的控制通過(guò)調(diào)節(jié)比例電磁閥達(dá)到目的。八項(xiàng)目的資源要求，相關(guān)的基礎(chǔ)條件、技術(shù)改造、技術(shù)引進(jìn)、國(guó)際合作等保障措施情況，與其它相關(guān)國(guó)家科技計(jì)劃(工作)項(xiàng)目的銜接和分工技術(shù)基礎(chǔ)：樂(lè)普公司作為國(guó)內(nèi)最早開始介入產(chǎn)品研發(fā)的企業(yè)之一，在融合國(guó)內(nèi)外技術(shù)的同時(shí)，獨(dú)立創(chuàng)新。設(shè)備基礎(chǔ)：現(xiàn)有材料試驗(yàn)機(jī)、UV光固化機(jī)、熱風(fēng)焊接機(jī)、封口機(jī)、激光測(cè)量?jī)x、Micro-VU測(cè)量?jī)x等儀器設(shè)備，

15、公司現(xiàn)有10000多平米的萬(wàn)級(jí)潔凈車間，以及純化水設(shè)備，壓縮空氣設(shè)備等，完備的物理檢驗(yàn)室、化學(xué)檢驗(yàn)室、微生物檢驗(yàn)室。工作基礎(chǔ)：樂(lè)普有一批具有先進(jìn)水平的研發(fā)、生產(chǎn)、質(zhì)量、以及臨床試驗(yàn)方面的具有豐富經(jīng)驗(yàn)的人才隊(duì)伍，有一批勇于開拓和善于創(chuàng)新的決策管理者。九項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)預(yù)算項(xiàng)目預(yù)算支出費(fèi)用項(xiàng)目研究開發(fā)投入額（萬(wàn)）合計(jì)（萬(wàn)）1、直接消耗的材料等費(fèi)用20502、用于中間試驗(yàn)和產(chǎn)品試制的模具、工藝裝備開發(fā)及制造費(fèi)，設(shè)備調(diào)整劑檢驗(yàn)費(fèi)，樣品、樣機(jī)及一般測(cè)試手段購(gòu)置費(fèi)，試制產(chǎn)品的檢驗(yàn)費(fèi)30十項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)分析（含技術(shù)、市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)分析等）使用中故障主要表現(xiàn)為報(bào)警異常、漏氣、停機(jī)死機(jī)或無(wú)法開機(jī)、潮氣量異常等；使用呼吸機(jī)相關(guān)的固有傷害，臨床上通常理解為固有風(fēng)險(xiǎn)或并發(fā)癥，主要表現(xiàn)是氧濃度低、氣胸、呼吸道感染、鼻腔