基于呼吸末二氧化碳与脉氧双参数闭环反馈的智能气道颈托

本发明涉及医疗器械，尤其涉及基于呼吸末二氧化碳与脉氧双参数闭环反馈的智能气道颈托。

背景技术：

1、在全身麻醉诱导、静脉麻醉以及神经阻滞或椎管内麻醉复合镇静过程中，由于镇静药物导致患者肌张力下降，容易发生舌根后坠，从而引起上呼吸道部分或完全梗阻。临床上通常采用人工托下颌、口咽通气道或鼻咽通气道等方式维持气道开放。其中，人工托下颌虽然能够有效改善上气道通畅性，但需要医护人员持续实施托举操作，占用双手，增加了临床工作负担，不利于同步完成超声引导、药物操作及监护等工作。口咽通气道和鼻咽通气道属于侵入式辅助通气装置，可能引起患者不适，并存在黏膜损伤、出血等风险。

2、现有部分机械式气道托举装置虽然能够替代人工持续托下颌，但通常采用固定托举方式，无法根据患者实时通气状态自动调整托举力度，缺乏对呼吸末二氧化碳及脉氧饱和度等生理参数的闭环反馈控制；同时，其前部结构容易遮挡颈前区域，对超声检查及紧急气道建立等操作造成一定影响。此外，现有装置普遍缺少适用于不同颈围患者的快速调节结构，佩戴便利性及适配性仍有待提高。此外，在麻醉过程中，患者气道阻塞通常表现为通气受限逐渐加重的过程，在早期阶段可能仅表现为呼吸波形变化，而脉氧饱和度下降往往具有一定滞后性。因此，仅依靠脉氧饱和度进行判断容易存在发现不及时的问题。呼吸末二氧化碳监测能够反映患者呼吸过程中的气体交换状态，其波形变化可在一定程度上提示气道阻力增加或气流受限情况。然而，现有气道辅助设备通常仅作为被动支撑工具，无法结合呼吸末二氧化碳波形变化趋势主动调整气道开放程度，也无法根据患者实际生理状态实现动态干预。

3、同时，不同患者由于年龄、体型、颈部结构以及麻醉深度不同，对于下颌托举需求存在差异。传统固定式托举装置通常需要医护人员预先调整托举位置和力度，难以兼顾不同患者之间的个体差异，不同患者要预先订制不同尺寸的颈托，一个型号难以适应全部患者。当托举力度不足时，可能无法有效改善气道阻塞；当托举力度过大时，又可能增加患者组织压迫或造成操作不适。因此，有必要提供能够根据患者呼吸末二氧化碳及脉氧饱和度变化自动调节托举状态，并兼顾佩戴舒适性、适配性及临床操作便利性的智能气道颈托。

技术实现思路

1、为解决现有气道托举装置不能依据患者实时通气状态进行自动调节、无法实现闭环控制、佩戴适配性较差以及容易影响临床操作的问题，本发明提供基于呼吸末二氧化碳与脉氧双参数闭环反馈的智能气道颈托，技术方案如下：

2、基于呼吸末二氧化碳与脉氧双参数闭环反馈的智能气道颈托，包括：

3、颈托本体，所述颈托本体呈颈挂式结构，其两侧向前延伸至患者下颌角后方位置，所述颈托本体包括设置于两端的连接架以及与连接架连接的弹力支架，所述颈托本体内设有供连接架滑动配合的滑槽，以使连接架能够相对于颈托本体伸缩调节，或者通过旋转伸缩结构实现长度调节；

4、所述颈托本体的内侧设有柔性内衬，所述弹力支架的外侧设有弹性挂带；

5、所述智能气道颈托可配置为高级版结构或基础版结构；

6、所述高级版结构包括分别安装于两个弹力支架前端的集成壳体一，所述集成壳体一分别连接对应的下颌骨托，两个所述集成壳体一内均设有用于驱动对应下颌骨托运动的步进电机、丝杆、滑块和导轨，其中一个集成壳体一还集成有控制器板、可充电电源、显示器、电源开关键及暂停键；

7、所述基础版结构包括分别设置于两个弹力支架前端的连接块，所述连接块连接集成壳体二，两个集成壳体二之间旋接有下颌骨板，所述下颌骨板表面设有硅胶垫及压力传感器，所述连接块设有插槽，所述集成壳体二设有与插槽配合连接的插舌，所述插槽内设有锁止机构及电源触点，所述插舌设有与所述电源触点对应配合的电源触点，插舌插入插槽后形成机械连接并建立电连接，所述集成壳体二内分别设有蜗轮电机、蜗杆蜗轮、控制器板、可充电电源、显示器、电源开关键及暂停键；

8、所述控制器板上设有控制器、驱动电路和数据接口。

9、优选地，所述颈托本体为一体注塑形成的弹性支撑件，不设置电子元器件，所述连接架与颈托本体之间通过滑槽及限位结构形成伸缩连接，或者采用旋转伸缩结构形成长度可调连接。

10、优选地，所述弹性挂带设置于弹力支架的外侧，用于与麻醉面罩固定结构可拆卸连接。

11、优选地，所述压力传感器设置于硅胶垫与下颌骨板之间，用于检测下颌托举压力。

12、优选地，所述数据接口配置为能够通过有线通信接口和无线通信接口与外部监护设备建立通信连接，以获取呼吸末二氧化碳参数和脉氧饱和度参数。

13、优选地，所述控制器根据获取的呼吸末二氧化碳参数和脉氧饱和度参数控制驱动机构动作，以驱动下颌骨托或下颌骨板对患者下颌实施托举，所述暂停键用于控制驱动机构解除托举，使下颌骨托或下颌骨板返回初始位置，并暂停闭环控制。

14、优选地，所述控制器配置为根据呼吸末二氧化碳波形特征、呼吸末二氧化碳数值以及脉氧饱和度数值执行分级托举控制，包括一级托举、二级托举及三级托举；所述控制器识别到etco2波形异常时执行一级托举，当etco2数值低于30mmhg时执行二级托举，co2波形完全消失或spo2<95%，三级托举。

15、优选地，所述控制器在触发托举后启动预设保持时间，在所述预设保持时间内维持当前托举状态，预设保持时间结束后根据呼吸末二氧化碳参数及脉氧饱和度参数判断是否解除托举并使驱动机构返回初始位置。

16、基于呼吸末二氧化碳与脉氧双参数闭环反馈的智能气道颈托的控制方法，应用于上述智能气道颈托，包括以下步骤：

17、s1：获取患者的脉氧饱和度及呼气末二氧化碳数据；

18、s2：实时识别etco2波形中的“鲨鱼鳍”梗阻特征；

19、s3：基于镇静药物的分布半衰期，设定5-10分钟的预设时间窗口；

20、s4：执行三级递进式调节：识别梗阻特征时一级轻度托举；etco2低于30mmhg且呼吸频率<8次/分时二级增加托举；co2波形完全消失或spo2<95%时三级托举并报警；

21、s5：触发托举后启动预设时间窗口，窗口期内不回退；窗口期满后，根据呼吸末二氧化碳数据及脉氧饱和度数据判断是否解除托举，并控制托举机构回退至零位。

22、优选地，还包括暂停模式：按下暂停键后，下颌托举机构回退至零位，不干扰插管操作。

23、本发明的核心控制思想在于将患者实时生理状态作为气道管理装置的反馈输入，通过呼吸末二氧化碳参数和脉氧饱和度参数共同判断气道状态。其中，呼吸末二氧化碳是根据波形和数值变化用于作为气道异常趋势判断依据，脉氧饱和度变化用于作为缺氧状态判断依据，通过二者结合形成由早期预警至严重状态干预的连续控制过程。

24、与传统固定式气道支撑结构不同，本发明并非持续保持固定托举位置，而是根据患者实际需求实施按需托举。当监测参数提示气道可能发生异常时，控制器控制驱动机构执行相应等级托举；当患者通气状态恢复后，控制器根据反馈参数解除托举，使装置恢复初始状态，从而降低持续机械干预带来的影响。

25、有益效果：

26、采用本发明技术方案产生的有益效果如下：

27、1、本发明采用颈挂式颈托结构，并设置可伸缩调节机构，可适应不同患者颈围，提高佩戴舒适性及适配范围，同一型号适应不同患者，不需特别订制和分型，提高适配范围，本发明采用双参数闭环反馈控制方式，双参数反馈有利于脉氧下降前提前托举开放气道，预防减少低氧血症，通过获取呼吸末二氧化碳参数及脉氧饱和度参数，对患者气道状态进行实时监测，并控制托举机构自动实施托举，提高气道管理的自动化程度，有效减少成本。

28、2、本发明根据呼吸末二氧化碳波形特征、呼吸末二氧化碳数值及脉氧饱和度数值执行分级托举控制，实现不同程度的托举调节，提高托举控制的针对性，设置预设保持时间，预设保持时间是与麻醉药物如丙泊酚单次给药半衰期有关的时间，适应麻醉峰值引起的呼吸抑制，在托举动作触发后维持当前托举状态，并在预设时间结束后依据患者实时监测参数判断是否解除托举，有利于减少频繁启停，提高控制稳定性，真正实现接需托举，减少托举造成的损伤或不适。

29、3、本发明设置暂停键，在需要进行气管插管等操作时，可使托举机构回退至初始位置，避免对临床操作造成干扰，本发明的数据接口支持与外部监护设备通信连接，可获取呼吸末二氧化碳及脉氧饱和度数据，提高装置的兼容性及临床应用范围。