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机械通气是利用呼吸机协助病人呼吸，维持病人氧合功能，为原发病治疗争取时间的一种重要医疗手段，广泛应用于危重症患者呼吸支持治疗和术后康复。

  由于病人个性化复杂多样，呼吸功能检测困难，呼吸机难以根据病人状态改变控制策略，从而造成如下问题：1.病人存在自主呼吸时，容易发生人机对抗，增加呼吸做功，导致肺部气压伤；2.病人无法自主呼吸时，咳痰功能丧失，痰液容易淤积，造成通气不足和肺部感染；3.病人长期机械通气时，容易导致呼吸肌萎缩、功能减退，造成呼吸机依赖，病人脱机困难。

  因此，为了提高我国危重症病人的救治水平，提高病人出院率，降低医疗支出，必须研究提出一套高精度危重症病人机械通气关键监测与控制技术。

  在我国GF973、国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助下，经过十余年的攻关，构建了一套危重症病人机械通气关键监测与控制技术，并取得了一系列成果：

  1．针对人机对抗问题，提出了基于人机同步性在线评价的机械通气自适应控制技术

  基于机械通气气流特性波形特征识别方法，提取和确定“人机同步”关键波形特征参数，提出一种基于四维评价指标向量的人机同步性评价方法；建立机械通气系统的等效气动数学模型，基于结构不变性原理和模型参考自适应控制方法，提出了一种机械通气高精度、自适应控制技术。本方法已应用于一线救治呼吸机，其压力触发精度***、流量触发精度***、触发响应时间***，并能够根据患者病情自动调整控制模式。该技术已达到国际领先水平，有效的提高了机械通气患者人机同步性，减少了患者的呼吸做功。

  2.针对病人痰液淤积的问题，提出了一种痰液淤积在线评估及安全高效自动吸痰技术

  对呼吸气流动态特性及气道内痰鸣音特征声谱进行融合分析，并研发了痰液淤积程度数字化听诊系统，最终形成一套痰液淤积程度实时评估方法，评估准确度达到80%以上，实现痰液淤积患者按需及时的吸痰；通过分析人类自然咳嗽气流动态特性，揭示气道内痰液的流动机理，提出咳嗽气流的归一化数学表达方程，设计了模拟人类咳嗽的痰液清除系统，最终形成一套模拟人类咳嗽的安全、高效自动吸痰技术。与吸痰管吸痰技术相对比，本研究成果的吸痰效果提高了约60%，气道压力的控制误差小于1%。

  3．针对病人呼吸机依赖与脱机困难的问题，提出了基于肺功能在线监测与评估的肺康复通气控制方法

  基于机械通气的等效气动模型，提出一种呼吸力学参数在线评估方法，基于递推最小二乘法，发明了一套机械通气患者肺功能评估技术，气阻参数估计精度达98%，顺应性参数估计精度达95%，功能残气量参数估计精度达93%；根据评估结果与临床经验，提出了肺功能在线评估与专家控制技术，并提出一种呼吸气流复合预测控制方法，最终形成一种肺康复训练呼吸气流的复合预测控制方法，采用该方法，使病人的再插管率较国外降低2%，达到8%。

  本项目研究成果具有控制精度高、检测精度高、安全性高、自动化程度高等特点，可有效解决了我国现有机械通气技术人机对抗、通气不足、肺部感染、撤机困难等问题。

  由天津大学叶声华院士与北京朝阳医院马迎民院长主持的成果鉴定会鉴定意见为：本项目研究成果“在理论和技术上有多项创新，总体达到国际先进水平，其中机械通气自适应控制技术、基于痰液淤积程度在线评估的自动吸痰技术以及自动肺康复控制技术达到国际领先水平”。

  基于本项目成果，已开发10余种呼吸监测、呼吸支持、吸痰及肺康复设备，多款危重症呼吸机通过美国FDA、CE、CFDA认证、CNAS实验室认可，出口意大利、英国、俄罗斯等130多个国家，在我国的中日友好医院、北京朝阳医院、中部战区空军医院等100家医院开展了应用。2008年承担发改委“国家应急救灾储备项目”66%的呼吸机订单,近千台呼吸机驰援汶川抗震救灾、被国际奥组委选定为北京奥运会31个比赛场馆现场急救站指定呼吸机品牌。2020年，本项目研究成果广泛的应用于本次新冠病毒疫情联防联控第一线，为武汉、全国及全世界的新冠抗疫做出了突出贡献，得到了国务院应对新冠病毒肺炎疫情联防联控机制的表彰。本项目相关仪器与设备应用效果突出，创造经济效益12亿元以上，取得了显著的社会效益和经济效益。

  本项目授权专利64项（发明专利49项，实用新型8项，软件著作权3项），发表论文43篇（SCI：32篇，EI：2篇），其中ESI高被引论文4篇，热点论文1篇，被引次数总计200余次。