呼吸機呼氣末正壓輸出誤差的測量不確定度評定

魏賢莉，劉虔鋮

(廣東食品藥品職業學院，廣州 510520)

1 概述

2020年08月18日，國家衛健委等相關部門公布了《新型冠狀病毒感染肺炎診療方案(試行第八版)》，其中要求如果氧合指數(PaO2/FiO2，即動脈血氧分壓與吸氧濃度之比)<150 mmHg，可以考慮氣管插管，實施有創機械通氣。但是，有些新型冠狀病毒肺炎重癥患者的低氧血癥的臨床表現并非很典型，不能根據氧合指數來判定是否能氣管插管和有創機械通氣，需結合重癥患者的臨床體征、癥狀及肺功能情況進行綜合判定。但是，如果氧合指數低而患者沒有及時氣管插管和有創機械通氣就會帶來很大的危害，合理時機的氣管插管和有創機械通氣是新型冠狀病毒肺炎重癥患者很好的治療手段。如果有創機械通氣的呼氣末正壓(PEEP)過高，可能會導致氣壓傷，所以要考慮是否部分患者肺可復張性較差，如果過差，呼氣末正壓(PEEP)就不能太高，應避免氣壓傷[1]。方案中的機械通氣即呼吸機，其在新冠肺炎治療中發揮著非常重要的作用。

呼吸機可以替代人或輔助人進行呼吸運動，達到呼吸功能，增加肺通氣量(包括每分鐘靜息通氣量、最大通氣量、用力肺活量)，提高肺通氣動力，改善呼吸功能，減少呼吸耗能及心臟負擔。呼吸機的基本原理是用人工機械辦法建立肺部與大氣壓之間產生的壓力差、從而實現人工增強呼吸肌的舒縮活動、強制進行人工呼吸的過程[2]。

呼氣末正壓(PEEP)可以理解為是肺泡的支架，它的作用是防止肺泡塌陷，減少肺不張及肺內分流，使肺泡在呼氣末保持復張狀態。在PEEP的治療中，要盡可能地連續使用，避免肺泡產生剪切力，造成肺泡損傷更嚴重。患有重癥支氣管哮喘疾病、呼吸衰竭、慢性阻塞性肺病的患者，使用最佳呼氣末正壓，會使其獲得最好的氧合作用，副作用會更小。相關研究表明，呼氣末正壓(PEEP)是危重SARS并發ARDS的病人的主要治療方法。呼吸機準確的呼氣末正壓輸出值是保證以上治療的關鍵，為了保證其準確性，提出了呼吸機PEEP的輸出誤差的測量不確定度的數學模型、標準不確定度分析及評定、擴展不確定度的評定方法及測量不確定度的表示。

根據國家計量校準規范JJF 1234-2010《呼吸機校準規范》呼氣末正壓的校準方法，在標準器-呼吸機質量檢測儀(PF-300)正常工作的情況下，對一穩定的呼吸機(型號規格T Bird Series；儀器編號AGT04281)的呼氣末正壓參數進行測量，在PCV/VCV模式下，對呼吸機器設置值1.0 kPa進行測量，計算呼吸機在該校準點的輸出誤差[3-7]。

2 評定方法

2.1 數學模型

Δ—呼氣末正壓輸出誤差，(%)；

A—呼吸機示值，(kPa)；

B—呼吸機檢測儀示值，(kPa)。

2.2 方差與靈敏系數

方差：uc2(Δ)=c2(A)u2(A)+c2(B)u2(B)

3 標準不確定度分析及評定

3.1 質量檢測儀引入的標準不確定度分量u(B)

校準規范對呼吸機檢測儀的技術要求是最大允許誤差±0.05 kPa，即呼吸機檢測儀的誤差在±0.05 kPa內，估計按均勻分布，即:

3.2 被檢儀器測量引起的不確定度分量u(A)

被檢儀器分辨力引起的不確定度分量u1(A)。數顯儀器分辨率為0.01 kPa，均勻分布，得到:

測量重復性引起的不確定度分量u2(A)。3次測量流量為1.0 kPa的流量，測量值如下(kPa)：1.03，1.02，1.01，平均值1.02。重復性引入的不確定度分量u2(A)為：

以上二項合成：

u(A)=[u12(A)+u22(A)]1/2=[(0.002 9)2+(0.012)2]1/2= 0.012 kPa

3.3 合成標準不確定度的評定

=3.0%

3.4 擴展不確定度的評定

呼吸機PEEP示值誤差的擴展不確定度為：

U95=k×uc(Δ)=2×3.0%=6.0%

3.5 測量不確定度的表示

示值誤差的測量不確定度的表示U=6.0%；k=2。

4 結論

提供了呼吸機PEEP輸出誤差的測量不確定度的數學模型、標準不確定度分析及評定、擴展不確定度的評定方法及測量不確定度的表示。通過上述評定方法，可以對呼吸機PEEP校準進行不確定度的分析，以保證呼吸機PEEP輸出誤差的校準結果的準確可靠。