호흡분석과 동맥혈 측정을 통한 비침습적 호흡특성치예측방법 및 표시장치(Methodology and display instrument to noninvasively determine the pulmonary characteristics through breath analysis and arterial blood measurement)

Abstract

본 발명은 호흡가스 및 혈액가스 데이터에 의한 허파-폐순환계의 호흡특성치 예측방법 및 표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가스교환이 이루어지는 허파-폐순환계에서 국소적인 산소 및 이산화탄소의 분압정보를 이용하여, 나머지 주요 부분의 산소분압 및 이산화탄소분압, 허파의 션트율 및 생리학적 사강률, 그리고 심장에서 토출되는 단위시간당 심박출량 등의 의료정보를 제공하는, 호흡가스 및 혈액가스 데이터에 의한 허파-폐순환계의 호흡특성치 예측방법 및 표시장치에 관한 것이다.이를 위하여 본 호흡에서 일어나는 가스교환의 문제가 서로 관련이 있는 제1 호흡모형 및 제2호흡모형으로 나뉘고, 이들 각각의 모형에 대한 수학적 해답이 다시 제1유형 및 제2유형의 변형된 컴퓨터 해석방법을 통하여 결정됨으로써, 의료정보로서 가치가 있는 상기의 호흡특성치가 빠르고 정확하게 예측되는 특징에 관한 것이다. 상기 발명을 더 자세하게 설명하면, 본 발명에서 사용하는 기체의 입력변수로는; 흡기(inspiration air: I)의 유량 VI; 흡기 중의 산소와 이산화탄소의 분압쌍 I* (지면을 절약하기 위하여 이 두 분압을 합쳐서 산탄분압 혹은 분압쌍이라고 부른다); 호기말 가스(end-tidal gas: ET)의 산탄분압쌍 ET*이 있다. 혈액의 입력변수로는; 혼합정맥혈(mixed venous blood: V)의 산소 및 이산화탄소 분압쌍 V* (이를 줄여서 산탄농도 또는 농도쌍이라고 부른다. 혈액중의 가스농도는 기체해리곡선에 의해 이에 상응하는 가스분압으로 환산될 수 있으므로 이를 산탄분압과 같은 의미로 혼용한다); 동맥혈(arterial blood: a)의 산탄분압 a*가 있다. 본 발명에서 예측하고자 하는 허파-폐순환계의 호흡특성치에는; 가스교환특성치로서 말단모세혈(end-capillary blood: C)의 산탄분압 C*와 폐포가스(alveolar gas; A)의 산탄분압 A*가 있으며; 허파구조특성치로서 허파의 비기능성 구조의 지표가 되는 생리적 사강률(physiological dead- space ratio) X와 션트율(shunt ratio) Y가 있으며; 심장기능특성치로서 심박출량(cardiac output) Qtotal이 있다. 본 발명은 출력변수의 복잡도에 따라 서로 관련이 있는 두 가지 호흡모형문제로 분류하는 한편; 상기의 두 호흡모형문제에 대한 해를 구하기 위하여 산소와 이산화탄소의 질량평형방정식(mass balance equations)과 Fick 방정식 등의 수식을 사용한 컴퓨터 해석방법을 수립하고; 또한 상기의 컴퓨터 해석에 관련된 입출력 변수들을 그래픽의 형태로 단말장치에 현시(display)함으로써; 본 발명의 목적인 의료관련 정보들이 빠르고 정확하게 산출되는 수단과 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.