呼吸力學(xué)仿生綜合訓(xùn)練系統(tǒng)是一種集成機械工程、生物力學(xué)、傳感器技術(shù)及醫(yī)學(xué)教育的綜合平臺，旨在通過動態(tài)仿真技術(shù)模擬人體呼吸系統(tǒng)的力學(xué)行為（如肺順應(yīng)性、氣道阻力、呼吸肌功能等），輔助醫(yī)護人員進行機械通氣、呼吸治療等技能的實操訓(xùn)練，同時支持臨床研究中的參數(shù)優(yōu)化與治療方案驗證。

一、原理

呼吸力學(xué)模型構(gòu)建

系統(tǒng)基于人體呼吸系統(tǒng)的生理結(jié)構(gòu)（如胸廓、肺組織、膈肌、肋間肌）和力學(xué)特性（如彈性回縮力、氣道阻力），建立動態(tài)數(shù)學(xué)模型。通過調(diào)整參數(shù)（如順應(yīng)性、阻力、呼吸肌肉壓力等），可模擬不同疾病狀態(tài)下的呼吸運動過程。

閉環(huán)反饋控制

采用工業(yè)級伺服控制系統(tǒng)與高精度傳感器（如流速傳感器、壓力傳感器），實時監(jiān)測呼吸機的輸出參數(shù)（如流速、壓力、潮氣量），并反饋至仿生系統(tǒng)，動態(tài)調(diào)整呼吸運動狀態(tài)。例如，當(dāng)模擬患者存在自主呼吸時，系統(tǒng)可觸發(fā)機械通氣并生成呼吸對抗波形。

多模態(tài)仿真技術(shù)

支持趨勢呼吸（模擬病情變化）、隨機呼吸（模擬呼吸波動）及癥狀快捷模擬（如咳嗽、窒息），通過生成流速-時間曲線、氣道壓-時間曲線等波形，直觀展示呼吸力學(xué)變化。

二、特點

高精度仿真

儲氣量≥3L，可模擬新生兒至老年人的呼吸特征。

工業(yè)級伺服系統(tǒng)實現(xiàn)亞微秒級響應(yīng)，確保呼吸運動平穩(wěn)無噪。

智能化監(jiān)測與反饋

實時監(jiān)測18項呼吸參數(shù)，生成趨勢圖輔助病情判斷。

支持操作日志回顧、波形導(dǎo)出及三維場景教學(xué)，提升培訓(xùn)趣味性。

便攜與人體工程學(xué)設(shè)計

機箱獨立攜帶，配備隱藏式把手及減震支腳。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

醫(yī)學(xué)教育

急診科、麻醉科、呼吸治療師培訓(xùn)：通過模擬“心衰伴自主呼吸不穩(wěn)定"“重癥肌無力"等復(fù)雜病例，幫助學(xué)員掌握呼吸機參數(shù)調(diào)整與急救技能。

實操考核：支持虛擬病人病情動態(tài)調(diào)整，評估學(xué)員臨床決策能力。

臨床研究

呼吸機參數(shù)優(yōu)化：模擬真實患者呼吸狀態(tài)，驗證不同通氣模式的效果。

治療方案驗證：通過調(diào)整仿生系統(tǒng)參數(shù)，評估新療法對呼吸力學(xué)的影響。

科研支持

急救培訓(xùn)效率提升：動態(tài)仿真技術(shù)縮短培訓(xùn)周期，降低實操風(fēng)險。

臨床決策能力強化：通過多病例模擬，培養(yǎng)醫(yī)護人員應(yīng)對罕見病的能力。

設(shè)備研發(fā)測試

為呼吸機、麻醉機廠商提供標(biāo)準(zhǔn)化測試平臺，驗證設(shè)備在不同呼吸狀態(tài)下的性能。