專利名稱：確定受試者的功能殘氣量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及確定正在被機(jī)械通氣的受試者的功能殘氣量。
背景技術(shù)：
功能殘氣量是在正常呼吸結(jié)束時肺部中的氣體的體積。在被機(jī)械通氣的患者中看到的某些疾病狀態(tài)下，該體積減小。為了解決功能殘氣量的減小，能夠調(diào)整呼吸治療的呼氣末正壓(“PEEP”)。在一些實(shí)例中，還可以基于功能殘氣量而調(diào)整呼吸治療的其他參數(shù)。已知測量功能殘氣量的常規(guī)通氣系統(tǒng)。然而，這些系統(tǒng)通常要求氧氣消耗的測量。 氧氣消耗的測量在相對高濃度的O2(例如，大于80%的氧氣濃度)時趨向于不可靠。氧氣消耗的測量還典型地要求將確定功能殘氣量的系統(tǒng)并入對受試者提供呼吸治療的總通氣系統(tǒng)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面涉及一種配置為確定受試者的功能殘氣量的系統(tǒng)。在一個實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括處理器，該處理器接收由與受試者的氣道處或其附近的氣體連通的一個或多個傳感器生成的輸出信號，并且，執(zhí)行一個或多個模塊。所述一個或多個模塊包括濃度模塊、成分變化模塊以及功能殘氣量模塊。濃度模塊配置為根據(jù)由處理器接收的輸出信號而確定受試者吸入和呼出的氣體中的分子種類的濃度。成分變化模塊配置為根據(jù)濃度模塊確定的濃度而自動地識別吸入成分變化，其中，吸入成分變化是在時間上最接近的呼吸期間由受試者吸入的氣體中至少一個分子種類的濃度的至少預(yù)定幅度的變化。功能殘氣量模塊配置為基于由濃度模塊確定的濃度針對所識別的吸入成分變化之后的呼吸來確定受試者的功能殘氣量，從而使得功能殘氣量的確定由所識別的吸入成分變化觸發(fā)。本發(fā)明的另一個方面涉及一種確定受試者的功能殘氣量的方法。在一個實(shí)施例中，該方法包括確定受試者吸入的氣體中的一個或多個分子種類的濃度；根據(jù)所確定的濃度自動地識別吸入成分變化，其中，吸入成分變化是在時間上最接近的呼吸期間由受試者吸入的氣體中的至少一個分子種類的濃度的至少預(yù)定幅度的變化；確定所識別的吸入成分變化之后的呼吸中由受試者呼出的氣體中的一個或多個分子種類的濃度；以及基于所識別的吸入成分變化之后的呼吸中由受試者呼出的氣體中的分子種類的濃度而確定受試者的功能殘氣量，從而使得功能殘氣量的確定由所識別的吸入成分變化觸發(fā)。本發(fā)明的另一個方面涉及一種配置為確定受試者的功能殘氣量的系統(tǒng)。在一個實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括用于確定受試者吸入的氣體中的一個或多個分子種類的濃度的裝置； 用于根據(jù)所確定的濃度自動識別吸入成分變化的裝置，其中，吸入成分變化是在時間上最接近的呼吸期間由受試者吸入的氣體中至少一個分子種類的濃度的至少預(yù)定幅度的變化; 用于確定所識別的吸入成分變化之后的呼吸中由受試者呼出的氣體中的一個或多個分子種類的濃度的裝置；以及用于基于所識別的吸入成分變化之后的呼吸中由受試者呼出的氣體中的分子種類的濃度而確定受試者的功能殘氣量從而使得功能殘氣量的確定由所識別的吸入成分變化觸發(fā)的裝置。在參考附圖考慮下列描述和所附權(quán)利要求書的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的這些及其他目的、特征和特性，以及操作方法和結(jié)構(gòu)的相關(guān)元件的功能以及各部件的組合和制造的經(jīng)濟(jì)成本將變得更加顯而易見，所有這些形成此說明書的一部分，其中，相似的參考數(shù)字標(biāo)示各種圖中相應(yīng)的部分。然而，將會明確地理解到，附圖僅用于圖示說明和描述的目的，而并不意在作為對本發(fā)明的限制的定義。除非上下文清楚地另有所指，否則如在說明書和權(quán)利要求書中所使用的，“一”、“一個”和“該”的單數(shù)形式包括復(fù)數(shù)的指示對象。


圖1圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的配置為確定受試者的功能殘氣量的系統(tǒng)；圖2圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的呼出氣體中N2的濃度與累積肺泡通氣的繪圖；圖3圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的示出實(shí)現(xiàn)N2洗出以確定功能殘氣量的繪圖；圖4圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的示出實(shí)現(xiàn)N2洗出以確定功能殘氣量的繪圖；圖5圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的使用N2洗出以確定功能殘氣量而獲得的結(jié)果；以及圖6圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的確定受試者的功能殘氣量的方法。
具體實(shí)施例方式圖1圖解說明配置為確定受試者12的功能殘氣量的系統(tǒng)10。具體而言，系統(tǒng)10 不測量O2消耗量就確定受試者12的功能殘氣量。這并不是說，系統(tǒng)10在測量O2消耗量的情況下不可操作，而是不需要這樣的測量以進(jìn)行確定。系統(tǒng)10對功能殘氣量的確定是實(shí)時地或近實(shí)時進(jìn)行的。如本文所使用的，術(shù)語“近實(shí)時”是指足夠接近實(shí)時地執(zhí)行以在根據(jù)處理的結(jié)果而對受試者12提供正在進(jìn)行的治療中有價值的處理。例如，近實(shí)時地確定功能殘氣量將提供與受試者12的當(dāng)前功能殘氣量有關(guān)的度量，該度量能夠用作用于動態(tài)地調(diào)整正在提供至受試者12的呼吸治療的一個或多個方面的反饋參數(shù)(例如，PEEP)。在一個實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括通氣系統(tǒng)14、電子存儲設(shè)備16、傳感器18以及處理器20。通氣系統(tǒng)14配置為使受試者12機(jī)械通氣。這樣，通氣系統(tǒng)14包括氣體輸送回路 22和壓力生成器24。在一個實(shí)施例中，通氣系統(tǒng)14與電子存儲設(shè)備16、傳感器18和/或處理器20中的一個或多個一體地提供。在一個實(shí)施例中，通氣系統(tǒng)14是從電子存儲設(shè)備 16、傳感器18和/或處理器20中的一個或多個分開并分立的系統(tǒng)。氣體輸送回路22配置為在通氣期間將氣體輸送至受試者12的氣道并從受試者12 的氣道接收氣體。氣體輸送回路22包括管道22和接口設(shè)備28。管道26是在壓力生成器 24和接口設(shè)備28之間延伸以在其間傳遞氣體的柔性管道。接口設(shè)備28配置為將氣體從管道26輸送至受試者12的氣道，并且，從受試者12的氣道接收氣體至管道26中。接口設(shè)備28可以包括用于在管道26和受試者12的氣道之間傳遞氣體的有創(chuàng)或無創(chuàng)設(shè)備。例如，接口設(shè)備28可以包括鼻罩、鼻/ 口罩、全面罩、鼻導(dǎo)管、氣管內(nèi)管、LMA、氣管導(dǎo)管和/或其他接口設(shè)備。接口設(shè)備28還可以包括頭帽組件，例如用于移除接口設(shè)備28和將接口設(shè)備28緊固至受試者12的安裝帶或保護(hù)帶。壓力生成器24配置為在回路22內(nèi)生成將氣體推入受試者12的肺部和從受試者 12的肺部提取氣體的壓力以使受試者12機(jī)械通氣。應(yīng)當(dāng)注意到，盡管壓力生成器24在圖 1中示出并且在本公開中被稱為單個部件，但壓力生成器24將典型地包括兩個分開的子系統(tǒng)可控制地將正壓提供至回路22的一個子系統(tǒng)和可控制地將負(fù)壓提供至回路22的一個子系統(tǒng)。這些分開的子系統(tǒng)中的每個可以包括壓力源(正或負(fù))和用于將回路14可控制地放置為與壓力源連通的一個或多個閥。可以由壓力生成器24的子系統(tǒng)之一或兩者實(shí)現(xiàn)的壓力源的非限制性示例包括壁氣源、鼓風(fēng)機(jī)、加壓罐或氣罐和/或其他壓力源。在一個實(shí)施例中，壓力生成器24還控制經(jīng)由回路22而提供至受試者12的氣體的成分。例如，在該實(shí)施例中，壓力生成器可以控制提供至受試者12的氣體中的氧氣的濃度。在一個實(shí)施例中，電子存儲設(shè)備16包括電子地存儲信息的電子存儲介質(zhì)。電子存儲設(shè)備16的電子存儲介質(zhì)可以包括與系統(tǒng)10—體地(即，基本上不可移動地)提供的系統(tǒng)存儲設(shè)備和/或可移動地經(jīng)由例如端口(例如USB端口、火線端口等)或驅(qū)動器(例如磁盤驅(qū)動器等)而可連接至系統(tǒng)10的可移動存儲設(shè)備之一或兩者。電子存儲設(shè)備16可以包括光學(xué)可讀存儲介質(zhì)(例如，光盤等)、磁性可讀存儲介質(zhì)(例如，磁帶、磁性硬盤驅(qū)動器、 軟盤驅(qū)動器等)、基于電荷的存儲介質(zhì)(例如，EEPR0M、RAM等)、固態(tài)存儲介質(zhì)(例如，閃存驅(qū)動器等)和/或其他電子可讀存儲介質(zhì)中的一個或多個。電子存儲設(shè)備16可以存儲軟件算法、由處理器20確定的信息、在控制通氣系統(tǒng)14中實(shí)現(xiàn)的信息、與傳感器18所生成的信號有關(guān)的信息和/或使系統(tǒng)10能夠正確地發(fā)揮作用的其他信息。電子存儲設(shè)備16可以是系統(tǒng)10內(nèi)的獨(dú)立的部件，或者，電子存儲設(shè)備16可以與系統(tǒng)10的一個或多個其他部件 (例如，處理器20) —體地提供。在一個實(shí)施例中，傳感器18包括配置為監(jiān)測回路22內(nèi)的氣體的一個或多個參數(shù)的一個或多個傳感器。這樣，傳感器18生成傳達(dá)與回路22內(nèi)的氣體的一個或多個參數(shù)有關(guān)的信息的輸出信號。一個或多個參數(shù)可以包括流速、體積、氣體中存在的一個或多個分子種類的濃度、壓力、溫度、濕度和/或其他參數(shù)中的一個或多個。在一個實(shí)施例中，傳感器18 包括快速O2傳感器、體積二氧化碳檢測傳感器(具有與流動和CO2有關(guān)的輸出)、流速傳感器、壓力傳感器、二氧化碳檢測計(jì)和/或其他傳感器中的一個或多個。盡管傳感器18被圖解說明為設(shè)置在回路22內(nèi)，但在一個實(shí)施例中，傳感器18中的至少一個一體地設(shè)置在壓力生成器24內(nèi)。在該實(shí)施例中，傳感器18生成的輸出信號可以經(jīng)由在壓力生成器24上提供的通信端口或接口而與壓力生成器24外部的處理器(例如，處理器20)通信。處理器20接收傳感器18生成的輸出信號(和/或與傳感器18生成的輸出信號有關(guān)的信息)。處理器20配置為提供系統(tǒng)10中的信息處理能力。這樣，處理器20可以包括數(shù)字處理器、模擬處理器、設(shè)計(jì)為處理信息的數(shù)字電路、設(shè)計(jì)為處理信息的模擬電路、狀態(tài)機(jī)和/或用于電子地處理信息的其他機(jī)構(gòu)中的一個或多個。盡管處理器20在圖1中顯示為單一實(shí)體，但這只是出于圖解說明的目的。在一些實(shí)施方式中，處理器20可以包括多個處理單元。這些處理單元可以物理地位于相同的設(shè)備內(nèi)，或者，處理器20可以代表協(xié)調(diào)操作的多個設(shè)備的處理功能。例如，在一個實(shí)施例中，處理器20表示與通氣系統(tǒng)14相關(guān)聯(lián)的控制壓力生成器24的處理器和與獨(dú)立的設(shè)備相關(guān)聯(lián)的確定受試者12的功能殘氣量的處理器所提供的處理功能。如圖1中所示，在一個實(shí)施例中，處理器20包括濃度模塊30、成分變化模塊32、肺泡體積模塊34、功能殘氣量模塊36和/或其他模塊。模塊30、32、34和/或36可以以軟件； 硬件；固件；軟件、硬件和/或固件的某種組合實(shí)現(xiàn)和/或用別的方式實(shí)現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)意識到，盡管模塊30、32、34以及36在圖1中被圖解說明為共同位于單個處理單元內(nèi)，但在處理器20 包括多個處理單元的實(shí)施方式中，模塊30、32、34和/或36可以定位成遠(yuǎn)離其他模塊。而且，下面描述的不同的模塊30、32、34和/或36所提供的功能的描述是出于圖解說明的目的，并不意在為限制性的，因?yàn)槟K30、32、34和/或36的任何一個都可以提供比所描述的功能更多或更少的功能。例如，可以消除模塊30、32、34和/或36中的一個或多個，并且， 模塊30、32、34和/或36中的部分或全部功能可以由模塊30、32、34和/或36中的其他模塊提供。作為另一示例，處理器20可以包括一個或多個另外的模塊，其可以執(zhí)行下面歸因于模塊30、32、34和/或36之一的功能的部分或全部。濃度模塊30配置為確定受試者12吸入和呼出的氣體中分子種類的濃度。濃度模塊30確定來自由處理器20從傳感器18接收的輸出信號的該信息。濃度模塊30確定的濃度包括受試者12在單次吸入中所吸入的氣體中的02、C02、N2、H20和/或其他分子種類中的一個或多個的濃度。濃度模塊30所確定的濃度包括受試者12在單次呼出中所呼出的氣體中的02、C02、N2和/或其他分子種類中的一個或多個的濃度。在一個實(shí)施例中，所確定的N2 的濃度并不直接由傳感器18測量。在該實(shí)施例中，假設(shè)N2構(gòu)成受試者12吸入或呼出的所有氣體中非O2或CO2的部分。根據(jù)該假設(shè)，N2的濃度根據(jù)下面的關(guān)系而確定FN2 = I-FO2-FCO2 (1)其中，F(xiàn)N2代表N2的濃度，F(xiàn)O2代表O2的濃度，并且，F(xiàn)CO2代表CO2的濃度。成分變化模塊32配置為自動地識別吸入成分變化。吸入成分變化是在例如以單位時間定義或定義為許多時間上最接近的呼吸等的預(yù)定時期期間由受試者12吸入的氣體中的至少一個分子種類的至少濃度的預(yù)定幅度的變化。例如，在一個實(shí)施例中，成分變化模塊32監(jiān)測受試者12吸入的O2的濃度，并且，如果受試者12吸入的O2的濃度經(jīng)歷預(yù)定幅度或更大的變化，則識別出吸入成分變化。預(yù)定幅度可以是例如大約5%、大約7. 5%、大約 10%、大約12. 5%、大約15%、大約50%、大約70%和/或其他幅度。出于種種原因，由通氣系統(tǒng)14提供至受試者12以供吸入的O2的濃度在治療期間可能變化。例如，為了監(jiān)測功能殘氣量、調(diào)整混合靜脈血的分壓(PvO2)、按看護(hù)者的需求(例如，在患者吸痰期間)、由于呼吸機(jī)治療的變化、為了進(jìn)行氧氣傳感器的校準(zhǔn)和/或出于其他原因，通氣系統(tǒng)14可以自動地、手動地和/或周期性地調(diào)整提供至受試者12以供吸入的 O2的濃度。在一個實(shí)施例中，成分變化模塊32基于濃度模塊30確定的濃度而識別吸入成分變化。在一個實(shí)施例中，成分變化模塊32基于來自通氣系統(tǒng)14中提供的處理器的由受試者 12吸入的氣體中一個或多個分子種類的濃度的測量而識別吸入成分變化，以控制提供至受試者12以供吸入的氣體的成分。肺泡體積模塊34配置為確定受試者12的呼吸的肺泡潮氣量。呼吸的肺泡潮氣量是到達(dá)受試者12的呼吸系統(tǒng)中的肺泡的氣體體積(例如，肺部中的可用于與受試者12的血液進(jìn)行氣體交換的氣體體積)。肺泡體積模塊34基于傳感器18生成的輸出信號并基于受試者12吸入和呼出的氣體中的分子種類的濃度而進(jìn)行該確定，所述輸出信號傳達(dá)與受試者12的單次吸入和呼出的流量和/或體積有關(guān)的信息。例如，根據(jù)在給定的呼吸期間由受試者12吸入和呼出的O2和/或CO2的濃度以及總氣體的體積，肺泡體積模塊可以確定給定呼吸的肺泡潮氣量或來自一系列呼吸的累積體積。功能殘氣量模塊36配置為確定受試者12的功能殘氣量。在一個實(shí)施例中，功能殘氣量模塊36根據(jù)對受試者12呼吸的氣體中一個或多個分子種類的洗出或洗入的分析而確定受試者12的功能殘氣量。該分析是基于由濃度模塊30確定的受試者12呼出的氣體中存在的一個或多個分子種類的濃度和/或基于由肺泡體積模塊34確定的肺泡潮氣量。在呼吸期間，02、C02以及N2被吸入受試者的肺部并從受試者的肺部呼出。如果提供至受試者12以供吸入的氣體中的這些種類的濃度保持為固定，那么，隨著這些氣體在肺部中進(jìn)行交換，O2和CO2的濃度將在吸入和呼出之間改變。另一方面，在肺部中不進(jìn)行交換的隊(duì)的濃度在受試者12吸入和呼出的氣體中應(yīng)當(dāng)基本上相同。當(dāng)提供至受試者12以供吸入的氣體中這些種類的濃度在治療期間變化(例如，出于治療目的而升高或降低O2)時，具有新成分的呼吸氣體與具有先前成分的氣體(例如，由肺部的功能殘氣量保持的氣體)在肺部中相遇。這些氣體混合，導(dǎo)致呼出氣體具有不同于吸入氣體的N2的濃度。在接下來的幾次呼吸的過程中，具有先前成分的肺部的功能殘氣量中的氣體與具有新成分的吸入氣體混合，直到N2的水平穩(wěn)定且在吸入氣體和呼出氣體這兩者中變得基本上相等為止。該過程被稱為N2的洗出或洗入。使受試者12吸入的氣體成分的變化之后的N2的濃度穩(wěn)定所要求的呼吸次數(shù)和/或氣體量取決于受試者12的功能殘氣量(例如，取決于具有呼吸結(jié)束時受試者12的肺部中所保持的舊成分的氣體體積)。如應(yīng)當(dāng)從上文意識到的，N2的洗出或洗入是由正在被受試者12吸入的氣體的成分變化引起的。例如，受試者12吸入的氣體中的O2的濃度變化導(dǎo)致N2從受試者12的肺部的功能殘氣量洗出或洗入受試者12的肺部的功能殘氣量。這樣，成分變化模塊32對吸入成分變化的識別觸發(fā)功能殘氣量模塊36對功能殘氣量的確定。在一個實(shí)施例中，為了根據(jù)N2的洗出或洗入確定受試者12的功能殘氣量，功能殘氣量模塊36分析取決于針對成分變化模塊32識別的吸入成分變化之后的呼吸的累積肺泡通氣的受試者12呼出的氣體中的N2的濃度。以圖解說明的方式，圖2圖解說明取決于在 N2從所識別的吸入成分變化之后的受試者的功能殘氣量中的洗出期間的呼吸的累積肺泡通氣的由受試者呼出的氣體中的N2的濃度的繪圖38。繪圖38包括在所識別的吸入成分變化之后的呼出時提供的數(shù)據(jù)點(diǎn)40和擬合至數(shù)據(jù)點(diǎn)40的線42。如在圖2中能夠看出的，N2從受試者的功能殘氣量的洗出通常是指數(shù)衰減。事實(shí)上，如果受試者的肺部被認(rèn)為是單個腔室，那么，繪圖38能夠被認(rèn)為是簡單的指數(shù)衰減，衰減的體積常數(shù)是受試者的功能殘氣量的體積。然而，在受試者的肺部不健康的實(shí)例中，肺部的該模型(例如，單個腔室)可能不提供功能殘氣量的準(zhǔn)確測量。在一些實(shí)例中，能夠?qū)2從受試者的肺部的洗出或洗入建模為從數(shù)量η個腔室的洗出或洗入，其中，η大于1，并且，每個腔室具有未知的體積。η個腔室的功能殘氣量能夠通過將繪圖38與包括η個腔室的模型所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配的數(shù)據(jù)匹配和/或數(shù)值搜索算法確定，以不僅確定肺部的總功能殘氣量，而且還確定對體積的均勻性和腔室的通氣的某些測量(例如，單個腔室的功能殘氣量等)。η個腔室的每個被建模為具有特征指數(shù)洗出或洗入。將η個洗出曲線的平均與繪圖38相比。經(jīng)由示例，圖3示出圖解說明將呼吸系統(tǒng)建模為多個獨(dú)立腔室的方法的繪圖。具體而言，圖3表示原始數(shù)據(jù)(菱形點(diǎn))，其圖解說明氮?dú)鈴姆尾康南闯龅闹笖?shù)衰減。圖3還表示與受試者的呼吸系統(tǒng)內(nèi)所建模的獨(dú)立腔室對應(yīng)的三個繪圖，并且，還表示與原始數(shù)據(jù)匹配的這些獨(dú)立腔室的曲線的聚集。雖然在圖3中繪制的數(shù)據(jù)的受試者是健康的受試者時， 其具有兩個基本上均勻的肺腔和表示氣道的剩余部分的第三個較小的腔室，但圖4示出圖解說明受傷的(動物)受試者的結(jié)果的繪圖。在圖4中，三個獨(dú)立腔室曲線與原始數(shù)據(jù)的擬合提供指示受傷的受試者的肺腔并不大致相當(dāng)?shù)慕Y(jié)果(例如，具有比更少受傷或者未受傷的肺部更小的體積的受傷的肺部)。返回圖1，在一個實(shí)施例中，通過實(shí)現(xiàn)關(guān)于繪圖38而在上面討論的技術(shù)中的一種或多種(在圖2中示出并在上面討論)，功能殘氣量模塊36分析取決于所識別的吸入成分變化之后受試者12的總肺泡通氣的受試者12呼出的氣體中的隊(duì)的濃度。功能殘氣量模塊 36對功能殘氣量的確定可以包括受試者12的肺部的總功能殘氣量、受試者12的肺部的單個腔室的功能殘氣量、傳達(dá)與受試者12的肺部的功能殘氣量的均勻性有關(guān)的信息和/或與受試者12的功能殘氣量有關(guān)的其他信息的度量。圖5圖解說明實(shí)施上面所描述的系統(tǒng)的所獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。具體而言，圖5提供如在2550和5410mL之間改變的人體體積箱中的實(shí)際功能殘氣量與利用上述系統(tǒng)得到的功能殘氣量的測量的繪圖。在進(jìn)行圖5中示出的測量中，使用.5和1之間的吸入氧氣變化。 如能夠在圖5中看出的，結(jié)果良好地相關(guān)，繪圖的斜率接近統(tǒng)一。盡管圖3-5圖解說明N2洗出的建模和結(jié)果，但應(yīng)當(dāng)意識到，這并不意在為限制性的。由圖3-5圖解說明且在上面描述的原理還適用于其他氣體分子種類和/或多洗入及多洗出。圖6圖解說明確定正在被機(jī)械通氣的受試者的功能殘氣量的方法44。下面呈現(xiàn)的方法44的操作意在為圖解說明的。在一些實(shí)施例中，方法44可以利用未描述的一個或多個另外的操作和/或不利用所討論的一個或多個操作來完成。另外，在圖6中圖解說明并在下面描述的方法44的操作順序并不意在為限制性的。在一些實(shí)施例中，方法44可以由具有與上面關(guān)于系統(tǒng)10(在圖1中示出)描述的那些部件類似的構(gòu)部件的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。然而，這并不限制下面的公開，因?yàn)榉椒?4可以在除了先前闡明的背景和/或系統(tǒng)以外的各種其他背景和/或系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。在操作46，確定受試者吸入的氣體中一個或多個分子種類的濃度。所述一個或多個分子種類可以包括02、CO2, N2和/或其他分子種類中的一個或多個。可以從由與氣體連通的一個或多個傳感器生成的輸出信號和/或從配置為將氣體提供至受試者以供吸入的通氣系統(tǒng)來確定一個或多個分子種類的濃度。在一個實(shí)施例中，由與濃度模塊30(在圖1 中示出并在上面描述)相同或相似的濃度模塊執(zhí)行操作46。在操作48，確定是否發(fā)生吸入成分變化，其中，吸入成分變化是在操作46確定其濃度的分子種類中的至少一個的濃度的至少預(yù)定幅度的變化。在一個實(shí)施例中，將成分變化的幅度和成分保持不同的長度一起考慮。經(jīng)由非限制的示例，在一個實(shí)施例中，所檢測到的成分變化必須在預(yù)定數(shù)量的呼吸或時間長度內(nèi)發(fā)生，操作48才確定其為吸入成分變化。 操作48的確定基于在操作46確定的濃度。在一個實(shí)施例中，操作48由與成分變化模塊 32 (在圖1中示出并在上面描述)相同或相似的成分變化模塊執(zhí)行。如果在操作48未識別吸入成分變化，那么，方法44返回操作46。如果在操作48 識別到吸入成分變化，那么，方法44繼續(xù)至操作50。在操作50，確定所識別的吸入成分變化之后的呼吸中受試者呼出的氣體中的一個或多個分子種類的濃度?；谂c受試者呼出的氣體連通的一個或多個傳感器的輸出信號而確定在操作50確定的濃度。在一個實(shí)施例中，由濃度模塊執(zhí)行操作50。在操作52，確定所識別的吸入成分變化之后的呼吸中受試者的累積肺泡通氣?？梢愿鶕?jù)確定所識別的吸入成分變化之后單次呼吸的肺泡潮氣量而確定受試者的累積肺泡通氣。肺泡潮氣量(累積和/或單次呼吸)的確定可以基于在操作50和/或46確定的濃度和/或基于由與受試者呼出的氣體連通的傳感器生成的輸出信號，該輸出信號傳達(dá)與流入和/或流出受試者的肺部的氣體的總體積和/或流量有關(guān)的信息。在一個實(shí)施例中，操作52由與肺泡體積模塊34(在圖1中示出并在上面描述)相同或相似的肺泡體積模塊執(zhí)行。在操作54，確定受試者的功能殘氣量。響應(yīng)于在操作48識別的吸入成分變化，基于對一個或多個分子種類從受試者的功能殘氣量的洗出或洗入的分析，確定受試者的功能殘氣量。對一個或多個分子種類的洗出或洗入的分析包括分析取決于所識別的吸入成分變化之后的呼吸中受試者的累積肺泡通氣(例如，如在操作52所確定的)的所識別的吸入成分變化之后的呼吸中受試者呼出的一個或多個分子種類的濃度(例如，如在操作50所確定的)。例如，分析其濃度以確定受試者的功能殘氣量的一個或多個分子種類可以包括N2。在一個實(shí)施例中，操作54由與功能殘氣量模塊36 (在圖1中示出并在上面描述)相同或相似的功能殘氣量模塊執(zhí)行。在操作56，基于如在操作54確定的受試者的功能殘氣量，確定是否應(yīng)當(dāng)調(diào)整正在對受試者提供的呼吸治療。例如，在操作56可以基于受試者的功能殘氣量而確定應(yīng)當(dāng)對 PEEP進(jìn)行調(diào)整和/或可以調(diào)整正在對受試者提供的治療的其他方面。為了實(shí)現(xiàn)操作56的確定，實(shí)時或近實(shí)時地進(jìn)行操作46、48、50、52以及54。在一個實(shí)施例中，由控制與通氣系統(tǒng) 14(在圖1中示出并在上面描述)相同或相似的通氣系統(tǒng)的處理器執(zhí)行操作56。在一個實(shí)施例中，操作56包括對看護(hù)者和/或臨床醫(yī)師提供警報(bào)和/或一個或多個推薦治療調(diào)整， 以及從看護(hù)者和/或臨床醫(yī)師接收關(guān)于對呼吸機(jī)治療進(jìn)行的一個或多個調(diào)整的命令。在一個實(shí)施例中，方法44可以以監(jiān)測模式實(shí)現(xiàn)。在監(jiān)測模式下，不將功能殘氣量的確定實(shí)現(xiàn)為控制患者通氣，而是可以響應(yīng)于處置和/或出于其他目的而進(jìn)行以監(jiān)測患者健康。如果在操作56確定不應(yīng)當(dāng)調(diào)整呼吸治療，那么，方法44返回操作46。如果在操作 56確定應(yīng)當(dāng)調(diào)整正在對受試者提供的呼吸治療，那么，方法44繼續(xù)進(jìn)行至操作58。在操作 58，根據(jù)在操作56進(jìn)行的確定而調(diào)整呼吸治療。盡管已出于圖解說明的目的并基于目前被認(rèn)為是最實(shí)用且優(yōu)選的實(shí)施例的實(shí)施例而詳細(xì)地描述本發(fā)明，但要理解的是，這樣的細(xì)節(jié)僅僅是出于該目的，并且，本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例，與此相反，其意在涵蓋所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的修改和等同布置。例如，要理解的是，本發(fā)明預(yù)期，盡可能地，任何實(shí)施例的一個或多個特征能夠與任何其他實(shí)施例的一個或多個特征相結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種配置為確定受試者的功能殘氣量的系統(tǒng)，其包括傳感器，其與受試者的氣道處或附近的氣體連通；處理器，其接收由所述傳感器生成的輸出信號；濃度模塊，其配置為根據(jù)所述輸出信號而確定所述受試者吸入和呼出的氣體中的分子種類的濃度；成分變化模塊，其配置為根據(jù)所述濃度模塊確定的濃度自動識別吸入成分變化，其中， 吸入成分變化是在時間上最接近的呼吸期間由所述受試者吸入的氣體中至少一個分子種類的濃度的至少預(yù)定幅度的變化；以及功能殘氣量模塊，其配置為基于由所述濃度模塊確定的濃度的變化針對所識別的吸入成分變化之后的呼吸確定所述受試者的功能殘氣量，從而使得功能殘氣量的確定由所識別的吸入成分變化觸發(fā)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述功能殘氣量模塊配置為基于以下而確定所述受試者的功能殘氣量(a)在所識別的吸入成分變化之后的呼吸中由所述受試者呼出的氣體中的分子種類的濃度；(b)在所識別的吸入成分變化之后的呼吸中由所述受試者呼出的氣體中的氮?dú)獾臐舛?；或?c)在所識別的吸入成分變化之后的呼吸中由所述受試者呼出的氣體中的氧氣的濃度。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括肺泡體積模塊，其配置為根據(jù)由所述處理器接收的所述輸出信號而確定所述受試者的呼吸的肺泡潮氣量，其中，所述功能殘氣量模塊對所述受試者的功能殘氣量的確定還基于所識別的吸入成分變化之后的所述受試者的累積肺泡通氣。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述功能殘氣量模塊配置為根據(jù)對取決于所識別的吸入成分變化之后的呼吸中所述受試者的累積肺泡通氣的所述受試者呼出的氣體中的所述分子種類的濃度進(jìn)行的分析，確定所述受試者的功能殘氣量。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，為確定所述受試者的功能殘氣量而對取決于所述受試者的累積肺泡通氣的所述受試者呼出的氣體中的所述分子種類的濃度進(jìn)行的所述分析，包括基于取決于所識別的吸入成分變化之后的呼吸中所述受試者的累積肺泡通氣的所述分子種類的濃度的指數(shù)衰減或指數(shù)增長的體積常數(shù)而確定所述受試者的功能殘氣量。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，為確定所述受試者的功能殘氣量而對取決于所述受試者的累積肺泡通氣的所述受試者呼出的氣體中的所述分子種類的濃度進(jìn)行的所述分析，包括在數(shù)據(jù)匹配或搜索算法中，將所述受試者的肺部的模型實(shí)現(xiàn)為η個腔室的集合，其中，η > 1，其中所述數(shù)據(jù)匹配或搜索算法將所述受試者的肺部的所述模型擬合至取決于所識別的吸入成分變化之后所述受試者的累積肺泡通氣的由所述受試者呼出的所述分子種類的濃度。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述功能殘氣量模塊至少近實(shí)時地確定所述受試者的功能殘氣量。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述功能殘氣量模塊基于由所述濃度模塊確定的濃度的變化針對兩個或更多個所識別的吸入成分變化之后的呼吸來確定所述受試者的功能殘氣量。
9.一種確定受試者的功能殘氣量的方法，所述方法包括確定受試者吸入的氣體中的一個或多個分子種類的濃度；根據(jù)所確定的濃度自動識別吸入成分變化，其中，吸入成分變化是在時間上最接近的呼吸期間由所述受試者吸入的氣體中至少一個分子種類的濃度的至少預(yù)定幅度的變化；確定所識別的吸入成分變化之后的呼吸中由所述受試者呼出的氣體中的一個或多個分子種類的濃度；基于所識別的吸入成分變化之后的呼吸中由所述受試者呼出的氣體中的分子種類的濃度而確定所述受試者的功能殘氣量，從而使得功能殘氣量的確定由所識別的吸入成分變化觸發(fā)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述受試者的功能殘氣量的確定基于所識別的吸入成分變化之后的呼吸中由所述受試者呼出的氣體中的氮?dú)獾臐舛取?br> 11.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括確定所識別的吸入成分變化之后所述受試者的呼吸的肺泡通氣，其中，所述受試者的功能殘氣量的確定還基于所識別的吸入成分變化之后所述受試者的累積肺泡通氣。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述受試者的功能殘氣量的確定基于對取決于針對所識別的吸入成分變化之后的呼吸的所述受試者的累積肺泡通氣的所述受試者呼出的氣體中的所述分子種類的濃度進(jìn)行分析。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，為確定所述受試者的功能殘氣量而對取決于所述受試者的累積肺泡通氣的所述受試者呼出的氣體中的所述分子種類的濃度進(jìn)行的所述分析，包括基于取決于針對所識別的吸入成分變化之后的呼吸的所述受試者的累積肺泡通氣的所述分子種類的濃度的指數(shù)衰減的體積常數(shù)而確定所述受試者的功能殘氣量。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，為確定所述受試者的功能殘氣量而對取決于所述受試者的累積肺泡通氣的所述受試者呼出的氣體中的所述分子種類的濃度進(jìn)行的所述分析，包括在數(shù)據(jù)匹配或搜索算法中，將所述受試者的肺部的模型實(shí)現(xiàn)為η個腔室的集合， 其中，η > 1，其中所述數(shù)據(jù)匹配或搜索算法將所述受試者的肺部的所述模型擬合至取決于所識別的吸入成分變化之后所述受試者的累積肺泡通氣的由所述受試者呼出的所述分子種類的濃度。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述受試者的功能殘氣量的確定至少近實(shí)時地進(jìn)行。
16.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括根據(jù)所確定的濃度自動識別一個或多個隨后的吸入成分變化；并且其中，基于所識別的吸入成分變化之后的呼吸中由所述受試者呼出的氣體中分子種類的濃度而確定所述受試者的功能殘氣量包括基于所識別的吸入成分變化之后的呼吸中和所識別的隨后的吸入成分變化之后的呼吸中由所述受試者呼出的氣體中所述分子種類的濃度而確定所述受試者的功能殘氣量。
17.—種配置為確定受試者的功能殘氣量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于確定受試者吸入的氣體中的一個或多個分子種類的濃度的裝置；用于根據(jù)所確定的濃度自動識別吸入成分變化的裝置，其中，吸入成分變化是在時間上最接近的呼吸期間由所述受試者吸入的氣體中的至少一個分子種類的濃度的至少預(yù)定幅度的變化；用于確定所識別的吸入成分變化之后的呼吸中由所述受試者呼出的氣體中的一個或多個分子種類的濃度的裝置；用于基于所識別的吸入成分變化之后的呼吸中由所述受試者呼出的氣體中的分子種類的濃度而確定所述受試者的功能殘氣量從而使得功能殘氣量的確定由所識別的吸入成分變化觸發(fā)的裝置。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述受試者的功能殘氣量的確定基于(a)在所識別的吸入成分變化之后的呼吸中由所述受試者呼出的氣體中的氮?dú)獾臐舛鹊淖兓?；或?b)在所識別的吸入成分變化之后的呼吸中由所述受試者呼出的氣體中的氧氣的濃度的變化。
19.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，還包括用于確定所識別的吸入成分變化之后的所述受試者的呼吸的肺泡通氣的裝置，其中，所述受試者的功能殘氣量的確定還基于所識別的吸入成分變化之后的所述受試者的累積肺泡通氣。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述受試者的功能殘氣量的確定基于對取決于針對所識別的吸入成分變化之后的呼吸的所述受試者的累積肺泡通氣的所述受試者呼出的氣體中的所述分子種類的濃度的變化進(jìn)行分析。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，為確定所述受試者的功能殘氣量而對取決于所述受試者的累積肺泡通氣的所述受試者呼出的氣體中的所述分子種類的濃度進(jìn)行的所述分析，包括基于取決于針對所識別的吸入成分變化之后的呼吸的所述受試者的累積肺泡通氣的所述分子種類的濃度的指數(shù)衰減的體積常數(shù)而確定所述受試者的功能殘氣量。
22.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，為確定所述受試者的功能殘氣量而對取決于所述受試者的累積肺泡通氣的所述受試者呼出的氣體中的所述分子種類的濃度進(jìn)行的所述分析，包括在數(shù)據(jù)匹配或搜索算法中，將所述受試者的肺部的模型實(shí)現(xiàn)為η個腔室的集合， 其中，η > 1，其中所述數(shù)據(jù)匹配或搜索算法將所述受試者的肺部的所述模型擬合至取決于所識別的吸入成分變化之后所述受試者的累積肺泡通氣的由所述受試者呼出的所述分子種類的濃度。
23.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述受試者的功能殘氣量的確定至少近實(shí)時地進(jìn)行。
24.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，還包括用于根據(jù)所確定的濃度自動識別一個或多個隨后的吸入成分變化的裝置；并且其中，用于基于所識別的吸入成分變化之后的呼吸中由所述受試者呼出的氣體中的分子種類的濃度而確定所述受試者的功能殘氣量的裝置包括用于基于所識別的吸入成分變化之后的呼吸中和所識別的隨后的吸入成分變化之后的呼吸中由所述受試者呼出的氣體中的所述分子種類的濃度而確定所述受試者的功能殘氣量的直ο
全文摘要
一種以自動方式確定受試者的功能殘氣量的系統(tǒng)和方法。通過分析受試者呼吸的氣體中存在的一個或多個分子種類的洗出和/或洗入而進(jìn)行受試者的功能殘氣量的確定。能夠無需確定氧氣消耗而確定功能殘氣量。
文檔編號A61B5/08GK102245099SQ200980149437
公開日2011年11月16日 申請日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者J·A·奧爾, L·布魯爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司