專利名稱：呼吸設(shè)備的peep調(diào)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來說，本發(fā)明涉及呼吸設(shè)備及其呼氣調(diào)節(jié)的領(lǐng)域。更具體來說，本發(fā)明涉及通過這種呼氣設(shè)備中的呼氣壓力調(diào)節(jié)器對呼氣壓力的調(diào)節(jié)及其方法。再更具體來說，本發(fā)明涉及呼吸周期的呼氣期中呼氣壓力的調(diào)節(jié)，以便得到預(yù)期呼氣末正壓(PEEP)。
背景技術(shù)：
各種呼吸設(shè)備設(shè)置成提供用戶可選預(yù)期呼氣末正壓(PEEP)。這類設(shè)備包括重癥監(jiān)護(hù)呼吸機(jī)、麻醉機(jī)等等。但是，所得到的實(shí)際PEEP可能因各種原因而偏離用戶所選預(yù)期 PEEP。這類偏離例如可因換氣期間、如呼吸周期中患者狀況或系統(tǒng)的變化而發(fā)生，例如患者在病床上的位置的變化等患者變化、例如管道的變化、濾波器變化、濕度水分交換器(HME) 插入、濕度積聚等系統(tǒng)變化。在與本申請所有者相同的US 6564798中，公開一種用于在呼氣期間控制呼吸機(jī)中的呼氣閥的方法。在呼氣期間，該方法包括完全開啟呼氣閥的第一間隔。在這個第一間隔期間，沒有執(zhí)行呼氣壓力的主動控制。確定呼氣期中流量或壓力滿足預(yù)定義條件的時間。 當(dāng)呼氣部分的流量滿足該條件時，開始第二間隔。在第二間隔期間調(diào)整呼氣閥，以便得到患者的預(yù)置呼氣末正壓(PEEP)壓力。但是，在US 6564798中沒有給出關(guān)于如何執(zhí)行這種調(diào)節(jié)的細(xì)節(jié)。此外，在工作于偏流的呼吸設(shè)備中，當(dāng)沒有氣流可用于在調(diào)節(jié)期間調(diào)整呼氣壓力時，可能觸發(fā)新的吸氣周期。在與本申請申請人相同的US 2003/168066A1中，公開一種用于調(diào)節(jié)呼氣氣流內(nèi)的氣體壓力的呼氣閥。根據(jù)輸入調(diào)節(jié)信號和呼氣壓力傳感器來執(zhí)行調(diào)節(jié)?？刂茊卧詈系胶魵忾y以及呼氣壓力傳感器，供計(jì)算作為時間的函數(shù)的目標(biāo)壓力。目標(biāo)壓力取決于從壓力的測量以及在吸氣期中制成的所提供呼吸氣體的吸入量所計(jì)算的順應(yīng)性的值。順應(yīng)性由容量的變化ΔΥ除以包括吸氣管道和患者肺部的系統(tǒng)的壓力的變化ΔΡ來計(jì)算。呼氣壓力基于與目標(biāo)壓力和實(shí)際壓力之間的差的幅值相關(guān)的調(diào)節(jié)信號來控制。但是，US 2003/168066Α1中公開的方法的可靠性可得到提高，因?yàn)轫槕?yīng)性是非恒定參數(shù)，并且甚至在單個呼吸周期中可能發(fā)生變化，即，在吸氣期間所計(jì)算的順應(yīng)性在單次呼氣期間可能發(fā)生變化。順應(yīng)性例如因患者移動等而可能發(fā)生變化。更詳細(xì)來說，US 2003/168066Α1中公開的方法的主要缺點(diǎn)在于，壓力曲線在吸氣期間通過基于所計(jì)算吸氣順應(yīng)性的所計(jì)算時間常數(shù)來定義。但是，現(xiàn)實(shí)呼吸電路的實(shí)際時間常數(shù)與這個所計(jì)算時間常數(shù)不同。實(shí)際時間常數(shù)實(shí)際上取決于順應(yīng)性與流阻之積。不可能只基于順應(yīng)性的值來推斷流阻并且因此推斷時間常數(shù)。流阻取決于患者肺部和氣管內(nèi)管等的性質(zhì)，并且這些因素與順應(yīng)性無關(guān)。另外， 實(shí)際時間常數(shù)在單個呼吸周期的呼氣過程期間可能發(fā)生改變，并且因此US 2003/168066Α1 中公開的估計(jì)不適合多種臨床情況。此外，希望使采用呼吸設(shè)備來換氣的患者呼氣呼吸功為最小。因此，需要一種調(diào)節(jié)呼氣壓力并且可靠地實(shí)現(xiàn)預(yù)期PEEP的改進(jìn)方法。因而，調(diào)節(jié)呼氣壓力的改進(jìn)呼吸設(shè)備和方法會是有利的，并且具體來說，允許提高的靈活性、可靠性和患者安全性會是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，通過提供如所附專利權(quán)利要求書所述的呼吸設(shè)備、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，本發(fā)明的實(shí)施例優(yōu)選地單獨(dú)或通過任何組合來尋求緩解、減輕或消除本領(lǐng)域的例如以上所述的一個或多個缺陷、缺點(diǎn)或問題。這個目的通過在呼吸設(shè)備中提供呼氣目標(biāo)壓力參考曲線來實(shí)現(xiàn)，呼氣目標(biāo)壓力參考曲線取決于在呼吸周期的呼氣期中當(dāng)前已經(jīng)呼出同一呼吸周期的吸入潮氣量的數(shù)量。本方法和設(shè)備不是基于不同呼吸周期之間的參數(shù)或測量。調(diào)節(jié)不是迭代的，而是基于逐次呼吸。迭代解決方案的缺點(diǎn)在于，迭代方法沒有利用例如不同呼吸周期之間的患者肺部順應(yīng)性。相比之下，本方法基于同一呼吸周期的正確測量的吸氣潮氣量。按照本發(fā)明的第一方面，提供如權(quán)利要求1所述的呼吸設(shè)備。在一個實(shí)施例中，呼吸設(shè)備包括呼氣流量傳感器單元、呼氣壓力傳感器單元、呼氣壓力調(diào)節(jié)器以及操作上連接到呼氣壓力傳感器單元用于呼吸周期的呼氣期中的呼氣壓力的反饋控制的呼氣控制單元。 呼氣控制單元適合在呼氣期中向呼氣壓力調(diào)節(jié)器提供實(shí)時可變目標(biāo)壓力(Ptawt)，供調(diào)節(jié)預(yù)期呼氣末正壓(PEEP)等級(PEEPset)。基于呼吸設(shè)備所提供的同一呼吸周期的吸氣期的吸氣潮氣量(VTi)以及呼氣流量傳感器單元所測量的當(dāng)前累積呼氣潮氣量(VTe)來提供目
標(biāo)壓力(Ptarget)。按照本發(fā)明的另一方面，提供如所附獨(dú)立方法權(quán)利要求所述的方法。在一個實(shí)施例中，該方法是在呼吸周期的呼氣期中內(nèi)部控制呼吸設(shè)備的呼氣壓力調(diào)節(jié)器的方法?？砂凑盏谝环矫嫣峁┖粑O(shè)備。該方法包括測量在呼吸周期的吸氣期中從呼吸設(shè)備所傳遞的吸入潮氣量(VTi)；隨后在呼氣期中，由呼氣流量傳感器單元來測量呼氣氣體的流量；計(jì)算呼氣期的累積呼氣潮氣量(VTe)；以及基于同一呼吸周期的吸氣期的吸氣潮氣量(VTi)和當(dāng)前累積呼氣潮氣量(VTe)向呼氣壓力調(diào)節(jié)器提供實(shí)時目標(biāo)壓力供調(diào)節(jié)到預(yù)期呼氣末正壓(PEEP)等級(PEEPset)。在一個實(shí)施例中，該方法在體外執(zhí)行，而無需患者連接到呼吸設(shè)備。按照本發(fā)明的另一方面，提供一種在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上可存儲的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品供計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括用于在呼吸周期的呼氣期中內(nèi)部控制呼吸設(shè)備的呼氣壓力調(diào)節(jié)器的代碼段。代碼段包括第一代碼段，用于測量在呼吸周期的吸氣期中從呼吸設(shè)備所傳遞的吸入潮氣量(VTi)；第二代碼段，用于隨后在呼氣期中，由呼氣流量傳感器單元來測量呼氣氣體的流量；第三代碼段，用于計(jì)算呼氣期的累積呼氣潮氣量(VTe)；以及第四代碼段，用于基于同一呼吸周期的吸氣期的吸氣潮氣量(VTi)和當(dāng)前累積呼氣潮氣量(VTe)向呼氣壓力調(diào)節(jié)器(59)提供實(shí)時目標(biāo)壓力供調(diào)節(jié)到預(yù)期呼氣末正壓(PEEP)等級 (PEEPset)。本發(fā)明的其它實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中定義，其中本發(fā)明的第二和后續(xù)方面的特征加以必要修改適用于第一方面。本發(fā)明的一些實(shí)施例提供從患者的氣體的快速呼氣釋放，并且然后保持患者肺部中的預(yù)期PEEP。本發(fā)明的一些實(shí)施例還提供最小化呼吸功、S卩，向患者提供輕松呼氣。
本發(fā)明的一些實(shí)施例提供單個呼吸周期中的肺力學(xué)的變化的可靠考慮。本發(fā)明的一些實(shí)施例提供呼氣結(jié)束之前觸發(fā)新吸氣的可靠防止，因?yàn)槠鞯闹当挥^測但沒有下傳。本發(fā)明的一些實(shí)施例提供各種類型的肺部的呼吸功的可靠最小化。本發(fā)明的一些實(shí)施例提供可靠壓力調(diào)節(jié)而沒有不穩(wěn)定性。本發(fā)明的實(shí)施例提供自動使各種類型的肺部的呼氣阻力為最小。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)，在本說明書中使用時，術(shù)語“包括/包含”用來表示存在所述特征、整體、步驟或組件，但并不排除存在或添加一個或多個其它特征、整體、步驟、組件或者它們的組合。


通過參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的實(shí)施例具有的這些和其他方面的特征和優(yōu)點(diǎn)將會顯而易見并且明晰，附圖包括圖1是包括用于向預(yù)期PEEP等級的呼氣壓力調(diào)節(jié)的控制單元的呼吸設(shè)備的示意圖示；圖2是示出壓力控制呼吸周期中的典型流量分布的圖表，其中廣是按照參考條件 (即補(bǔ)償給定壓力和溫度)、來自呼吸設(shè)備的流量；圖3是示出呼吸周期的呼氣期中的預(yù)期PEEP等級的患者肺部壓力和目標(biāo)壓力的圖表；圖4是示出方法中的呼氣壓力調(diào)節(jié)的不同階段的圖表；圖5是示出用于調(diào)節(jié)預(yù)期PEEP的兩種不同方法的呼氣流量和目標(biāo)壓力的圖表；圖6是示出一種將呼氣壓力調(diào)節(jié)到預(yù)期PEEP等級的方法的流程圖；以及圖7是用于將呼氣壓力調(diào)節(jié)到預(yù)期PEEP等級的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的示意圖示。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照附圖來描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。但是，本發(fā)明可通過許多不同形式來具體化，而不應(yīng)當(dāng)理解為局限于本文所提出的實(shí)施例；相反，提供這些實(shí)施例以使得本公開透徹和全面，并且向本領(lǐng)域的技術(shù)人員全面地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。附圖所示的實(shí)施例的詳細(xì)描述中使用的術(shù)語不是要限制本發(fā)明。附圖中，相似的標(biāo)號表示相似的元件。以下描述集中于可適用于具有吸氣和呼氣分支的呼吸裝置的本發(fā)明的實(shí)施例。但是，大家會理解，本發(fā)明并不局限于醫(yī)療呼吸機(jī)的所示實(shí)施例，而是可適用于許多其它呼吸設(shè)備，包括例如具有呼吸循環(huán)的麻醉機(jī)、C02吸收器、容量反射器等等。所有應(yīng)用的共同之處在于，PEEP是通過本發(fā)明的實(shí)施例可有利地調(diào)節(jié)的。在圖1，氣流的方向由三角形箭頭示出。在實(shí)施例中，在這里由醫(yī)療呼吸機(jī)5所表示的呼吸設(shè)備示為具有吸氣氣流段15和呼氣氣流段17。在其它實(shí)施例中，呼吸設(shè)備可以是麻醉呼吸設(shè)備。麻醉呼吸設(shè)備可包括循環(huán)系統(tǒng)。呼吸設(shè)備的所有實(shí)施例的共同之處在于， 它們包括處理在呼吸周期的呼氣期中從患者所呼出的氣體的呼氣氣流段。所示實(shí)施例的吸氣氣流段15適合于連接到例如氧氣或空氣的一個或多個氣體源 50以及連接到吸氣管路56。吸氣氣流段15包括調(diào)節(jié)布置51，以便調(diào)節(jié)來自一個或多個氣CN 102369036 A
體源50的氣流，并且在患者呼吸周期的吸氣期中將呼吸氣體提供到吸氣管路56中。吸氣流量計(jì)52和吸氣壓力傳感器53設(shè)置在吸氣段15中，以便分別測量進(jìn)入吸氣管路56的呼吸氣體的流量和壓力。其它實(shí)施例可包括適當(dāng)設(shè)置的蒸發(fā)器，供隨吸氣氣流對患者施用麻醉劑。另外，在另一個實(shí)施例中，循環(huán)系統(tǒng)可提供一定程度的較早所呼出患者氣體的再呼吸， 包括用于調(diào)節(jié)循環(huán)氣體的單元、如(X)2吸收器。在后一種情況下，新鮮氣流由調(diào)節(jié)布置51來控制，以便適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充呼吸循環(huán)中的氣體含量。呼氣氣流段17適合連接到呼氣管路58，并且包括呼氣壓力調(diào)節(jié)器59、如電磁閥。 呼氣壓力調(diào)節(jié)器59適合控制壓力，并且因此間接控制來自患者100的氣道的呼氣氣體的流量。呼氣流量計(jì)152也設(shè)置在呼氣氣流段17中。呼氣壓力調(diào)節(jié)器59適合在患者呼吸周期的呼氣期中調(diào)節(jié)呼氣氣流段17和患者100的氣道內(nèi)的氣體壓力。呼氣壓力傳感器153設(shè)置成測量呼氣氣體壓力，并且在這個實(shí)施例中，位于呼吸機(jī)5的呼氣氣流段17內(nèi)，靠近呼氣壓力調(diào)節(jié)器59。導(dǎo)管57、如氣管內(nèi)管設(shè)置成為從吸氣管路56傳遞到患者100的氣道的呼吸氣體以及從患者100的氣道進(jìn)入呼氣管路17的呼氣氣體提供共同氣流通路。在包括循環(huán)系統(tǒng)(未示出)的實(shí)施例中，止回閥可適當(dāng)設(shè)置成支持氣流的正確方向。微處理器控制單元500也包含在呼吸機(jī)5內(nèi)，并且在這里操作上連接到吸氣控制單元505和呼氣控制單元510。吸氣控制單元505生成并且向吸氣調(diào)節(jié)布置51傳送控制信號?？刂菩盘柾ǔ８鶕?jù)吸氣流量計(jì)52和吸氣壓力傳感器53其中之一或兩者所測量的氣體參數(shù)并且根據(jù)預(yù)期傳遞模式來生成。傳遞模式和將要測量的參數(shù)的選擇通常由呼吸機(jī)5的操作員來選擇，但是這例如可基于患者100的被監(jiān)測呼吸動作自動選擇。然后，這個調(diào)節(jié)布置505響應(yīng)這些控制信號而進(jìn)行操作，以便調(diào)節(jié)呼吸氣體向吸氣管路56中的供應(yīng)。在圖2，在圖表1中示出壓力控制呼吸周期中典型流量分布10。f是來自呼吸設(shè)備、按照參考條件(即對于給定壓力和溫度所補(bǔ)償)的流量。廣在吸氣期INSP期間具有正值，因?yàn)檎龤饬髟跁r間0的吸氣開始與時間Tinsp的吸氣結(jié)束之間經(jīng)由到患者100的吸氣氣流段15提供到患者中。廣在呼氣期EXP期間具有負(fù)值，因?yàn)闅饬髟跁r間Tinsp的吸氣結(jié)束 (=呼氣開始)與時間Trap的呼氣結(jié)束之間經(jīng)由呼氣氣流段17從患者提供到呼吸設(shè)備中。 此后，新的呼吸周期以下一個吸氣期開始?；趤碜晕鼩鈿怏w流量計(jì)52的測量，將吸氣潮氣量VTi確定為呼吸周期的吸氣期中由患者100所吸入的氣體量。吸氣潮氣量VTi可易于通過在整個吸氣期中按照已知方式對來自流量計(jì)52的輸出求積分來計(jì)算。VTi還可通過其它方式來確定，例如通過對氣體源 50所提供的氣體進(jìn)行計(jì)量來確定。呼氣控制單元510生成并且向呼氣壓力調(diào)節(jié)器59傳送控制信號。這些控制信號在呼氣期中響應(yīng)來自呼氣壓力傳感器153和呼氣流量計(jì)152的壓力信號而生成，以便實(shí)現(xiàn)預(yù)期PEEP壓力。以下將更詳細(xì)描述呼氣控制部件510進(jìn)行操作以生成控制信號的方式。呼氣控制單元510編程為作為反饋類型控制器進(jìn)行操作，其中按照控制算法從壓力傳感器153所測量的實(shí)際壓力與控制部件510所生成的目標(biāo)壓力之間的比較來生成控制
8信號。通過控制算法，操作呼氣壓力調(diào)節(jié)器59，以便準(zhǔn)許呼氣氣體的流動，其中考慮了實(shí)現(xiàn)預(yù)期PEEP等級PEEPset的要求。為了盡可能迅速地將如由呼吸機(jī)5中的呼氣壓力傳感器 152進(jìn)行的測量所表示的肺部壓力調(diào)節(jié)到PEEPset，優(yōu)選的是，控制算法設(shè)計(jì)成在達(dá)到PEEPset 之前準(zhǔn)許所測量壓力下降到低于PEEPset。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)存在呼氣氣流時，如所示實(shí)施例中位于呼氣氣流段17的呼氣壓力傳感器153所測量的壓力將比患者100的肺部內(nèi)的壓力要小。這種偏差歸因于沿呼氣氣流段 17以及在氣管內(nèi)管和肺部中的壓力下降，只要其中存在氣流。備選地，呼氣壓力可從位于Y型管157的壓力傳感器來測量，從而消除由于沿呼氣氣流段17 (除了氣管內(nèi)管和肺部)的壓力下降引起的壓力差。因此，即使可允許所測量呼氣壓力下降到低于PEEPset，也選擇不允許下降太多以使肺部內(nèi)的壓力在調(diào)節(jié)期間下降到低于PEEPset的等級。圖3是示出呼吸周期的呼氣期中對于預(yù)期PEEPset等級的患者肺部壓力20 (虛線)和目標(biāo)呼氣壓力22 (實(shí)線)的這種關(guān)系的圖表2。不管是否準(zhǔn)許初始壓力下降到低于PEEPset，控制算法均適合生成作為時間t的函數(shù)并且與所呼出氣體量的值相關(guān)的目標(biāo)壓力Ptogrt30，如圖4所示。所呼出氣體量例如由呼氣氣體流量計(jì)152來測量或者由其它單元來提供。呼氣潮氣量VT6與同一個呼吸周期的所吸入潮氣量VTi可以相同或不同。呼氣控制單元510的控制算法基于潮氣量控制參數(shù)?？刂扑惴ㄟm合這個潮氣量控制參數(shù)的各種條件，下面將進(jìn)一步說明。提供控制算法，以便適合特定患者以及控制條件的變化，例如進(jìn)行機(jī)械換氣輔助中的單個呼吸周期期間或之內(nèi)的肺部順應(yīng)性或阻力的變化。下面將更詳細(xì)地說明這個有利控制算法。PEEP反饋控制的主要任務(wù)是盡可能迅速地并且以患者盡可能低的呼吸功從患者肺部釋放氣體。在呼氣期期間或結(jié)束時，停止呼氣氣體釋放，并且預(yù)期PEEP被得到并且保持在患者100的肺部中。此外，PEEP調(diào)節(jié)器59的呼氣壓力目標(biāo)曲線Ptmget 30其中還按照下列要求進(jìn)行工作-PEEP調(diào)節(jié)器59在呼氣期開始時、例如隨當(dāng)前步驟不會完全開啟，因?yàn)檫@可能潛在地激發(fā)系統(tǒng)中難以控制的振蕩。送往PEEP調(diào)節(jié)器59的電流選擇成不會比系統(tǒng)能夠進(jìn)行物理反應(yīng)、即從呼氣分支17釋放氣體(連接或者沒有連接患者100)更快地發(fā)生變化。-按照如下方式使呼氣呼吸阻力為最小實(shí)時考慮肺部及其結(jié)構(gòu)的最近狀況，包括單個呼吸周期中的所有變化。-相同呼氣壓力控制算法對于所有類型的肺均有效，而與順應(yīng)性、阻力、潮氣量等
等無關(guān)。可通過至少在呼氣期開始期間將呼吸機(jī)中的呼氣壓力調(diào)整到低于預(yù)期PEEP的壓力，使呼氣呼吸功為最小。這樣，患者可更容易呼氣。由于呼吸設(shè)備和所連接患者管道的聚合氣流通路以及患者100的解剖呼吸通路中的阻力，肺部中的壓力將高于呼氣壓力傳感器所測量的壓力，只要存在呼氣流量。因此，要求在于，在呼氣流量達(dá)到零時或之前建立PEEP等級，或者建立偏流(如果存在的話)。否則，肺部中的壓力將下降到低于PEEP，并且肺部必須重新填充大量氣體，以便將壓力回升到PEEP。但是，這種重新填充容量要求需要時間來產(chǎn)生或者取自偏流的流量。 在重新填充容量取自偏流的情況下，這在容量超過預(yù)定義觸發(fā)容量的情況下將引起下一個吸氣期的流量觸發(fā)。但是，在前一個呼氣期結(jié)束之前觸發(fā)新吸氣期對于患者是不方便并且可能有害的。本方法避免這類問題。為了簡化對PEEP調(diào)節(jié)器59的目標(biāo)壓力曲線Ptarget 30的描述，曲線示意地再分成三段A、B和C，如圖4所示。段A覆蓋氣體的快速釋放的階段。段B覆蓋將患者肺部壓力調(diào)節(jié)到PEEPset。段C是恒定PEEP的階段，其中PEEPset保持到新呼吸周期的開始。在實(shí)際實(shí)施例中，為調(diào)節(jié)呼氣閥所提供的目標(biāo)壓力按照MAX(A，MIN(B, C))來創(chuàng)建。為了使從部分A到部分B的過渡不太陡，曲線部分A的斜率在接近曲線部分B時減小， 在圖4中如虛線所示，其過渡在圖4的環(huán)繞部分放大示出。以下描述特別強(qiáng)調(diào)在段B期間得到目標(biāo)壓力曲線。將患者肺部壓力調(diào)節(jié)到PEEPset的的兩種不同方法的呼氣流量和目標(biāo)壓力在圖5 中通過高順應(yīng)性和低阻力的肺部的示例示出。圖5中示出下列曲線30容量相關(guān)呼氣調(diào)節(jié)器目標(biāo)壓力(具有段A、B、C) ；41具有容量相關(guān)壓力調(diào)節(jié)的呼氣流量；43恒定呼氣調(diào)節(jié)器目標(biāo)壓力；44使用恒定壓力的呼氣流量。目標(biāo)壓力曲線的段A呼氣目標(biāo)壓力曲線30在時間Tinsp以吸氣末壓力級開始。在表示目標(biāo)壓力、延伸到時間tA的曲線的段A中，提供從患者肺部的氣體的快速釋放。曲線的梯度基于當(dāng)前患者100的肺部的所計(jì)算順應(yīng)性來選擇成與呼氣氣體的釋放成比例?；诤魵饽繕?biāo)壓力曲線30的段A中的壓力調(diào)節(jié)在最大梯度與最小梯度之間執(zhí)行。在以理論上最快方式清空肺部時，存在最大壓力梯度。在預(yù)定更緩慢地清空肺部(例如基于患者的疾病或生理狀態(tài))時，存在最小壓力梯度；又參見下文。對于硬肺(低順應(yīng)性)，梯度比柔韌肺的要小，即，曲線的假想延長線在X軸處的相交點(diǎn)對于較硬肺朝向更高值。對于小肺容量，小調(diào)節(jié)容量緩沖是可用的。在這種情況下，更小心地降低壓力。對于較大肺容量，往往相當(dāng)于較大順應(yīng)性值，曲線在段A中較陡。曲線的最大梯度取決于多快系統(tǒng)容量能夠通過呼吸設(shè)備的呼氣排氣來釋放。這是系統(tǒng)的物理極限。例如通過測量呼氣壓力在呼氣期開始時多快地下降來確定曲線的這個最大梯度，其中塞子阻塞Y型管并且采用階梯函數(shù)完全開啟呼氣閥。物理上不可能比采用曲線的這個所確定最大梯度更快地從任何類型的患者肺部釋放氣體量。如果施加比曲線的這個最大梯度更陡的呼氣壓力的目標(biāo)值曲線，則只在壓力調(diào)節(jié)器中創(chuàng)建偏離誤差，該誤差不可能被補(bǔ)償。呼氣壓力的調(diào)節(jié)可能變得不穩(wěn)定，這是不合需要的。因此，如申請人已經(jīng)認(rèn)識到，呼氣壓力調(diào)節(jié)器不需要比采用曲線的這個最大梯度更快地開啟。最理想地，可能看來好像目標(biāo)壓力參考應(yīng)當(dāng)看起來像臺階，即，參考壓力為零，與將呼氣閥完全開啟到閥完全閉合的適當(dāng)時間點(diǎn)對應(yīng)。但是，如上所述，這會使調(diào)節(jié)不穩(wěn)定。 此外，這因系統(tǒng)的過渡時間而還會是實(shí)際不可能實(shí)現(xiàn)的。因此，目標(biāo)壓力曲線30在呼氣調(diào)節(jié)的段A期間保持為實(shí)質(zhì)接近曲線的所確定最大梯度。曲線的最小梯度通過采用Y型管中的塞子來控制PEEP所需的曲線來確定(順應(yīng)性/阻力僅由系統(tǒng)管道和患者管道所確定)。進(jìn)行這些測量，以便盡可能快地從肺部釋放最大容量。但是，由于上述不穩(wěn)定性原因，呼氣閥沒有完全開啟或者甚至實(shí)質(zhì)上沒有完全開
啟ο目標(biāo)壓力曲線的段B段B從時間tA延伸到時間、目標(biāo)是在呼氣期中盡可能快地從肺部釋放患者氣體，但是仍然留下充分氣體量在呼氣流量結(jié)束之前將壓力調(diào)節(jié)到PEEPset等級。偏流可從吸氣氣流段15到呼氣氣流段17恒定地循環(huán)，經(jīng)過Y型管157。當(dāng)偏流存在時，呼氣氣流段17中的流量將等于(僅偏流)或大于(偏流加上來自患者的呼氣氣流)吸氣氣流段15中的流量(僅偏流)，以便避免新呼吸周期的自觸發(fā)。這可由控制單元500從吸氣流量計(jì)52和呼氣流量計(jì)152接收信號來監(jiān)測。呼氣流量曲線提供與肺部中的阻力有關(guān)的信息，即，從肺部多快地釋放氣體。參見圖5，呼氣流量為零(或者等于偏流)時的時間點(diǎn)與獲得穩(wěn)定PEEP時的時間點(diǎn)之間的時間差是呼氣的低效的量度。通過使這個時間差為最小，得到具有最小阻力的呼氣。這通過本發(fā)明的實(shí)施例有效地提供。另外，可提供預(yù)定義安全余量，以便確保在呼氣流量結(jié)束之前充分氣體量可用于達(dá)到所設(shè)置PEEP等級。相應(yīng)地，因此使用呼氣目標(biāo)壓力參考曲線，它取決于在同一呼吸周期的呼氣期中當(dāng)前已經(jīng)呼出的同一呼吸周期的吸入潮氣量的數(shù)量。因此，段B中的目標(biāo)壓力曲線30的形狀通過在同一呼吸周期的呼氣期中在當(dāng)前時間點(diǎn)已經(jīng)呼出多少吸入潮氣量VTi來確定。確定目標(biāo)壓力曲線30的關(guān)系的函數(shù)具有下列形式，所述目標(biāo)壓力曲線30通過在同一呼吸周期的呼氣期中在當(dāng)前時間點(diǎn)已經(jīng)呼出多少吸入潮氣量VTi來確定。在呼氣期中，呼吸設(shè)備中將要由呼氣壓力調(diào)節(jié)器59來調(diào)整的呼氣壓力的目標(biāo)值按照下列函數(shù)來調(diào)整Ptarget (t) = f (Vexp (t)，Vinsp, Vleakage) · PEEPset其中f (Vexp ⑴，Vinsp, Vleakage) ( 權(quán)利要求
1.一種呼吸設(shè)備(5)，包括:呼氣控制單元(510)，適合在呼氣期中向呼氣壓力調(diào)節(jié)器(59)提供實(shí)時可變目標(biāo)壓力 (Ptarget)供調(diào)節(jié)預(yù)期呼氣末正壓(PEEP)等級(PEEPsrt),其中所述目標(biāo)壓力(Ptargrt)基于所述呼吸設(shè)備所提供的所述同一呼吸周期的吸氣期的吸氣潮氣量(VTi)以及當(dāng)前累計(jì)的呼氣潮氣量(VTe)來提供。
2.如權(quán)利要求1所述的呼吸設(shè)備，其中，所述呼氣控制單元(510)設(shè)計(jì)成適合特定患者以及所述呼吸設(shè)備進(jìn)行的機(jī)械換氣輔助中的所述呼吸周期期間或之內(nèi)的呼氣控制條件的變化。
3.如權(quán)利要求1或2所述的呼吸設(shè)備，其中，吸氣流量傳感器單元(52)設(shè)置成測量所述呼吸周期的吸氣期中的吸氣氣流，并且配置成提供所述吸氣潮氣量(VTi)。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的呼吸設(shè)備，其中，所述呼氣控制單元(510)適合按照如下條件將所述呼氣壓力調(diào)節(jié)器(59)控制成在所述呼氣期開始時保持部分閉合 將所述呼氣壓力調(diào)節(jié)器(59)控制成開啟不超過提供具有最大預(yù)定梯度的所述目標(biāo)壓力 (Ptarget)的程度。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的呼吸設(shè)備，其中，所述呼氣控制單元(510)適合提供低于所述預(yù)期PEEP等級(PEEPset)的所述目標(biāo)壓力(Ptoget),直到呼氣流量為零或者等于所述呼吸設(shè)備的呼氣氣流段(17)中的偏流。
6.如權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的呼吸設(shè)備，其中，所述目標(biāo)壓力(Ptmgrt)設(shè)置為Ptarget (t) — f (^esp (t) ？ Vinsp, Vleakage) · PEEPset其中f (Vexp(t)，Vinsp，Vleakage) ^ 1 TinspV- 二 (* 介是吸氣潮氣量；msp J0tFexp(0 = _ Ι& 是所累計(jì)的當(dāng)前呼出的呼氣量；以及TinspVleakage是泄漏量。
7.如權(quán)利要求6所述的呼吸設(shè)備，其中其中k為正數(shù)，并且k彡1 ；以及 η為正數(shù)，并且n> 1。
8.如權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的呼吸設(shè)備，其中，所述目標(biāo)壓力(Ptmgrt)設(shè)置為 ^expco x PEEPset x margin其中Vexp(t)是所累計(jì)的當(dāng)前呼出的呼氣量；Vinsp是吸氣潮氣量；PEEPset是預(yù)期PEEP等級；margin是恒定安全余量彡1 ；以及Paccimulated是在呼氣期中連續(xù)增加而在呼氣期結(jié)束時重置的項(xiàng)。
9.一種在呼吸周期的呼氣期中內(nèi)部控制呼吸設(shè)備(5)的呼氣壓力調(diào)節(jié)器(59)的方法， 所述方法包括測量所述呼吸周期的吸氣期中從所述呼吸設(shè)備(5)所傳遞的所吸入潮氣量(VTi)；以及隨后在所述呼氣期中，由呼氣流量傳感器單元(15 測量呼氣氣體的流量，計(jì)算所述呼氣期的所累計(jì)呼氣潮氣量(VI；)，以及基于所述同一呼吸周期的所述吸氣期的所述吸氣潮氣量(VTi)以及當(dāng)前所累計(jì)的呼氣潮氣量(VTe)向所述呼氣壓力調(diào)節(jié)器(59)提供實(shí)時目標(biāo)壓力，供調(diào)節(jié)到預(yù)期呼氣末正壓 (PEEP)等級(PEEPset)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述方法在患者與所述呼吸設(shè)備斷開連接的情況下執(zhí)行。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述調(diào)節(jié)在體外執(zhí)行，其中具有順應(yīng)性和阻力的機(jī)械布置在其患者連接(157)處連接到所述呼吸設(shè)備。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，堵住所述呼吸設(shè)備的患者連接(157)。
13.如權(quán)利要求9至12中的任一項(xiàng)所述的方法，包括使所述調(diào)節(jié)適合特定患者以及所述呼吸設(shè)備進(jìn)行的機(jī)械換氣輔助中的所述呼吸周期期間或之內(nèi)的呼氣控制條件的變化。
14.如權(quán)利要求9至13中的任一項(xiàng)所述的方法，包括從測量所述呼吸周期的吸氣期中的吸氣氣流的吸氣流量傳感器單元(5 來提供所述吸氣潮氣量(VTi)。
15.如權(quán)利要求9至14中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，呼氣控制單元(510)按照如下條件將所述呼氣壓力調(diào)節(jié)器(59)控制成在所述呼氣期開始時保持部分閉合將所述呼氣壓力調(diào)節(jié)器(59)控制成開啟不超過提供具有最大預(yù)定梯度的所述目標(biāo)壓力(Ptawt)的程度。
16.如權(quán)利要求9至15中的任一項(xiàng)所述的方法，包括提供低于所述預(yù)期PEEP等級 (PEEPset)的所述目標(biāo)壓力(Ptawt)，直到呼氣流量為零或者等于所述呼吸設(shè)備的呼氣氣流段(17)中的偏流。
17.如權(quán)利要求9至16中的任一項(xiàng)所述的方法，包括將所述目標(biāo)壓力(Ptogrt)設(shè)置為Ptarget (t) — f (^esp (t) ？ Vinsp, Vleakage) · PEEPset其中f (Vexp(t)，Vinsp，Vleakage) ≤1
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中
19.如權(quán)利要求9至16中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述目標(biāo)壓力(Ptogrt)設(shè)置為 P 的=^m xpeeC 腿· + ρ⑴
20.一種在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上可存儲以供計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包括用于在呼吸周期的呼氣期中內(nèi)部控制呼吸設(shè)備(5)的呼氣壓力調(diào)節(jié)器(59)的代碼段， 所述代碼段包括第一代碼段，用于測量所述呼吸周期的吸氣期中從所述呼吸設(shè)備(5)所傳遞的所吸入潮氣量(VTi)；以及第二代碼段，用于隨后在所述呼氣期中由呼氣流量傳感器單元(15 來測量呼氣氣體的流量，第三代碼段，用于計(jì)算所述呼氣期的所累計(jì)呼氣潮氣量(VTe)，以及第四代碼段，用于基于所述同一呼吸周期的所述吸氣期的所述吸氣潮氣量(VTi)以及當(dāng)前所累計(jì)的呼氣潮氣量(VTe)向所述呼氣壓力調(diào)節(jié)器(59)提供實(shí)時目標(biāo)壓力，供調(diào)節(jié)到預(yù)期呼氣末正壓(PEEP)等級(PEEPset)。
21.如權(quán)利要求20所述的計(jì)算機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求9至19中的任一項(xiàng)所述的方法的執(zhí)行。
全文摘要
公開一種呼吸設(shè)備(5)，包括呼氣流量傳感器單元(152)、呼氣壓力傳感器單元(153)、呼氣壓力調(diào)節(jié)器(59)以及操作上連接到呼氣壓力傳感器單元用于呼吸周期的呼氣期中的呼氣壓力的反饋控制的呼氣控制單元(510)。呼氣控制單元(510)適合在呼氣期中基于所述同一呼吸周期的吸氣期的吸氣潮氣量(VTi)以及由呼氣流量傳感器單元(152)所測量的當(dāng)前累計(jì)的呼氣潮氣量(VTe)向呼氣壓力調(diào)節(jié)器(59)提供實(shí)時目標(biāo)壓力值供調(diào)整預(yù)期呼氣末正壓(PEEP)等級(PEEPset)。這樣，得到以最小化的呼吸功對PEEP進(jìn)行有利調(diào)節(jié)。
文檔編號A61M16/00GK102369036SQ200980158571
公開日2012年3月7日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
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