專利名稱：呼吸器監(jiān)控系統(tǒng)和使用同樣系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及病人的呼吸護(hù)理，更具體地，涉及一種呼吸器監(jiān)控系統(tǒng)，所述呼吸器監(jiān)控系統(tǒng)接收多個(gè)呼吸器支持信號(hào)，所述呼吸器支持信號(hào)指示病人所接收的通氣支持的充足性，接收至少一個(gè)呼吸器信號(hào)，所述呼吸器信號(hào)指示呼吸器的呼吸器設(shè)置控制的水平設(shè)置，以及確定呼吸器的呼吸器設(shè)置控制的期望的水平設(shè)置，用以為病人提供換氣支持的合適的
質(zhì)量和數(shù)量。
背景技術(shù)：
機(jī)械式通氣支持被廣泛接受為用于治療呼吸衰竭病人的有效治療形式和裝置。通氣(ventilation)是將氧氣遞送到肺中的肺泡并從肺中的肺泡沖走二氧化碳的過程。當(dāng)接收通氣支持時(shí)，病人變成一種復(fù)雜的交互式系統(tǒng)的一部分，其中，該系統(tǒng)被期望提供足夠的通氣并且促進(jìn)氣體交換以幫助病人的穩(wěn)定和恢復(fù)。對(duì)被通氣病人的臨床治療經(jīng)常要求監(jiān)控病人的呼吸，以便檢測(cè)呼吸模式的中斷或不規(guī)律，用于觸發(fā)呼吸器啟動(dòng)輔助呼吸，以及用于周期性地中斷輔助呼吸來使病人脫離輔助呼吸狀態(tài)，從而恢復(fù)病人的獨(dú)立呼吸能力。在病人由于呼吸衰竭而需要機(jī)械式通氣的情況中，可用多種機(jī)械式呼吸器。最現(xiàn)代的呼吸器允許臨床醫(yī)生或者單獨(dú)或者組合地經(jīng)由對(duì)呼吸器共有的呼吸器設(shè)置控制，來選擇和使用幾種吸入模式。這些模式可以被定義為三個(gè)大類自發(fā)的、輔助的或受控的。在沒有其它通氣模式的自發(fā)通氣中，病人以其自己的步調(diào)呼吸，但是其他干涉可影響其他通氣參數(shù)，包括系統(tǒng)中超過周圍環(huán)境的潮氣量(tidal volume)和基準(zhǔn)壓力。在輔助通氣中，通過改變程度來降低基準(zhǔn)壓力，病人開始吸入，然后通過正壓的應(yīng)用，呼吸器“輔助”病人完成呼吸。在受控通氣中，病人不能自發(fā)地呼吸或發(fā)起呼吸，因而對(duì)于每一次呼吸都依賴于呼吸器。在自發(fā)或輔助通氣中，為了呼吸，病人被要求通過使用呼吸肌來“工作”(用以改變程度)。在被插管并聯(lián)接到呼吸器時(shí)，為了吸氣病人所作的呼吸工作(用以發(fā)起和維持呼吸的工作)可以被劃分為兩個(gè)主要部分呼吸的生理工作(病人的呼吸工作)以及呼吸設(shè)備施加的呼吸的組抗性工作(resistive work)?？梢砸酝獾慕苟?升(Joules/L)來測(cè)量和量化呼吸工作。過去，為了通過減少呼吸工作來改善病人的呼吸成果以維持呼吸，已經(jīng)發(fā)明了為病人提供呼吸治療的技術(shù)。還開發(fā)了其他的技術(shù)，用于幫助減小為了觸發(fā)呼吸器系統(tǒng)“開啟”以便輔助病人呼吸所需的病人的吸氣工作。由于高度呼吸工作負(fù)載可導(dǎo)致對(duì)虛弱的病人的進(jìn)一步損害，或者超過較小或殘疾病人的容量或能力，所以期望減小病人在這些階段的每一個(gè)中花費(fèi)的精力。還期望傳遞病人當(dāng)前生理需求所需的通氣支持的最合適的模式，以及模式內(nèi)最合適的質(zhì)量和數(shù)量。在1960年代中期之前，早期的機(jī)械式呼吸器被設(shè)計(jì)用于支持肺泡通氣，并為由于神經(jīng)肌肉損傷而不能呼吸的病人提供補(bǔ)充氧氣。從那時(shí)起，機(jī)械式呼吸器響應(yīng)于對(duì)肺病理生理學(xué)的逐漸理解而變得更加精密和復(fù)雜。引入了較大的潮氣量(tidalvolumes)、偶爾的“嘆氣” (sigh breath)、低水平(level)的呼氣末正壓(PEEP, positiveend-expiratory pressure)，以克服在具有較低潮氣量和沒有PEEP的正壓通氣(PPV，positive-pressureventilation)期間發(fā)生的功倉泛余氣量(FRC, functional residualcapacity)的逐漸減少。因?yàn)闇p少的功能余氣量是急性肺損傷期間的主要肺缺損，所以持續(xù)正壓(CPAP, continuous positive pressure)和PEEP成為急性肺損傷期間通氣支持的主要模式。為了改善病人對(duì)機(jī)械式通氣的忍耐力，開發(fā)了輔助或病人觸發(fā)的通氣模式。當(dāng)間歇指令通氣(IMV, intermittent mandatory ventilation)在二十世紀(jì)七十年代變得可用時(shí)，部分PPV支持，其中機(jī)械支持補(bǔ)充了自發(fā)通氣，對(duì)于手術(shù)室外的成人成為可能。解決嚴(yán)重受損病人的需求的“替代”通氣模式的變型被陸續(xù)開發(fā)。第二代呼吸器的特征在于更好的電子器件，但不幸的是，由于試圖用不完善的需求流量閥(demand flow valves)代替連續(xù)高氣流量IMV系統(tǒng),其未能響應(yīng)于病人的吸氣努 力而遞送高流速氣體。這顯然迫使病人進(jìn)行了過量的被施加的工作以及由此的總工作量，以便克服呼吸器、電路和需求流量閥阻力和慣性。近年來，微處理器已經(jīng)被引入現(xiàn)代呼吸器中。通常，微處理器呼吸器配備了傳感器，所述傳感器逐個(gè)呼吸地監(jiān)控流量、壓力、容量(volume)，并且導(dǎo)出機(jī)械呼吸參數(shù)。其感知以及與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的“精確”轉(zhuǎn)換的能力，使得臨床醫(yī)生、病人和呼吸器之間的交互比以往任何時(shí)候都更加精密復(fù)雜。現(xiàn)有技術(shù)的微處理器控制的呼吸器遭受由于轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)信號(hào)所需的傳感器的放置導(dǎo)致的折衷精度。因此，開發(fā)了復(fù)雜的算法，使呼吸器可以以逐個(gè)呼吸為基礎(chǔ)，“模擬”在病人的肺中所真正發(fā)生的。實(shí)際上，由計(jì)算機(jī)控制的現(xiàn)有技術(shù)的呼吸器，其受限于試圖模擬提供給病人的呼吸器支持中的緣由和效果的數(shù)學(xué)算法的精度和不變的(unyielding)特性。不幸的是，隨著呼吸器變得更加復(fù)雜并且提供了更多的選項(xiàng)，潛在的危險(xiǎn)臨床判斷的數(shù)量增加。關(guān)心危急病癥的醫(yī)師、護(hù)士和呼吸臨床醫(yī)學(xué)家要面對(duì)關(guān)于其有效使用幾乎沒有清晰指導(dǎo)的昂貴的、復(fù)雜的儀器。一些通氣參數(shù)的設(shè)置、監(jiān)控和解釋已變得更具猜測(cè)性和經(jīng)驗(yàn)性，導(dǎo)致這些新呼吸器特征的潛在危險(xiǎn)誤用。例如，照顧病人的醫(yī)師可以基于顯示的自發(fā)呼吸頻率來決定增加壓力支持通氣(PSV, pressure support ventilation)水平。這可導(dǎo)致可能是不適當(dāng)?shù)牟∪撕粑ぷ鞯脑黾印２恍业氖?，該“參?shù)-監(jiān)控”方法由于提供了不適當(dāng)水平的壓力支持而威脅到病人。理想上，通氣支持應(yīng)當(dāng)適應(yīng)每個(gè)病人的現(xiàn)有病理生理異常，而不是對(duì)具有通氣衰竭的所有病人采用單一技術(shù)(即，在上面的實(shí)例中，使用自發(fā)呼吸頻率來精確推測(cè)病人呼吸工作的謬論)。因此，當(dāng)前的通氣支持涵蓋了從受控機(jī)械通氣到帶有CPAP的完全自發(fā)通氣，其中，所述CPAP用于對(duì)充氧和彈性呼吸工作以及肺氣量恢復(fù)的支持。部分通氣支持為能夠提供一些通氣努力但不能完全支持其自身的肺泡通氣的病人縮小差距。經(jīng)由對(duì)于機(jī)械通氣對(duì)其它器官系統(tǒng)的影響的漸增認(rèn)識(shí)而被進(jìn)一步復(fù)雜化，關(guān)于通氣支持的質(zhì)量和數(shù)量的決策做出過程。輔助通氣系統(tǒng)的總體性能由生理和機(jī)械因素確定。包括肺病的本質(zhì)、病人的通氣努力和許多其它生理變量的生理決定因素隨時(shí)間改變，并且難以診斷。此外，醫(yī)師過去對(duì)這些決定因素具有較少控制。另一方面，對(duì)所述系統(tǒng)的機(jī)械輸入在很大程度上是受控的，并且可以經(jīng)由檢查參數(shù)呼吸器流量、容量和/或壓力來非常好地描述其特征。最優(yōu)通氣輔助要求適當(dāng)?shù)貙⑸砉ぷ髁孔钚』娇扇萑趟揭约皩?qiáng)加的對(duì)抗工作量減小到零。完成這兩者應(yīng)當(dāng)確保病人既不壓力過重也不被過度支持。不充足的通氣支持對(duì)病人已受損的吸氣系統(tǒng)施加不必要的需求，由此導(dǎo)致或增加呼吸肌疲勞。過度通氣支持將病人置于肺氣壓性創(chuàng)傷、呼吸肌失調(diào)和其它機(jī)械通氣并發(fā)癥。不幸的是，設(shè)計(jì)為為了改進(jìn)病人的呼吸努力經(jīng)由一旦呼吸器系統(tǒng)被病人的吸氣努力觸發(fā)則自動(dòng)將強(qiáng)加的呼吸做功減小到零并且適當(dāng)減小生理做功的技術(shù)中沒有任一個(gè)為臨床醫(yī)生提供關(guān)于通氣支持的質(zhì)量和數(shù)量的日益復(fù)雜的決策過程方面的建議。如上面指出的，減少病人為避免必需呼吸支持的不必要醫(yī)學(xué)并發(fā)癥所消耗的努力以及遞送病人當(dāng)前生理需求所需的最合適通氣支持模式和模式內(nèi)的最合適通氣支持質(zhì)量和數(shù)量是可取的。甚至在使用高級(jí)微處理器控制現(xiàn)代呼吸器的情況下，當(dāng)前技術(shù)的裝置和方法也趨向于取決于用于必要?jiǎng)幼鞯拇_定的數(shù)學(xué)模型。例如，呼吸器可以感知病人的血紅蛋白氧飽和水平不適當(dāng)?shù)氐?，并且從已感知的?shù)據(jù)和基于已確定的數(shù)學(xué)關(guān)系，所述呼吸器可以確定提供給病人的呼吸氣體的氧含量應(yīng)當(dāng)被增加。這類似于并且不幸地與醫(yī)師簡(jiǎn)單地看到病人變得發(fā)青并且確定需要更多氧氣一樣不精確。根據(jù)以上，在由現(xiàn)代呼吸器造成的復(fù)雜決策環(huán)境中，顯而易見，具有這樣的醫(yī)學(xué)呼吸器監(jiān)控系統(tǒng)是可取的，所述醫(yī)學(xué)呼吸器監(jiān)控系統(tǒng)向臨床醫(yī)生報(bào)警呼吸器提供合適的通氣支持質(zhì)量和數(shù)量的失敗，并且為臨床醫(yī)生提供關(guān)于適于病人的病理生理異常的合適通氣質(zhì)量和數(shù)量的建議。所述通氣監(jiān)控系統(tǒng)在當(dāng)前的系統(tǒng)中不可用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)此處體現(xiàn)和寬泛描述的本發(fā)明的目的，本發(fā)明在一方面中涉及一種監(jiān)控由呼吸器提供的通氣支持的方法，其中，所述呼吸器正在經(jīng)由與病人的肺流體通信的呼吸回路為病人提供呼吸氣體(例如空氣、混合了空氣的氧氣、純氧氣等)。所述呼吸器具有多個(gè)支配來自所述呼吸器的通氣支持供應(yīng)的可選呼吸器設(shè)置控制，其中，每個(gè)設(shè)置控制可選擇到一個(gè)水平設(shè)置。監(jiān)控呼吸支持的對(duì)象系統(tǒng)優(yōu)選接收至少一個(gè)呼吸器設(shè)置參數(shù)信號(hào)，其中，每個(gè)呼吸器設(shè)置參數(shù)信號(hào)指示一個(gè)呼吸器設(shè)置控制的水平設(shè)置；監(jiān)控多個(gè)傳感器，其中，每個(gè)傳感器產(chǎn)生指示所測(cè)量通氣支持參數(shù)的輸出信號(hào)，以便確定病人接收到的通氣支持的充足 性；以及，響應(yīng)于所接收的呼吸器設(shè)置參數(shù)信號(hào)和所述輸出信號(hào)確定所述呼吸器設(shè)置控制的期望水平設(shè)置。所述呼吸器支持監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)選利用可訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來確定所述呼吸器設(shè)置控制的期望水平設(shè)置。在另一方面中，本發(fā)明涉及一種呼吸器支持監(jiān)控系統(tǒng)，所述呼吸器支持監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)由與呼吸器和病人的肺流體通信的呼吸回路為病人提供呼吸氣體。所述呼吸器優(yōu)選具有至少一個(gè)可選呼吸器設(shè)置控制。所述可選呼吸器設(shè)置控制經(jīng)由所述呼吸回路支配從所述呼吸器向病人的通氣支持供應(yīng)。每個(gè)呼吸器設(shè)置控制生成指示該呼吸器設(shè)置的當(dāng)前水平設(shè)置的呼吸器設(shè)置參數(shù)信號(hào)。所述呼吸器支持監(jiān)控系統(tǒng)具有多個(gè)傳感器和處理子系統(tǒng)。所述傳感器測(cè)量多個(gè)通氣支持參數(shù)，以及每個(gè)傳感器基于所測(cè)量的通氣支持參數(shù)生成輸出信號(hào)。所述處理子系統(tǒng)被連接以便從所述傳感器接收所述輸出信號(hào)以及從所述呼吸器設(shè)置控制接收呼吸器設(shè)置信號(hào)。所述處理子系統(tǒng)的處理器在存儲(chǔ)在所述處理子系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中的程序的控制下運(yùn)行，并且響應(yīng)于所述呼吸器設(shè)置參數(shù)信號(hào)和所述輸出信號(hào)確定至少一個(gè)呼吸器設(shè)置控制的期望水平設(shè)置。所述呼吸器的處理子系統(tǒng)優(yōu)選利用可訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來確定所述呼吸器設(shè)置控制的期望水平設(shè)置。


被并入并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出了用于解釋本發(fā)明的原理的本發(fā)明幾個(gè)實(shí)施例及其描述。圖I是用于確定呼吸器的期望呼吸器控制設(shè)置的呼吸器監(jiān)控系統(tǒng)的一種配置的框圖。圖2A是呼吸器監(jiān)控系統(tǒng)的一種配置的框圖，其示出呼吸器向經(jīng)由呼吸回路連接 到呼吸器的病人提供通氣支持。圖2B是呼吸器監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖，其示出監(jiān)控系統(tǒng)被并入呼吸器。圖3是呼吸器監(jiān)控系統(tǒng)的框圖，其示出多個(gè)連接到處理子系統(tǒng)的傳感器。圖4是本發(fā)明的處理子系統(tǒng)的框圖。圖5是本發(fā)明的特征提取子系統(tǒng)的框圖。圖6A是處理子系統(tǒng)的智能子系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖。圖6B是處理子系統(tǒng)的智能子系統(tǒng)的第二實(shí)施例的框圖。圖7是本發(fā)明的系統(tǒng)的一種實(shí)現(xiàn)的示意性框圖。圖8是具有分層結(jié)構(gòu)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明在以下實(shí)例中被更詳細(xì)地描述，其中，所述實(shí)例僅是說明性的，因?yàn)槠渲械脑S多修改和變型對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。在本說明書和權(quán)利要求書中使用的單數(shù)形式的“一個(gè)”和“所述”，除非上下文明確指出，否則可包括復(fù)數(shù)的對(duì)象。如圖I 一 3所示，優(yōu)選地，本發(fā)明的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)10包括常規(guī)呼吸器20、處理子系統(tǒng)40、測(cè)量系統(tǒng)和顯示器62。呼吸器20被定義為支持病人對(duì)呼吸的努力或直接為病人通氣的設(shè)備。這些設(shè)備包括但不限于重癥護(hù)理呼吸器、運(yùn)送用呼吸器(transportventilator)、用于失眠者的呼吸支持設(shè)備、持續(xù)性氣道正壓(CPAP, continuous positiveairway pressure)設(shè)備、用于危險(xiǎn)環(huán)境的呼吸器等。呼吸器20經(jīng)由呼吸回路22為病人P的肺供應(yīng)呼吸氣體，其中，所述呼吸回路22通常包括吸氣線路23、呼氣線路24和病人氣道通路(airwayaccess)25，其全部由病人連接器 26 來連接。優(yōu)選的呼吸器 20 是例如 Mallinckrodt、Nelcor> Puritan-Bennett>7200ae或Bird 6400呼吸器類型的微處理器控制的呼吸器。根據(jù)本發(fā)明，病人氣道通路25包括但不限于氣管內(nèi)導(dǎo)管(endotracheal tube)、喉罩氣道(LMA, laryngeal mask airway)或其他聲門上的氣道設(shè)備，例如標(biāo)準(zhǔn)面罩(口的、鼻的或全面的)、鼻導(dǎo)管、氣管導(dǎo)管(trachealtube)、氣管切開術(shù)(tracheostomy)或環(huán)甲膜切開術(shù)(cricothyrotomy)導(dǎo)管等。由本發(fā)明的呼吸器供應(yīng)的呼吸氣體包括但不限于空氣、混合了空氣的氧氣、純氧等。
為控制呼吸氣體的遞送，優(yōu)選的呼吸器20通常具有至少一個(gè)可選擇呼吸器設(shè)置控制30，其操作上連接到處理系統(tǒng)40，用于管理提供給病人P的通氣支持的供應(yīng)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解，每個(gè)呼吸器設(shè)置控制30可選擇到期望的水平設(shè)置。這樣的呼吸器20在控制呼吸支持的遞送方面特別有用，使得通氣支持的數(shù)量和質(zhì)量符合病人P的生理支持需求。在優(yōu)選實(shí)施例中，優(yōu)選的呼吸器20可像操作者和/或處理子系統(tǒng)40所需要和選擇的那樣，選擇性地以一種或更多常規(guī)模式運(yùn)轉(zhuǎn)，其中，所述模式包括但不限于(i)輔助控制通氣(ACMV, assist control ventilation) ; (ii )同步間歇指令通氣(SIMV,synchronized intermittent mandatoryventilation) ； (iii)持續(xù)氣道正壓(CPAP) ； (iv)壓力控制通氣(PCV, pressure-control ventilation) ; (v)壓力支持通氣(PSV, pressuresupportventilation) ； (vi) I匕{列輔助通氣(PAV，proportional assist ventilation);以及(vii)容量保障壓力支持(VAPS, volume assured pressure support)。而且，可像操作員和/或處理系統(tǒng)40所需要和選擇的那樣，調(diào)整呼吸器20的一個(gè)或更多常規(guī)呼吸器設(shè)置控制30的水平設(shè)置(即，呼吸器20的模式內(nèi)設(shè)置控制)，以便維持遞送給病人P的通氣支持的充足性。呼吸器20的呼吸器設(shè)置控制30包括但不限于用于設(shè)置以下的控制(i)分鐘通氣(Ve)水平；(ii)呼吸器呼吸頻率(f)水平；(iii)潮氣量(Vt)水平；(iv)呼吸氣體流速(V)水平；(V)壓力極限水平；(vi)呼吸工作(W0B,work of breathing)水平；(vii)壓力支持通氣(PSV)水平；(viii )呼氣末正壓(PEEP)水平；(ix)持續(xù)氣道正壓(CPAP)水平；(X)吸入氧濃度(FI02, fractional inhaled oxygen concentration)水平；以及(xi )病人呼吸努力水平。所預(yù)期的常規(guī)呼吸器20通常具有氣體遞送系統(tǒng)，并且還可具有氣體成分控制系統(tǒng)。所述氣體遞送系統(tǒng)可以例如是氣動(dòng)(pneumatic)子系統(tǒng)32,其與一個(gè)或更多呼吸氣體的氣體源34和呼吸回路22流體/流動(dòng)連通(fluid/flow communication)，并且與呼吸器20的呼吸器控制設(shè)置30和處理子系統(tǒng)40操作上連接。呼吸回路22與病人P的肺流體連通。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，呼吸器20的氣動(dòng)子系統(tǒng)40，以及氣動(dòng)子系統(tǒng)40到呼吸器20的呼吸氣體源34的操作上的連接可以是本領(lǐng)域中任意已知的設(shè)計(jì)，其具有至少一個(gè)能夠操作上耦合到，優(yōu)選地電耦合到呼吸器設(shè)置控制30的調(diào)節(jié)器(actuator，未示出)，用于例如對(duì)由呼吸器20從氣體源34遞送到病人P的呼吸氣體的流速、頻率和/或壓力的控制。這樣的氣動(dòng)系統(tǒng)32公開在下列美國專利中61此1^等的4，838，259、Tobia等的5，303,698、 Olsson 等的 5，400，777、Shaffer 等的 5，429，123 以及 Schnitzer 等的 5，692，497，所有上述專利在這里作為參考被整體引入，并且以Mallinckrodt、Nelcor> Puritan_Bennet、7200ae和Bird 6400呼吸器來舉例說明。所述氣體成分控制系統(tǒng)可以例如是氧氣控制子系統(tǒng)36，其耦合到呼吸氣體源34，并與呼吸器20的呼吸器設(shè)置控制30和處理子系統(tǒng)40操作上連接。氧氣控制子系統(tǒng)36允許對(duì)供應(yīng)給病人P的氣體的百分比成分的優(yōu)選控制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，呼吸器20的氧氣控制子系統(tǒng)36，以及該氧氣控制子系統(tǒng)36到呼吸器20的氣動(dòng)子系統(tǒng)32和呼吸氣體源34的操作上的連接可以是本領(lǐng)域中的任意已知設(shè)計(jì)，其具有至少一個(gè)能夠操作上耦合到，優(yōu)選地電耦合到呼吸器設(shè)置控制30的調(diào)節(jié)器(未示出)，用于例如對(duì)供應(yīng)給病人P的氧氣的百分比成分的控制。
優(yōu)選地，呼吸器監(jiān)控系統(tǒng)10的處理子系統(tǒng)40具有輸入44，輸入44操作上耦合到呼吸器20的呼吸器設(shè)置控制30，使得至少一個(gè)呼吸器設(shè)置參數(shù)信號(hào)42可以由處理子系統(tǒng)40接收。優(yōu)選地，每個(gè)呼吸器設(shè)置參數(shù)信號(hào)42指示呼吸器設(shè)置控制30的設(shè)置。由此，處理系統(tǒng)40優(yōu)選地連續(xù)接收指示呼吸器設(shè)置控制30的當(dāng)前水平設(shè)置的信號(hào)42。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，呼吸器設(shè)置控制30的當(dāng)前水平設(shè)置可以存儲(chǔ)在處理子系統(tǒng)40的存儲(chǔ)器中。在本實(shí)例中，呼吸器設(shè)置參數(shù)信號(hào)42將被從處理子系統(tǒng)40的存儲(chǔ)器輸入到處理器，用于連續(xù)的處理和評(píng)估。例如，處理系統(tǒng)40的輸入可以接收下列呼吸器設(shè)置參數(shù)信號(hào)42的一個(gè)或更多分鐘通氣(Ve)信號(hào)，指示呼吸器20上設(shè)置的Ve水平；呼吸器呼吸頻率(f)信號(hào)，指示呼吸器20上設(shè)置的f水平；潮氣量(Vt)信號(hào)，指示呼吸器20上設(shè)置的Vt水平；呼吸氣體流速(V)信號(hào)，指示呼吸器20上設(shè)置的V水平；壓力極限信號(hào)，指示呼吸器20上設(shè)置的壓力極限；呼吸工作(WOB)信號(hào)，指示呼吸器20上設(shè)置的WOB水平；壓力支持通氣(PSV)信號(hào)，指示呼吸器20上設(shè)置的PSV水平；呼氣末正壓(PEEP)信號(hào)，指示呼吸器20上設(shè)置的PEEP水平；持續(xù)氣道正壓(CPAP)信號(hào)，指示呼吸器20上設(shè)置的CPAP水平；以及吸入氧濃度(FI02)信 號(hào)，指示呼吸器20上設(shè)置的FI02水平。監(jiān)控系統(tǒng)10的測(cè)量系統(tǒng)也操作上連接到處理子系統(tǒng)40。所述測(cè)量系統(tǒng)感知并測(cè)量多個(gè)通氣支持參數(shù)，這些參數(shù)指示提供給病人P的通氣支持，以及病人P的生理狀況。預(yù)期的是所述測(cè)量系統(tǒng)可包括至少一個(gè)傳感器52，并且優(yōu)選地包括多個(gè)傳感器52，用于捕獲期望的通氣支持?jǐn)?shù)據(jù)。每個(gè)傳感器52基于特定的測(cè)量的通氣支持參數(shù)生成輸出信號(hào)51。在圖3所示的優(yōu)選實(shí)施例中，處理子系統(tǒng)30被示為操作上耦合到流速傳感器53、呼出C02 (Ex C02)傳感器54、壓力傳感器55、血壓傳感器56和SP02傳感器57。在該實(shí)施例中，優(yōu)選地，監(jiān)控系統(tǒng)10響應(yīng)于來自例如以下的、輸入到處理子系統(tǒng)40的輸出信號(hào)51
i)流速傳感器53，其指示病人P在呼吸回路22中呼出/吸入的氣體的流速通氣支持參數(shù)；
ii)氣壓傳感器55，其指示呼吸回路22內(nèi)呼吸氣體的壓力通氣支持參數(shù)；以及iii)ExC02傳感器54，其指示呼吸回路22中由病人P呼出的呼出氣體中呈現(xiàn)的呼出二氧化碳通氣支持參數(shù)(即，由流速傳感器53生成的流速輸出信號(hào)51,由氣壓傳感器55生成的氣壓輸出信號(hào)51，以及由Ex C02傳感器54生成的Ex C02輸出信號(hào)51)?？蛇x地，監(jiān)控系統(tǒng)10可以響應(yīng)從血壓傳感器56的輸出輸入到處理子系統(tǒng)40的輸出信號(hào)51,其指不病人P的血壓通氣支持參數(shù)，例如病人P的動(dòng)脈收縮、舒張和平均血壓；以及來自SP02傳感器57的輸出，其指示病人P的血紅蛋白氧飽和水平通氣支持參數(shù)(即，由血壓傳感器56生成的血壓輸出信號(hào)51和由SP02傳感器57生成的SP02輸出信號(hào)51)。根據(jù)本發(fā)明，關(guān)于病人的血壓的信息可以由血壓傳感器56 (例如血壓橡皮箍袖帶)直接提供，或者從任何一個(gè)源或者源的組合來提供所述源例如是，但不限于動(dòng)脈管路、來自SP02傳感器57的血液容積圖信號(hào)(PPG)、脈搏傳遞時(shí)間/脈搏波速度和脈壓。優(yōu)選地，流速傳感器53、壓力傳感器55和Ex C02傳感器54被放置在病人連接器26和病人氣道通路25之間(例如當(dāng)病人氣道通路是氣管內(nèi)導(dǎo)管時(shí))?？商鎿Q地，優(yōu)選地，壓力傳感器55位于病人氣道通路25的氣管端。所述流速、壓力和Ex C02傳感器53、55、54用Novametrics、C02SM0+監(jiān)控器(其具有流速、壓力和Ex C02傳感器)來舉例說明。血壓傳感器56和SP02傳感器57用Dynamap公司的血壓傳感器和Novametrics、CO2SMO+監(jiān)控器的SP02傳感器來舉例說明。血壓傳感器56和SP02傳感器57可以被附在病人身體的一部分，以實(shí)施必需的測(cè)量。例如，SP02傳感器，例如脈搏血氧計(jì)傳感器，可被放置在身體的任何部位上，包括頭附近的任何區(qū)域(例如耳朵、鼻子(例如隔膜、翼或側(cè)鼻軟骨)、面頰、舌頭、前額、頸部等)，以從心臟和/或呼吸系統(tǒng)獲得信息(例如經(jīng)由從頸動(dòng)脈直接感知)。同樣，血壓傳感器可以被放置在身體的任何部位上，包括手臂、手指、手腕、腿、腳趾等。血壓傳感器56，例如這里示作血壓橡皮箍袖帶，被示為附在病人P的手臂，SP02傳感器57，其例如可以是脈搏血氧計(jì)，被示為附在病人12的手指。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可以從SP02傳感器57導(dǎo)出血壓數(shù)據(jù)，這消除了對(duì)血壓傳感器56的需要。附加的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備可以包括操作者接口 60，在優(yōu)選實(shí)施例中為薄膜小鍵盤、鍵盤、鼠標(biāo)或其它合適的輸入設(shè)備，用于提供為執(zhí)行實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各種功能的軟件所需的數(shù)據(jù)和控制命令的用戶輸入。本發(fā)明的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)10的操作者可經(jīng)由操作者接口 60生成的操作者輸入信號(hào)，為處理子系統(tǒng)40提供任意數(shù)量的可應(yīng)用輸入?yún)?shù)，例如病人標(biāo)識(shí)信息、病人診斷信息、病人氣道通路的類型和尺寸、病人年齡、病人身高、病人體重或其他期望的 病人統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。這樣的輸入?yún)?shù)，例如病人身高和體重，在建立和監(jiān)控期望的呼吸器控制設(shè)置和/或通氣參數(shù)時(shí)是有益的。例如，由于病人肺的尺寸一般是病人身高的函數(shù)，所以可以將最優(yōu)潮氣量(呼吸量)與病人身高參數(shù)關(guān)聯(lián)。潮氣量的常規(guī)范圍是病人體重的6-lOmls/kg。然而，病人的體重通常被計(jì)算為理想的身體重量，其是病人身高的函數(shù)(因?yàn)槌夭∪司哂信c常規(guī)或重量不足的病人相同的肺尺寸)。另外，在建立和監(jiān)控期望的呼吸器控制設(shè)置和/或通氣參數(shù)時(shí)，病人診斷信息也是有益的。該信息將包括關(guān)于病人心臟健康和呼吸疾病(例如慢性阻塞肺病(COPD, chronic obstructivepulmonary disease)、哮喘、急性呼吸窘迫綜合癥(ARDS，acute respiratorydistress syndrome)等)的信息，相應(yīng)地，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，操作者向所述處理子系統(tǒng)提供病人身高和/或病人體重輸入?yún)?shù)，以輔助呼吸器設(shè)置控制或通氣參數(shù)的期望的水平設(shè)置的建立和監(jiān)控。優(yōu)選地，操作者經(jīng)由操作者接口 60，將預(yù)定的病人參考數(shù)據(jù)，例如病人血液的動(dòng)脈血?dú)鈖H、動(dòng)脈血?dú)釶a02和/或動(dòng)脈血?dú)釶aC02，和/或病人的體溫，作為操作者輸入信號(hào)61輸入到處理子系統(tǒng)40中。監(jiān)控系統(tǒng)10還可以響應(yīng)病人P的核心體溫，其中，所述核心體溫可以作為來自附在病人P的溫度傳感器58的輸出信號(hào)51，或作為經(jīng)由操作者接口 60的操作者輸入信號(hào)61,輸入到處理子系統(tǒng)40。優(yōu)選地，處理子系統(tǒng)40包括處理器46，例如微處理器、混合硬件/軟件系統(tǒng)、控制器或計(jì)算機(jī)，以及存儲(chǔ)器。以用戶定義的速率，將輸出信號(hào)51和從輸出信號(hào)51導(dǎo)出的通氣數(shù)據(jù)72存儲(chǔ)在處理子系統(tǒng)40的存儲(chǔ)器中，所述用戶定義的速率為了所需的檢索和分析可以是連續(xù)的。呼吸器設(shè)置信號(hào)42也可以以用戶定義的速率存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，任何生成的信號(hào)都可以以用戶定義的速率存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。所述存儲(chǔ)器可以是，例如相關(guān)的處理器12的軟盤驅(qū)動(dòng)器、CD驅(qū)動(dòng)器、內(nèi)部RAM或硬盤驅(qū)動(dòng)器。處理子系統(tǒng)40響應(yīng)于測(cè)量裝置的輸出信號(hào)51、呼吸器設(shè)置參數(shù)信號(hào)42和操作者輸入信號(hào)61 (如果被提供)。處理器46在存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的程序的控制下運(yùn)行，并且具有智能編程，用于基于來自測(cè)量裝置的輸出信號(hào)51的至少一部分、在處理子系統(tǒng)40的輸入44接收的呼吸器設(shè)置參數(shù)信號(hào)42的至少一部分、以及操作者輸入信號(hào)61 (如果被提供)的至少一部分，確定呼吸器設(shè)置控制30的至少一個(gè)期望的水平設(shè)置。用于呼吸器20的呼吸器設(shè)置控制30的期望的水平設(shè)置可包括下組中的至少一個(gè)i)分鐘通氣(Ve)水平，指示用以在呼吸器20上設(shè)置的期望的Ve水平；ii)呼吸器呼吸頻率(f)水平，指示用以在呼吸器20上設(shè)置的期望的f水平；iii)潮氣量(Vt)水平，指示用以在呼吸器20上設(shè)置的Vt水平；iv)呼吸氣體流速(V)水平，指示用以在呼吸器20上設(shè)置的V水平；v)壓力極限水平，指示用以在呼吸器20上設(shè)置的壓力極限水平；vi)呼吸工作(WOB)水平，指示用以在呼吸器20上設(shè)置的WOB水平；vii )壓力支持通氣(PSV)水平，指示用以在呼吸器20上設(shè)置的PSV水平；viii )呼氣末正壓(PEEP)水平，指示用以在呼吸器20上設(shè)置的PEEP水平；ix)持續(xù)氣道正壓(CPAP)水平，指示用以在呼吸器20上設(shè)置的CPAP水平；以及X)吸入氧濃度(FI02)水平，指示用以在呼吸器20上設(shè)置的FI02水平。由監(jiān)控系統(tǒng)10的處理系統(tǒng)40確定的呼吸器設(shè)置控制30的期望的水平設(shè)置可以經(jīng)由顯示器顯示給操作者。優(yōu)選地，監(jiān)控系統(tǒng)10的顯示器包括可視顯示器62或CRT，其電 耦合到處理子系統(tǒng)40，用于輸出和顯示從處理子系統(tǒng)40生成的輸出顯示信號(hào)。進(jìn)一步地，監(jiān)控系統(tǒng)10可以具有報(bào)警器21，用于向操作者報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)10的故障(例如信號(hào)數(shù)據(jù)輸入丟失的電源故障)或呼吸器控制30的不適當(dāng)?shù)脑O(shè)置(例如當(dāng)前控制向病人P的呼吸器支持的遞送的呼吸器設(shè)置控制30的水平設(shè)置，該水平設(shè)置不同于呼吸器設(shè)置控制30的建議的期望的水平設(shè)置)。優(yōu)選地，報(bào)警器21包括可視和/或音響報(bào)警器，但是可以使用任何本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的用于向正在操作的臨床醫(yī)生報(bào)警的裝置。當(dāng)然，使用備份電源，例如電池，是可取的。參考圖4和5，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，處理子系統(tǒng)具有用于確定呼吸器20的期望的通氣控制設(shè)置30的裝置。優(yōu)選地，該確定裝置包括特征提取子系統(tǒng)70和智能子系統(tǒng)80。特征提取子系統(tǒng)70具有用于從測(cè)量裝置的輸入(即輸出信號(hào)51)，提取并編譯相關(guān)通氣數(shù)據(jù)特征的裝置。實(shí)際上，特征提取子系統(tǒng)70充當(dāng)智能子系統(tǒng)80的預(yù)處理器。特征提取子系統(tǒng)70的實(shí)例在圖5中示出。這里，上面描述的類型的流速傳感器53、氣壓傳感器55、SP02傳感器57、Ex C02傳感器54、溫度(T)傳感器58、血壓(BP，blood pressure)傳感器56，以及任何其他期望的傳感器，都操作上連接到處理子系統(tǒng)40的特征提取子系統(tǒng)70。優(yōu)選地，流速傳感器53、氣壓傳感器55和Ex C02傳感器54為監(jiān)控系統(tǒng)提供單獨(dú)的輸入。也可以包括其他傳感器輸入和用戶輸入，用以增加所確定的控制30的期望的水平設(shè)置的可靠性和可信度。優(yōu)選地，監(jiān)控系統(tǒng)10將呼吸器數(shù)據(jù)72的提取調(diào)整為這些可選輸入的出現(xiàn)或不出現(xiàn)的函數(shù)。通過使輸入的數(shù)量可選(這也使得所需的包括測(cè)量系統(tǒng)的傳感器52的數(shù)量可選)，增加了可以在呼吸器監(jiān)控系統(tǒng)10中使用的環(huán)境的數(shù)量。特征提取子系統(tǒng)70的目的是，從由測(cè)量裝置產(chǎn)生的輸出信號(hào)51計(jì)算和/或標(biāo)識(shí)并提取重要的變量或特征。例如，由到特征提取子系統(tǒng)70的示例性所需的輸入，即氣壓輸出信號(hào)51、流速輸出信號(hào)51和Ex C02輸出信號(hào)51，可以導(dǎo)出多個(gè)通氣數(shù)據(jù)72。導(dǎo)出的通氣數(shù)據(jù)72可以包括所使用的任何輸出信號(hào)51的值，例如氣壓輸出信號(hào)51、流速輸出信號(hào)51和Ex C02輸出信號(hào)51 ;吸氣峰壓(PIP, peak inflation pressure),其是在肺的機(jī)械通氣期間生成的最大壓力；平均氣道壓力(PAW,mean airwaypressure),其是一分鐘內(nèi)在病人氣道通路25 (例如當(dāng)病人氣道通路是氣管內(nèi)導(dǎo)管時(shí))或呼吸回路22中的氣道開放處(airway opening)測(cè)量的平均正壓；呼氣末正壓(PEEP),其是機(jī)械吸氣之前的基準(zhǔn)或起始正壓，或自發(fā)通氣時(shí)吸氣和呼氣期間持續(xù)應(yīng)用的正壓；呼吸頻率(f)，其是頻率或速率或每分鐘的呼吸(總呼吸頻率fTOT是機(jī)械fMEai呼吸器預(yù)選頻率和自發(fā)fsra病人呼吸頻率的和)；潮氣量(VT)，是每呼吸移進(jìn)和移出肺的呼吸氣體的量(Vtmeqi是每個(gè)呼吸的呼吸器預(yù)選VT，Vt SPW是病人的每呼吸吸入和呼出的量)；分鐘呼出通氣(VE)，是每分鐘移進(jìn)和移出病人的肺的呼吸氣體的量(Ve是呼吸頻率f和潮氣量的乘積(VE=fXVT)，并且Ve tot是呼吸器預(yù)選Ve (Vemeqi)與每分鐘吸入和呼出的自發(fā)病人Ve (Vespqn)的和);吸入對(duì)呼出時(shí)間比率(I :E比率)，是機(jī)械通氣期間吸入時(shí)間與呼出時(shí)間的比率；生理死腔容量(VDphys, physiologic deadspacevolume)，是在組織氣道以及通氣的、未充滿的肺泡中，不參與血?dú)饨粨Q的氣體容量；肺二氧化碳消除速率(LC02, lung carbon dioxide eliminationrate),是每呼吸或每分鐘呼出的C02量(LC02是Ex C02和容量曲線下的面積)；呼氣末二氧化碳分壓(PetC02，end-tidal partial pressure ofcarbon dioxide)水平,是在呼氣末端測(cè)量的呼出 C02 的分壓；病人的心輸出量(CO, cardiac output),是每分鐘從心臟排出的血液量,并且其可以例如從所確定的LC02速率導(dǎo)出；呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性和阻力；壓力一容量環(huán)；以及呼吸肌壓力或病人呼吸努力。 可以以多種方式來量化病人對(duì)呼吸的努力，包括但不限于呼吸工作，其量化病人進(jìn)行單次呼吸所需的被歸一化(normalized)的努力，通常用每公升焦耳數(shù)來表達(dá)；呼吸能量，其量化病人呼吸I分鐘所需的努力，通常用焦耳數(shù)來表達(dá)；以及壓力時(shí)間乘積，其通過對(duì)胸膜/食管壓力曲線之下/之上的面積求和來量化每分鐘的病人努力，并且通常用每分鐘的cm H20來表達(dá)。這些病人努力的估計(jì)可以但不限于從以下來導(dǎo)出所確定的呼吸肌壓力、食管壓力跟蹤、氣道壓力、氣流和容量軌跡(volume traces)、C02軌跡、SP02軌跡以及從中導(dǎo)出的參數(shù)?？梢詫?duì)于病人呼吸努力的量化或估計(jì)值提供為根據(jù)本發(fā)明使用的病人呼吸努力信號(hào)。通常希望控制病人的所需呼吸努力，用以維持病人的舒適和呼吸強(qiáng)度。如果呼吸器正在提供太多的支持，則病人將不需要使用足夠的肌肉活動(dòng)來呼吸，并且肌肉可能萎縮。同樣，如果呼吸器未提供足夠的支持，則病人可能變得疲勞，并且可能不再能夠支持自己的呼吸。另外，可能存在對(duì)于某些醫(yī)療情況或中斷(wean)希望休息或鍛煉病人的時(shí)候。知曉病人努力使得本發(fā)明的系統(tǒng)更好地建議呼吸器參數(shù)的改變。而且，量化的病人呼吸努力(例如經(jīng)由病人呼吸努力信號(hào)傳送的)可以用來建立和/或監(jiān)控用于呼吸器控制的期望的水平設(shè)置。例如，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，病人呼吸努力信號(hào)由本發(fā)明的處理子系統(tǒng)評(píng)估，用于在確定至少一個(gè)參數(shù)和/或呼吸器設(shè)置控制的期望的設(shè)置中使用。通氣數(shù)據(jù)72還可以從到特征提取子系統(tǒng)70的示例可選輸入導(dǎo)出。由SP02輸出信號(hào)51 (例如脈搏血氧計(jì))，可以確定動(dòng)脈血血紅蛋白氧飽和水平和心率，并且SP02輸出信號(hào)51的脈動(dòng)血壓波形,例如血液容積圖(PPG,plethysmographic)信號(hào),可以用于建立和監(jiān)控用于呼吸器控制和/或通氣參數(shù)的期望的設(shè)置，用以在不犧牲心輸出量的情況下最優(yōu)化病人充氧。存在許多已知的用于評(píng)估心輸出量的方法。例如，最初在1870年提出的AdolphFick的心輸出量的測(cè)量已用作標(biāo)準(zhǔn)，所有其他確定心輸出量的裝置自那天起便根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)估。Fick的熟知的針對(duì)CO2寫的方程是:
權(quán)利要求
1.一種呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，包括 至少一個(gè)傳感器，適于監(jiān)控病人或監(jiān)控耦合到病人的氣道的呼吸回路，其中，每個(gè)傳感器生成輸出信號(hào)； 操作者接口，其生成至少一個(gè)操作者輸入信號(hào)； 處理子系統(tǒng)，適于接收至少一個(gè)所述輸出信號(hào)和/或至少一個(gè)操作者輸入信號(hào)，其中，所述處理子系統(tǒng)具有處理器和存儲(chǔ)器，所述處理器適于在存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的程序的控制下運(yùn)行，其中，所述處理子系統(tǒng)評(píng)估至少一個(gè)輸出信號(hào)和/或至少一個(gè)操作者輸入信號(hào)，以確定用于至少一個(gè)通氣參數(shù)的期望的設(shè)置；其中，如果所述輸出信號(hào)包括血液容積圖信號(hào)和呼出二氧化碳EXC02信號(hào)中的至少一個(gè)，則所述處理子系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地評(píng)估所述血液容積圖信號(hào)和/或所述呼出二氧化碳ExC02信號(hào)，以便建議用于呼氣末正壓PEEP信號(hào)的期望的設(shè)置以及吸入氧濃度FI02的期望的設(shè)置，以在不犧牲心輸出量的情況下最優(yōu)化充氧。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，還包括操作上耦合到所述處理子系統(tǒng)的呼吸器，其中，所述呼吸器包括至少一個(gè)呼吸器設(shè)置控制，并且其中每個(gè)呼吸器設(shè)置控制控制所述至少一個(gè)通氣參數(shù)，所述通氣參數(shù)與從所述呼吸器向病人的氣體供應(yīng)相關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，呼吸器適于生成指示至少一個(gè)呼吸器設(shè)置控制的當(dāng)前設(shè)置的呼吸器設(shè)置信號(hào)，并且其中，除所述至少一個(gè)輸出信號(hào)和/或至少一個(gè)操作者輸入信號(hào)之外，所述處理子系統(tǒng)評(píng)估所述呼吸器設(shè)置信號(hào)，以確定所述期望的設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述處理子系統(tǒng)適于確定所述至少一個(gè)呼吸器設(shè)置控制的當(dāng)前設(shè)置是否不同于所述期望的設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，還包括報(bào)警器，用于通知所述呼吸器的操作者至少一個(gè)所述呼吸器設(shè)置控制的設(shè)置不同于所述期望的設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)所述呼吸器設(shè)置信號(hào)包括由以下組成的組中的至少一個(gè)分鐘通氣Ve信號(hào)；呼吸器呼吸頻率f信號(hào)；潮氣量\信號(hào)；呼吸氣體流速V信號(hào)；壓力極限信號(hào)；病人呼吸努力信號(hào)；壓力支持通氣PSV信號(hào)；呼氣末正壓PEEP信號(hào)；持續(xù)氣道正壓CPAP信號(hào)；以及吸入氧濃度FI02信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，從由以下組成的組中選擇所述病人呼吸努力信號(hào)呼吸工作信號(hào)；呼吸能量信號(hào)；以及壓力時(shí)間乘積。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述處理子系統(tǒng)從對(duì)所述輸出信號(hào)和/或操作者輸入信號(hào)的評(píng)估中導(dǎo)出病人呼吸努力；并且其中，所述處理子系統(tǒng)評(píng)估所述病人呼吸努力和至少一個(gè)通氣參數(shù)，以確定所述期望的設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述呼吸器適于經(jīng)由與病人的至少一個(gè)肺流體通信的呼吸回路向病人供應(yīng)氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求2、4至9中任一個(gè)所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，從由以下組成的組中選出所述呼吸器重癥護(hù)理呼吸器；運(yùn)送用呼吸器；用于失眠者的呼吸支持設(shè)備；持續(xù)氣道正壓CPAP設(shè)備，以及用于危險(xiǎn)環(huán)境的呼吸器。
11.根據(jù)權(quán)利要求2、4至9中任一個(gè)所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述呼吸器包括病人氣道通路，其中，從聲門上的氣道設(shè)備選擇所述病人氣道通路。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，從由以下組成的組選擇所述聲門上的氣道設(shè)備喉罩氣道LMA、標(biāo)準(zhǔn)面罩、鼻導(dǎo)管、氣管導(dǎo)管和環(huán)甲膜切開術(shù)導(dǎo)管。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述氣管導(dǎo)管包括氣管內(nèi)導(dǎo)管和氣管切開術(shù)導(dǎo)管中的至少一個(gè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求2、4至9中任一個(gè)所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述處理子系統(tǒng)能夠在沒有來自所述呼吸器的操作者的輸入的情況下，選擇并調(diào)整所述呼吸器設(shè)置控制的設(shè)置；并且其中，基于對(duì)所述至少一個(gè)輸出信號(hào)和/或至少一個(gè)操作者輸入信號(hào)的評(píng)估的結(jié)果，調(diào)整所述呼吸器設(shè)置控制的水平設(shè)置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4至9中任一個(gè)所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，還包括顯示器，以向操作者呈現(xiàn)由所述處理子系統(tǒng)提供的信息。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述處理子系統(tǒng)向顯示器提供與至少一個(gè)所述期望的設(shè)置是否不同于呼吸器設(shè)置控制相關(guān)的信息。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述處理子系統(tǒng)向顯示器提供與所述期望的設(shè)置相關(guān)的信息。
18.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4至9、16、17中任一個(gè)所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述輸出信號(hào)包括由以下組成的組中的至少一個(gè)呼出二氧化碳ExC02信號(hào)，其指示所述呼吸回路內(nèi)由病人呼出的呼出氣體的呼出二氧化碳ExC02水平；呼吸氣體流速V信號(hào)，其指示所述呼吸回路內(nèi)由病人呼出的吸入/呼出氣體的流速V;脈搏血氧計(jì)信號(hào)，其提供指示病人的氧飽和水平的血紅蛋白氧飽和Sp02信號(hào)，以及血液容積圖信號(hào)兩者；壓力P信號(hào)，其指示所述呼吸回路內(nèi)的呼吸氣體的壓力；血壓BP信號(hào)，其指示病人的血壓；以及溫度T信號(hào)，其指示病人的核心體溫。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，脈搏血氧計(jì)被放置在病人的任何部分上。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，從由以下組成的組中的至少一個(gè)導(dǎo)出所述血壓BP信號(hào)呼出二氧化碳ExC02信號(hào)；血紅蛋白氧飽和Sp02信號(hào)；動(dòng)脈管路、血液容積圖信號(hào)；脈搏傳導(dǎo)時(shí)間/脈搏波速；以及脈搏壓。
21.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4至9、16、17、19、20中任一個(gè)所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)通氣參數(shù)還包括由以下組成的組中的至少一個(gè)病人的動(dòng)脈血?dú)釶a02水平；病人的動(dòng)脈血?dú)釶aC02水平；以及病人的動(dòng)脈血?dú)鈖H水平。
22.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4至9、16、17、19、20中任一個(gè)所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述操作者輸入信號(hào)包括由以下組成的組中的至少一個(gè)病人標(biāo)識(shí)信息；病人診斷信息；病人年齡；病人氣道通路的類型和尺寸；病人身高；以及病人體重。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，通過所述處理子系統(tǒng)來評(píng)估所述病人身高的操作者輸入信號(hào)，以建議期望的設(shè)置。
24.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4至9、16、17、19、20、23中任一個(gè)所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述處理子系統(tǒng)還包括智能子系統(tǒng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述智能子系統(tǒng)包括至少一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述智能子系統(tǒng)包括至少一個(gè)基于規(guī)則的模塊。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述智能子系統(tǒng)具有用于訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的裝置。
28.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4至9、16、17、19、20、23中任一個(gè)所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述處理子系統(tǒng)還包括特征提取子系統(tǒng)。
29.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4至9、16、17、19、20、23中任一個(gè)所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)所述期望的設(shè)置最優(yōu)化從由以下組成的組中選擇的一個(gè)病人通氣、充氧和呼吸努力。
30.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4至9、16、17、19、20、23中任一個(gè)所述的呼吸支持監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述處理子系統(tǒng)能夠評(píng)估輸出信號(hào)和/或操作者輸入信號(hào)的時(shí)間歷史，用于確定所述期望的設(shè)置。
31.一種監(jiān)控對(duì)具有氣道的病人的呼吸支持的方法，其中，所述方法包括 (1)提供監(jiān)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 (a)至少一個(gè)傳感器，適于監(jiān)控病人或監(jiān)控病人氣道通路，每個(gè)傳感器生成輸出信號(hào)， (b)操作者接口，其生成至少一個(gè)操作者輸入信號(hào)，以及 (C)處理子系統(tǒng)，適于接收至少一個(gè)所述輸出信號(hào)和/或至少一個(gè)操作者輸入信號(hào)，其中，所述處理子系統(tǒng)具有處理器和存儲(chǔ)器，所述處理器適于在存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的程序的控制下運(yùn)行，其中，所述處理子系統(tǒng)評(píng)估至少一個(gè)輸出信號(hào)和/或至少一個(gè)操作者輸入信號(hào)，以確定用于至少一個(gè)通氣參數(shù)的期望的設(shè)置， (2)將所述輸出信號(hào)中的至少一個(gè)接收到所述處理子系統(tǒng)中； (3)執(zhí)行所述處理子系統(tǒng)，以評(píng)估至少一個(gè)輸出信號(hào)和/或至少一個(gè)操作者輸入信號(hào)，以評(píng)估提供給病人的呼吸支持；以及 (4)基于所述處理子系統(tǒng)對(duì)所述至少一個(gè)輸出信號(hào)和/或至少一個(gè)操作者輸入信號(hào)的評(píng)估，由所述監(jiān)控系統(tǒng)提供對(duì)至少一個(gè)通氣參數(shù)的期望的設(shè)置的建議；其中，如果所述輸出信號(hào)包括血液容積圖信號(hào)和呼出二氧化碳ExC02信號(hào)中的至少一個(gè)，則所述處理子系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地評(píng)估所述血液容積圖信號(hào)和/或所述呼出二氧化碳ExC02信號(hào)，以便建議用于呼氣末正壓PEEP信號(hào)的期望的設(shè)置以及吸入氧濃度FI02的期望的設(shè)置，以在不犧牲心輸出量的情況下最優(yōu)化充氧。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述處理子系統(tǒng)操作上連接到呼吸器，并且其中，所述呼吸器包括多個(gè)呼吸器設(shè)置控制，其中，每個(gè)呼吸器設(shè)置控制支配來自所述呼吸器的呼吸支持供應(yīng)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括 使所述呼吸器生成至少一個(gè)呼吸器設(shè)置信號(hào)，所述呼吸器設(shè)置信號(hào)指示用于通氣參數(shù)的至少一個(gè)呼吸器設(shè)置控制的當(dāng)前水平設(shè)置，其中，所述通氣參數(shù)與病人的呼吸支持相關(guān)；以及 將所述呼吸器設(shè)置信號(hào)提供給所述處理子系統(tǒng)，其中，除所述至少一個(gè)輸出信號(hào)和/或至少一個(gè)操作者輸入信號(hào)之外，所述處理子系統(tǒng)還評(píng)估所述呼吸器設(shè)置信號(hào)，以確定所述期望的設(shè)置。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述至少一個(gè)呼吸器設(shè)置信號(hào)包括由以下組成的組中的至少一個(gè)分鐘通氣\信號(hào)；呼吸器呼吸頻率f信號(hào)；潮氣量Vt信號(hào)；呼吸氣體流速V信號(hào)；壓力極限信號(hào)；病人呼吸努力信號(hào)；壓力支持通氣PSV信號(hào)；呼氣末正壓PEEP信號(hào)；持續(xù)氣道正壓CPAP信號(hào)；以及吸入氧濃度FI02信號(hào)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，從由以下組成的組中選擇所述病人呼吸努力信號(hào)呼吸工作信號(hào)；呼吸能量信號(hào)；以及壓力時(shí)間乘積。
36.根據(jù)權(quán)利要求33至35中任一個(gè)所述的方法，其中，所述處理子系統(tǒng)適于確定所述期望的設(shè)置是否不同于所述呼吸器設(shè)置控制。
37.根據(jù)權(quán)利要求33至35中任一個(gè)所述的方法，還包括顯示至少一個(gè)所述期望的設(shè)置是否不同于所述呼吸器設(shè)置控制。
38.根據(jù)權(quán)利要求33至35中任一個(gè)所述的方法，其中，從由以下組成的組中選擇出所述呼吸器重癥護(hù)理呼吸器；運(yùn)送用呼吸器；用于失眠者的呼吸支持設(shè)備；持續(xù)氣道正壓CPAP設(shè)備，以及用于危險(xiǎn)環(huán)境的呼吸器。
39.根據(jù)權(quán)利要求31至35中任一個(gè)所述的方法，其中，從由以下組成的組中選擇出所述輸出信號(hào)呼出二氧化碳ExC02信號(hào)，其指示呼吸回路內(nèi)由病人呼出的呼出氣體的呼出二氧化碳ExC02水平；呼吸氣體流速V信號(hào)，其指示所述呼吸回路內(nèi)由病人呼出的吸入/呼出氣體的流速V ;脈搏血氧計(jì)信號(hào)，其提供指示病人的氧飽和水平的血紅蛋白氧飽和Sp02信號(hào)，以及血液容積圖信號(hào)兩者；壓力P信號(hào)，其指示所述呼吸回路內(nèi)呼吸氣體的壓力；血壓BP信號(hào)，其指示病人的血壓；以及溫度T信號(hào)，其指示病人的核心體溫。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中，從由以下組成的組中的至少一個(gè)導(dǎo)出所述血壓BP信號(hào)呼出二氧化碳ExC02信號(hào)；血紅蛋白氧飽和Sp02信號(hào)；動(dòng)脈管路、血液容積圖信號(hào)；脈搏傳導(dǎo)時(shí)間/脈搏波速；以及脈搏壓。
41.根據(jù)權(quán)利要求31至35中任一個(gè)所述的方法，其中，所述輸出信號(hào)還包括由以下組成的組中的至少一個(gè)動(dòng)脈血?dú)釶a02信號(hào)；動(dòng)脈血?dú)釶aC02信號(hào)；以及動(dòng)脈血?dú)鈖H信號(hào)。
42.根據(jù)權(quán)利要求31至35中任一個(gè)所述的方法，其中，所述操作者輸入信號(hào)包括由以下組成的組中的至少一個(gè)病人標(biāo)識(shí)信息；病人診斷信息；病人氣道通路的類型和尺寸；病人年齡；病人身高；以及病人體重。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述病人身高的操作者輸入信號(hào)通過所述處理子系統(tǒng)來評(píng)估，以建議期望的設(shè)置。
44.根據(jù)權(quán)利要求31至35中任一個(gè)所述的方法，還包括顯示所述期望的設(shè)置。
45.根據(jù)權(quán)利要求31至35中任一個(gè)所述的方法，其中，所述處理子系統(tǒng)包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并且其中，建議呼吸器的呼吸器設(shè)置控制的設(shè)置包括將至少一部分所述輸出信號(hào)和呼吸器設(shè)置信號(hào)應(yīng)用于所述處理子系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以確定所述呼吸器設(shè)置控制的期望的設(shè)置。
46.根據(jù)權(quán)利要求31至35中任一個(gè)所述的方法，還包括 選擇用于顯示的輸出信號(hào)；以及 實(shí)時(shí)顯不所選擇的輸出信號(hào)。
47.根據(jù)權(quán)利要求31至35中任一個(gè)所述的方法，其中，所述處理子系統(tǒng)還包括特征提取子系統(tǒng)。
48.根據(jù)權(quán)利要求31至35中任一個(gè)所述的方法，其中，所述處理子系統(tǒng)還包括智能子系統(tǒng)。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中，所述處理子系統(tǒng)包括至少一個(gè)基于規(guī)則的模塊。
50.根據(jù)權(quán)利要求31至35中任一個(gè)所述的方法，還包括從對(duì)所述輸出信號(hào)和/或操作者輸入信號(hào)的評(píng)估中導(dǎo)出病人呼吸努力；其中，所述處理子系統(tǒng)評(píng)估所述病人呼吸努力和至少一個(gè)通氣參數(shù)用于在建議期望的設(shè)置中使用。
51.根據(jù)權(quán)利要求31至35中任一個(gè)所述的方法，其中，至少一個(gè)所述期望的設(shè)置最優(yōu)化從由以下組成的組中選出的一個(gè)病人通氣、充氧和呼吸努力。
52.根據(jù)權(quán)利要求31至35中任一個(gè)所述的方法，還包括通過所述處理子系統(tǒng)來評(píng)估所述輸出信號(hào)和/或操作者輸入信號(hào)的時(shí)間歷史，用于在建議所述期望的設(shè)置中使用。
53.根據(jù)權(quán)利要求31至35中任一個(gè)所述的方法，還包括基于在提供對(duì)至少一個(gè)通氣參數(shù)的期望的設(shè)置的建議的步驟中確定的設(shè)置調(diào)整多個(gè)呼吸器設(shè)置控制中的至少一個(gè)。
全文摘要
公開了一種呼吸器監(jiān)控系統(tǒng)和使用同樣系統(tǒng)的方法。本說明書和附圖中描述和示出的本發(fā)明的實(shí)施例包括一種用于監(jiān)控由呼吸器提供的通氣支持的系統(tǒng)和方法，其中，所述呼吸器經(jīng)由與病人的肺流體通信的呼吸回路向病人供應(yīng)呼吸氣體。
文檔編號(hào)A61M16/12GK102961125SQ20121044161
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2007年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月5日
發(fā)明者M·J·班納, N·R·烏利亞諾二世, J·C·普林西比, P·B·布蘭奇 申請(qǐng)人:佛羅里達(dá)大學(xué)研究基金公司