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用于確定患者特定的通氣需求的方法和布置的制作方法

文檔序號(hào):10540169閱讀:332來源:國知局
用于確定患者特定的通氣需求的方法和布置的制作方法
【專利摘要】本文中公開了一種用于確定患者特定的通氣需求的方法(199)。該方法包括采用機(jī)器呼吸機(jī)回路(14)從起始?jí)毫ζ鹛峁?200)呼吸氣體至患者的肺部(12)以開始吸氣,以及將所述肺部填充至預(yù)定的呼吸氣體壓力水平。該方法還包括在控制單元(21)中確定(202)從起始?jí)毫ζ饘?shí)現(xiàn)預(yù)定的呼吸氣體壓力水平所需的呼吸氣體的填充體積,以及基于確定的呼吸氣體的填充體積和起始?jí)毫εc預(yù)定的呼吸氣體壓力水平中的差值之間的關(guān)系,在控制單元中確定(203)肺部彈性性能,諸如順應(yīng)性或彈回性。該方法還包括至少利用肺部彈性性能在控制單元中確定(206)呼吸率。還提供了對(duì)應(yīng)的布置(10)。
【專利說明】
用于確定患者特定的通氣需求的方法和布置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明大體上涉及用于確定患者特定的通氣需求的方法和布置。
【背景技術(shù)】
[0002]通氣在吸氣期間為患者肺部提供呼吸氣體中的氧并且清除與呼出氣體混合的二氧化碳(CO2)。氧消耗率與C02產(chǎn)生率密切相關(guān),并取決于人體新陳代謝。
[0003]在重癥監(jiān)護(hù)和麻醉期間,受試者可能無法維持通氣(ventilat1n)以滿足代謝需求,并且使用機(jī)械通氣用于支撐或替換受試者的自發(fā)呼吸。
[0004]臨床醫(yī)生控制通氣率,以保持受試者⑶2處于適當(dāng)生理水平。所測(cè)量的呼氣末期C02(EtC0 2)濃度被用作⑶2水平的指示器。典型的EtC02值是5%左右,但某些情況下的最佳值可能與此不同。
[0005]代謝和C02的產(chǎn)生在受試者之間是不同的。這取決于例如受試者大小、年齡、性別,焦慮程度等。機(jī)械通氣期間焦慮發(fā)生變化,并且處理操作也使所需要的⑶2清除量發(fā)生變化。為了保持最佳的受試者C02水平,必須調(diào)整通氣率。
[0006]可以自動(dòng)調(diào)節(jié)通氣率,以利用測(cè)量EtC02值來維持給定目標(biāo)患者⑶2水平,以控制通風(fēng)速率使測(cè)得的值與給定的目標(biāo)值相匹配。這種通氣自動(dòng)化的問題在于,確定初始的通氣設(shè)置。用戶給定的受試者信息已經(jīng)使用于此,其造成錯(cuò)誤值的安全風(fēng)險(xiǎn)。目前還已經(jīng)使用的是,測(cè)試對(duì)任何患者安全的呼吸設(shè)置以測(cè)量受試者的氣道體積,即,解剖無效腔,并且使用其和患者體重的相關(guān)性,進(jìn)而以代謝端通氣設(shè)置表征受試者的肺特征。這種確定的問題在于:解剖無效腔測(cè)量在受試者和通氣呼吸系統(tǒng)的連接處需要流量傳感器,并且這樣的測(cè)量并不包括在麻醉標(biāo)準(zhǔn)中。使用內(nèi)置流量傳感器的麻醉呼吸器的麻醉標(biāo)準(zhǔn)不能用于該目的,因?yàn)槠湫枰c患者連接部的氣體濃度信號(hào)精確地時(shí)間同步。這僅僅當(dāng)所述傳感器彼此接近,或至少信號(hào)間的時(shí)間差被很好限定時(shí)才是可能的。這在麻醉呼吸機(jī)傳感器通過電阻測(cè)量流量時(shí)以及在大體積麻醉通氣系統(tǒng)中都是不真實(shí)的。
[0007]正常呼吸量(Vt)和呼吸率(RR)限定了通氣率。RR還分為吸氣(ti)和呼氣(te)時(shí)間。這些參數(shù)是高度特定的受試者特征。Vt可能在50mL到700mL之間改變,甚至可能超過TOOmL13RR典型地范圍為8到25,并且也可能超過25。從第一次呼吸起,與受試者特征兼容的這種大變化初始設(shè)置對(duì)于通氣安全就非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]通過閱讀和理解以下說明書,將理解在本文中解決的上述提及的不足、缺點(diǎn)和問題。
[0009]在一實(shí)施例中,一種用于確定患者特定的通氣需求的方法包括采用機(jī)器呼吸機(jī)回路(machine ventilator circuit)從起始?jí)毫ζ鹛峁┖粑鼩怏w給患者肺部以開始吸氣,并且將肺部填充到預(yù)定呼吸氣體壓力水平。該方法還包括在控制單元中確定從起始?jí)毫ζ饘?shí)現(xiàn)所預(yù)定呼吸氣體壓力水平所需的呼吸氣體的填充體積,以及基于所確定的呼吸氣體填充體積和起始?jí)毫εc預(yù)定呼吸氣體壓力水平差值之間的關(guān)系,在控制單元中確定肺部彈性性能。該方法還包括至少利用肺部彈性性能在控制單元中確定呼吸率。
[0010]在另一實(shí)施例中,一種用于確定患者特定的通氣需求的布置包括:機(jī)器呼吸機(jī)回路,其構(gòu)造成連接至患者的肺部并且該機(jī)器呼吸機(jī)回路包括用于輸送氣流以輔助吸氣的吸氣輸送單元、用于測(cè)量氣流的至少一流量傳感器(32,35)、以及用于控制呼出氣體的釋放的呼氣回路。該布置還包括控制單元,其構(gòu)造成控制機(jī)器呼吸機(jī)回路的操作。機(jī)器呼吸機(jī)回路構(gòu)造成從起始?jí)毫ζ鹛峁┖粑鼩怏w給患者的肺部以開始吸氣,以及將肺部填充至預(yù)定的呼吸氣體壓力水平??刂茊卧獦?gòu)造成基于測(cè)量的氣體流量,確定從起始?jí)毫ζ饘?shí)現(xiàn)預(yù)定的呼吸氣體壓力水平所需的呼吸氣體的填充體積,以及基于確定的呼吸氣體的填充體積和起始?jí)毫εc預(yù)定的呼吸氣體壓力水平中差值之間的關(guān)系來確定肺部彈性性能??刂茊卧€構(gòu)造成至少利用肺部彈性性能來確定呼吸率。
[0011]在又一實(shí)施例中,一種用于確定患者特定的通氣需求的方法包括:采用機(jī)器呼吸機(jī)回路從起始?jí)毫ζ鹛峁┖粑鼩怏w給患者的肺部以開始吸氣,以及將肺部填充至預(yù)定的呼吸氣體壓力水平。該方法還包括在控制單元中確定從起始?jí)毫ζ饘?shí)現(xiàn)預(yù)定的呼吸氣體壓力水平所需的呼吸氣體的填充體積,以及基于確定的呼吸氣體的填充體積和起始?jí)毫εc預(yù)定的呼吸氣體壓力水平中差值之間的關(guān)系,在控制單元中確定肺部彈性性能。該方法還包括在控制單元中確定目標(biāo)呼吸體積,其基于確定的呼吸氣體的填充體積和與肺部彈性性能的一些其它關(guān)系中的一個(gè),以及在控制單元中利用肺部彈性性能和目標(biāo)呼吸體積來確定呼吸率。該方法還包括在呼氣回路中從預(yù)定的呼吸氣體壓力水平起釋放肺部的壓力,以及在控制單元中確定肺部的壓力的釋放所需的時(shí)間。該方法還包括在控制單元中接收吸氣呼氣時(shí)間比,以及在控制單元中基于吸氣呼氣時(shí)間比、肺部的壓力的釋放所需的時(shí)間、以及呼吸率來確定呼氣時(shí)間。該方法還包括在控制單元中基于確定的呼氣時(shí)間和確定的呼吸率來確定吸氣時(shí)間。
[0012]本發(fā)明的各種其它特征、目的以及優(yōu)點(diǎn)將從附圖和其詳細(xì)描述中對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見。
【附圖說明】
[0013]圖1是用于確定患者特定的通氣需求的布置的可操作圖示;
[0014]圖2是根據(jù)麻醉中實(shí)施的另一實(shí)施例的用于確定患者特定的通氣需求的布置的可操作圖示;
[0015]圖3表示測(cè)試呼吸的呼吸回路壓力、流量和體積;
[0016]圖4表示用于確定通氣需求的總體方法;以及
[0017]圖5表示圖4的用于確定通氣需求的詳細(xì)方法。
【具體實(shí)施方式】
[0018]在下面的詳細(xì)說明中參考附圖解釋具體實(shí)施例。這些詳細(xì)的實(shí)施例可以自然地修改,并且不應(yīng)限制如權(quán)利要求書中闡述的本發(fā)明的范圍。
[0019]該實(shí)施例針對(duì)一種布置和方法,其通常在重癥監(jiān)護(hù)或麻醉期間的機(jī)械通氣治療的連接中使用。更特別的是,該方法可以在目標(biāo)控制通氣的連接中使用,其中該方法可以適用于確定患者特定通氣需求,諸如初始通氣設(shè)置。
[0020]圖1中圖示出利用重呼吸系統(tǒng)來向患者肺部12提供吸入氣體的布置10。布置10包括機(jī)器呼吸機(jī)回路14,以用于輔助患者的呼吸功能以及在肺部?jī)?nèi)氣體交換、呼吸回路16用于連接患者肺部、以及控制單元21用于控制機(jī)器呼吸機(jī)回路或者甚至整個(gè)布置10的操作。如圖1所示的布置10還可以包括用戶接口 25,以用于在受試者通氣期間輸入任何所需信息以及氣體混合器27用于向呼吸受試者提供新鮮氣體。
[0021]機(jī)器呼吸機(jī)回路14大體上包括:用于輸送諸如以使受試者能吸氣的驅(qū)動(dòng)氣體的氣體的吸氣輸送單元20、用于控制呼出氣體的釋放的呼氣回路22、以及諸如已知的波紋管和瓶的組合的往復(fù)單元23,其中波紋管布置在瓶、或圖1所示的長(zhǎng)氣流通道內(nèi),以用于在朝向受試者肺部的驅(qū)動(dòng)氣體壓力控制下壓縮氣體以有助于吸氣。吸氣輸送單元20和呼氣單元22兩者均由控制單元21控制。
[0022]如圖1所示,吸氣輸送單元20包括連接到壓縮氣體供給(未示出)的壓縮氣體接口
24。壓縮氣體可以是氧氣或空氣。還可以應(yīng)用一個(gè)機(jī)構(gòu)(未示出),其在一個(gè)被解除加壓時(shí)選擇另一個(gè)。吸氣輸送單元20還包括用于過濾雜質(zhì)的過濾器29、用于調(diào)節(jié)從氣體接口流入的氣流壓力的壓力調(diào)節(jié)器30,用于測(cè)量從氣體接口流入的吸氣輸送流量的流量傳感器32,以及用于開啟或關(guān)閉吸氣輸送氣流的流量控制閥34。流量傳感器32和流量控制閥34均聯(lián)接到控制單元21以控制吸氣輸送至受試者肺部12。此外吸氣輸送單元20可包括用于測(cè)量沿著管道26中流動(dòng)的氣體壓力的壓力傳感器36,以及向著往復(fù)單元23的吸氣分支28。
[0023]呼氣回路22包括:用于釋放呼出氣體的呼氣閥37,以及流量傳感器38,其可選地用于測(cè)量通過呼氣閥37所釋放的氣流。呼氣回路沿著呼氣分支39流體連接往復(fù)單元23。
[0024]氣體混合器27布置成通過新鮮氣體出口 50提供新鮮氣體給呼吸回路16來用于受試者呼吸。典型地,新鮮氣體由氧氣和空氣或一氧化二氮組成。氧氣是通過包括過濾器52、壓力調(diào)節(jié)器54、氧氣流量傳感器56和氧氣流量控制閥58的氧輸送管線51輸送??諝馔ㄟ^包括過濾器62、壓力調(diào)節(jié)器64、空氣流量傳感器66和空氣流量控制閥68的空氣輸送管線61輸送。還可以提供用于一氧化二氮的輸送的相應(yīng)的構(gòu)件(未示出)。在單獨(dú)氣體流計(jì)量之后,將它們?nèi)诤显谝黄鸪蔀檩斔偷秸舭l(fā)器70的新鮮氣體混合物,蒸發(fā)器70完成與揮發(fā)性麻醉劑蒸汽的新鮮氣體混合,之后將其在新鮮氣體出口 50處輸送到呼吸回路16并提供給受試者呼吸。
[0025]呼吸回路16,其可操作地在呼吸回路連接處71連接到機(jī)器呼吸機(jī)回路14并且連接到新鮮氣體出口 50,呼吸回路16包括用于吸入氣體的吸氣分支72、用于呼出氣體的呼氣分支74、以及二氧化碳(C02)消除器76(諸如C02吸收器)以將二氧化碳從來自患者肺部12的呼出氣體中消除或吸收、用于吸入氣體的第一單向閥78以允許氣體通過吸氣分支72流入、用于呼出氣體的第二單向閥80以允許氣體通過呼出分支74流出、具有至少三個(gè)分支的諸如Y型的分支單元82,其中之一用于吸入氣體、第二個(gè)用于呼出氣體并且第三個(gè)用于吸入氣體和呼出氣體兩者并且通過患者分支84而可連接到受試者肺部12。所以患者分支可以提供吸入氣體給肺部并且從肺部接收呼出氣體?;颊叻种Э梢晕挥诜种卧?2和受試者肺部12之間。呼吸回路還可以包括用于測(cè)量呼吸回路16的壓力的壓力傳感器85。
[0026]在機(jī)器通氣的吸氣階段,機(jī)器呼吸機(jī)回路14的呼氣回路22在控制單元21的控制下關(guān)閉呼氣閥37。這引導(dǎo)吸入氣體從吸入輸送單元20通過氣體分支連接器86的吸氣分支28流入,并且通過往復(fù)單元23的連接88而推動(dòng)呼吸氣體從呼吸回路連接71流出到呼吸回路16??刂茊卧?1控制的吸入氣體輸送單元20輸送氣流以達(dá)到受試者肺部的給定氣體體積或者壓力。為了這些控制,可以在圖1的實(shí)施例中利用測(cè)量呼吸回路16吸入氣流的流量傳感器
32、56、66中的至少一個(gè)和呼吸回路16的壓力傳感器85。
[0027]在吸氣階段的末端,呼吸回路16和受試者肺部受壓。對(duì)于控制單元21控制下的呼氣,關(guān)閉吸氣輸送流通控制閥34以停止吸氣輸送并且開啟呼氣閥37來允許氣體從驅(qū)動(dòng)氣體分支連接器86的呼氣分支39中釋放,并且進(jìn)一步從往復(fù)單元23通過連接88而釋放。這允許壓力釋放并且呼吸氣體從呼吸回路16和受試者的肺部12流向往復(fù)單元23。呼吸氣體從受試者12通過患者分支84、分支單元82、呼氣分支74、用于呼出氣體的第二單向閥80以及呼吸回路連接71而流向往復(fù)單元23。控制壓力釋放為期望的呼氣壓力,諸如呼氣末期正壓(PEEP)目標(biāo),其可以利用用戶接口 25設(shè)置。對(duì)于這種控制,控制單元21可以利用由壓力傳感器85所測(cè)量的呼吸回路壓力和呼氣閥37??梢岳萌鐖D1所示的位于呼氣閥37出口處的流量傳感器38,或者位于從患者分支84到呼氣閥37的呼氣通路上任意位置處的流量傳感器,來測(cè)量呼出氣流。
[0028]圖1還示出氣體分析器90以測(cè)量受試者呼吸氣體濃度。該分析器可以是側(cè)流型的,其通過采樣管路91吸入采樣氣流來用于分析,或者也可以是主流型的,其中分析發(fā)生在患者分支84的氣流中。分析器通過通信線路92而將氣體濃度通信給控制單元21。氣體分析器可以為能夠測(cè)量特定氣體濃度的任意已知類型。對(duì)于C02,紅外吸收是最常用的測(cè)量原理。
[0029]圖2示出具有開放式呼吸系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的布置10。該系統(tǒng)既不具有分離的新鮮氣體供給也不具有專用驅(qū)動(dòng)氣體,而是驅(qū)動(dòng)氣體為氧氣和空氣的混合物,并且通過其吸氣分支28、分支單元82和患者分支84而直接提供給受試者的肺部12。在這種設(shè)置中,機(jī)器呼吸機(jī)回路14的吸氣輸送單元20包括兩個(gè)分離的導(dǎo)管26以用于諸如驅(qū)動(dòng)氣體的氣體。那些導(dǎo)管中的一個(gè)可用于氧氣而另一個(gè)可用于空氣。兩個(gè)導(dǎo)管26包括連接到壓縮氣體供給(未示出)的用于吸氣輸送的壓縮氣體接口 24、過濾器29、壓力調(diào)節(jié)器30、用于測(cè)量吸氣輸送流量的流量傳感器32以及流量控制閥34。這些構(gòu)件已經(jīng)在解釋圖1實(shí)施例時(shí)引入。在計(jì)量單獨(dú)的氣體流量以產(chǎn)生具有期望氧氣濃度和期望總流速的所需氣體混合物之后,將氣流融合為氣體混合物,其仍通過總流量傳感器35而被測(cè)量以用于將傳感器可操作條件的交叉引用。還期望通過壓力傳感器36來測(cè)量所融合氣體混合物的壓力。
[0030]圖2中,開放式呼吸系統(tǒng)的呼氣回路22與圖1實(shí)施例相同,也包括呼氣閥37以及可選地包括連接在呼氣閥37上游或下游的流量傳感器38。另外,在本實(shí)施例中,呼氣回路22可包括壓力傳感器53,以用于測(cè)量呼氣分支39中廣布的壓力。氣體分析同樣類似圖1。
[0031]在自動(dòng)通氣控制中,控制單元21可以利用所測(cè)量的呼出C02濃度,并通過用戶接口25將其與目標(biāo)值比較。如果測(cè)量值高于目標(biāo)值,控制單元21通過指示更大吸氣體積或更頻繁體積來增加受試者肺部通氣。相應(yīng)地,如果測(cè)量值低于目標(biāo)值,呼吸機(jī)控制減少通氣。如果值匹配則通氣保持不變。
[0032]安全通氣的需求,諸如通氣設(shè)置,在受試者之間變更很大并且與受試者大小密切相關(guān)。該通氣需求分配給呼吸體積和呼吸率。對(duì)于一個(gè)患者,安全的呼吸體積可能是700毫升,而對(duì)另一患者100毫升就可能太多。限定適當(dāng)呼吸率以匹配所需要的通氣。為了開始機(jī)械通氣,安全受試者特定通氣需求及其到構(gòu)件的最佳分配是很重要的。為了確定這些,特定呼吸(諸如測(cè)試呼吸)是有用的。特別重要的是,這一確定是初始化自動(dòng)通氣控制。
[0033]根據(jù)一實(shí)施例,呼吸可以將肺部加壓到對(duì)于任意所連接患者都安全的壓力水平。該壓力是例如10-15cmH20。圖3表示以時(shí)間為橫軸的呼吸壓力101、流量102和體積103的函數(shù)。虛線104指示吸氣周期的開始,106表示吸氣終止和呼氣開始,以及107表示呼出氣流的結(jié)束。水平線108圖示出預(yù)定呼吸氣體壓力水平,諸如測(cè)試呼吸的目標(biāo)壓力,其可以為系統(tǒng)默認(rèn)或者通過用戶接口 25由用戶給定。加壓所需要的氣體體積被確定為吸氣周期104開始到吸氣填充周期106終止之間的吸氣氣流的積分。吸氣填充壓力(如果需要)可以在沒有氣體流入或流出受試者肺部的條件下在吸氣終止106進(jìn)行測(cè)量。在該時(shí)刻,所測(cè)量的壓力等于受試者肺部壓力。預(yù)定呼吸氣體壓力水平可能與所測(cè)量值有一定程度偏離,但是該差值相對(duì)并不明顯并且因此在說明書中預(yù)定呼吸氣體壓力水平還覆蓋吸氣終止時(shí)的測(cè)量值。現(xiàn)在可以利用預(yù)定呼吸氣體壓力水平108和起始?jí)毫?10之間的差值以及各自的填充體積111(諸如正常呼吸量),計(jì)算肺部彈性性能。
[0034]測(cè)試呼吸還給出關(guān)于患者氣道狀態(tài)的信息。吸氣終止和呼氣開始106以及呼氣終止107之間的呼氣時(shí)間測(cè)量允許肺部排空的最小呼氣時(shí)間。已知這是非常重要的,因?yàn)槿绻魵獠煌暾敲淳哂凶枞詺獾赖幕颊邔⒃诜尾績(jī)?nèi)發(fā)展自發(fā)性肺部靜壓。這可能損害肺部組織并且與靜態(tài)循環(huán)壓力負(fù)載一起導(dǎo)致患者心臟過載。該最小化呼氣時(shí)間可以隨后用于控制呼吸周期以提供充分呼氣。
[0035]圖4圖示出用于確定患者特定的通氣需求的方法199。在步驟200呼吸氣體提供給患者肺部。在步驟201肺部被填充到預(yù)定呼吸氣體壓力水平108。該壓力可以是預(yù)編程的默認(rèn)值或者用戶可以根據(jù)其自身喜好而設(shè)定特定患者通氣值。該機(jī)器呼吸機(jī)回路14可以加壓布置10以及與其連接的患者肺部12上升到該預(yù)定壓力水平。如上所解釋的,該壓力可以,例如通過圖1或圖2所示的連接以測(cè)量呼吸回路壓力的壓力傳感器36、53或85來測(cè)量(該步驟未在圖4中示出),其并不非常必要,但是然而如果測(cè)試該值,那么該測(cè)量值也可以替代預(yù)定呼吸氣體壓力水平,其測(cè)量值也可以考慮作為預(yù)定呼吸氣體壓力水平,因?yàn)檫@些值之間的偏差并不明顯。這意味著如果進(jìn)行這些測(cè)量,該步驟201可以覆蓋預(yù)定壓力水平測(cè)量。
[0036]在步驟202,確定填充體積111,該填充體積111施壓肺部以實(shí)現(xiàn)從起始?jí)毫?10達(dá)到預(yù)定呼吸氣體壓力水平108。該確定可以在控制單元21中通過利用填充體積的測(cè)量值來進(jìn)行。在步驟203,可以基于呼吸氣體的預(yù)定填充體積和起始?jí)毫?10與預(yù)定呼吸氣體壓力水平108差值之間的關(guān)系,在控制單元21中確定肺部彈性性能。該計(jì)算值是這兩者的比值并且當(dāng)確定的填充體積除以起始?jí)毫皖A(yù)定呼吸氣體壓力之間的差值時(shí),該值可以被稱為順應(yīng)性C,而當(dāng)壓力差值(其是起始?jí)毫皖A(yù)定呼吸氣體壓力之間的差值)除以預(yù)定填充體積時(shí),則該值成為彈性性能。在步驟204,利用所確定的肺部彈性性能在控制單元21中確定通氣需求。
[0037]根據(jù)步驟205,在控制單元21中確定目標(biāo)呼吸體積。它可以直接基于(典型地等于)確定的填充體積111或者利用肺部彈性性能的其他一些關(guān)系。在步驟206,利用所確定的肺部彈性性能和確定的目標(biāo)呼吸體積來在控制單元21中確定呼吸率。通氣需求可以表示為呼吸率(RR)和填充體積的乘積。
[0038]在步驟207,在控制單元21控制下,在呼氣回路22中從肺部12釋放壓力以允許呼氣。壓力從預(yù)定呼吸氣體壓力水平108典型得釋放回到起始?jí)毫?10。在步驟208,在控制單元21中確定所需釋放時(shí)間。這可以稱為最小呼氣時(shí)間。在步驟209,通過控制單元21接收吸氣呼氣時(shí)間比。典型地,這由用戶通過用戶接口 25給定。根據(jù)步驟210,基于該吸氣呼氣時(shí)間比、肺部壓力釋放所需要的最小呼氣時(shí)間、以及所確定的呼吸率,可以確定呼氣時(shí)間。進(jìn)一步的,基于所確定的呼氣時(shí)間和呼吸率可以在步驟211確定吸氣時(shí)間。可以通過從確定為60/呼吸率的呼吸時(shí)間中減去確定的呼氣時(shí)間而確定吸氣時(shí)間。
[0039]圖5圖示出圖4中步驟203從肺部彈性性能確定呼吸率的方法的詳細(xì)實(shí)例。圖5的步驟203、205和206等同于圖4的相應(yīng)步驟。
[0040]在步驟220,從確定的肺部彈性性能中估計(jì)受試者大小,因?yàn)榉尾繌椥孕阅艹尸F(xiàn)出與受試者大小良好的相關(guān)性。受試者大小可以為受試者體重、身高或體表面積。這種關(guān)系可以在醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)中獲得。
[0041]醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)也提供受試者解剖無效腔(其是受試者氣道的氣體容積)以及所估計(jì)的受試者大小之間的相關(guān)性。此解剖無效腔提供了呼吸氣體通路至和自肺部,其中呼吸氣體和血液循環(huán)之間進(jìn)行氣體交換。因此,在吸氣起始時(shí),該解剖無效腔填充滿之前呼氣的氣體,其將在新的新鮮呼吸空氣之前首先被吸回到肺部。因?yàn)榇诉€原體積已經(jīng)與肺濃度平衡,因此其不再任何更多地提高肺泡氣體交換。此外,在吸氣終止時(shí),這一解剖無效腔充滿了新鮮吸入氣體,其在呼氣開始時(shí)變得最先呼出而不參與肺泡氣體交換。利用該關(guān)系,在步驟221估計(jì)連續(xù)的無效腔,其描繪受試者氣道的氣體容積,其是解剖無效腔、以及患者分支84?;颊叻种н€包括吸氣開始時(shí)的呼出的氣體,因?yàn)楹舫龊臀霘怏w都通過該管道。因此該連續(xù)的無效腔是肺部肺泡中未進(jìn)行充分受試者氣體交換的呼吸氣體體積,換句話說其是呼吸體積的一部分,該體積在肺部肺泡中并不參與受試者氣體交換。根據(jù)步驟205所確定的目標(biāo)呼吸體積和估算的連續(xù)的無效腔的差異,在步驟222確定目標(biāo)肺泡呼吸體積。
[0042]科學(xué)研究已經(jīng)報(bào)道能量消耗和患者大小之間的相關(guān)性。利用該相關(guān)性,在步驟223估計(jì)能量消耗。代謝C02產(chǎn)生率和估算的能量消耗之間的關(guān)系也是公知的,并且利用該關(guān)系,在步驟224估算代謝二氧化碳(C02)的產(chǎn)生率。
[0043]在步驟226,根據(jù)所估計(jì)的代謝C02的產(chǎn)生率和步驟225中接收到的目標(biāo)端正常呼吸C02濃度的比率,確定目標(biāo)肺泡通氣要求。因此可以通過與肺部彈性性能相關(guān)的代謝來確定目標(biāo)肺泡通氣要求并且可以從肺部彈性性能確定。肺泡通氣要求可以表示為呼吸率(RR)和肺泡呼吸體積之間的乘積。目標(biāo)端正常呼吸C02濃度可以由用戶通過用戶接口 25給出。將確定的目標(biāo)肺泡通氣要求除以確定的目標(biāo)肺泡呼吸體積,給出呼吸率。因此,圖4和圖5的步驟通過測(cè)量肺部彈性性能和最小化肺部排空時(shí)間的測(cè)試呼吸,而建立了一組初始受試者特定通氣參數(shù)以開始受試者通氣。該組初始參數(shù)可以包括填充體積、吸氣時(shí)間和呼氣時(shí)間。在體積控制模式下,如果機(jī)器呼吸機(jī)回路14被編程以輸送氣體,那么填充體積可以直接使用。備選地,可以編程機(jī)器呼吸機(jī)回路14以在吸氣階段達(dá)到和保持恒定壓力。在該壓力控制通氣模式中,測(cè)量施壓所需要的填充體積。在呼吸后,可以將所確定的呼吸體積和目標(biāo)呼吸體積比較,并且為下一呼吸修改通氣壓力以便將填充體積與目標(biāo)呼吸體積匹配。
[0044]如可以在上文中理解的,根據(jù)所描述的一些實(shí)施例,有利的是適合受試者特性的初始通氣需求可以通過測(cè)試呼吸來確定。在該呼吸中,對(duì)肺部施壓到對(duì)任意患者安全的壓力水平,例如10cmH20并且例如利用流量傳感器32、56、66測(cè)量所需要的氣體體積(dV)。該體積和壓力變化之間的關(guān)系表示患者肺部的彈性性能。肺部彈性能也與患者生理特性相關(guān)。該肺部彈性性能確定最佳通氣模式。因?yàn)閺椥孕阅芸赡苡捎诨颊叻尾坎∽兌淖?,因此這給出基礎(chǔ)來更優(yōu)于患者人口統(tǒng)計(jì)信息而最佳化通氣。
[0045]如上文中所進(jìn)一步解釋的,最廣泛公知的彈性肺特性是順應(yīng)性,這是以C= dV/dP計(jì)算。C與各種生理的患者特性的相關(guān)性被廣泛公布。在前面所討論的一些實(shí)施例中,可以有利地利用這些已經(jīng)公知的相關(guān)性。
[0046]限定患者特定通氣需求的另一個(gè)特性是流動(dòng)阻力。特別是在阻塞性肺疾病中該阻力趨于增加。對(duì)于患者特定通氣需求,重要的是,呼氣時(shí)間足夠長(zhǎng)以允許在下一個(gè)吸氣之前排空肺部。由于剩余氣體體積,這將不會(huì)出現(xiàn)患者肺部保持?jǐn)U張。如果控制正確這可能有利于氣體交換,但是如果被忽視也有害于患者。
[0047]因此,本文中所公開的實(shí)施例可以提供患者特定初始通氣值。這些可能無法提供預(yù)期的目標(biāo)EtC02濃度,而是可以提供安全的開始通氣。尤其是在各種疾病中,可能需要這些初始值的偏差。因此實(shí)施例可能是有用的,例如,以確定通氣反饋的初始設(shè)置來自動(dòng)調(diào)節(jié)通氣率,以將所測(cè)量的EtC02值與臨床醫(yī)生給定目標(biāo)值匹配。
[0048]實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)新的全自動(dòng)通氣控制,而無需依賴任何未經(jīng)證實(shí)的背景信息(例如病人人口統(tǒng)計(jì))。該方法還考慮病人的氣道狀況,以允許有充足的呼氣時(shí)間排空肺部。
[0049]本書面描述使用包括最佳模式的示例來公開本發(fā)明,并且,還允許本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠制作和使用本發(fā)明。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求限定,并且,可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員所想到的其他示例。如果這樣的其他示例包括并非與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件,或如果這些示例包括與權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)的差異的等效的結(jié)構(gòu)元件,則這些示例旨在屬于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于確定患者特定的通氣需求的方法,所述方法包括: 采用機(jī)器呼吸機(jī)回路從起始?jí)毫ζ鹛峁┖粑鼩怏w至所述患者的肺部以開始吸氣; 將肺部填充至預(yù)定的呼吸氣體壓力水平; 在控制單元中確定從所述起始?jí)毫ζ饘?shí)現(xiàn)所述預(yù)定的呼吸氣體壓力水平所需的所述呼吸氣體的填充體積; 基于所述確定的所述呼吸氣體的填充體積和所述起始?jí)毫εc所述預(yù)定的呼吸氣體壓力水平中的差值之間的關(guān)系,在所述控制單元中確定肺部彈性性能;以及 在所述控制單元中至少利用所述肺部彈性性能來確定呼吸率。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,還包括在所述控制單元中確定目標(biāo)呼吸體積,其基于所述確定的所述呼吸氣體的填充體積和與所述肺部彈性性能的一些其它關(guān)系中的一個(gè);以及當(dāng)確定所述呼吸率時(shí),除利用所述肺部彈性性能外還利用所述目標(biāo)呼吸體積。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,還包括在呼氣回路中,從所述預(yù)定的呼吸氣體壓力水平釋放肺部的壓力;以及在所述控制單元中確定所述肺部的壓力的釋放所需的時(shí)間。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,還包括在所述控制單元中接收吸氣呼氣時(shí)間比;以及在所述控制單元中基于所述吸氣呼氣時(shí)間比、所述肺部的壓力的釋放所需的時(shí)間、以及所述呼吸率來確定呼氣時(shí)間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,還包括在所述控制單元中基于所述確定的呼氣時(shí)間和所述確定的呼吸率來確定吸氣時(shí)間。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述肺部彈性性能是順應(yīng)性,其是所述確定的所述呼吸氣體的填充體積和所述起始?jí)毫εc所述預(yù)定的呼吸氣體壓力水平中的差值的比值。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,還包括在所述控制單元中基于所述確定的肺部彈性性能來估計(jì)患者尺寸;在所述控制單元中基于所述估計(jì)的患者尺寸來確定連續(xù)的無效腔,該連續(xù)的無效腔是所述肺部的肺泡上未進(jìn)行充分受試者氣體交換的呼吸氣體體積;以及在所述控制單元中基于所述估計(jì)的連續(xù)的無效腔來確定目標(biāo)肺泡呼吸體積。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,所述確定的目標(biāo)肺泡呼吸體積是確定的目標(biāo)呼吸體積和所述估計(jì)的連續(xù)的無效腔的差值,其中所述確定的目標(biāo)呼吸體積是等于所述確定的所述呼吸氣體的填充體積和基于所述肺部彈性性能中的一個(gè)。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,還包括在所述控制單元中基于所述估計(jì)的患者尺寸來估計(jì)所述患者的能量消耗;在所述控制單元中基于所述估計(jì)的能量消耗來估計(jì)代謝二氧化碳產(chǎn)生率;以及在所述控制單元中接收目標(biāo)端正常呼吸二氧化碳濃度。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,還包括在所述控制單元中基于所述估計(jì)的代謝二氧化碳產(chǎn)生率和所述接收的目標(biāo)端正常呼吸二氧化碳濃度來確定目標(biāo)肺泡通氣需求。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法,其特征在于,所述確定的目標(biāo)肺泡通氣需求是所述估計(jì)的代謝二氧化碳產(chǎn)生率和所述接收的目標(biāo)端正常呼吸二氧化碳濃度的比值。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法,其特征在于,還包括在所述控制單元中通過將所述確定的目標(biāo)肺泡通氣需求除以所述確定的目標(biāo)肺泡呼吸體積來確定所述呼吸率。13.—種用于確定患者特定的通氣需求的布置,所述布置包括: 機(jī)器呼吸機(jī)回路,其構(gòu)造成連接至所述患者的肺部并且該機(jī)器呼吸機(jī)回路包括用于輸送氣流以輔助吸氣的吸氣輸送單元、用于測(cè)量所述氣流的至少一個(gè)流量傳感器、以及用于控制呼出氣體的排放的呼氣回路;以及 控制單元,其構(gòu)造成控制所述機(jī)器呼吸機(jī)回路的操作, 其中所述機(jī)器呼吸機(jī)回路構(gòu)造成從起始?jí)毫ζ鹛峁┖粑鼩怏w至所述患者的肺部以開始吸氣;以及將肺部填充至預(yù)定的呼吸氣體壓力水平;以及 其中所述控制單元構(gòu)造成基于所述測(cè)量的氣體流量,確定從所述起始?jí)毫ζ饘?shí)現(xiàn)所述預(yù)定的呼吸氣體壓力水平所需的所述呼吸氣體的填充體積;基于所述確定的所述呼吸氣體的填充體積和所述起始?jí)毫εc所述預(yù)定的呼吸氣體壓力水平中的差值之間的關(guān)系來確定肺部彈性性能;以及至少利用所述肺部彈性性能來確定呼吸率。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的布置,其特征在于,還包括氣體混合器,其構(gòu)造成提供新鮮氣體給受試者呼吸;以及呼吸回路,其構(gòu)造成將所述受試者的肺部與所述機(jī)器呼吸機(jī)回路和所述氣體混合器連接,以提供包括用于所述受試者呼吸的新鮮氣體的吸入氣體,所述呼吸回路包括具有至少三個(gè)分支的分支單元,它們中的一個(gè)用于吸入氣體、第二個(gè)用于呼出氣體并且第三個(gè)用于吸入和呼出氣體兩者。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的布置,其特征在于,所述控制單元還構(gòu)造成確定目標(biāo)呼吸體積,其基于所述確定的所述呼吸氣體的填充體積和與所述肺部彈性性能的一些其它關(guān)系中的一個(gè);以及當(dāng)確定所述呼吸率時(shí)除利用所述肺部彈性性能外還利用所述目標(biāo)呼吸體積。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的布置,其特征在于,所述機(jī)器呼吸機(jī)回路的所述呼氣回路進(jìn)一步構(gòu)造成從所述預(yù)定的呼吸氣體壓力水平釋放肺部的壓力;以及其中所述控制單元構(gòu)造成確定所述肺部的壓力的釋放所需的時(shí)間。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的布置,其特征在于,所述控制單元構(gòu)造成接收吸氣呼氣時(shí)間比;以及基于所述吸氣呼氣時(shí)間比、所述肺部的壓力的釋放所需的時(shí)間、以及所述呼吸率來確定呼氣時(shí)間。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的布置,其特征在于,所述控制單元構(gòu)造成基于所述確定的呼氣時(shí)間和所述確定的呼吸率來確定吸氣時(shí)間。19.一種用于確定患者特定的通氣需求的方法,所述方法包括: 采用機(jī)器呼吸機(jī)回路從起始?jí)毫ζ鹛峁┖粑鼩怏w給所述患者的肺部以開始吸氣; 將肺部填充至預(yù)定的呼吸氣體壓力水平; 在控制單元中確定從所述起始?jí)毫ζ饘?shí)現(xiàn)所述預(yù)定的呼吸氣體壓力水平所需的所述呼吸氣體的填充體積; 基于所述確定的所述呼吸氣體的填充體積和所述起始?jí)毫εc所述預(yù)定的呼吸氣體壓力水平中的差值之間的關(guān)系,在所述控制單元中確定肺部彈性性能; 在所述控制單元中確定目標(biāo)呼吸體積,其基于所述確定的所述呼吸氣體的填充體積和與所述肺部彈性性能的一些其它關(guān)系中的一個(gè); 在所述控制單元中利用所述肺部彈性性能和所述目標(biāo)呼吸體積來確定呼吸率; 在呼氣回路中從所述預(yù)定的呼吸氣體壓力水平起釋放肺部的壓力; 在所述控制單元中確定所述肺部的壓力的釋放所需的時(shí)間; 在所述控制單元中接收吸氣呼氣時(shí)間比; 以及在所述控制單元中基于所述吸氣呼氣時(shí)間比、所述肺部的壓力的釋放所需的時(shí)間、以及所述呼吸率來確定呼氣時(shí)間;以及 在所述控制單元中基于所述確定的呼氣時(shí)間和所述確定的呼吸率來確定吸氣時(shí)間。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其特征在于,還包括在所述控制單元中基于所述確定的肺部彈性性能來估計(jì)患者尺寸; 在所述控制單元中基于所述估計(jì)的患者尺寸來估計(jì)連續(xù)的無效腔; 在所述控制單元中基于所述估計(jì)的連續(xù)的無效腔來確定目標(biāo)肺泡呼吸體積; 在所述控制單元中基于所述估計(jì)的患者尺寸來估計(jì)所述患者的能量消耗; 在所述控制單元中基于所述估計(jì)的能量消耗來估計(jì)代謝二氧化碳產(chǎn)生率; 在所述控制單元中接收目標(biāo)端正常呼吸二氧化碳濃度; 在所述控制單元中基于所述估計(jì)的代謝二氧化碳產(chǎn)生率和所述接收的目標(biāo)端正常呼吸二氧化碳濃度來確定目標(biāo)肺泡通氣需求;以及 在所述控制單元中通過將所述確定的目標(biāo)肺泡通氣需求除以所述確定的目標(biāo)肺泡呼吸體積來確定所述呼吸率。
【文檔編號(hào)】A61M16/00GK105899249SQ201480060110
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年9月12日
【發(fā)明人】E·海諾寧, T·哈格布隆
【申請(qǐng)人】通用電氣公司
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