專利名稱：鼻腔供氧、特別是氣流同步新生兒輔助供氧的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于鼻腔供氧的方法和相關(guān)裝置，尤其涉及用于與氣流同步的新生兒輔助供氧的方法和相關(guān)裝置。
更具體地，本發(fā)明涉及以上類型的方法，特別是通過由兩個鼻管組成的呼吸道假體來允許對低體重新生兒機械供氧(早產(chǎn)兒)，從而在可能時避免氣管插管。
背景技術(shù)：
眾所周知，低體重早產(chǎn)新生兒需要許多以穩(wěn)定為目的并確保其主要生命功能(尤其是呼吸)的治療干預(yù)。
實際上，呼吸衰竭是這些年幼患者發(fā)病和死亡的最常見原因。
早產(chǎn)新生兒的中度-重度呼吸衰竭的治療通過使用自動呼吸機來保持患者的自發(fā)呼吸動作而實現(xiàn)，該自動呼吸機能傳送間歇正壓(+10、+25厘米水壓)，其中空氣和氧氣流具有可變濃度(間歇正壓供氧IPPV)。
呼吸器配備有特定供氧回路，且所述回路和患者呼吸系統(tǒng)之間的連接由適當(dāng)材料和大小的軟管實現(xiàn)。所述軟管以其遠(yuǎn)端置于嬰兒氣管的第三介質(zhì)內(nèi)的方式固定。因而，建立了一個封閉的氣動系統(tǒng)，允許呼吸器產(chǎn)生的壓力波在患者呼吸器系統(tǒng)的傳送。
在過去十年中，臨床研究已清晰地顯示，在患者仍在發(fā)展的呼吸系統(tǒng)的急性和慢性障礙的發(fā)病機理的主要因素中，有必要考慮的因素包括1.呼吸器傳送的機械循環(huán)和患者自發(fā)的呼吸動作之間沒有同步(例如機械性吸氣和自發(fā)呼氣一致，呼吸系統(tǒng)內(nèi)具有高壓)。
2.由于產(chǎn)生了障礙和感染，氣管變長。
這兩個問題已分別通過同步供氧(同步IPPVSIPPV)和使用鼻管代替氣管實現(xiàn)的非侵入性供氧(鼻管IPPVNIPPV)的研制得到解決。
SIPPV通過在供氧回路和氣管之間插入一小的呼吸速度描記器實現(xiàn)，即，能感測患者自發(fā)呼吸動作引起的吸氣流的儀器。氣流信號(一旦截取到了)用電子儀器確定呼吸器(觸發(fā)系統(tǒng))機械循環(huán)的即時激活。
將該方案應(yīng)用于使用鼻管的供氧直到今天才成為可能，因為嘴巴(張開或閉合的嘴巴)和鼻孔層上的可變壓力泄漏不允許使用氣流信號來激活觸發(fā)系統(tǒng)。實際上，信號并不穩(wěn)定且其強度變化太大，不適用于目前本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的觸發(fā)系統(tǒng)。
另一方面，除了所述IPPV的副作用之外，鼻腔供氧期間缺乏同步性主要決定醫(yī)療效果的高度可變性。實際上，在呼吸回路和空氣通路(氣管)之間不再存在任何封閉系統(tǒng)，僅當(dāng)在患者自發(fā)吸氣步驟傳遞時，即聲門(聲帶)張大以使氣流容易通過時，呼吸器產(chǎn)生的壓力波才在肺部層上傳送。在患者自發(fā)呼氣步驟期間傳遞壓力導(dǎo)致氣體從嘴巴呼出并繞過胃部層，同時有危險的腹部膨脹可能。為了實現(xiàn)新生兒非侵入性同步供氧(nSIPPV)，已使用了能檢測腹腔壓力上升、伴以橫隔膜(即主要呼吸肌)收縮的儀器“腹腔膜片”。因為由患者的自發(fā)動作未完成供氧導(dǎo)致的大量失敗激活，所述方案很快呈現(xiàn)出顯著的限制性。這涉及危險的后果，首先是甚至可導(dǎo)致低體重新生兒大腦損傷的換氣過度。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供允許使用與氣流同步的鼻管供氧以治療早產(chǎn)新生兒的呼吸衰竭的方法，所述方法允許區(qū)分由泄漏確定的自發(fā)氣流所確定的氣流信號，并提供用于確保每次操作都統(tǒng)一的穩(wěn)定和統(tǒng)一的信號。
本發(fā)明的第二個目的是允許調(diào)整多個參數(shù)。
本發(fā)明的第三個目的是在輔助呼吸的每個步驟期間允許可能的自發(fā)呼吸動作。
本發(fā)明的另一個目的是提供實現(xiàn)以上方法所必需的儀器和相關(guān)裝置。
因此，本發(fā)明的特定目的是用于鼻腔供氧和相關(guān)裝置的、特別是用于氣流同步的新生兒輔助供氧的方法，其中F(t)是與供氧氣流成比例的信號，包括以下步驟(a)吸氣，具有時間長度Ti，在此期間空氣以吸氣壓力引入；(b)呼氣，具有時間長度Te，在此期間空氣的引入中斷；(c)返回步驟(a)；其特征在于，它包括氣流閾值Ftr，且在所述呼氣步驟(b)期間，提供以下步驟(b1)在激活泄漏的計算之前的等待步驟，具有時間長度γ；(b2)計算泄漏的步驟，時間長度為δ，所以γ+δ＝Te，其中如果通過測得信號F(t)的算法處理而獲得的標(biāo)準(zhǔn)化信號F’(t)超過了閾值Ftr，則檢測自發(fā)呼吸動作并再次激活吸氣步驟(a)。
根據(jù)本發(fā)明，所述算法可提供以下分步驟-F(t)信號的采樣；-對于每個樣本計算變量平均值M(t)，Ti+γ＜t＜Ti+Te；-根據(jù)公式F’(t)＝F(t)-M(t)，(對每個t值)計算F’(t)信號。
仍然根據(jù)本發(fā)明，所述變量平均值M(t)根據(jù)以下公式計算M(t)=Σi=1NFi(t)N,]]>對于Ti+γ＜t＜Ti+Te其中i是對F(t)樣本編號的下標(biāo)；N是用于計算泄漏(b2)的樣本數(shù)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，平均值的計算對在步驟(b2)期間獲得的每個樣本進(jìn)行，每次插入所獲得的新值。
較佳地，根據(jù)本發(fā)明所述樣本的數(shù)量N可達(dá)16。
根據(jù)本發(fā)明，步驟(b2)可進(jìn)一步分成兩個步驟，持續(xù)時間分別為α和β，使得γ＝α+β-第一進(jìn)一步等待步驟；-用于確認(rèn)自發(fā)動作出現(xiàn)的第二步驟，其中如果F’(t)超過閾值Ftr，則再次激活步驟(a)。
根據(jù)本發(fā)明，所述時間間隔γ有利地可包括在0.20～0.25秒的范圍內(nèi)，最好為0.20秒。
還是根據(jù)本發(fā)明，所述時間間隔α可包括在0.20～0.25秒的范圍內(nèi)，最好為0.20秒。
根據(jù)本發(fā)明，在所述方法中，在步驟b(2)期間，如果信號F’(t)取值為Ftr(其中Ti+γ+α＜t＜Ti+γ+δ)，則可再次激活吸氣步驟(a)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，在步驟(b2)期間，在時間間隔δ內(nèi)記憶呼氣結(jié)束時的壓力是可能的，且在步驟(a)結(jié)束時記憶吸氣壓力的最大值也是可能的。
根據(jù)本發(fā)明，所述吸氣時間間隔Ti和/或所述呼氣時間間隔Te最好可變化。
此外，根據(jù)本發(fā)明所述Ftr閾值可變化。
本發(fā)明的又一個目的是用于實現(xiàn)所述方法的裝置，其特征在于，它包括處理和控制單元；適合由用戶調(diào)節(jié)操作參數(shù)的接口裝置；鼻腔供氧的回路；以及激活-停用吸氣步驟的電閥，所述電閥與鼻腔呼吸的所述回路相連。
根據(jù)本發(fā)明，所述鼻腔供氧回路可包括與呼吸速度描記器相連的鼻管，氣流軟管和壓力檢測軟管與之相連。
仍然根據(jù)本發(fā)明，所述裝置可包括記憶裝置和/或接口裝置，所述接口裝置包括監(jiān)視器。
此外，根據(jù)本發(fā)明，所述接口裝置可包括按鈕操作面板。
根據(jù)本發(fā)明，幫助接口裝置最好可包括多個旋鈕。
根據(jù)本發(fā)明，所述接口裝置可包括多個光學(xué)和/或聲學(xué)警報設(shè)備。
仍然根據(jù)本發(fā)明，所述參數(shù)可包括吸氣時間Ti、呼氣時間Te、呼氣氣流閾值Ftr、以及呼吸頻率。
根據(jù)本發(fā)明，所述裝置有利地可包括用于調(diào)整呼吸混合的裝置。


出于說明性而非限制性目的，現(xiàn)在將根據(jù)其較佳實施例、特別參照附圖來描述本發(fā)明，在附圖中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的用于控制鼻腔供氧的方法的流程圖；圖2示出在圖1方法期間獲得的作為時間函數(shù)的呼吸氣流信號的典型波形；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的計算泄漏和標(biāo)準(zhǔn)化的過程；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明方法的裝置的供氧回路；以及圖5示出用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明方法的裝置的接口裝置。
具體實施例方式
為了更好地理解本發(fā)明，本發(fā)明較佳實施例的操作模式將描述如下，同樣的模式也對其它實施例有效。
根據(jù)本發(fā)明的過程提供允許計算通過鼻管的輔助供氧期間的泄漏的特定子過程。這允許具有有效氣流通達(dá)新生兒或患者的指示，從而確認(rèn)對同一氣流的控制觸發(fā)。
以上過程所基于的基本假設(shè)是在呼氣結(jié)束和新的吸氣開始之間存在生理間隔，期間患者與外界沒有氣流交換。
進(jìn)行該計算的主要問題是因為供氧回路是開放的，所以確切定義吸氣結(jié)束是不可能的。
為了克服該問題，已通過實驗證實供氧回路是一開放回路，并考慮所述供氧系統(tǒng)應(yīng)用于新生兒，吸氣步驟結(jié)束起約0.2秒后患者所需的氣流相對于回路泄漏可被視為是可忽略的(有效吸氣步驟結(jié)束時)。
現(xiàn)在參看圖1，可看到描述輔助呼吸裝置的整個操作、并提供根據(jù)本發(fā)明的子過程的流程圖。
根據(jù)該流程圖，首先可看到呼吸氣流的類似獲取的步驟A。
然后，過程可提供第一循環(huán)中進(jìn)行校準(zhǔn)的步驟B’和B”。
在必須進(jìn)行所述步驟B’和B”的情形中，確定補償和觸發(fā)信號值，然后校準(zhǔn)各值。
如所眾所周知的，吸氣時間Ti和呼氣時間Te是由醫(yī)生設(shè)定的參數(shù)，它們總是在生理間隔內(nèi)。
如上所述，關(guān)鍵檢測在于將裝置置于避免吸氣氣流的假信號的環(huán)境中。實際上，如果假信號會超過醫(yī)生設(shè)定的觸發(fā)值閾值Tfr，則空氣會在新生兒不需要時強制進(jìn)入其肺部。
然后步驟C提供氣流信號的類似檢測。
顯然，在不啟動同步供氧的情形中，裝置將不幫助供氧并將產(chǎn)生非標(biāo)準(zhǔn)化的氣流，因而在由醫(yī)生設(shè)置時因泄漏而不純凈，這會在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的普通供氧裝置中發(fā)生。
相反，在啟動同步供氧的情形中，將開始計算損耗和標(biāo)準(zhǔn)化E的子過程。
泄漏計算從吸氣結(jié)束起過去時間γ后開始。更具體地，在呼吸循環(huán)的以上各個總時間中定義的Ti+Te時間，如圖2中所示，示出根據(jù)本發(fā)明方法的輔助呼吸所獲得的定性分析圖。然后，在圖3中，更詳細(xì)地查看在整個呼吸循環(huán)期間計算泄漏和標(biāo)準(zhǔn)化的子過程。
所檢測的氣流F(t)可視為在時間間隔Ti+γ＜t＜Ti+Te內(nèi)呼出氣流和回路泄漏之和，而患者呼出氣流相對于泄漏可被視為可忽略，因而所檢測的信號F(t)可僅歸結(jié)為回路泄漏。
使所有信號F(t)標(biāo)準(zhǔn)化而獲得信號F’(t)的泄漏可在時間間隔δ內(nèi)計算。
在時間間隔δ期間，自發(fā)呼吸檢測也被啟動，即如果F’(t)≥Ftr，機器同步進(jìn)入新的吸氣步驟。
通?？赡芴峁┻^程的進(jìn)一步改進(jìn)，特別地為時間間隔δ可分成兩個持續(xù)時間分別為α和β的時段。
所述時間間隔α最好持續(xù)0.2秒，且在所述間隔期間樣本檢測步驟和平均計算步驟開始。相反，自發(fā)呼吸激活步驟的真正開始在時間間隔β＝δ-α。這使得避免輔助呼吸的錯誤激活的可能性增大，在任何情形中都便于呼吸活動。
以上標(biāo)準(zhǔn)化步驟進(jìn)行如下。
每個間隔δ中對氣流信號F(t)的N個樣本的采樣，在時間間隔δ期間進(jìn)行。在本實施例中，檢測并記憶N＝16個樣本。
變量平均值M(t)實時地計算，在所收集樣本的基礎(chǔ)上變化。換言之，所述平均值M(t)基于最后N個已檢測樣本(即時包括在前一呼吸循環(huán)的δ時間間隔內(nèi))計算。在獲取每個新樣本期間，M(t)再次進(jìn)行實時計算。最早的樣本被排除在計算之外，并被新的樣本所替代。它是一種數(shù)據(jù)收集和處理模式，其中取最新的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并消除最初的數(shù)據(jù)(LIFO-后進(jìn)先出)。
在本實施例中，M(t)變量平均值信號通過以下公式獲得M(t)=Σi=1NFi(t)N,]]>對于Ti+γ＜t＜Ti+Te其中i是對F(t)樣本編號的下標(biāo)。
顯然，使用其它類型的用于計算變量平均值的算法是可能的，諸如在計算最后樣本的平均值時給出較高百分比的加權(quán)平均值。
M(t)變量平均值實時地從氣流信號F(t)中減去，得到標(biāo)準(zhǔn)化信號F’(t)F’(t)＝F(t)-M(t)，對于每個時間t。
在時間間隔γ或最好為β期間，如所述，用于輔助呼吸的過程僅當(dāng)信號F’(t)高于觸發(fā)閾值Ftr時才激活。這允許消除因回路泄漏引起的所有干擾信號。
一旦時間間隔δ結(jié)束，系統(tǒng)通常就激活輔助呼吸循環(huán)，啟動持續(xù)時間為Ti的新吸氣步驟。特別地，再參看圖1，電閥1啟動(步驟F)而泄漏計算(步驟G)停止。
在吸氣間隔Ti結(jié)束時，吸氣壓力(PIP)達(dá)最大值(步驟H)。
在出現(xiàn)人工呼吸的情形中，假設(shè)停止計算泄漏的過程，而進(jìn)入吸氣步驟。
在本實施例中，在設(shè)定間隔β中，還在對應(yīng)于時間γ和α的和(步驟M)的約0.4秒之后、即在時間間隔α結(jié)束時，計算呼氣步驟結(jié)束壓力(PEEP)。
在圖4中，可看到用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置1的一部分。特別地，可看到鼻管2加到呼吸速度描記器3上，而該呼吸速度描記器3通過接頭4加到常規(guī)供氧系統(tǒng)。軟管5用于檢測氣流。而軟管6適用于檢測壓力。
裝置1還提供用于創(chuàng)建回路內(nèi)壓力的電閥7。
現(xiàn)在參看圖5，可看到接口裝置1。所述裝置包括監(jiān)視器8、燈光指示器9和多個旋鈕10。還配備有圖中未示出的聲音報警。
顯示器8使醫(yī)務(wù)人員或護(hù)理人員能監(jiān)視呼吸頻率。如果新生兒有頻繁的自發(fā)動作以及因此引起的呼吸異常，就可立即知曉。在該情形中，醫(yī)生可更改呼吸參數(shù)、或更改呼吸混合。
視頻持續(xù)示出壓力11和氣流12的曲線圖。此外，通過呼吸調(diào)節(jié)旋鈕10設(shè)置的值在所述曲線旁示出，諸如Ti、Te、選定混合、呼吸頻率、觸發(fā)氣流值、呼吸峰值壓力(PIP)、呼氣結(jié)束壓力(PEEP)。
在異常操作情形中，裝置發(fā)出使醫(yī)務(wù)人員能立即干預(yù)的聲音信號。
裝置電氣控制單元封裝在殼體15內(nèi)。
在以上說明書的基礎(chǔ)上，可注意到根據(jù)本發(fā)明的基本特征是估算時段的特征，在此期間計算呼氣步驟中的回路泄漏是可能的，從而允許防止誤差信號的氣流信號的標(biāo)準(zhǔn)化。
本發(fā)明的第一個優(yōu)點是提出了可在集中式控制電氣系統(tǒng)中簡便實現(xiàn)的過程。
本發(fā)明的第二個優(yōu)點是在數(shù)量多得多的也允許使用氣管插管的情形中允許將鼻管用于輔助呼吸。
本發(fā)明已為了說明性而非限制性目的、根據(jù)其較佳實施例進(jìn)行了描述，但可以理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可引入更改和/改變而不背離所附權(quán)利要求所限定的相關(guān)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于鼻腔供氧和相關(guān)裝置的、特別是用于氣流同步的新生兒輔助供氧的方法，其中F(t)是與供氧氣流成比例的信號，包括以下步驟(a)吸氣，具有時間長度Ti，在此期間空氣以吸氣壓力引入；(b)呼氣，具有時間長度Te，在此期間空氣的引入中斷；(c)返回步驟(a)；其特征在于，它包括氣流閾值Ftr，且在所述呼氣步驟(b)期間，提供以下步驟(b1)在激活泄漏的計算之前的等待步驟，時間長度為γ；(b2)計算泄漏的步驟，時間長度為δ，所以γ+δ＝Te，其中如果通過測得信號F(t)的算法處理而獲得的標(biāo)準(zhǔn)化信號F’(t)超過了閾值Ftr，則檢測自發(fā)呼吸動作并再次激活吸氣步驟(a)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述算法可提供以下子步驟-F(t)信號的采樣；-對于每個樣本計算變量平均值M(t)，Ti+γ＜t＜Ti+Te；-根據(jù)公式F’(t)＝F(t)-M(t)，(對每個t值)計算F’(t)信號。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述變量平均值M(t)根據(jù)以下公式計算M(t)=Σi=1NFi(t)N,]]>對于Ti+γ＜t＜Ti+Te其中i是對F(t)樣本編號的下標(biāo)；N是用于計算泄漏(b2)的樣本數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，平均值的計算對在步驟(b2)期間獲得的每個樣本進(jìn)行，每次插入所獲得的新值。
5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述樣本的數(shù)量N為16。
6.如前面權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，步驟(b2)可進(jìn)一步分成兩個步驟，持續(xù)時間分別為α和β，使得γ＝α+β-進(jìn)一步等待的第一步驟；-用于確認(rèn)自發(fā)動作出現(xiàn)的第二步驟，其中如果F’(t)超過閾值Ftr，則再次激活步驟(a)。
7.如前面權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述時間間隔γ包括在0.20～0.25秒的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述時間間隔γ為0.20秒。
9.如前面權(quán)利要求6-8之一所述的方法，其特征在于，所述時間間隔α包括在0.20～0.25秒的范圍內(nèi)。
10.如前面權(quán)利要求6-9之一所述的方法，其特征在于，所述時間間隔α為0.20秒。
11.如前面權(quán)利要求6-10之一所述的方法，其特征在于，在所述方法中，在步驟b(2)期間，如果信號F’(t)取值為Ftr(其中Ti+γ+α＜t＜Ti+γ+δ)，則可再次激活吸氣步驟(a)。
12.如前面權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在步驟(b2)期間，在時間間隔δ內(nèi)記憶呼氣結(jié)束時的壓力是可能的。
13.如前面權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在步驟(a)結(jié)束時記憶吸氣壓力的最大值。
14.如前面權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述吸氣時間間隔為Ti。
15.如前面權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述呼氣時間間隔Te可變化。
16.如前面權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述Ftr閾值可變化。
17.用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1-16所述方法的裝置，其特征在于，它包括處理和控制單元；適合由用戶調(diào)節(jié)操作參數(shù)的接口裝置；鼻腔供氧的回路；以及用于激活-停用吸氣步驟的電閥，所述電閥與鼻腔呼吸的所述回路相連。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述鼻腔供氧回路包括與呼吸速度描記器相連的鼻管，氣流軟管和壓力檢測軟管與之相連。
19.如權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述裝置包括記憶裝置和/或接口裝置。
20.如權(quán)利要求17或19所述的方法，其特征在于，所述接口裝置包括監(jiān)視器。
21.如前面權(quán)利要求17-20之一所述的方法，其特征在于，所述接口裝置包括按鈕操作面板。
22.如前面權(quán)利要求17-21之一所述的方法，其特征在于，所述接口裝置包括多個旋鈕。
23.如前面權(quán)利要求17-22之一所述的方法，其特征在于，所述接口裝置包括多個光學(xué)和/或聲學(xué)報警設(shè)備。
24.如前面權(quán)利要求17-23之一所述的方法，其特征在于，所述參數(shù)包括吸氣時間Ti、呼氣時間Te、呼氣氣流閾值Ftr、以及呼吸頻率。
25.如前面權(quán)利要求17-24之一所述的方法，其特征在于，所述裝置包括用于調(diào)整呼吸混合的裝置。
26.如前面權(quán)利要求的每一個所述的方法和裝置，基本上如所示和所述。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于鼻腔供氧和相關(guān)裝置的、特別是用于氣流同步的新生兒輔助供氧的方法，其中F(t)是與供氧氣流成比例的信號，包括以下步驟(a)吸氣，具有時間長度Ti，在此期間空氣以吸氣壓力引入；(b)呼氣，具有時間長度Te，在此期間空氣的引入中斷；(c)返回步驟(a)；其特征在于，它包括氣流閾值Ftr，且在所述呼氣步驟(b)期間，提供以下步驟(b1)在激活泄漏的計算之前的等待步驟，時間長度為γ；以及(b2)計算泄漏的步驟，時間長度為δ，使得γ+δ＝Te，其中如果通過測得信號F(t)的算法處理而獲得的標(biāo)準(zhǔn)化信號F’(t)超過了閾值Ftr，則檢測自發(fā)呼吸動作并再次激活吸氣步驟(a)。
文檔編號A61M16/00GK1895691SQ200610077819
公開日2007年1月17日 申請日期2006年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月6日
發(fā)明者C·莫雷蒂 申請人:吉耐福里有限公司