專利名稱：用于與患者努力成比例地進行換氣的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及換氣機，且更特定來說涉及用于在動態(tài)換氣系統(tǒng)中識別時間相依信號 及/或呼吸參數(shù)的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
換氣機經(jīng)設(shè)計以用氣體給患者的肺換氣且借此在患者依靠自身呼吸的能力由于 某種原因而受損時對患者起輔助作用。換氣是通過根據(jù)規(guī)定的換氣形態(tài)向患者提供所定義 的氣體混合物實現(xiàn)的。由于每一患者可能需要不同的換氣策略，因此現(xiàn)代的換氣機可針對 個別患者的特定需要定制。現(xiàn)代的換氣機為動態(tài)系統(tǒng)，其動態(tài)行為及輸出(例如遞送到患者的壓力及流量) 由例如氣體流量的輸入信號來驅(qū)動。此類換氣機的正確操作依賴于對多種呼吸參數(shù)的某一 理解，包含患者氣道的阻力及肺的順應(yīng)性。這些參數(shù)可因不同的換氣系統(tǒng)及因不同的患者 而顯著變化。在許多情況下，換氣系統(tǒng)的正確操作受到定義或估計此類參數(shù)的準確度的限 制。已開發(fā)用于識別特定個人或特定換氣情形的換氣參數(shù)的方法?？蓪⒋祟惙椒ǚ殖?兩個不同的類別靜態(tài)方法及動態(tài)方法。在靜態(tài)方法中，通常僅使用與所估計參數(shù)有關(guān)的 幾個數(shù)量測量而在系統(tǒng)的誘發(fā)平衡狀態(tài)(即，操縱)的短周期期間估計呼吸參數(shù)。相比之 下，動態(tài)方法操作以描述患者在換氣下的動態(tài)行為且通?；趯Q氣機條件的連續(xù)測量或 分段式連續(xù)測量。歷史上，在由未知輸入信號驅(qū)動的換氣系統(tǒng)的情況下，識別呼吸參數(shù)提出 了挑戰(zhàn)。此為關(guān)于涉及主動呼吸的患者及泄漏的換氣系統(tǒng)的情況，且許多現(xiàn)有方法不能提 供充分準確的結(jié)果，因為通常無法測量驅(qū)動系統(tǒng)的這些信號但在識別算法中必須計及所述 信號。舉例來說，用于估計患者呼吸努力的各種方法不準確，且因此依賴于所估計的患者努 力的動態(tài)算法通常為不適當?shù)?。在一些情況下，已使用運動方程式并僅依賴于對進出于患者的肺的氣體流量的測 量連同壓力測量估計患者呼吸努力。此方法的可靠性受到可測量到的流入和流出患者的肺 的氣體流量的準確度的限制。然而，此測量為固有地不準確的，因為其依賴于插入于患者的 氣管中的管處或附近的流量傳感器。所述流量傳感器的準確度由于從肺呼出的氣體的濕度 而顯著減小。此外，接近患者的氣管的此流量傳感器通常不存在于現(xiàn)有換氣系統(tǒng)中。因此，此項技術(shù)中存在對高級換氣系統(tǒng)及用于使用所述高級換氣系統(tǒng)的方法的需 要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及換氣機，且更特定來說涉及用于至少部分地基于基于患者的呼吸努力 而控制氣體遞送的系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的一些實施例提供允許與患者可能正依靠自身呼吸所使出的努力成比例 地為患者換氣的換氣系統(tǒng)。一些此類系統(tǒng)包含能夠執(zhí)行可從計算機可讀媒體獲得的指令的處理器。所述指令實現(xiàn)接收所測量壓力值及接收凈流量值。基于所述所測量壓力值、所述 凈流量值和患者努力之間的關(guān)系而計算患者努力值計算氣體遞送度量，其中所述氣體遞送 度量作為所述患者努力值的函數(shù)而變化。所述指令進一步可執(zhí)行以致使按照所述氣體遞送 度量而遞送氣體。在一些實例中，所述氣體遞送度量選自壓力及流量，其中所述流量可以是 患者肺流量、入口氣體流量或其它可測量或所估計流量，且所述壓力可以是肺壓力及Y形 管連接處的壓力或其它可測量或所估計壓力。在前述實施例的一些實例中，所述指令進一步可執(zhí)行以基于所述患者努力值而確 定吸入階段。在一些此類實例中，在所述吸入階段期間導(dǎo)致氣體遞送。在特定實例中，所述 吸入階段是在所述所計算的患者努力值大于零時指示的。在前述實施例的各種實例中，所述患者努力值的第一函數(shù)為常數(shù)乘子。在其它實 例中，所述患者努力值的所述第一函數(shù)為非線性函數(shù)。在又一些實例中，所述患者努力值的 所述第一函數(shù)為時間變化函數(shù)。
在一些實例中，所述患者努力值是進一步通過組合選自以下各項的一個或一個以 上中間值而計算的所估計的經(jīng)正規(guī)化預(yù)測誤差、經(jīng)濾波壓力值、回歸向量及參數(shù)向量的當 前估計值。在前述實施例的一些實例中，用于計算患者努力值的關(guān)系為參數(shù)化系統(tǒng)輸入對輸 出關(guān)系。在一些實例中，所述參數(shù)化系統(tǒng)輸入對輸出關(guān)系為以下回歸形式
權(quán)利要求
1.一種換氣系統(tǒng)，其包括處理器，其以可通信方式耦合到計算機可讀媒體，其中所述計算機可讀媒體包含可由 所述處理器執(zhí)行以進行以下操作的指令 接收所測量壓力值； 接收凈流量值；基于患者努力、所述所測量壓力值和所述凈流量值之間的關(guān)系而計算患者努力值； 計算氣體遞送度量，其中所述氣體遞送度量作為所述患者努力值的函數(shù)而變化；及 致使按照所述氣體遞送度量而遞送氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述氣體遞送度量選自壓力及流量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述流量選自患者肺流量及入口氣體流量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述壓力選自肺壓力及Y形管壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換氣系統(tǒng)，其中所述計算機可讀媒體進一步包含可由所述處 理器執(zhí)行以進行以下操作的指令基于所述患者努力值而確定吸入階段。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的換氣系統(tǒng)，其中所述吸入階段是在所述所計算的患者努力值 大于零時指示的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的換氣系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)可操作以在所述所確定的吸入階段 期間遞送所述氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換氣系統(tǒng)，其中所述患者努力值的函數(shù)為常數(shù)乘子。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換氣系統(tǒng)，其中所述患者努力值的函數(shù)為非線性函數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換氣系統(tǒng)，其中所述患者努力值的函數(shù)為時間變化函數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換氣系統(tǒng)，其中所述患者努力值是進一步基于使用所述所 測量壓力值及所述凈流量值計算的一個或一個以上中間值的組合而計算的，所述一個或一卜以上中間值選自所估計的經(jīng)正規(guī)化預(yù)測誤差(O、經(jīng)濾波壓力值(2)、回歸向量(</)及 參數(shù)向量(Θ)的當前所估計值。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換氣系統(tǒng)，其中所述關(guān)系為參數(shù)化系統(tǒng)輸入對輸出關(guān)系。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述參數(shù)化系統(tǒng)輸入對輸出關(guān)系為以下回歸形 式:2 = eV + frf。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述參數(shù)化系統(tǒng)輸入對輸出關(guān)系是從轉(zhuǎn)移函數(shù)導(dǎo)出的。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的換氣系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)移函數(shù)是從以下模型導(dǎo)出1CtMpCr 0+010 —
16. 一種用于呼吸支持的方法，所述方法包括測量壓力并提供所測量壓力；測量入口流量及出口流量，并提供所測量凈流量使用與所述所測量壓力有關(guān)的第一值、與所述所測量凈流量有關(guān)的第二值和與患者努 力有關(guān)的第三值之間的關(guān)系從所述所測量壓力及所測量凈流量計算患者努力的估計；及 與患者努力的所述估計成比例地供應(yīng)氣體。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中與患者努力的所述估計成比例地供應(yīng)所述氣體 包含以與患者努力的所述估計成比例的壓力供應(yīng)所述氣體。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中與患者努力的所述估計成比例地供應(yīng)所述氣體 包含以與患者努力的所述估計成比例的流量供應(yīng)所述氣體。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中患者努力的所述估計進一步基于從所述所測量 壓力及所測量凈流量導(dǎo)出的一個或一個以上中間值的組合，所述一個或一個以上中間值選 自所估計的經(jīng)正規(guī)化預(yù)測誤差(O、經(jīng)濾波壓力值(Z)、回歸向量(伊『)及參數(shù)向量(Θ) 的當前所估計值。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中從以下各項選擇所述第二值所述所測量凈流 量的經(jīng)濾波版本及所述所測量凈流量。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中從以下各項選擇所述第一值所述所測量壓力 的經(jīng)濾波版本及所述所測量壓力。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述關(guān)系為參數(shù)化系統(tǒng)輸入對輸出關(guān)系。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述參數(shù)化系統(tǒng)輸入對輸出關(guān)系為以下回歸形 式
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中從轉(zhuǎn)移函數(shù)導(dǎo)出所述參數(shù)化系統(tǒng)輸入對輸出關(guān)系。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中從以下模型導(dǎo)出所述轉(zhuǎn)移函數(shù)
26. 一種換氣系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 氣體入口 ； 氣體出口 ；管，其耦合所述氣體入口與所述氣體出口 ；壓力傳感器，其中所述壓力傳感器可操作以提供指示所述管中的壓力的所測量壓力值；第一流量傳感器，其中所述第一流量傳感器可操作以提供指示與所述氣體入口相關(guān)聯(lián) 的流量的入口流量值；第二流量傳感器，其中所述第二流量傳感器可操作以提供指示與所述氣體出口相關(guān)聯(lián) 的流量的出口流量值；及處理器，其以可通信方式耦合到計算機可讀媒體，其中所述計算機可讀媒體包含可由 所述處理器執(zhí)行以進行以下操作的指令 接收所測量壓力值；接收凈流量值；基于患者努力、所述所測量壓力值和所述凈流量值之間的關(guān)系而計算患者努力值； 計算作為所述患者努力值的第一函數(shù)而變化的氣體遞送度量； 基于所述患者努力值而確定吸入階段；及 致使按照所述氣體遞送度量而遞送氣體。
全文摘要
本發(fā)明的各種實施例提供用于呼吸支持的系統(tǒng)、方法及裝置。作為一個實例，揭示一種換氣系統(tǒng)(1)，所述換氣系統(tǒng)包含計算機可讀媒體，所述計算機可讀媒體包含可由處理器執(zhí)行以接收所測量壓力值及凈流量值的指令。基于患者努力、所述所測量壓力值和所述凈流量值之間的關(guān)系而計算患者努力值(55)。所述指令進一步可執(zhí)行以計算作為所述患者努力值的函數(shù)而變化的氣體遞送度量。接著致使按照所述氣體遞送度量而遞送氣體。
文檔編號A61M16/10GK102056539SQ200980120725
公開日2011年5月11日 申請日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者喬恩·蓋伊, 米倫科·馬希奇 申請人:內(nèi)爾科爾普里坦貝內(nèi)特有限公司