專利名稱：醫(yī)用換氣機(jī)中患者呼吸努力動(dòng)態(tài)的模型預(yù)測(cè)在線識(shí)別的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例大體來說涉及機(jī)械換氣，且更特定來說涉及用于通過使用計(jì)算高效的模型預(yù)測(cè)方法以使用患者肌肉壓力產(chǎn)生器的基于臨床的內(nèi)部模型來確定患者呼吸努力而改進(jìn)患者與換氣機(jī)之間的同步的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的換氣機(jī)經(jīng)設(shè)計(jì)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(shí)對(duì)患者起輔助作用。經(jīng)換氣患者系統(tǒng)由患者的呼吸子系統(tǒng)組成， 所述子系統(tǒng)由高度復(fù)雜的神經(jīng)中樞與生理反饋機(jī)制、換氣機(jī)的動(dòng)態(tài)與遞送算法以及臨床醫(yī)生選定(操作者)設(shè)定與協(xié)議控制?；颊吲c換氣機(jī)之間的協(xié)調(diào)及同步顯著影響患者舒適度、 治療效果及體內(nèi)平衡。因此，非常需要用于改進(jìn)患者與換氣機(jī)之間的同步的系統(tǒng)及方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述用于對(duì)患者呼吸肌肉努力的高效、連續(xù)及在線計(jì)算的系統(tǒng)及方法。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供用于基于所估計(jì)的生理呼吸肌肉努力值或從其導(dǎo)出的其它參數(shù)而配置并操作換氣系統(tǒng)以用于監(jiān)測(cè)或呼吸遞送目的的方法。接收、估計(jì)及/或測(cè)量表示與經(jīng)換氣患者系統(tǒng)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)性質(zhì)或?qū)傩韵嚓P(guān)聯(lián)的感興趣的參數(shù)的值的患者-換氣機(jī)特性。所述經(jīng)換氣患者系統(tǒng)包含患者的呼吸子系統(tǒng)及將氣體流遞送到所述患者的換氣系統(tǒng)。通過以下操作連續(xù)地執(zhí)行患者的呼吸肌肉努力的在線量化(i)基于運(yùn)動(dòng)方程式及近似臨床上觀察到的患者產(chǎn)生的肌肉壓力的函數(shù)而建立所述經(jīng)換氣患者系統(tǒng)的呼吸預(yù)測(cè)模型，( )確定所述經(jīng)換氣患者系統(tǒng)的瞬時(shí)泄漏流量值，及(iii)基于所述患者-換氣機(jī)特性及所述瞬時(shí)泄漏流量值，求解所述呼吸預(yù)測(cè)模型以提取所估計(jì)的生理呼吸肌肉努力(肌肉壓力)值。接著，基于所述所估計(jì)的生理呼吸肌肉努力值或從其導(dǎo)出的其它參數(shù)，配置并操作換氣系統(tǒng)以用于監(jiān)測(cè)或呼吸遞送目的。在前述實(shí)施例中，所述函數(shù)可為具有恒定或時(shí)變振幅的周期或半周期函數(shù)。在前述實(shí)施例的各種實(shí)例中，所述近似臨床上觀察到的患者產(chǎn)生的肌肉壓力的函數(shù)可包含呼吸吸氣及呼氣階段的近似臨床上觀察到的吸氣肌肉壓力的周期函數(shù)且所述所估計(jì)的生理呼吸肌肉壓力表示由所述患者產(chǎn)生的吸氣肌肉努力的估計(jì)。在前述實(shí)施例中的各者的背景下，可一般將所述呼吸吸氣階段的示范性周期函數(shù)表達(dá)為
權(quán)利要求
1.一種方法，其包括接收、測(cè)量或估計(jì)表示與經(jīng)換氣患者系統(tǒng)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)性質(zhì)或?qū)傩韵嚓P(guān)聯(lián)的感興趣的參數(shù)的值的一個(gè)或一個(gè)以上患者-換氣機(jī)特性，所述經(jīng)換氣患者系統(tǒng)包含患者的呼吸子系統(tǒng)及將氣體流遞送到所述患者的換氣系統(tǒng)；通過以下操作執(zhí)行所述患者的呼吸肌肉努力的量化(i)基于運(yùn)動(dòng)方程式及近似臨床上觀察到的患者產(chǎn)生的肌肉壓力的一個(gè)或一個(gè)以上函數(shù)而建立所述經(jīng)換氣患者系統(tǒng)的呼吸預(yù)測(cè)模型，(ii)確定所述經(jīng)換氣患者系統(tǒng)的瞬時(shí)泄漏流量值，及(iii)基于所述一個(gè)或一個(gè)以上患者-換氣機(jī)特性及所述瞬時(shí)泄漏流量值，求解所述呼吸預(yù)測(cè)模型以提取所估計(jì)的生理呼吸肌肉努力值；及基于所述所估計(jì)的生理呼吸肌肉努力值或從其導(dǎo)出的其它參數(shù)而配置并操作所述換氣系統(tǒng)以用于監(jiān)測(cè)或呼吸遞送目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一個(gè)或一個(gè)以上函數(shù)包括周期或半周期函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述周期或半周期函數(shù)具有恒定振幅。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述一個(gè)或一個(gè)以上周期或半周期函數(shù)具有時(shí)變振幅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述近似臨床上觀察到的患者產(chǎn)生的肌肉壓力的一個(gè)或一個(gè)以上函數(shù)包含呼吸吸氣階段的近似臨床上觀察到的吸氣肌肉壓力的周期吸氣函數(shù)，且所述所估計(jì)的生理呼吸肌肉努力值包括由所述患者產(chǎn)生的吸氣肌肉努力的估計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中一般將所述周期吸氣函數(shù)表達(dá)為
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述近似臨床上觀察到的患者產(chǎn)生的肌肉壓力的一個(gè)或一個(gè)以上函數(shù)包含呼吸呼氣階段的近似臨床上觀察到的呼氣肌肉壓力的周期呼氣函數(shù)，且所述所估計(jì)的生理呼吸肌肉努力值包括由所述患者產(chǎn)生的呼氣肌肉努力的估計(jì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中一般將所述周期呼氣函數(shù)表達(dá)為
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中假設(shè)所述呼吸預(yù)測(cè)模型在所述患者的多個(gè)呼吸循環(huán)內(nèi)有效且所述方法進(jìn)一步包括在所述患者的呼吸循環(huán)期間的預(yù)定時(shí)間窗周期性地重建、更新或優(yōu)化所述呼吸預(yù)測(cè)模型。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述求解所述呼吸預(yù)測(cè)模型以提取所估計(jì)的生理呼吸肌肉努力值包括在建立所述呼吸預(yù)測(cè)模型之后于所述多個(gè)呼吸循環(huán)中的一呼吸循環(huán)期間求解所述呼吸預(yù)測(cè)模型并針對(duì)由測(cè)量系統(tǒng)及替代現(xiàn)象對(duì)肌肉活動(dòng)的間接指示引入的時(shí)間延遲補(bǔ)償所述所估計(jì)的生理呼吸肌肉努力值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述針對(duì)時(shí)間延遲補(bǔ)償所述所估計(jì)的生理呼吸肌肉努力值涉及應(yīng)用一般表達(dá)為以下方程式的單極點(diǎn)動(dòng)態(tài)
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述求解所述呼吸預(yù)測(cè)模型以提取呼吸肌肉努力值包含在進(jìn)行的基礎(chǔ)上將所述運(yùn)動(dòng)方程式的所導(dǎo)出參數(shù)優(yōu)化為調(diào)諧到所述經(jīng)換氣患者系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述動(dòng)態(tài)包含所述患者的呼吸行為。
14.一種換氣機(jī)系統(tǒng)，其包括換氣機(jī)-患者接口，氣體流通過所述換氣機(jī)-患者接口被遞送到患者； 患者模型估計(jì)器，其可操作以接收經(jīng)換氣患者系統(tǒng)的一個(gè)或一個(gè)以上患者-換氣機(jī)特性的測(cè)量或估計(jì)，所述經(jīng)換氣患者系統(tǒng)包含所述患者的呼吸子系統(tǒng)以及吸氣及呼氣附件， 所述患者模型估計(jì)器適于通過以下操作執(zhí)行所述患者的呼吸肌肉努力的量化(i)基于運(yùn)動(dòng)方程式及近似臨床上觀察到的患者產(chǎn)生的肌肉壓力的一個(gè)或一個(gè)以上周期或半周期函數(shù)而建立所述經(jīng)換氣患者系統(tǒng)的呼吸預(yù)測(cè)模型，及( )基于所述所接收的一個(gè)或一個(gè)以上所測(cè)量或所估計(jì)特性，求解所述呼吸預(yù)測(cè)模型以提取呼吸肌肉努力值；及控制器，其可操作以基于所述呼吸肌肉努力值或者基于所述呼吸肌肉努力值導(dǎo)出的一個(gè)或一個(gè)以上其它呼吸參數(shù)而控制所述氣體流到所述患者的遞送的各種方面。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的換氣機(jī)系統(tǒng)，其中所述近似臨床上觀察到的患者產(chǎn)生的肌肉壓力的一個(gè)或一個(gè)以上周期或半周期函數(shù)包含近似臨床上觀察到的吸氣肌肉壓力的周期或半周期函數(shù)且所述呼吸肌肉努力值包括由所述患者產(chǎn)生的吸氣肌肉努力的估計(jì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的換氣機(jī)系統(tǒng)，其中吸氣的所述周期函數(shù)一般表達(dá)為 t j[f
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的換氣機(jī)系統(tǒng)，其中所述近似臨床上觀察到的患者產(chǎn)生的肌肉壓力的一個(gè)或一個(gè)以上周期或半周期函數(shù)包含近似臨床上觀察到的呼氣肌肉壓力的周期或半周期函數(shù)且所述呼吸肌肉努力值包括由所述患者產(chǎn)生的呼氣肌肉努力的估計(jì)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的換氣機(jī)系統(tǒng)，其中呼吸呼氣階段的周期函數(shù)一般表達(dá)為
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的換氣機(jī)系統(tǒng)，其中所述呼吸預(yù)測(cè)模型被假設(shè)為在所述患者的多個(gè)呼吸循環(huán)內(nèi)有效且方法進(jìn)一步包括在所述患者的呼吸循環(huán)期間的預(yù)定時(shí)間窗周期性地重建、更新或優(yōu)化所述呼吸預(yù)測(cè)模型。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的換氣機(jī)系統(tǒng)，其中所述求解所述呼吸預(yù)測(cè)模型以提取呼吸肌肉努力值包括在建立所述呼吸預(yù)測(cè)模型之后于所述多個(gè)呼吸循環(huán)中的一呼吸循環(huán)期間求解所述呼吸預(yù)測(cè)模型并校正所述呼吸肌肉努力值以計(jì)及由測(cè)量及替代現(xiàn)象對(duì)肌肉活動(dòng)的間接指示引入的時(shí)間延遲。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的換氣機(jī)系統(tǒng)，其中所述校正所述呼吸肌肉努力值以計(jì)及時(shí)間延遲涉及應(yīng)用一般表達(dá)為以下方程式的單極點(diǎn)動(dòng)態(tài)
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的換氣機(jī)系統(tǒng)，其中所述求解所述呼吸預(yù)測(cè)模型以提取呼吸肌肉努力值包含優(yōu)化所述運(yùn)動(dòng)方程式的所導(dǎo)出參數(shù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的換氣機(jī)系統(tǒng)，其中所述患者模型估計(jì)器進(jìn)一步適于確定所述經(jīng)換氣患者系統(tǒng)的瞬時(shí)泄漏流量值，且其中求解所述呼吸預(yù)測(cè)模型進(jìn)一步基于所述瞬時(shí)泄漏流量值。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的換氣機(jī)系統(tǒng)，其中所述瞬時(shí)泄漏流量值包括彈性泄漏孔口分量及非彈性泄漏孔口分量。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的換氣機(jī)系統(tǒng)，其中所述患者模型估計(jì)器進(jìn)一步適于執(zhí)行所述患者的呼吸肌肉努力的連續(xù)在線量化。
全文摘要
本發(fā)明提供用于高效地計(jì)算患者呼吸肌肉努力的系統(tǒng)及方法。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，接收、估計(jì)及/或測(cè)量表示與經(jīng)換氣患者系統(tǒng)的性質(zhì)或?qū)傩韵嚓P(guān)聯(lián)的感興趣的參數(shù)的值的患者-換氣機(jī)特性。通過以下操作連續(xù)地執(zhí)行患者的呼吸肌肉努力的在線量化(i)基于運(yùn)動(dòng)方程式及近似臨床上觀察到的患者產(chǎn)生的肌肉壓力的函數(shù)而建立所述經(jīng)換氣患者系統(tǒng)的呼吸預(yù)測(cè)模型，(ii)確定所述經(jīng)換氣患者系統(tǒng)的瞬時(shí)泄漏流量值，及(iii)基于所述患者-換氣機(jī)特性及所述瞬時(shí)泄漏流量值，求解所述呼吸預(yù)測(cè)模型以提取所估計(jì)的生理呼吸肌肉努力值。接著，基于所述呼吸肌肉努力值或從其導(dǎo)出的其它參數(shù)，配置并操作換氣系統(tǒng)以用于監(jiān)測(cè)或呼吸遞送目的。
文檔編號(hào)A61M16/00GK102164540SQ200980137894
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月25日
發(fā)明者邁赫迪·加法里 申請(qǐng)人:內(nèi)爾科爾普里坦貝內(nèi)特有限公司