電腦程式產品、用於呼吸機的控制單元、呼吸機以及使用呼吸機的方法

2023-06-01 13:55:16

專利名稱：電腦程式產品、用於呼吸機的控制單元、呼吸機以及使用呼吸機的方法
技術領域：
本發明涉及用於支持模式中的呼吸機以及用於在支持模式中向病人供氣的方法。
背景技術：
用於向病人提供呼吸支持的呼吸機一般根據病人的情況可以在不同模式中工作。 如果病人表現出一些呼吸運動則支持模式常常是合適的，其中，呼吸機提供與病人自身的 呼吸運動同相(phase)的額外呼吸支持。在此情形中，必須以適當的方式監測病人自身的 呼吸運動以使呼吸機提供的呼吸支持與病人自身的呼吸同步，以使得呼吸機在病人開始吸 氣時啟動吸入相。通常，設置基於呼吸機中壓力和/或氣流的氣動觸發條件。在一些情形中，難以使供氣與病人的呼吸努力正確地同步。例如，如果存在洩漏， 則將難以設置合適的氣動觸發等級。找到合適的等級可能需要大量嘗試和出錯。特別是 在向兒童供氣時，通常會出現洩漏，因為在該情形中通常不在管道周圍使用橡皮箍袖帶 (cuff)。呼吸機與病人的呼吸周期之間的不完美同步會引起病人更多的工作。如果觸發過 於不靈敏則可能會跳過整個呼吸。如果觸發過於靈敏則可能在病人尚未準備吸氣時在呼氣 機中觸發吸入。發明目的本發明的目的是改進在支持模式中向病人供氣時的觸發條件。

發明內容
根據本發明通過一種電腦程式產品實現此目的，所述電腦程式產品包括其上 存儲有計算機可讀代碼單元的計算機可讀介質，所述計算機可讀代碼單元用於控制在支持 模式中向病人提供呼吸支持的呼吸機，所述電腦程式產品包括計算機可讀指令，所述計 算機可讀指令在控制呼吸機的控制單元中執行時將會使控制單元執行如下步驟-獲取代表病人自身呼吸功能的生物電信號的測量值；-基於生物電信號確定病人開始吸氣的至少一個時間點；-獲取要用於在所述至少一個時間點處觸發呼吸機中吸入相的測量值；_基於測量值確定吸入相的觸發條件；-當在支持模式中向病人供氣時使用觸發條件啟動吸入。還通過一種控制在支持模式中向病人提供呼吸支持的呼吸機的方法來實現此目 的，所述方法特徵在於如下步驟_測量代表病人自身呼吸功能的生物電信號；-基於生物電信號確定病人開始吸氣的至少一個時間點；-測量在所述至少一個時間點處呼吸機中的壓力；-基於測量到的壓力確定吸入相的觸發條件。
因此，根據本發明，使用Edi信號確定病人開始吸氣的時間點，並且可以基於在此 時間點處在呼吸機中執行的對壓力和/或氣流的測量調整呼吸機中吸入相的觸發條件。因 此本發明有利於適合於病人自身呼吸周期的氣動模式中的供氣。本領域的技術人員將可以理解，該方法通過優選地位於用於控制呼吸機的呼吸機 控制單元中的電腦程式執行。因此，本發明還涉及用於包括如上定義的電腦程式產品 的呼吸機的控制單元以及包括這種控制單元的呼吸機。優選地，將使控制單元把觸發條件調整基於測量值確定的量。在一個實施例中，代碼單元被布置成使控制單元基於不同呼吸中的幾個測量值確 定觸發條件，在病人開始吸氣時的時間點處獲取每個測量值。這將為觸發條件提供更準確 的值。在優選實施例中，代碼單元包括計算機可讀指令，所述計算機可讀指令在用於控 制呼吸機的控制單元中執行時將使控制單元在確定吸氣開始之後並且在測量壓力之前確 定呼吸機中的吸入相是否在吸氣開始之前觸發，如果是，則略微延遲呼吸機的吸入相直到 可以檢測到病人自身的呼吸嘗試為止。在一個實施例中，代碼單元被安排成使控制單元遞增地調整觸發條件以減小呼吸 機的吸入相的開始與病人的吸氣的開始之間的時間差。可以例如以固定增量或者以基於測 量值與觸發條件之間的差值確定的增量調整觸發條件。


下面將藉助示例並參照附圖對本發明進行更詳細的描述，在附圖中圖1示出了向病人提供呼吸支持的呼吸機。圖2示出了觸發條件過於靈敏的情形。圖3示出了觸發條件過於不靈敏的情形。圖4是發明的方法的實施例的流程圖。圖5是圖4的步驟中一個步驟的更詳細流程圖。
具體實施例方式圖1是連接到呼吸機3的病人1的示意圖。呼吸機被布置成工作在支持模式中， 但是也可以布置成工作在受控模式中。為了捕獲Edi信號，病人1插入食管導管5以從膈 膜記錄肌電信號。向呼吸機3的控制輸入7饋送並在呼吸機中的控制單元9中處理此肌電 信號(EMG信號)以生成總體信號，稱為Edi信號。根據本發明，使用與呼吸相關的諸如Edi 信號等生物電信號調整呼吸機的氣動觸發準則。通常，呼吸機包括用於監測呼吸電路1中呼吸氣體的壓力和/或氣流的記錄裝置 11。控制單元9包括處理器裝置以及至少一個電腦程式，所述電腦程式被布置成比較 病人的自身呼吸運動與呼吸機提供的呼吸支持並且在必要時調整吸入的觸發以使其與病 人自身的呼吸更好地同步。將在下面對此進行更詳細的討論。為了以通過來自呼吸機的呼吸氣體的額外氣流支持病人自身對吸入空氣的嘗試 這種方式輔助病人的呼吸，測量呼吸機中的氣流和/或壓力。與觸發設置相結合使用呼吸 機中的壓力和/或氣流傳感器以檢測病人對吸入的嘗試並且啟動吸入相。這稱作氣動觸發。可替選地，測量在朝向病人的方向上增加的氣流。理想地，此吸入相的開始應當與病人 自身的吸氣完美地同步。為了實現這一點，必須正確地設置氣流和/或壓力的閾值以使得 呼吸機中測量到的氣流和/或壓力將正好在病人開始吸氣的同時超過閾值。事實並非總是 如此，如下面將會討論的。圖2示出了如下這種情形其中，氣動觸發功能基於壓力測量並且過靈敏，使得吸 入相比於病人自身的呼吸而言在呼吸周期中觸發得過早。示出了三條曲線，沿著記為t的 時間軸變化。實線曲線代表在病人中記錄的Edi信號，S卩，它反映病人自身的呼吸運動。正 的側翼代表病人的吸氣。虛線曲線是理想的呼吸機周期，當病人開始吸氣時開始吸入(正 的側翼)。點狀曲線是在觸發條件過於靈敏時將會得到的呼吸支持的示例。在此情形中，應 當使觸發較晚開始以與病人自身的呼吸同相。如圖2中所示的過早的觸發可以由例如呼吸電路中的洩漏或者在管道中存在水 時引起的。它還可以是由於心臟運動引起的病人胸部的變化引起的振動導致的。在圖2中 所示的情形中，壓力將在第一時間點tl處下降到觸發條件以下，這在病人在第二時間點t2 處實際開始吸氣之前發生。因此，呼吸機將會在病人準備吸氣之前開始吸入支持。因此，在 此情形中，應當延遲氣動觸發以與病人自身的呼吸同相。圖3與圖2 —樣示出了氣動觸發功能基於壓力測量的情形。在圖3中，觸發功能 不夠靈敏，使得相比於病人自身的呼吸而言在呼吸周期中觸發吸入過晚。示出了三條曲線， 沿著記為t的時間軸變化。如在圖2中一樣，實線曲線代表在病人中記錄的Edi信號，即它 反映病人自身的呼吸運動。正的側翼代表病人的吸入。虛線曲線是理想的呼吸機周期，當 病人開始吸入時開始吸氣(正的側翼)。在圖3中，點狀曲線是在觸發條件過於不靈敏時將 會得到的延遲觸發的示例。在此情形中，當在時間點t3處病人開始吸氣時，壓力將會下降 但是不足以立刻觸發呼吸機中的吸入相。只有在第二時間點t4處呼吸機才開始其吸入相。 因此，在病人開始吸氣時的時間點t3與呼吸機開始吸入時的時間點t4之間將會存在延時 td0在圖2和圖3示出的兩種情形中，均可以依靠針對病人記錄的Edi信號確定正確 的觸發時間點，即病人開始吸氣時的時間點。通過監測Edi信號，可以確定病人開始吸氣的 時間點作為圖2和圖3中所示的Edi信號的正的側翼的起始。圖4中示出了本發明的方法的第一優選實施例。在該實施例以及上述圖2和圖3 中，觸發基於壓力測量。如果呼吸機支持，則本領域的技術人員可以容易地將其修改為代之 以基於氣流準則，或者基於氣流和壓力準則的組合。為了啟動該方法，在步驟S41中，在病人的至少一次呼吸期間監測Edi信號。在步 驟S42中，確定Edi信號表明在此呼吸期間病人吸氣時的兩個時間點中任何一個首先出現 的時間點，即Edi信號升高到某個預定值以上的時間點或者在達到氣動觸發條件時的時間 點。在步驟S43中，優選地，確定是否在吸氣開始之前觸發了呼吸機。如果是，則在步驟S44 中，需要延遲觸發。然後在步驟S45中確定當Edi信號表明病人吸氣時的時間點。在步驟 S45之後，或者，在步驟S43之後，如果觸發並未過早，則在步驟S46中測量吸氣開始時呼吸 機中的壓力。此壓力，即病人實際開始吸氣處的壓力在步驟S46中用作為氣動觸發條件應 當是什麼的指示。最後，在步驟S47中，將新的觸發條件設置為在接下來的呼吸中使用，或 者呈現給操作員作為提出的新設置。
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該方法可以只在一次呼吸期間執行，或者可以在幾次呼吸期間執行以獲取平均測 量值。這種平均值將很有可能提供比只在一次呼吸期間獲取的測量值更正確的、在病人自 身吸氣的開端處呼吸機中的壓力值。在兩種情形中，均可以在某些時間間隔處再次執行該 方法以確保呼吸支持的正確定時。可替選地，如果呼吸機的呼吸周期的開始與病人的呼吸 周期的開始之間的差值過大，則可以再次執行該流程。調整流程可以由操作員啟動。在並非自動調整的情況下，操作員還可以使用結果 以手動調整觸發條件，從而調整呼吸支持周期的定時。在步驟S44中，應當延遲呼吸機的觸發以使得能夠正確測量當病人開始吸氣時的 時間點處的壓力和/或氣流。因此，直到病人的吸氣已經開始之後才應當執行觸發。然而， 應當設置最大延遲，以確保呼吸支持延遲將不會對病人有害。基於在步驟S47中確定的值可以按各種方式進行對觸發條件的校正。在壓力觸發 的情形中觸發條件將是壓力值，可以將其設置成在步驟S46中測量到的壓力的函數。在幾個步驟中調整觸發條件可能是有利的。在此情形中，步驟S47將包括圖5中 所示的如下子步驟。在步驟S51中，將在步驟S43中測量到的壓力與當前應用於呼吸機中的實際觸發 條件相比較。在步驟S52中，在測量到的壓力值的方向上調整觸發條件。如果測量到的壓力值 低於將會觸發吸入相的壓力值，則應當降低閾值。如果測量到的壓力值高於將會觸發吸入 相的閾值壓力，則應當提高閾值。然而，可以步進地進行閾值的改變，以使得觸發條件將會 逐減細化。可以例如按例如每次0. lcmH20的固定增量或者以例如每次為所確定的差值的 10%的分數的形式執行這些步驟。該流程可以迭代預定次數，或者直到觸發條件與測量到 的壓力之間的差值在可接受的間隔內為止。這由圖5中的判定步驟S53表明，步驟S53在 差值低於設定限制時終止流程並且在差值仍然過大時返回步驟S51。在並非確定實際壓力 與閾值之間的差值的情況下，在判定步驟S53中，可以評估病人自身的吸氣的開始與呼吸 機的吸入相的開始之間的時間差，即根據情形而定第一時間點tl與第二時間點t2之間的 差值、或者第三時間點t3與第四時間點t4之間的差值。在此情形中，如果時間差長於例如 IOOms的預定時間，則應當重新迭代圖5的流程。預定時間可以是IOOms的量級。可以將其 確定為固定值，或者基於病人自身的呼吸周期的持續時間、或者基於吸入相確定它。優選地，在可以設置觸發條件的情況下定義壓力和/或氣流間隔，以避免把觸發 條件設置為可能對病人有害的值。另外，在步驟S44中，應當為氣動觸發設置最大延遲以避免錯過整個呼吸。此最大 延遲可以為例如300ms。它也可以基於測量到的病人呼吸周期的持續時間或者吸入相。如 果在最大延遲之後未出現Edi觸發，則可以把觸發值設置為在最大延遲處在呼吸機中測量 到的值並且可以將其用作初始值。如果無法從Edi信號檢測到呼吸運動，則仍應當在合適 的時間內把呼吸傳遞給病人。即使在並未超過最大延遲時，也應當設置將總是觸發呼吸機的最小壓力。這應當 對應於所允許的最不敏感的壓力。為了評估調整的結果，可以連續地或者以某些時間間隔確定呼吸機的氣動控制與 Edi信號之間的時間差。以此方式，可以監測時間差在時間上的改變並且可以在需要時採取適當的動作。Edi信號容易受例如病人體內較強生物電信號的影響。為了避免使用錯誤Edi信 號作為觸發條件的基礎，如果呼吸機觸發的吸入相與病人自身的吸氣之間的時間差過大， 則不應當允許自動調整。可替選地，可以使用Edi信號的質量指示，以確保Edi信號實際反 映病人的呼吸運動，而並非人工產物。在開始觸發條件的實際調整之前，通過執行圖4的步驟，測量Edi信號以及呼吸機 對於一些呼吸的呼吸周期以比較二者的定時可能是有用的。此比較將會表明相比於病人 自身的呼吸運動吸入支持是否觸發得過早或過晚，從而表明應當在哪個方向上調整觸發條 件。也可以連續地或者以某些時間間隔執行這種比較以評估對於調整觸發條件的需要。如 果Edi信號的定時與呼吸支持周期差別小於某一限制，則不需要調整。如果定時的差值超 過該限制，則應當執行如圖4中所示的調整流程。可以使用吸氣量和呼氣量之間的差值評估在調整觸發條件之前是否存在任何洩 漏。如果存在相當大的洩漏，則優選地應當限制調整後觸發的靈敏度。如上所述，觸發可以基於呼吸機中氣體的壓力或氣流。在洩漏的情形中，壓力觸發 比氣流觸發更合適，因為即使不存在病人行為洩漏也將會引起氣流。
權利要求
一種電腦程式產品，包括其上存儲有計算機可讀代碼單元的計算機可讀介質，所述計算機可讀代碼單元用於控制在支持模式中向病人提供呼吸支持的呼吸機，所述電腦程式產品包括計算機可讀指令，所述計算機可讀指令在控制呼吸機的控制單元中執行時將使控制單元執行如下步驟 獲取代表病人自身呼吸功能的生物電信號的測量值； 基於所述生物電信號確定病人開始吸氣的至少一個時間點； 獲取要用於在所述至少一個時間點處觸發呼吸機中吸入相的測量值； 基於所述測量值確定所述吸入相的觸發條件； 當在支持模式中向病人供氣時使用所述觸發條件啟動吸氣。
2.如權利要求1所述的電腦程式產品，其中，所述代碼單元包括計算機可讀指令， 所述計算機可讀指令在控制呼吸機的控制單元中執行時將會使控制單元基於不同呼吸中 的幾個測量值確定觸發條件，所述測量值中的每個測量值在病人開始吸氣時的時間點處獲 取。
3.如權利要求1或2所述的電腦程式產品，其中，所述代碼單元包括計算機可讀指 令，所述計算機可讀指令在控制呼吸機的控制單元中執行時將會使控制單元將所述觸發條 件調整基於所述測量值確定的量。
4.如在前權利要求中任一項所述的電腦程式產品，其中，所述代碼單元包括計算機 可讀指令，所述計算機可讀指令在控制呼吸機的控制單元中執行時將會使控制單元在確定 吸氣開始之後並且在測量壓力之前確定呼吸機中的吸入相是否在吸氣開始之前觸發，如果 是，則略微延遲呼吸機的吸入相直到可以檢測到病人自身的呼吸嘗試為止。
5.如在前權利要求中任一項所述的電腦程式產品，其中，所述代碼單元包括計算機 可讀指令，所述計算機可讀指令在控制呼吸機的控制單元中執行時將會使控制單元遞增地 調整所述觸發條件以減小呼吸機的吸入相的開始與病人的吸氣的開始之間的時間差。
6.如權利要求5所述的電腦程式產品，被布置成以固定增量調整所述觸發條件。
7.如權利要求5所述的電腦程式產品，被布置成以基於所述測量值與所述觸發條件 之間的差值確定的增量調整所述觸發條件。
8.一種用於呼吸機的控制單元，所述呼吸機用於支持模式中，所述控制單元包括如權 利要求1-7中任一項所述的電腦程式產品、以及用於按照所述電腦程式產品的指令控 制所述呼吸機的處理裝置。
9.一種呼吸機，用於在支持模式中向病人提供呼吸輔助，所述呼吸機包括如權利要求 8所述的用於控制呼吸機的控制單元。
10.一種控制用於在支持模式中向病人提供呼吸支持的呼吸機的方法，其特徵在於如 下步驟_測量代表病人自身呼吸功能的生物電信號； -基於所述生物電信號確定病人開始吸氣的至少一個時間點； -測量在所述至少一個時間點處呼吸機中的壓力； -基於測量到的壓力確定所述吸入相的觸發條件。
11.如權利要求10所述的方法，其中，基於不同呼吸中的幾個測量值確定所述觸發條 件，所述測量值中的每個測量值在病人開始吸氣時的時間點處獲取。
12.如權利要求10或11所述的方法，包括將觸發條件調整基於所述測量值確定的量的步驟。
13.如權利要求10-12中任一項所述的方法，包括在確定吸氣開始之後執行的如下步 驟確定呼吸機中的吸入相是否在吸氣開始之前觸發，如果是，則略微延遲呼吸機的吸入相 直到可以檢測到病人自身的呼吸嘗試為止。
14.如權利要求10-13中任一項所述的方法，包括如下步驟遞增地調整所述觸發條件 以減小呼吸機的吸入相的開始與病人的吸氣的開始之間的時間差。
15.如權利要求14所述的方法，其中，以固定增量調整所述觸發條件。
16.如權利要求14所述的方法，其中，以基於所述測量值與所述觸發條件之間的差值 確定的增量調整所述觸發條件。
全文摘要
為了在氣動模式中正確地設置觸發條件，根據以下控制呼吸機獲取代表病人自身呼吸功能的生物電信號的測量值；基於生物電信號確定病人開始吸氣的至少一個時間點；獲取要用於在所述至少一個時間點處觸發呼吸機中吸入相的測量值；基於測量值確定吸入相的觸發條件；當在支持模式中向病人供氣時使用觸發條件啟動吸氣。
文檔編號A61M16/00GK101903060SQ200780101951
公開日2010年12月1日 申請日期2007年12月20日 優先權日2007年12月20日
發明者約翰·拉格爾堡, 若阿基姆·拉克索夫 申請人:馬奎特緊急護理公司