一種體外膈肌起搏與呼吸機協同送氣的方法及其裝置的製作方法
2023-04-30 03:41:26
專利名稱：一種體外膈肌起搏與呼吸機協同送氣的方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種體外膈肌起搏與呼吸機協同送氣的方法及其裝置。
背景技術：
機械通氣在急診和重症醫學領域挽救了無數呼吸衰竭患者，但機械通氣也是一把雙刃劍，在生命支持的同時也會帶來諸如呼吸機相關肺損傷(簡稱VILI)、呼吸機相關肺炎(簡稱 VAP)、呼吸機誘導的膈肌功能不全(Ventilator Induced Diaphragm Dysfunction, 簡稱VIDD)等等。VIDD是指機械通氣誘導的膈肌無力、膈肌萎縮和損傷的統稱，可造成患者吸氣能力顯著降低而難以撤下呼吸機的情況。膈肌功能被認為是決定機械通氣患者能否成功撤機的關鍵性因素，有證據表明，VIDD在機械通氣患者中十分常見，這也導致了許多患者撤機困難。臨床上撤機失敗的發生率為24%—29%，其中31%的患者死亡風險極高。這也延長了重症監護病房住院時間，額外耗費了大量的社會醫療資源，加重了病患的醫療費負擔。由於在重症醫學領域(簡稱I⑶)裡，較早引起重視的是VILI和VAP，學者們也早已致カ於解決該些病症，但主要仍然是局限於研究對呼吸機通氣模式的改善和調節來減少VILI ;而通過加強護理，減少感染和及時足量地用抗感染等藥物治療來應對VAP。而VIDD被提出並引起重視只有幾年，故目前臨床上防治VIDD並沒有十分有效的手段，臨床通常採用藥物治療的方法，藥物主要是維生素E —類的抗氧化劑、鈣蛋白酶/組織蛋白酶抑制劑、急性大劑量皮質類固醇等，但其效果都不太確切，甚至有的還會有毒且毫無作用。膈肌位於胸腔和腹腔之間，為向上膨隆呈穹隆形的扁薄闊肌，是最主要的呼吸肌，在呼吸過程中所起的作用約佔全部呼吸肌的609Γ80%。在平靜呼吸時，膈肌起主導作用，是完成呼吸泵功能的主要動カ來源。膈肌肌纖維可分為以下兩種類型1型為慢性收縮抗疲勞纖維；IIa型為快速收縮抗疲勞纖維和lib型為快速收縮易疲勞纖維。膈肌與一般骨骼肌不同的是，它平時一直以高收縮比率[收縮時間/ (收縮時間+舒張時間)]進行節律性收縮，一旦停止收縮活動，哪怕只是數小時，都會造成膈肌損傷，膈肌收縮能力減低的情況。研究發現，肺癌患者在肺癌手術的同時做極小量膈肌活檢時，因手術麻醉而進行的機械通氣維持大於4小時的話，患者即可發現膈肌損傷。即當人體必需在一段時間裡進行機械通氣時，會使包括膈肌在內的呼吸肌的活動完全靜止，造成膈肌廢用，而導致肌纖維損傷、肌肉萎縮、肌纖維重塑、興奮收縮耦聯異常，即導致VIDD。另外，機械通氣的時間不同，對膈肌損傷的程度也是不同的。膈神經則是維持呼吸功能的主要神經，由頸3 頸5神經組成，在維持正常呼吸功能中佔有重要的地位。而正常呼吸首先由中樞發放神經衝動，神經衝動沿膈神經傳播到達神經-膈肌接頭，激活肌纖維膜上的化學門控通道，Na+內流與K+外流，形成終板電位。終板電位沿肌纖維膜作短距離傳播，並具有時間與空間總和的特性，總和的電位達到肌纖維收縮的閾電位後，產生動作電位，此時神經衝動轉化為電信號，膈肌收縮，完成一次吸氣動作。
膈肌起搏器(DiaphragmPacing DP)是通過電脈衝刺激膈神經,引起膈肌持續而有節律的收縮，構成有規律而近似生理的呼吸運動的醫療設備。根據電極安放的位置膈肌起搏器分為植入式膈肌起搏器和體外式膈肌起搏器。由於植入式膈肌起搏器需要開胸手術或胸腔鏡電極植入術植入人體中，主要適用於提供長期的通氣支持，目前中國國內還無法普及植入式膈肌起搏器。體外膈肌起搏器(下文所涉及的膈肌起搏器均指該種體外膈肌起搏器EDP)是將起搏電極粘貼在頸部距膈神經最表淺部位的皮膚上進行刺激起搏，由於其無需手木，不會造成部分游離膈神經，從而降低了膈神經損傷的風險，具有結構簡單、操作方便、無創傷等優點，是ー種用於改善肺通氣、増加膈肌活動度的技術，主要用於呼吸科慢性阻塞性肺病(即C0PD)病人康復的鍛鍊，它採用的是短期規律間歇的輔助治療方式，一般對人體進行膈肌起搏在24小時內僅為2 3次，毎次持續工作的時間約為30 40分鐘。過長時間對膈神經進行電刺激，不但無助於膈肌功能的康復訓練治療，還很容易造成膈肌疲勞。·
另外，現有的體外膈肌起搏器尚無法在生物電生理的層面上與膈肌功能運動狀態智能匹配，更無法與現有的機械通氣模式配合使用，故在危重病人的救治中從未應用膈肌起搏器。前文描述的膈神經衝動轉化為電信號觸發膈肌收縮以完成一次吸氣動作的膈肌電活動稱為膈肌肌電信號(electrical activity of the diaphragm,簡稱 EAdi), EAdi 是呼吸中樞傳遞到膈肌上的神經衝動，是反映呼吸中樞驅動的最佳指標。現有技術中已可以通過食道電極探測並採集到膈肌肌電信號，並且已有利用膈肌肌電信號來控制機械通氣，如中國專利200410051035. 4《利用食道電極膈肌肌電圖出發呼吸機送氣的方法》，該專利技術雖然能提高人機的同步性，減少人機對抗，但是，仍沒能有效解決地VIDD，因為它無法改善膈肌功能受損的狀況。
發明內容
本發明的目的是提供ー種體外膈肌起搏與呼吸機協同送氣的方法，將膈肌起搏引入急診和重症醫療的機械通氣中，以便讓膈肌更多地參與到機械通氣的過程中，減緩正壓通氣所致的膈肌損傷。本發明的另ー個目的是ー種應用上述方法的與呼吸機聯動的體外膈肌起搏裝置。本發明的第一個發明目的是通過以下技術方案實現的ー種體外膈肌起搏與呼吸機協同送氣的方法，包括如下步驟( 1)將採集獲得的混有幹擾信號的膈肌肌電信號(EAdi)進行濾波降噪，獲得處理後的膈肌肌電信號；(2)對處理後的膈肌肌電信號的波峰峰值的絕對值a進行以下邏輯判斷，並作出相應的控制動作(2) —1若a〈0. 5 μ V，控制體外膈肌起搏器以1(Γ 2次/分鐘的頻率發出刺激電流，同時觸發呼吸機進行輔助通氣模式的送氣；(2) —2若0. 5彡a彡1. 0 μ V，控制體外膈肌起搏器以5 8次/分鐘的頻率發出刺激電流，同時觸發呼吸機進行輔助通氣模式的送氣；(2) —3若1. 0〈a彡2. 0 μ V，控制體外膈肌起搏器以3 4次/分鐘的頻率發出刺激電流，同時觸發呼吸機進行輔助通氣模式的送氣；(2) 一4若未採集到膈肌肌電信號，則控制呼吸機按控制通氣模式進行機械通氣，即由呼吸機按預設參數啟動後備通氣功能，同時控制體外膈肌起搏器以61次/分鐘的頻率發出刺激電流；其中，膈肌起搏器從開始發出電刺激後,持續電刺激3(Γ40分鐘後暫停電刺激，並按每24小時2 3次的頻率啟動下一周期的電刺激，每周期持續電刺激3(Γ40分鐘後暫停，如此循環往復；呼吸機則在膈肌起搏器暫停時按現有的臨床通氣方式進行工作。本發明上述步驟(2) —1 3所述的呼吸機進行輔助通氣模式和步驟(2) —4所述的控制通氣模式均是現有成熟技術，輔助通氣模式AV還包括以下具體的模式同步間歇指令通氣(SMV)、壓カ支持通氣(PSV)、持續氣道內正壓(CPAP )。控制通氣模式也包括有容量控制通氣(VCV)和壓カ控制通氣(PCV)模式等，具體模式的選擇、參數預設一般需要由臨床醫生根據具體情況來做決策。 本發明上述步驟(2) —1 3所述的同時觸發呼吸機可以採用負壓觸發方式，SP根據對膈肌肌電信號的不同的判斷結果，負壓發生器產生預定負壓，此負壓觸發呼吸機以輔助通氣模式送氣。這種呼吸機的觸發方式實際是由膈肌肌電控制產生負壓觸發的，相比於傳統的吸氣響應觸發時間是大大縮短了的。本發明上述步驟(2) — 1 3所述的同時觸發呼吸機還可以採用膈肌肌電信號直接觸發的方式，即根據對膈肌肌電信號的不同的判斷結果產生觸發信號，觸發呼吸機以輔助通氣模式送氣。本發明可以做以下的改進由於膈肌肌電信號的強信號通常附帯後續的波動小信號雜波，故膈肌起搏器在發出一次刺激電流後，會使人體膈肌產生強波，為濾除該雜波對膈肌起搏的幹擾，避免膈肌起搏器過於頻繁地發出刺激電流，本發明可以增加對實時獲得的步驟(1)的膈肌肌電信號的同一正半波或同一負半波的波峰與前一波峰的間隔時間t進行以下的邏輯判斷；(a)若t〈5s，則放棄發出刺激電流及負壓觸發呼吸機；(b)若5s < t 10s，控制執行(2) — 4所述的未採集到膈肌肌電信號時的動作。本發明所述步驟(1)中，對混有幹擾信號的膈肌肌電信號的濾波包括依次進行的高通濾波、低通濾波、50Hzエ頻濾波和ECG心電幹擾小波濾波。本發明的另ー個目的通過以下技術方案實現ー種與呼吸機聯動的體外膈肌起搏裝置，包括體外膈肌起搏器，其特徵是還設置有負壓發生器和用於獲取膈肌肌電信號的膈肌肌電信號採集模塊、用於對膈肌肌電信號進行處理的信號處理模塊、用於分析判斷膈肌肌電信號的微處理器、用於聯動控制的單片機，所述負壓發生器具有用於接入呼吸機的病人端的負壓發生端，所述膈肌肌電信號採集模塊採集的膈肌肌電信號經信號處理模塊進行信號處理，然後由微處理器分析判斷處理後的膈肌肌電信號，根據處理後的膈肌機電信號的強弱和膈肌機電信號時序上同一正半波或同一負半波的相鄰波峰的時間間隔來分別輸出對應控制信號至單片機，再由單片機輸出對應控制信號一路觸發體外膈肌起搏器工作，另一路觸發控制負壓發生器啟/停，由負壓發生端產生負壓，以聯動觸發外部的呼吸機エ作。
本發明所述信號處理模塊包括依次相連的信號放大器、模數轉換器和用於膈肌肌電信號濾波的數位訊號處理器，所述膈肌肌電信號採集模塊輸出的膈肌肌電信號經信號放大器放大後，由模數轉換器進行模數轉換，再通過數位訊號處理器進行濾波後輸出。進ー步地，本發明還加設有顯示驅動電路和用於顯示工作狀態的顯示器，所述微處理器具有顯示信號輸出端，該顯示信號輸出端經顯示驅動電路與顯示器相連。與現有技術相比，本發明技術具有以下有益效果(1)本發明首次把體外膈肌起搏EDP用於ICU中上呼吸機的危重病人的救治中，根據採集到的膈肌肌電信號經過濾波降噪處理後，對其波峰峰值的絕對值a進行邏輯判斷作為控制體外膈肌起搏器發出刺激電流及產生負壓聯動呼吸機送氣，實現在危重病人的機械通氣中匹配體外膈肌起搏，兩者智能化地同時同步間歇聯動，能夠實時地根據人體的呼吸狀況提供相應的呼吸支持及膈肌的適當刺激，在實現機械通氣更好的人機同步性、減少人機對抗、降低患者的呼吸功的同時，讓膈肌更多地參與到機械通氣過程中，從而可以有效地 降低呼吸機壓カ支持水平的需求，進行小潮氣量通氣，減緩正壓通氣所致的相關損傷。(2)本發明將體外膈肌起搏器引入急診和重症醫療中的機械通氣的聯動中，不但有助於危重病人在機械通氣的同時改善膈肌功能，保持膈肌活力，避免或者減輕VIDD，而且，本發明拓寬了呼吸機和體外膈肌起搏器分別獨立使用時的原有適用範圍，既可以最大程度地避免VILI和VAP，又可以有效地防治VIDD，為一直以來困擾ICU醫生的這三種合併症提出前所未有的解決辦法，還可以減少為避免VILI、VAP的藥物使用，減輕病患的醫療負擔和副作用；，(3)本發明可適用於需要鎮靜麻酔和完全沒有自主呼吸的病人，使這類病人逐步恢復自主呼吸成為可能；(4)本發明通過負壓發生器作為橋梁，起到了通用接ロ、無縫連接的作用，只要將負壓發生器的負壓發生端旁接至呼吸機的病人端即可觸發呼吸機送氣，從而使本發明的產品可以與目前其它品牌的呼吸機匹配聯用，達到控制呼吸機的送氣時機，易於推廣應用。
圖1為本發明控制體外膈肌起搏和呼吸機聯動的裝置的連接示意圖；圖2為正常膈肌肌電信號放大1000倍後的的波形曲線示意圖；圖3為本發明膈肌肌電信號採集模塊與信號處理模塊的連接示意圖；圖4為本發明數位訊號處理器與微處理器的連接示意圖；圖5為本發明單片機分別與負壓發生器、體外膈肌起搏器的連接示意圖；圖6為本發明負壓發生器與呼吸機的連接示意圖；圖7為本發明膈肌肌肌電信號濾波降噪的流程圖。圖中1、病人端；2、負壓發生端。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明進ー步加以闡述。ー種體外膈肌起搏與呼吸機協同送氣的方法，包括如下步驟( 1)將採集獲得的混有幹擾信號的膈肌肌電信號(EAdi)進行濾波降噪，獲得處理後的膈肌肌電信號；膈肌肌電信號(EAdi)的採集可以利用食道電極進行採集，也可以是其它常用膈肌肌電採集模塊，所獲得膈肌肌電信號是混有較大的幹擾信號的。如圖3所示，採用八通道食道管雙極電極來採集微弱的膈肌肌電信號，獲得的微弱的膈肌肌電信號先放大處理後再進行模數轉換；將採集獲得的混有幹擾信號的膈肌肌電信號進行濾波降噪，該濾波包括依次進行高通濾波、低通濾波、50Hzエ頻濾波和ECG心電幹擾小波濾波，可採用《生物醫學工程學雜誌》2009年12月第6期公開的《基於肌電圖的呼吸機人機同步新方法的研究》中提到的膈肌肌電信號信號提取/處理方法，或採用《中國生物醫學工程學報》2009年12月第6期公開的《結合QRS檢測和小波閾值的膈肌肌電信號降噪方法》中提到的膈肌肌電信號信號提取/處理方法，從而獲得膈肌肌電信號，膈肌肌電信號放大1000倍後的波形曲線如圖2所示，其呈ー強波、弱波間隔分布的波形曲線。(2)膈肌肌電信號的波峰峰值如圖2所示的ai、a2、a3、aノ ,a2 ; ,a3 ;，對處理後的膈肌肌電信號的波峰峰值的絕對值a進行以下邏輯判斷，並作出相應的控制動作·(2) 一1若a〈0. 5 μ V，此時無法自主膈肌起搏，控制體外膈肌起搏器以1(Γ 2次/分鐘的頻率發出刺激電流，同時觸發呼吸機進行輔助通氣模式的送氣；(2) — 2若0. 5彡a彡1. 0 μ V，此時仍需膈肌起搏器輔助，控制體外膈肌起搏器以5^8次/分鐘的頻率發出刺激電流，同時觸發呼吸機進行輔助通氣模式的送氣；(2) — 3若1. 0〈a ^ 2. 0 μ V，此時可自主膈肌起搏，控制體外膈肌起搏器以3 4次/分鐘的頻率發出刺激電流，同時觸發呼吸機進行輔助通氣模式的送氣；(2) — 4若未採集到膈肌肌電信號，則控制呼吸機按控制通氣模式進行機械通氣，即由呼吸機按預設參數啟動後備通氣功能，同時控制體外膈肌起搏器以61次/分鐘的頻率發出刺激電流。其中，膈肌起搏器從開始發出電刺激後，持續電刺激3(Γ40分鐘後暫停電刺激，並按每24小時2 3次的頻率啟動下一周期的電刺激，每周期持續電刺激3(Γ40分鐘後暫停，如此循環往復；呼吸機則在膈肌起搏器暫停時按現有常規的臨床通氣方式進行工作。呼吸機的輔助通氣模式(AV)是現有呼吸機的常規通氣模式，是ー種壓カ或流量起動、容量限定、容量切換的通氣方式，可保持呼吸機工作與病人吸氣同步，以利病人呼吸恢復，並減少病人作功，其包括步間歇指令通氣模式(SIMV)、壓カ支持通氣模式(PSV)、持續氣道內正壓模式(CPAP )等。輔助通氣模式下的這些通氣模式的預選擇、參數預設置由臨床醫生根據具體情況來決定。呼吸機的控制通氣模式(CV)也是現有呼吸機的常規通氣模式，定時起動，與病人的自主呼吸周期無關，即屬於非同步的通氣模式，其包括容量控制通氣模式(VCV)、壓カ控制通氣模式(PCV)。控制通氣模式下的這些通氣模式的預選擇、參數預設置由臨床醫生根據具體情況來決定。上述步驟⑵一 1 3所述的同時觸發呼吸機可以採用負壓觸發方式，即根據對膈肌肌電信號的不同的判斷結果，負壓發生器產生預定負壓，負壓發生器產生負壓後維持Is左右負壓，呼吸機即可自主工作，此負壓觸發呼吸機以輔助通氣模式送氣。上述步驟⑵一1 3所述的同時觸發呼吸機還可以採用膈肌肌電信號直接觸發的方式，即根據對膈肌肌電信號的不同的判斷結果產生觸發信號，觸發呼吸機以輔助通氣模式送氣。
膈肌起搏器發出刺激電流後，對實時獲得的步驟⑴的膈肌肌電信號的同一正半波的波峰與前一波峰的間隔時間t進行以下的邏輯判斷，其間隔時間t如圖2中所示的間隔時間 tp t2、t3 (a)若t〈5s，則放棄發出刺激電流及負壓觸發呼吸機；(b)若5s < t 10s，控制執行(2) — 4所述的未採集到膈肌肌電信號時的動作；考慮患者處於窒息或探測電極脫落，改由呼吸機按控制通氣模式進行機械通氣，即按預設參數啟動後備通氣，病人的呼吸完全由呼吸機控制通氣，同時報警。對實時獲得的步驟(1)的膈肌肌電信號的同一負半波的波峰與前一波峰的間隔時間t進行上述方法的邏輯判斷，如圖2所示的間隔時間h '、t2'、t3'。
如圖1、圖Γ5所示，ー種與呼吸機聯動的體外膈肌起搏裝置，包括體外膈肌起搏器、用於在呼吸機的病人端產生負壓的負壓發生器以及依次相連的用於獲取膈肌肌電信號的膈肌肌電信號採集模塊、用於對膈肌肌電信號進行處理的信號處理模塊、用於分析判斷膈肌肌電信號的微處理器、用於聯動控制的單片機和用於膈肌起搏的體外膈肌起搏器，負壓發生器具有用於接入呼吸機的病人端1的負壓發生端2，膈肌肌電信號採集模塊採集的膈肌肌電信號經信號處理模塊進行信號處理，然後由微處理器分析判斷處理後的膈肌肌電信號，微處理器根據處理後的膈肌機電信號的強弱和膈肌機電信號時序上同一正半波或同一負半波的相鄰波峰的時間間隔來分別輸出對應控制信號至單片機，再由單片機輸出對應控制信號一路觸發體外膈肌起搏器工作，另一路觸發控制負壓發生器啟/停，由負壓發生端產生負壓，以聯動觸發外部的呼吸機工作。其中，信號處理模塊包括依次相連的信號放大器、模數轉換器和用於膈肌肌電信號濾波的數位訊號處理器，膈肌肌電信號採集模塊輸出的膈肌肌電信號經信號放大器放大後，由模數轉換器進行模數轉換，再通過數位訊號處理器進行濾波後輸出。如圖3所示，本實施例的膈肌肌電信號採集模塊是八通道食道管雙極電極，所採集的膈肌肌電信號由8通道前置信號放大器經腳3増益放大後送至AD7866A-D模數轉換器進行模擬信號到數位訊號的轉換，信號放大器型號為INA337。隨後，在數位訊號處理器TMS320VC5416內進行高通濾波(10Hz)、低通濾波(1kHz)和小波濾波(對ECG幹擾)，濾波降噪程序流程圖見圖7。如圖4所示，本裝置還設有用於顯示工作狀態的顯示器及顯示驅動電路，微處理器具有顯示信號輸出端，該顯示信號輸出端經顯示驅動電路與顯示器相連；如圖6所示，對外部呼吸機的聯動觸發控制通過負壓發生器實現，將負壓發生器的負壓發生端2旁接至呼吸機的病人端1，令呼吸機的呼氣、吸氣管路內部產生負壓而產生氣體流動，從而觸發啟動呼吸機工作。如圖5所示，本實施例中，體外膈肌起搏器的輸出為兩通路，用於輸出兩路電刺激。其輸出的電刺激脈衝參數頻率為40Hz、脈寬為0. 3ms和幅度為0-120V自動調節。負壓發生器的的控制由單片機89C2051觸發脈衝觸發負壓發生器產生_3至-5釐米水柱負壓，使連接於呼吸機氣管插管的內徑為的0. 3膠管產生負壓，從而觸發設置在輔助通氣模式/控制通氣模式的呼吸機進行通氣支持，讓患者在膈肌起搏的同時獲得機械通氣支持。微處理器作為上位機,晶片型號為AT89C52,數位訊號處理器作為下位機,晶片型號為TMS320VC5416，上位機與下位機主從連接實現膈肌肌電信號的採集和分析處理。經過數位訊號處理器晶片TMS320VC5416處理過的膈肌肌電信號經其數據ロ D0-D7傳送到微處理器AT89C52的P1-P7輸入端。在微處理器內，如圖4所示，膈肌肌電信息及裝置的工作狀態信息經P2. 0 ロ傳送至顯示器顯示。單片機是微處理器的另ー下位機，單片機的晶片型號為89C2051。
如圖5所示，體外膈肌起搏器的起搏量通過微處理器AT89C52的P3. 2 ロ的輸出來控制單片機89C2051的P3. 1輸入端。此外，對負壓發生器的控制信號為ー個單位脈衝。由微處理器AT89C52的P3. 4 ロ發出到單片機89C2051的P3. 3端ロ，單片機輸出的同步聯動控制信號，經單片機的P3. 2 ロ控制負壓發生器和徑單片機的P1. 2 ロ控制體外膈肌起搏器，實現呼吸機和體外膈肌起搏器聯動。本發明的實施方式不限於此，根據上述內容，按照本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離本發明上述基本技術思想前提下，本發明還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均可實現本發明目的。
權利要求
1.一種體外膈肌起搏與呼吸機協同送氣的方法，其特徵在於包括如下步驟 (1)將採集獲得的混有幹擾信號的膈肌肌電信號(EAdi)進行濾波降噪，獲得處理後的膈肌肌電信號； (2)對處理後的膈肌肌電信號的波峰峰值的絕對值a進行以下邏輯判斷，並作出相應的控制動作 (2) — I若a〈0. 5 μ V，控制體外膈肌起搏器以1(Γ12次/分鐘的頻率發出刺激電流，同時觸發呼吸機進行輔助通氣模式的送氣； (2) —2若O. 5彡a彡I. O μ V，控制體外膈肌起搏器以5 8次/分鐘的頻率發出刺激電流，同時觸發呼吸機進行輔助通氣模式的送氣； (2)—3若I. 0<a ( 2. O μ V，控制體外膈肌起搏器以3 4次/分鐘的頻率發出刺激電流，同時觸發呼吸機進行輔助通氣模式的送氣； (2)— 4若未採集到膈肌肌電信號，則控制呼吸機按控制通氣模式進行機械通氣，即由呼吸機按預設參數啟動後備通氣功能，同時控制體外膈肌起搏器以61次/分鐘的頻率發出刺激電流； 其中，膈肌起搏器從開始發出電刺激後，持續電刺激3(Γ40分鐘後暫停電刺激，並按每24小時3次的頻率啟動下一周期的電刺激，每周期持續電刺激3(Γ40分鐘後暫停，如此循環往復；呼吸機則在膈肌起搏器暫停時按現有的臨床通氣方式進行工作。
2.根據權利要求I所述的體外膈肌起搏與呼吸機協同送氣的方法，其特徵在於所述步驟(2) -I 3所述的同時觸發呼吸機可以採用負壓觸發方式，即根據對膈肌肌電信號的不同的判斷結果，負壓發生器產生預定負壓，此負壓觸發呼吸機以輔助通氣模式送氣。
3.根據權利要求I所述的體外膈肌起搏與呼吸機協同送氣的方法，其特徵在於所述步驟(2) —I 3所述的同時觸發呼吸機還可以採用膈肌肌電信號直接觸發的方式，即根據對膈肌肌電信號的不同的判斷結果產生觸發信號，觸發呼吸機以輔助通氣模式送氣。
4.根據權利要求1-3任一項所述的體外膈肌起搏與呼吸機協同送氣的方法，其特徵在於增加對實時獲得的步驟(I)的膈肌肌電信號的同一正半波或同一負半波的波峰與前一波峰的間隔時間t進行以下的邏輯判斷； Ca)若t〈5s，則放棄發出刺激電流及負壓觸發呼吸機； (b)若5s< t 10s，控制執行(2)-4所述的未採集到膈肌肌電信號時的動作。
5.根據權利要求1-3任一項所述的體外膈肌起搏與呼吸機協同送氣的方法，其特徵在於所述步驟(I)中，對混有幹擾信號的膈肌肌電信號的濾波包括依次進行的高通濾波、低通濾波、50Hz工頻濾波和ECG心電幹擾小波濾波。
6.根據權利要求4所述的體外膈肌起搏與呼吸機協同送氣的方法，其特徵在於所述步驟(I)中，對混有幹擾信號的膈肌肌電信號的濾波包括依次進行的高通濾波、低通濾波、50Hz工頻濾波和ECG心電幹擾小波濾波。
7.一種應用上述方法的與呼吸機聯動的體外膈肌起搏裝置，包括體外膈肌起搏器，其特徵是還設置有負壓發生器和用於獲取膈肌肌電信號的膈肌肌電信號採集模塊、用於對膈肌肌電信號進行處理的信號處理模塊、用於分析判斷膈肌肌電信號的微處理器、用於聯動控制的單片機，所述負壓發生器具有用於接入呼吸機的病人端的負壓發生端，所述膈肌肌電信號採集模塊採集的膈肌肌電信號經信號處理模塊進行信號處理，然後由微處理器分析判斷處理後的膈肌肌電信號，根據處理後的膈肌機電信號的強弱和膈肌機電信號時序上同一正半波或同一負半波的相鄰波峰的時間間隔來分別輸出對應控制信號至單片機，再由單片機輸出對應控制信號一路觸發體外膈肌起搏器工作，另一路觸發控制負壓發生器啟/停，由負壓發生端產生負壓，以聯動觸發外部的呼吸機工作。
8.根據權利要求7所述的與呼吸機聯動的體外膈肌起搏裝置，其特徵在於所述信號處理模塊包括依次相連的信號放大器、模數轉換器和用於膈肌肌電信號濾波的數位訊號處理器，所述膈肌肌電信號採集模塊輸出的膈肌肌電信號經信號放大器放大後，由模數轉換器進行模數轉換，再通過數位訊號處理器進行濾波後輸出。
9.根據權利要求7或8所述的與呼吸機聯動的體外膈肌起搏裝置，其特徵在於所述體外膈肌起搏裝置還加設有顯示驅動電路和用於顯示工作狀態的顯示器，所述微處理器具有顯示信號輸出端，該顯示信號輸出端經顯示驅動電路與顯示器相連。
全文摘要
本發明公開了一種體外膈肌起搏與呼吸機協同送氣的方法，包括如下步驟(1)將膈肌肌電信號進行濾波降噪；(2)對處理後的膈肌肌電信號的波峰峰值的絕對值a進行以下判斷若a<0.5μV，控制體外膈肌起搏器以10~12次/分鐘的頻率發出刺激電流，同時觸發呼吸機進行輔助通氣模式的送氣；若0.5≤a≤1.0μV，控制體外膈肌起搏器以5~8次/分鐘的頻率發出刺激電流，同時觸發呼吸機進行輔助通氣模式的送氣；若1.0<a≤2.0μV，控制體外膈肌起搏器以3~4次/分鐘的頻率發出刺激電流，同時觸發呼吸機進行輔助通氣模式的送氣。本發明還公開一種與呼吸機聯動的體外膈肌起搏裝置。本發明將膈肌起搏引入急診和重症醫療的機械通氣中，讓膈肌更多地參與到機械通氣過程中。
文檔編號A61N1/36GK102949770SQ20121044891
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月9日 優先權日2012年11月9日
發明者張紅璇, 陳家良, 詹文鋒, 毛衣理, 陳淼 申請人:張紅璇