專利名稱：用于在換氣系統中確定患者努力及/或呼吸參數的系統及方法
技術領域：
本發明涉及換氣機，且更特定來說涉及用于在動態換氣系統中識別時間相依信號 及/或呼吸參數的系統及方法。
背景技術：
換氣機經設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。換氣是通過根據規定的換氣形態向患者提供所定義 的氣體混合物實現的。由于每一患者可能需要不同的換氣策略，因此現代的換氣機可針對 個別患者的特定需要定制。現代的換氣機為動態系統，其動態行為及輸出(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動。此類換氣機的正確操作依賴于對多種呼吸參數的某一 理解，包含患者氣道的阻力及肺的順應性。這些參數可因不同的換氣系統及因不同的患者 而顯著變化。在許多情況下，換氣系統的正確操作受到定義或估計此類參數的準確度的限 制。已開發用于識別特定個人或特定換氣情形的換氣參數的方法。可將此類方法分成 兩個不同的類別靜態方法及動態方法。在靜態方法中，通常僅使用與所估計參數有關的 幾個數量測量而在系統的誘發平衡狀態(即，操縱)的短周期期間估計呼吸參數。相比之 下，動態方法操作以描述患者在換氣下的動態行為且通常基于對換氣機條件的連續測量或 分段式連續測量。歷史上，在由未知輸入信號驅動的換氣系統的情況下，識別呼吸參數提出 了挑戰。此為關于涉及主動呼吸的患者及泄漏的換氣系統的情況，且許多現有方法不能提 供充分準確的結果，因為通常無法測量驅動系統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 力的動態算法通常為不適當的。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有換氣系統中。因此，此項技術中存在對高級換氣系統及用于使用所述高級換氣系統的方法的需 要。
發明內容
本發明涉及換氣機，且更特定來說涉及用于識別動態換氣系統中的時間相依信號 及/或呼吸參數的系統及方法。本發明的各種實施例提供用于呼吸支持的方法。此類方法中的一些方法包含測量壓力、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 量壓力有關的第一值、與所述所測量凈流量有關的第二值和與患者努力有關的第三值之間 的關系來提供患者努力的預測。至少部分地基于所述患者努力的所述預測而更新中間值。 在前述實施例的一些實例中，所述方法進一步包含至少部分地基于所述中間值而計算所述 患者努力。在一些情況下，計算所述與患者努力有關的第三值包含基于以下各項中的一者 或一者以上的組合而估計患者努力所估計的經正規化預測誤差(O、經濾波壓力值(Z) 及/或回歸向量(</)。所述第一值可以是(但不限于)所測量壓力的經濾波版本或實際所 測量壓力。所述第二值可以是(但不限于)所測量凈流量的經濾波版本或實際所測量凈流 量。所述第三值可以是(但不限于)實際患者努力或患者努力導數。在一些情況下，所述中間值包含時間相依信號及/或呼吸參數。所述呼吸參數可 以是(但不限于)肺順應性(CJ、患者阻力(Rp)、管道順應性(Ct)及泄漏量(Aleak)0在前 述實施例中的特定實例中，所述中間值包含所述患者努力的時間相依估計量。所述患者努 力的所述時間相依估計量可為所述患者努力的估計。所述患者努力的此估計可基于以下各 項中的任一者所估計的經正規化預測誤差(O、經濾波壓力值⑴、回歸向量(</)及/或 前述變量的某一組合。上述關系可以是從轉移函數導出的線性回歸2 = OiV+^。在一種情況下，從系統的以下動態模型導出所述轉移函數
權利要求
1.一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的第一值、與所述所測量凈流量有關的第二值和與患者努 力有關的第三值之間的關系來提供患者努力的預測；及至少部分地基于所述患者努力的所述預測而更新中間值。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述與患者努力有關的第三值為實際患者努力。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述與患者努力有關的第三值為患者努力的導數。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述方法進一步包括 至少部分地基于所述中間值而計算所述患者努力。
5.根據權利要求4所述的方法，其中計算所述與患者努力有關的第三值包含基于選自 由以下各項組成的群組的一個或一個以上值的組合而估計患者努力所估計的經正規化預 測誤差(ε)、經濾波壓力值(ζ)、回歸向量(￠^)及參數向量(Θ)的當前所估計值。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述中間值包含來自選自以下各項的群組的一個 或一個以上變量時間相依信號及呼吸參數。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所述中間值包含呼吸參數集，且其中所述呼吸參 數集為包含選自以下各項的一個或一個以上參數的組合的向量肺順應性(CJ、患者阻力 (Rp)、管道順應性(Ct)及泄漏量(Aleak)0
8.根據權利要求1所述的方法，其中所述中間值包含患者努力的時間相依估計量。
9.根據權利要求8所述的方法，其中所述患者努力的所述時間相依估計量為患者努力 的估計。
10.根據權利要求9所述的方法，其中患者努力的所述估計基于選自由以下各項組成 的群組的一個或一個以上值的組合所估計的經正規化預測誤差(ε )、經濾波壓力值(ζ)、 回歸向量(φτ )及參數向量的當前所估計值。
11.根據權利要求1所述的方法，其中從由以下各項組成的群組選擇所述第二值所述 所測量凈流量的經濾波版本及所述所測量凈流量。
12.根據權利要求1所述的方法，其中從由以下各項組成的群組選擇所述第一值所述 所測量壓力的經濾波版本及所述所測量壓力。
13.根據權利要求1所述的方法，其中所述關系為參數化系統輸入對輸出關系。
14.根據權利要求13所述的方法，其中所述參數化系統輸入對輸出關系為以下回歸形式ζ = 7"肀α
15.根據權利要求14所述的方法，其中從轉移函數導出所述參數化系統輸入對輸出關系。
16.根據權利要求15所述的方法，其中從以下模型導出所述轉移函數
17.根據權利要求1所述的方法，其中使用近似來計算預測患者努力的估計φ<(^_{β- τφ)。
18.根據權利要求1所述的方法，其中提供所述所測量凈流量包含對至少所述入口流量與所述出口流量進行數學組合以產生所述所測量凈流量。
19.一種換氣系統，所述換氣系統包括處理器，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 所述處理器執行以進行以下操作的指令 接收壓力； 接收入口流量； 接收出口流量；至少部分地基于所述入口流量及所述出口流量而計算凈流量； 使用與所述壓力有關的第一值、與所述凈流量有關的第二值和與患者努力有關的第三 值之間的關系來提供患者努力的預測；及至少部分地基于所述患者努力的所述預測而更新中間值。
20.根據權利要求19所述的系統，其中所述計算機可讀媒體進一步包含可由所述處理 器執行以進行以下操作的指令至少部分地基于所述中間值而計算患者努力值。
21.一種用于呼吸支持的方法，所述方法包括 接收一個或一個以上參數的參數集； 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的第一值、與所述所測量凈流量有關的第二值和所述參數 集之間的關系來提供患者努力的預測；及至少部分地基于所述患者努力的所述預測而更新中間值。
22.根據權利要求21所述的方法，其中所述參數集包括與回路阻力有關的參數。
23.根據權利要求21所述的方法，其中所述參數集包括與回路順應性有關的參數。
24.一種患者換氣機，所述換氣機包括 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聯 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聯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 所述處理器執行以進行以下操作的指令 接收所述所測量壓力值； 接收所述入口流量值； 接收所述出口流量值；至少部分地基于所述入口流量值及所述出口流量值而計算所測量凈流量值； 使用與所述所測量壓力值有關的第一值、與所述所測量凈流量有關的第二值和與患者 努力有關的第三值之間的關系來提供患者努力的預測；及 至少部分地基于所述患者努力的所述預測而更新中間值。
25. 一種用于呼吸支持的方法，所述方法包括 測量壓力以產生所測量壓力； 測量流量以產生所測量流量； 使用以下動態模型
26. 一種用于呼吸支持的方法，所述方法包括測量壓力以產生所測量壓力；測量流量以產生所測量流量；使用呈回歸形式的參數化系統輸入對輸出關系,
全文摘要
本發明的各種實施例提供用于呼吸支持的系統、方法及裝置。作為一個實例，描述一種用于呼吸支持的方法，所述方法包含測量壓力、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的第一值、與所述所測量凈流量有關的第二值和與患者努力有關的第三值之間的關系來提供患者努力的預測。至少部分地基于所述患者努力的所述預測而更新中間值。
文檔編號A61B5/08GK102056538SQ200980120723
公開日2011年5月11日 申請日期2009年6月5日 優先權日2008年6月6日
發明者米倫科·馬希奇 申請人:內爾科爾普里坦貝內特有限公司