用于通气机械参数估计的异常检测设备和方法技术

一种机械通气设备(10)包括：机械通气机；至少一个气道传感器(24、26)，其被配置为测量针对所述机械通气机上的患者的、作为时间的函数的气道压力和气道空气流量中的至少一个；至少一个微处理器(28、30)，其被编程为分析由所述气道传感器测量的气道压力和气道空气流量中的至少一个，以检测由所述机械通气机上的患者产生的、作为时间的函数的呼吸肌压力中的自主呼吸异常；显示部件(22)，其被配置为显示对由异常检测部件检测到的自主呼吸异常的指示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通气机械参数估计的异常检测设备和方法
下文涉及医学治疗领域、呼吸治疗领域、医学通气领域以及相关领域。
技术介绍
在接受机械通气的自主呼吸患者中，目标是配置机械通气机以支持患者的自主呼吸。为此，希望最大限度地减少患者与通气机的不同步。可能存在问题的患者与通气机的不同步的一些范例包括提早停止循环和双重努力。在提早停止循环中，通气机停止循环，使得在患者完成他/她的吸气努力之前开始呼气阶段。在双重努力中，患者在单个吸气周期内进行了两次不同的吸气努力。主动呼气是对检测有用的另一个条件。在正常呼吸努力期间，患者的膈肌运行以扩张肺部以引起吸气；呼气阶段通常是被动的并且依靠呼吸系统的弹性将空气从肺部排出。在主动呼气中，患者的呼吸肌在呼气期间主动运行以压缩肺容量。对于机械通气患者而言，这些呼吸异常和其他呼吸异常很难评估，因为通常不测量患者的呼吸努力。需要估计呼吸系统参数(例如，阻力R和弹性E)和患者吸气努力(例如，呼吸肌压力Pmus)在医学界是众所周知的。估计Pmus作为时间的函数(Pmus(t))在机械通气患者与通气机支持模态中是特别重要的，患者与通气机支持模态例如为压力支持通气(PSV)模式，其中，患者和通气机共享对呼吸系统执行的机械功。对Pmus(t)的定量评估能够用于选择由通气机输送的适当水平的通气支持，以防止患者呼吸肌萎缩和疲劳。通常用于评估患者每次呼吸做出的努力的临床参数被称为呼吸功(WoB)，并且能够在Pmus(t)的估计结果可用于呼吸时被计算出来。能够通过将Pmus(t)整合到吸气体积中而根据Pmus(t)获得WoB。然而，机械通气期间可能发生呼吸异常，这可能导致对Pmus(t)R和/或E的估计不准确。检测到这些异常能够改善对这些参数的估计。下文提供了克服上述问题和其他问题的新的且改进的系统和方法。
技术实现思路
根据一个方面，一种机械通气设备包括：机械通气机；至少一个气道传感器，其被配置为测量针对所述机械通气机上的患者的、作为时间的函数的气道压力和气道空气流量中的至少一个；至少一个微处理器，其被编程为分析由所述气道传感器测量的气道压力和气道空气流量中的至少一个，以检测所述机械通气机上的患者产生的、作为时间的函数的呼吸肌压力中的自主呼吸异常；显示部件，其被配置为显示对由异常检测部件检测到的自主呼吸异常的指示。根据另一方面，一种非瞬态存储介质存储能由一个或多个微处理器读取并运行以执行检测自主呼吸异常的方法的指令。所述方法包括：检测针对机械通气机上的患者采集的气道压力对时间信号中的峰值；并且检测例如由单次呼吸内的气道压力对时间信号中的双峰值指示的患者与通气机的不同步。根据另一方面，一种检测自主呼吸异常的方法包括：检测针对机械通气机上的患者采集的气道压力对时间信号中的峰值；并且检测由单次呼吸内的气道压力对时间信号的双峰值指示的患者与通气机的不同步。一个优点在于改进了在自主呼吸患者的机械通气期间对患者呼吸努力异常的监测。另一优点在于检测患者呼吸努力中的这种异常而无需确定患者呼吸肌压力Pmus(t)。另一优点在于响应于检测到的异常而自动调节通气机的设置。另一优点在于从呼吸机械估计的角度将呼吸分类为有利的呼吸和不利的呼吸。本领域普通技术人员在阅读和理解了下文的详细描述后将意识到本专利技术的其他优点。应当理解，任何给定的实施例可以不实现前述优点中的任一个，也可以实现前述优点中的一个、多个或全部，并且/或者可以实现其他优点。附图说明本专利技术可以采取各种部件和各种部件的布置，以及各个步骤和各个步骤的安排的形式。附图仅用于图示优选实施例的目的，而不应被解释为对本专利技术的限制。图1图解性地示出了包括呼吸努力异常检测的医学通气系统。图2示出了由图1的医学通气系统的一个或多个算法分析的信号。图3示出了由图1的医学通气系统的一个或多个算法分析的另一信号。图4图解性地示出了针对图1的医学通气系统的操作流程图。具体实施方式对呼吸系统的R(阻力)和E(弹性)的估计是重要的，因为它们向医生提供关于患者呼吸系统的机械性质的定量信息。它们也能够用于诊断呼吸系统疾病并且更好地选择适当的通气模态和治疗路径。此外，R和E也能够用于无创地估计Pmus(t)(呼吸肌压力)，作为使用食道导管的无创替代方法。假定R和E是已知的，经由以下公式(被称为肺部运动公式)估计Pmus(t)确实是可能的：其中，Paw是在通气机Y形零件处测得的压力(也被称为患者气道开口或患者口腔处的压力)，是进出患者呼吸系统的空气流量(再次在Y形零件处测得)，V是通气机输送给患者的空气的净体积(通过对流量信号随时间进行积分而测得)，P0是用于考虑呼气结束时/开始吸气时的压力的常数项。另外，1/E通常被指示为C(呼吸系统依从性)。在一些实施例中，依赖于公式(1)，与R和E同时地估计Pmus(t)。然而，专利技术人已经发现，典型的呼吸系统参数估计算法在某些条件下可能对机械通气患者产生较差的结果，例如，通气机提早停止循环，患者的双重努力以及患者的主动呼气。这种呼吸努力异常也常常是临床问题，或者需要矫正性调节机械通气机设置，例如，调节通气机循环以改善与呼吸努力的对齐。因此，除了改善呼吸系统参数估计之外，检测这样的异常具有实质性益处。根据本公开内容的一个方面的一个或多个算法能够示出机械通气患者在指示呼吸肌压力(Pmus(t))中的自主呼吸异常的某些条件下出现较差估计结果。通过分析气道压力能够检测呼吸异常。气流也会受到这些异常的影响，因此也可以被分析，但是由于气流对这些异常的反应比对气道压力的反应更慢，因此预期在气道压力信号中会观察到更强的鲜明特征。这种异常可能包括提早停止循环、双重努力和主动呼气。这些异常也能够被称为患者通气机不同步。本文所使用的术语“提早停止循环”是指通气机在患者呼吸努力停止之前停止循环的自主呼吸异常。本文所使用的术语“双重努力”是指呼吸肌压力中的自主呼吸异常，其中，患者在单次(通气机)呼吸循环中进行两次不同的呼吸。本文所使用的术语“主动呼气”是指当患者主动辅助呼气而不是被动地允许肺部弹性将气体推出时的呼吸肌压力的自主呼吸异常。本公开内容提供了一种异常检测算法，其针对每次呼吸检测通气机是否在患者努力结束之前停止循环。在进一步包括使用肺部运动公式来估计呼吸参数的实施例中，如果检测到这样的异常以指示针对该呼吸的R、E和Pmus(t)的估计结果可能不可靠，那么可以做出标示。用异常检测算法补充呼吸机械估计方法有双重优点。首先，通气机提早停止循环不是理想的临床状况。在检测到提早停止循环之后，临床医生可以选择调节通气机设置以与患者的吸气努力更好地对齐。在一些实施例中能够通过闭环控制器来自动完成对设置的调节。其次，可能影响所提出的无创呼吸系统参数估计技术的异常将被检测而有益于总体估计方法性能。这个概念能够扩展到可能其它的对呼吸机械估计方法产生不利影响的通气异常，例如，主动呼气和同一次呼吸内的患者双重努力。参考图1，图示性机械通气设备用于经由机械通气机10向患者提供机械通气，机械通气机10根据通气机设置经由进气软管14将空气流和/或压力输送到通气患者12。呼出的空气经由呼气软管16返回通气机10。在吸气期间，Y形零件或T形零件20(或者替代地为气管导管)将来自进气软管14的排出端的空气耦合到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械通气设备，包括：机械通气机(10)；至少一个气道传感器(24、26)，其被配置为测量针对所述机械通气机上的患者的、作为时间的函数的气道压力和气道空气流量中的至少一个；以及至少一个微处理器(28、30)，其被编程为分析由所述气道传感器测量的气道压力和气道空气流量中的至少一个，以检测由所述机械通气机上的患者产生的、作为时间的函数的呼吸肌压力中的自主呼吸异常；以及显示部件(22)，其被配置为显示对由异常检测部件检测到的自主呼吸异常的指示。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.19 US 62/243,1741.一种机械通气设备，包括：机械通气机(10)；至少一个气道传感器(24、26)，其被配置为测量针对所述机械通气机上的患者的、作为时间的函数的气道压力和气道空气流量中的至少一个；以及至少一个微处理器(28、30)，其被编程为分析由所述气道传感器测量的气道压力和气道空气流量中的至少一个，以检测由所述机械通气机上的患者产生的、作为时间的函数的呼吸肌压力中的自主呼吸异常；以及显示部件(22)，其被配置为显示对由异常检测部件检测到的自主呼吸异常的指示。2.根据权利要求1所述的设备，其中：所述至少一个气道传感器(24、26)包括气道压力传感器(24)，所述气道压力传感器被配置为测量作为时间的函数的气道压力；并且所述至少一个微处理器(28、30)被编程为分析由所述气道压力传感器测量的气道压力，以将包括提早停止循环事件的自主呼吸异常检测为与所述机械通气机停止循环一致的、作为时间的函数的所述气道压力中的双峰值(46、48)。3.根据权利要求1-2中的任一项所述的设备，其中：所述至少一个气道传感器(24、26)包括气道压力传感器(24)，所述气道压力传感器被配置为测量作为时间的函数的气道压力；并且所述至少一个微处理器(28、30)被编程为分析由所述气道压力传感器测量的气道压力，以将包括双重努力事件的自主呼吸异常检测为作为时间的函数的所述气道压力中的双峰值，其中，所述双峰值中的至少一个峰值与所述机械通气机(10)停止循环不一致。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的设备，其中：所述至少一个气道传感器(24、26)包括气道压力传感器(24)，所述气道压力传感器被配置为测量作为时间的函数的气道压力；并且所述至少一个微处理器(28、30)被编程为分析由所述气道压力传感器测量的气道压力，以将包括主动呼气的自主呼吸异常检测为在所述机械通气机(10)停止循环后所述气道压力的向下的斜率大于阈值。5.根据权利要求2-4中的任一项所述的设备，其中，所述至少一个微处理器(28、30)接收指示所述机械通气机(10)停止循环的信号(38)并且使用所述信号来确定所述机械通气机停止循环的时间。6.根据权利要求1所述的设备，其中：所述至少一个气道传感器(24、26)包括气道压力传感器(24)，所述气道压力传感器被配置为测量作为时间的函数的气道压力；并且所述至少一个微处理器(28、30)被编程为分析由所述气道压力传感器测量的气道压力，以将自主呼吸异常检测为单次呼吸循环内的、作为时间的函数的所述气道压力中的双峰值(46、48)。7.根据权利要求1-6中的任一项所述的患者监测设备，其中，所述至少一个气道传感器包括被配置为测量气道压力的气道压力传感器(24)和被配置为测量气道空气流量的空气流量传感器(26)，并且所述至少一个微处理器(28、30)还被编程为：基于所测量的气道压力和气道空气流量来计算一个或多个呼吸系统变量，所述一个或多个呼吸系统变量至少包括作为时间的函数的呼吸肌压力；并且其中，对所述自主呼吸异常的所述检测不使用作为时间的函数的所计算的呼吸肌压力。8.根据权利要求7所述的患者监测设备，其中：所述至少一个微处理器(28、30)被编程为检测自主呼吸异常，所述自主呼吸异常至少包括提早停止循环异常...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·比卡里奥，A·阿尔巴内塞，王东，N·W·什巴特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL