一种体外膈肌起搏与呼吸机协同送气的方法及其装置制造方法及图纸

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种体外膈肌起搏与呼吸机协同送气的方法及其装置。
技术介绍
机械通气在急诊和重症医学领域挽救了无数呼吸衰竭患者，但机械通气也是一把双刃剑，在生命支持的同时也会带来诸如呼吸机相关肺损伤(简称VILI)、呼吸机相关肺炎(简称 VAP)、呼吸机诱导的膈肌功能不全(Ventilator Induced Diaphragm Dysfunction, 简称VIDD)等等。VIDD是指机械通气诱导的膈肌无力、膈肌萎缩和损伤的统称，可造成患者吸气能力显著降低而难以撤下呼吸机的情況。膈肌功能被认为是决定机械通气患者能否成功撤机的关键性因素，有证据表明，VIDD在机械通气患者中十分常见，这也导致了许多患者撤机困难。临床上撤机失败的发生率为24%—29%，其中31%的患者死亡风险极高。这也延长了重症监护病房住院时间，额外耗费了大量的社会医疗资源，加重了病患的医疗费负担。由于在重症医学领域(简称I⑶)里，较早引起重视的是VILI和VAP，学者们也早已致カ于解决该些病症，但主要仍然是局限于研究对呼吸机通气模式的改善和调节来減少VILI ;而通过加强护理，减少感染和及时足量地用抗感染等药物治疗来应对VAP。而VIDD被提出并引起重视只有几年，故目前临床上防治VIDD并没有十分有效的手段，临床通常采用药物治疗的方法，药物主要是维生素E —类的抗氧化剂、钙蛋白酶/组织蛋白酶抑制剂、急性大剂量皮质类固醇等，但其效果都不太确切，甚至有的还会有毒且毫无作用。膈肌位于胸腔和腹腔之间，为向上膨隆呈穹隆形的扁薄阔肌，是最主要的呼吸肌，在呼吸过程中所起的作用约占全部呼吸肌的609Γ80%。在平静呼吸时，膈肌起主导作用，是完成呼吸泵功能的主要动カ来源。膈肌肌纤维可分为以下两种类型1型为慢性收缩抗疲劳纤维；IIa型为快速收缩抗疲劳纤維和lib型为快速收缩易疲劳纤維。膈肌与一般骨骼肌不同的是，它平时一直以高收缩比率进行节律性收缩，一旦停止收缩活动，哪怕只是数小时，都会造成膈肌损伤，膈肌收缩能力减低的情況。研究发现，肺癌患者在肺癌手术的同时做极小量膈肌活检时，因手术麻醉而进行的机械通气维持大于4小时的话，患者即可发现膈肌损伤。即当人体必需在一段时间里进行机械通气时，会使包括膈肌在内的呼吸肌的活动完全静止，造成膈肌废用，而导致肌纤维损伤、肌肉萎縮、肌纤维重塑、兴奋收缩耦联异常，即导致VIDD。另外，机械通气的时间不同，对膈肌损伤的程度也是不同的。膈神经则是维持呼吸功能的主要神经，由颈3 颈5神经组成，在維持正常呼吸功能中占有重要的地位。而正常呼吸首先由中枢发放神经冲动，神经冲动沿膈神经传播到达神经-膈肌接头，激活肌纤维膜上的化学门控通道，Na+内流与K+外流，形成终板电位。终板电位沿肌纤维膜作短距离传播，并具有时间与空间总和的特性，总和的电位达到肌纤维收缩的阈电位后，产生动作电位，此时神经冲动转化为电信号，膈肌收缩，完成一次吸气动作。膈肌起搏器(DiaphragmPacing DP)是通过电脉冲刺激膈神经,引起膈肌持续而有节律的收缩，构成有规律而近似生理的呼吸运动的医疗设备。根据电极安放的位置膈肌起搏器分为植入式膈肌起搏器和体外式膈肌起搏器。由于植入式膈肌起搏器需要开胸手术或胸腔镜电极植入术植入人体中，主要适用于提供长期的通气支持，目前中国国内还无法普及植入式膈肌起搏器。体外膈肌起搏器(下文所涉及的膈肌起搏器均指该种体外膈肌起搏器EDP)是将起搏电极粘贴在颈部距膈神经最表浅部位的皮肤上进行刺激起搏，由于其无需手木，不会造成部分游离膈神经，从而降低了膈神经损伤的风险，具有结构简单、操作方便、无创伤等优点，是ー种用于改善肺通气、増加膈肌活动度的技术，主要用于呼吸科慢性阻塞性肺病(即C0PD)病人康复的锻炼，它采用的是短期规律间歇的辅助治疗方式，一般对人体进行膈肌起搏在24小时内仅为2 3次，毎次持续工作的时间约为30 40分钟。过长时间对膈神经进行电刺激，不但无助于膈肌功能的康复训练治疗，还很容易造成膈肌疲劳。·另外，现有的体外膈肌起搏器尚无法在生物电生理的层面上与膈肌功能运动状态智能匹配，更无法与现有的机械通气模式配合使用，故在危重病人的救治中从未应用膈肌起搏器。前文描述的膈神经冲动转化为电信号触发膈肌收缩以完成一次吸气动作的膈肌电活动称为膈肌肌电信号(electrical activity of the diaphragm,简称 EAdi), EAdi 是呼吸中枢传递到膈肌上的神经冲动，是反映呼吸中枢驱动的最佳指标。现有技术中已可以通过食道电极探测并采集到膈肌肌电信号，并且已有利用膈肌肌电信号来控制机械通气，如中国专利200410051035. 4《利用食道电极膈肌肌电图出发呼吸机送气的方法》，该专利技术虽然能提高人机的同步性，減少人机对抗，但是，仍没能有效解决地VIDD，因为它无法改善膈肌功能受损的状況。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供ー种体外膈肌起搏与呼吸机协同送气的方法，将膈肌起搏引入急诊和重症医疗的机械通气中，以便让膈肌更多地參与到机械通气的过程中，减缓正压通气所致的膈肌损伤。本专利技术的另ー个目的是ー种应用上述方法的与呼吸机联动的体外膈肌起搏装置。本专利技术的第一个专利技术目的是通过以下技术方案实现的ー种体外膈肌起搏与呼吸机协同送气的方法，包括如下步骤( 1)将采集获得的混有干扰信号的膈肌肌电信号(EAdi)进行滤波降噪，获得处理后的膈肌肌电信号；(2)对处理后的膈肌肌电信号的波峰峰值的绝对值a进行以下逻辑判断，并作出相应的控制动作(2) —1若a〈0. 5 μ V，控制体外膈肌起搏器以1(Γ 2次/分钟的频率发出刺激电流，同时触发呼吸机进行辅助通气模式的送气；(2) —2若0. 5彡a彡1. 0 μ V，控制体外膈肌起搏器以5 8次/分钟的频率发出刺激电流，同时触发呼吸机进行辅助通气模式的送气；(2) —3若1. 0〈a彡2. 0 μ V，控制体外膈肌起搏器以3 4次/分钟的频率发出刺激电流，同时触发呼吸机进行辅助通气模式的送气；(2) 一4若未采集到膈肌肌电信号，则控制呼吸机按控制通气模式进行机械通气，即由呼吸机按预设參数启动后备通气功能，同时控制体外膈肌起搏器以61次/分钟的频率发出刺激电流；其中，膈肌起搏器从开始发出电刺激后,持续电刺激3(Γ40分钟后暂停电刺激，并按每24小时2 3次的频率启动下一周期的电刺激，每周期持续电刺激3(Γ40分钟后暂停，如此循环往复；呼吸机则在膈肌起搏器暂停时按现有的临床通气方式进行工作。本专利技术上述步骤(2) —1 3所述的呼吸机进行辅助通气模式和步骤(2) —4所述的控制通气模式均是现有成熟技术，辅助通气模式AV还包括以下具体的模式同步间歇指令通气(SMV)、压カ支持通气(PSV)、持续气道内正压(CPAP )。控制通气模式也包括有容量控制通气(VCV)和压カ控制通气(PCV)模式等，具体模式的选择、參数预设一般需要由临床医生根据具体情况来做决策。 本专利技术上述步骤(2) —1 3所述的同时触发呼吸机可以采用负压触发方式，SP根据对膈肌肌电信号的不同的判断結果，负压发生器产生预定负压，此负压触发呼吸机以辅助通气模式送气。这种呼吸机的触发方式实际是由膈肌肌电控制产生负压触发的，相比于传统的吸气响应触本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种体外膈肌起搏与呼吸机协同送气的方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将采集获得的混有干扰信号的膈肌肌电信号（EAdi）进行滤波降噪，获得处理后的膈肌肌电信号；（2）对处理后的膈肌肌电信号的波峰峰值的绝对值a进行以下逻辑判断，并作出相应的控制动作：（2）—1若a<0.5μV，控制体外膈肌起搏器以10~12次/分钟的频率发出刺激电流，同时触发呼吸机进行辅助通气模式的送气；（2）—2若0.5≤a≤1.0μV，控制体外膈肌起搏器以5~8次/分钟的频率发出刺激电流，同时触发呼吸机进行辅助通气模式的送气；（2）—3若1.0按现有的临床通气方式进行工作。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张红璇，陈家良，詹文锋，毛衣理，陈淼，
申请(专利权)人：张红璇，
类型：发明
国别省市：