用于在换气系统中确定患者努力及/或呼吸参数的系统及方法
专利名称：用于在换气系统中确定患者努力及/或呼吸参数的系统及方法
技术领域：
本发明涉及换气机，且更特定来说涉及用于在动态换气系统中识别时间相依信号 及/或呼吸参数的系统及方法。
背景技术：
换气机经设计以用气体给患者的肺换气且借此在患者依靠自身呼吸的能力由于 某种原因而受损时对患者起辅助作用。换气是通过根据规定的换气形态向患者提供所定义 的气体混合物实现的。由于每一患者可能需要不同的换气策略，因此现代的换气机可针对 个别患者的特定需要定制。现代的换气机为动态系统，其动态行为及输出(例如递送到患者的压力及流量) 由例如气体流量的输入信号来驱动。此类换气机的正确操作依赖于对多种呼吸参数的某一 理解，包含患者气道的阻力及肺的顺应性。这些参数可因不同的换气系统及因不同的患者 而显著变化。在许多情况下，换气系统的正确操作受到定义或估计此类参数的准确度的限 制。已开发用于识别特定个人或特定换气情形的换气参数的方法。可将此类方法分成 两个不同的类别静态方法及动态方法。在静态方法中，通常仅使用与所估计参数有关的 几个数量测量而在系统的诱发平衡状态(即，操纵)的短周期期间估计呼吸参数。相比之 下，动态方法操作以描述患者在换气下的动态行为且通常基于对换气机条件的连续测量或 分段式连续测量。历史上，在由未知输入信号驱动的换气系统的情况下，识别呼吸参数提出 了挑战。此为关于涉及主动呼吸的患者及泄漏的换气系统的情况，且许多现有方法不能提 供充分准确的结果，因为通常无法测量驱动系统的这些信号但在识别算法中必须计及所述 信号。举例来说，用于估计患者呼吸努力的各种方法不准确，且因此依赖于所估计的患者努 力的动态算法通常为不适当的。在一些情况下，已使用运动方程式并仅依赖于对进出于患者的肺的气体流量的测 量连同压力测量估计患者呼吸努力。此方法的可靠性受到可测量到的流入和流出患者的肺 的气体流量的准确度的限制。然而，此测量为固有地不准确的，因为其依赖于插入于患者的 气管中的管处或附近的流量传感器。所述流量传感器的准确度由于从肺呼出的气体的湿度 而显著减小。此外，接近患者的气管的此流量传感器通常不存在于现有换气系统中。因此，此项技术中存在对高级换气系统及用于使用所述高级换气系统的方法的需 要。
发明内容
本发明涉及换气机，且更特定来说涉及用于识别动态换气系统中的时间相依信号 及/或呼吸参数的系统及方法。本发明的各种实施例提供用于呼吸支持的方法。此类方法中的一些方法包含测量压力、提供所测量压力；测量入口流量及出口流量并提供所测量净流量。使用与所述所测 量压力有关的第一值、与所述所测量净流量有关的第二值和与患者努力有关的第三值之间 的关系来提供患者努力的预测。至少部分地基于所述患者努力的所述预测而更新中间值。 在前述实施例的一些实例中，所述方法进一步包含至少部分地基于所述中间值而计算所述 患者努力。在一些情况下，计算所述与患者努力有关的第三值包含基于以下各项中的一者 或一者以上的组合而估计患者努力所估计的经正规化预测误差(O、经滤波压力值(Z) 及/或回归向量(</)。所述第一值可以是(但不限于)所测量压力的经滤波版本或实际所 测量压力。所述第二值可以是(但不限于)所测量净流量的经滤波版本或实际所测量净流 量。所述第三值可以是(但不限于)实际患者努力或患者努力导数。在一些情况下，所述中间值包含时间相依信号及/或呼吸参数。所述呼吸参数可 以是(但不限于)肺顺应性(CJ、患者阻力(Rp)、管道顺应性(Ct)及泄漏量(Aleak)0在前 述实施例中的特定实例中，所述中间值包含所述患者努力的时间相依估计量。所述患者努 力的所述时间相依估计量可为所述患者努力的估计。所述患者努力的此估计可基于以下各 项中的任一者所估计的经正规化预测误差(O、经滤波压力值⑴、回归向量(</)及/或 前述变量的某一组合。上述关系可以是从转移函数导出的线性回归2 = OiV+^。在一种情况下，从系统的以下动态模型导出所述转移函数
权利要求
1.一种用于呼吸支持的方法，所述方法包括 测量压力并提供所测量压力；测量入口流量及出口流量，并提供所测量净流量；使用与所述所测量压力有关的第一值、与所述所测量净流量有关的第二值和与患者努 力有关的第三值之间的关系来提供患者努力的预测；及至少部分地基于所述患者努力的所述预测而更新中间值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述与患者努力有关的第三值为实际患者努力。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述与患者努力有关的第三值为患者努力的导数。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括 至少部分地基于所述中间值而计算所述患者努力。
5.根据权利要求4所述的方法，其中计算所述与患者努力有关的第三值包含基于选自 由以下各项组成的群组的一个或一个以上值的组合而估计患者努力所估计的经正规化预 测误差(ε)、经滤波压力值(ζ)、回归向量(￠^)及参数向量(Θ)的当前所估计值。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述中间值包含来自选自以下各项的群组的一个 或一个以上变量时间相依信号及呼吸参数。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述中间值包含呼吸参数集，且其中所述呼吸参 数集为包含选自以下各项的一个或一个以上参数的组合的向量肺顺应性(CJ、患者阻力 (Rp)、管道顺应性(Ct)及泄漏量(Aleak)0
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述中间值包含患者努力的时间相依估计量。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述患者努力的所述时间相依估计量为患者努力 的估计。
10.根据权利要求9所述的方法，其中患者努力的所述估计基于选自由以下各项组成 的群组的一个或一个以上值的组合所估计的经正规化预测误差(ε )、经滤波压力值(ζ)、 回归向量(φτ )及参数向量的当前所估计值。
11.根据权利要求1所述的方法，其中从由以下各项组成的群组选择所述第二值所述 所测量净流量的经滤波版本及所述所测量净流量。
12.根据权利要求1所述的方法，其中从由以下各项组成的群组选择所述第一值所述 所测量压力的经滤波版本及所述所测量压力。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述关系为参数化系统输入对输出关系。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述参数化系统输入对输出关系为以下回归形式ζ = 7"肀α
15.根据权利要求14所述的方法，其中从转移函数导出所述参数化系统输入对输出关系。
16.根据权利要求15所述的方法，其中从以下模型导出所述转移函数
17.根据权利要求1所述的方法，其中使用近似来计算预测患者努力的估计φ<(^_{β- τφ)。
18.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述所测量净流量包含对至少所述入口流量与所述出口流量进行数学组合以产生所述所测量净流量。
19.一种换气系统，所述换气系统包括处理器，其以可通信方式耦合到计算机可读媒体，其中所述计算机可读媒体包含可由 所述处理器执行以进行以下操作的指令 接收压力； 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计算净流量； 使用与所述压力有关的第一值、与所述净流量有关的第二值和与患者努力有关的第三 值之间的关系来提供患者努力的预测；及至少部分地基于所述患者努力的所述预测而更新中间值。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述计算机可读媒体进一步包含可由所述处理 器执行以进行以下操作的指令至少部分地基于所述中间值而计算患者努力值。
21.一种用于呼吸支持的方法，所述方法包括 接收一个或一个以上参数的参数集； 测量压力并提供所测量压力；测量入口流量及出口流量，并提供所测量净流量；使用与所述所测量压力有关的第一值、与所述所测量净流量有关的第二值和所述参数 集之间的关系来提供患者努力的预测；及至少部分地基于所述患者努力的所述预测而更新中间值。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述参数集包括与回路阻力有关的参数。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述参数集包括与回路顺应性有关的参数。
24.一种患者换气机，所述换气机包括 气体入口 ；气体出口 ；管，其耦合所述气体入口与所述气体出口 ；压力传感器，其中所述压力传感器可操作以提供指示所述管中的压力的所测量压力值；第一流量传感器，其中所述第一流量传感器可操作以提供指示与所述气体入口相关联 的流量的入口流量值；第二流量传感器，其中所述第二流量传感器可操作以提供指示与所述气体出口相关联的流量的出口流量值；及处理器，其以可通信方式耦合到计算机可读媒体，其中所述计算机可读媒体包含可由 所述处理器执行以进行以下操作的指令 接收所述所测量压力值； 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计算所测量净流量值； 使用与所述所测量压力值有关的第一值、与所述所测量净流量有关的第二值和与患者 努力有关的第三值之间的关系来提供患者努力的预测；及 至少部分地基于所述患者努力的所述预测而更新中间值。
25. 一种用于呼吸支持的方法，所述方法包括 测量压力以产生所测量压力； 测量流量以产生所测量流量； 使用以下动态模型
26. 一种用于呼吸支持的方法，所述方法包括测量压力以产生所测量压力；测量流量以产生所测量流量；使用呈回归形式的参数化系统输入对输出关系,
全文摘要
本发明的各种实施例提供用于呼吸支持的系统、方法及装置。作为一个实例，描述一种用于呼吸支持的方法，所述方法包含测量压力、提供所测量压力；测量入口流量及出口流量，并提供所测量净流量。使用与所述所测量压力有关的第一值、与所述所测量净流量有关的第二值和与患者努力有关的第三值之间的关系来提供患者努力的预测。至少部分地基于所述患者努力的所述预测而更新中间值。
文档编号A61B5/08GK102056538SQ200980120723
公开日2011年5月11日 申请日期2009年6月5日 优先权日2008年6月6日
发明者米伦科·马希奇 申请人:内尔科尔普里坦贝内特有限公司
技术领域：
本发明涉及换气机，且更特定来说涉及用于在动态换气系统中识别时间相依信号 及/或呼吸参数的系统及方法。
背景技术：
换气机经设计以用气体给患者的肺换气且借此在患者依靠自身呼吸的能力由于 某种原因而受损时对患者起辅助作用。换气是通过根据规定的换气形态向患者提供所定义 的气体混合物实现的。由于每一患者可能需要不同的换气策略，因此现代的换气机可针对 个别患者的特定需要定制。现代的换气机为动态系统，其动态行为及输出(例如递送到患者的压力及流量) 由例如气体流量的输入信号来驱动。此类换气机的正确操作依赖于对多种呼吸参数的某一 理解，包含患者气道的阻力及肺的顺应性。这些参数可因不同的换气系统及因不同的患者 而显著变化。在许多情况下，换气系统的正确操作受到定义或估计此类参数的准确度的限 制。已开发用于识别特定个人或特定换气情形的换气参数的方法。可将此类方法分成 两个不同的类别静态方法及动态方法。在静态方法中，通常仅使用与所估计参数有关的 几个数量测量而在系统的诱发平衡状态(即，操纵)的短周期期间估计呼吸参数。相比之 下，动态方法操作以描述患者在换气下的动态行为且通常基于对换气机条件的连续测量或 分段式连续测量。历史上，在由未知输入信号驱动的换气系统的情况下，识别呼吸参数提出 了挑战。此为关于涉及主动呼吸的患者及泄漏的换气系统的情况，且许多现有方法不能提 供充分准确的结果，因为通常无法测量驱动系统的这些信号但在识别算法中必须计及所述 信号。举例来说，用于估计患者呼吸努力的各种方法不准确，且因此依赖于所估计的患者努 力的动态算法通常为不适当的。在一些情况下，已使用运动方程式并仅依赖于对进出于患者的肺的气体流量的测 量连同压力测量估计患者呼吸努力。此方法的可靠性受到可测量到的流入和流出患者的肺 的气体流量的准确度的限制。然而，此测量为固有地不准确的，因为其依赖于插入于患者的 气管中的管处或附近的流量传感器。所述流量传感器的准确度由于从肺呼出的气体的湿度 而显著减小。此外，接近患者的气管的此流量传感器通常不存在于现有换气系统中。因此，此项技术中存在对高级换气系统及用于使用所述高级换气系统的方法的需 要。
发明内容
本发明涉及换气机，且更特定来说涉及用于识别动态换气系统中的时间相依信号 及/或呼吸参数的系统及方法。本发明的各种实施例提供用于呼吸支持的方法。此类方法中的一些方法包含测量压力、提供所测量压力；测量入口流量及出口流量并提供所测量净流量。使用与所述所测 量压力有关的第一值、与所述所测量净流量有关的第二值和与患者努力有关的第三值之间 的关系来提供患者努力的预测。至少部分地基于所述患者努力的所述预测而更新中间值。 在前述实施例的一些实例中，所述方法进一步包含至少部分地基于所述中间值而计算所述 患者努力。在一些情况下，计算所述与患者努力有关的第三值包含基于以下各项中的一者 或一者以上的组合而估计患者努力所估计的经正规化预测误差(O、经滤波压力值(Z) 及/或回归向量(</)。所述第一值可以是(但不限于)所测量压力的经滤波版本或实际所 测量压力。所述第二值可以是(但不限于)所测量净流量的经滤波版本或实际所测量净流 量。所述第三值可以是(但不限于)实际患者努力或患者努力导数。在一些情况下，所述中间值包含时间相依信号及/或呼吸参数。所述呼吸参数可 以是(但不限于)肺顺应性(CJ、患者阻力(Rp)、管道顺应性(Ct)及泄漏量(Aleak)0在前 述实施例中的特定实例中，所述中间值包含所述患者努力的时间相依估计量。所述患者努 力的所述时间相依估计量可为所述患者努力的估计。所述患者努力的此估计可基于以下各 项中的任一者所估计的经正规化预测误差(O、经滤波压力值⑴、回归向量(</)及/或 前述变量的某一组合。上述关系可以是从转移函数导出的线性回归2 = OiV+^。在一种情况下，从系统的以下动态模型导出所述转移函数
权利要求
1.一种用于呼吸支持的方法，所述方法包括 测量压力并提供所测量压力；测量入口流量及出口流量，并提供所测量净流量；使用与所述所测量压力有关的第一值、与所述所测量净流量有关的第二值和与患者努 力有关的第三值之间的关系来提供患者努力的预测；及至少部分地基于所述患者努力的所述预测而更新中间值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述与患者努力有关的第三值为实际患者努力。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述与患者努力有关的第三值为患者努力的导数。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括 至少部分地基于所述中间值而计算所述患者努力。
5.根据权利要求4所述的方法，其中计算所述与患者努力有关的第三值包含基于选自 由以下各项组成的群组的一个或一个以上值的组合而估计患者努力所估计的经正规化预 测误差(ε)、经滤波压力值(ζ)、回归向量(￠^)及参数向量(Θ)的当前所估计值。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述中间值包含来自选自以下各项的群组的一个 或一个以上变量时间相依信号及呼吸参数。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述中间值包含呼吸参数集，且其中所述呼吸参 数集为包含选自以下各项的一个或一个以上参数的组合的向量肺顺应性(CJ、患者阻力 (Rp)、管道顺应性(Ct)及泄漏量(Aleak)0
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述中间值包含患者努力的时间相依估计量。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述患者努力的所述时间相依估计量为患者努力 的估计。
10.根据权利要求9所述的方法，其中患者努力的所述估计基于选自由以下各项组成 的群组的一个或一个以上值的组合所估计的经正规化预测误差(ε )、经滤波压力值(ζ)、 回归向量(φτ )及参数向量的当前所估计值。
11.根据权利要求1所述的方法，其中从由以下各项组成的群组选择所述第二值所述 所测量净流量的经滤波版本及所述所测量净流量。
12.根据权利要求1所述的方法，其中从由以下各项组成的群组选择所述第一值所述 所测量压力的经滤波版本及所述所测量压力。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述关系为参数化系统输入对输出关系。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述参数化系统输入对输出关系为以下回归形式ζ = 7"肀α
15.根据权利要求14所述的方法，其中从转移函数导出所述参数化系统输入对输出关系。
16.根据权利要求15所述的方法，其中从以下模型导出所述转移函数
17.根据权利要求1所述的方法，其中使用近似来计算预测患者努力的估计φ<(^_{β- τφ)。
18.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述所测量净流量包含对至少所述入口流量与所述出口流量进行数学组合以产生所述所测量净流量。
19.一种换气系统，所述换气系统包括处理器，其以可通信方式耦合到计算机可读媒体，其中所述计算机可读媒体包含可由 所述处理器执行以进行以下操作的指令 接收压力； 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计算净流量； 使用与所述压力有关的第一值、与所述净流量有关的第二值和与患者努力有关的第三 值之间的关系来提供患者努力的预测；及至少部分地基于所述患者努力的所述预测而更新中间值。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述计算机可读媒体进一步包含可由所述处理 器执行以进行以下操作的指令至少部分地基于所述中间值而计算患者努力值。
21.一种用于呼吸支持的方法，所述方法包括 接收一个或一个以上参数的参数集； 测量压力并提供所测量压力；测量入口流量及出口流量，并提供所测量净流量；使用与所述所测量压力有关的第一值、与所述所测量净流量有关的第二值和所述参数 集之间的关系来提供患者努力的预测；及至少部分地基于所述患者努力的所述预测而更新中间值。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述参数集包括与回路阻力有关的参数。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述参数集包括与回路顺应性有关的参数。
24.一种患者换气机，所述换气机包括 气体入口 ；气体出口 ；管，其耦合所述气体入口与所述气体出口 ；压力传感器，其中所述压力传感器可操作以提供指示所述管中的压力的所测量压力值；第一流量传感器，其中所述第一流量传感器可操作以提供指示与所述气体入口相关联 的流量的入口流量值；第二流量传感器，其中所述第二流量传感器可操作以提供指示与所述气体出口相关联的流量的出口流量值；及处理器，其以可通信方式耦合到计算机可读媒体，其中所述计算机可读媒体包含可由 所述处理器执行以进行以下操作的指令 接收所述所测量压力值； 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计算所测量净流量值； 使用与所述所测量压力值有关的第一值、与所述所测量净流量有关的第二值和与患者 努力有关的第三值之间的关系来提供患者努力的预测；及 至少部分地基于所述患者努力的所述预测而更新中间值。
25. 一种用于呼吸支持的方法，所述方法包括 测量压力以产生所测量压力； 测量流量以产生所测量流量； 使用以下动态模型
26. 一种用于呼吸支持的方法，所述方法包括测量压力以产生所测量压力；测量流量以产生所测量流量；使用呈回归形式的参数化系统输入对输出关系,
全文摘要
本发明的各种实施例提供用于呼吸支持的系统、方法及装置。作为一个实例，描述一种用于呼吸支持的方法，所述方法包含测量压力、提供所测量压力；测量入口流量及出口流量，并提供所测量净流量。使用与所述所测量压力有关的第一值、与所述所测量净流量有关的第二值和与患者努力有关的第三值之间的关系来提供患者努力的预测。至少部分地基于所述患者努力的所述预测而更新中间值。
文档编号A61B5/08GK102056538SQ200980120723
公开日2011年5月11日 申请日期2009年6月5日 优先权日2008年6月6日
发明者米伦科·马希奇 申请人:内尔科尔普里坦贝内特有限公司
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