BR112012004243B1 - Sistema configurado para quantificar complacência pulmonar de um indivíduo - Google Patents

Sistema configurado para quantificar complacência pulmonar de um indivíduo Download PDF

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Abstract

sistema configurado para quantificar complacência pulmonar de um indivíduo e método de quantificação de complacência pulmonar de um indivíduo. é determinada a complacência pulmonar de um indivíduo que esteja pelo menos parcialmente respirando sozinho. a quantificação de complacência pulmonar pode ser uma estimativa, uma medida, e/ou uma medida aproximada. a quantificação de complacência pulmonar pode ser aperfeiçoada em relação a técnicas e/ou sistemas convencionais para quantificar a complacência pulmonar de indivíduos que respiram sozinhos na complacência pulmonar, podendo quantificar a complacência pulmonar com relativa precisão sem uma cinta de esforço ou outro dispositivo sensor externo que meça diretamente a pressão muscular diafragmática, e sem demandar que o indivíduo manualmente controle a pressão muscular diafragmática. a quantificação de complacência pulmonar pode ser uma ferramenta útil na avaliação da saúde do indivíduo, incluíndo a detecção de retenção de fluido associada ao desenvolvimento de insuficiência cardíaca congestiva aguda.

Description

[001] A invenção refere-se à quantificação de complacência pulmonar em um indivíduo sem respiração artificial.
[002] São conhecidos sistemas para quantificar (por exemplo, medir, estimar, etc.) a complacência pulmonar em indivíduos. Esses sistemas incluem sistemas de ventilador configurados para ventilar mecanicamente os indivíduos completamente. Esses sistemas podem ser implementados, por exemplo, com indivíduos que são incapazes de respirarem sozinhos.
[003] A quantificação da complacência pulmonar em um indivíduo sem respiração artificial depende em parte da pressão do músculo diafragmático durante a respiração. Assim, alguns sistemas configurados para quantificar complacência pulmonar em indivíduos sem respiração artificial demandam a implementação de uma cinta de esforço, ou algum outro sensor que proveja uma medição direta da pressão muscular diafragmática. Outros sistemas configurados para quantificar a complacência pulmonar em indivíduos sem respiração artificial demandam que o indivíduo seja orientado e/ou ensinado a controlar a pressão muscular diafragmática manualmente. No entanto, isso tipicamente demanda que o indivíduo e/ou médico executem uma manobra especial que, se não for executada com precisão, pode exercer um impacto negativo sobre a precisão e/ou exatidão da estimativa de complacência pulmonar.
[004] Um aspecto da invenção está relacionado a um sistema configurado para quantificar a complacência pulmonar de um indivíduo que esteja pelo menos parcialmente respirando sozinho. Em uma realização, o sistema compreende um dispositivo de suporte de pressão, um ou mais sensores, e um ou mais processadores. O dispositivo de suporte de pressão é configurado para gerar um fluxo pressurizado de gás respirável a ser distribuído à via aérea de um indivíduo que esteja pelo menos parcialmente respirando sozinho. Os um ou mais sensores estão configurados para gerar um ou mais sinais de saída transmitindo informações sobre um ou mais parâmetros do fluxo pressurizado de gás respirável. Os um ou mais processadores estão operativamente conectados ao dispositivo de suporte de pressão e os um ou mais sensores, e estão configurados para executar um ou mais módulos de programa de computador. Os um ou mais módulos de programa de computador compreendem um módulo de controle, um módulo de pressão, e um módulo de complacência. O módulo de controle é configurado para controlar o dispositivo de suporte de pressão para ajustar a pressão do fluxo pressurizado de gás respirável durante uma série de inalações consecutivas do indivíduo. O módulo de pressão é configurado para determinar a pressão na qual o fluxo pressurizado de gás respirável deve ser ajustado pelo módulo de controle durante as inalações do indivíduo durante a série de inalações consecutivas, de modo que para uma primeira inalação a pressão é ajustada em uma primeira pressão, e para uma segunda inalação próxima no tempo à primeira inalação, a pressão é ajustada em uma segunda pressão que é diferente da primeira pressão, onde o módulo de pressão aleatória ou pseudo-aleatoriamente determina uma ou mais entre (i) a posição da primeira inalação e da segunda inalação dentro da série de inalações, (ii) a primeira pressão, (iii) a segunda pressão, ou (iv) uma diferença de pressão entre a primeira pressão e a segunda pressão. O módulo de complacência é configurado para quantificar a complacência pulmonar do indivíduo com base na diferença entre a primeira pressão e a segunda pressão, e nos um ou mais sinais de saída gerados pelos um ou mais sensores durante a primeira inalação e a segunda inalação.
[005] Outro aspecto da invenção refere-se a ummétodo para quantificar a complacência pulmonar de um indivíduo que esteja pelo menos parcialmente respirando sozinho. Em uma realização, o método compreende a distribuição de um fluxo pressurizado de gás respirável para a via aérea de um indivíduo que esteja pelo menos parcialmente respirando sozinho; a geração de um ou mais sinais de saída transmitindo informações sobre um ou mais parâmetros do fluxo pressurizado de gás respirável; determinação de pressões às quais o fluxo pressurizado de gás respirável deve ser ajustado durante uma série de inalações consecutivas do indivíduo, incluindo a determinação de uma primeira pressão para uma primeira inalação e a determinação de uma segunda pressão para uma segunda inalação, próxima no tempo da primeira inalação, de modo que uma ou mais (i) posições da primeira inalação e da segunda inalação dentro da série de inalações, (ii) a primeira pressão, (iii) a segunda pressão, ou (iv) uma diferença na pressão entre a primeira pressão e a segunda pressão sejam determinadas aleatória ou pseudo-aleatoriamente; ajuste da pressão do fluxopressurizado de gás respirável às pressões determinadas durante a série de inalações consecutivas; e quantificação da complacência pulmonar do indivíduo com base na diferença entre a primeira pressão e a segunda pressão e os um ou mais sinais de saída gerados durante a primeira inalação e a segunda inalação.
[006] Outro aspecto da invenção refere-se a um sistema configurado para quantificar a complacência pulmonar de um indivíduo que esteja pelo menos parcialmente respirando sozinho. Em uma realização, o sistema compreende meios para distribuir um fluxo pressurizado de gás respirável para a via aérea de um indivíduo que esteja pelo menos parcialmente respirando sozinho; meios para gerar um ou mais sinais de saída que transmitam informações sobre um ou mais parâmetros do fluxo pressurizado de gás respirável; meios para determinar pressões às quais o fluxo pressurizado de gás respirável deve ser ajustado durante uma série de inalações consecutivas do indivíduo, incluindo meios para determinar uma primeira pressão para uma primeira inalação e determinar uma segunda pressão para uma segunda inalação próxima no tempo à primeira inalação, de modo que um ou mais entre (i) a posição da primeira inalação e da segunda inalação dentro da série de inalações, (ii) a primeira pressão, (iii) a segunda pressão, ou (iv) uma diferença de pressão entre a primeira pressão e a segunda pressão sejam determinadas aleatória ou pseudo-aleatoriamente; meios para ajustar a pressão do fluxo pressurizado de gás respirável às pressões determinadas durante a série de inalações consecutivas; e meios para quantificar a complacência pulmonar do indivíduo com base na diferença entre a primeira pressão e a segunda pressão e os um ou mais sinais de saída gerados durante a primeira inalação e a segunda inalação.
[007] Esses e outros objetivos, recursos e características da presente invenção, bem como os métodos de operação e funções dos elementos relacionados de estrutura e a combinação de partes e economias de produção, ficarão mais aparentes com a consideração da descrição a seguir e as reivindicações anexas, com referência aos desenhos que acompanham o documento, todos os quais fazem parte desta especificação, onde numerais de referência iguais designam partes correspondentes nas várias figuras. Deve ser expressamente entendido que os desenhos têm somente a finalidade de ilustração e descrição, e não são uma limitação da invenção. Além disso, deve-se observar que os recursos estruturais mostrados ou descritos em quaisquer das realizações no presente documento podem ser usados também em outras realizações. No entanto, deve ser expressamente entendido que os desenhos têm a finalidade somente de ilustração e descrição, e não têm a finalidade de definir os limites da invenção. Quando usadas na especificação e nas reivindicações, a forma singular de “um”, “uma” e “o/a” inclui referentes plurais, a menos que o contexto claramente afirme de outra maneira.
[008] A FIG. 1 ilustra um sistema configurado para quantificar a complacência pulmonar de um indivíduo que esteja pelo menos parcialmente respirando sozinho, de acordo com uma ou mais realizações da invenção.
[009] A FIG. 2 ilustra um diagrama de pressão de um fluxo pressurizado de gás respirável comparado ao tempo, de acordo com uma ou mais realizações da invenção.
[0010] A FIG. 3 é um diagrama esquemático de um circuito pulmão-ventilador, de acordo com uma ou mais realizações da invenção.
[0011] A FIG. 4 ilustra um diagrama de diferença de volume comparado ao tempo durante a inalação, de acordo com uma ou mais realizações da invenção.
[0012] A FIG. 1 ilustra um sistema 10 configurado para quantificar complacência pulmonar de um indivíduo 12 que esteja pelo menos parcialmente respirando sozinho. A quantificação de complacência pulmonar pode ser uma estimativa, uma medida, e/ou uma medida aproximada. A quantificação de complacência pulmonar pelo sistema 10 pode ser aperfeiçoada em relação a sistemas convencionais para quantificar a complacência pulmonar de indivíduos que respiram sozinhos nesse sistema 10, podendo quantificar a complacência pulmonar com relativa precisão sem uma cinta de esforço ou outro dispositivo sensor externo que meça diretamente a pressão muscular diafragmática. A quantificação de complacência pulmonar pode ser uma ferramenta útil na avaliação da saúde do indivíduo 12, incluindo a detecção de retenção de fluido associada ao desenvolvimento de insuficiência cardíaca congestiva aguda. Em uma realização, o sistema 10 inclui um ou mais dispositivos de suporte de pressão 14, armazenamento eletrônico 16, uma interface de usuário 18, um ou mais sensores 20, um processador 22, e/ou outros componentes.
[0013] Em uma realização, o dispositivo de suporte de pressão 14 é configurado para gerar um fluxo pressurizado de gás respirável para transmitir para a via aérea do indivíduo 12. O dispositivo de suporte de pressão 14 pode controlar um ou mais parâmetros do fluxo pressurizado de gás respirável (por exemplo, proporção de escoamento, pressão, volume, umidade, temperatura, composição, etc.) com finalidades terapêuticas, ou para outras finalidades. Como forma de um exemplo não limitante, o dispositivo de suportede pressão 14 pode ser configurado para controlar a pressãodo fluxo pressurizado de gás respirável para prover suportede pressão para a via aérea do indivíduo 12. O dispositivo desuporte de pressão 14 pode incluir um dispositivo de suportede pressão positivo, como por exemplo, o dispositivo descritona Patente Norte-Americana 6,105,575, incorporada ao presentedocumento por referência em sua totalidade.
[0014] O dispositivo de suporte de pressão 14pode ser configurado para gerar o fluxo pressurizado de gás respirável de acordo com um ou mais modos. Um exemplo não limitante desse modo é a Pressão de Via Aérea Contínua Positiva (CPAP). A CPAP tem sido usada por muitos anos e comprovou ser útil na promoção da respiração regular. Outro modo de gerar o fluxo pressurizado de gás respirável é a Pressão de Ar Positiva Inspiratória (IPAP). Um exemplo do modo IPAP é o modo de pressão de ar positiva bi-nível (BIPAP®). No modo de pressão de ar positiva bi-nível, dois níveis de pressão de ar positiva (HI [alto] e LO [baixo]) são fornecidos a um paciente. Outros modos de gerar o fluxo pressurizado de gás respirável são contemplados. Em geral, aregulagem dos níveis HI e LO de pressão é controlada de maneira que o nível de pressão HI de pressão de ar positiva épassado ao indivíduo 12 durante a inalação e o nível LO depressão é passado ao indivíduo 12 durante a exalação.
[0015] O fluxo pressurizado de gás respirável épassado para a via aérea do indivíduo 12 através de uma interface de indivíduo 24. A interface de indivíduo 24 é configurada para comunicar o fluxo pressurizado de gás respirável gerado pelo dispositivo de suporte de pressão 14 para a via aérea do indivíduo 12. Assim, a interface do indivíduo 24 inclui um conduto 26 e um dispositivo de interface 28. O conduto conduz o fluxo pressurizado de gás respirável ao dispositivo de interface 28, e o dispositivo de interface 28 passa o fluxo pressurizado de gás respirável para a via aérea do indivíduo 12. Alguns exemplos de dispositivo de interface 28 podem incluir, por exemplo, um tubo endotraqueal, uma cânula nasal, um tubo de traqueotomia, uma máscara nasal, uma máscara nasal /oral, uma máscara facial completa, uma máscara facial total, ou outros dispositivos de interface que comuniquem um fluxo de gás com uma via aérea de um indivíduo. A presente invenção não está limitada a esses exemplos, e contempla a passagem de fluxo pressurizado de gás respirável ao indivíduo 12 com uso de qualquer interface de indivíduo.
[0016] Em uma realização, o armazenamento eletrônico 16 compreende meios de armazenamento eletrônico que armazenam informações eletronicamente. Os meios de armazenamento eletrônicos de armazenagem eletrônica 16 podem incluir um ou ambos os sistemas de armazenamento que é provido integralmente (isto é, substancialmente não removível) com o sistema 10 e/ou armazenagem removível que é removivelmente conectável ao sistema 10 através, por exemplo, de uma porta (por exemplo, uma porta USB, uma porta FireWire, etc.) ou um drive (por exemplo, uma unidade de disco, etc.). O armazenamento eletrônico 16 pode incluir um ou mais dos meios de armazenamento legíveis oticamente (por exemplo, discos óticos, etc.), meios de armazenamento legíveis magneticamente (por exemplo, fita magnética, disco rígido magnético, unidade de disquete, etc.), meios de armazenamento à base de carga elétrica (por exemplo, EEPROM, RAM, etc.), meios de armazenamento de estado sólido (por exemplo, flash drive, etc.), e/ou outros meios de armazenamento legíveis eletronicamente. O armazenamento eletrônico 16 pode armazenar algoritmos de software, informações determinadas pelo processador 22, informações recebidas através da interface de usuário 18, e/ou outras informações que capacitam o sistema 10 a funcionar adequadamente. O armazenamento eletrônico 16 pode ser (no todo ou em parte) um componente separado dentro do sistema 10, ou o armazenamento eletrônico 16 pode ser provido (no todo ou em parte) integralmente com um ou mais outros componentes do sistema 10 (por exemplo, dispositivo 14, interface de usuário 18, processador 22, etc.).
[0017] A interface de usuário 18 é configurada para prover uma interface entre o sistema 10 e o indivíduo 12, através da qual o indivíduo 12 pode prover informações para e receber informações do sistema 10. Isso permite que dados, resultados, e/ou instruções e quaisquer outros itens comunicáveis, coletivamente mencionados como “informações” sejam comunicados entre o indivíduo 12 e um ou mais entre o dispositivo 14, armazenamento eletrônico 16 e/ou processador 22. Exemplos de dispositivos de interface adequados para inclusão na interface de usuário 18 incluem um teclado numérico, botões de pressionar, chaves, um teclado, botões de girar, alavancas, uma tela de display, uma tela de toque, alto-falantes, um microfone, uma luz indicadora, um alarme audível, uma impressora, e/ou outros dispositivos de interface. Em uma realização, a interface de usuário 18 inclui uma pluralidade de interfaces separadas. Em uma realização, a interface de usuário 18 inclui pelo menos uma interface que é provida integralmente com o dispositivo 14.
[0018] Deve-se entender que outras técnicas decomunicação, sejam elas com ou sem fio, também são contempladas pela presente invenção como interface de usuário 18. Por exemplo, a presente invenção contempla que a interface de usuário 18 pode ser integrada a uma interface dearmazenamento removível provida pelo armazenamento eletrônico16. Nesse exemplo, as informações podem ser carregadas no sistema 10 pelo armazenamento removível (por exemplo, um cartão inteligente, um flash drive, um disco removível, etc.) que capacita o(s) usuário(s) a customizar a implementação do sistema 10. Outros exemplos de dispositivos de entrada e técnicas adaptadas para uso com o sistema 10 como interface de usuário 18 incluem, entre outros, uma porta RS-232, link RF, um link IR, modem (telefone, cabo ou outro). Resumindose, qualquer técnica para comunicar informações com o sistema 10 está contemplada pela presente invenção como interface de usuário 18.
[0019] Um ou mais sensores 20 são configuradospara gerar um ou mais sinais de saída que transmitem informações relacionadas a um ou mais parâmetros do fluxo pressurizado de gás respirável. Os um ou mais parâmetros podem incluir, por exemplo, um ou mais entre proporção de escoamento, volume, pressão, composição (por exemplo, concentração(ões) de um ou mais componentes), umidade, temperatura, aceleração, velocidade, acústica, alterações em um parâmetro indicativo de respiração, e/ou outros parâmetros de gás. Os sensores 20 podem incluir um ou mais sensores que medem esses parâmetros diretamente (por exemplo, através de comunicação de fluido com o fluxo pressurizado de gás respirável em dispositivo de suporte de pressão 14 ou na interface de indivíduo 24). Os sensores 20 podem incluir um ou mais sensores que gerem sinais de saída relacionados a um ou mais parâmetros do fluxo pressurizado de gás respirável indiretamente. Por exemplo, um ou mais dos sensores 20 pode gerar uma saída baseada em um parâmetro operacional de dispositivo de suporte de pressão 14 (por exemplo, uma corrente de motor, tensão, velocidade rotacional, e/ou outros parâmetros operacionais), e/ou outros sensores. Apesar dos sensores 20 são ilustradas em um único local ou adjacente ao dispositivo de suporte de pressão 14, isso não é pretendido para ser limitante. Os sensores 20 podem incluir sensores dispostos em uma pluralidade de locais, como por exemplo, dentro do dispositivo de suporte de pressão 14, dentro (ou emcomunicação com) o conduto 26, dentro (ou em comunicação com) o dispositivo de interface 28, e/ou outros locais.
[0020] O processador 22 é configurado paraprover capacidades de processamento de informações no sistema 10. Assim, o processador 22 pode incluir um ou mais entre um processador digital, um processador analógico, um circuito digital projetado para processar informações, um circuito analógico projetado para processar informações, uma máquina de estado, e/ou outros mecanismos para processar informações eletronicamente. Apesar do processador 22 ser mostrado na FIG. 1 como uma única entidade, é somente para finalidades ilustrativas. Em algumas implementações, o processador 22 pode incluir uma pluralidade de unidades de processamento. Essas unidades de processamento podem estar fisicamente localizadas dentro do mesmo dispositivo (por exemplo, dispositivo de suporte de pressão 14), ou processador 22, e podem representar a funcionalidade de processamento de uma pluralidade de dispositivos que operam coordenadamente.
[0021] Como mostra a FIG. 1, o processador 22 pode ser configurado para executar um ou mais módulos de programa de computador. Os um ou mais módulos de programa de computador podem incluir um ou mais entre um módulo de parâmetro de respiração 30, um módulo de controle 32, um módulo de pressão 34, um módulo de complacência 36, e/ou outros módulos. O processador 22 pode ser configurado para executar os módulos 30, 32, 34 e/ou 36 por software; hardware, firmware; alguma combinação de software, hardware, e/ou firmware; e/ou outros mecanismos para configurar capacidades de processamento no processador 22.
[0022] Deve-se observar que apesar dos módulos 30, 32, 34 e 36 estarem ilustrados na FIG. 1 como sendo co- localizados dentro de uma única unidade de processamento, em implementações nas quais o processador 22 inclui múltiplas unidades de processamento, um ou mais entre os módulos 30, 32, 34 e/ou 36 podem estar localizados remotamente em relação aos outros módulos. A descrição da funcionalidade provida pelos diferentes módulos 30, 32, 34, e/ou 36 descrita abaixo tem finalidades ilustrativas, e não tem a finalidade de ser limitante, pois qualquer dos módulos 30, 32, 34, e/ou 36 podem prover mais ou menos funcionalidade que a descrita. Por exemplo, um ou mais dos módulos 30, 32, 34, e/ou 36 pode ser eliminado, e algumas ou todas as suas funcionalidades podem ser providas por outros módulos entre os 30, 32, 34, e/ou 36. Como outro exemplo, o processador 22 pode ser configurado para executar um ou mais módulos adicionais que possam executar algumas ou todas as funcionalidades atribuídas abaixo a um dos módulos 30, 32, 34, e/ou 36.
[0023] O módulo de parâmetro de respiração 30 éconfigurado para determinar um ou mais parâmetros de respiração do indivíduo. Os um ou mais parâmetros de respiração são determinados com base nos um ou mais sinais desaída gerados pelos sensores 20. Os um ou mais parâmetros derespiração podem incluir, por exemplo, um volume corrente, umfluxo de pico, uma proporção de escoamento, uma pressão, umacomposição, um tempo (por exemplo, início e/ou final da inalação, início e/ou final da exalação, etc.), uma duração (por exemplo, da inalação, da exalação, de um único ciclo de respiração, etc.), uma frequência respiratória, uma frequência de respiração, e/ou outros parâmetros. Em uma realização, o módulo de parâmetro respiratório 30 determina o um ou mais parâmetros respiratórios com base na inalação e/ou exalação. Como exemplo não limitante, o pelo menos um parâmetro respiratório 30 pode determinar pelo menos um parâmetro respiratório determinado para cada exalação em uma série de exalações consecutivas. O pelo menos um parâmetro respiratório determinado pode incluir, por exemplo, um volume corrente, um fluxo de pico, e/ou outros parâmetros respiratórios.
[0024] O módulo de controle 32 é configuradopara controlar o dispositivo de suporte de pressão 14 para ajustar um ou mais parâmetros do fluxo pressurizado de gás respirável. Por exemplo, o módulo de controle 32 pode controlar o dispositivo de suporte de pressão 14 para ajustar uma proporção de escoamento, pressão, volume, umidade, temperatura, composição, e/ou outros parâmetros do fluxo pressurizado de gás respirável. Em uma realização, o módulo de controle 32 controla o dispositivo de suporte de pressão 14 para operar em um modo de pressão de ar positiva bi-nível, onde a pressão é elevada a um nível HI durante a inalação e reduzida a um nível LO durante a exalação pelo indivíduo 12. O módulo de controle 32 pode determinar quando desencadear alterações de HI para LO e vice-versa, com base na detecção de transições respiratórias pelo módulo de parâmetro respiratório 30.
[0025] O módulo de pressão 34 é configurado para determinar a(s) pressão(ões) às quais o fluxo pressurizado de gás respirável deve ser ajustado pelo módulo de controle 32. A pressão do fluxo pressurizado de gás respirável pode ser determinada pelo módulo de pressão 34 com base em um esquema de terapia (por exemplo, para suporte de pressão de via aérea positiva), para permitir uma quantificação de complacência pulmonar, e/ou para outras finalidades. A determinação da(s) pressão(ões) às quais o fluxo pressurizado de gás respirável deve ser ajustado inclui determinar os níveis de pressão HI e LO para um modo de pressão de ar positiva bi-nível.
[0026] Como será discutido em mais detalhe abaixo, para permitir uma quantificação de complacência pulmonar, a pressão do fluxo pressurizado de gás respirável deve ser alterada entre um par de inalações que estejam próximos um do outro no tempo. Conforme o uso no presente documento, o par de inalações que estão próximos no tempo um ao outro pode incluir um par de inalações que são diretamente adjacentes (isto é, consecutivas sem inalações interferentes), ou um par de inalações que estejam razoavelmente próximas uma à outra no tempo (por exemplo, dentro de aproximadamente 2 minutos, dentro de aproximadamente 1 minuto, dentro de aproximadamente 30 segundos, dentro de aproximadamente 15 segundos, etc.). Para facilitar essa determinação, o módulo de pressão 34 é configurado para determinar uma primeira pressão à qual o fluxo pressurizado de gás respirável deve ser ajustado durante uma primeira inalação, e uma segunda pressão (diferente da primeira pressão) à qual o fluxo pressurizado de gás respirável deve ser ajustado durante uma segunda inalação, e que esteja próxima no tempo da primeira inalação. Será observado que em algumas realizações, a quantificação de complacência pulmonar pode basear-se em medições tomadas em duas respirações que não estejam próximas no tempo. Apesar disso poder degradar a precisão e/ou exatidão da quantificação (devido a pressuposições feitas sobre a fisiologia do paciente e/ou condições respiratórias durante as duas respirações), essa degradação pode não ser fatal para a utilidade da quantificação.
[0027] Em realizações nas quais o sistema 10 estiver operando em um modo de pressão de ar positiva bi- nível, o módulo de controle 32 implementa a primeira pressão como a pressão HI para a primeira inalação, uma pressão LO (determinada pelo módulo de pressão 34) para a(s) exalação(ões) entre a primeira inalação e a segunda inalação, e a segunda pressão como a pressão HI para a segunda inalação. Em realizações nas quais o sistema 10 estiver operando em um modo CPAP, o módulo de controle 32 faz a transição entre a primeira pressão e a segunda pressão na transição respiratória entre a primeira inalação e a exalação depois da primeira inalação, em um ponto no tempo entre a primeira inalação e a segunda inalação, ou em uma transição respiratória entre a exalação antes da segunda inalação e a segunda inalação.
[0028] Como será discutido em mais detalhes abaixo, na quantificação de complacência pulmonar pelo sistema 10, a pressão do músculo diafragmático do indivíduo 12 é presumida como sendo a mesma para a primeira inalação e a segunda inalação. No entanto, em alguns casos, se um ou mais entre o tempo de transição, o(s) nível(is) de pressão, e/ou diferença de pressão, para a primeira pressão e para a segunda pressão forem feitos de maneira regular e periódica, o indivíduo 12 pode começar a subconscientemente prever essa transição. Como uma reação a essa previsão, o indivíduo 12 pode inadvertidamente ajustar o esforço respiratório (e a pressão do músculo diafragmático) entre a primeira inalação e a segunda inalação. Para evitar esse efeito, o módulo de pressão 34 pode determinar a pressão à qual o fluxo pressurizado de gás respirável deve ser ajustado pelo módulo de controle 32 durante uma série de respirações consecutivas, incluindo a primeira inalação e a segunda inalação, de modo que uma ou mais entre (i) a(s) posição(ões) da primeira inalação e/ou da segunda inalação na série de respirações consecutivas, (ii) a primeira pressão, (iii) a segunda pressão, e/ou (iv) a diferença entre a primeira pressão e a segunda pressão possam ser determinadas de maneira aleatória ou pseudo-aleatória.
[0029] Quando usado no presente documento, o termo “pseudo-aleatório” refere-se a determinações de um ou mais dos parâmetros estabelecidos acima que aproximam as propriedades do número aleatório com a finalidade de inibir a previsão por parte do indivíduo 12. Isso pode incluir esquemas nos quais um parâmetro determinado pseudo- aleatoriamente é determinado com alguma periodicidade e/ou repetibilidade, contanto que o período no qual o parâmetro é repetido seja grande o suficiente para evitar previsão subconsciente pelo indivíduo 12.
[0030] A título de ilustração, a FIG. 2 ilustra um diagrama de pressão conforme determinado por um módulo de pressão semelhante a ou igual ao módulo de pressão 34 em comparação ao tempo, por uma série de respirações consecutivas. Durante a série de respirações consecutivas, o módulo de pressão 34 determina a pressão do fluxo pressurizado de gás respirável de acordo com um modo de pressão de ar positiva bi-nível no qual a pressão é reduzida a um nível LO 38 durante as exalações. No diagrama mostrado na FIG. 2, existe um número de pares de pares diretamente adjacentes de inalações que podem ser vistos como a primeira e segunda inalações descritas acima. Esses pares estão rotulados na FIG. 2 com o numeral de referência 40. A posição e/ou tempo desses pares de inalação com valores de pressão separados associados a eles é uma distribuição aleatória, ou pseudo-aleatória, projetada para inibir a previsão do indivíduo. Apesar de não estar ilustrado na FIG.2, com base no acima descrito, deve-se observar que além da determinação da posição e/ou tempo da primeira e/ou segunda inalação dentro de uma série de respirações consecutivas como a mostrada na FIG. 2 de maneira aleatória e/ou pseudo- aleatória, uma ou mais das pressões durante a primeira inalação e/ou a segunda inalação, e/ou a diferença de pressão entre a primeira inalação e/ou a segunda inalação podem ser determinadas de maneira aleatória e/ou pseudo-aleatória.
[0031] Voltando à FIG. 1, o módulo decomplacência 36 é configurado para quantificar a complacência pulmonar do indivíduo 12 com base na diferença entre a primeira pressão e a segunda pressão, e os um ou mais sinais de saída gerados por sensores 20 durante a primeira e segunda inalações. Em uma realização, o módulo de complacência 36 determina a complacência pulmonar do indivíduo 12 removendo a pressão do músculo diafragmático de equações de entrada-saída que servem de modelo para o sistema respiratório do indivíduo 12 durante a primeira inalação e a segunda inalação.
[0032] Em uma realização, a quantificação decomplacência pulmonar pelo módulo de complacência 36 implementa um circuito de pulmão e ventilador de compartimento único mostrado na FIG. 3. Na FIG. 3, Pdrepresenta a pressão do dispositivo (por exemplo, a pressão do fluxo pressurizado de gás respirável gerado pelo dispositivo de suporte de pressão 14), R representa a resistência do sistema respiratório de um indivíduo, Paivrepresenta a pressão alveolar, C representa complacência, Pmusrepresenta pressão muscular diafragmática, e Op representa ofluxo do indivíduo. Neste modelo, presume-se que a resistência de uma porta de exalação (por exemplo, porta de exalação no dispositivo de interface 28 na FIG. 1) seja muito maior que uma resistência de uma mangueira (por exemplo, conduto 26 da FIG. 1). Portanto, a pressão dentro do indivíduo é aproximadamente a mesma que a pressão do dispositivo. Assim, a pressão do indivíduo é simplesmente representada como a pressão do dispositivo no circuito mostrado na FIG. 3. Além disso, presume-se que o fluxo do paciente e o volume do paciente possam ser estimados usando- se a diferença entre o fluxo total medido do sistema e um fluxo de vazamento estimado (ou medido).
[0033] Será observado que a implementação de ummodelo de pulmão de compartimento único na descrição da determinação de complacência pulmonar não tem a finalidade de ser limitante. A remoção da pressão muscular diafragmática de equações que servem de modelo da função do sistema respiratório de um indivíduo não depende desse modelo, mas é usada no presente documento por ser computacionalmente menos cara que modelos mais complexos, e por simplificar a explicação.
[0034] A função de transferência no domínio sque relaciona o fluxo do paciente à pressão do dispositivo e o diafragma do indivíduo para o circuito da FIG. 3 é determinada por:
Figure img0001
onde
Figure img0002
[0035] Além disso, o volume do paciente édeterminado pela equação:
Figure img0003
[0036] Assim, a função de transferência querelaciona a pressão ao volume do paciente é determinada pela equação:
Figure img0004
[0037] onde a resposta a Pmus é determinada pela equação:
Figure img0005
[0038] e onde a resposta externa é determinadapor:
Figure img0006
[0039] Agora, se Pd(s) representar a pressão dofluxo pressurizado de gás respirável gerado por um dispositivo de suporte de pressão, e a pressão durante a inalação varia entre uma primeira inalação e uma segunda inalação que são próximas no tempo (por exemplo, diretamente adjacentes), então a equação (4) pode ser redigida para ainalação e a segunda inalação da seguinte forma:
Figure img0007
[0040] onde os subscritos 1 e 2 correspondem àprimeira inalação e à segunda inalação, respectivamente.
[0041] Como Pmus é desconhecido, a parte daresposta total associada à resposta interna também é desconhecida. No entanto, se for presumido que Pmus érelativamente constante entre a primeira inalação e a segunda inalação (desde que a primeira e a segunda inalações estejampróximas no tempo), então Pmusi (s) pode ser presumido comosendo igual a Pmus2(s) .
[0042] Tomando-se a diferença entre as respostasde volume das equações (5) e (6), e usando-se a pressuposição de que Pmusi(s) é igual a Pmus2(s), a resposta interna desconhecida pode ser eliminada para produzir a seguinte combinação de equações (7) e (8):
Figure img0008
[0043] onde ΔV(s) é a diferença entre V1(s) eV2(s), e onde ΔPd(s) é a diferença entre Pd1(s) e Pd2(s).
[0044] Como as pressões e volumes, para as duasinalações (e/ou as diferenças instantâneas entre elas) são conhecidas, qualquer uma das várias técnicas de estimativa numérica conhecidas pode ser usada para determinar resistência R e complacência C. Como exemplo não limitante, a técnica de erro de mínimo quadrado pode ser implementada.
[0045] Retornando à FIG. 1, o módulo decomplacência 36 pode quantificar a complacência pulmonar com base no(s) parâmetro(s) respiratório(s) determinado(s) pelo módulo de parâmetro respiratório 30 (que são determinados a partir de sinais de saída gerados pelos sensores 20), o(s) valor(es) conhecido(s) da primeira pressão, da segunda pressão, e/ou a diferença entre a primeira pressão e a segunda pressão da maneira descrita acima. Essa quantificação pode então ser implementada para um ou mais de uma variedade de diferentes usos e/ou em uma variedade de diferentes contextos. Por exemplo, a quantificação da complacência pulmonar pode ser implementada para diagnosticarantecipadamente insuficiência cardíaca congestiva, prescrever tratamento, e/ou para outras finalidades.
[0046] Apesar da invenção ter sido descrita emdetalhes com a finalidade de ilustração com base no que atualmente é considerado as realizações mais práticas e preferidas, deve-se entender que esse detalhe tem somente essa finalidade, e que a invenção não está limitada às realizações reveladas, pelo contrário, ela tem a finalidade de abranger modificações e disposições equivalentes que estejam dentro do espírito e do escopo das reivindicações anexas. Por exemplo, deve-se entender que a presente invenção contempla que, até onde for possível, uma ou mais características de qualquer realização pode ser combinada a uma ou mais características de qualquer outra combinação.

Claims (4)

1. SISTEMA (10) CONFIGURADO PARA QUANTIFICAR COMPLACÊNCIA PULMONAR DE UM INDIVÍDUO (12), que esteja pelo menos parcialmente respirando sozinho, o sistema (10) é caracterizado por compreender:um dispositivo de suporte de pressão (14) configurado para gerar um fluxo pressurizado de gás respirável a ser passado para a via aérea de um indivíduo (12) que esteja pelo menos parcialmente respirando sozinho;um ou mais sensores (20) configurados para gerar um ou mais sinais de saída que transmitem informações relacionadas a volume do fluxo pressurizado de gás respirável; eum ou mais processadores (22) operativamente ligados ao dispositivo de suporte de pressão (14) e aos um ou mais sensores (20), sendo que os um ou mais processadores (22) são configurados para executar um ou mais módulos de programa de computador (30, 32, 34, 36), sendo que os um oumais módulos de programa de computador compreendem:um módulo de controle (32) configurado para controlar o dispositivo de suporte de pressão (14) para ajustar a pressão do fluxo pressurizado de gás respirável durante uma série de inalações consecutivas do indivíduo (12);um módulo de pressão (34) configurado para determinar a pressão à qual o fluxo pressurizado de gás respirável deve ser ajustado pelo módulo de controle (32) durante as inalações do indivíduo (12) durante a série de inalações consecutivas de maneira que para uma primeira inalação a pressão é ajustada a uma primeira pressão fixa e para uma segunda inalação próxima no tempo à primeira inalação, a pressão é ajustada a uma segunda pressão fixa que é diferente da primeira pressão fixa, em que o módulo de pressão aleatoriamente ou pseudo-aleatoriamente determina pelo menos um de (i) o tempo e (ii) a posição da primeira inalação e da segunda inalação dentro da série de inalações;um módulo de complacência (36) configurado para quantificar a complacência pulmonar do indivíduo (12) com base na diferença entre a primeira pressão fixa e a segunda pressão fixa, e os um ou mais sinais de saída gerados pelos um ou mais sensores (20) durante a primeira inalação e a segunda inalação.
2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo módulo de pressão (34) ser também configurado para determinar a pressão à qual o fluxo pressurizado de gás respirável deve ser ajustado pelo módulo de controle (32) durante as exalações do indivíduo (12) entre a série de inalações consecutivas como mais baixo que a primeira pressão fixa e mais baixo que a segunda pressão fixa.
3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os um ou mais módulos (30, 32, 34, 36)compreenderem ainda um módulo de parâmetro respiratório (30) configurado para determinar, com base nos um ou mais sinais de saída dos um ou mais sensores (20), um ou mais parâmetros respiratórios do indivíduo (12) durante a série de inalações consecutivas, e em que o módulo de complacência (36) é configurado para quantificar complacência pulmonar do indivíduo (12) com base na diferença entre a primeira pressão fixa e a segunda pressão fixa e os um ou mais parâmetros respiratórios determinados pelo módulo de parâmetro respiratório durante a primeira inalação e a segunda inalação.
4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por os um ou mais parâmetros respiratórios determinados pelo módulo de parâmetro respiratório (30) que são implementados pelo módulo de complacência (36) para quantificar a complacência pulmonar do indivíduo (12) compreende volume corrente.
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