BRPI0609985A2

BRPI0609985A2 - método para operar um ventilador para controlar a fração do oxigênio inspirado por pressão, e, sistema de ventilador para controlar a fração de oxigênio inspirado por pressão no ar dispensado para um paciente

Info

Publication number: BRPI0609985A2
Application number: BRPI0609985-8A
Authority: BR
Inventors: Boaz Misholi
Original assignee: Versamed Inc
Priority date: 2005-05-24
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2011-10-18
Also published as: ATE461722T1; CA2609856C; DE602006013129D1; JP5016595B2; CA2609856A1; WO2006127356A3; US7527054B2; EP1893269B1; WO2006127356A2; EP1893269A2; EP1893269A4; US20060266355A1; JP2008541849A

Abstract

MéTODO PARA OPERAR UM VENTILADOR PARA CONTROLAR A FRAçãO DO OXIGêNIO INSPIRADO POR PRESSãO, E, SISTEMA DE VENTILADOR PARA CONTROLAR A FRAçãO DE OXIGêNIO INSPIRADO POR PRESSãO NO AR DISPENSADO PARA UM PACIENTE. Um método e um aparelho para operar um ventilador para controlar a fração de oxigênio (FiO~2~) inspirado por pressão para um paciente que inclui: prover um controlador de ventilador que inclui um algoritmo de software, um oxímetro de pulso e um controlador de vazão (de FiO~2~); medir a oximetria de pulso do paciente e computar um valor de oximetria de pulso médio sobre um período de tempo; selecionar um primeiro, um segundo e um terceiro níveis de oximetria de pulso como pontos de ajuste para o controlador de ventilador; selecionando um intervalo de tempo de atualização; diminuir a vazão (de FiO~2~) por uma primeira quantidade incremental quando o valor de oximetria de pulso médio for maior do que o primeiro nível; aumentar a vazão (de FiO~2~) por uma segunda quantidade incremental quando o valor de oximetria de pulso médio for menor do que o segundo nível; aumentar a vazão (de FiO~2~) ao máximo e iniciar uma condição de alarme quando o valor de oximetria de pulso médio for menor do que o terceiro nível.

Description

"MÉTODO PARA OPERAR UM VENTILADOR PARA CONTROLAR A FRAÇÃO DO OXIGÊNIO INSPIRADO POR PRESSÃO, E, SISTEMA DE VENTILADOR PARA CONTROLAR A FRAÇÃO DE OXIGÊNIO INSPIRADO POR PRESSÃO NO AR DISPENSADO PARA UM PACIENTE"

CAMPO DA INVENÇÃO

Esta invenção refere-se a um método e um aparelho para controlar um ventilador que permite a um médico prescrever a quantidade de oxigênio dispensada para um paciente. Particularmente, a invenção refere-se um método e a um aparelho para controlar automaticamente a fração de oxigênio (F1O2) inspirado suprida a um paciente.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

A ventilação por meio de ventiladores mecânicos é amplamente aceita como uma forma eficaz de terapia e meio de tratar pacientes que exigem assistência respiratória. Ventilação é o processo de dispensar oxigênio para, e, limpar o dióxido de carbono dos alvéolos nos pulmões. Um ventilador medicinal dispensa gás para o trato respiratório de um paciente e é freqüentemente exigido quando o paciente é incapaz de manter a ventilação adequada. A ventilação mecânica é a modalidade terapêutica única mais importante no cuidado de pacientes criticamente doentes. Ventiladores conhecidos incluem, tipicamente, um sistema pneumático com características de pressão, fluxo e volume variáveis, que dispensa e extrai ar e/ou gás para o paciente e um sistema de controle (tipicamente consistindo de um microprocessador com um teclado e um mostrador) que provê a interface para o clínico supervisor. O suporte ótimo da respiração do paciente exige o ajuste pelo clínico da pressão, fluxo e volume do gás dispensado à medida que a condição do paciente muda. Esses ajustes, embora altamente desejáveis, são difíceis de implementar com os ventiladores conhecidos porque o sistema de controle demanda atenção contínua e interação a partir do clínico com base na condição do paciente. Sistemas de ventiladores medicinais têm sido usados por muitos anos para prover suporte de oxigênio suplementar a pacientes incapazes de respirar normalmente. Esses ventiladores medicinais tipicamente incluem uma fonte de oxigênio pressurizado, um gerador de fluxo, um filtro de ar, uma máscara, um conduto de dispensação de ar conectando o gerador de fluxo à máscara, vários sensores e um controlador baseado em microprocessador. O gerador de fluxo pode incluir um motor servo- controlado e um impulsionador. O gerador de fluxo também pode incluir uma válvula capaz de descarregar ar para a atmosfera como um meio de alterar a pressão dispensada para o paciente como uma alternativa ao controle de velocidade de motor. Os sensores tipicamente medem a velocidade de motor, a vazão volumétrica de gás e a pressão de saída. O aparelho pode incluir opcionalmente um umidificador no circuito de dispensação de ar. O controlador também pode incluir capacidade de armazenamento de dados com ou sem as funções de recuperação e exibição de dados integradas.

Ventiladores mais modernos permitem ao clínico selecionar e usar diversos modos de inalação, tanto individualmente quanto em combinação através dos controles de ajuste de ventilador que são comuns para os ventiladores. Esses modos podem ser definidos em três categorias amplas: espontâneo, assistido ou controlado. Durante a ventilação espontânea sem outros modos de ventilação, o paciente respira no seu próprio passo, mas outras intervenções podem afetar outros parâmetros da ventilação, incluindo o volume de corrente e a pressão de linha de base (acima da ambiente) dentro do sistema. Na ventilação assistida, o paciente inicia a inalação abaixando a pressão de linha de base variando os graus e, então, o ventilador "assiste" o paciente completando a respiração por meio da aplicação de pressão positiva. Durante a ventilação controlada, o paciente é incapaz de respirar espontaneamente ou iniciar uma respiração, e é, portanto, dependente do ventilador para toda respiração. Durante a ventilação espontânea ou assistia, é exigido do paciente "trabalhar" (para variar os graus) usando os músculos respiratórios a fim de respirar.

O modo mais simples de olhar para uma ventilação mecânica é como um modo para manter os gases de sangue normais. Os parâmetros mais relevantes de um gás de sangue normal são a concentração de íon de hidrogênio (pH), a pressão parcial de dióxido de carbono (pC02) e a pressão parcial de oxigênio (pO2). Há diversos outros valores, mas muitos destes são calculados e/ou não refletivos da função pulmonar que é o que está sendo controlado com a ventilação mecânica. A concentração de íon de hidrogênio e a pressão parcial do dióxido de carbono estão estreitamente relacionadas e são afetadas pela ventilação de minuto (taxa respiratória vezes volume de corrente ou RR x TV). A pressão parcial do oxigênio é governada pela dispensação de oxigênio e casamento de ventilação e perfusão (V e Q). Porque o CO2 se difunde rapidamente através do espaço alveolar, quanto mais ar é movido para dentro e para fora dos pulmões, mais rapidamente o CO2 pode ser removido.

A dispensação de oxigênio é dependente do casamento de ventilação e perfusão e parcialmente determinado pela fração de oxigênio (FiO2) inspirado de um paciente e está parcialmente relacionado ao recrutamento de via aérea do paciente. O recrutamento de via aérea é refletido indiretamente na pressão de via aérea principal (MAP) do paciente. Aumentando-se a pressão de via aérea principal do paciente, o recrutamento de via aérea pode ser aumentado (embora essa não seja uma relação linear). A pressão de via aérea principal é uma função da pressão expiratória final positiva (PEEP) e uma fração da pressão inspiratória de pico (PIP ou Pmax).

A terapia de oxigênio ou o tratamento de oxigênio suplementar dos pacientes na ventilação mecânica é crucial na manutenção dos níveis de oxigênio dos pacientes na variação normal. A terapia de oxigênio é definida como a administração do oxigênio a concentrações maiores do que do ar ambiente (aproximadamente 21% de oxigênio). A percentagem de oxigênio no ar inalado pelo paciente, tanto no ou fora do ventilador, é chamada fração de oxigênio inspirado (F1O2). As variações de F1O2 são de 21% (por exemplo, ar do espaço ambiente) a 100% (por exemplo, oxigênio puro). Tipicamente, um F1O2 não excedendo 0,25-0,35 é necessário e uma variação de 0,05 no F1O2 é geralmente clinicamente aceitável. Para muitos pacientes, uma fração de oxigênio inspiratório (F1O2) precisa ou alta não é exigida. Em alguns ventiladores, o F1O2 é aumentado por meio da anexação de um acumulador de oxigênio (O2) à porta de entrada de gás. Alternativamente, o O2 suplementar pode ser titulado para dentro do membro inspiratório circuito de ventilador entre o ventilador e o umidificador ou, durante a ventilação por pressão positiva não invasiva (NPPV), através do tubo de oxigênio conectado diretamente á máscara.

Monitorar a saturação de oxigênio arterial (SpC^) usando a oximetria de pulso é um método simples não invasivo (ou seja, a pele não tem de ser rompida para realizar o teste), que permite aos provedores de cuidados médicos monitorarem a hemoglobina ligada a oxigênio para a quantidade total de hemoglobina, ou seja, a percentagem de hemoglobina (Hb) que está saturada com oxigênio, ou a quantidade de oxigênio no sangue das artérias. A oximetria de pulso usa dois comprimentos de onda da luz (650 nm (vermelho) e 805 nm (infravermelho)) originando-se a partir de uma sonda e passando através da pele do paciente (de preferência, o dedo, dedo do pé ou lóbulo da orelha do paciente). A luz é parcialmente absorvida pela hemoglobina, por quantidades que diferem dependendo de se a hemoglobina está saturada ou dessaturada com oxigênio. Um sensor mede a quantidade de luz que o tecido absorve e a saída a partir do sensor é ligada a um microprocessador. Calculando-se a absorção de luz nos dois comprimentos de onda, o microprocessador pode computar a proporção de hemoglobina que é oxigenada .

Com base na razão de absorção da luz vermelha e infravermelha causada pela diferença na cor entre a hemoglobina ligada (vermelho) e não ligada (azul) a oxigênio no leito capilar, pode ser feita uma aproximação da oxigenação. A oximetria de pulso exibe a percentagem de Hb saturada com oxigênio junto com um sinal audível para cada batida de pulso, uma taxa de coração calculada e alguns modelos, um mostrador gráfico do fluxo de sangue passa a sonda (pletismógrafo). O oxímetro de pulso provê um meio para determinar quão bem o paciente está sendo oxigenado. O oxímetro depende de um fluxo pulsátil e produz um gráfico da qualidade de fluxo.

Onde o fluxo é sem energia (por exemplo, hipovolémia ou vaso-constrição), o oxímetro de pulso pode ser incapaz de funcionar. O computador dentro do oxímetro é capaz de distinguir o fluxo pulsátil de outros sinais mais estáticos (como sinais de tecido ou venosos) para exibir somente o fluxo arterial.

Os ventiladores medicinais conhecidos anteriormente geralmente exigem uma interface de usuário para ajustar e manter de modo bem sucedido o FiO2 do paciente. Isso é mais provável devido ao comportamento complexo e não linear da resposta do corpo humano aos vários estímulos fisiológicos. Conseqüentemente, há uma necessidade de um sistema de ventilador que possa controlar automaticamente de modo eficaz a fração do oxigênio inspirado com base no Sp02 do paciente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com a presente invenção, um sistema de ventilador e um método para operar um ventilador para controlar a fração de oxigênio inspirado por pressão (FiO2) para um paciente são providos. O método inclui: prover um oxímetro de pulso para medir a oximetria de pulso de um paciente (SpO2), um controlador de ventilador responsivo a uma média do valor de oximetria de pulso do paciente e um controlador de vazão de FiO2, responsivo ao controlador de ventilador, onde o controlador de vazão controla a vazão de FiO2 para o paciente. O método também inclui: medir a oximetria de pulso do paciente e prover um valor de oximetria de pulso medido; fazer a média do valor de oximetria de pulso medido do paciente sobre um período de tempo; selecionar o período de tempo para fazer a média do valor de oximetria de pulso medido do paciente; selecionar uma variação operacional de FiO2 tendo uma extremidade inferior, uma extremidade superior e um ponto médio, onde o ponto médio da variação é igual à metade da soma da extremidade inferior e da extremidade superior; selecionar uma primeira quantidade incrementai para diminuir a vazão de FiO2 e uma segunda quantidade incrementai para aumentar a vazão de FiO2; ajustar o controlador de vazão de FiO2 a uma vazão igual ao ponto médio da variação operacional; selecionar um primeiro, um segundo e um terceiro níveis de oximetria de pulso como pontos de ajuste para o controlador de ventilador; selecionar um intervalo de tempo de atualização, onde o intervalo de tempo é o intervalo de tempo entre comparações pelo controlador de ventilador dos pontos de ajuste e o valor de oximetria de pulso medido médio do paciente; diminuir a vazão de FiO2 pela primeira quantidade incrementai quando o valor de oximetria de pulso for maior do que o primeiro nível e a vazão for maior do que, ou igual à extremidade baixa da variação operacional de FiO2; aumentar a vazão de FiO2 pela segunda quantidade incrementai quando o valor de oximetria de pulso for menor do que o segundo nível e a vazão for menor do que, ou igual à extremidade superior da variação operacional de FiO2; e aumentar a vazão de FiO2 a uma taxa máxima quando o valor de oximetria de pulso médio for menor do que o terceiro nível e iniciar uma condição de alarme.

O controlador de ventilador inclui um software que ajusta automaticamente a vazão de FiO2 com base no valor de oximetria de pulso médio do paciente. O controlador de ventilador também pode incluir um modo operacional normal para o controle da vazão do FiO2, onde a vazão do FiO2 é controlada automaticamente entre os primeiro e segundo pontos de ajuste de nível de oximetria de pulso e a vazão não muda quando a oximetria de pulso está entre o primeiro nível e o segundo nível. A variação operacional de FiO2 está entre cerca de 405 e 100% e, de preferência, entre 60% e 90%. O intervalo de tempo de atualização é de pelo menos 10 segundos, de preferência, de pelo menos 30 segundos. O período de tempo sobre o qual o valor de oximetria de pulso medido é calculado na média está entre 5 e 60 segundos antes do fim do intervalo de tempo de atualização, de preferência, sobre os últimos 10 segundos. Em adição, a condição de alarme pode atuar um sinal de alarme audível, um sinal de alarme visual ou ambos, um sinal de alarme audível e um sinal de alarme visual. Os alarmes devem ser reconhecidos e re-ajustados manualmente pelo operador. Nos modos de realização preferidos, a oximetria de pulso é medida usando uma sonda anexada ao dedo, dedo do pé ou lóbulo da orelha do paciente.

A presente invenção também inclui um sistema de ventilador para controlar a fração de oxigênio inspirado por pressão (FiO2) no ar dispensado para um paciente. O sistema de ventilador inclui: um oxímetro de pulso que mede a oximetria de pulso de um paciente e gera um sinal de saída em resposta ao mesmo; um controlador de ventilador compreendendo um teclado, um mostrador e um algoritmo de software, onde o teclado e o mostrador são adaptados para entrar um intervalo de tempo de atualização, um primeiro, segundo e terceiro pontos de ajuste de nível de oximetria de pulso, uma variação de vazão de FiO2, uma primeira quantidade incrementai para diminuir a vazão de FiO2 e uma segunda quantidade incrementai para aumentar a vazão de FiO2; e um período de tempo sobre o qual o valor de oximetria de pulso medido do paciente é calculado na média; um controlador de vazão de FiO2, que inclui, de preferência, uma válvula de controle, responsivo ao controlador de ventilador; e uma máscara de face, máscara nasal ou tubo endotraqueal para dispensar o ar para o paciente.

O algoritmo de software de controlador de ventilador compara o valor de oximetria de pulso médio do paciente aos primeiro, segundo, e terceiro pontos de ajuste de nível de oximetria de pulso. Com base no nível de oximetria de pulso médio, o controlador de ventilador controla automaticamente a vazão do F1O2 para o paciente de modo que a vazão de F1O2 diminua pela primeira quantidade incrementai quando a oximetria de pulso for maior do que o primeiro nível, aumente a vazão de F1O2 pela segunda quantidade incrementai quando a oximetria de pulso for menor do que o segundo nível, e aumente a vazão de F1O2 a uma taxa máxima quando a oximetria de pulso for menor do que o terceiro nível. O intervalo de tempo de atualização é o intervalo de tempo entre as comparações pelo algoritmo de software de controlador de ventilador dos pontos de ajuste e do valor de oximetria de pulso médio.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DAS FIGURAS

Outros objetivos e características subordinadas desta invenção serão prontamente apreciados à medida que a invenção se tornar mais bem entendida pela referência à descrição detalhada a seguir quando considerada em conexão com os desenhos anexos, onde:

A Figura 1 é um fluxograma mostrando a operação de um modo de realização do algoritmo de controle de ventilador.

A Figura 2 é um diagrama de bloco de um sistema de ventilador incluindo o oxímetro de pulso e o controlador de ventilador.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A presente invenção provê tanto um sistema de ventilador quanto um método para controlar um ventilador, que permitem a um médico prescrever quanto oxigênio deve ser dispensado para um paciente. O sistema de ventilador inclui um oxímetro de pulso que mede a saturação de oxigênio arterial (Sp02) de um paciente usando um ventilador. O sinal de saída é enviado a um controlador de ventilador que calcula um valor médio da oximetria de pulso medida, regula o ar para o paciente e controla a vazão de F1O2. O controlador de ventilador é programado com um algoritmo de software e tem um mostrador e um teclado para monitorar e controlar a ventilação do paciente. Para inicializar o controlador de ventilador, um técnico entra os níveis de ponto de ajuste de oximetria de pulso, os valores para as mudanças incrementais na vazão de F1O2, o tempo de atualização, a variação de F1O2 inicial e outros dados pertinentes relativos ao paciente. O controlador de ventilador compara o valor de oximetria de pulso medido médio para os níveis de ponto de ajuste inseridos pelo técnico e regula a vazão de FÍO2.

O método usa um monitor de saturação de oxigênio (SpC^) de pulso, um controlador de ventilador, um controlador de vazão de F1O2 e software incluindo um algoritmo para controlar a fração do oxigênio inspirado (F1O2) dispensada para o paciente. Na operação, o médico pode programar o controlador de ventilador de modo que o sistema dispense uma quantidade predeterminada de F1O2 para o paciente em resposta às mudanças no SpO2 . Programar o controlador de ventilador inclui selecionar os ajustes para determinados pontos de decisão. Esses pontos de decisão são baseados no nível de SpC>2 do paciente e controlam a elevação ou abaixamento da vazão de F1O2. O médico também é capaz de selecionar a magnitude da resposta em cada um desses pontos de decisão. A programação inicial do controlador de ventilador também inclui a seleção de uma variação operacional para a vazão de F1O2, de preferência, de 40-100% e, mais de preferência, de 60-90% da variação do controlador de fluxo. A vazão de F1O2 inicial é igual ao ponto médio da variação operacional selecionada, ou seja, metade da soma da extremidade baixa da variação mais a extremidade superior da variação. Por exemplo, quando uma variação de vazão de F1O2 de 60-60% é selecionada, o ponto de ajuste inicial é de 75% (o ponto médio da variação).

O método da presente invenção pode usar uma variedade de diferentes sistemas de ventilador que são bem conhecidos na técnica. Exemplos de diferentes sistemas de ventilador que podem ser usados são revelados na patente US 6.186.142 de Schmidt et al.; na patente US 6.584.973 de Biondi et al.; na patente US 6.796.305 de Banner et al.; na patente US 6.810.876 de Berthon-Jones; e na patente US 6.845.773 de Berthon-Jones, todas as quais são incorporadas aqui pela referência em sua inteireza.

O SpO2 do paciente é medido como uma média do sinal de saída de SpO2 sobre um intervalo de tempo predeterminado. O SpO2 do paciente pode variar com cada batida de coração e, portanto, um valor médio é mais indicativo da condição do paciente em qualquer ponto no tempo. Conseqüentemente, um valor de SpO2 médio é calculado sobre um intervalo imediatamente anterior à expiração do intervalo de "tempo de atualização". O sinal de saída de SpO2 é calculado na média sobre um intervalo de 5 a 60 segundos antes da expiração do intervalo de "tempo de atualização". De preferência, o sinal de saída de SpO2 é calculado na média sobre os últimos 10 segundos antes da expiração do intervalo de "tempo de atualização".

Os sistemas de ventilador preferidos que são usados para a presente invenção incluem uma válvula variavelmente atuável que é conectada em série com o conduto de fluido para variar a fração do oxigênio inspirado por pressão positiva (FiO2) para o paciente. O FiO2 pode variar entre 0,21 (a concentração de oxigênio no ar ambiente), em que nenhum suporte de oxigênio suplementar é provido ao paciente, e 1,0, em que o oxigênio puro é provido ao paciente. A fim de determinar o FiO2 apropriado, a saturação de oxigênio arterial (SpO2) é monitorada pelo oxímetro de pulso anexado ao paciente. O SpO2 está idealmente na variação de 0,97-1,0, enquanto um SpO2 de menos do que 0,91 é perigosamente baixo. O controlador de ventilador faz a média da oximetria de pulso medida do paciente sobre um período predeterminado de tempo, tipicamente os últimos 5 a 60 segundos antes do final de um intervalo de tempo de atualização predeterminado, de preferência, sobre os últimos 10 segundos. O algoritmo de software muda a vazão do FiO2 quando o valor de oximetria de pulso medido médio está acima ou abaixo dos níveis de ponto de decisão de SpO2 predeterminados. Por exemplo, o F1O2 é aumentado quando o SpC>2 diminui abaixo de um nível predeterminado.

O algoritmo de software permite ao técnico que opera o ventilador programar o controlador para iniciar a ação em três "pontos de decisão" e mudar a vazão do F1O2 para o paciente com base no valor de SpC>2 medido médio do paciente. Os três pontos de decisão são referidos como o ponto de decisão de "intensificação", o ponto de decisão de "redução" e o ponto de decisão de "alarme". Os pontos de decisão são selecionados pelo médico e programados dentro do controlador pelo técnico que opera o ventilador.

O controlador monitora continuamente o Sp02 do paciente, mas somente muda a vazão do F1O2 do paciente a intervalos predeterminados. O intervalo predeterminado é referido como o "tempo de atualização" e é entrado pelo técnico de acordo com as instruções do médico. O "tempo de atualização" pode variar de cerca de 10 segundos a cerca de 30 minutos com as variações mais preferidas tendo um valor mais baixo de pelo menos 30 segundos e um valor mais alto de menos de 5 minutos. No "tempo de atualização", o controlador compara o valor de Sp02 medido médio do paciente com os três pontos de decisão e inicia, se exigido, a mudar a vazão do F1O2 para o paciente com base no algoritmo. A variação operacional do F1O2 é selecionada pelo médico e inicialmente programada dentro do controlador pelo técnico antes do primeiro uso do sistema de ventilador. A vazão de FiO2 é inicialmente ajustada a uma taxa igual ao ponto médio da variação operacional. Depois da vazão de FiO2 ter sido ajustada, ele permanece naquela taxa até ser mudado, igualmente automaticamente quando o ponto de decisão é alcançado ou quando ela é mudada manualmente pelo técnico.

O ponto de decisão de "intensificação" é um nível de SpO2 baixo. Se o sinal de saída a partir do oxímetro de pulso for igual a ou menor do que o ponto de decisão de "intensificação" no "tempo de atualização", o controlador envia um sinal para o ventilador para aumentar a vazão de FiO2 para o paciente. A quantidade que o FiO2 aumenta quando o ponto de decisão de "intensificação" inicia a ação por meio do controlador é um valor incrementai entre cerca de 2 e cerca de 10% e é chamada "valor de intensificação". O valor de intensificação é selecionado pelo médico durante o ajuste inicial e inserido pelo operador quando o ponto de decisão de "intensificação" é inserido. Se o sinal de saída a partir do oxímetro de pulso ainda for igual a, ou menor do que o ponto de decisão de "intensificação" no "tempo de atualização" subseqüente, o controlador mais uma vez aumenta a vazão do FiO2 para o paciente pelo "valor de intensificação". Isso continua até que o nível de SpO2 fique acima do ponto de decisão de "intensificação", ou até que o FiO2 alcance a variação operacional mais alta do FiO2 (entrada durante o ajuste).

O ponto de decisão de "intensificação" é um nível de SpO2 alto. Se o sinal de saída a partir do oxímetro de pulso for igual ou maior do que o ponto de decisão de "intensificação" no "tempo de atualização", o controlador envia um sinal para o ventilador diminuir a vazão do FiO2 para o paciente. A quantidade que o FiO2 diminui sob o ponto de decisão de "intensificação" é um valor entre cerca de 2 e cerca de 10% e também é entrado pelo clínico. O valor de "redução" é selecionado pelo médico e entrado durante o ajuste inicial pelo operador quando o ponto de decisão de "redução" é entrado. Se o sinal de saída a partir do oxímetro de pulso ainda for igual a ou maior do que o ponto de decisão de "redução" no "tempo de atualização" subseqüente, o controlador mais uma vez diminui a vazão de F1O2 para o paciente pelo "valor de redução". Isso continua até que o nível de SpO2 fique abaixo do ponto de decisão de "redução", ou que o FiO2 alcance a variação operacional mais baixa do ajuste de FiO2.

O ponto de decisão de "alarme" é um limite baixo do SpO2 que é ajustado abaixo do ponto de decisão de "intensificação". Quando o ponto de decisão de "alarme' é alcançado, o controlador inicia um modo de resgate automático (também referido aqui como uma "condição de alarme"). O modo de resgate automático sinaliza para o ventilador para aumentar a vazão do FiO2 ao máximo (100%) e toca alarmes de áudio e/ou visuais.

O algoritmo de software que é usado para controlar a vazão do F1O2 para o paciente tem diversas características vantajosas. Primeiro, o algoritmo de software não ajusta continuamente o oxigênio em resposta ao SpO2 do paciente. Isso permite ao corpo do paciente responder à mudança na vazão de FiO2 antes de mudanças adicionais serem feitas. Segundo, o algoritmo provê um mecanismo de segurança para impedir a hipóxia, ou seja, a quantidade diminuída (saturação reduzida) de oxigênio no sangue arterial.

Detectando-se uma condição de SpO2 baixo e tomando as etapas remediadoras para gradualmente aumentar a vazão de FiO2, o algoritmo não permite ao SpO2 do paciente alcançar níveis críticos, terceiro, o algoritmo inicia automaticamente as etapas que um médico prescreveria para um nível de SpO2 anormal sem um provedor de cuidados médicos estando presente. Desse modo, o sistema de ventilador controlado pelo algoritmo de software tem a vantagem de operar em todos os momentos de acordo com as instruções do médico.

Com referência à Figura 1, é mostrado um modo de realização preferido da presente invenção, onde o controlador de ventilador é inicializado entrando-se: os três pontos de decisão (SpO2 baixo, SpO2 alto e SpO2 de alarme); o valor de ajuste de vazão de FiO2 descendente; o valor de ajuste de vazão de FiO2 ascendente; o intervalo de tempo de atualização; o intervalo sobre o qual o valor de SpO2 é calculado na média; e a variação de vazão de Fi02. O controlador de ventilador, então, ajusta automaticamente a vazão de FiO2 inicial no ponto médio da variação de vazão de FiO2.

Quando o intervalo de tempo de atualização acaba, o algoritmo de software compara uma média do sinal de saída de oxímetro de pulso (SpO2) sobre um intervalo predeterminado aos pontos de decisão pré- selecionados. Se a condição de alarme não tiver sido iniciada, o controlador é mantido em um "modo operacional normal". No modo operacional normal, o controlador controla automaticamente a operação do ventilador e mantém a quantidade de fio 2 no ar que o paciente está respirando a um nível constante. O médico que atende pode variar a operação do controlador mudando o tempo de atualização, o intervalo de tempo sobre o qual o SpO2 médio é medido, os ajustes para os pontos de decisão, a variação de FiO2 operacional ou os incrementos pelos quais a vazão de FiO2 é ajustada.

O algoritmo de software monitora o sinal de saída de oxímetro de pulso para uma condição de SpO2 superior. Se a condição de SpO2 superior for detectada (ou seja, o ponto de decisão de "redução"), o controlador envia um sinal para diminuir a vazão de FiO2 por um incremento predeterminado. Se a condição de SpO2 superior ainda existir no tempo de atualização seguinte, o controlador envia novamente um sinal para diminuir a vazão de FiO2 pelo incremento pré-determinado. O controlador continuará a diminuir a vazão de FiO2 pelo incremento predeterminado até que a condição de SpO2 alto não exista mais ou a vazão de FiO2 seja igual à extremidade baixa da variação de FiO2.

O algoritmo de software também monitora o sinal de saída de oximetria de pulso para uma condição de SpO2 baixo. Se o algoritmo detectar que existe uma condição de SpO2 baixo (ou seja, o ponto de decisão de "intensificação"), o controlador envia um sinal para aumentar a vazão de FiO2 por um incremento predeterminado. Se a condição de SpO2 baixo for detectada depois do tempo de atualização seguinte, o controlador novamente envia um sinal para aumentar a vazão de FiO2 pelo incremento predeterminado. O controlador continuará a aumentar a vazão de FiO2 em cada tempo de atualização até que a condição de SpO2 baixo não exista mais, ou que a vazão de FiO2 seja igual à extremidade superior da variação de FiO2.

Se a condição de SpO2 baixo continuar a existir e o nível de oximetria de pulso tiver alcançado uma condição de SpO2 baixo baixa (ou seja, o ponto de decisão de "alarme"), o controlador envia um sinal para aumentar a vazão de FiO2 ao máximo, de preferência, 100%, e um alarme audível e/ou visual é atuado. A vazão de FiO2 será mantida a 100% pelo controlador até que o alarme seja reconhecido pelo técnico/operador. Depois do alarme ter sido clareado, a vazão de FiO2 é re-ajustada para o ponto médio da variação de FiO2.

A figura 2 mostra um sistema de ventilador preferido 10 onde um oxímetro de pulso 30 mede a saturação de oxigênio arterial (SpO2) de um paciente e envia um sinal de saída 32 para o controlador de ventilador 20. O controlador de ventilador 20 inclui um mostrador 22 e um teclado 24, que são usados por um técnico para entrar os níveis de ponto de ajuste de oximetria de pulso, a variação de vazão de FiO2, os valores para as mudanças incrementais na vazão de FiO2 (aumentada ou diminuída) quando um valor de ponto de ajuste de oximetria de pulso é medido, o período de amostra de SpO2 para obter um valor de SpO2 médio e o tempo de atualização. O controlador de vazão de FiO2 40 controla a mistura de oxigênio 12 e de ar 14 que é provida ao paciente. O controlador de ventilador 20 compara o valor de SpO2 medido médio aos níveis de ponto de ajuste entrados pelo técnico e regula a vazão de FiO2 52 para o paciente enviando um sinal 42 para o controlador de vazão de FiO2 40. Com base no sinal proveniente do controlador de ventilador 20, o controlador de vazão de FiO2 40 adiciona oxigênio ao ar. O controlador de vazão de FiO2 40 e o oxímetro de pulso 30 podem ser providos igualmente integrais com o controlador de ventilador 20 ou externos a ele. Nos modos de realização preferidos, o controlador de vazão de FiO2 40 recebe o sinal 42 a partir do controlador de ventilador 20 e regula a vazão de FiO2 52 para o dispositivo de interface de paciente 50, tipicamente uma máscara de face ou máscara nasal, ou por meio de entubação traqueal.

Desse modo, embora tenham sido descritos os modos de realização preferidos da presente invenção, aqueles experientes na técnica perceberão que outros modos de realização podem ser feitos sem se afastar do espírito da invenção, e é pretendido incluir todos essas modificações e mudanças adicionais como vindo dentro do verdadeiro escopo das reivindicações apresentadas aqui.

Claims

1. Método para operar um ventilador para controlar a fração do oxigênio (F1O2) inspirado por pressão, caracterizado pelo fato de compreender: prover um oxímetro de pulso para medir a oximetria de pulso de um paciente; prover um controlador de vazão de FiO2, onde o controlador de vazão controla a vazão de FiO2 para o paciente; medir a oximetria de pulso do paciente e prover um valor de oximetria de pulso medido; fazer a média do valor de oximetria de pulso medido do paciente sobre um período de tempo; prover um controlador de ventilador responsivo à média do valor de oximetria de pulso medido do paciente, onde o controlador de vazão de FiO2 é responsivo ao controlador de ventilador e controla a vazão de FiO2 para o paciente; selecionar o período de tempo para fazer a média do valor de oximetria de pulso medido do paciente; selecionar um primeiro, um segundo e um terceiro níveis de oximetria de pulso como pontos de ajuste para o controlador de ventilador; selecionar uma variação operacional de FiO2 tendo uma extremidade inferior, uma extremidade superior e um ponto médio, onde o ponto médio da variação é igual à metade da soma da extremidade inferior e da extremidade superior; selecionar uma primeira quantidade incrementai para diminuir a vazão de FiO2 e uma segunda quantidade incrementai para aumentar a vazão de FiO2; selecionar um intervalo de tempo de atualização, onde o intervalo de tempo é o intervalo de tempo entre comparações pelo controlador de ventilador dos pontos de ajuste e o valor de oximetria de pulso medido médio do paciente; ajustar o controlador de vazão de FiO2 a uma vazão igual ao ponto médio da variação operacional; diminuir a vazão de FiO2 pela primeira quantidade incrementai quando o valor de oximetria de pulso médio for maior do que o primeiro nível; aumentar a vazão de FiO2 pela segunda quantidade incrementai quando o valor de oximetria de pulso médio for menor do que o segundo nível; e aumentar a vazão de FiO2 a uma taxa máxima quando o valor de oximetria de pulso médio for menor do que o terceiro nível.

2. Método para operar um ventilador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método compreende adicionalmente manter a vazão de FiO2 ao máximo quando o valor de oximetria de pulso médio for menor do que o terceiro nível e iniciar uma condição de alarme.

3. Método para operar um ventilador de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o método compreende adicionalmente reajustar manualmente o alarme.

4. Método para operar um ventilador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o período de tempo é de 5 a 60 segundos antes da extremidade do intervalo de tempo de atualização.

5. Método para operar um ventilador de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o período de tempo é de cerca de 10 segundos antes do intervalo de tempo de atualização.

6. Método para operar um ventilador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador de ventilador inclui software que ajusta automaticamente a vazão de FiO2 com base no valor de oximetria de pulso médio do paciente.

7. Método para operar um ventilador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o intervalo de tempo de atualização é de pelo menos 30 segundos.

8. Método para operar um ventilador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador de ventilador inclui um modo operacional normal para o controle da vazão do FiO2.

9. Método para operar um ventilador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a vazão de FiO2 não muda quando o valor de oximetria de pulso médio está entre o primeiro nível e o segundo nível.

10. Método para operar um ventilador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a condição de alarme atua um sinal de alarme audível, um sinal de alarme visual ou ambos, um sinal de alarme audível e um sinal de alarme visual.

11. Método para operar um ventilador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a oximetria de pulso é medida usando uma sonda anexada ao dedo, ao dedo do pé ou lóbulo da orelha do paciente.

12. Método para operar um ventilador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a variação operacional de FiO2 está entre cerca de 40% e 100%.

13. Método para operar um ventilador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a variação operacional de FiO2 está entre cerca de 60% e 90%.

14. Método para operar um ventilador para controlar a fração do oxigênio (FiO2) inspirado por pressão, caracterizado pelo fato de compreender: prover um oxímetro de pulso para medir a oximetria de pulso de um paciente; prover um controlador de vazão de FiO2, onde o controlador de vazão controla a vazão de FiO2 para o paciente; medir a oximetria de pulso do paciente e prover um valor de oximetria de pulso medido; fazer a média do valor de oximetria de pulso medido do paciente sobre um período de tempo; prover um controlador de ventilador responsivo à média do valor de oximetria de pulso medido do paciente, onde o controlador de vazão de FiO2 é responsivo ao controlador de ventilador e controla a vazão de FiO2 para o paciente; selecionar o período de tempo para fazer a média do valor de oximetria de pulso medido do paciente; selecionar um primeiro, um segundo e um terceiro níveis de oximetria de pulso como pontos de ajuste para o controlador de ventilador; selecionar uma variação operacional de FiO2 tendo uma extremidade inferior, uma extremidade superior e um ponto médio, onde o ponto médio da variação é igual à metade da soma da extremidade inferior e da extremidade superior; selecionar uma primeira quantidade incrementai para diminuir a vazão de FiO2 e uma segunda quantidade incrementai para aumentar a vazão de FiO2; selecionar um intervalo de tempo de atualização, onde o intervalo de tempo é o intervalo de tempo entre comparações pelo controlador de ventilador dos pontos de ajuste e o valor de oximetria de pulso medido médio do paciente; ajustar o controlador de vazão de FiO2 a uma vazão igual ao ponto médio da variação operacional; diminuir a vazão de FiO2 pela primeira quantidade incrementai quando o valor de oximetria de pulso médio for maior do que o primeiro nível; aumentar a vazão de F1O2 pela segunda quantidade incrementai quando o valor de oximetria de pulso médio for menor do que o segundo nível; aumentar a vazão de F1O2 a uma taxa máxima e iniciar uma condição de alarme quando o valor de oximetria de pulso médio for menor do que o terceiro nível; manter a vazão de F1O2 ao máximo depois de uma condição de alarme ser iniciada; e reajustar a condição de alarme quando o valor de oximetria de pulso médio aumentar acima do terceiro nível.

15. Método para operar um ventilador de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o intervalo de tempo de atualização é de pelo menos 30 segundos.

16. Método para operar um ventilador de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o algoritmo compreende um modo operacional normal para o controle da vazão do F1O2.

17. Método para operar um ventilador de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a vazão de F1O2 não muda quando o valor de oximetria de pulso médio está entre o primeiro nível e o segundo nível.

18. Método para operar um ventilador de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o tempo de atualização é ajustado automaticamente para menos de 1 minuto quando a condição de alarme é iniciada.

19. Método para operar um ventilador de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a condição de alarme atua um sinal de alarme audível, um sinal de alarme visual ou ambos, um sinal de alarme audível e um sinal de alarme visual.

20. Método para operar um ventilador de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a oximetria de pulso é medida usando uma sonda anexada ao dedo, ao dedo do pé ou lóbulo da orelha do paciente.

21. Método para operar um ventilador para controlar a fração do oxigênio (FiO2) inspirado por pressão, caracterizado pelo fato de compreender: prover um oxímetro de pulso para medir a oximetria de pulso de um paciente; prover um controlador de vazão de FiO2, onde o controlador de vazão controla a vazão de FiO2 para o paciente; medir a oximetria de pulso do paciente e prover um valor de oximetria de pulso medido; fazer a média do valor de oximetria de pulso medido do paciente sobre um período de tempo; prover um controlador de ventilador responsivo à média do valor de oximetria de pulso medido do paciente, onde o controlador de vazão de F1O2 é responsivo ao controlador de ventilador e controla a vazão de FiO2 para o paciente; selecionar um primeiro, um segundo e um terceiro níveis de oximetria de pulso como pontos de ajuste para o controlador de ventilador, onde a vazão de FiO2 não muda quando a oximetria de pulso está entre o primeiro nível e o segundo nível; selecionar uma variação operacional de FiO2 tendo uma extremidade inferior, uma extremidade superior e um ponto médio, onde o ponto médio da variação é igual à metade da soma da extremidade inferior e da extremidade superior; selecionar uma primeira quantidade incrementai para diminuir a vazão de FiO2 e uma segunda quantidade incrementai para aumentar a vazão de FiO2; selecionar um intervalo de tempo de atualização, onde o intervalo de tempo é o intervalo de tempo entre comparações pelo controlador de ventilador dos pontos de ajuste e o valor de oximetria de pulso medido médio do paciente e onde o tempo de atualização é de pelo menos 30 segundos; ajustar o controlador de vazão de FiO2 a uma vazão igual ao ponto médio da variação operacional; diminuir a vazão de FiO2 pela primeira quantidade incrementai quando o valor de oximetria de pulso médio for maior do que o primeiro nível e a vazão for maior do que, ou igual à extremidade inferior da variação operacional de FiO2; aumentar a vazão de FiO2 pela segunda quantidade incrementai quando o valor de oximetria de pulso médio for menor do que o segundo nível e a vazão for menor do que, ou igual à extremidade superior da variação operacional de FiO2; aumentar a vazão de FiO2 a uma taxa máxima e iniciar uma condição de alarme quando o valor de oximetria de pulso médio for menor do que o terceiro nível, onde o tempo de atualização é automaticamente ajustado para menos de 1 minuto quando a condição de alarme é iniciada; manter a vazão de FiO2 ao máximo depois de uma condição de alarme ser iniciada; e reajustar a condição de alarme quando o valor de oximetria de pulso médio aumentar acima do terceiro nível.

22. Sistema de ventilador para controlar a fração de oxigênio inspirado por pressão (FiO2) no ar dispensado para um paciente, caracterizado pelo fato de compreender: um oxímetro de pulso que mede a oximetria de pulso de um paciente e gera um sinal de saída em resposta à mesma; um controlador de ventilador compreendendo um teclado, um mostrador e um algoritmo de software, onde o teclado e o mostrador são adaptados para entrar um intervalo de tempo de atualização, um primeiro, um segundo e um terceiro pontos de ajuste de nível de oximetria de pulso, uma variação de vazão de FiO2, uma primeira quantidade incrementai para diminuir a vazão do FiO2 e uma segunda quantidade incrementai para aumentar a vazão de FiO2; e um período de tempo sobre o qual é feita a média do valor de oximetria de pulso medido do paciente; um controlador de vazão de FiO2 responsivo ao controlador de ventilador; e uma máscara de face, máscara nasal ou tubo endotraqueal para dispensar o ar para o paciente, onde o algoritmo de software de controlador de ventilador computa um valor de oximetria de pulso médio para os primeiro, segundo e terceiro pontos de ajuste de nível de oximetria de pulso, o controlador de ventilador controlando automaticamente a vazão de FiO2 para o paciente de modo que a vazão de FiO2 diminua por uma primeira quantidade incrementai quando o valor de oximetria de pulso médio for maior do que o primeiro nível, aumente a vazão de FiO2 por uma segunda quantidade incrementai quando o valor de oximetria de pulso médio for menor do que o segundo nível, e aumente a vazão de FiO2 a uma taxa máxima quando o valor de oximetria de pulso médio for menor do que o terceiro nível.

23. Sistema de ventilador de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o intervalo de tempo de atualização é o intervalo de tempo entre comparações pelo algoritmo de software de controlador de ventilador dos pontos de ajuste e do sinal de saída do oxímetro de pulso.

24. Sistema de ventilador de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o controlador de vazão compreende uma válvula de controle.