CN101227945B - 用于依据多个肺位置控制对病人的肺进行通气的人工通气机的至少一个通气参数的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种依据多个肺位置控制人工通气机(ventilator)的至少一个通气压力(ventilation pressure)的方法和设备，该通气机用于对病人的人工通气的肺(artificially ventilated lung)进行通气。为了提高旋转运动疗法(kinetic rotation therapy)的潜能，依据确定的肺的位置及与所述确定的肺的位置相关的肺的状态信息来控制至少一个通气压力。

Description

用于依据多个肺位置控制对病人的肺进行通气的人工通气机的至少一个通气参数的方法和设备 
[0001] 技术领域
本发明涉及一种用于依据多个肺的位置记录病人的人工通气的肺的状态的方法和设备，以及一种用于依据多个肺的位置控制对病人的人工通气的肺进行通气的人工通气机的至少一个通气参数的方法和设备。本发明进一步涉及一种方法和设备，所述方法和设备用于控制病人的人工通气的肺的位置变化。为实施本发明，可以假想病人躺在护理床上，并且人工通气的肺的位置是可以通过位置调节器进行移动和改变的。所述的护理床的例子是旋转床，其可绕其纵轴旋转一旋转角。 
[0002] 背景技术
对于急性肺障碍(acute lung failure)、急性肺损伤(ALI)和急性呼吸窘迫综合症(ARDS)的治疗仍然是对特殊看护病房中的重症病人的治疗中的关键问题。尽管经过过去二十多年的深入研究，呼吸不充分的消极方面依然影响病人的短期和长期结果。在不同类型通气机被设计以应对氧合障碍(oxygenation disorder)和保护肺部免受通气机的伤害的同时，其他治疗方法的选择已经被考虑评价。 
动态身体定位(dynamic body positioning)(运动或轴向旋转疗法(kineticor axial rotation therapy))最初由Bryan在1974年提出。这项技术已知用于张开肺膨胀不全并提高肺的功能，尤其急性肺损伤(ALI)和急性呼吸窘迫综合症(ARDS)的病人的动脉氧合作用。由于运动旋转疗法是一种非侵入性的且相对便宜的一种方法，其甚至可预防性地用于其全面健康状态或严重伤害易于引起肺损伤和ARDS的病人。可以看出，如果在通气机治疗期间，早些开展运动旋转疗法可以使存活率增加的同时降低肺炎和肺部病发症的比率。这种疗法可以降低机械通气的侵入性(即，气道压力和潮气 量(tidal volume))，降低机械通气的时间以及住在特护病房的时间。 
本发明中所述的运动旋转疗法是依靠使用特殊旋转床来实现的，所述的特殊旋转床能够以连续或非连续模式使用，在任意所期望的角度停留预先确定的时间周期。对于呼吸不充分而言，轴向旋转的总体功效在于支气管内的流体(黏液)和组织间隙中的流体从下肺区域(非独立的(dependent))到上肺(独立的(non-dependent))区域的重新分配和活动，其最终提高局部通气和灌注的匹配。因此，随着肺部内的分流的降低，氧合作用增加。通过旋转病人可以增加来自胸部的淋巴流。此外，在同样或者更低的气道压力下，运动旋转疗法促进原来萎陷的肺区域的恢复，从而降低肺不张的量。与此同时，切应力保护了目前张开的肺部区域，所述切应力通常由独立的肺部区域中萎陷倾向的气泡的反复的张开和闭合所产生。根据H.C.Pape等人的“Is early kinetic positioning beneficial for pulmonary functionin multiple trauma patients？”，Injury，Vol.29，No.3，pp.219-225，1998，已知使用涉及旋转床上的病人的连续轴向旋转的运动旋转疗法。可以得出，运动旋转疗法改善了具有受损的肺功能和具有外伤之后的肺功能障碍以及成人呼吸窘迫综合症(ARDS)的病人的氧合。 
然而，由于运动旋转疗法需要特殊设计的旋转床，所以还未见到运动旋转疗法证明其广阔的应用。进一步，运动旋转治疗方法一直采用标准化的治疗参数，从一边大于45度的角度到另一边大于45度的角度的典型的均匀旋转和15分钟的循环时间。由于缺乏结合的通气效果和旋转动态的信息，这些旋转参数在实际操作中很少改变。类似的，这种结合信息的缺乏妨碍了操作者利用运动旋转疗法的有益效果，其减小了用于治疗旋转病人的机械通气参数的主动性。 
[0006] 发明内容
本发明的主要目的就是提高运动旋转疗法的潜能。 
依据第一个发明方案可以解决所述目的，所述第一个发明方案是用于通过依据多个肺位置来记录病人的人工通气的肺的状态的记录方法，所述的病人躺在护理床上，其人工通气的肺可以通过位置调节器移动，包括的 步骤为： 
a)通过位置调节器将人工通气的肺移动到指定的肺位置； 
b)测定人工通气的肺的状态，和 
c)根据所指定的肺位置记录人工通气的肺的状态。 
依据所述第一个发明方案的相应记录设备，所述设备用于依据多个肺位置记录躺在护理床上的病人的人工通气的肺的状态，其包括如下特征： 
a)一个位置调节器，其用于将人工通气的肺移动到指定的肺位置， 
b)测定装置，其用于测定人工通气的肺的状态，和 
c)记录装置，其用于根据指定的肺位置记录人工通气的肺的状态。 
所述第一个发明方案是基于对改变人工通气的肺的肺位置也就改变人工通气的肺的状态的认识。因此，可实现根据指定的肺位置对于人工通气的肺的状态的可再用的记录，可以用于其他方法的有目的肺的治疗。 
进一步，依据第二个发明方案可以解决所述目的，所述第二个发明方案是用于依据多个肺位置来控制为病人的人工通气的肺进行通气的人工通气机的至少一个通气参数的控制方法，所述病人躺在护理床上，且人工通气的肺可以通过位置调节器移动，包括的步骤为： 
a)获得肺的状态信息，其基于依据第一肺位置的人工通气的肺的第一状态和依据第二肺位置的人工通气的肺的第二状态的至少两个支撑点； 
b)使用位置调节器将人工通气的肺移动到指定的肺位置； 
c)依据指定的肺位置及与所述指定的肺位置相关的肺的状态信息来控制至少一个通气参数。 
依据所述第二发明方案的相关控制设备，其用于依据多个肺位置来控制为躺在护理床上的病人的人工通气的肺进行通气的通气机的至少一个通气参数，其包括特征： 
a)用于获得肺的状态信息的装置，其基于依据第一肺位置的人工通气的肺的第一状态和依据第二肺位置的人工通气的肺的第二状态的至少两个支撑点； 
b)一个位置调节器，其用于将人工通气的肺移动到指定的肺位置， 
c)装置，其用于依据指定的肺位置及与所述指定的肺位置相关的肺状态信息来控制至少一个通气参数。 
所述第二发明方案是基于对改变人工通气的肺的肺位置也就改变人工通气的肺的状态的认识，其可以用于最优化的通气。因此，已知的运动旋转治疗方法可以被支持。更加具体的是，依据第二发明方案的最优化的通气所考虑的是在旋转运动疗法中，顶部定位的肺从附加的压力下释放出来这一事实。例如，为了在旋转过程中达到至少一个通气压力的最优化值，测定人工通气的肺的至少一个第二状态，并与预先测定的人工通气的肺的第一状态进行比较，其中根据所述的人工通气的肺的第一状态和第二状态的差来控制至少一个通气压力。 
更进一步，依据第三个发明方案可以解决所述目的，所述第三个发明方案是用于控制病人人工通气的肺的位置的变化的定位方法，所述病人为躺在护理床上且其人工通气的肺的位置可以通过相应的位置调节器而改变，包括的步骤为： 
a)提供周期性控制信号，其具有多个位置周期和/或多个幅度的分布范围， 
b)用所述的周期性控制信号控制位置调节器。 
依据第三发明方案的相应的定位设备，其用于控制躺在护理床上的病人的人工通气的肺的位置的变化，其包括特征： 
a)一个位置调节器，其用于改变人工通气的肺的位置， 
b)用于提供周期性控制信号的装置，所述信号具有多个位置周期和/或多个幅度的分布范围。 
c)装置，其用于使用所述周期性控制信号控制位置调节器。 
所述的第三个发明方案是基于对控制位置调节器且从而控制肺位置的控制信号参数也影响运动旋转疗法的功效的认识。旋转周期或运动周期是重要的参数，所述的旋转周期或运动周期是指肺的位置在一个方向上的运动之后返回到其初始位置的时间周期。对第三个发明方案的更进一步的认识是，如果旋转周期或者旋转幅度是不固定的，而是在预先设定的平均旋转周期附近统计上地变化，则运动旋转疗法的功效可以进一步改进。 
所述的第一发明方案、第二发明方案和第三发明方案可以彼此进行组合。下面所述的优选的方面可以应用到每个所述发明方案中。 
依据一个方面，护理床是可以围绕纵向轴旋转的，以及位置调节器是一个使护理床绕其纵向轴旋转的电动机。可选择的，位置调节器也可以包含设置在病人下面的充气或充液的垫子。 
依据另一方面，指定的肺位置可以由位置调节器的预先设定步长达到。可选择的，也可以依据测量肺实际位置的位置传感器的反馈信号来使肺达到指定肺位置。 
依据更另一方面，人工通气的肺的状态是关于肺形态或肺功能的局部信息或整体信息的测量。 
局部信息可以对肺的一部分提供特殊的治疗，且可以通过成像的方法得到，例如使用电阻抗断层成像(electrical impedance tomography)(EIT)或者计算机断层摄影(Computerized Tomography)(CT)的方法。肺的整体信息更容易得到，例如通过气体交换的测量，但仅测量整个肺的状态。 
肺的形态考虑肺的结构特征，例如解剖和其异常，然而肺的功能涉及到像通气和血流这样的动态状态，同时也涉及肺的机械状态。 
依据优选方面，人工通气的肺的状态是对关于肺部整体气体交换的功能的一种测量。有很多方法和设备可以测定整体的气体交换，其中一些在下述内容中公开。 
肺的状态可依据一次呼吸过程中，呼气中CO2的浓度进行测定。这种方法和设备在2004年3月26日提交的以前的欧洲专利申请“用于优化膨胀不全的肺的呼吸的非侵入式方法和设备”(“Non-Invasive Method andApparatus for Optimizing the Respiration for Atelectatic Lungs”)中公开，其在此参考引入。 
更进一步，肺的状态可依据血氧饱和度(hemoglobin oxygen saturation)(SO2)进行测定。这种方法可以依靠饱和度传感器进行实施。反馈控制回路在人工通气机方便地控制吸入氧浓度(FiO2)，使得血氧饱和度(SO2) 保持恒定，同时，在来自控制的吸入氧浓度(FiO2)的过程的气道压力变化期间，数据处理器测定与肺中的肺泡打开和关闭相应的气道压力水平，这种方法和设备在WO00/44427A1中公开，其在此参考引入。 
更进一步，肺的状态可依据每单位时间内CO2的呼出体积进行测定。这种方法和设备在WO00/44427A1中公开，其在此参考引入。 
更进一步，肺的状态可依据潮气末(end tidal)的CO2浓度测定。这种方法和设备在WO00/44427A1中公开，其在此参考引入。 
更进一步，肺的状态可依据动脉血氧分压paO2进行测定。这种方法和设备在S.Leonhardt等人的1998年，11/98，第532～539页上的“依据所证明的生理特征对严重肺障碍人造呼吸的优化”中公开，其在此参考引入。 
依据另一方面，肺的状态可依据肺的顺应性测定，其中顺应性可以由吸气峰压(peak inspiratory pressure)和呼气末正压(positive end-expiratorypressure)之间的压力差(PIP-PEEP)除以潮气量所定义。这个顺应性的定义在例如WO00/44427A1中公开，其在此参考引入。 
依据另一方面，肺的状态可依据呼气和/或吸气的动态气道阻力测定，其中所述阻力可以定义为驱动压力差除以呼吸气体流量(cmH2O/l/s)。阻力的定义在例如WO00/44427A1中公开，其在此参考引入。 
依据另一方面，肺的测定的状态对于肺泡无效腔(alveolar dead space)的变化敏感。目的就是为了通过对呼气末正压(PEEP)和吸气峰压(PIP)的适当调整来补偿肺泡无效腔的变化。已知用于测定人工通气的肺的肺泡无效腔的变化的各种方法和设备，所述方法和设备可以单独使用或相互组合使用。 
依据另一方面，肺的状态可依据电阻抗断层成像数据测定，所述方法和设备在WO00/33733A1和WO01/93760A1中被公开，其在此参考引入。 
进一步，许多其他公知的评估肺功能的临床方法和设备，其可结合气体交换效应和血液动力学效率的测量，可以用于测定人工通气的肺的状态。其中的几个包括肺部分流分数、氧气摄取率、血管外肺水、肺部血管 阻力和顺应性以及其他类似的内容。 
更进一步，许多其他公知的评估肺的恢复和机械功能的临床方法和设备可以用于测定人工通气的肺的状态。其包括呼气和吸气压力-体积曲线上的上、下拐点，最大压力-体积顺应性点(Pmax)，以及其他等。 
依据另一方面，人工通气的肺的测定的状态依据相应的预先定义的肺位置由计算机记录，优选的，所记录数据在屏幕上相应地显示。 
依据第一个发明方案的记录方法和记录设备，可以用于为依照第二个发明方案的控制方法和控制设备，以及依照第三发明方案的定位方法和定位设备提供肺部状态信息。 
依据一个方面，预先设定的微分步长(differential step size)在位置调节器中重复应用，从而在每个微分步长之后获得人工通气的肺的状态的支撑点，直到预先设定的肺位置范围内，这样的人工通气的肺的状态的支撑点都已测定为止。 
为了增加支撑点的分辩度，肺的状态信息可以依据相邻两个支撑点之间的差在支撑点间内插值。基于两个以上支撑点的插值方法也可以使用，例如最小二乘法，使用此方法可以得到预先设定的肺位置的范围内的肺状态信息的平稳曲线。 
依据所述的第二发明方案，所得到的肺状态信息可用于优化人工通气的肺在预先设定的肺位置范围内的至少一个通气参数。优选的，控制至少一个通气参数，使得肺的状态信息在预先设定的肺位置范围内产生均匀的分布。因此，可以通过依据相应肺的位置应用合适的通气参数来平化(levelout)在预先设定的肺位置范围内肺状态信息的偏差。可选择的，如由在肺位置范围内肺状态信息所测定的，单一的通气参数值可以由平稳曲线测定以确保最大肺功能。 
依据另一方面，可控制至少一个通气参数，使得依据人工通气的肺的肺的状态信息的两个支撑点间的差值补偿所测定的肺泡无效腔的变化。为实现这一目的，相应的肺的特征曲线可被记录下来，用于显示一方面的肺泡无效腔与另一方面吸气峰压(PIP)与呼气末正压(PEEP)的影响之间的关系。基于这种特征曲线，可确定吸气峰压(PIP)和/或呼气末正压(PEEP)以补偿肺泡无效腔内的任何变化。考虑到特征曲线附加的旋转角度，肺泡无效腔与PIP和/或PEEP对比的状态可依据多个肺位置测定。 
依据第三个发明方案，所得的肺状态信息也可以用于优化人工通气的肺的位置的受控制的变化。依据第三个发明方案，不得不提供多个位置周期和/或多个幅度的分布。其可以依据肺的状态信息自动实施，所述的肺的状态信息基于依据第一肺位置的人工通气的肺的第一状态的和依据第二肺位置的人工通气的肺的第二状态的至少两个支撑点。例如，查阅表可以提供，以分配特定的肺状态信息的相关控制信号给位置调节器，具有特定位置周期和特定位置幅度。因此，位置调节器的控制信号是由预先设定的肺位置范围内多个曲线条组成，其随时间产生位置周期和/或振幅的分布。 
可选择的，所述分布可以通过用户界面进行编辑，其基于给定的一组周期控制信号，从而提供预先设定的分布。 
可选择的，所述分布可以预先自动编辑或者是在线编辑，且可遵循已知的概率分布，或者可遵循生物学变异性。例如，人类的心跳是遵循一个特征生物变异性的，其可以被调整并适应于被提供用于所述目的。 
[0060] 附图说明
参考下面的详细说明本发明的其他方面和特征将显而易见。 
图1显示了依据本发明的护理床的一个实施例。 
图2显示了水平位置上的位置调节器的第一个具体实施例， 
图3显示了在成角度的位置上的位置调节器的第一个具体实施例， 
图4显示了水平位置上的位置调节器的第二个实施例， 
图5显示了在成角度的位置上的位置调节器的第二个具体实施例， 
图6显示了用于控制至少一个通气压力的方法的示意性监视屏幕， 
图7显示了在运动旋转治疗期间的肺泡恢复操作， 
图8显示了运动旋转治疗方法期间在成功的肺恢复操作执行之后的滴定过程， 
图9显示了依据旋转角度控制PIP和PEEP的肺的人工通气，
图10显示了根据图9在旋转循环期间控制PIP和PEEP时的示意性监视屏幕， 
图11显示了在运动旋转治疗过程中对paO2，paCO2和pHa的测量， 
图12显示了在运动旋转治疗过程中对顺应性的测量， 
[0073] 具体实施方式
图1显示了依据本发明的护理床的具体实施例。设置护理床101使其可以绕其纵向轴线旋转，如箭头102所示。旋转角度可以通过位置调节器103而改变，其由控制单元104控制。 
病人105固定在护理床101上，且通过通气机106进行人工通气。位置调节器103可以由控制单元104进行控制，以便使病人的人工通气的肺旋转到所确定的肺位置。如果病人水平躺在床上，所述床自身水平定位，肺位置是指0度的肺的旋转角度。对肺位置的测量可以使用轻便的位置传感器，将其附在病人的胸部并连接到控制单元104。如图1所示的护理床101也可以通过对于护理床101旋转角度的测量来实现对病人肺部旋转角度的测定。 
人工通气的肺的状态的测量可以使用应用合适的测量设备107的很多方法实现。测量设备107例如可应用如气道压力、呼出气体成分和从人工通气机得到的吸入和呼出的气体的体积等数据来确定肺的状态。测定肺状态的测量既可以连续执行，也可以在所确定的肺位置上零散地执行。以下给出测定肺状态的方法的例子： 
肺的状态依据在单次呼吸中呼出气体的CO2的浓度进行测定。这种方法和设备在2004年3月26日提交的欧洲专利“用于优化膨胀不全的肺的呼吸的非侵入式方法和设备”(“Non-Invasive Method andApparatus for Optimizing the Respiration for Atelectatic Lungs”)中公开，其在此参考引入。 
肺的状态依据血氧饱和度(hemoglobin oxygen saturation)(SO2)进行测定。这种方法可以依靠饱和度传感器进行实施。反馈控制回路在人工通气机方便地控制吸入氧浓度(FiO2)，使得血氧饱和度(SO2)保持恒定，同时，在来自控制的吸入氧浓度(FiO2)的过程的气道压 力变化期间，数据处理器进行测定与肺的肺泡打开和关闭相应的气道压力水平，这种方法和设备在WO00/44427A1中公开，其在此参考引入。 
肺的状态依据每单位时间内CO2的呼出体积进行测定。这种方法和设备在WO00/44427A1中公开，其在此参考引入。 
肺的状态依据潮气末(end tidal)的CO2浓度测定。这种方法和设备在WO00/44427A1中公开，其在此参考引入。 
肺的状态依据动脉血氧分压paO2进行测定。这种方法和设备在S.Leonhardt等人的1998年，11/98，第532～539页上的“依据所证明的生理特征对严重肺障碍人造呼吸的优化”中公开，其在此参考引入。 
肺的状态依据肺的顺应性测定，其中顺应性可以由吸气峰压(peak inspiratory pressure)和呼气末正压(positive end-expiratorypressure)之间的差(PIP-PEEP)除以潮气量所定义。这个顺应性的定义在例如WO00/44427A1中公开，其在此参考引入。 
肺的状态依据呼气和/或吸气的动态气道阻力测定，其中所述阻力可以定义为驱动压力差除以呼吸气体流量(cmH2O/l/s)。阻力的定义在例如WO00/44427A1中公开，其在此参考引入。 
肺的状态依据电阻抗断层成像数据测定，所述方法和设备在WO00/33733A1和WO01/93760A1中被公开，其在此参考引入。 
对于病人的治疗的例子将在以下内容中进行描述，并随后通过图2到12的方法给出更加详细的解释。 
恢复操作 
在0度旋转角度时，PEEP调整为肺泡关闭压力之上(依据肺部疾病，在15～25cmH2O之间)。PIP设定为比PEEP足够高以确保适当的通气。 
然后，开始旋转，每个肺当其移动到向上位置时分别打开。 
随着旋转角度的增加，PIP的逐步增加比在到达最大旋转角度之前开始5到20个呼吸，PIP在最大旋转角度处达到其最大值(根据肺部疾病， 在45到65cmH2O之间)。 
在5到20个呼吸中，已越过最大旋转角度的PIP下降。 
在每个肺以上述方法分别完成恢复后(通过对病人向两侧旋转)，对每个肺分别调整PIP以保持适合的通气。 
用于找到关闭的PEEP的PEEP滴定法 
在一个操作循环之后，PEEP随着旋转角度的增加连续下降。人工通气的肺的状态被连续地记录。在旋转角度为0度，自给定的PEEP开始，降低PEEP使得，在最大旋转角度处，PEEP减小1到2cmH2O(过程1)。在上述信号中，如果没有肺泡萎陷的信号发生，PEEP水平被记录并连续地增加到在0度时的预先的设定值。当把病人旋转到另一侧时，PEEP用同样的方法降低(过程2)。在上述信号中，如果没有肺泡萎陷的信号发生，PEEP水平将保持在这个值上，且病人被转回到0度。 
在0度旋转角度时，如果没有萎陷出现，过程1和过程2在降低的PEEP的水平进行直到肺泡萎陷信号产生为止。然后对各自一侧记录萎陷产生时的PEEP水平。当把病人旋转回0度时，PEEP将持续增加到在0度时的预先设定值，如果由于肺的滞后现象行为而肺的萎陷信号仍旧存在，如上所述在此阶段执行一个恢复操作以重新将肺打开。 
继续打开的肺的状态，对于肺萎陷发生的一侧，设置PEEP比已知的关闭压力高2cmH2O。 
之后，在将病人向相对侧旋转的同时，PEEP按照上述的方法降低，相对侧的关闭压力是未知的。一旦这一侧的萎陷也发生，PEEP将被记录且肺再一次重新打开。 
在旋转过程中对通气参数的控制 
在确定每一侧的PEEP萎陷压力之后，PEEP将随着旋转的进行持续调整，同时确保PEEP不会下降到每一侧所需的水平。 
由于PEEP和顺应性可能随着旋转角度而变化，因此必须要进行调整。因此，在旋转治疗过程中，PIP水平依据人工通气的肺的第一个状态和第 二个状态之间的差从一个呼吸到另一个呼吸连续调整，以充分对病人通气，同时将潮气量保持在所期望的6—10ml/kg体重的范围内。 
更进一步，如果PIP压力已经处于很低的值时，明智的办法是保持PIP不变，而是通过调整呼吸速率(RR)来对顺应性的变化进行调整。然后，呼吸速率从一个呼吸到另一个呼吸不断地调整，以在保持PIP恒定的同时对病人进行充分的通气。 
进一步可以看出，旋转周期的变化可以提高运动旋转疗法的功效。例如可以应用下述变化模式： 
正弦变化，其波长在几分钟到几小时之间，对于旋转角度、速度和静止期设置最大值和最小值。 
特定边界内的斜面类变化(ramp like variation)，斜面周期在几分钟到几小时之间，并对于旋转角度、速度和静止周期设置最大值和最小值。 
关于在变异性(即生物变异性)的单一水平的一个给定平均值的随机变化，其幅度在来自其所选择的平均值的例如0％到100％之间的均等概率分布的参数的量级的平均序列的50％到200％之间。 
变化可以依据技术方法确定，覆盖从允许的最大值到最小值的整个范围。 
旋转参数的分布可以是高斯的也可以是生物的。 
除了旋转周期外，旋转角度、旋转速度和静止周期是可以变化的。为了对可变的旋转角度、旋转速度和静止时间进行调整，可定义角度和静止周期等的平均乘积，其需要保持恒定。例如： 
当旋转角度关于给定的旋转角度随机变化时，需要调整静止周期来保持在给定旋转速度时旋转角度和时间的乘积近似恒定。 
当旋转角度关于给定的旋转角度随机变化时，需要调整旋转速度来保持在没有应用静止周期时角度和速度的乘积近似恒定。 
图2给出了在表示初始位置的水平位置上的位置调节器的第一个实施例。从示意图中可以看出，病人201躺在仰卧的位置。如医学成像中所 定义的，病人被从脚部观察，因此右肺(R)是在图2的左手边，且左肺(L)是在图2的右手边，同时心脏(H)处于中间且朝向前。 
在这个关系中应注意的是依据本发明的方法同样可以用于俯卧位置的病人。 
病人躺在支撑面202上，所述支撑面覆盖三个气垫203、204和205。这些安装在护理床固定框架206上的气垫，在所述护理床的水平位置用中等气压充气。气垫203，204和205的气压可以通过一个控制单元来调整，其或者将气体泵入气垫，或者对气垫放气。明显的，除空气以外的其他的流体也可以使用。 
用一种特殊的方法改变气垫203、204和205的气压可以使得支撑面202旋转并因此产生对人工通气的肺的旋转。通过对人工通气的肺进行同步测量，即通过在病人胸部连接的位置传感器，人工通气的肺的旋转角度可以调整到设定位置。可选择的，设定的肺的位置可以通过位置调节器的预先设定步长达到，即预先设定的每个气垫内的气体压力。 
图3给出了所述位置调节器的第一个实施例，其在由于特殊设置的气垫内的压力所产生的有角度位置。对比图2，在这个具体实施例中，气垫303的气压被降低，气垫304的气压保持不变，且气垫305的气压被升高。 
这导致支撑面302旋转以及因此导致人工通气的肺旋转。明显的，护理床的框架306仍然保持其水平位置。 
图4给出了表示初始位置的水平位置上的位置调节器的第二个实施例。从示意图中可以看出，病人401躺在与图2描述中定义的一样的仰卧位置。 
病人躺在支撑面402上，所述支撑面与护理床框架403相连接。框架403可依据接收到的控制单元的信号，由代表位置调节器的电动机旋转。框架403旋转的结果是直接引起病人的旋转和由此产生的人工通气的肺的旋转。通过对人工通气的肺的旋转角度的同步测量，即通过测量框架403的旋转角度，人工通气的肺的旋转角度可以调整到设定位置。可选择的，设定的肺位置可以通过位置调节器的预先设定步长达到，即使用步进 电机来执行预先设定的步数。 
图5给出了位置调节器的所述第二个实施例，其处于由位置调节器的特定设置所导致的成角度的位置。在位置调节器的这个特定设置中，病人的左肺被抬高，支撑面502和护理床的框架503均被旋转。 
图6为控制至少一个通气压力的方法的示意性监控屏幕。图中不仅显示了人工通气系统以PIP和PEEP形式的输出，也显示了以在线SpO2信号形式的病人的生理学输出信息。SpO2信号代表氧饱和度水平。PIP、PEEP和SpO2的数值绘制在覆盖人工通气的肺的旋转角度的圆坐标系统中。图6通过-45度、0度和45度值的虚线来描述旋转角度。PIP、PEEP和SpO2的值可以通过使用与特殊旋转角度轴线相垂直的轴线而从图中得到。 
从图6可以看出，当护理床将病人向负的旋转角度方向旋转时，SpO2信号值基本上增加。相反的，当病人向正的旋转角度方向旋转时，SpO2信号值降低。 
SpO2信号值的这种变化与PIP和PEEP的恒定值有关。不改变至少一个气道压力，对在一个旋转过程中病人SpO2信号的评价仅代表诊断的目的。因此，图7-10给出了控制至少通气压力对于生理输出信息的影响。 
图7给出了在运动旋转疗法中的肺泡恢复操作。在从0度旋转角度开始进行恢复操作之前，PEEP的值调整到高于期望的肺泡关闭压力(根据肺部疾病，在15到25cmH2O之间)。将PIP设定为足够高于PEEP以确保充分的通气。 
在恢复操作的过程中，PIP逐步上升，使得尽可能多的肺单元重新打开，与此同时，PEEP保持在一个保证新的恢复的肺单元打开的水平上。所述的恢复应用于正向旋转和负向旋转的最大幅值，在此时相应的上部的肺从几乎所有附加的压力中释放出来。因此，在每一个肺移动到向上位置时，其分别打开。 
例如PIP的逐步增加可以在到达最大旋转角度前开始5-20个呼吸，且PIP在最大旋转角度位置时达到其最大值(根据肺部疾病，在45-65cmH2O之间)。当超过最大旋转角度时，PIP在5-20个呼吸内降低 到其初始值。 
在每个肺按照上述方法分别恢复之后(通过向两侧旋转病人)，PIP可分别对每个肺进行调整以保持充足的通气。 
图8给出了在运动旋转疗法中，成功的肺泡恢复操作执行完之后的滴定过程。 
由于肺的滞后行为，在肺泡恢复操作中，所得的PIP和PEEP值过高，以致于一旦肺单元已经恢复，不能以这些气道压力对肺进行进一步的通气。因此，需要在滴定的过程中系统地将其降低。目的是得到特定旋转角度处保持所有肺泡打开的PIP和PEEP的最小值。为了进一步的通气，PIP可以设定为比这些值稍高，同时，PIP可以依据所需要的潮气量进行调整。 
如图8a所示，朝向两个最大的旋转幅值，PIP和PEEP值降低，通常是在一个每分钟逐步降低的周期内。当人工通气的肺朝着正向旋转角度方向旋转(过程1)时，所述的滴定过程以PIP和/或PEEP值的降低而开始。当人工通气的肺回到初始位置，即旋转角度0度时，PIP和PEEP设置为其初始值。当人工通气的肺朝着负向旋转角度方向旋转(过程2)时，PIP和/或PEEP又开始下降。作为生理的反馈参数的一个例子，氧饱和度信号SpO2在图8显示为一条虚线。在整个旋转循环(过程1+过程2)中，氧饱和度保持恒定，也就意味着没有明显萎陷产生。因此，滴定过程不得不继续。 
为了增加肺单元萎陷的可能性，每一个接着的旋转循环以较低的PIP和PEEP值开始进行。图8B给出了滴定过程的进一步旋转循环。氧饱和度信号SpO2仍然在图8所示的旋转过程中保持恒定，这意味着在到达最大旋转角度时的PEEP的最低值仍然太高，以至于不能导致肺单元明显萎陷的发生。 
在开始下一个旋转循环之前，要对PIP和PEEP做进一步的降低，如图8c所示。当将病人向正向旋转角度旋转且降低PEEP(过程1)时，氧饱和度信号SpO2以降低的形式变化。一旦这个变化被确定，气道压力将不进一步的降低。在氧饱和度信号SpO2的变化被确定时的点上的PEEP表示这个特定旋转角度的萎陷压力。正向旋转角度上的滴定过程结束。
当病人转回到初始位置时，即0度旋转角度，PIP和PEEP设定为其初始值。氧饱和度信号SpO2恢复到其自身的初始值。如图8C所示，滞后现象通常发生。 
当将病人向负向旋转角度转动时，PIP和PEEP降低以确定负向旋转角度上的萎陷压力(进程2)。氧饱和度信号SpO2保持恒定，这表示在到达最大负向旋转角度时的PEEP值仍然太高，以至于不能引起肺单元的明显萎陷。因此，负向旋转角度上的滴定过程不得不继续。 
图8D显示了以较低的PIP和PEEP的值再一次开始进一步的旋转循环。如所述，正向和负向旋转角度的萎陷压力可以依据图8C所表示的过程确定。依据图8C已经得到的值，正向旋转角度的萎陷压力要比负向旋转角度的萎陷压力低。 
在确定正向和负向旋转角度的萎陷压力之后，需要实施依据图7所示的恢复操作，以使在滴定过程中萎陷的肺单元重新打开。如前面所述的，一旦一侧的萎陷压力确定，滴定过程中的这个重新打开过程就已经变得必须了。这就是如果由于肺的滞后行为，当病人旋转回0度时，肺的萎陷信号继续出现，且PEEP升高到在0度时其原来的设定值。 
当肺再次完全恢复，依据如上所述的萎陷压力，分别设定正向和负向旋转角度的PEEP水平。在每个萎陷压力上添加一个安全余量，即2cmH2O。最终，PIP可以依据需要的潮气量进行调整。 
图9给出了依据旋转角度控制PIP和PEEP的肺的人工通气。基于正向和负向旋转角度的萎陷压力值，如依据图8所确定的，可建立作为旋转角度函数的PEEP曲线。曲线的形状可以自由选择，在此实施例中为平滑的曲线，假设已经实现安全余量来保持PEEP在相关萎陷压力之上。作为旋转角度函数的PIP曲线直接从相应的PEEP值和需要的潮气量中得出。 
用此方法控制作为旋转角度的函数的PEEP和PIP以得到最佳的肺的通气。氧饱和度信号SpO2在旋转循环过程中时保持恒定，同时，由于PIP和PEEP的最低可能值，无肺的过度扩张出现并且所需要的潮气量可以到达。
图10给出了当在依据图9的旋转循环过程中控制PIP和PEE时的一个示意性监视屏幕。关于旋转角度的PIP，PEEP和SpO2的表示与图6所中所示的相同。 
通过依据旋转角度控制PIP和PEEP是可以保持氧饱和度信号SpO2在一个旋转循环过程中恒定的。这与图6中氧饱和度信号SpO2随角度增加而降低相反，即由于肺单元的萎陷。通过控制PIP和PEEP，这种在图10的人工通气中的萎陷可以防止。 
图11给出了在运动旋转疗法中的paO2，paCO2和pHa的测量。可以看出，在运动旋转疗法中，paO2不断改善。在运动旋转疗法中，旋转周期从每小时8个旋转周期变化到每小时16个旋转周期。由于具有每分钟10到40个呼吸的平均通气频率，使得每个旋转周期有50到250个呼吸。 
图11的示意图源自一个由血液气体分析仪Paratrend(Diametrics，HighNewcombe，UK)记录的的原始在线血液气体记录，该记录是在护理床上使用一个Servo300通气机(Siemens Elema，Solna，Sweden)治疗的一个成人呼吸窘迫综合症(ARDS)患者的血液气体记录。旋转角度范围为-62度到+62度。当在运动旋转疗法中的平均paO2不断改善时，由于将病人从一边旋转到另一边，paO2也关于一个平均值振荡。这个振荡反映出，对于改善paO2，在某一边对病人人工通气比在另一边更加有效。 
在没有附加的数据情况下，血液气体分析不能给出任何的关于旋转角度、通气机设置以及其在气体交换中的最终作用之间的关系的信息。然而，这个记录给出了旋转周期在平均paO2和其振荡上的影响。如前所述，在本实施例中，旋转周期从每小时8个旋转周期变化到每小时16个旋转周期。随着paO2增加，振荡的幅值显著降低，这表明由病态的肺和正常的肺的依赖个体和时间的影响被最小化。 
很明显，旋转角度、通气机设置和生理学输出变量中至少两个因素之间的联系是必须的。 
图12给出了一个在运动旋转疗法中对顺应性的测量。和所希望的一样，在运动旋转疗法中，顺应性改善了。如前面所解释的，通气参数因此而调整。应指出的是，图12给出的旋转角度范围只是一个例子。更高的 旋转角度，即±90度或者更大，可以在需要的时候选择。 
顺应性显示为旋转角度的一个函数。当病人朝着+62旋转角度转动时(沿着粗线从其在0度旋转角度的起点)，顺应性下降为其在0度旋转角度时的初始值的几乎一半。随着病人被转回0度旋转角度的初始位置，顺应性增加，甚至超过初始值，并且随着病人向负旋转角度旋转而继续增加。顺应性在-62度旋转角度时达到其临时最大值。随着病人被转回到0度旋转角度的初始位置，顺应性连续降低，但其明显保持在原先的零度转变(zero-degree-transition)的值之上。随着运动旋转疗法的继续，顺应性值按照所描述的类似模式变化，然而，每个旋转循环的增加改进变的更小，并且很明显，已经达到治疗功效的确定的饱和度。为了对肺功能的更进一步的改进，可以应用依靠通气机的类似肺泡恢复操作的附加的主动治疗干涉。

Claims (16)

1.用于依据多个肺位置记录躺在护理床上的病人的人工通气的肺的状态的记录设备，包括：
a)一位置调节器，其用于将所述人工通气的肺移动到指定的肺位置，
b)测定装置，其用于测定所述人工通气的肺的所述状态，和
c)记录装置，其用于依据所述指定的肺位置记录所述人工通气的肺的状态。
2.如权利要求1所述的记录设备，其中所述护理床为绕护理床的纵轴可旋转的，且其中所述位置调节器是电动机，所述电动机使所述护理床绕护理床的纵轴旋转。
3.如权利要求1所述的记录设备，其中所述位置调节器包括设置在病人下面的气垫。
4.如权利要求1至3之一所述的记录设备，其中所述指定的肺位置通过所述位置调节器的预先设定的步长达到。
5.如权利要求1至3之一所述的记录设备，其中所述指定的肺位置依据测量实际肺位置的位置传感器的反馈信号达到。
6.如权利要求1至3之一所述的记录设备，其中所述人工通气的肺的所述状态是对关于肺形态和/或肺功能的局部信息或整体信息的测量。
7.如权利要求1至3之一所述的记录设备，其中所述人工通气的肺的所述状态是对关于所述肺的整体气体交换的功能的测量。
8.如权利要求1至3之一所述的记录设备，其中所述人工通气的肺的测定的状态由计算机依据相应的指定的肺位置记录。
9.如权利要求1至3之一所述的记录设备，其中预先设定的微分步长反复应用于所述位置调节器，直到所述人工通气的肺的所述状态在遍及肺位置的预先设定的范围内已经被测定。
10.用于依据多个肺位置控制为躺在护理床上的病人的人工通气的肺进行通气的通气机的至少一个通气压力的控制设备，包括：
a)用于得到肺状态信息的装置，其基于至少两个支撑点，其中第一支撑点相应于依据第一肺位置的所述人工通气的肺的第一状态，和其中第二支撑点相应于依据第二肺位置的人工通气的肺的第二状态；
b)一位置调节器，其用于将所述人工通气的肺移动到指定的肺位置，
c)控制装置，其用于依据所述指定的肺位置及依据与所述指定的肺位置相关的所述肺状态信息控制至少一个通气压力。
11.如权利要求10所述的控制设备，其中预先设定的微分步长反复应用于所述位置调节器，直到所述人工通气的肺的所述状态在遍及肺位置的预先设定的范围内已经被测定。
12.如权利要求10-11之一所述的控制设备，其中所述肺状态信息依据相邻两个支撑点之间的差值在所述支撑点间被内插值。
13.如权利要求10至11之一所述的控制设备，其中控制至少一个通气压力，使得所述肺状态信息产生遍及多个肺位置的均匀分布。
14.用于控制躺在护理床上病人的人工通气的肺的位置变化的定位设备，包括：
a)一位置调节器，其用于改变所述人工通气的肺的所述位置，
b)提供装置，其用于提供具有多个位置周期和/或多个幅度的分布的周期性控制信号。
c)控制装置，其用于使用所述周期性控制信号控制所述位置调节器。
15.如权利要求14所述的定位设备，其中所述分布基于给定的周期控制信号组通过用户界面进行编辑。
16.如权利要求14所述的定位设备，其中所述分布依据肺状态信息编辑，所述肺状态信息基于至少两个支撑点，其中第一支撑点相应于依据第一肺位置的所述人工通气的肺的第一状态，和其中第二支撑点相应于依据第二肺位置的所述人工通气的肺的第二状态。
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