CN101903060B - 计算机程序产品、用于呼吸机的控制单元、呼吸机以及使用呼吸机的方法 - Google Patents

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Abstract

为了在气动模式中正确地设置触发条件，根据以下控制呼吸机：获取代表病人自身呼吸功能的生物电信号的测量值；基于生物电信号确定病人开始吸气的至少一个时间点；获取要用于在所述至少一个时间点处触发呼吸机中吸入相的测量值；基于测量值确定吸入相的触发条件；当在支持模式中向病人供气时使用触发条件启动吸气。

Description

计算机程序产品、用于呼吸机的控制单元、呼吸机以及使用呼吸机的方法
技术领域
本发明涉及用于支持模式中的呼吸机以及用于在支持模式中向病人供气的方法。
背景技术
用于向病人提供呼吸支持的呼吸机一般根据病人的情况可以在不同模式中工作。如果病人表现出一些呼吸运动则支持模式常常是合适的，其中，呼吸机提供与病人自身的呼吸运动同相(phase)的额外呼吸支持。在此情形中，必须以适当的方式监测病人自身的呼吸运动以使呼吸机提供的呼吸支持与病人自身的呼吸同步，以使得呼吸机在病人开始吸气时启动吸入相。通常，设置基于呼吸机中压力和/或气流的气动触发条件。
在一些情形中，难以使供气与病人的呼吸努力正确地同步。例如，如果存在泄漏，则将难以设置合适的气动触发等级。找到合适的等级可能需要大量尝试和出错。特别是在向儿童供气时，通常会出现泄漏，因为在该情形中通常不在管道周围使用橡皮箍袖带(cuff)。
呼吸机与病人的呼吸周期之间的不完美同步会引起病人更多的工作。如果触发过于不灵敏则可能会跳过整个呼吸。如果触发过于灵敏则可能在病人尚未准备吸气时在呼气机中触发吸入。
发明目的
本发明的目的是改进在支持模式中向病人供气时的触发条件。
发明内容
根据本发明通过一种计算机程序产品实现此目的，所述计算机程序产品包括其上存储有计算机可读代码单元的计算机可读介质，所述计算机可读代码单元用于控制在支持模式中向病人提供呼吸支持的呼吸机，所述计算机程序产品包括计算机可读指令，所述计算机可读指令在控制呼吸机的控制单元中执行时将会使控制单元执行如下步骤：
-获取代表病人自身呼吸功能的生物电信号的测量值；
-基于生物电信号确定病人开始吸气的至少一个时间点；
-获取要用于在所述至少一个时间点处触发呼吸机中吸入相的测量值；
-基于测量值确定吸入相的触发条件；
-当在支持模式中向病人供气时使用触发条件启动吸入。
还通过一种控制在支持模式中向病人提供呼吸支持的呼吸机的方法来实现此目的，所述方法特征在于如下步骤：
-测量代表病人自身呼吸功能的生物电信号；
-基于生物电信号确定病人开始吸气的至少一个时间点；
-测量在所述至少一个时间点处呼吸机中的压力；
-基于测量到的压力确定吸入相的触发条件。
因此，根据本发明，使用Edi信号确定病人开始吸气的时间点，并且可以基于在此时间点处在呼吸机中执行的对压力和/或气流的测量调整呼吸机中吸入相的触发条件。因此本发明有利于适合于病人自身呼吸周期的气动模式中的供气。
本领域的技术人员将可以理解，该方法通过优选地位于用于控制呼吸机的呼吸机控制单元中的计算机程序执行。因此，本发明还涉及用于包括如上定义的计算机程序产品的呼吸机的控制单元以及包括这种控制单元的呼吸机。
优选地，将使控制单元把触发条件调整基于测量值确定的量。
在一个实施例中，代码单元被布置成使控制单元基于不同呼吸中的几个测量值确定触发条件，在病人开始吸气时的时间点处获取每个测量值。这将为触发条件提供更准确的值。
在优选实施例中，代码单元包括计算机可读指令，所述计算机可读指令在用于控制呼吸机的控制单元中执行时将使控制单元在确定吸气开始之后并且在测量压力之前确定呼吸机中的吸入相是否在吸气开始之前触发，如果是，则略微延迟呼吸机的吸入相直到可以检测到病人自身的呼吸尝试为止。
在一个实施例中，代码单元被安排成使控制单元递增地调整触发条件以减小呼吸机的吸入相的开始与病人的吸气的开始之间的时间差。可以例如以固定增量或者以基于测量值与触发条件之间的差值确定的增量调整触发条件。
附图说明
下面将借助示例并参照附图对本发明进行更详细的描述，在附图中：
图1示出了向病人提供呼吸支持的呼吸机。
图2示出了触发条件过于灵敏的情形。
图3示出了触发条件过于不灵敏的情形。
图4是发明的方法的实施例的流程图。
图5是图4的步骤中一个步骤的更详细流程图。
具体实施方式
图1是连接到呼吸机3的病人1的示意图。呼吸机被布置成工作在支持模式中，但是也可以布置成工作在受控模式中。为了捕获Edi信号，病人1插入食管导管5以从膈膜记录肌电信号。向呼吸机3的控制输入7馈送并在呼吸机中的控制单元9中处理此肌电信号(EMG信号)以生成总体信号，称为Edi信号。根据本发明，使用与呼吸相关的诸如Edi信号等生物电信号调整呼吸机的气动触发准则。
通常，呼吸机包括用于监测呼吸电路1中呼吸气体的压力和/或气流的记录装置11。控制单元9包括处理器装置以及至少一个计算机程序，所述计算机程序被布置成比较病人的自身呼吸运动与呼吸机提供的呼吸支持并且在必要时调整吸入的触发以使其与病人自身的呼吸更好地同步。将在下面对此进行更详细的讨论。
为了以通过来自呼吸机的呼吸气体的额外气流支持病人自身对吸入空气的尝试这种方式辅助病人的呼吸，测量呼吸机中的气流和/或压力。与触发设置相结合使用呼吸机中的压力和/或气流传感器以检测病人对吸入的尝试并且启动吸入相。这称作气动触发。可替选地，测量在朝向病人的方向上增加的气流。理想地，此吸入相的开始应当与病人自身的吸气完美地同步。为了实现这一点，必须正确地设置气流和/或压力的阈值以使得呼吸机中测量到的气流和/或压力将正好在病人开始吸气的同时超过阈值。事实并非总是如此，如下面将会讨论的。
图2示出了如下这种情形：其中，气动触发功能基于压力测量并且过灵敏，使得吸入相比于病人自身的呼吸而言在呼吸周期中触发得过早。示出了三条曲线，沿着记为t的时间轴变化。实线曲线代表在病人中记录的Edi信号，即，它反映病人自身的呼吸运动。正的侧翼代表病人的吸气。虚线曲线是理想的呼吸机周期，当病人开始吸气时开始吸入(正的侧翼)。点状曲线是在触发条件过于灵敏时将会得到的呼吸支持的示例。在此情形中，应当使触发较晚开始以与病人自身的呼吸同相。
如图2中所示的过早的触发可以由例如呼吸电路中的泄漏或者在管道中存在水时引起的。它还可以是由于心脏运动引起的病人胸部的变化引起的振动导致的。在图2中所示的情形中，压力将在第一时间点t1处下降到触发条件以下，这在病人在第二时间点t2处实际开始吸气之前发生。因此，呼吸机将会在病人准备吸气之前开始吸入支持。因此，在此情形中，应当延迟气动触发以与病人自身的呼吸同相。
图3与图2一样示出了气动触发功能基于压力测量的情形。在图3中，触发功能不够灵敏，使得相比于病人自身的呼吸而言在呼吸周期中触发吸入过晚。示出了三条曲线，沿着记为t的时间轴变化。如在图2中一样，实线曲线代表在病人中记录的Edi信号，即它反映病人自身的呼吸运动。正的侧翼代表病人的吸入。虚线曲线是理想的呼吸机周期，当病人开始吸入时开始吸气(正的侧翼)。在图3中，点状曲线是在触发条件过于不灵敏时将会得到的延迟触发的示例。在此情形中，当在时间点t3处病人开始吸气时，压力将会下降但是不足以立刻触发呼吸机中的吸入相。只有在第二时间点t4处呼吸机才开始其吸入相。因此，在病人开始吸气时的时间点t3与呼吸机开始吸入时的时间点t4之间将会存在延时td。
在图2和图3示出的两种情形中，均可以依靠针对病人记录的Edi信号确定正确的触发时间点，即病人开始吸气时的时间点。通过监测Edi信号，可以确定病人开始吸气的时间点作为图2和图3中所示的Edi信号的正的侧翼的起始。
图4中示出了本发明的方法的第一优选实施例。在该实施例以及上述图2和图3中，触发基于压力测量。如果呼吸机支持，则本领域的技术人员可以容易地将其修改为代之以基于气流准则，或者基于气流和压力准则的组合。
为了启动该方法，在步骤S41中，在病人的至少一次呼吸期间监测Edi信号。在步骤S42中，确定Edi信号表明在此呼吸期间病人吸气时的两个时间点中任何一个首先出现的时间点，即Edi信号升高到某个预定值以上的时间点或者在达到气动触发条件时的时间点。在步骤S43中，优选地，确定是否在吸气开始之前触发了呼吸机。如果是，则在步骤S44中，需要延迟触发。然后在步骤S45中确定当Edi信号表明病人吸气时的时间点。在步骤S45之后，或者，在步骤S43之后，如果触发并未过早，则在步骤S46中测量吸气开始时呼吸机中的压力。此压力，即病人实际开始吸气处的压力在步骤S46中用作为气动触发条件应当是什么的指示。最后，在步骤S47中，将新的触发条件设置为在接下来的呼吸中使用，或者呈现给操作员作为提出的新设置。
该方法可以只在一次呼吸期间执行，或者可以在几次呼吸期间执行以获取平均测量值。这种平均值将很有可能提供比只在一次呼吸期间获取的测量值更正确的、在病人自身吸气的开端处呼吸机中的压力值。在两种情形中，均可以在某些时间间隔处再次执行该方法以确保呼吸支持的正确定时。可替选地，如果呼吸机的呼吸周期的开始与病人的呼吸周期的开始之间的差值过大，则可以再次执行该流程。
调整流程可以由操作员启动。在并非自动调整的情况下，操作员还可以使用结果以手动调整触发条件，从而调整呼吸支持周期的定时。
在步骤S44中，应当延迟呼吸机的触发以使得能够正确测量当病人开始吸气时的时间点处的压力和/或气流。因此，直到病人的吸气已经开始之后才应当执行触发。然而，应当设置最大延迟，以确保呼吸支持延迟将不会对病人有害。
基于在步骤S47中确定的值可以按各种方式进行对触发条件的校正。在压力触发的情形中触发条件将是压力值，可以将其设置成在步骤S46中测量到的压力的函数。
在几个步骤中调整触发条件可能是有利的。在此情形中，步骤S47将包括图5中所示的如下子步骤。
在步骤S51中，将在步骤S43中测量到的压力与当前应用于呼吸机中的实际触发条件相比较。
在步骤S52中，在测量到的压力值的方向上调整触发条件。如果测量到的压力值低于将会触发吸入相的压力值，则应当降低阈值。如果测量到的压力值高于将会触发吸入相的阈值压力，则应当提高阈值。然而，可以步进地进行阈值的改变，以使得触发条件将会逐减细化。可以例如按例如每次0.1cmH2O的固定增量或者以例如每次为所确定的差值的10％的分数的形式执行这些步骤。该流程可以迭代预定次数，或者直到触发条件与测量到的压力之间的差值在可接受的间隔内为止。这由图5中的判定步骤S53表明，步骤S53在差值低于设定限制时终止流程并且在差值仍然过大时返回步骤S51。在并非确定实际压力与阈值之间的差值的情况下，在判定步骤S53中，可以评估病人自身的吸气的开始与呼吸机的吸入相的开始之间的时间差，即根据情形而定第一时间点t1与第二时间点t2之间的差值、或者第三时间点t3与第四时间点t4之间的差值。在此情形中，如果时间差长于例如100ms的预定时间，则应当重新迭代图5的流程。预定时间可以是100ms的量级。可以将其确定为固定值，或者基于病人自身的呼吸周期的持续时间、或者基于吸入相确定它。
优选地，在可以设置触发条件的情况下定义压力和/或气流间隔，以避免把触发条件设置为可能对病人有害的值。
另外，在步骤S44中，应当为气动触发设置最大延迟以避免错过整个呼吸。此最大延迟可以为例如300ms。它也可以基于测量到的病人呼吸周期的持续时间或者吸入相。如果在最大延迟之后未出现Edi触发，则可以把触发值设置为在最大延迟处在呼吸机中测量到的值并且可以将其用作初始值。如果无法从Edi信号检测到呼吸运动，则仍应当在合适的时间内把呼吸传递给病人。
即使在并未超过最大延迟时，也应当设置将总是触发呼吸机的最小压力。这应当对应于所允许的最不敏感的压力。
为了评估调整的结果，可以连续地或者以某些时间间隔确定呼吸机的气动控制与Edi信号之间的时间差。以此方式，可以监测时间差在时间上的改变并且可以在需要时采取适当的动作。
Edi信号容易受例如病人体内较强生物电信号的影响。为了避免使用错误Edi信号作为触发条件的基础，如果呼吸机触发的吸入相与病人自身的吸气之间的时间差过大，则不应当允许自动调整。可替选地，可以使用Edi信号的质量指示，以确保Edi信号实际反映病人的呼吸运动，而并非人工产物。
在开始触发条件的实际调整之前，通过执行图4的步骤，测量Edi信号以及呼吸机对于一些呼吸的呼吸周期以比较二者的定时可能是有用的。此比较将会表明相比于病人自身的呼吸运动吸入支持是否触发得过早或过晚，从而表明应当在哪个方向上调整触发条件。也可以连续地或者以某些时间间隔执行这种比较以评估对于调整触发条件的需要。如果Edi信号的定时与呼吸支持周期差别小于某一限制，则不需要调整。如果定时的差值超过该限制，则应当执行如图4中所示的调整流程。
可以使用吸气量和呼气量之间的差值评估在调整触发条件之前是否存在任何泄漏。如果存在相当大的泄漏，则优选地应当限制调整后触发的灵敏度。
如上所述，触发可以基于呼吸机中气体的压力或气流。在泄漏的情形中，压力触发比气流触发更合适，因为即使不存在病人行为泄漏也将会引起气流。

Claims (8)

1.一种用于呼吸机的控制单元，所述呼吸机用于支持模式中，所述控制单元包括第一测量值获取模块，被配置为获取代表病人自身呼吸功能的生物电信号的第一测量值，其特征在于所述控制单元还包括：
-吸气开始确定模块，被配置为基于所述生物电信号确定病人开始吸气的至少一个时间点；
-第二测量值获取模块，被配置为获取要用于在所述至少一个时间点处触发呼吸机中吸入相的与呼吸机中的压力有关的第二测量值；
-触发条件确定模块，被配置为基于所述第二测量值确定所述吸入相的触发条件；以及
-吸气启动模块，被配置为当在支持模式中向病人供气时使用所述触发条件启动吸气，
其中，所述支持模式为气动触发支持模式。
2.如权利要求1所述的控制单元，其中，所述触发条件确定模块被配置为基于不同呼吸中的几个测量值确定触发条件，所述测量值中的每个测量值在病人开始吸气时的时间点处获取。
3.如权利要求1或2所述的控制单元，其中，所述控制单元还包括触发条件调整模块，被配置为将所述触发条件调整基于所述测量值确定的量。
4.如权利要求1或2所述的控制单元，其中，所述控制单元还包括吸入相延迟模块，被配置为在确定吸气开始之后并且在测量压力之前确定呼吸机中的吸入相是否在吸气开始之前触发，如果是，则略微延迟呼吸机的吸入相直到可以检测到病人自身的呼吸尝试为止。
5.如权利要求1或2所述的控制单元，其中，所述控制单元还包括触发条件调整模块，被配置为递增地调整所述触发条件以减小呼吸机的吸入相的开始与病人的吸气的开始之间的时间差。
6.如权利要求5所述的控制单元，其中，所述触发条件调整模块被配置为以固定增量调整所述触发条件。
7.如权利要求5所述的控制单元，其中，所述触发条件调整模块被配置为以基于所述测量值与所述触发条件之间的差值确定的增量调整所述触发条件。
8.一种呼吸机，用于在支持模式中向病人提供呼吸辅助，所述呼吸机包括如权利要求1-7中的任意一项所述的用于控制所述呼吸机的控制单元。
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