CN102245246A - 利用正压气道支持治疗肺部疾病的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种治疗肺部疾病(例如哮喘或COPD)的方法，其包括确定指示患者的肺力学的参数(例如但不限于气道阻力或肺顺应性)，以及给患者气道递送正压支持，其中，在患者的吸气时相的至少一部分期间正压支持的压力水平(可以是恒定或变化的)基于所确定的参数来确定。

Description

利用正压气道支持治疗肺部疾病的系统及方法
本专利申请基于美国法典第35卷第119(e)条要求于2008年12月19日提交的第61/139,077号美国临时申请的优先权，该临时申请的内容以引用的方式并入本文。
本发明涉及用于治疗肺部疾病(例如哮喘、COPD或影响气道的其他肺部疾病)的系统和方法，特别涉及利用正压气道支持治疗这种肺部疾病的系统和方法。
哮喘是影响人体支气管(也称作气道，其为将空气带入和带出肺部的管道)的慢性肺部疾病。哮喘患者的气道因肿胀和产生过多黏液而发炎。哮喘患者的气道还对像锻炼、灰尘或香烟等事物过度敏感。当哮喘患者进行锻炼或吸入这些物质时，这种过度敏感引起气道周围的平滑肌收缩。气道炎症和肌肉收缩的共同作用使得气道变窄，空气难以通过气道。因此，哮喘患者反复出现喘息、胸口收紧、呼吸短促以及咳嗽，这通常被称作哮喘发作。
通常，采用下列两种方式中的一种或两种对哮喘进行药物治疗。第一种方式采用通常所说的急救药物。在需要的时候服用急救药物以立即停止急性发作的症状。第二种方式试图利用通常所说的控制性药物来管理哮喘，阻止反复发作。通常，无论是否已经发作，这类控制性药物每日都要服用，并且试图治疗与哮喘相关的气道炎症。
尽管使用药物治疗哮喘已在很多情况下被证实有效，但是有一些人并不完全对药物起反应，并且/或者遭受不利的副作用。另外，一般而言，大部分内科医生和/或哮喘患者更喜欢使用起效所需的最小药物剂量。因此，始终需要另外的能够与药物一同使用或者替代药物以治疗哮喘和/或影响气道的其他肺部疾病(例如COPD)的治疗方法。
在一个实施例中，提供了一种治疗肺部疾病(例如哮喘或COPD)的方法，其包括确定指示患者的肺力学的参数(例如但不限于气道阻力或肺顺应性)，以及给患者的气道递送正压支持，其中，在患者的吸气时相的至少一部分期间所述正压支持的压力水平(其可以是恒定或变化的)基于所确定的参数来确定。在一种具体实施方式中，在吸气时相的至少一部分期间所述正压支持的压力水平包括峰值压力，并且在患者的呼气时相的至少一部分期间所述正压支持的第二压力水平(其可以是恒定或变化的)低于该峰值压力。优选地，第二压力水平也基于所确定的参数来确定。此外，确定的步骤可以在递送的步骤之前执行，或者作为替代方式，确定的步骤可以在递送的步骤期间执行。
在一个具体实施例中，本发明提供了一种治疗肺部疾病(例如哮喘或COPD)的方法，其包括确定指示患者的肺力学的参数(例如上气道阻力或肺顺应性)，以及给患者的气道递送双水平正压支持。该双水平正压支持具有吸气气道正压(IPAP)水平和呼气气道正压(EPAP)水平，其中IPAP水平和EPAP水平中的一个或两个基于所确定的参数来确定。
在另一实施例中，本发明提供了一种用于治疗肺部疾病(例如哮喘或COPD)的压力支持系统，其包括：适于产生呼吸气流的压力生成系统；患者回路，其可操作地耦联到压力生成系统以将呼吸气流送至患者的气道；以及可操作地耦联到压力生成系统的控制器。该控制器适于确定指示患者的肺力学的参数，并且适于控制压力生成系统以在患者的吸气时相的至少一部分期间以一压力水平将呼吸气流送给患者，其中，所述压力水平基于所确定的参数来确定。在一个具体实施例中，在吸气时相的至少一部分期间所述正压支持的压力水平包括峰值压力，并且控制器适于控制压力生成系统以在患者呼气时相的至少一部分期间以低于峰值压力的第二压力水平将呼吸气流送给患者。优选地，第二压力水平也基于所确定的参数来确定。控制器可以适于在控制压力生成系统之前确定所述参数，或者作为替代，控制器适于在控制压力生成系统期间确定所述参数。
在另一具体实施例中，本发明提供一种用于治疗肺部疾病(例如哮喘或COPD)的压力支持系统，其包括：适于产生呼吸气流的压力生成系统；患者回路，其可操作地耦联到压力生成系统以将呼吸气流送至患者的气道；以及可操作地耦联到压力生成系统的控制器。该控制器适于确定指示患者的肺力学的参数(例如上气道阻力或者肺顺应性)，并且适于控制压力生成系统以在患者的吸气时相的至少一部分期间以吸气气道正压(IPAP)水平将呼吸气流送给患者，并且在患者的呼气时相的至少一部分期间以呼气气道正压(EPAP)水平将呼吸气流送给患者。IPAP水平和EPAP水平中的一个或两个基于所确定的参数来确定。
在另一个实施例中，本发明提供了一种治疗肺部疾病(例如哮喘或COPD)的方法，其包括(a)在第一数量的呼吸循环内以预定基线IPAP/EPAP差递送第一双水平正压支持，(b)确定指示患者的肺力学的参数(例如上气道阻力或肺顺应性)，以及(c)确定所确定的参数落在预定基线范围之外。该方法还包括(d)将IPAP/EPAP差增大至当前的IPAP/EPAP差，(e)在第二数量的呼吸循环内以当前的IPAP/EPAP差递送第二双水平正压支持，以及(f)重新确定所述参数。最后，在步骤(g)中，该方法包括重复步骤(d)、(e)和(f)一次或多次，直到确定当前重新确定的参数落在基线范围内，或者当前的IPAP/EPAP差等于预定最大差。
在一个具体实施例中，如果在步骤(g)中确定当前的IPAP/EPAP差等于预定最大差，则该方法还包括通知患者开始使用哮喘药物，并且继续以当前的IPAP/EPAP差提供第二双水平正压支持。或者，如果在步骤(g)中确定当前的IPAP/EPAP差等于预定最大差，则该方法还包括利用例如与患者所使用的患者回路耦联的药物递送设备自动给患者提供哮喘药物，同时继续以当前的IPAP/EPAP差提供第二双水平正压支持。
在又一具体实施例中，如果在步骤(g)中确定当前重新确定的参数落在基线范围内，则该方法还包括以下步骤：(h)将当前的IPAP/EPAP差降低至降低水平，(i)在第三数量的呼吸循环内以降低水平递送第三双水平正压支持，(j)重新确定所述参数，以及(k)重复步骤(h)、(i)和(j)一次或多次，直到确定当前重新确定的参数落在基线范围之外，或者当前降低的水平等于基线水平。如果在步骤(k)中确定当前重新确定的参数落在基线范围之外，则该方法重复步骤(d)、(e)、(f)和(g)。或者，如果在步骤(k)中确定当前重新确定的参数未落在基线范围之外，并且当前降低的水平等于基线水平，则该方法还包括继续以基线水平提供第三双水平正压支持。
因此，现在应当显而易见的是，本发明基本实现了上述所有方面和优点。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中给出，并且部分将从该描述中显而易见，或者可以通过实施本发明而认识到。此外，本发明的方面和优点可以借助在所提交的权利要求中具体指出的工具和组合实现和获得。
附图示出了本发明的当前优选的实施例，并且与上文给出的概述和下文给出的详细描述一起对本发明的原理进行解释。贯穿所有附图，类似的附图标记指代相似或对应的部件。
图1是由双水平正压支持系统输出的典型的现有技术的压力曲线；
图2是根据本发明的一个非限制性实施例的压力支持系统；
图3A、3B和3C为示出根据本发明的一个非限制性具体实施例的利用双水平正压支持治疗来治疗哮喘的方法的流程图；
图4是可以从图3A、3B和3C的方法中得到的示例性压力曲线；
图5是示出根据本发明的替代实施例的利用双水平正压支持治疗来治疗哮喘的方法的流程图；以及
图6和7示出了可以从图5的方法中得到的示例性压力曲线。
在本文中，语句“两个或多个部分或部件‘耦联’在一起”的意思是：这些部分直接或者通过一个或多个中间部分或部件连接在一起或者一起工作。
在本文中，术语“数量”意指1或大于1的整数(即，多个)。
假设哮喘是平滑肌细胞缺乏化学物质(即，p38MAPK和HSP27抑制)和平滑肌动态舒张缺乏(即，导致气道受到过度限制的力学微扰损失和无障碍的肌肉缩短)的结果。简单说，这意味着正常人中的上气道保持打开，因为他们的上气道平滑肌能够处理一种负责使肌肉伸长的重要蛋白质，并且因为他们通过更多变化的呼吸方式(即，深吸气和较浅吸气的正常组合)对气道肌肉进行机械操纵。在哮喘个体中，由于某种原因，对这些重要蛋白质的处理受到抑制，这导致他们的气道肌肉变得更短(更加收缩)。哮喘个体也不具有相同的动态呼吸范围，这极有可能是由于刚刚描述的更短的肌肉状态引起的。
以升高的压力向患者气道提供呼吸气流的正压支持系统是公知的。这种压力支持的一种形式被称作双水平正压支持治疗。在双水平正压支持治疗中，递送给患者的气体的压力随着患者的呼吸循环变化。具体地，在患者呼吸循环的吸气时相期间提供吸气气道正压(IPAP)，而在患者呼吸循环的呼气时相期间提供呼气气道正压(EPAP)。EPAP低于IPAP，使得患者在与IPAP压力相比相对较低的压力下呼气，从而提高患者的舒适度。由宾夕法尼亚州的Murrysville的Respironics公司制造的
Figure BDA0000068481520000051
和
Figure BDA0000068481520000052
系列的压力支持设备是提供各种形式的双水平正压支持治疗的压力支持设备的实例。另外，几篇美国专利详细描述了双水平正压支持系统，这些专利包括第5433193、5313937、5239995、5148802、6532960和6640806号美国专利，所有这些专利文献因此特别地以引用的方式并入本文，就好像全文记载于本文中一样。
如上所述，双水平正压支持系统(当该术语用于本文中时)在吸气的至少一部分期间向患者气道提供IPAP水平的压力，而在呼气的至少一部分期间提供EPAP水平的压力。图1示意性描绘了由示例性的双水平正压支持系统输出的典型压力曲线5。在患者的呼吸循环的呼气时相期间，压力曲线5处于呼气压力(EPAP)10。在呼气结束时，即，在患者的呼吸循环的下一吸气时相开始时，压力曲线5变为吸气压力(IPAP)15。当系统检测到吸气结束时，即，在下一呼气时相开始时，压力曲线5返回到较低的呼气压力(EPAP)10，循环重新开始。在图1中，EPAP 10与IPAP 15之间的压力差被标记为ΔP。如图1中所示，在其中示出的示例性压力波形中，这种压力变化是逐渐发生的(而不是突然出现的)，这有助于改善患者的舒适度。这种逐渐过渡效果通过系统压力从EPAP 10上升到IPAP 15所耗用的时间来测量，并且被称作双水平压力支持系统的“上升时间”。类似地，图1示出了系统压力从IPAP 15到EPAP 10的逐渐过渡，而不是从IPAP 15到EPAP 10的突然过渡。这种逐渐过渡效果通过系统压力从IPAP 15下降至EPAP 10所耗用的时间来测量，并且被称作双水平压力支持系统的“下降时间”。此外，尽管EPAP 10到IPAP 15的过渡和IPAP 15到EPAP 10的过渡在图1中(以及在文中其他地方描述的图4、6和7中)被示出是呈指数渐变，但这只是示例性的，并且应当理解，这种渐变也可以是直线(固定的过渡速率)或者从一个基本恒定的水平到另一个的任何其他过渡波形(包括矩形波)。
如本文更加详细描述的那样，在不同的实施例中，本发明为利用正压支持治疗，优选双水平正压支持治疗对影响气道的肺部疾病(例如哮喘和COPD)进行治疗做准备。具体地，本发明采用正压支持治疗，优选双水平正压支持治疗来解决患有影响气道的肺部疾病的个体(例如哮喘个体)共有的上气道肌肉力学微扰问题和缺乏症。更具体地，在一个实施例中，本发明通过确定指示患者的肺力学的参数(例如但不限于上气道阻力或肺顺应性)，然后基于所确定的参数确定和改变正压支持治疗的设置(例如，在吸气时相的至少一部分期间的压力水平或者IPAP和EPAP设置)，利用正压支持治疗、优选双水平正压支持治疗来治疗肺部疾病，例如哮喘或COPD。在另一个实施例中，本发明通过动态地、优选以伪随机的方式改变正压支持治疗期间采用的正压支持治疗设置(例如在吸气时相的至少一部分期间的压力水平或者IPAP和EPAP设置的范围)，利用正压支持治疗、优选双水平正压支持治疗来治疗肺部疾病，例如哮喘或COPD。文中所述的正压支持治疗法优选希望由个体定期(例如，但不限于每天一次或多次)使用，以治疗个体疾病，不管该个体当前是否出现了急性症状。治疗的一个目标或目的是为了消除个体对控制性药物和/或急救药物的需求。
如上所述，在优选实施例中，提供给患者的正压支持为双水平正压支持。因此，为了方便说明和解释，下面描述的具体实施例(图2-7)将采用这种双水平正压支持。然而，应当理解，不应将其理解成是一种限制，也可以设想在吸气时相的至少一部分期间以及合适地还在患者的呼气时相的至少一部分期间提供其他形式的正压支持(即，其他治疗波形，其中递送给用户的压力高于大气压力)。图2是根据一个非限制性具体实施例的压力支持系统50的示意图，该系统50可适于为治疗肺部疾病(例如哮喘或COPD)提供双水平正压支持治疗，如文中所描述的。参见图2，压力支持系统50包括气流生成器52，例如常规CPAP或双水平压力支持设备中使用的送风机，其从任何合适的源(例如氧气或空气的加压罐、环境大气或其组合)中接收呼吸气体(大致用箭头C指示)。气流生成器52生成呼吸气流(例如空气、氧气或其混合物)，用于以相对较高和较低的压力(即，大致等于或高于环境大气压力)递送给患者54的气道。来自气流生成器52的加压呼吸气流(大致用箭头D指示)经由递送导管56被递送给具有任何已知结构的呼吸面罩或患者接口58，所述面罩或接口在治疗期间通常由患者54佩戴或者以其他方式附连至患者54，以将呼吸气流传至患者的气道。通常将递送导管56和患者接口设备58统称为患者回路。
图2中示出的压力支持系统50是所谓的单支路系统，这意味着患者回路只包括连接患者54和压力支持系统50的递送导管56。因此，在递送导管56中设置排出孔57，用于将呼出的气体从系统排出，如箭头E所示。应当注意，作为设置在递送导管56上的补充或替代方式，可以将排出孔57设置在其他位置上，例如设置在患者接口设备58上。还应当理解，根据将气体从压力支持系统50中排出的期望方式，排出孔57可以具有各种各样的构造。
本发明还设想压力支持系统50可以是双支路系统，其具有递送导管和连接至患者54的排出导管。在双支路系统中，排出导管运载来自患者54的排出气体，并且在远离患者54的末端处具有排出阀。在这种实施例中，排出阀通常受到主动控制以在系统中维持期望的水平或压力，其通常被称作呼气末正压(PEEP)。
此外，在图2中示出的压力支持系统50的所示示例性实施例中，患者接口58是鼻罩。然而，应当理解，患者接口58可以包括鼻/口罩、鼻枕或者提供合适的气流传送功能的任何其他设备。而且，就本发明而言，词汇“患者接口”可以包括递送导管56以及连接加压呼吸气体源到患者的任何其他结构。
在所示实施例中，压力支持系统50包括压力控制器，其为设在递送导管56中的阀门60的形式。阀门60控制递送给患者54的来自流生成器52的呼吸气流的压力。因此，流生成器52和阀门60被统称为压力生成系统，因为它们共同作用以控制递送给患者的气体压力和/或气流。然而，本发明显然可以设想用于对递送给患者的气体压力进行控制的其他技术，例如单独或者与压力控制阀结合地改变流生成器52的送风机速度。因此，阀门60是任选的，其取决于用于对递送给患者54的呼吸气流的压力进行控制的技术。如果不使用阀门60，则压力生成系统只对应为流生成器52，并且患者回路中的气体压力例如通过控制流生成器52的电机速度来控制。
压力支持系统50还包括流量传感器62，其测量递送导管56内的呼吸气体的流量。在图2所示的具体实施例中，流量传感器62与递送导管56设置在同一线路中，最优选地位于阀门60的下游。流量传感器62生成流量信号Q实测，其被提供给控制器64，并且被控制器64用来确定患者54处的气体流量。当然，本发明也可以设想用于测量患者54的呼吸流量的其他技术，例如但不限于，直接在患者54处或者在沿着递送导管56的其他位置上测量流量、基于流生成器52的操作测量患者流量、以及利用位于阀门60上游的流量传感器测量患者流量。控制器64可以例如是微处理器、微控制器或者一些其他合适的处理设备，其包括或者可操作地耦联至存储器(未示出)，所述存储器为可由控制器64执行以控制压力支持系统50的操作的数据和软件提供存储介质，所述操作包括监测患者呼吸特征和基于所监测的特征控制呼吸气流，后文将对此进行详细描述。最后，提供输入/输出设备66，用于设定压力支持系统50所使用的各种参数，以及向用户(例如临床医师或看护人员)显示和输出信息和数据。
图3A、3B和3C为示出了根据本发明的一个非限制性具体实施例的利用双水平正压支持治疗治疗肺部疾病(例如哮喘或COPD)的方法的流程图。图3A、3B和3C中示出的方法可以在图2中示出的示例性压力支持系统50(或者另一合适的压力支持系统)中实现。出于说明目的，该方法在本文中将被描述成是在压力支持系统50中实现的。在图3A、3B和3C中示出的方法中，通过确定指示患者的肺力学的参数，然后基于所确定的参数确定和改变双水平正压支持治疗设置(例如但不限于IPAP/EPAP差ΔP)来提供对肺部疾病(例如哮喘或COPD)的治疗。在图3A、3B和3C中示出的具体实施例中，所采用的指示患者的肺力学的参数是患者的上气道阻力。可以理解，这只是优选的可用参数，不意味着是限制性的。也可以采用可由压力支持系统50确定的其他合适参数，例如但不限于肺顺应性。
可以具有很多不同的适于利用压力支持系统50确定上气道阻力和/或肺顺应性的方法。这些方法包括基于实测流量信号(例如图2中的Q实测)的方法。然而，公知的是，在上气道阻力和/或肺顺应性的无创估计方面最具挑战性的问题之一涉及如何消除隔膜肌肉压力(P肌肉)对实测流量信号的影响，因为流量信号中的P肌肉分量常常导致较大的估计误差。
本发明的受让人已经开发了一种基于流量信号无创估计上气道阻力和/或肺顺应性的法，该方法基于单室肺模型，并且利用双水平治疗解决P肌肉分量的问题。具体地，在连续的呼吸上施加两个不同的IPAP压力(例如，相差2cmH2O)，并且测量流量响应，然后使所述流量响应彼此相减。流量响应的相减消除了由隔膜引起的流量分量(即，P肌肉分量)，留下由外部源施加的压力差产生的信号。然后可以利用数据的最小二乘法误差拟合来确定上气道阻力和肺顺应性。具体地，利用关于外部压力源的单室模型的指数流量响应的自然对数的最小二乘法线性回归分析，能够确定截距和斜率。从这些数值中能够确定时间常数和肺顺应性，从而允许确定上气道阻力。
本发明的受让人还开发了一种类似但略有不同的用于估计肺顺应性和气道阻力的方法，其中是通过使用一阶单室肺模型方程和改变压力支持(压力支持为吸气和呼气期间施加的压力之间的差)的随机化模式来进行估计的。这种替代方法通过采用关于连续呼吸上的两个不同的吸气压力设置的系统体积响应的差来解决P肌肉分量的问题。借助该技术，肺顺应性和P肌肉能够利用有差别的体积信号的稳态响应或者借助数字方法逼近这种稳态数值简单地进行估计。对气道阻力的估计能够通过利用有关该有差别的体积信号的时间响应信息和对顺应性的估计来完成。
尽管如文中所描述的那样，刚刚描述的用于确定肺顺应性和/或气道阻力的具体方法据信特别适于本发明，但是本领域中还知晓很多种其他的用于确定上气道阻力和/或肺顺应性的方法，并且这些方法也可以用在本发明中。例如，题为“Method and Breathing Apparatus for Assessing PulmonaryStress”的第2004/097821号美国专利申请公开文献描述了一种利用单室模型确定肺阻力和顺应性的方法。具体地，与单室模型的压力和流量有关的方程直接被用于确定阻力和顺应性。这些数值然后被用于确定表示存在于呼吸系统中的肺部应力的应力指数值。名为“Apparatus and Method forDetermining Respiratory Mechanics of a Patient and for Controlling a VentilatorBased Thereon”的第6257234号美国专利描述了一种利用在3-10Hz和2-10cmH2O范围内的受迫单压振荡无创检测患者呼吸系统的阻力和弹回性的方法。通过控制通气器以将至少一个受迫单压振荡叠加在治疗压力上，然后观察压力-流量关系来检测阻力。通过控制通气器以提供具有暂时封闭呼吸系统效果的压力，等待呼吸系统达到平衡，并且评估压力-体积关系来检测弹回性。利用压力信号、流量信号和体积信号中的两个或更多个数据点计算弹回性参数上的阻力。名为“Method and Device for Controlling aRespirator for Therapeutic Treatment of Sleep Apnea”的第5881724号美国专利描述了根据由振荡阻力监测仪(oscilloresistometry)测量的压力幅值确定个体呼吸阻力的方法。具体地，在呼吸流上叠加正弦波形状的流，并且利用由此形成的压力振荡确定阻力。名为“Method and Apparatus forDetermining Respiratory System Resistance During Assisted Ventilation”的第6837242号美国专利描述了一种利用顺应性的已知值以及实测压力、体积和流量计算阻力的方法。具体地，通过在压力、流量和体积上引入微扰寻找压力-流量关系来测量阻力。利用总压力、体积和流量估算P肌肉。
参见图3A、3B和3C，现在将描述其中示出的方法。如下文更详细描述的那样，该方法假设已建立基线上气道阻力范围，其代表未患病(例如，未患哮喘)的正常状态。该基线阻力范围可以例如由临床医师预设，或者通过在患者未遭受疾病(例如哮喘)症状期间进行多次阻力测量由压力支持系统50建立。另外，图3A、3B和3C所示的方法还假设已建立以基线IPAP和EPAP水平的双水平正压支持的基线水平，其优选是由临床医师输入到压力支持系统50中的。因此，基线的双水平正压支持将具有基线IPAP/EPAP差，ΔP，例如图1中示出的那样。如下文更详细描述的那样，根据本方法的治疗期间提供给患者的实际双水平正压支持将基于所进行的具体气道阻力测量围绕该基线治疗变化，并且与之比较。
参见图3A，该方法在步骤100处开始，其中，患者54按照要求带上患者接口58，由压力支持系统50以基线IPAP和EPAP水平提供双水平正压支持。图3A、3B和3C中示出的该方法的具体实施例将在进行阻力测量并改变支持水平之前，为初始治疗期提供该基线水平的支持。因此，在步骤105上，确定初始治疗期是否已经过去。这种初始治疗期可以例如是5-10分钟。如果步骤105上的答案是否定的，则该方法返回步骤100。然而，如果步骤105上的答案是肯定的，意味着初始治疗期已经过去，则在步骤110上，压力支持系统50利用例如且不限于文中其他地方描述的方法之一确定患者54的气道阻力。接着，在步骤115上，确定实测气道阻力是否落在预先建立的基线范围内。如果答案是肯定的，则在步骤120上，确定预设的总治疗期是否已经过去。该预设的总治疗期是在当前的治疗期间中提供本发明的治疗的总时期。如果步骤120上的答案是肯定的，则治疗结束，压力支持系统50不再提供双水平正压支持。然而，如果步骤120上的答案是否定的，则该方法返回步骤100。
如图3A中所示，如果步骤115上的答案是否定的，意味着所确定的气道阻力未落在预先建立的正常基线范围内，则该方法前进至图3B中示出的步骤125。如下文更详细描述的那样，图3A、3B和3C中示出的方法实施例能够将IPAP/EPAP差增大至某个预设的最大水平。因此，在步骤125上，确定当前的IPAP/EPAP差是否等于预设的最大IPAP/EPAP差(即，IPAP/EPAP差已达到最大)。如果步骤125上的答案是否定的，则在步骤130上，使IPAP/EPAP差增加预定量。例如，可以通过既提高IPAP水平又降低EPAP水平、只提高IPAP水平或者只降低EPAP水平来实现。增加量为优选由临床医师利用压力支持系统50的输入/输出设备66设定的预定步进量。在图3A、3B和3C所示的实施例中，每当加大IPAP/EPAP差时，治疗将停留预定停留期。该预定停留期可以例如但不限于是患者的一个或多个呼吸循环。因此，在步骤135上，确定预定停留期是否已经期满。如果答案是否定的，则该方法返回步骤135。然而，如果答案是肯定的，则在步骤140上，优选根据文中描述的方法之一再次确定气道阻力。接着，在步骤145上，确定所确定的气道阻力是否落在预定基线范围内。如果步骤145上的答案是否定的，则该方法返回步骤125。然而，如果步骤145上的答案是肯定的，则该方法前进至步骤150，后文将对该步骤进行详细描述。
再次参见步骤125，如果答案是肯定的，意味着当前的IPAP/EPAP差等于最大IPAP/EPAP差，该方法前进至步骤155。在步骤155上，通知患者增加药物(例如哮喘药物)治疗。例如，患者54可以临时去除患者接口58，并且服用急救药物。在药物被递送之后，患者54重新带上患者接口58。或者，可以将诸如喷雾器的药物递送设备与患者接口58耦联，如例如但不限于在本受让人所拥有的名为“Medication Inhaler Mixer”的第5297543号美国专利和名为“Nebulizer Drug Delivery Device for Ventilator”的第2006/0201500号美国专利申请公开文献中描述的那样，这些文献的公开内容以引用的方式并入本文中。在这种实施例中，在步骤155上，压力支持系统50将在继续治疗的同时自动使药物递送设备向患者54递送药物。接着，在步骤155(不管哪种实施方式)之后，该方法前进至步骤160，其中以最大IPAP/EPAP差继续进行预定时间的双水平正压支持治疗。此后，在步骤165上再次确定气道阻力。然后，在步骤170上，确定所确定的阻力是否落在预定基线范围内。如果答案是否定的，则在步骤175上，确定总治疗期是否已经过去。如果答案是肯定的，则治疗结束。然而，如果答案是否定的，该方法返回步骤160。然而，如果步骤170上的答案是肯定的，意味着所确定的气道阻力落在基线范围内，该方法前进至步骤150。
在步骤150上，其可以是因为在步骤145上得到肯定答案或者在步骤170上得到肯定答案(均表明当前确定的阻力落在基线范围内)而到达的，以当前的IPAP/EPAP差提供双水平正压支持治疗。此外，将在预定停留期内提供这种水平的治疗。因此，在步骤180上，确定停留期是否已经期满。如果答案是否定的，则该方法返回步骤150，其中治疗继续进行。然而，如果步骤180上的答案是肯定的，意味着停留期已经期满，则该方法前进至图3C中的步骤185。
在步骤185上，将IPAP/EPAP差降低预定步进量。该步骤实际上与步骤130相反，并且优选将以相反的方式执行，这意味着根据(上述)用于增加的具体实施方式，可以既降低IPAP水平又提高EPAP水平，可以只降低IPAP水平，或者可以只提高EPAP水平，以获得预定的步进降低。接着，在步骤190上，确定预定的停留期是否已经期满。如果答案是否定的，则该方法返回步骤190，从而实际构成了等待停留期期满的循环过程。然而，如果步骤190上的答案是肯定的，意味着停留期已经期满，则在步骤195上如文中其他地方所描述的那样确定患者54的气道阻力。在步骤200上，确定所确定的阻力是否落在预定的基线范围内。如果步骤200上的答案是否定的，则该方法返回图3B的步骤130，并且如先前描述的那样增加IPAP/EPAP差。然而，如果步骤200上的答案是肯定的，则在步骤205上确定是否已经达到基线的IPAP和EPAP水平。如果步骤205上的答案是否定的，则该方法返回步骤185，并且如所描述的那样使IPAP/EPAP差进一步降低预定步进值。如果步骤205上的答案是肯定的，意味着已经达到基线水平的治疗，该方法返回图3A的步骤100，并且如先前描述的那样继续进行处理。
因此，简而言之，根据本发明的一个方面，并且如图3A、3B和3C的具体示例性实施例所示那样，当气道阻力测量表明气道阻力与基线值相比有所增加(所述增加表明患者54的系统变差)时，将使IPAP/EPAP差增大预定增量或幅度。IPAP/EPAP差将持续增大，直至患者的气道阻力改善，或者达到预定最大IPAP/EPAP差。如果已达到最大IPAP/EPAP差，而患者54的气道阻力仍未获得期望的改善，则通知患者54给双水平正压支持治疗增加药物(例如，哮喘药物)(或者，可以如文中所述那样通过集成的递送设备自动服用药物)。如果通过提高IPAP/EPAP差能够改善患者54的气道阻力，则在这种设置下继续进行预定持续时间的治疗，并且随后以步进的方式降低IPAP/EPAP差。如果患者气道阻力在降低IPAP/EPAP差时保持正常，则将其降低至达到基线水平。否则，如果在IPAP/EPAP差减少过程中气道阻力偏离正常，则再次增加IPAP/EPAP差，以尝试重新建立正常的气道阻力。
图4示出了根据图3A、3B和3C所示方法的示例性压力曲线225，其可以向患者54提供双水平正压支持治疗。在图4中可以看到，压力曲线225包括提供基线双水平正压支持治疗的部分230和235、增大IPAP/EPAP差的部分240、以及降低IPAP/EPAP差的部分245。出于说明性目的，省略了压力曲线225上的包含由一种或多种确定气道阻力方法引起的变化的部分。此外，将认识到，压力曲线225只是可能从图3A、3B和3C所示的方法中获得的一个示例，并且可以具有很多其他的变型。
此外，在图3A、3B和3C所示的具体实施例中，所采用的指示患者肺力学的参数为上气道阻力。然而，应当理解，这不意味着是限制性的，相反还可以采用其他这种参数，包括，但不限于肺顺应性，同时不脱离本发明的范围。
此外，在图3A、3B和3C所示的具体实施例中，指示患者肺力学的参数是在与所形成的治疗分开的步骤(优选具有固定的持续时间)上确定的。然而并非必须如此。相反地，可以在治疗过程中确定指示患者肺力学的参数(例如阻力或肺顺应性)，并且可以同时实时地修改/滴定压力。
此外，在图2、3A、3B和3C所示的具体实施例中，指示患者肺力学的参数由压力支持系统50确定。这只是一个具体实施例。或者，可以利用单独的(压力支持系统50外部的)设备完成对指示患者肺力学的参数的确定，并且以有线或无线的方式将其传给压力支持系统50。例如，手持式(便携式)肺活量计(其为哮喘患者用来确定治疗有效性的设备)可以被用来确定指示患者肺力学的参数，并且通过设为压力支持系统50的一部分的合适接口自动将所确定的数据传给压力支持系统50，用于在文中其他地方描述的方法中使用。又或者，由诸如肺活量计的单独设备确定的数据可以利用合适的用户接口(例如键盘或触摸屏)手动输入(与自动传送相反)压力支持系统50，用于在文中其他地方描述的方法中使用。
在又一具体实施例中，可以利用像调制解调器、存储卡或其他数据连接性方法这样的设备向患者的护理人员发送有关预定时间内的顺应性和治疗有效性的数据(例如，一天或多天内的呼吸阻力或肺顺应性)。另外，在另一具体实施例中，压力支持系统50可以具有向用户指示他们的肺的伸展情况怎么样的反馈量。例如，“治疗有效性”反馈量可以以数字和/或图形的方式显示在作为压力支持系统50的一部分的显示器上，和/或利用反馈设备(例如设为压力支持系统50的一部分的扬声器)以听觉反馈的形式提供。一种反馈方法可以指示经过预定时间治疗之后用户潮气量的增加(或降低)，或者达到或超出目标潮气量。本领域公知的是，可以通过累计通过呼吸循环的部分的气流确定潮气量。
图5为示出根据本发明替代实施例的利用双水平正压支持治疗对哮喘进行治疗的方法的流程图。图5的方法可以在图2所示的示例性压力支持系统50(或者在另一合适的压力支持系统)中实施。在图5所示的方法中，与基线水平相比，通过定期改变提供给患者54的IPAP/EPAP差来提供哮喘治疗。换言之，在该实施例中，IPAP和EPAP设置的范围发生改变，以动态操纵患者上气道的肌肉。优选地，以伪随机的方式确定和设定具体的IPAP和EPAP设置(即，具体的IPAP/EPAP差)。或者，可以根据为患者的上气道肌肉提供合适的动态操纵的某个预定时间方案(例如预设模式)改变具体的IPAP和EPAP设置。
参见图5，该方法在步骤250处开始，其中压力支持系统50以预定基线水平(即，以预定的基线IPAP和EPAP水平)向患者54提供双水平正压支持。优选地，由临床医师利用压力支持系统50的输入/输出设备66建立该基线水平。在图5所示的实施例中，在预定的初始治疗期(其也优选由临床医师利用压力支持系统50的输入/输出设备66建立)内提供基线双水平正压支持治疗。因此，在步骤255上，确定初始治疗期是否已经过去。如果答案是否定的，则该方法返回步骤250，继续进行基线治疗。然而，如果步骤255上的答案是肯定的，则在步骤260上，以伪随机的方式(在某些预定安全极限值范围内)或者根据控制器64所存储的预定时间方案改变IPAP/EPAP差。在图5示出的实施例中，在特定的停留期内以新的IPAP/EPAP差值提供新的双水平正压支持治疗。因此，在步骤260之后，该方法前进至步骤265，其中，确定停留期是否已经期满。如果步骤265上的答案是否定的，则该方法返回步骤265。然而，如果步骤265上的答案是肯定的，意味着停留期已经期满，则该方法前进至步骤270，其中，确定预定的总治疗期是否已经过去。优选地，由临床医师和/或患者54利用压力支持系统50的输入/输出设备66建立该预定的总治疗期，其指示了提供图5的治疗的总时间。如果步骤270上的答案是否定的，意味着治疗还要继续，则该方法返回步骤260，再次改变IPAP/EPAP差。如果步骤270上的答案是肯定的，意味着总治疗期已经过去，则治疗结束。因此，在经过最初的基线治疗期之后，图5的方法将通过定期改变提供给患者54的IPAP和EPAP设置形成双水平正压支持治疗，直到已经经过了预定的治疗期。
步骤265的停留期可以例如等于患者54的一个呼吸循环的长度，在这种情况下，IPAP/EPAP差将随着呼吸改变，或者作为替代方式，可以包含患者54的多个呼吸循环，在这种情况下，IPAP/EPAP差将在若干呼吸循环内保持相同，然后在若干呼吸循环内变为新的水平，等等。
图6和7分别示出了可从图5示出的方法中得到的示例性压力曲线275和280。在图6和7中可以看到，压力曲线275和280包括用ΔP1表示的基线IPAP/EPAP差，以及用ΔP2、ΔP3和在压力曲线280中用ΔP4表示的变化的IPAP/EPAP差。同样，分别在图6和7中示出的压力曲线275和280只是示例性的，不应被理解成是限制性的。因此，从图5所示的方法中还能够得到具有以其他方式变化的IPAP/EPAP差的其他压力曲线，并且因此这些压力曲线也落在本发明的范围内。
虽然本发明的优选实施例已在上文中得到了描述和说明，但是应当理解，这些只是本发明的示例，不应被视为限制性的。此外，可以进行删减、替代和其它修改，同时不脱离本发明的精神或范围。例如，在文中其它地方公开的实施例已经结合对哮喘的治疗得到了描述。然而，文中描述的方法和系统可以被用于治疗影响气道的其它肺部疾病，例如，但不限于慢性阻塞性肺部疾病(COPD)。因此，本发明不应被视为受到上述描述的限制，而只受到所提交的权利要求的范围的限制。

Claims (31)

1.一种治疗肺部疾病的方法，其包括：
确定指示患者的肺力学的参数；以及
给所述患者的气道递送正压支持，其中，在所述患者的吸气时相的至少一部分期间所述正压支持的压力水平基于所确定的参数来确定。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在所述吸气时相的至少一部分期间所述正压支持的所述压力水平包括峰值压力，并且其中，在所述患者的呼气时相的至少一部分期间所述正压支持的第二压力水平低于所述峰值压力。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述第二压力水平也基于所确定的参数来确定。
4.如权利要求1所述的方法，其中，给所述患者的气道递送正压支持包括给所述患者的气道递送双水平正压支持，所述双水平正压支持具有吸气气道正压(IPAP)水平和呼气气道正压(EPAP)水平，其中，所述IPAP水平和所述EPAP水平基于所确定的参数来确定。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述确定的步骤在所述递送的步骤之前执行。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述确定的步骤在所述递送的步骤期间执行。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述肺部疾病是哮喘。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述肺部疾病是COPD。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述参数是上气道阻力。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述参数是肺顺应性。
11.如权利要求1所述的方法，其中，由压力支持系统执行所述递送，并且其中，确定指示患者的肺力学的参数包括在所述压力支持系统的外部设备中确定所述参数，并且将所述参数提供给所述压力支持系统。
12.如权利要求1所述的方法，其中，由压力支持系统执行所述递送，并且其中，确定指示患者的肺力学的参数包括从所述压力支持系统的外部确定所述参数，并且将所述参数手动输入所述压力支持系统。
13.一种用于治疗肺部疾病的压力支持系统，其包括：
压力生成系统，其适于产生呼吸气流；
患者回路，其可操作地耦联到所述压力生成系统以将所述呼吸气流递送至患者的气道；以及
可操作地耦联到所述压力生成系统的控制器，所述控制器适于确定指示所述患者的肺力学的参数，并适于控制所述压力生成系统以在所述患者的吸气时相的至少一部分期间以一压力水平将所述呼吸气流递送给所述患者，其中，所述压力水平基于所确定的参数来确定。
14.如权利要求13所述的系统，其中，在所述吸气时相的至少一部分期间所述正压支持的压力水平包括峰值压力，并且其中，所述控制器适于控制所述压力生成系统以在所述患者的呼气时相的至少一部分期间以低于所述峰值压力的第二压力水平将所述呼吸气流递送给所述患者。
15.如权利要求14所述的系统，其中，所述第二压力水平也基于所确定的参数来确定。
16.如权利要求13所述的系统，其中，所述控制器适于控制所述压力生成系统以在所述患者的吸气时相的所述至少一部分期间以吸气气道正压(IPAP)水平将所述呼吸气流递送给所述患者，并且在所述患者的呼气时相的至少一部分期间以呼气气道正压(EPAP)水平将所述呼吸气流递送给所述患者，其中，所述IPAP水平和所述EPAP水平基于所确定的参数来确定。
17.如权利要求13所述的系统，其中，所述控制器适于在控制所述压力生成系统之前确定所述参数。
18.如权利要求13所述的系统，其中，所述控制器适于在控制所述压力生成系统期间确定所述参数。
19.如权利要求13所述的系统，其中，所述参数是上气道阻力。
20.如权利要求13所述的系统，其中，所述参数是肺顺应性。
21.如权利要求13所述的系统，其中，所述肺部疾病是哮喘。
22.如权利要求13所述的系统，其中，所述肺部疾病是COPD。
23.如权利要求13所述的系统，其还包括可操作地耦联到所述控制器的一个或多个传感器，所述一个或多个传感器适于测量与所述呼吸气流相关的一个或多个特征，并且适于生成指示所述一个或多个特征的一个或多个信号，其中，所述控制器适于利用所述一个或多个信号确定所述参数。
24.一种治疗肺部疾病的方法，其包括：
(a)在第一数量的呼吸循环内以IPAP/EPAP差递送第一双水平正压支持，所述第一双水平正压支持的所述IPAP/EPAP差是基于预定基线IPAP水平和预定基线EPAP水平的基线水平；
(b)确定指示患者的肺力学的参数；
(c)确定所确定的参数落在预定基线范围之外；
(d)将所述IPAP/EPAP差增大至当前的IPAP/EPAP差；
(e)在第二数量的呼吸循环内以当前的IPAP/EPAP差递送第二双水平正压支持；
(f)重新确定所述参数；以及
(g)重复(d)、(e)和(f)一次或多次，直到确定当前重新确定的参数落在所述基线范围内，或者当前的IPAP/EPAP差等于预定最大差。
25.如权利要求24所述的方法，其中，如果在(g)中确定当前的IPAP/EPAP差等于预定最大差，则所述方法还包括通知所述患者开始使用哮喘药物，并且继续以当前的IPAP/EPAP差提供所述第二双水平正压支持。
26.如权利要求24所述的方法，其中，如果在(g)中确定当前的IPAP/EPAP差等于预定最大差，则所述方法还包括自动给所述患者提供哮喘药物，同时继续以当前的IPAP/EPAP差提供所述第二双水平正压支持。
27.如权利要求24所述的方法，其中，如果在(g)中确定当前重新确定的参数落在所述基线范围内，则所述方法还包括：(h)将当前的IPAP/EPAP差降低至降低水平；(i)在第三数量的呼吸循环内以所述降低水平递送第三双水平正压支持；(j)重新确定所述参数；以及(k)重复(h)、(i)和(j)一次或多次，直到确定当前重新确定的参数落在所述基线范围之外，或者当前降低的水平等于所述基线水平。
28.如权利要求27所述的方法，其中，如果在(k)中确定当前重新确定的参数落在所述基线范围之外，则所述方法重复(d)、(e)、(f)和(g)。
29.如权利要求27所述的方法，其中，如果在(k)中确定当前重新确定的参数未落在所述基线范围之外，并且当前降低的水平等于所述基线水平，则所述方法还包括继续以所述基线水平提供所述第三双水平正压支持。
30.如权利要求24所述的方法，其中，所述肺部疾病是哮喘。
31.如权利要求24所述的方法，其中，所述肺部疾病是COPD。
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