CN102333558B - 自动压力滴定 - Google Patents

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Abstract

一种压力支持方法和系统，其利用涉及如下三项的信息中的至少两项，可能是全部三项：(i)气道开放性，即患者气道打开的程度，(ii)当前睡眠呼吸障碍事件的主因，以及(iii)患者对先前压力变化的响应，以在获悉睡眠呼吸障碍事件时自动地滴定压力。在另一实施例中，可以仅基于睡眠呼吸障碍事件的主因自动地滴定压力。

Description

自动压力滴定
本专利申请根据35U.S.C.§119(e)要求享有2009年2月25日提交的美国临时申请No.61/155351的优先权，在此通过引用将其内容并入本文。
本发明涉及气道压力支持系统，更具体而言，涉及一种用于自动滴定给患者的压力的方法，尤其是在睡眠呼吸障碍(SDB)呈现出复合症状的情况下。
很多人在睡眠期间受到呼吸障碍的困扰。睡眠呼吸暂停是全世界数百万人遭受的这种睡眠呼吸障碍的常见例子。一种睡眠呼吸暂停是阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)，其是这样的状况：由于气道阻塞，不能呼吸，反复使睡眠中断；通常阻塞的是上气道或咽部区域。一般认为气道的阻塞至少部分是由于稳定气道上段的肌肉全面松弛导致的，从而使得组织让气道坍塌。另一种睡眠呼吸暂停综合症是中枢性呼吸暂停，这是由于缺少来自大脑呼吸中枢的呼吸信号导致的呼吸中止。呼吸暂停的状况，不管是OSA、中枢性或是OSA和中枢性组合的混合式呼吸暂停，由呼吸完全中止或接近中止(例如峰值呼吸气流减少90％或更大)限定。
受到睡眠呼吸暂停困扰的人在睡眠期间经历睡眠的中断以及间歇性完全或接近完全中止换气，可能会有严重程度的氧合血红蛋白去饱和。在临床上这些症状可能表现为极端的日间困倦、心脏心律不齐、肺动脉高血压、充血性心力衰竭和/或认知机能障碍。睡眠呼吸暂停的其他后果包括右心室机能障碍、觉醒状态期间以及睡眠期间的二氧化碳潴留，以及连续减小的动脉氧张力。睡眠呼吸暂停患者可能因为这些因素而有死亡率过高的风险，而且在驾驶和/或操作可能危险的设备时事故风险增加。
即使患者不受气道完全或接近完全阻塞的困扰，已知在仅有部分气道阻塞时，也可能发生不利影响，例如从睡眠中醒来。气道的部分阻塞通常导致被称为呼吸不足的浅呼吸。呼吸不足通常被定义为峰值呼吸气流减少50％或更多。其他类型的睡眠呼吸障碍包括，但不限于上气道阻力综合症(UARS)和气道振动，例如咽部壁的振动，通常称为打鼾。于是，在诊断患有呼吸障碍(例如OSA、中枢呼吸暂停或UARS)的患者时，重要的是准确地检测患者呼吸暂停和呼吸不足的发生。
已知有些装置试图检测呼吸暂停和呼吸不足以实时确定患者是否患有睡眠呼吸暂停综合症。常规呼吸暂停/呼吸不足检测装置的范例在如下专利中有介绍：Dodakian的美国专利No.5295490；Lynn的美国专利No.5605151；Karakasoglu等人的美国专利No.5797852；Raviv等人的美国专利No.5961447；Allen等人的美国专利No.6142950；Rapoport等人的美国专利No.6165133；Hadas的美国专利No.6368287。
还已知通过向患者气道中施加连续正气压(CPAP)来处置睡眠呼吸障碍。这种正压有效地“劈开”气道，由此维持通往肺的开放通道。还知道提供这样的正压治疗，其中输送给患者的气体压力随着患者的呼吸周期变化，或随着患者的努力而变化，以提高给患者带来的舒适性。这种压力支持技术被称为二级压力支持，其中输送给患者的吸入气道正压(IPAP)比呼出气道正压(EPAP)高。
还知道提供一种正压治疗，其中，基于检测到的患者状况，例如患者是否在经历呼吸暂停和/或呼吸不足，来自动调节压力。这种压力支持技术被称为自动滴定型压力支持，因为压力支持装置寻求向患者提供刚好是处置呼吸障碍所需的压力。于是，通过自动滴定型压力支持系统处置患者的有效性可能在很大程度上取决于对呼吸暂停和/或呼吸不足的精确检测。
在如下专利中公开了常规自动滴定压力支持系统的范例：Sullivan等人的美国专利No.5245995；全都属于Gruenke等人的美国专利No.5259373、5549106和5845636；均属于Axe等人的美国专利No.5458137和6058747；全都属于Berthon-Jones的美国专利No.5704345；6029665和6138675；Remmers等人的美国专利No.5645053；以及全都属于Rapoport等人的美国专利No.5335654、5490502、5535739和5803066。除了Remmers等人的美国专利No.5645053可能是例外，所有这些常规的压力支持系统都对患者受监测的状况做出反应。亦即，一旦发生表明呼吸异常的状况，系统就改变压力支持以处置这种状况。
导致并影响睡眠呼吸障碍的原发状态谱的范围广泛，极其复杂。当前利用BiPAP S/T装置(具有固定备用速率的BiPAP装置)或利用ASV装置处置复合性患者，例如患有陈-施氏(Cheyne-Stokes)呼吸、鸦片类物质诱发的中枢睡眠呼吸暂停、CPAP-紧急睡眠呼吸暂停等的患者，例如，如Berthon-Jones的美国专利No.6532959，Hill的美国专利No.6752151和Kane的美国专利申请No.11/235520(公开号No.2006-0070624-A1)所述。尽管常常在BiPAP S/T装置和ASV装置上相当充分地处置了复合性患者，但两种装置都需要医生对治疗的一部分进行滴定(对于BiPAP S/T装置为EPAP和IPAP，对于ASV装置仅需要EPAP)。最典型地，滴定EPAP以减少阻塞活动，尤其是阻塞性呼吸暂停和严重阻塞性呼吸不足。使用IPAP和备用率(在ASV装置中几乎是自动的)处置剩余轻微梗阻活动和中枢活动，例如中枢呼吸暂停和呼吸不足。
滴定EPAP需要医生的交互，因为，即使对于更智能的装置(例如ASV)，对复合性患者进行滴定EPAP也是困难的任务，需要对导致的事件类型等做出确定。例如，由于在睡眠技师进行这种工作方面的人为差错，这个过程中可能会产生压力滴定的错误。尽管一些医师能够正确执行滴定，但很多人有困难。于是，需要一种用于对压力支持系统进行滴定的改进方法，例如，能够更有效地处置被认为是复合性的患者。更具体而言，需要一种使对复合性患者进行滴定EPAP(或AutoCPAP装置上的CPAP)的困难过程自动化的改进方法。
在一个实施例中，提供了一种向患者提供压力支持的方法，包括：监测所述患者对提供给所述患者的气体流的先前压力变化有响应还是无响应；检测所述患者体内当前睡眠呼吸障碍事件的发生；以及响应于所述检测，执行如下操作之一或两者：(i)确定所述患者的气道是开放还是闭合，以及(ii)确定所述睡眠呼吸障碍事件是否是中枢调节的；响应于确定：(a)、所述患者的所述气道是闭合的，(b)、所述睡眠呼吸障碍事件是中枢调节的，以及(c)、患者对先前压力变化有响应；或者响应于确定(a)和(c)都成立；或者响应于确定(b)和(c)都成立，增加提供给所述患者的所述气体流的压力；以及响应于确定(a)、(b)、和(d)、患者对先前压力变化无响应；或者响应于确定(a)和(d)都成立；或者响应于确定(b)和(d)都成立，减小提供给所述患者的所述气体流的所述压力或不改变提供给所述患者的所述气体流的所述压力。
在一个具体实施例中，所述方法还包括：(i)如果确定所述气道是开放的则不执行所述压力的滴定；以及(ii)如果确定所述气道是闭合的且如果确定所述睡眠呼吸障碍事件不是中枢调节的则增加所述压力。
在另一个具体实施例中，所述方法还包括，响应于所述检测，通过向所述患者提供预定幅度的测试压力增加、评估对所述测试压力增加的流量响应的程度、并将所述流量响应的体积与预定体积阈值比较，来确定所述患者的所述气道是开放的还是闭合的，其中，如果所述体积大于所述预定体积阈值，则确定所述气道是开放的，而如果所述体积小于或等于所述预定体积阈值，则确定所述气道是闭合的。
在另一个具体实施例中，所述方法还包括，响应于所述检测，通过向所述患者提供具有独立受控幅度的压力增加、测量对所述压力增加的流量响应、并基于对所述压力增加的流量响应确定所述气道是开放的还是闭合的，来确定所述患者的所述气道是开放的还是闭合的。
在另一个具体实施例中，基于对所述压力增加的流量响应确定所述气道是开放的还是闭合的包括计算所述流量响应的体积并将所述体积与预定体积阈值进行比较，所述预定体积阈值是由所述压力增加的幅度来确定的，其中，如果所述体积大于所述预定体积阈值，则确定所述气道是开放的，而如果所述体积小于或等于所述预定体积阈值，则确定所述气道是闭合的。
在另一个实施例中，提供了一种压力支持系统，包括：适于产生气体流的压力发生系统；操作性耦合到所述压力发生系统以向患者的气道输送所述气体流的患者回路；以及操作性耦合到所述压力发生系统的控制器，所述控制器适于通过如下方式控制所述气体流的压力：监测所述患者对提供给所述患者的所述气体流的先前压力变化有响应还是无响应；检测所述患者体内当前睡眠呼吸障碍事件的发生；响应于所述检测，执行如下操作之一或两者：(i)确定所述患者的气道是开放的还是闭合的，以及(ii)确定所述睡眠呼吸障碍事件是否是中枢调节的；响应于确定：(a)、所述患者的所述气道是闭合的，(b)、所述睡眠呼吸障碍事件是中枢调节的，以及(c)、患者对先前压力变化有响应；或者响应于确定(a)和(c)都成立；或者响应于确定(b)和(c)都成立，增加提供给所述患者的所述气体流的压力；以及响应于确定(a)、(b)、和(d)、患者对先前压力变化无响应；或者响应于确定(a)和(d)都成立；或者响应于确定(b)和(d)都成立，减小提供给所述患者的所述气体流的所述压力或不改变提供给所述患者的所述气体流的所述压力。
在一个具体实施例中，所述控制器还适于：(i)如果确定所述气道是开放的则不执行所述压力的滴定；并且(ii)如果确定所述气道是闭合的且如果确定所述睡眠呼吸障碍事件不是中枢调节的，则增加所述压力。
在另一个具体实施例中，响应于所述检测，所述控制器适于通过向所述患者提供预定幅度的测试压力增加、评估对所述测试压力增加的流量响应的程度、并将所述流量响应的体积与预定体积阈值比较，来确定所述患者的所述气道是开放的还是闭合的，其中，如果所述体积大于所述预定体积阈值，则确定所述气道是开放的，而如果所述体积小于或等于所述预定体积阈值，则确定所述气道是闭合的。
在另一个具体实施例中，响应于所述检测，所述控制器适于通过向所述患者提供具有独立受控幅度的压力增加、测量对所述压力增加的流量响应、并基于对所述压力增加的所述流量响应确定所述气道是开放的还是闭合的，来确定所述患者的所述气道是开放的还是闭合的。
在另一个具体实施例中，所述控制器适于基于对所述压力增加的所述流量响应确定所述气道是开放的还是闭合的包括计算所述流量响应的体积并将所述体积与预定体积阈值进行比较，所述预定体积阈值是由所述压力增加的幅度来确定的，其中，如果所述体积大于所述预定体积阈值，则确定所述气道是开放的，而如果所述体积小于或等于所述预定体积阈值，则确定所述气道是闭合的。
参考附图，考虑以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其他目的、特征和特性，以及结构的相关元件和部件的组合的操作方法和功能以及制造的经济性将变得更加显而易见，所有附图形成本说明书的一部分，其中在各图中类似的附图标记表示对应的部分。不过，显然可以理解，附图仅是为了例示和描述的目的，并非意在作为本发明的限制。就说明书和权利要求中的使用而言，单数形式“一”、“一个”“所述”包括复数引用，除非上下文另行做出了详细说明。
图1是根据一个特定非限制性实施例的压力支持系统的示意图，其中可以实现本发明的各种实施例；
图2是示出了根据第一非限制性具体实施例的自动滴定提供给患者的压力的方法的流程图；
图3是示出了根据第二非限制性具体实施例的自动滴定提供给患者的压力的方法流程图；
图4是示出了根据第三非限制性具体实施例的自动滴定提供给患者的压力的方法流程图；
图5是示出了根据第四非限制性具体实施例的自动滴定提供给患者的压力的方法的流程图；
图6是示出了本发明中可以采用的用于确定气道开放性的方法实施例的流程图；以及
图7是示出了本发明中可以采用的用于确定气道开放性的方法的替代实施例的流程图。
这里使用的方向短语，例如，但不限于，顶部、底部、左、右、上、下、前、后及其衍生短语，涉及到附图中所示元件的取向，并不对权利要求形成限制，除非其中明确指出。
如这里所用的，两个或更多部分或部件“耦合”在一起这种表述应当表示这些部分直接相连或一起工作，或通过一个或多个中间部分或部件连接在一起。如这里所用的，两个或更多部分或部件彼此“接合”在一起这种表述应当表示这些部分直接或通过一个或多个中间部分或部件彼此施加力。如这里所用的，术语“数量”应当表示一或大于一的整数(即，复数)。
如这里更详细描述的，本发明提供了一种自动滴定压力的方法，供患者从压力支持系统接收治疗，尤其是在睡眠呼吸障碍(SDB)表现出复合症状的情况下。这里描述的本发明将需要负责监督治疗的医师或技术人员进行较少输入和判决，并将有助于减少患者治疗中的错误。此外，如这里所述的实施该方法的压力支持系统还将能够在患者疾病状态的整个改变期间继续有效处置患者，而且将在大多数情况下使患者舒适度增大。
本发明人发现，有三条关于睡眠呼吸障碍表现的主要独立信息可能显著影响到对复合患者的压力支持系统的适当滴定。这三条主要信息是：(i)气道开放性，即，患者气道开放的程度，(ii)当前睡眠呼吸障碍事件的主因，以及(iii)患者对先前压力变化的响应。如这里更详细描述的，在示范性实施例中，本发明提供了一种压力支持系统，其中用于压力支持系统的控制器利用上述三条信息中的至少两条，可能是全部三条，以确定获悉睡眠呼吸障碍事件时其控制响应(即，滴定)。上述每条信息都可以由压力支持系统自动检测，由外部装置输入，或者可以预先设置。
图1是根据一个特定非限制性实施例的压力支持系统50的示意图，在其中可以实现本发明的各种实施例。参考图1，压力支持系统50包括流量发生器52，例如常规CPAP或二级压力支持装置中使用的鼓风机，其从任何适当的源，例如压缩气瓶或氧气或空气或其他气体的源、环境大气或其组合，接收呼吸气体(大体用箭头C表示)。流量发生器52产生呼吸气体流，例如空气、氧气或其混合物，用于以相对高和相对低压力，即大致等于或高于环境大气压力，向患者54的气道输送。
在示范性实施例中，流量发生器52能够提供压力形式3-30cmH2O范围内的呼吸气体流。加压的呼吸气体流(大体由箭头D表示)从流量发生器52，经由输送管道56输送到呼吸面罩或任何已知构造的患者接口58，其通常由患者54佩戴或以其他方式附着于患者，以向患者54的气道传送呼吸气体流。输送管道56和患者接口装置58通常统称为患者回路。
图1所示的压力支持系统50即所谓的单支系统，表示患者回路仅包括将患者54连接到压力支持系统50的输送管道56。这样一来，在输送管道56中提供排气孔57，用于从系统排出呼出的气体，如箭头E所示。应当指出，除了输送导管56之外或作为其替代，可以在其他位置，例如在患者接口装置58中，提供排气孔57。还应当理解，根据要从压力支持系统50排出气体的期望方式，排气孔57可以具有各种配置。
本发明还想到压力支持系统50可以是两支系统，具有连接到患者54的输送管道和排气管道。在两支系统(也称为双支系统)中，排气管道输送来自患者54的废气，包括在远离患者54的末端的排气阀。在这种实施例中，排气阀通常受到主动控制，以维持系统中期望的水平或压力，该压力通常称为呼气末正压(PEEP)。
此外，在图1所示的说明性示例实施例中，患者接口58为鼻面罩。不过，要理解，患者接口58能够包括鼻/口面罩，全面式面罩、鼻套管、鼻枕、气管套管、气管内导管或提供适当气流传送功能的任何其他装置。而且，为了本发明的目的，短语“患者接口”可以包括输送管道56以及将加压呼吸气体源连接到患者54的任何其他结构。
在图示的实施例中，压力支持系统50包括输送管道56中提供的阀60形式的压力控制器。阀60控制着从流量发生器52输送到患者54的呼吸气体流压力。出于这个目的，流量发生器52和阀60统称为压力发生系统，因为它们协调一致动作以控制输送给患者54的压力和/或气体流。不过，显然，本发明还想到了用于控制向患者54输送的气体压力的其他技术，例如单独地改变流量发生器52的鼓风机速度或与压力控制阀组合。于是，根据用于控制输送给患者54的呼吸气体流压力的技术，阀60是任选的。如果取消阀60，压力发生系统单独对应于流量发生器52，例如，通过控制流量发生器52的电动机转速来控制患者回路中气体的压力。
压力支持系统50还包括流量传感器62，其测量输送管道56之内的呼吸气体的流量。在图1所示的具体实施例中，与输送管道56对齐插入流量传感器62，最典型地在阀60的下游。流量传感器62产生流量信号Q测得，该信号被提供给控制器64并由控制器64使用以确定患者54处的气体流量(Qpt)。当然，本发明想到了用于测量患者54的呼吸流量的其他技术，例如，但不限于直接在患者54处或沿输送管道56在其他位置测量，基于流量发生器52的工作测量患者流量，以及使用阀60上游的流量传感器测量患者流量。
压力支持系统50还包括操作性耦合到控制器64的压力传感器68，其检测患者54处气体的压力。在图示的实施例中，压力传感器68经由输送管道56与患者接口58流体相通。在这一实施例中，基于输送管道56中发生的已知压降估计患者54处的压力。或者，可以在患者接口58处使用其中并入的压力传感器(其操作性耦合到控制器64)直接测量患者压力。
控制器64可以是，例如微处理器、微控制器或某种其他适当的处理装置，包括或操作性耦合到存储器(未示出)，存储器为数据提供存储介质以及可以由控制器64执行的用于控制压力支持系统50的工作的软件，控制包括如这里更详细描述的，在检测到睡眠呼吸障碍事件时，自动滴定压力(基于上述三条信息中的至少两条)。
最后，提供输入/输出装置66，用于设置由压力支持系统50使用的各种参数，以及用于向用户显示和输出信息和数据，例如临床医师或护理人员。
在图示的本发明的非限制性实施例中，压力支持系统50实际上充当CPAP压力支持系统，因此，包括这种系统中必要的所有能力，以便向患者54提供适当的CPAP压力水平。这包括经由输入命令、信号、指令或其他信息接收必要的参数，用于提供适当的CPAP压力，例如最大和最小CPAP压力设置。应当理解，这仅仅是为了示范，其他压力支持方法也在本发明的范围之内，包括，但不限于BiPAP AutoSV，AVAPS，Auto CPAP和BiPAPAuto，C-Flex，Bi-Flex和PPAP。美国专利No.5535738、5794615、6105575、6609517和6932084公开了用于提供Flex，Bi-Flex和PPAP支持的技术，在此通过引用将其每个的内容并入这里。
在本发明的单支系统的示范性实施例中，控制器64利用任何常规技术估计从压力支持系统的气体泄露并将这一泄露估计并入实际患者流量的确定中。在单支系统中需要这种泄露估计，因为单支系统包括通过排气孔的已知泄露以及其他未知泄露，例如在患者接口的患者接触部位和患者回路上各种管路耦合处的泄露。在两支系统中，可能不需要泄露估计，因为通常在排气孔处提供流量传感器以直接测量废气的流量。在这样的系统中，可以通过从输送给患者的实测流量减去实测废气流量来确定患者流量。可以认识到，可以在两支系统中进行泄露检测以提高患者流量确定的精确度。
如这里别处指出的，在本发明的示范性方法(其在控制器64可执行的软件中实施以控制压力支持系统50)中，压力支持系统50监测患者54，以便检测睡眠呼吸障碍事件，在检测到这种事件时，压力支持系统50基于以下三条信息中的至少两条自动滴定提供给患者54的压力：(i)气道开放性，即患者气道开放的程度，(ii)当前睡眠呼吸障碍事件的主因，以及(iii)患者对先前压力变化的响应。
在示范性实施例中，控制器64通过分析压力传感器68和流量传感器62(例如以100Hz的采样速率)提供的压力和流量数据并使用Matthews等人的美国专利No.7168429中描述的方法检测睡眠呼吸障碍事件(例如，但不限于，呼吸暂停或呼吸不足事件)，在此将该专利的公开并入本文。为了简洁的缘故，这里不详细描述该方法的细节。不过要认识到，这仅仅表示其是用于检测睡眠呼吸障碍事件的一个具体实施例，并且在本发明的范围之内也可以采用用于检测睡眠呼吸障碍事件的其他技术。例如，在Haberland等人的美国专利No.7118536中描述了一种用于检测睡眠呼吸障碍事件的替代技术，在此通过引用将其内容并入。
此外，想到了若干用于确定涉及以下三项的信息的具体方法：(i)气道开放性，(ii)当前睡眠呼吸障碍事件的主因，以及(iii)患者对先前压力变化的响应(其用于本发明的方法中)。在这里，在描述结合图2-5提供的本发明各实施例的自动滴定方法之后，在其他地方详细描述了这种具体方法。此外，出于说明性目的，将结合压力支持系统50并如同在其中实施那样论述图2-5中所示的方法。不过，应当理解，这并非意在限制，因为可以在具有不同配置、部件和工作原理的压力支持系统中实施该方法。
图2是示出了根据第一非限制性具体实施例自动滴定由压力支持系统50提供给患者54的压力的方法的流程图。在图2中所示的实施例中，自动滴定基于如下全部三项：(i)气道开放性，(ii)当前睡眠呼吸障碍事件的主因，以及(iii)患者对先前压力变化的响应。该方法开始于步骤80，其中利用本文中别处描述的技术或任何其他合适技术确定是否检测到SDB事件。如果答案为否，然后该方法返回到步骤80，以等待这种检测。如果步骤80的答案为是，表示已经检测到SDB事件，然后在步骤82，确定患者54的气道是否开放。在本文中别处描述了进行这种确定的若干方法。
如果在步骤82的答案为是，表示确定患者54的气道是开放的，那么该方法前进到步骤84，并且不执行压力的滴定。不过，如果在步骤82的答案为否，表示确定患者54的气道是闭合的，那么在步骤86，确定检测到的SDB事件是否被认为是中枢调节的，表示SDB事件的主因是缺少呼吸驱动。中枢调节SDB的好范例是典型的陈-施氏患者。典型的陈-施氏患者将具有非常好分辨的模式的每60-90秒的呼吸暂停。陈-施氏的原因被称为“中枢的”，并且涉及呼吸控制器的环路增益以及(主要是)循环不良导致的呼吸控制器环路中的延迟。因此，在陈-施氏患者或类似患者中，即使在呼吸暂停阶段期间患者气道恰好完全闭合，在一定程度上也可以确定地说，呼吸暂停主要是中枢性的。在本文中别处描述了进行这种确定(即，SDB事件是否是中枢调节的)的若干方法。
如果在步骤86答案为否，那么在步骤88，将压力支持系统50向患者54提供的压力增加预定量，例如，但不限于1cmH2O。在一个替代实施例中，增加的量可以是当前EPAP或CPAP水平的函数，在另一替代实施例中，压力增加的量可以是呼吸暂停持续时间的函数。如果在步骤86的答案为是，表示认为检测到的SDB事件是中枢调节的，那么在步骤90，确定是否认为患者54对压力支持系统50已经提供给患者54的先前若干次压力增加无响应(例如，在一定时段内)。在本文中别处描述了进行这种确定的若干方法。
如果在步骤90答案为是，表示认为患者54对先前的压力增加无响应，那么在步骤92，根据环境，(i)将压力支持系统50提供给患者54的压力减小预定量，例如，但不限于，2cmH2O，或(ii)不改变压力支持系统50提供给患者54的压力。在一个具体实施例中，如果确定患者54无响应，对于它们没响应的两个事件减小压力，之后，在患者54继续有SDB事件，同时他们无响应时，不改变压力。在通过这种方式“锁定”压力一段时间(例如15分钟)且没有发生通常会导致压力增加的SDB事件之后，可以确定患者54不再是“无响应”的。在另一替代实施例中，如果在步骤90的答案为是，表示认为患者54对先前的压力增加无响应，那么不改变压力支持系统50提供给患者54的压力(即，其立即进入“锁定”模式)。
如果在步骤90答案为否，表示未确定患者54对先前的压力增加无响应(例如，患者54已经响应或未宣布无响应)，那么，在步骤94，将压力支持系统50向患者54提供的压力增加预定量，例如1cmH2O。
图3是示出了根据第二非限制性具体实施例的自动滴定由压力支持系统50提供给患者的压力的方法的流程图。在图3所示的实施例中，自动滴定仅基于(i)气道开放性和(ii)患者对先前压力变化的响应。该方法开始于步骤100，其中利用本文中别处描述的技术或任何其他合适技术确定是否检测到SDB事件。如果答案为否，那么该方法返回到步骤100，等待这种检测。如果在步骤100的答案为是，那么在步骤102，确定患者54的气道是否开放。在本文中别处描述了进行这种确定的若干方法。
如果在步骤102的答案为是，表示确定患者54的气道是开放的，那么该方法前进到步骤104，并且不执行压力的滴定。不过，如果在步骤102的答案为否，表示确定患者54的气道是闭合的，那么，在步骤106，确定是否认为患者54对压力支持系统50已经提供给患者54的一定数量先前压力增加无响应。在本文中别处描述了进行这种确定的若干方法。如果在步骤106答案为是，表示认为患者54对先前的压力增加没有响应，那么，在步骤108，(i)将压力支持系统50提供给患者的压力减小预定量，例如，2cmH2O，或(ii)不改变压力支持系统50提供给患者54的压力。在本文中别处描述这一方面的具体实施例。不过，如果在步骤106答案为否，表示未确定患者54对先前的压力增加无响应(例如，患者54已经响应或未宣布无响应)，那么，在步骤110，将压力支持系统50向患者54提供的压力增加预定量，例如1cmH2O。
图4是示出了根据第三非限制性具体实施例的自动滴定由压力支持系统50提供给患者54的压力的方法的流程图。在图4所示的实施例中，自动滴定仅基于(i)气道开放性和(ii)当前睡眠呼吸障碍事件的主因。该方法开始于步骤114，其中利用本文中别处描述的技术或任何其他合适技术确定是否已检测到SDB事件。如果答案为否，那么该方法返回到步骤114，以等待这种检测。如果在步骤114的答案为是，那么在步骤116，确定患者54的气道是否开放。在本文中别处描述了进行这种确定的若干方法。
如果在步骤116的答案为是，表示确定患者54的气道是开放的，那么该方法前进到步骤118，并且不执行压力的滴定。不过，如果在步骤116答案为否，表示确定患者54的气道闭合，那么在步骤120，确定是否认为检测到的SDB事件是中枢调节的。在本文中别处描述了进行这种确定的若干方法。如果在步骤120答案为否，那么在步骤122，将压力支持系统50向患者54提供的压力增加预定量，例如1cmH2O。如果在步骤120答案为是，表示认为检测到的SDB事件是中枢调节的，那么在步骤124，将压力支持系统50提供给患者54的压力增加预定量到不超过预定阈值水平，例如10cmH2O(如果整个预定量会导致超过阈值，将进行等于预定量一部分的部分增加)。如果已经到达预定阈值，那么不进行压力改变。
图5是示出了根据第四非限制性具体实施例的自动滴定由压力支持系统50提供给患者54的压力的方法的流程图。在图5中所示的实施例中，自动滴定仅基于(i)当前睡眠呼吸障碍事件的主因，以及(ii)患者对先前压力变化的响应。该方法开始于步骤130，其中利用本文中别处描述的技术或任何其他合适技术确定是否已检测到SDB事件。如果答案为否，那么该方法返回到步骤130，以等待这种检测。如果在步骤130答案为是，那么在步骤132，确定是否认为检测到的SDB事件是中枢调节的。在本文中别处描述了进行这种确定的若干方法。
如果在步骤132答案为否，那么，在步骤134，将压力支持系统50向患者54提供的压力增加预定量，例如1cmH2O。如果在步骤132的答案为是，表示认为检测到的SDB事件是中枢调节的，那么在步骤136，确定是否认为患者54对压力支持系统50已经提供给患者54的一定次数的先前压力增加无响应。在本文中别处描述了进行这种确定的若干方法。如果在步骤136答案为是，表示认为患者54对先前的压力增加无响应，那么，在步骤138，(i)将压力支持系统50提供给患者的压力减小预定量，例如，2cmH2O，或(ii)不改变压力支持系统50提供给患者54的压力。在本文中别处描述这一方面的具体实施例。不过，如果在步骤136答案为否，表示未确定患者54对先前的压力增加无响应(例如，患者54已经响应或未宣布无响应)，那么，在步骤140，将压力支持系统50提供给患者54的压力增加预定量，例如1cmH2O。
如上文所详细描述的，在本发明的各实施例中采用的多条信息之一是气道开放性，即，患者气道开放的程度。有若干方法可以确定气道开放性。
根据一种特定的、示范性方法(压力脉冲测试方法)，压力支持系统50等待一段时间并提供预定幅度(例如2cmH2O)的测试压力增加，并评估对压力增加的流量响应程度并将流量响应的体积与预定阈值比较。如果体积的量大于预定阈值，那么确定气道是开放的；否则，确定气道是闭合的。在评估流量响应时，压力支持系统50将压力减小到先前水平。图6是示出了这种具体方法的实施方式的流程图。该方法开始于步骤150，其中确定从上次自发呼吸开始的时间是否大于某预定时间t1。如果答案为否，那么该方法返回到步骤150。如果答案为是，那么在步骤152，压力支持系统50将压力增加某预定量，例如2cmH2O。
接下来，在步骤154，确定从压力增加开始的时间是否大于某预定时间t2。如果答案为否，那么在步骤156，通过对患者流量数据积分来计算体积(基于流量传感器62提供的数据)。在步骤156之后，该方法返回步骤154。如果在步骤154答案为是，那么在步骤158，将压力减小同样的预定量，例如2cmH2O。那么在步骤160，确定计算的体积是否超过某预定阈值体积。如果答案为是，那么认为气道是开放的(步骤162)，如果答案为否，那么认为气道是闭合的(步骤164)。
根据另一种具体方法，压力支持系统50响应于具有独立受控幅度(例如，由自动伺服呼吸器控制的压力)的独立的控制器/控制操作(例如，定时后援呼吸)提供压力增加。在压力增加期间，压力支持系统50测量流量响应，计算流量响应的体积，并将其与由压力增加幅度确定的阈值进行比较。如果体积大于阈值，确定气道是开放的。否则，气道是闭合的。在评估流量响应时，压力支持系统50将压力减小到先前水平。图7是示出了这种具体方法的实施方式的流程图。
该方法开始于步骤170，其中确定压力支持系统50是否已发起定时呼吸(也称为机器呼吸)。如果答案为否，那么该方法返回到步骤170。如果答案为是，那么在步骤172，确定定时呼吸是否结束。如果答案为否，那么在步骤174，确定从发起定时呼吸开始的时间是否大于某预定时间t。如果答案为否，那么在步骤176，通过对患者流量数据积分来计算体积(基于流量传感器62提供的数据)。此外，如图7所示计算PS最大值，这是时间t之内实现的最大压力减去先前的呼吸末压力(Ppt(t-n)是定时呼吸之前的有效呼气压)。继步骤176之后，该方法返回到步骤172。如果在步骤172或步骤174的答案为是，那么，在步骤178，确定计算的体积是否超过某预定阈值体积，预定阈值体积是PS最大和时间的函数。如果答案为是，那么认为气道是开放的(步骤180)，而如果答案为否，那么认为气道是闭合的(步骤182)。
作为另一替代方案，可以通过公知的强迫振荡技术(FOT)确定气道开放性。FOT的基本前提是，以已知频率向患者气道提供正弦压力波将以相同频率产生对应的正弦流动波，幅度与气道阻力成反相关。更具体而言，如果气道是开放的，将与提供的压力振荡以相同频率产生患者流，而如果气道是闭合的，将不会(或几乎不会)响应于提供的压力振荡产生患者流。
在Berthon-Jones的美国专利No.7320320中描述了另一种替代方法，在此通过引用将其公开并入，该方法在呼吸暂停期间查找心原性振荡，以便确定患者气道情况。其他替代方案也是可能的，例如，但不限于，使用负压力测试脉冲，确定建立预定流量所需的压力而非使用预设量的压力，和/或使用除峰值压力和体积之外的不同压力和流量度量，该度量包括压力-时间积、平均气流、平均压力等。而且，也可以确定并使用模拟或多层气道状态(例如，完全打开和完全闭合之间的状态)。
如上文中所详细描述的，在本发明的各实施例中采用的另一条信息是当前睡眠呼吸障碍事件的主因(在示范性实施例中，该事件是否是中枢调节的)。通过围绕事件收集的信息确定当前SDB事件的原因。有若干方法用于确定当前睡眠呼吸障碍事件的主因。典型地，确定事件原因的方法依赖于评估稍大的数据段并查看模式重复的时间和/或频率。在示范性实施例中，在一定时段内，例如在夜间期间，压力支持系统50监测发生SDB事件的时间以及它们发生的频率。压力支持系统50还监测进入和退出SDB事件的方式。这些输入能够以下述方式确定事件的深层原因(从而确定其分类是否是中枢调节的)。
通过接近夜晚开始时或醒来之后的呼吸暂停或反复呼吸暂停识别入睡开始的中枢活动(中枢调节的事件)。在示范性实施方式中，压力支持系统50记录“醒来”事件的定时。“醒来”事件是可以确定患者54活动且因此未睡眠的事件。在黑夜开始时打开流量发生器52是一种这样的事件，其改变压力支持系统50上的参数(例如，斜变或舒适度设置)。可以通过监测患者54的吸入的每分通气量(inspired minute ventilation)来确定另一种“醒来”事件。随着患者54从清醒过渡到睡眠，吸入的每分通气量将在醒来期间下降到较低值。其他“醒来”事件包括，但不限于：大的唤醒呼吸，面罩泄露的剧烈变化，吸气之后呼气之前的屏息，等。在压力支持装置检测到呼吸暂停事件时，其将发生呼吸暂停事件的时间与先前“醒来”事件比较。如果该时间短于预定量(例如3分钟)，那么确定该事件可能是入睡开始中枢活动。
可以通过发生呼吸暂停或呼吸不足的频率以及通过经典的增强-减弱曲线(waxing-waning profile)确定陈-施氏呼吸(在本文中别处更详细描述的中枢调节事件)。在示范性实施例中，记录呼吸的峰值流量和呼吸定时。然后将峰值流量与对应于CSR的模板(例如三角形波)比较，并记录峰值流量的调制程度(例如最大-最小比较)，还记录调制频率(例如，峰到峰或谷到谷时间)。如果与模板的相关性大于预定量(例如80％)，且调制大于预定量(例如50％)，并且如果调制时间在预设范围之内(例如30-90秒)且干扰的持续时间持续至少2个周期，则确定患者54正在经历CSR。在Kane等人的美国专利申请No.11/235520中更详细地描述了这种方法，在此通过引用将其公开并入本文。在另一实施例中，监测每分钟换气信号，查找在30-90秒处发生的振荡。如果振荡持续超过预定周期数(例如两个)，且如果振荡有充分幅度(例如2升)，那么确定患者54正在经受CSR。可以通过本领域技术人员公知的若干不同方式确定每分钟换气信号。
通过发生呼吸暂停的频率以及呼吸暂停的突然进入和退出来识别鸦片类物质诱发的中枢活动(中枢调节的事件)。在示范性实施例中，记录呼吸的峰值流量和呼吸定时。如果峰值流量示出了相对连贯性(consistency)(例如+/-5LPM)，而呼吸的定时是不规则的并包括若干长度较大(例如，大于或等于八秒)的暂停，则确定患者54具有鸦片类物质诱发的中枢活动。在另一实施例中，记录呼吸暂停和呼吸不足的频率，且如果呼吸暂停和呼吸不足以等于或大于预定速率(例如每分钟两次)的速率发生，则确定患者54正在经历鸦片类物质诱发的中枢活动。
通过呼吸暂停的不规则定时以及典型的渐变进入和突然退出来识别原发阻塞性呼吸暂停(非中枢调节的事件)。在示范性实施方式中，记录呼吸的峰值流量和呼吸定时。如果峰值流量显示出逐渐进入呼吸暂停或呼吸不足事件，随后是突然退出，那么确定该事件是原发阻塞性事件。在另一实施例中，如果未将该事件分类成不同种类的中枢事件，可能将SDB事件确定为是阻塞性的。
此外，可以使用从输送给患者54的气流导出的除峰值气流之外的其他信号以便确定事件类型，包括，但不限于：潮气量、平均气流、每分通气量、气流的频域测量值等。此外，可以使用从不同源导出的其他信号来确定或增强对事件类型的评估，例如来自压力传感器68、ECG、加速度计等的信号。更多用于确定SDB事件原因的方法是也可能的，例如，但不限于，在使用压力传感系统50的环境(例如卧室)中使用患者接口58上的或患者54身上的外部传感器，使用ECG查找陈-施氏呼吸，使用SpO2查找血液气体浓度中的节律性变化，以及使用频域技术(FFT，小波，时间-频率等)以便匹配给定原因的适当频域表达。
如上文所详细描述的，在本发明的各实施例中采用的最后一条信息是患者对先前压力变化的响应。监测患者对压力变化的响应的概念是重要的，因为它能够提供预测患者对将来压力变化的响应的有用信息。在示范性实施例中，压力支持系统50记录和分析患者54对先前压力变化的响应。具体而言，在这种实施方式中，压力支持系统50监测是否发生了连续压力变化而没有解决呼吸暂停事件或压力变化是否导致呼吸暂停事件转变为呼吸不足事件。压力支持系统50还记录发生SDB事件的频率以及发生压力变化的频率。
记录患者54对治疗压力改变的响应，以允许压力支持系统50能够确定患者54的SDB事件是否被治疗变化的而治愈。如果患者54的SDB事件未对治疗压力增加做出响应并继续发生，那么可能不希望将来进一步增加压力。可能发生这种情况的情形包括：压力支持系统50响应于中枢调节的呼吸暂停提高滴定压力的情形，以及中枢呼吸暂停伴随有主动喉部闭合的情形。
为了确定患者54对事件的响应，记录检测到呼吸暂停的压力。将阈值设置在记录呼吸暂停的当前压力以上的3cmH2O。如果响应于连续呼吸暂停将压力增加到阈值，那么确定患者54的SDB事件不对治疗压力的增加做出响应，将患者54的响应状态设置为“无响应”。不过，如果患者54的SDB事件从呼吸暂停转变为呼吸不足或打鼾，然后设置新的阈值，并且认为患者为“有响应”。而且，如果患者54在压力增加之后的预定量时间内没有任何SDB事件，则重置阈值，并认为患者为“有响应”。在Matthews等人的美国专利No.7168429中更详细地描述了这种方法，在此通过引用将其公开并入本文。
用于确定患者对压力增加的响应的替代方法包括，不使用硬性阈值，而是跟踪患者随着时间对压力增加的响应，使用随时间的压力增加的次数而非使用压力阈值，确定“响应性”的模拟尺度(与仅仅响应或无响应相反)，并使用依赖于压力的跟踪或随着压力变化改变跟踪的灵敏度。
于是，本发明结合了全面的滴定方案，其考虑到了关于其做出响应的SDB事件的最相关信息。当前的技术仅监测气道状态或者监测患者对连续压力增加的响应。因此，在仅响应于连续中枢性气道闭合监测气道状态时，可能发生不必要的压力增加。类似地，在仅监测患者对压力增加的响应性、增加压力以打开气道中枢呼吸暂停，以便确定患者未对压力增加做出响应时，可能发生不必要的压力增加。
本发明通过全面考察任何给定的SDB事件并使成功滴定的概率最大化，使得SDB患者被成功处置的概率最大化。不必要的压力增加将被最小化，并且将能够有效地处置最复杂的患者，包括具有OSA和CSA的患者。针对所有压力支持装置的滴定优化本发明，压力支持装置包括，但不限于BiPAP AutoSV、Auto CPAP、BiPAP Auto、基于体积的系统、AVAPS和BiPAPS/T。
在备选实施例中，可以仅基于睡眠呼吸障碍事件的主因自动滴定压力。于是，根据这样的实施例，一种给患者54提供压力支持的方法包括以本文别处描述的方式或使用任何适当的技术，检测患者54体内睡眠呼吸障碍事件的发生，并响应于检测到SDB事件，基于所确定的睡眠呼吸障碍事件的原因滴定由压力支持系统50提供给患者54的气体流压力。优选地，这种方法包括确定睡眠呼吸障碍事件是否是中枢调节的，其中滴定步骤包括，如果确定睡眠呼吸障碍事件是中枢调节的，以第一方式滴定压力，例如不改变压力(或不将压力增加到预设阈值以上，阈值例如是10cmH2O)，如果确定睡眠呼吸障碍事件不是中枢调节的，则以不同于第一方式的第二方式滴定压力，例如增加压力(例如，1cmH2O)。
于是可以认识到，本发明提供了一种自动滴定压力支持系统，其比当前系统更有效地处置被认为是复合性的患者。更具体而言，本发明提供了一种改进的方法，用于使滴定复合患者的EPAP(或Auto CPAP装置上的CPAP)的困难过程自动化。
尽管已经基于当前认为最现实且优选的实施例出于例示目的详细描述了本发明，但要理解，这种细节仅仅是为了该目的，本发明不限于公开的实施例，而是相反，意在覆盖在所附权利要求的精神和范围之内的修改和等价布置。例如，要理解本发明预期在可能的程度上可以将任何实施例的一个或多个特征与任何其他实施例的一个或多个特征组合。

Claims (5)

1.一种压力支持系统，包括：
适于产生气体流的压力发生系统；
操作性耦合到所述压力发生系统以向患者的气道输送所述气体流的患者回路；以及
操作性耦合到所述压力发生系统的控制器，所述控制器适于通过如下方式控制所述气体流的压力：
监测所述患者对提供给所述患者的所述气体流的先前压力变化有响应还是无响应；
检测所述患者体内当前睡眠呼吸障碍事件的发生；
响应于所述检测，执行如下操作之一或两者：(i)确定所述患者的气道是开放的还是闭合的，以及(ii)确定所述睡眠呼吸障碍事件是否是中枢调节的；
响应于确定：(a)、所述患者的所述气道是闭合的，(b)、所述睡眠呼吸障碍事件是中枢调节的，以及(c)、患者对先前压力变化有响应；或者响应于确定(a)和(c)都成立；或者响应于确定(b)和(c)都成立，增加提供给所述患者的所述气体流的压力；以及
响应于确定(a)、(b)、和(d)、患者对先前压力变化无响应；或者响应于确定(a)和(d)都成立；或者响应于确定(b)和(d)都成立，减小提供给所述患者的所述气体流的所述压力或不改变提供给所述患者的所述气体流的所述压力。
2.根据权利要求1所述的压力支持系统，其中，所述控制器还适于：如果确定所述气道是开放的则不执行所述压力的滴定；并且如果确定所述气道是闭合的且如果确定所述睡眠呼吸障碍事件不是中枢调节的，则增加所述压力。
3.根据权利要求1所述的压力支持系统，其中，响应于所述检测，所述控制器适于通过向所述患者提供预定幅度的测试压力增加、评估对所述测试压力增加的流量响应的程度、并将所述流量响应的体积与预定体积阈值比较，来确定所述患者的所述气道是开放的还是闭合的，其中，如果所述体积大于所述预定体积阈值，则确定所述气道是开放的，而如果所述体积小于或等于所述预定体积阈值，则确定所述气道是闭合的。
4.根据权利要求1所述的压力支持系统，其中，响应于所述检测，所述控制器适于通过向所述患者提供具有独立受控幅度的压力增加、测量对所述压力增加的流量响应、并基于对所述压力增加的所述流量响应确定所述气道是开放的还是闭合的，来确定所述患者的所述气道是开放的还是闭合的。
5.根据权利要求4所述的压力支持系统，其中，所述控制器适于基于对所述压力增加的所述流量响应确定所述气道是开放的还是闭合的包括计算所述流量响应的体积并将所述体积与预定体积阈值进行比较，所述预定体积阈值是由所述压力增加的幅度来确定的，其中，如果所述体积大于所述预定体积阈值，则确定所述气道是开放的，而如果所述体积小于或等于所述预定体积阈值，则确定所述气道是闭合的。
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