CN102821686B - 确定受试者排出的总二氧化碳的组成 - Google Patents

Abstract

能够提供由受试者排出的总二氧化碳的组成的值。可以接收传达与由受试者排出的总二氧化碳的速率相关信息的一个或多个信号。可以至少部分地基于所接收的一个或多个信号来确定第一二氧化碳测定组成和/或第二二氧化碳测定组成。第一二氧化碳测定组成可以指示新陈代谢二氧化碳产生的速率。第二二氧化碳测定组成可以指示向或从受试者的储存二氧化碳的身体区室转移二氧化碳的速率。可以将第一二氧化碳测定组成和/或第二二氧化碳测定组成呈现给用户。

Description

确定受试者排出的总二氧化碳的组成

技术领域

本发明涉及提供由受试者排出的总二氧化碳的组成（component）的值。

背景技术

对二氧化碳（CO₂）排出进行监测，例如，以此来评估急救护理受试者的机械通气的充分性和新陈代谢的速率。二氧化碳排出测量通常通过随时间对呼吸流量和二氧化碳信号进行积分来进行。二氧化碳是新陈代谢的自然副产物并且随着每次呼吸被排出。在人体在组织中以溶解气体、结合至重碳酸盐和/或以其他形式储存着大量的二氧化碳。因此，测量的二氧化碳排出率反映了新陈代谢产生的二氧化碳的总和以及二氧化碳向或从身体中的二氧化碳储存（store）转移速率（rate）。二氧化碳排出常常被表示为每分钟排出的二氧化碳的体积，并且可以记为V_CO2。通常，人体每分钟排出大约200mL的二氧化碳。

新陈代谢二氧化碳产生的速率与整个身体的新陈代谢活跃度成比例。如果已知准确的物质利用，能够从新陈代谢二氧化碳产生速率直接估计呼吸商（RQ）以及计算能量消耗。新陈代谢二氧化碳产生随着由加速的身体活跃度、增加的呼吸努力、败血症、恶性高热等引起的热量消耗的增加而增加。新陈代谢二氧化碳产生响应于由受试者工作下降或器官衰竭引起的新陈代谢活跃度的降低而降低。

二氧化碳向或从组织储存的转移跟随在有效通气的变化之后。通气的增加引起二氧化碳排出的增加。在这种情况下，二氧化碳排出表示从储存中释放的二氧化碳加上新陈代谢产生的二氧化碳的总和。有效通气的降低引起二氧化碳排出速率下降。当身体不能够排出所有新陈代谢产生的二氧化碳时，测量的二氧化碳排出是新陈代谢产生的二氧化碳减去转移至储存的量。二氧化碳加入储存或从储存释放的速率指示动脉二氧化碳分压（PaCO₂）的变化率。跟随在通气变化或新陈代谢率变化后的二氧化碳向或从储存的转移根据受试者体形、心输出量等持续延长的一段时间。

当受试者过度通气时，测量的二氧化碳排出多于新陈代谢二氧化碳产生，并且二氧化碳正从组织中储存二氧化碳“吹走”或移走，这导致动脉二氧化碳的降低。当受试者通气不足时，二氧化碳排出不足以清除所述新陈代谢产生的二氧化碳，因此二氧化碳在组织中积聚，引起动脉二氧化碳升高。

当通气和新陈代谢率已经长时间（根据受试者和环境为1-2小时）稳定时，那么测量的二氧化碳排出近似等于新陈代谢产生的二氧化碳的速率。具体而言，这是在二氧化碳没有向或从组织储存转移时的一段稳定状态，并且因此测量的二氧化碳排出仅反映来自新陈代谢的二氧化碳。然而，在许多急救护理情况下，通气是不稳定的，使得测量的二氧化碳排出是新陈代谢产生的二氧化碳和向或从二氧化碳储存转移二氧化碳的总和。

将测量的二氧化碳排出用作临床监测参数是受限的，因为测量的二氧化碳排出的速率是新陈代谢二氧化碳产生和向或从组织储存的二氧化碳转移总和。在当前可用的测定体积的二氧化碳测定产品中，无法在临床背景下将新陈代谢二氧化碳产生的速率与向和从组织二氧化碳储存转移二氧化碳的速率分开。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种用于提供由受试者排出的总二氧化碳的组成的值的方法。所述方法可以包括接收传达与由受试者排出的总二氧化碳的速率相关的信息的一个或多个信号。所述方法还可以包括至少部分地基于所接收的一个或多个信号来确定第一二氧化碳测定组成，所述第一二氧化碳测定组成指示新陈代谢二氧化碳产生的速率。所述方法还可以包括至少部分地基于所接收的一个或多个信号来确定第二二氧化碳测定组成，所述第二二氧化碳测定组成指示向或从受试者的储存二氧化碳的身体区室转移二氧化碳的速率。另外，所述方法可以包括将所述第一二氧化碳测定组成或所述第二二氧化碳测定组成中的一个或多个呈现给用户。

本发明的另一方面涉及一种用于提供由受试者排出的总二氧化碳的组成的值的系统。所述系统可以包括被配置成执行计算机程序模块的一个或多个处理器。所述计算机程序模块可以包括数据采集模块、组成确定模块和/或二氧化碳测定显示模块。所述数据采集模块可以被配置成接收传达与由受试者排出的总二氧化碳的速率相关的信息的一个或多个信号。所述组成确定模块可以被配置成至少部分地基于所接收的一个或多个信号来确定指示新陈代谢二氧化碳产生的速率的第一二氧化碳测定组成和/或指示向或从受试者的储存二氧化碳的身体区室转移二氧化碳的速率的第二二氧化碳测定组成。所述二氧化碳测定显示模块可以被配置成提供所述第一二氧化碳测定组成或所述第二二氧化碳测定组成中的一个或多个，以呈现给用户。

本发明的又一方面涉及一种用于提供由受试者排出的总二氧化碳的组成的值的系统。所述系统可以包括数据采集器件，其用于接收传达与由受试者排出的总二氧化碳的速率相关的信息的一个或多个信号。所述系统还可以包括组成确定器件，其用于至少部分地基于所接收的一个或多个信号来确定指示新陈代谢二氧化碳产生的速率的第一二氧化碳测定组成和/或指示向或从受试者的储存二氧化碳的身体区室转移二氧化碳的速率的第二二氧化碳测定组成。所述系统还可以包括显示器件，其用于将所述第一二氧化碳测定组成或所述第二二氧化碳测定组成中的一个或多个呈现给用户。

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，以及相关结构元件的操作方法和功能，以及各部分的组合和制造的经济性，将变得更加显而易见，所有附图都形成本说明书的一部分，其中，不同附图中的类似的附图标记表示对应的部分。在发明的一个实施例中，此处所说明的结构部件按照比例绘制。然而，应该清楚地理解，附图仅仅是为了说明和描述的目的，而不是限制本发明。此外，应当认识到，在此处任何一个实施例中示出或描述的结构特征也能在其他实施例中使用。然而，应该清楚地理解，附图仅仅是为了说明和描述的目的，并非意在作为对本发明的限制的限定。如在说明和权利要求中使用的，单数形式的“一”、“一个”和“该”包括多个对象，除非上下文中明确地指示出。

附图说明

图1图示了用于提供由受试者排出的总二氧化碳的组成的值的示范性系统。

图2图示了用于在其他信息中传达由受试者排出的总二氧化碳的组成的值的示范性显示。

图3为流程图，其图示了用于提供由受试者排出的总二氧化碳的组成的值的示范性方法。

具体实施方式

图1图示了一种示范性系统100，系统100用于提供由受试者排出的总二氧化碳的组成的值。根据本发明的实施例，系统100使用受试者体内二氧化碳产生、分布和/或排出的模型，来将新陈代谢产生的二氧化碳的速率与向和从身体组织储存转移二氧化碳的速率分开开。新陈代谢产生的二氧化碳的速率和/或向和从身体组织储存转移二氧化碳的速率可以实时地或者接近实时地确定。将二氧化碳排出的速率分开成这两种组成速率使得二氧化碳排出的速率成为更易理解和有用的参数。例如，在监视器屏幕上显示之前，将测量的二氧化碳排出速率分开成其组成部分使得该参数对处置正在进行侵入式或非侵入式机械通气的急救护理受试者更加有用。如图1中所示，系统100包括与受试者接口设备104耦合的管路102，用于向受试者106输送呼吸气体。传感器108与管路102和/或受试者接口设备104耦合以检测在其中包含的气体的一个或多个特性。系统100还包括用户接口110、电子存储器112和处理器114。

管路102被配置成将受试者接口设备104置于与呼吸气体或其他可呼吸物质的源流体连通。例如，可呼吸气体流可以通过管路102被输送至受试者106，该气体流具有依照治疗方案进行控制的一个或多个参数。被控制的可呼吸气体气流的所述一个或多个参数可以包括压力、流量、成分、湿度、温度和/或其他参数。

受试者接口设备104可以以密封或非密封的方式与受试者106的气道的一个或多个孔口接合。受试者接口设备104的一些范例可以包括，例如，气管内导管、鼻管、气管切开套管、鼻罩、鼻/口罩、全脸面罩、全面罩、部分再呼吸面罩或将气体流和受试者的气道连通的其他接口器具。本发明并不局限于这些范例，并且想到了任何受试者接口的实施。

传感器108被配置成生成输出信号，该输出信号传达与导管102和/或受试者接口设备104内的气体的一个或多个参数相关的信息。在非限制性的范例中，所述气体的一个或多个参数可以包括成分、压力、流量和/或其他参数。传感器108可以被配置成确定与受试者相关的各种参数，诸如，例如，呼吸速率、呼吸体积、死区测量、心输出量和/或与受试者相关的其他参数。在一些实施例中，传感器108包括二氧化碳测定计，其用于确定呼吸气体中二氧化碳的浓度或分压。一般而言，二氧化碳测定计基于二氧化碳吸收红外辐射的原理工作。红外光射束可以穿过气体样本照射在红外传感器上。二氧化碳在气体中的存在导致照射在红外传感器上的光的量的减少，这改变了电路中的电压。本发明并不局限于这些范例，并且想到了任何二氧化碳传感器的实施。

应当认识到，在图1中将传感器108图示为单个部件并非意图进行限制。在一个实施例中，传感器108包括多个传感器。此外，传感器108相对于导管102和/或受试者接口设备104的位置并非意图进行限制。传感器108可以包括一个或多个感测单元，该一个或多个感测单元被设置在管路102中、设置在受试者接口设备104中、设置在可呼吸物质的源处和/或被设置在系统100中的其他位置处。

用户接口110被配置成提供系统100与用户（例如，用户、护理者、治疗决策者等）之间的接口，用户可以通过该接口向系统100提供信息和从系统100接收信息。这使得被统称为“信息”的数据、结果和/或指令以及任何其他可通信的项目可以在用户与系统100之间传送。适合包括在用户接口110中的接口设备的范例包括小键盘、按钮、开关、键盘、把手、操作杆、显示屏、触模屏、扬声器、麦克风、指示灯音响报警器以及打印机。

应当理解，本发明也想到了将硬连线或者无线的其他通信技术作为用户接口110。例如，本发明想到了用户接口110可以与由电子存储器112提供的可移动存储接口集成。在该范例中，可以将信息从可移动存储器（例如，智能卡、闪存驱动器、可移动盘等）加载到用户接口110中，使得（一个或多个）用户能够自定义用户接口110的实施。适于作为用户接口110与系统100一起使用的其他示范性输入设备和技术包括，但不限于，RS-232端口、RF链接、IR链接、调制解调器（电话、线缆或其他）。简而言之，用于与系统10传递信息的任何技术都被本发明考虑作为用户接口110。

根据示范性实施例，电子存储器112包括以电子方式存储信息的电子存储介质。电子存储器112的电子存储介质包括系统存储器和/或可移动存储器之一或两者，系统存储器与系统100一体地（即，本质上不能移动的）提供，而可移动存储器经由例如端口（例如，USB端口、火线端口等）或驱动器（例如，磁盘驱动器等）与系统10可移除地连接。电子存储器112可以包括光学可读存储介质（例如，光盘等）、磁可读存储介质（例如，磁带、磁硬盘驱动器、软盘驱动器等）、基于电荷的电子存储介质（例如，EEPROM、RAM等）、固态存储介质（例如，闪存驱动器等）和/或其他电子可读存储介质中的一个或多个。电子存储器112可以存储软件算法、由处理器114确定的信息、经由用户接口110接收的信息和/或使系统100能够正确工作的其他信息。电子存储器112可以是系统100内分开的部件，或者电子存储器112可以与系统100的一个或多个其他部件（例如，处理器114）一体地提供。

处理器114被配置成在系统100中提供信息处理功能。因此，处理器114可以包括数字处理器、模拟处理器、被设计成处理信息的数字电路、被设计成处理信息的模拟电路、状态机和/或用于以电子方式处理信息的机构中的其他一个或多个。尽管在图1将处理器114示为单个实体，这仅仅是出于图示说明的目的。在一些实施中，处理器114可以包括多个处理单元。这些处理单元可以物理地位于同一设备中，或者处理器114可以表示协调工作的多个设备的处理功能。

如图1所示，处理器114被配置成执行一个或多个计算机程序模块。所述计算机程序模块可以包括数据采集模块116、二氧化碳储存建模模块118、组成确定模块120、二氧化碳测定显示模块122和/或其他模块中的一个或多个。处理器114可以被配置成通过软件；硬件；固件；软件、硬件和/或固件的某种组合；和/或用于在处理器114上配置处理能力的其他机构，来执行模块116、118、120和/或122。

应当认识到，尽管在图1将模块116、118、120和122图示为共定位于单个处理单元内，在处理器114包括多个处理单元的实施方案中，可以远离其他模块来定位模块116、118、120和/或122中的一个或多个。下文对由不同模块116、118、120和/或122提供的功能的描述是出于例示说明的目的，并且这并非意图进行限制，因为任意模块116、118、120和/或122可以提供比所描述的更多或更少的功能。例如，模块116、118、120和/或122中的一个或多个可以被忽略，而其功能中的一些或全部可以由模块116、118、120和/或122中的其他模块来提供。作为另一范例，处理器114可以被配置成执行一个或多个额外的模块，所述额外的模块可以执行归属于模块116、118、120和/或122之一的功能中的一些或全部。

数据采集模块116可以被配置成接收传达与由受试者排出的总二氧化碳的速率相关的信息的一个或多个信号。所接收的这些一个或多个信号可以实时地或者接近实时地传达与由受试者排出的总二氧化碳的速率相关的信息。包含在所接收的一个或多个信号中的信息可以由电子存储器112存储，并且随后可以被处理器114（或其模块）调用以执行本文所描述的各种操作。

二氧化碳储存建模模块118可以被配置成对受试者的一个或多个身体区室建模。具体而言，实施在一个或多个身体区室中的二氧化碳产生、分布和/或排出的模型来识别新陈代谢二氧化碳产生的速率。在L.E.Farhi和H.Rahn的“DynamicsofChangesinCO2Stores”（Anesthesiology，12:6，Nov.-Dec.1960，第604-614页）一文中描述了这种模型的一个范例，在此通过引用将其并入本公开。经建模的一个或多个身体区室可以包括心脏、肺、大脑、血液、肌肉、脂肪、肾和/或其他身体区室中的一个或多个。能够基于手动录入的体重和发布的解剖标准来选择这些身体区室中每个的体积。例如，受试者106的体重、身高和/或其他生理参数可以通过用户接口110输入至系统100中。在各种生理研究中发表了每个身体区室产生和储存二氧化碳的比例。根据一些实施例，二氧化碳储存建模模块118还可以被配置成利用之前接收的与由受试者排出的总二氧化碳的速率相关的信息来调整与经建模的一个或多个身体区室相关的一个或多个模型参数，如在本文进一步描述的。

由二氧化碳储存建模模块118实施的模型可以假定整个身体新陈代谢二氧化碳产生和心输出量根据模型设置在特定时段内（例如，15-60分钟）是固定的。在呼吸数据被诸如电子存储器112存储的这一时段期间，所述模型可以处理逐次呼吸的每分钟肺泡通气量，这可以由传感器108提供，随后为每次呼吸预测排出的二氧化碳。针对所述模型的一个或多个参数，为了针对受试者106调整模型的参数，可以将多个值用于对每次呼吸的二氧化碳排出的多种预测。例如，新陈代谢二氧化碳产生的多个值可以由所述模型进行测试以找出在测试阶段期间令所述模型与观测数据最佳匹配的值。尽管可以在不脱离本公开的范围的情况下采用计算量更少的搜索算法，但本发明的示范性实施例使用对一范围内的所有可能值的全局搜索来找出最佳地解释所观测的二氧化碳排出测量结果的新陈代谢二氧化碳产生的值。根据一些实施例，由二氧化碳储存建模模块118实施的模型可以调用与梯度下降、牛顿（Newton）法、Rprop相关的算法和/或其他算法中的一种或多种。

在一些实施例中，由二氧化碳储存建模模块118实施的模型可能对新陈代谢二氧化碳产生的精确值的选择十分敏感。因此，即使在所选择的和真实的新陈代谢二氧化碳产生速率之间的微小差别也可以引起模型在建模的储存中积累或损耗二氧化碳。因为这些错误是积累的，当在与数百次分析的呼吸相对应的分析期的过程中进行分析时，即使微小的错误都会导致建模的和真实的新陈代谢二氧化碳产生之间大的差异。

在典型的操作中，系统100的用户可以将受试者接口设备104与受试者连接，从而将传感器108置于与由受试者吸入和排出的呼吸气体相连通。受试者的体重和估计的心输出量也可以由用户诸如经由用户接口110输入。传感器108之后收集逐次呼吸的每分钟通气量、死区通气量和二氧化碳排出数据直到已经收集并由电子存储器112存储了用于在模型中进行处理所需的足够的数据。根据一些实施例，在收集了充足的数据之后，使用所述模型分析来自过去的15-60分钟内的数据以选择新陈代谢二氧化碳产生的值和/或其他参数，当被用作模型的输入时，这些参数在分析阶段中将建模的和真实的新陈代谢二氧化碳排出之间的差异最小化。当传感器108收集新的数据时，该处理被重复并且模型的新陈代谢二氧化碳产生的值和/或其他参数以不间断的方式被获取。

根据示范性的实施例，调整由二氧化碳储存建模模块118实施的模型以与测量的二氧化碳排出相匹配，而不是与呼气末二氧化碳相匹配。呼气末二氧化碳是在呼吸的呼气阶段期间观测到的二氧化碳的最大浓度。当潮气量足以完全清除解剖和装置死区，并且当没有肺部区域被不充分灌注时，呼气末二氧化碳是对肺泡或毛细血管末的二氧化碳的度量。除了不充足的呼吸规格（size）和肺泡死区之外，肺内分流还能够使动脉与呼气末的二氧化碳分压之间的关系失真。

由传感器108在嘴处或接近嘴测量的二氧化碳排出与每次呼吸离开身体的全部二氧化碳的量相对应。通气/灌注错误匹配或不充分的呼吸规格的存在可以不影响二氧化碳排出测量的准确性。因此，调整由二氧化碳储存建模模块118实施的模型以对二氧化碳排出的测量进行建模可以比调整该模型以对呼气末二氧化碳测量进行建模更加可靠，即使是在存在肺部病变的情况下。

组成确定模块120可以被配置成确定由受试者排出的总二氧化碳的各组成。这样的确定可以至少部分地基于由数据采集模块116接收的一个或多个信号。由组成确定模块120做出的确定可以实时地或接近实时地执行。在示范性实施例中，组成确定模块120还可以被配置成利用建模的一个或多个身体区室来确定第一二氧化碳测定组成或第二二氧化碳测定组成中的一个或多个。如上文所论述的，由组成确定模块120确定的组成的一个范例可以包括指示新陈代谢二氧化碳产生的速率的第一二氧化碳测定组成。由组成确定模块120确定的组成的另一范例可以包括指示向或从受试者的储存二氧化碳的身体区室转移二氧化碳的速率的第二二氧化碳测定组成。基于由二氧化碳储存建模模块118实施的模型，可以利用简单的计算来确定所述第一二氧化碳测定组成和/或所述第二二氧化碳测定组成，因为由受试者排出的二氧化碳的总量的速率等于新陈代谢二氧化碳产生的速率与向或从受试者的储存二氧化碳的身体区室转移二氧化碳的速率的总和。

二氧化碳测定显示模块122可以被配置成提供第一二氧化碳测定组成、第二二氧化碳测定组成、源自或者与第一二氧化碳测定组成和/或第二二氧化碳测定组成相关的值和/或与二氧化碳排出有关的其他信息，以呈现给用户。这样的信息可以经由用户接口110或用于传达信息给用户的其他机制来呈现。在示范性实施例中，排出的二氧化碳的参数被显示为两种分开的组成。第一种为新陈代谢二氧化碳产生，其可以被用作全局能量消耗和新陈代谢活跃度的指示。下一种显示的组成是向或从储存转移二氧化碳的速率。二氧化碳到储存的正向流指示了动脉二氧化碳的上升和可能的通气不足。相反地，逆向二氧化碳转移速率指示了动脉二氧化碳的下降和可能的过度通气。还显示了新陈代谢二氧化碳产生与身体储存中积累（或消耗）的二氧化碳的总和，该总和等于测量的二氧化碳排出。可以通过多种方式将与二氧化碳排出有关的信息呈现给用户，诸如，例如，相对时间绘制的图、相对呼气量绘制的图、以数字的方式和/或通过其他数据表示方案。

新陈代谢二氧化碳产生可以是相当稳定的值，其并不响应于呼吸率和潮气量的快速变化。二氧化碳储存的转移速率快速地并且短暂地响应于通气的变化。例如，每分钟肺泡通气量的增加可以引起二氧化碳储存的转移立即的增加，该增加会在随后的若干分钟或若干小时内缓慢减少，同时新陈代谢二氧化碳产生响应于同一通气变化将保持不变。当被显示在趋势图上时，二氧化碳储存的转移组成的幅度和持续时间指示了由通气变化引起的动脉二氧化碳变化的幅度。值得注意的是，当二氧化碳储存的转移参数为零或接近于零时，动脉二氧化碳是稳定的。二氧化碳储存的转移值为零或接近零指示动脉二氧化碳未变化。

图2图示了显示202，根据示范性实施例，其用于在其他信息中传达由受试者106排出的总二氧化碳的组成的值。如所描绘的，显示202示出了总二氧化碳排出的速率204、新陈代谢产生的二氧化碳的速率206和向或从二氧化碳储存转移二氧化碳的速率208。由显示202呈现的信息可以为多种形式，例如图表、数字或其他数据表示形式。

图3为流程图，其图示了示范性方法300，方法300用于提供由受试者排出的总二氧化碳的组成的值。下文呈现的方法300的操作意图进行例示。在一些实施例中，方法300可以通过如下操作来实现：具有未描述的一个或多个额外操作，和/或不具有论述的一个或多个操作。另外，图3中图示的和下文描述的方法300的操作的顺序并非意图进行限制。

在一些实施中，方法300可以在一个或多个处理设备（例如，数字处理器、模拟处理器、被设计成处理信息的数字电路、被设计成处理信息的模拟电路、状态机和/或用于以电子方式处理信息的其他机构）中实施。所述一个或多个处理设备可以包括响应于以电子方式存储在电子存储介质上的指令来执行方法300操作中的一些或全部的一个或多个设备。所述一个或多个处理设备可以包括通过硬件、固件和/或软件配置的一个或多个设备，这些硬件、固件和/或软件是为执行方法300的操作中的一个或多个而特别设计的。

在操作302，接收传达与由受试者（例如，受试者106）排出的总二氧化碳的速率相关的信息的一个或多个信号。根据一些实施例，所接收的一个或多个信号可以实时地或者接近实时地传达与由受试者排出的总二氧化碳的速率相关的信息。所述一个或多个信号可以由数据采集模块116从传感器108接收。

在操作304，实施受试者的一个或多个身体区室的模型。所述模型可以确定受试者的一个或多个身体区室的二氧化碳产生、二氧化碳分布或二氧化碳排出中的一个或多个。经建模的一个或多个身体区室可以包括心脏、肺、大脑、血液、肌肉、脂肪、肾和/或其他区室中的一个或多个。经建模的一个或多个身体区室中的多个区室可以分别进行建模或者与其他区室结合地建模。在示范性实施例中，所述模型可以利用之前接收的与由受试者排出的总二氧化碳的速率相关的信息来调整与建模的一个或多个身体区室相关的一个或多个模型参数。根据一些实施例，操作304可以由二氧化碳储存建模模块118来执行。

在操作306，确定指示新陈代谢二氧化碳产生的速率的第一二氧化碳测定组成。操作306的确定可以至少部分地基于在操作302接收的一个或多个信号。操作306的确定可以至少部分地基于在操作304实施的模型。第一二氧化碳测定组成可以实时地或接近实时地被确定。在示范性实施例中，可以执行组成确定模块120来完成操作306。

在操作308，确定指示向或从受试者的身体区室转移二氧化碳的速率的第二二氧化碳测定组成。操作308的确定可以至少部分地基于在操作302所接收的一个或多个信号。操作308的确定可以至少部分地基于在操作304实施的模型。第二二氧化碳测定组成可以实时地或接近实时地被确定。根据一些实施例，操作308可以通过执行组成确定模块120来完成。

在操作310，所述第一二氧化碳测定组成（在操作306中确定的）和/或所述第二二氧化碳测定组成（在操作308中确定的）被呈现给用户。根据示范性实施例，可以执行二氧化碳测定显示模块122以完成操作310。

本发明的实施例可以在多种应用中实施，例如，作为非限定性范例，在非侵入式正压通气（NPPV）中和/或在确定通气机设置的过程中实施。在非侵入式正压通气期间的二氧化碳监测由于多种原因存在挑战。首先，因为呼气过程中来自通气机的气体流稀释了肺泡气体样本，可能很难获得呼气末二氧化碳的准确测量。此外，即使在分析纯净的肺泡（呼气末）气体样本时，当通气灌注错误匹配存在或疑似存在时所观测的呼出二氧化碳与真实的动脉二氧化碳间的关系可能是存在疑问的。如果二氧化碳排出的准确速率的测量是可能的，那么对向和从组织储存转移二氧化碳的监测可以用于直接评估一速率，在该速率下非侵入式正压通气使动脉二氧化碳减少，或在该速率下如果非侵入式正压通气不能移除储存的二氧化碳那么动脉二氧化碳上升。只要传感器108测量到所有排出的二氧化碳，那么动脉二氧化碳变化的方向和速率就能够在无需动脉血气分析的情况下以非侵入方式连续地被监测。

如上文所提到的，本发明实施例的另一应用包括确定通气机设置。这可以通过计算作为对多种方程式的输入的新陈代谢产生的二氧化碳来完成，需要这些方程式来选择机械通气受试者的呼吸速率。对于处于指示出较小潮气量的通气治疗方案中的受试者，这样的计算可以加强对其的护理。在面对与期望的动脉二氧化碳紧密联系的通气-灌注不均等时，系统推荐的呼吸速率因此可以是为获取充足的每分钟肺泡通气量而所需的速率。为了计算为获取任意期望的动脉二氧化碳分压而所需的必要呼吸速率，该计算考虑受试者产生（新陈代谢二氧化碳产生）的二氧化碳的量和每次呼吸排出的二氧化碳的量。这种计算（例如，潮气量、气道死区体积、VD/VT比和/或新陈代谢产生的二氧化碳）的输入也可以用作由所述传感器108监测的参数。

尽管已经出于例示的目的，基于当前被认为最实用和优选的实施例详细描述了本法发明，应当理解，这样的详细说明仅仅出于这样的目的，并且本发明不限于所公开的实施例，而是，相反，意图涵盖落在权利要求书的精神和范围内的修改和等效布置。例如，应当理解，本发明想到了，在可能的范围内，任何实施例中的一个或多个特征能够与任何其他实施例中的一个或多个特征相组合。

Claims (15)

1.一种用于提供由受试者排出的总二氧化碳的组成的值的方法，所述方法包括：

接收传达与由所述受试者排出的总二氧化碳的速率相关的信息的一个或多个信号；

其特征在于，所述方法还包括：

至少部分地基于(i)所接收的一个或多个信号和(ii)所述受试者的二氧化碳储存模型来确定第一二氧化碳测定组成，所述第一二氧化碳测定组成指示与每次呼吸离开所述受试者的二氧化碳的总量对应的整个身体新陈代谢二氧化碳产生的速率；

至少部分地基于(i)所接收的一个或多个信号和(ii)所述受试者的所述二氧化碳储存模型来确定与所述第一二氧化碳测定组成分开的第二二氧化碳测定组成，所述第二二氧化碳测定组成指示向或从与所述受试者的储存二氧化碳的身体区室对应的组织储存中转移二氧化碳的速率，其中，所述二氧化碳储存模型为所述受试者的一个或多个身体区室的模型，并且其中，在测试阶段期间调整所述模型以与测量的二氧化碳排出相匹配，而不是与呼气末二氧化碳相匹配；以及

将所述第一二氧化碳测定组成或所述第二二氧化碳测定组成中的一个或多个呈现给用户。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述第一二氧化碳测定组成或所述第二二氧化碳测定组成中的一个或多个还包括实施所述受试者的一个或多个身体区室的模型，所述模型确定二氧化碳产生、二氧化碳分布、呼出二氧化碳的浓度或呼气末二氧化碳中的一个或多个。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，经建模的一个或多个身体区室包括心脏、肺、大脑、血液、肌肉、脂肪或肾中的一个或多个。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述模型利用之前接收的与由所述受试者排出的总二氧化碳的所述速率相关的信息来调整与经建模的一个或多个身体区室相关的一个或多个模型参数。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所接收的一个或多个信号实时地或者接近实时地传达与由所述受试者排出的总二氧化碳的所述速率相关的信息。

6.一种用于提供由受试者排出的总二氧化碳的组成的值的系统，所述系统包括：

数据采集模块，其被配置成接收传达与由所述受试者排出的总二氧化碳的速率相关的信息的一个或多个信号；

其特征在于，所述系统还包括：

组成确定模块，其被配置成至少部分地基于(i)所接收的一个或多个信号和(ii)所述受试者的二氧化碳储存模型来确定第一二氧化碳测定组成以及与所述第一二氧化碳测定组成分开的第二二氧化碳测定组成，所述第一二氧化碳测定组成指示与每次呼吸离开所述受试者的二氧化碳的总量对应的整个身体新陈代谢二氧化碳产生的速率，所述第二二氧化碳测定组成指示向或从与所述受试者的储存二氧化碳的身体区室对应的组织储存中转移二氧化碳的速率，其中，所述二氧化碳储存模型为所述受试者的一个或多个身体区室的模型，并且其中，在测试阶段期间调整所述模型以与测量的二氧化碳排出相匹配，而不是与呼气末二氧化碳相匹配；以及

二氧化碳测定显示模块，其被配置成提供所述第一二氧化碳测定组成或所述第二二氧化碳测定组成中的一个或多个，以呈现给用户。

7.根据权利要求6所述的系统，还包括二氧化碳储存建模模块，其被配置成实施所述二氧化碳储存模型并且还被配置成对所述受试者的一个或多个身体区室建模以确定二氧化碳产生、二氧化碳分布、呼出二氧化碳的浓度或呼气末二氧化碳中的一个或多个，并且其中，经建模的一个或多个身体区室包括心脏、肺、大脑、血液、肌肉、脂肪或肾中的一个或多个。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述二氧化碳储存建模模块还被配置成利用之前接收的与由所述受试者排出的总二氧化碳的所述速率相关的信息来调整与所述经建模的一个或多个身体区室相关的一个或多个模型参数。

9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述组成确定模块还被配置成利用所述经建模的一个或多个身体区室来确定所述第一二氧化碳测定组成或所述第二二氧化碳测定组成中的一个或多个。

10.根据权利要求6所述的系统，其中，所接收的一个或多个信号实时地或者接近实时地传达与由所述受试者排出的总二氧化碳的所述速率相关的信息。

11.一种用于提供由受试者排出的总二氧化碳的组成的值的系统，所述系统包括：

数据采集器件，其用于接收传达与由所述受试者排出的总二氧化碳的速率相关的信息的一个或多个信号；

其特征在于，所述系统还包括：

组成确定器件，其用于至少部分地基于(i)所接收的一个或多个信号和(ii)所述受试者的二氧化碳储存模型来确定第一二氧化碳测定组成以及与所述第一二氧化碳测定组成分开的第二二氧化碳测定组成，所述第一二氧化碳测定组成指示与每次呼吸离开所述受试者的二氧化碳的总量对应的整个身体新陈代谢二氧化碳产生的速率，所述第二二氧化碳测定组成指示向或从与所述受试者的储存二氧化碳的身体区室对应的组织储存转移二氧化碳的速率，其中，所述二氧化碳储存模型为所述受试者的一个或多个身体区室的模型，并且其中，在测试阶段期间调整所述模型以与测量的二氧化碳排出相匹配，而不是与呼气末二氧化碳相匹配；以及

显示器件，其用于将所述第一二氧化碳测定组成或所述第二二氧化碳测定组成中的一个或多个呈现给用户。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，确定所述第一二氧化碳测定组成或所述第二二氧化碳测定组成中的一个或多个还包括实施所述受试者的一个或多个身体区室的模型，所述模型确定二氧化碳产生或二氧化碳分布中的一个或多个。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，经建模的一个或多个身体区室包括心脏、肺、大脑、血液、肌肉、脂肪或肾中的一个或多个。

14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述模型利用之前接收的与由所述受试者排出的总二氧化碳的所述速率相关的信息来调整与经建模的一个或多个身体区室相关的一个或多个模型参数。

15.根据权利要求11所述的系统，其中，所接收的一个或多个信号实时地或者接近实时地传达与由所述受试者排出的总二氧化碳的所述速率相关的信息。