CN107970510B - 用于适当地调节呼气末正压（peep）的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制呼吸设施（1）的用户接口（16）上的呼气气流的方法，其中用户接口（16）具有呼气阀（11），所述呼气阀提供呼气末正压，其中所述方法在呼气阶段期间包括如下步骤：借助呼气阀（11）从基本PEEP值（31）改变呼气末正压；借助呼气阀（11）将呼气末正压回引到基本PEEP值（31）上；并且获知呼气参数。所述方法允许在呼气期间呼气流的适当的改变。在此，空气滞留能够得到避免并且能够在同一个呼气阶段内对改变的呼气参数做出反应。

Description

用于适当地调节呼气末正压（PEEP）的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于控制呼气气流的方法。
背景技术
为了辅助病人的呼吸而使用呼吸设施。在此，呼吸设施将呼吸空气导入到病人的肺中，并且将空气例如在强制呼吸时也又从肺导出。为了不损伤病人的肺，肺和所使用的软管系统的一些参数对于呼吸设施来说必须是公知的，利用软管系统将呼吸空气从设施朝病人传输，并且必要时传输回来。在此，在可用的情况下尤其考虑到设施侧的气动阻力、设施的顺应性、肺的顺应性以及呼吸道阻力。
为了避免在呼气阶段期间肺的萎缩，呼气末正压（PEEP）借助呼气阀调节，呼气阀限定了在呼气时病人的呼吸道中的最小压力。因为呼气末正压的调节导致在压缩行程时针对吸气的偏置值，所以很小的PEEP大多在1至10mbar的范围内调节。
迄今为止公知的呼吸设施在调节PEEP时仅考虑到来自软管、阀和另外的构件（例如管）的机器侧的阻力。当风扇用于辅助呼气时，压力能够在单次调节的PEEP中不针对附加阻力的补偿而提高。在关键地要调节的每分钟呼吸体积时，在过低的呼气流的情况下，固有的PEEP能够提高被调节的PEEP。这可能导致所谓的空气滞留。在此，在呼气时，完整的肺容量没有被提取出，从而在每次呼吸后附加的呼吸体积在肺中积聚。由此，在吸气阶段结束时的压力随着持续的呼吸周期总是进一步提高。这可能导致损伤病人的呼吸器官。此外，二氧化碳在肺中得到积累。
此外，下述呼吸设施是公知的，其能够短暂地产生突然的强烈提高的负压，以便能够当病人不能够自身施加呼出工作时使病人实现一种咳嗽。空气滞留在此没有得到避免，而是能够仅通过咳嗽减弱。此外，空气滞留没有通过呼吸设施探测到。
由DE 10 2011 106 406 A1公知的是，能够使PEEP在呼气阶段中跟随预先确定的变化曲线。在此，PEEP从呼气阶段开始直到呼气阶段结束时下降，以便避免二氧化碳浓度的测量值中的压力调节的效应。利用该方法也不能够避免空气滞留，这是因为肺中的剩余体积不能够在呼气期间得到监控。
在公知的设施中，呼气流通常不能够在呼气阶段期间受到影响，这是因为呼气阀和传感器通过长的气道与病人分离。气流中的改变因此仅延迟地传达或者通过气道减弱，从而呼气参数的测量不能够与PEEP的改变同时实现。PEEP因此不能够在检测呼吸参数中的改变期间起反应，所述改变尤其在自主呼吸中出现。
发明内容
本发明的任务因此在于提供一种设备和一种方法，其允许在呼气期间对呼气流进行适当的改变。
该任务通过独立权利要求的特征解决。有利的改进方案是从属权利要求的主题。
在呼吸设施的用户接口上的方法中（其中用户接口具有呼气阀，呼气阀提供呼气末正压）根据本发明，在呼气阶段期间设置了如下步骤：借助呼气阀从基本PEEP值改变呼气末正压；借助呼气阀将呼气末正压回引到基本PEEP值上；并且获知呼气参数。
通过提供带有呼气阀的用户接口，呼气参数能够直接在用户接口，即在病人上确定。延迟或减弱气动效应在此不能够通过长的气道实现。同时由此能够实现的是：在唯一的呼气阶段期间测量和改变呼气参数。通过在呼气期间改变呼气末正压，由此提供了匹配于个别的条件的PEEP。在此能够根据需求在呼气期间通过改变呼气末正压来实现快速提高和/或快速减小呼气流。因此在呼气期间导致呼气流的适当的改变。
为此，所测量的实际呼气参数能够与目标呼气参数比较，并且基于比较，呼气末正压直接在同样的呼气区间中借助呼气阀改变，即匹配于病人的生理条件和必要性。利用PEEP的适当的改变，空气滞留例如能够在同样的呼气阶段中得以避免，在该呼气阶段中，空气滞留基于所测量的呼气参数即将发生。
有利地，呼气参数是呼气阻力。通过对呼气阻力的准确的认识，PEEP能够准确地针对病人来调节。呼气阻力与呼气气流相关地作用为最小压力，病人或用于呼气的呼吸设施必须克服该最小压力。该最小压力导致最小PEEP，所述最小PEEP能够添加到在设施侧被调节的PEEP上。以该方式，在设施上被调节的PEEP能够更小地调节，以便建立总PEEP，其是由被调节的PEEP和最小PEEP构成的和。
在此，有利地能够通过至少两个呼吸周期确定平均的呼气阻力。以该方式，多个呼吸周期之间的波动能够得到补偿。由此，PEEP必须更罕见地被调节或调整。在呼吸周期期间一次的改变和波动的影响能够因此得到减小。
替选地或附加地，有利地能够由呼气路径中的部件的部分呼气阻力的估计值获知呼气阻力。估计在呼吸设施开始运行之前就已经能够执行，从而一开始就能够执行PEEP的准确适当的调节。
此外有利地，能够确定呼气气流并且能够将PEEP从基本PEEP值减小呼气气流和平均的呼气阻力的乘积。因此，空气滞留还能够更有效地得到避免，这是因为与利用更高的PEEP相比，基于更小的目标PEEP值导致更大的呼气气流。
在另外的替选的实施方式中，能够在呼气阶段期间在预先确定的时间点上从第一初始值降低PEEP。此外在此，在同样的呼气阶段期间将PEEP又提高到第一初始值上。在此，在呼气期间确定气流，并且在降低的时间点上由所确定的气流进一步确定差别的呼出阻力以及顺应性。因此，在该潮气量的情况下（在该潮气量上实现PEEP的提高和降低），肺的膨胀状态或肺的顺应性能够计算出。
此外替选地或附加地，能够确定呼气阀上的第一固有压力。在此，能够在呼气阶段期间在预先确定的时间点上从第二初始值提高PEEP。因此，能够确定呼气阀上的第二固有压力。在确定呼气阀上的第二固有压力后，能够在同样的呼气阶段期间将PEEP降低到第二初始值上。此外能够执行第一和第二固有压力之间的比较。以该方式，利用快速改变风扇侧的PEEP能够确定多个肺参数。例如，顺应性能够作为容积相对于压力的改变计算出。刚好在自主呼吸时或在辅助呼吸时，该值能够被获知。因为通过短暂中断呼出气流，在呼气阀上出现固有压力，所以这能够在高的压力差异的情况下例如表明高的固有过压或病人的高的主动呼出工作。
本发明的主题此外是用于控制呼气阀的控制设备，其中控制设备构造用于执行上面描述的方法。
此外，用于控制呼气路径中的呼气气流的设备（该设备具有用户接口上的、提供呼气末正压的呼气阀和用于控制呼气阀的控制设备）的特征在于，控制设备具有用于在呼气阶段期间确定呼气参数的确定模块和用于在同样的呼气阶段期间借助呼气阀改变呼气末正压的改变模块。
所述设备能够根据上面描述的控制设备改进。
附图说明
随后，本发明根据优选的实施例借助附图详细描述。其中：
图1示出了带有用户接口上的呼气阀的呼吸设施的示意图；
图2a、b示出了如下图表的示意图，所述图表示出了呼气气流的提高；
图3a、b示出了如下图表的示意图，所述图表示出了为了避免空气滞留呼气气流的初始的提高；
图4a、b示出了如下图表的示意图，所述图表示出了PEEP的短暂的减小；并且
图5a、b示出了如下图表的示意图，所述图表示出了PEEP的短暂的提高。
具体实施方式
呼吸设施在其整体中在图1中用附图标记1表示。其具有带有风扇17的鼓风单元10，鼓风单元通过用户接口16与病人2连接。
用户接口16在此由与气流测量单元14连接的管13、以端部与气流测量单元14联接的Y形件15和与Y形件15的第二端部联接的呼气阀11构成。Y形件15的最后一个端部通过软管12与鼓风单元10的风扇17流体连通地连接。
替选地，用户接口16能够构造为面罩、构造为鼻罩或也以其他的形式构造，其中用户接口16相应包括呼气阀11。
此外，呼吸设施1包括控制设备18，所述控制设备将控制信号传送到呼气阀11和风扇17上，以及接收来自气流测量单元14的测量信号。控制设备18基于气流测量单元14的测量数据获知呼气气流。基于气流测量单元14的数据，控制设备18在呼气阶段期间控制呼气阀11。此外，控制设备18能够在呼气阶段期间以预限定的手段操控呼气阀11，并且而后借助气流测量单元14在同样的呼气阶段中检测呼气气流的改变。
为此，控制设备18包括改变模块182，所述改变模块将改变信号传送给呼气阀11。改变信号导致的是，呼气阀11调节与基本PEEP值31不同的PEEP。
为了检测气流测量单元14的测量信号，控制设备18具有确定模块180。确定模块180进一步构造用于接纳来自未示出的压力传感器的压力信号。确定模块180能够从所传送的信号确定另外的呼气参数、例如呼气阻力。
在图2a中画出关于时间的多个呼气参数。带有实线的矩形曲线示出关于时间的呼气阀压力3。高的呼气阀压力3示出吸气阶段，而低的呼气阀压力3示出呼气阶段。在呼气阶段期间，呼气阀压力3不是0mbar，而是几mbar，这相应于PEEP。在呼气阀压力3的最大值和最小值之间的差是第一压力差30。图2a中的呼气阀压力3的最小值相应于基本PEEP值31。
利用虚线示出呼吸道压力4，其在病人2的肺中出现。在呼气阶段期间，与呼气阀压力3相比，呼吸道压力4明显更慢地从最大值下降到PEEP。
此外，利用点划线示出第一呼气气流5，其表示在呼气阶段期间的气流。第一呼气气流5从呼气阶段开始时的最大值下降到在呼气阶段结束时的0 l/s。呼气阀压力3在此通过控制单元18控制。第一呼气气流5通过气流测量单元14获知。
在图2b中记录了第一呼气气流5作为参考，以便阐明与随后描述的第二呼气气流50的不同。此外，为了阐明不同，基本PEEP值31作为双点划线示出。呼气阀压力3在呼气阶段开始时减小了PEEP压力下降6。由此，呼气气流提高，如以示出第二呼气气流50的虚线示出的那样。呼吸道压力4在此比在图2a中下降得更快。只要控制设备18获知：呼吸道压力4即将下降到基本PEEP值31以下，那么呼气阀压力3又升高到基本PEEP值31上。从该升高开始，呼吸道压力4的降低比之前更慢，这是因为通过升高呼气阀压力3，呼气气流得到减小。
以该方式能够在呼气阶段开始时实现提高呼气气流50，而不会将病人2的呼吸道压力4下降到从生理方面来说有意义的PEEP以下。
在对呼吸道压力4的时间变化曲线的认识中，系统的呼吸阻力能够由呼吸设施1和病人2计算出。此外，系统的顺应性能够计算出。借助所计算出的值，呼气阀11上的PEEP能够通过控制设备18在同样的呼气阶段期间精确地调节。呼气阀11上的压力在此能够比期望的PEEP更低，这是因为PEEP由呼气阀11上的压力结合由呼气气流和呼出阻力的乘积计算出的压力得到。
为了计算出呼气阀11上的最佳的压力，在此，系统的平均的呼出阻力能够基于多次呼吸，以便抑制不同的呼吸之间的动态改变。
在替选的实施方式中，在公知的部件中的呼出阻力也能够足够精确地得到估计。在此，与过高地估计相比，呼出阻力应该宁可过低地估计，以便不用承担对于病人2来说太低的PEEP的危险。
在图3a中示出了如下情况，在该情况中，呼气气流在呼气阶段期间不足够用于能够使整个呼吸体积从肺中流出。吸气阶段因此提前开始。呼气气流在此被称为第三呼气气流51，其与在图2a中示出的第一呼气气流5相比相对低地并且平坦地延伸。在呼气阶段结束时可看到空气滞留标记52。空气滞留标记52以如下方式得到，即，呼气气流51在呼气阶段结束时不下降到0 l/s，而是保留在大于0 l/s的值上。这表明的是，PEEP过高地设置，或者呼出阻力比假设更高。
由于空气滞留，在每个呼气阶段后，空气保留在病人2的肺中。在呼吸模式中（在其中，在吸气期间每分钟呼吸体积保持恒定），在每个吸气阶段中，相同的体积导入到病人2的肺中。由于空气滞留，在每个呼气阶段后得到偏置值，所述偏置值随着每个呼吸提高，从而肺中的剩余体积随着每个吸气阶段增大。
在图3b中示出了相应于图2b中的手段的一种手段，其中根据图3b避免了空气滞留。为此，在呼气阶段开始时，呼气阀压力3下降到期望的PEEP以下很远。这通过PEEP压力下降6示出。在该时间中存在第四呼气气流53，其将呼吸体积快速地从肺中传输走。为了比较进一步示出第三呼气气流51，其在呼气阶段开始时明显小于第四呼气气流53。此外，第四呼气气流53在呼气阶段结束时明显下降到第一呼气气流51以下。只要呼吸道压力4（其在图3b中没有画出）即将下降到PEEP以下，那么呼气阀压力3又提高到基本PEEP值31上。如在图3b中看到的那样，第四呼气气流53在呼气阶段结束时下降到0 l/s，从而肺完全没有呼吸体积。由此避免空气滞留。
图4a如2a那样示出参考变化曲线，其用于阐明在图4b中示出的变化曲线的不同。
图4b示出该方法的一个实施方式，利用该方法，用于呼出阻力的差值和肺的针对在该时间点上存在的潮气量或膨胀状态的顺应性能够计算出。为此，在压力减小区间35内短暂地减小呼气阀压力3。压力减小区间35在此相对整个呼气阶段是非常短的。所述压力减小区间在此能够位于10-30ms的范围内。
通过呼气阀压力3的短暂的下降，第一呼气气流5暂时以呼气气流提高57提高。由于在压力减小区间35期间PEEP的下降，呼气阀11上的压力相应于由呼气气流和在潮气量的该情况下的呼出阻力的乘积。因此以该方式，在潮气量的不同的情况下，即针对肺的不同的膨胀状态能够确定相应的呼出阻力。此外，顺应性因此能够根据肺的潮气量确定。
图5a如图2a和图4a那样示出参考图表。
图5b示出第一呼气气流5的任意的短的中断，其方法是，呼气阀压力3在压力提高区间34内短暂地升高到吸气压力上。在此，基于短暂减小的呼气气流56形成呼吸道压力提高40。通过在测量区间42中的提高并且借助呼吸道压力差41，肺的顺应性能够计算出。
该方法尤其适用于测量在自主呼吸时或在辅助呼吸时的顺应性。迄今为止，在自主呼吸时或在辅助呼吸时的顺应性不能够被确定或仅能很困难地确定。
压力提高区间34越短，那么用于所确定的潮气量的顺应性能够越精确地确定，这是因为呼吸参数在压力提高区间34之前和之后基于呼气阀压力3的仅短暂的改变仅稍微有所不同。
在出现高的呼吸道压力差41时能够存在对肺中的高的固有过压或病人2的高的主动的呼出工作的指示。两个指示是在呼吸情况和可能的衰竭方面和因此在呼吸设施的不成功的戒除（断绝）方面的重要的认识。

Claims (7)

1.用于控制呼气阀的控制设备，所述控制设备（18）构造用于执行用于控制呼吸设施（1）的用户接口（16）上的呼气气流的方法，其中所述用户接口（16）具有呼气阀（11），所述呼气阀提供呼气末正压，其特征在于，所述方法在呼气阶段期间包括如下步骤：借助呼气阀（11）从基本PEEP值（31）改变呼气末正压；借助呼气阀（11）将呼气末正压回引到基本PEEP值（31）上；并且获知呼气参数，其中所述呼气参数是呼气阻力，其中确定呼气气流并且将PEEP从基本PEEP值（31）减小呼气气流和呼气阻力的乘积。
2.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于通过至少两个呼吸周期确定平均的呼气阻力。
3.根据权利要求1或2所述的控制设备，其特征在于由呼吸设施（1）的呼气路径（54）中的部件的部分呼气阻力的估计值估计呼气阻力。
4.根据权利要求1或2所述的控制设备，其特征在于在呼气阶段期间在预先确定的时间点上借助呼气阀（11）从第一初始值降低PEEP；在同样的呼气阶段期间借助呼气阀（11）将PEEP提高到第一初始值上；在呼气期间确定气流；并且在降低的时间点上由所确定的气流确定差别的呼出阻力以及顺应性。
5.根据权利要求1或2所述的控制设备，其特征在于确定呼气阀（11）上的第一固有压力；在呼气阶段期间在预先确定的时间点上借助呼气阀（11）从第二初始值提高PEEP；确定呼气阀（11）上的第二固有压力；在同样的呼气阶段期间借助呼气阀（11）将PEEP降低到第二初始值上；并且比较第一和第二固有压力。
6.用于控制呼气路径（54）中的呼气气流的设备，所述设备具有在用户接口（16）上的、提供呼气末正压的呼气阀（11）和用于控制呼气阀（11）的控制设备（18），其特征在于，所述控制设备（18）具有用于在呼气阶段期间确定呼气参数的确定模块（180）和用于在同样的呼气阶段期间借助呼气阀（11）改变呼气末正压的改变模块（182），其中所述呼气参数是呼气阻力，其中确定呼气气流并且将PEEP从基本PEEP值（31）减小呼气气流和呼气阻力的乘积。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述控制设备（18）根据权利要求1到5中任一项构造。
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