CN1089012C - 具有增大胸内负压并延长其持续时间的结构的cpr装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是一具有阻止气体流动结构的CPR装置，该结构的形式有放置在面罩(52)或呼吸管(36)内的或与它们串联的限流口(50)或压力反应阀(24)。

Description

具有增大胸内负压并延长其持续时间的结构的CPR装置
                  相关参考文献
本申请是1993年11月9日提交的美国专利申请No.08/149,204的部分后续申请，后者所公开的内容作为参考文献一并引入本发明中。
                        发明背景
1.本发明的技术领域
本发明总地涉及用于和从外部给胸加压和减压一起作为心肺复苏术一部分的装置和方法。更具体地说，本发明涉及在进行心肺复苏术时，用于增强由对胸部加压和减压而导致的心肺循环的装置和方法。
在世界范围内，心搏骤停是主要死因之一，很多原因都可以引起心搏骤停包括心脏病和严重创伤。在心搏骤停的情况下，为了提高患者生存率，必须采取几种必要的措施。而且必须尽可能及时地采取这些措施，以便至少部分地恢复患者的呼吸和血液循环。在下约30年前就已使用的一种通常的方法是胸外加压的方法，通常称作心肺复苏术(CPR)。在过去的二十多年内，CPR的方法基本保持不变。
用传统的CPR，为提高胸腔内压力，通常在患者的胸部施加压力。胸腔内部压力增加就导致血液从心和肺区向四周的动脉流动。这种压力恢复了患者的部分血液循环。
传统的CPR是通过直接在胸部施加外力而积极地按压胸部来完成的。在积极按压之后，胸由于它的天然弹性而扩张，引起患者的胸壁的扩张。这种扩张使得一些血液进入心脏的心室。然而，上述的过程不足以使患者充分呼吸。因此，传统的CPR也要求为患者周期性地通气。通常采用口对口的方法或借助于使用自行充气气囊之类的正压装置来完成，通过后者挤压弹性气囊，经过面罩、气管插管或其它人造气道向肺部供气。
为了增强由挤压胸而导致的心肺循环，一直采用一种称作积极加压减压(ACD)的方法。根据ACD方法，传统的CPR的积极加压阶段是通过对着患者的胸部按压一施压装置而加强作用的。这样的施压装置能使得力基本均匀地分布和施加在患者的胸部上。然而，更重要的是，该施压装置相对于患者的胸是密封的，因此可以在减压阶段吸附提拉胸壁，有效扩张患者的胸腔。由此产生的胸内负压促使静脉血从患者的周围静脉系统流入心脏和肺部。
对本发明同样比较重要的是用来与CPR术相结合使用的换气源，以便给患者进行适当的换气。一种换气源是丹麦哥本哈根的AMBU国际公司提供的AMBU包。这种AMBU包也能和呼气末正压(positiveend-expiratory pressure，简称PEEP)阀结合使用以治疗某些心肺患者，后者也可从AMBU公司获得。然而，在本发明以前，还没有在任何CPR术中采用与换气源联用的PEEP阀。
在传统的CPR和ACD-CPR术中，都希望提高从周围静脉管系统流入心脏和肺部的静脉血的量，以便在后续的加压期间，有更多含氧血量离开胸部。因此，提供一种经改进的方法和装置，能在传统的CPR和ACD-CPR术中，促进静脉血从周围的静脉管系统流入患者心脏和肺内是比较理想的。尤其理想的是，提供一种方法，它在CPR和ACD-CPR，尤其是ACD-CPR的减压阶段中，提高供氧并增加回到胸的总血量。本发明通过增大胸内的正压和负压，从而增大总的胸内压力振幅以完成上述想法。下面描述一个提供该关键性改进的发明。2.背景技术的描述
ACD-CPR技术在美国心脏杂志Vo1.124，No.5，PP.1145-1150，1992年11月由Todd J.Cohen等写的一篇文章“主动加压减压复苏术”；以及美国医学杂志(The Journal of theAmerican Medical Association)Vol.267，No.21，1992年6月3日由Todd J.Cohen等写的一篇文章“心肺复苏术的新方法：主动加压一减压”中均有详细描述。这些文献在这里均被引用作为参考文献。
丹麦哥本哈根的AMBU国际公司1992年9月出版的小册子中题名为“直接使用AMBU心脏泵(AMBUCardioPumpTM)”描述了在ACD-CPR中使用真空置积极地为患者胸腔加压和减压。欧洲专利申请No.0509773A1也公开了这种AMBU心脏泵。这些文献在这里均被引用作为参考文献。
                   本发明的概述
本发明提供了用于在进行心肺复苏时增加给胸部加压减压导致的心肺循环的方法和装置。这些方法和装置可与任何通常可接受的CPR方法或ACD-CPR技术相结合使用。最好这些方法和装置与ACD-CPR结合使用。
本发明通过在减压阶段阻止空气流入患者的肺中促进心肺循环。这提高了患者胸部减压期间的胸内的负压值，并延长了负压持续时间，亦即，提高了胸内压力低于或负于周围静脉系统内的压力的持续时间和程度。这样在减压期胸内压力的平衡更大程度上是靠增加静脉血液回流达到，而不是通过空气经过患者呼吸道迅速进入胸腔达到。于是，通过增加流入心肺的静脉血加强了心肺循环。
在一具体实施例中，阻碍空气流入患者的肺中是通过在CPR的减压阶段减少或阻止换气来实现的。该方法采用节流或限流构件，诸如在换气管的腔内设置限流口或与换气管串联限流口，或者在换气管的支管内设置压力反应阀以阻碍空气流入。当胸内压力下降到临界值以下时，压力反应阀被偏压打开，允许空气流入。为了给患者适当换气，最好该方法能在患者胸部加压后通过换气管周期性地给患者换气。当进行周期性的换气时，空气可以穿过阻尼设施也可以象另一实施例中那样通过阻尼设施的旁路装置。
一个典型实施例采用一面罩罩住患者的嘴和鼻子。该面罩具有在给患者胸部减压过程中阻碍空气流入患者呼吸道内的装置，例如，或者是上面所述的一限流口或一阀。
在具体的实施例中还进一步设有用于在患者胸部加压期间阻碍空气离开肺的装置，以便通过在加压阶段加大胸腔内的正压，而进一步促进心肺循环。
当根据本发明进行心肺复苏以促进循环时，操作者向患者的胸部加压，以迫使血液流出患者的胸腔。然后通过积极地提拉胸部(通过ACD-CPR)或通过胸部借助于自己的弹性扩张(通过常规的CPR)给患者的胸部减压，使静脉血从周围的静脉系统流入心脏和肺部内。在减压阶段，阻止气体流入患者的肺内，从而增大胸内的负压，并延长胸腔内压力低于周围静脉血管系统的压力的时间。这样，促进了静脉血从周围静脉系统流入心脏和肺部。这是由于胸腔内压力平衡是增强静脉回流的结果而不是完全经过气管流入的结果。在具体实施例中，患者胸部的加压和减压可通过对着患者的胸部按压一施压装置以压缩胸部，和提拉施压装置以使得患者的胸部有效扩张。
根据本发法的促进心肺循环的装置包含一经改进的气管插管，它有一限流件，用于在胸减压期间阻止空气流入患者的肺。依据本发明的第二装置提供一经改进的空气传输系统，它包含一压缩结构，该结构有一包含在口内或附着到它的开口上以阻止气体流到患者肺的限流件。而且，设置一连接件，用来将该压缩结构接合到患者呼吸道上，优先考虑在该结构上设置面罩或气管插管。
本发明的另一方面在于，设置一阀系统，用于在进行心肺复苏时控制进入患者的肺内的系统。该系统包括一壳体，它具有一上游区和一下游区。在上游区和下游区之间设置一装置，用于在下游区的压力小于上游区的压力时，阻止空气从上游区流到下游区。通过这种方式，在给患者胸部减压过程中阻止空气流入患者的肺，从而强迫更多的静脉血流入胸部，增加身体重要器官的灌流量。还设置一装置，用于在给患者换气时，允许空气流入下游区。这样，在治疗过程中，可给患者进行充分地换气。
尤其是，阻止装置包含一阀，该阀在下游区的压力小于上游区的压力时防止空气从上游区流到下游区。该阀最好包括一隔膜，在下游区的压力小于或等于上游区压力时，它关闭。这样的结构能防止在给患者胸部减压期间空气流入患者的肺内，而允许在压缩期间空气从患者的肺内排出。最好，隔膜由柔软的薄膜构成。或者，隔膜做成一球。
另一方面，隔膜被偏置，使得在下游区压力为约2cm H2O或更大时，最好在2cm H2O至4cm H2O时，开启。如此偏置隔膜在向患者胸部加压期间可增加胸内压力，以进一步增加身体重要器官的灌流量。
本发明更进一步方面在于，允许空气流入下游区的装置包括一用于在空气注入上游区以便使患者换气的时候打开隔膜的装置。打开隔膜的装置最好包括一邻近隔膜的环境压力区。当空气注入上游区时，上游区内的压力增加，从而将隔膜吸入环境压力区，从而允许空气流入患者的肺。
在另一方面，允许空气流入下游区的装置包括一位于下游区的可人工操纵的阀，一旦自主循环恢复，可人工打开该阀以允许空气流入下游区。这样，当患者开始呼吸时，抢救人员可人工打开阀。或者，允许空气流入下游区的装置包含一位于下游区的压力反应阀。当下游区的压力降到通常在-5cm H2O到-60cm H2O范围内的临界值以下时，该压力反应阀允许空气流入下游区。该压力反应阀的优点在于给患者提供换气的同时，仍采用隔膜，以提高胸内的负压程度和延长负压持续时间。
另一方面，本发明的系统在壳体的上游区设有一出气口，以便从壳体中排出空气。在该出气口设有一阀，以防止空气通过该出气口流入该壳体。这样，患者排出的气体顺次通过出气口从壳体中排出。更进一步地说，设置防止在给患者换气向壳体注入空气期间空气通过出气口排出的装置。最好，空气从一呼吸装置如囊式吸呼机、人工呼吸机等装置或通过接口器具口对口呼吸注入壳体内。
本发明的更进一步方面在于设置一气管插管或一密封的面罩或一喉罩或其它气道管或类似物，并将它们连接到壳体的下游区接通患者呼吸道。气管插管或类似装置用于插入患者的呼吸道内，以便于将阀系统方便地附着到患者身体上。
通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，将更易于了解本发明的特点和优点。
                       附图的简单描述
图1是曲线图，表示根据本发明在给患者的胸部增压和减压时，胸内压力随时间变化的曲线；
图2A所示为，根据本发明对患者胸部加压时，换气管路气流示意图；
图2B所示为，根据本发明对患者胸部减压时，换气管路内气流示意图；
图3示意地表示了依据本发明的用于阻止空气流入患者肺的装置的第一实施例；
图4A示意地表示了依据本发明的用于阻止空气流入患者肺的装置的第一实施例；
图4B示意地表示了图4A中带有一普通吸入/呼出接口装置；
图5A是一用于本发明的防止空气流入的装置中的单向阀的示意图；
图5B是图5A中的在ACD-CPR停止后保持打开的单向阀的示意图；
图5C是在本发明的管内压力未到临界压力前处于关闭状态的单向阀示意图；
图6A是本发明使用的用一弹簧偏置的吸气阀和用弹簧偏置的呼气阀的示意图；
图6B表示图6A中在空气流出期间阀的动作示意图；
图6C表示图6A中在空气流入期间阀的动作示意图；
图7是本发明的用弹簧双向偏置的吸气呼气两用阀示意图；
图8是本发明的和一限流装置一起使用的限流口的示意图；
图9是本发明的用于阻止空气流入患者的肺内的装置的典型实施例的示意图；
图10A-10C是本发明的另一实施例的示意图，该实施例通过一旁路阀给患者周期性的换气；
图11是本发明的用于控制流入患者肺内气流量的典型阀系统的示意图，图中的阀系统在向患者胸部加压期间，将空气从患者的肺中排出；
图12表示图11中的阀系统处于对患者的胸部减压或令其胸廓自然扩张期间；
图13表示图11中的阀系统带有一压力反应阀，在给患者胸部减压期间，当患者胸内的负压超过一临界值时，它被打开；
图14表示图11中的阀系统带有一隔膜，当给患者换气而向壳体内注入空气期间，该隔膜被打开；
图15表示图11中的阀系统带有一可人工操纵的阀，一旦恢复自主循环，可打开该阀，以便空气进入患者的肺内；
图16A是本发明的典型阀系统的局部剖视侧视图；
图16B是图16A中的阀系统的导流件和有窗的固定件的俯视图；
图16C是图16A中的阀系统的另一变化实施例；
图17是一阀系统的又一实施例，该阀系统有一充当隔膜的球。
                      具体实施例的详细描述
本发明提供用于在进行心肺复苏时加强胸部加压和减压导致的心肺循环的方法和装置。这些方法和装置可以和任何有目的地调节胸腔内的压力以改善心肺循环的CPR方法联合使用。例如，本发明可帮助改善标准人工操作的CPR、“负压马甲式(vest)”CPR、带有Hiack最近描述的振荡器换气系统的CPR(其工作原理类似铁肺装置)、腹部介入正负压CPR以及ACD-CPR技术。尽管本发明可改进上述所有的技术，但下面描述主要针对改进ACD-CPR，以便简化描述。然而所要求保护的方法和装置不仅仅限制到ACD-CPR技术上。
ACD-CPR改善心肺循环的良好效果通过用一施压装置积极地向患者胸部加压而得以实现。最好，该施压装置是附着在患者的胸部的吸附式装置，如丹麦哥本哈根的AMBU公司提供的AMBU心脏泵，在正压相结束后，施压体吸引并提拉患者胸壁使胸腔扩张，积极地使患者的胸腔内减压。这种积极正负交替施压的结果增加了按压期间的胸腔内压力，和减压步骤期间的胸腔内的负压，从而促进血液充氧过程和加强心肺循环。ACD-CPR技术在美国心脏杂志Vol.124，No.5，PP.1145-1150，1992年11月由Todd J.Cohen等写的一篇文章“主动加压一减压复苏术”，美国医学杂志(The Journal of the American MedicalAssociation)Vol.267，No.21，1992年6月3日由Todd J.Cohen等写的一篇文章“心肺复苏术的新方法：主动加压—减压”，以及J.Schultz，P.Coffeen等写的“循环”(1994年89：684-693)中均有详细描述。这些文献均被引用作为参考文献。
本发明与ACD-CPR技术相结合尤其有用。具体地说，本发明通过提供阻止空气流入患者肺内而提高患者胸部减压期间的胸腔负压，从而增大胸(包括心脏和肺)和周围静脉系统之间的压力差值和持续时间的方法和装置而改善ACD-CPR。增大胸内的负压值同时阻止气体流入呼吸道内，从而促进静脉血流入心脏和肺内，改善心肺循环。
就广义来说，本发明阻滞患者的气道，阻止在ACD-CPR的主动减压步骤中外来空气流入患者的肺，以增大胸廓内的负压和维持负压持续时间，在主动减压和后续的加压阶段，促进血液充氧和加强心肺循环。可通过适当的装置或机构例如通过气管插管、附设在气管插管上的装置、面罩、用在口对口救生中的接口、口咽气道、喉罩气道以及类似物阻滞患者呼吸道也就是说阻止气体流入。
本发明的更进一步方面是为了给患者换些气允许被阻止的空气，在ACD-CPR的主动减压阶段流入患者的肺，而同时仍能增大胸内的负压的程度和持续时间以增加血液充氧。阻止空气流入患者的肺可通过诸如阻尼孔、单向阀、弹簧偏置阀或其它的阀的限流件来实现，上述限流件设定在胸腔内负压在0cm H2O至-100cm H2O的范围开启。设计成在临界压力值打开的阀可以是固定不变的，也可以是变化的，亦即，阀打开时的压力可以调节，也可以是固定不变的。
类似地，本发明的另一方面是在向患者胸部加正压期间，阻止空气离开患者的肺，以便通过增大加压期胸内压力促进心肺循环。通常，在胸内正压处于大约2cm H2O至50cm H2O范围时，阻止空气离开肺。
本发明的另一方面是在ACD-CPR过程中给患者换气。在每隔2至10次按压给患者进行一次换气，最好是每隔5次按压，这样为患者提供充足的新鲜空气，用于与肺内的血液进行充分的气体交换。给患者换气可通过合适的装置或方法，如通过口对口救生、可压缩或压瘪的结构、换气气囊如AMBU气囊或类似物，来完成。换气可叠加在加正压阶段以便进一步增大胸内的正压。而且，周期性的换气既可通过阻尼设施来完成，也可通过绕过阻尼设施完成。
现在参看图1，图中表示了在对患者的胸部加压和减压时，胸内的压力随时间的变化曲线。区域10代表在ACD-CPR的压缩阶段期间的胸腔压力值。斜线区12代表没有限制空气流入患者肺的限流装置的ACD-CPR的减压阶级期间的胸腔的负压力。双斜线区14代表当根据本发明患者呼吸道在ACD-CPR的减压阶段被阻滞时胸腔的负压增加值。在减压阶段胸内的负压增加意味着更多的静脉血被迫从外周静脉系统流入胸部。因此，相应地更多的血被充氧，在下一加压阶段，更多的血被迫从胸部出来。
在一典型实施例中，通过在患者的嘴和鼻上放置一换气罩可在给患者胸部减压期间防止空气流入患者的肺。换气罩也有一附着其上的压力反应阀，直到患者的胸腔内的负压达到一临界值时才允许空气流入患者的肺。而且在面罩和压力反应阀上还附有换气源，以保证给患者换气。换气源可以是适合给患者换气的任何合适的装置或设备。最好，换气源是AMBU气囊式人工呼吸机。当需要换气时，可挤压AMBU气囊，迫使空气进入患者的肺。美国专利No.5,163,424描述了AMBU气囊式呼吸机，该专利被引用作为本发明的参考文献。
在另一实施例中，最好是AMBU气囊的换气源用来和经改进的气管插管联接使用。压力反应阀或其它限流元件放置在AMBU气囊和气管插管之间。最好，阀位于连接AMBU气囊和气管插管的管内。气管插管和带有匹配器的AMBU气囊的结合体可包含在“换气管”的定义内。在对患者进行ACD-CPR之前，将气管插管插入患者气管。在给患者的胸部减压期间，直到胸廓内的压力达到临界值后，阀才允许空气流入患者的肺。此外，AMBU气囊也可用来在预定时间给患者换气。在该实施例中还包括一单向呼气阀。该阀允许在压缩阶段患者呼出空气。在第一两个实施例的变体中，也可在AMBU气囊或相当的换气源和面罩或气管插管之间插入压力反应呼气阀。该阀以与限制空气流入患者肺内的压力反应阀相似的方式工作。然而，压力反应呼气阀的作用却是在ACD-CPR的加压阶段限制空气从患者的肺流出。等同阀是丹麦哥本哈根的AMBU公司提供的PEEP阀。在加压期使用这种压力反应呼气阀可进一步增加胸内的压力，从而迫使更多的血流出胸腔。
在另一变化实施例中，使用一经改进的气管插管限制积极加压阶段空气流入患者的肺。气管插管包含一限流件，用来阻止空气流入患者的肺内。当将气管插管插入患者的气管并积极给患者的胸部减压时，限流件阻止空气流入患者的肺，减慢胸内的压力升高速度，从而增加血液充氧。
在ACD-CPR过程中使用经改进的气管插管时，通常还要周期性地给患者换气以增加其气体交换。借助于经改进的气管插管，这种人工换气可通过在气管插管的开口处放置一换气源迫使氧气通过气管插管进入患者的肺来完成。
现在参看图2A，它示意地表示了依据本发明在患者的胸部加压时通过换气回路20的气流。在ACD-CPR期间，胸部被加压，迫使空气从肺内流出。空气可以通过换气回路20中的单向呼气阀22流出。
现在参看图2B，表示在给患者胸部减压时，通过换气回路20的气流。当患者的胸部被主动减压时，胸内产生负压。当该压力达到临界值时，吸气阀24将打开，使得空气通过换气回路20进入患者的肺。空气先要通过一换气阀26进入换气气囊28然后进入换气回路20。当胸内的负压达到临界值时，来自换气气囊28的空气流过吸气阀24。换气气囊28也可在ACD-CPR过程中需要时用来手动操作给患者换气。
对成年人来说，结合图2A和2B所描述的方法，要求胸部每施压一次被压低大约3.5cm到5cm，每分钟按压大约60到100次。
下面参照图3，图3图示了本发明的阻止空气流入患者肺内的装置35的第一变化实施例。装置35包含一气管插管36，后者放入患者的气管内，提供换气通道。与气管插管36相连的是转换导管38，后者将气管插管36连接到换气气囊28上。尽管气管插管36如图所示与换气气囊28相连，但气管插管36可单独使用成与换气气囊28结合使用。换气气囊28可以是任何形式的能给患者换气的换气源，例如可压缩的或可收缩的结构。最好，换气气囊28由AMBU气囊式呼吸机组成。连接在换气气囊28的端部的是一单向呼气阀26，换气阀26作用是将空气引入装置35。连接在转换导管38上的是一压力反应吸气阀24。该吸气阀24被偏置，以便当患者胸内的负压达到临界值时它可打开。如图所示，装置35中仅包括一个吸气阀24。然而本发明不仅仅限制为只有一个吸气阀24。另外，可以是许多个吸气阀24串联与转换导管38相连。吸气阀24也不仅仅限制在与转换导管38的中心相连，而是可以位于沿着转换导管38的任何地方上。吸气阀24可以是永久固定在换气气囊28或转换导管38上，也可以是可拆卸的。另外，吸气阀24还可以连接在换气气囊28本身上或者连接在气管插管36上。
装置35也包含一单向呼气阀22，使空气能够从患者的肺乎出。这通常发生在ACD-CPR的加压阶段。为确保从患者的肺呼出的空气将通过呼气阀22排出，可在吸气阀24和呼气阀22之间放置一单向鱼嘴阀37(最佳的阀)或任何其它形式的单向阀。另外，吸气阀24本身也可以作为一单向阀。在上述两种情况下，从气管插管36流向换气气囊28的空气都会被迫通过呼气阀22排出。
装置35也可以修改成包括位于气管插管36和转换导管38之间的阀39(未图示出)。该压力反应呼气阀以与吸气阀24相反的方式工作。具体地说，该压力反应呼气阀被偏置为，在ACD-CPR的加压阶段，仅在胸内的压力达到临界值时，空气才能从患者的肺呼出。在加压期间内压力反应呼气阀39引起的胸内压力增加可有助于迫使更多的血从胸腔流出，并减少肺不张。
换气气囊28的目的是在ACD-CPR期间保证给患者换气。如果换气气囊28是一AMBU气囊或用来换气的类似气囊，仅用人手挤压AMBU气囊即可给患者换气。这样可根据需要压迫空气进入患者肺内。
参照图4A，图4A图示了本发明的用于阻止空气流入患者肺内的装置的第二实施例。该实施例是变化了的经改进的气管插管。因此，该第二实施例包含一气管插管36，它有两个位于它最接近的端部的支管。第一支管是出气支管40，第二支管是吸气支管42。位于出气支管40内的是一单向压力反应呼气阀44，后者工作方式与结合图3所描述的工作方式大体相似，只是呼气阀44特别地设计成单向阀。位于吸气支管42内的是一单向压力反应吸气阀45，与结合图3所描述的一样，用来阻止空气流入肺内，只是吸气阀45特别设计成作为单向阀。如图中所示，吸气支管42和出气支管40内均有一O形环46，下面将对它进行讨论。吸气阀45和呼气阀44均设计成单向阀，从而在加压阶段，只有当胸内的压力达到临界值时，空气才能通过气管插管36从肺中呼出。此时，呼气阀44打开，通过出气口40空气从患者排出。在减压期间，如果胸内的负压，未达到临界值前空气就不能通过气管插管36流入患者的肺，胸内负压达到临界值时，吸气阀45打开，使空气流过吸气支管42进入患者的肺内。由于单向呼气阀44的存在，空气不能通过出气支管40进入。
如果吸气支管42与一换气源如换气气囊相连，蹴可以用图4A和4B所示的实施例进行换气。
当挤压换气气囊时，空气通过吸气支管42流入，流过气管插管36，进入患者的肺内。在该实施例中，呼气阀44设计成在换气期间，呼气阀44暂时保持关闭状态，以防止通过吸气支管42流入的空气通过出气支管40逃逸出去。
图5A是用在本发明的防止空气流入的装置中的单向吸气阀45的示意图。吸气阀45的作用是仅允许空气沿一个方向流动。如图所示，用弹簧偏置的吸气阀45完全打开。然而，本发明在弹簧偏置的吸气阀45及弹簧偏置的呼气阀44未完全打开时也能很好起作用。成功地完成ACD-CPR后，位于吸气阀45上的O形环46被重新定位，使吸气阀45保持打开状态，如图5B所示。O形环46的这种定位的作用是，在患者恢复自主循环后，不再需要吸气阀45时，流向患者的气流畅通无阻。患者恢复自主循环后，O形环也以类似方式把单向呼气阀44锁定在开放位置。图5C表示处于关闭位置的单向吸气阀45。当关闭时，通过吸气阀45的气流被堵塞。
图6A表示用弹簧偏置的吸气阀47和用弹簧偏置的呼气阀48。吸气阀47和呼气阀串联，可用在结合图3所讨论的第一实施例中，或结合图9讨论的优选实施例中。如图6C所示，在积极减压阶段，吸气阀47被偏置使它在胸内的负压达到临界值时打开。在ACD-CPR的加压阶段，在胸内的压力达到临界值时出气阀48打开，使空气从患者的肺中排出，如图6B所示。由于吸气阀47和出气阀48均不是单向阀，必须使用图3中所讨论的与单向出气阀22相连的鱼嘴阀37。也可使用与单向出气阀相连的鱼嘴阀的原理类似的其它阀。图6A-6C仅图示了一吸气阀24和一正呼气未压阀44。然而，也可采用多个吸气阀47和/或呼气阀48以固定不动或可拆卸的方式串联，以阻止空气流入和流出。
尽管图6A-6C中所示的阀是用弹簧偏置的，任何其它设计原理相似的阀也可代替其等同工作。使用图6A-6C中公开的这些阀仅是一个实施例，依据其它方法和材料构成的阀也在本发明的保护范围内。
如图7所示，吸气阀47和出气阀48可联结起来组成一结合阀49。结合阀49以结合图6描述的两个阀47、48相似的方式工作。
图8表示一限流口58，用来阻止从患者的肺部流入及流出空气。限流口50用来在ACD-CPR的减压阶段，防止空气流入患者的肺，从而增大胸内的负压。在加压阶段，限流口50用来限制空气从患者的肺流出，从而增大患者胸内的压力。
图9表示本发明的用来阻止空气流入患者肺的典型实施例。如图中所示，装置51包含一换气气囊28，它通过一吸气阀24和一出气阀22与一面罩52相连。尽管图中所示面罩52与换气气囊28相连，但面罩52也可单独使用，或与换气气囊结合使用。吸气阀24和出气阀22之间是一单向鱼嘴阀37或任何其它类型的单向阀，以防止空气从患者的肺中出来流进换气气囊28。换气气囊28还包含一单向换气阀26，用于使空气流入装置51。该典型实施例以与结合图5所描述的第一实施例相似的方式工作。然而，与图3中将一气管插管36插入患者的气管不同的是，将面罩52罩在患者的嘴和鼻子上。也可用一面部条带54(未图示出)包住患者的头，以便将面罩52固定到患者的面部。
装置51最好和一口腔气道装置(未图示出)相结合使用，以防止患者的气道被堵塞，例如被患者的舌头堵塞。口腔气道装置可以是任何一种可用来防止患者舌头向后滑动堵住气道的装置。最好，口腔气道装置可以是弯曲的并由塑料制成，可以附着在装置51上也可以不附着其上。
在ACD-CPR的减压阶段，通过临界吸气阀24阻滞空气进入患者肺内，增大了胸内的负压。在加压阶段，空气可以通过出气阀22从患者肺内排出。而且，可通过人工挤压换气气囊28在ACD-CPR期间给患者换气。相应地，该优选实施例用来通过增大胸内的负压而迫使更多的血液从外周静脉血管流入胸部，从而促进心肺循环。
图10A-10C表示本发明的另一实施例，可以旁路气道阻滞装置给患者换气。该实施例包含一换气管60，它有一近端62和一与患者相连的远端64。换气管60有一单向旁路阀66和一单向压力反应阀68。换气管60还可有一附着在旁路阀66上的手动开关70，该开关70延伸穿过换气管60的一侧。如图10A所示，开关70可以设定在关闭位置，以便当超过阀68的临界压力时，单向压力反应阀68打开。此时，阀68打开以便给患者换气。如图10B所示，可以通过手动地将开关70放置在打开位置，以便打开旁路阀66，使空气完全绕过单向压力反应阀68流向患者。图10C表示不让手动开关70起作用时旁路阀66的工作情况。这里，抢救人员在没有来自如图10A所示的阻尼设施的阻力下，为患者进行换气，旁通阀66仅在管62的近端处的压力大于大气压(0mm Hg)时才打开，最好是在大约0mm Hg到5mm Hg范围内打开。在给患者胸部减压期间，单向旁通阀66保持关闭，除非超过大气压力时才打开。这样仅在抢救人员进行的换气使管62的近端处的压力超过大气压时，才能给患者换气。单向旁路阀66的功能可以由许多现有技术中公知的不同的临界阀形式来完成。
依据本发明的另一方面，提供一典型的阀系统，用来增大CPR的减压阶段的胸内的负压值和延长持续时间，而同时又能保证给患者进行充分的换气。阀系统用来在减压期间通过阻止或禁止空气流入患者的胸腔而减慢胸内的压力平衡速度。以这种方式降低胸内的压力使冠状动脉灌流压力增大，并且迫使更多的静脉血流入胸内。该阀系统可用在各种胸内压力可有意调整以改善心肺循环的CPR方法中，包括“负压马甲”CPR、带有Heimlich换气系统的CPR、腹部介入式加压一减压CPR、标准人工CPR以及类似物，但我们将发现它和ACD-CPR一起使用作用最大。
参看图11-15，为阀系统100的典型实施例示意。阀系统100包括一具有一上游区102和一下游区104的壳体101。保持在上游区102和下游区104之间的是一隔膜106。该隔106最好是柔软的或弹性薄膜，其保持在下游区104上方，当下游区104压力小于上游区102压力时，阻止来自上游区102的空气流入下游区104，除了当给患者换气时，上游区102的压力为正压，亦即，大于大气压之外。阀系统100还包括一具有一插棒110的阀108。后面将更详细描述，阀108打开时可给患者换气。阀108可通过手动操作轴向移动打开，或者也可在下游区104的压力达到或超过一临界值时自动打开，或者两者兼用。上游区102包含一吸气口112和一出气口114。通过吸气口112，空气输送进入壳体101，而通过出气口114排出壳体101的空气。在吸气口112和出气口114之间设有一折叠阀116或一鱼嘴阀或类似物。如后面详细描述的，折叠阀116用来在给患者换气时防止从出气口排出的空气注入吸气口。一过滤器117用来过滤注入壳体101的空气。还可以在下游区设置一过滤器119，以防止大量体液进入系统100。
图11表示了在向患者胸部加压阶段，阀系统100的运行。随着患者的胸部被按压，患者肺内的空气被压迫出来进入下游区104。强迫进入下游区104的空气正对着隔膜106，迫使106进入环境压力区118。然后，下游区104的空气逸出进入上游区102，在那里，它通过出气口114排出。隔膜106还可以被偏置，使得下游区104的压力为2cm H2O或更大，最好是大约2cm H2O到4cm H2O时它才被迫进入环境压力区108。
图12表示了在给患者胸部减压或患者胸部处于自然扩张状态期间，阀系统100运行。当患者的胸部被提拉(或任其自行扩张)，从下游区104吸入的空气，进入患者的肺，从而降低了下游区104的压力。区102和104之间产生的压力差保持隔膜106在下游区104上，以防止来自上游区102的空气流入下游区104。这样，就阻止了在患者胸部减压阶段空气流入患者肺内，从而降低了胸廓内的压力以增大冠状动脉灌流压力并且迫使更多的静脉血流入胸内。
图13-15图示用阀系统100给患者换气的各种方法。图13表示在患者的胸减压期间在达到临界胸内负压后，空气流入下游区104，进入患者的肺。以这种方式换气的优点在于能采用该阀系统100使胸内的压力至少达到临界值，以促进血液流入心脏和肺部。一旦达到这样的压力，就允许一些空气流入患者的肺，给患者换气。
通过将阀108作成临界阀，当胸廓内的压力达到临界值时，就允许空气进入下游区104。阀108可以是多种形式的阀，但它具有一主要功能，亦即在达到胸内临界压力时，允许空气流入下游区104。这最好通过将插棒110作成可向一方向弯曲来实现，以便当下游区104的压力达到或超过临界值时，插棒110弯曲以在上游区102和下游区104之间提供一开口126。当插棒110弯曲时，空气从低压力的上游区102流入下游区104，进入患者的肺。因此，插棒110充当一单向阀，当达到临界值时，允许空气从上游区102流入下游区104，但是不允许空气从下游区104流向上游区102。最好，当下游区104内的压力处于约0mm H2O到50cm H2O范围内，最好是约20cm H2O到40cm H2O，尤其是在约30cm H2O时，插棒110弯曲以打开气道。另一种方式是，阀108放置在下游区104内，以便当阀108打开时，空气径直从大气中流向下游区104。
图14图示通过向上游区102注入空气而给患者换气。当空气通过吸气口112注入空气时，空气流入折叠阀116，将阀116顶在壁120上，使它盖住壁120上的孔122，防止空气流过出气口114。当折叠阀116关闭时，空气流过阀116的壁124进入上游区102。或者，用一鱼嘴阀代替折叠阀116。一旦空气注入上游区102，上游区102内的压力比环境压力区118内的压力大，使得隔膜被吸入环境压力区118内。这样在上游区102和下游区104之间产生了一开口，允许空气流入下游区104，进入患者的肺。最理想的是，每按压胸三至七次左右，最好是每按压胸大约五次，就向吸气口112注入空气，为患者进行人工换气。
图15图示一旦恢复自主循环，阀系统100的形状。当患者的循环恢复时，通过移动阀108，使得插棒110从孔隙126中移出来而人工打开阀108。这样上游区102和下游区104设置成相连通，从而空气可以在两区102、104之间自由交换。尽管图中所示阀108延伸穿过上游区102，阀108也可沿下游区104放置在任何一地方。
阀108也可作成一压力反应阀(参见图13)，一人工可操纵的阀(参见图15)，或两者兼有。而且，阀系统100也可以带有两个或多个类似阀108的阀。例如，一个阀设计成不可移动地固定在壳体101内，带有一压力反应插棒110 ，而另一阀安装成可移动。这样，带有可弯曲的插棒的阀作用相当于压力反应阀，当压力达到临界压力时打开，而可移动的阀作用是当患者恢复自主循环后，通过人工操纵使得区102和104相连通。
参照图16A和16B，描述了阀系统130的典型实施例。阀系统130由一壳体132构成，壳体132有一吸气口134、一出气口136以及一输送口138。在出气口136内有一单向阀140，它用来允许空气从壳体132流出，并从出气口136排出。在吸气口134和一出气口136之间设置一折叠阀140，以防止注入吸气口134的空气通过出气口136排出。最好，吸气口134作成可附着到呼吸机上，诸如气囊式呼吸机(包括AMBU气囊)、换气器、用于通过系统130口对口呼吸的接口或类似物上。输送口138最好作成与一气管插管或其它气道管、密封面罩、喉罩等等相连。
在壳体132内有一上游区142、一下游区144以及一环境压力区146。有一隔膜148将上游区142和下游区144隔开。隔膜148最好由一弹性材料制成。壳体132在下游区最好是筒形，在环境条件下，隔膜148搁靠在筒上。在给患者胸部减压期间，下游区144内压力减小，将隔膜148吸在筒的端部上，以防止上游区142和下游区144之间空气交换。在压缩患者胸部期间，强迫隔膜148进入环境压力区146，空气被迫进入下游区144，以便从患者胸部排出的气体能通过出气口136排出。
最好参见图16B，阀系统130还设有开窗的紧固件150，一方面，它充当将隔膜148保持在下游区144上的紧固件。另外，该紧固件150还提供了环境压力区146。在紧固件150上设有多个窗口152，使空气能够通过紧固件150进行交换。紧固件150还包含一导流板154，用来引导窗状紧固件150周围的空气。在壳体132内设置有各种其它导流板156，用于引导区142和144之间的空气流动。在壳体132内设置一过滤器158，用于过滤注入壳体132内的空气。也可选设一过滤器159，以防止大量体液进入系统130。
阀系统130还包含位于下游区144的临界阀160。当下游区144内的压力小于临界值时，临界阀160就打开，以便空气可流入下游区144。临界阀160包括一弹簧，其结构设计为当压力达到临界值时伸长。临界阀160也可采用与阀110类似的结构。也可采用其它形式的在达到临界胸内压力时使空气进入下游区144结构。例如，在另一实施方案中，隔膜148设计成具有临界阀功能，以便当胸内的压力达到临界值时使空气能够流入患者的肺。隔膜148可以用弹性材料制造并在其周缘设置一个或多个孔而制成临界阀。当隔膜搁靠在形成下游区144的圆筒上时，孔位于圆筒的周缘之外，处于上游区142内。当下游区144产生真空，隔膜被吸进下游区，直至孔铺展在筒上，并与上游区142和下游区144重叠。这样，当下游区144压力达到临界值时，在区142和144之间提供了一条流动通道。图16C表示了临界阀111的另一实施例。阀111用枢轴安装在下游区144内，并用一弹簧113偏置着关闭。当下游区144内的压力达到临界压力时，弹簧113被压缩，空气被吸入下游区144。
再回过头来参看图16A，临界阀160可根据需要设置在壳体132的上游区142。临界阀160还进一步可根据需要带有一开关，用于在患者恢复自主循环时可打开阀160。这样在需要时，抢救人员可打开阀160，从而能为患者肺部自由交换空气。在图16C所示的另一个实施例中，紧固件150可滑动地安装在壳体132内，以便紧固件150能被竖直升起，以便在患者成功恢复正常呼吸时，可从下游区144抬起隔膜148，从而使得空气自由地流向患者。通过将紧固件150附着到可滑动的附加件133上而能可滑动地安装在壳体132内。最好，使构件133包含吸气口134和出气口136(构成一体)从而为移动构件133以打开或关闭隔膜148提供易于控制的表面。如果隔膜148也作成前述的临界阀，那样就可不需要阀108或111了。
壳体132可方便地制作成几部分，在各连接处连接起来即可。这样，壳体可拆开以便和其它装置连接，或维修，或清洁等等。例如，可在过滤器158附近设置一连接处，以便方便地可拆卸地连接具有吸气口134、阀140以及出气口136的壳体组成部分，或者，也可在紧固件150附近设置一连接处，以便很容易接近紧固件150，进行清洁。
阀系统130可方便地与各种CPR过程中有用的装置相联结。例如，阀系统130可并人呼吸器气囊内，如AMBU气囊内。或者，阀系统130可作为具有呼吸机气囊和气管插管或其它气道管的呼吸机回路中的一部分，阀系统130可位于气囊和管之间。另一实施方案中，阀系统130可单独联接到一气管插管上。或者，阀系统可以合并人面罩、口咽气道、喉罩或其它换气装置。
参照图17，描述一变化了的阀系统164。该阀系统164如图所示，其运行基本与阀系统100相同，不同之处在于，阀系统164包括一球或一球形构件166作为隔膜。在给患者胸部减压期间，下游区168的压力低于上游区170的压力，这样，球166就被吸在下游区168上。可根据需要，在阀系统164内设置一弹簧172或其它偏置机构，以便在按压患者胸部期间，将球166保持在下游区168上，直至下游区168的压力达到或超过临界压力，如前所述。
尽管为了使本发明更易于理解，上面详细描述了本发明的优选实施例，但是显然实践中进行适当地变化和修改仍然在本发明所要求的范围内。

Claims (34)

1.一种经改进的气管插管，  它具有一适于插入气管的管和至少一根用于传输气体的支管，其特征在于，它还包含：
一位于第一支管内的用于阻止气体通过所述管的支管流入的压力反应阀，该阀具有一打开状态和一关闭状态，阀被偏置保持在关闭状态，直到管内的压力下降到-5cm H2O到-60cm H2O的胸内临界压力以下，此时，阀打开到打开状态，以使得气体被动地通过所述阀流入患者的肺中，而在关闭状态下增大患者胸部减压期间胸内的负压并延长负压持续时间，以便在进行心肺复苏时促进静脉血从周围的静脉血管系统流入心脏和肺。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包含一用于使呼吸气体绕过压力反应阀为患者换气的装置。
3.一种经改进的输送预定体积呼吸气体的系统，其中的可压缩结构具有第一开口和第二开口、一用于吸气的包含在第一开口内或附着在第一开口上的单向阀、以及位于第二开口的用于输送预定体积呼吸气体的装置，其特征在于，它包含：
以固定或可拆卸的方式将所述可压缩结构接合到患者身上的装置；以及
包含在所述可压缩结构的第二开口内或附着其上的压力反应阀，它用来阻止气体流入患者的肺，直到胸内的压力降到-5cm H2O到-60cm H2O的临界压力以下，此时，所述胸内压力使得阀打开，以允许气体被动地通过所述阀流入肺中，所述阀在关闭时减慢了患者胸部减压期间胸内压力的升高速度，增大胸内的负压并延长负压的持续时间，以便在进行心肺复苏时促进静脉血从周围静脉血管系统流向心脏和肺。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述压力反应阀位于一根气管插管的支管内。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述接合装置还包括一面罩。
6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述接合装置还包括气管插管。
7.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述接合装置还包括口咽气道。
8.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述接合装置还包括一喉罩。
9.一种在进行心肺复苏给患者胸部加压减压时，用于控制空气流入患者的肺的阀系统，该系统包含：
一具有上游区和下游区的壳体；
位于上下游区之间的压力反应阀，用于在患者胸部的减压过程中防止呼吸气体从上游区流向下游区，直到下游区的压力下降到-5cm H2O到-60cm H2O的临界压力以下，以增加对重要器官的供血，当下游区的压力下降到临界压力下时，阀打开以使气体被动地流向患者的肺部；以及
在给患者换气时，允许呼吸气体流入下游区的装置。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括一用于旁通压力反应阀，以使气体从下游区流向上游区的装置。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述的旁通装置包括一隔膜，在下游区压力小于或等于上游区的压力时，该隔膜闭合。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述隔膜是一柔软薄膜。
13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述隔膜是球体。
14.如权利要求11所述的系统，其特征在于，当下游区的压力为约2cm H2O或更大时，所述隔膜被偏压打开。
15.如权利要求11所述的系统，其特征在于，允许空气进入下游区的装置包含一当向上游区注入空气以给患者换气时用以打开隔膜的装置。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述用以打开隔膜的装置包括一邻近隔膜的环境压力区，其中注入上游区的空气增加了上游区的压力，并迫使隔膜进入环境压力区，从而打开隔膜，允许空气流向患者的肺。
17.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述允许空气流入下游区的装置包含一位于下游区可人工操纵的阀，一旦患者恢复自主呼吸时，可人工打开该阀，使空气无阻尼地流向下游区。
18.如权利要求9所述的系统，其特征在于，它还包含一呼吸器，该呼吸器在上游区与壳体相连，用于向壳体内注入空气以便给患者换气，注入的气体流过一个使气体从压力反应阀无阻力地流入下游区的装置。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，呼吸器包括一呼吸气囊或口部件。
20.如权利要求18所述的系统，其特征在于，壳体包括一位于上游区的出气口，用于从壳体中排出气体。
21.如权利要求20所述的系统，其特征在于，它还包含一位于出气口内的阀，该阀阻止空气通过出气口流入壳体。
22.如权利要求20所述的系统，其特征在于，还包括一个在从呼吸气囊注入空气期间防止空气通过出气口排出壳体的装置。
23.如权利要求22所述的系统，其特征在于，该防止空气排出壳体的装置是一鱼嘴阀。
24.如权利要求9所述的系统，其特征在于，它还包含一在下游区与壳体连接的连接件，用于将壳体连接到患者身上。
25.如权利要求24所述的系统，其特征在于，该连接件包括一气管插管、或一面罩、或一喉罩。
26.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述允许呼吸气体流入下游区的装置包括：
用于将壳体连接到患者口部的连接件；和
在上游区与壳体相连的呼吸器，用于向壳体内注入空气以便给患者换气。
27.如权利要求26所述的系统，其特征在于，该连接件是在下游区与壳体相连的气道管，用于插入患者的呼吸道。
28.如权利要求27所述的系统，其特征在于，该气道管包括一气管插管  。
29.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述呼吸器包括一呼吸气囊或一换气口。
30.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述的呼吸器是一换气管或换气气囊，用于从压力反应阀无阻力地向患者的肺中提供呼吸气体。
31.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述连接件包括一气管插管、或一面罩、或一喉罩，或一口咽气道。
32.如权利要求27所述的系统，其特征在于，还包括可操作地附着在气道管上的面罩或喉罩。
33.如权利要求26所述的系统，其特征在于气体流过一个使气体从压力反应阀无阻力地流入下游区的装置。
34.如权利要求26所述的系统，其特征在于还包括在给患者换气时用于旁通压力反应阀以允许空气流入下游区的装置。
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