CN109152898A - 用于控制通气辅助的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于控制通过机械呼吸机施加于患者的通气辅助水平的装置和方法，其在患者的辅助呼吸期间，测量由患者和机械呼吸机两者产生的吸气体积V辅助，由机械呼吸机提供的吸气体积V通气，以及由机械呼吸机产生的吸气辅助压力P通气。计算压力P通气和体积V辅助之间的第一关系以及压力P通气和体积V通气之间的第二关系。对于多个体积V通气和V辅助，使用第一和第二关系确定体积V通气下的压力P通气和体积V辅助下的压力P通气之间的比率，其中体积V通气等于体积V辅助。将P通气的值乘以相应的计算比率，以计算预测的吸气压力P预测和体积V辅助之间的第三关系。机械呼吸机响应于第三关系以控制通气辅助水平。

Description

用于控制通气辅助的装置和方法
技术领域
本公开涉及用于控制通过机械呼吸机施加到患者的通气辅助水平的装置和方法。
背景技术
在接受机械通气辅助的同时积极参与吸气的急性呼吸衰竭患者中，机械通气辅助与用力吸气同步进行。此外，评估患者的呼吸功能和呼吸负荷，以便充分调整机械通气辅助。传统上，在患者的呼吸肌不活动(例如，由深度镇静和过度通气或麻痹引起的)期间进行患者呼吸系统的力学特性的确定，允许机械呼吸机向患者的呼吸系统施加压力以在没有呼吸肌的推动下使患者的肺充气。获得的数据可以表示为压力/体积曲线，显示给患者呼吸系统充气所需的压力。压力/体积曲线可用于描述患者呼吸系统的力学特性，诸如顺应性(例如ml/cmH2O)或弹性(例如cmH2O/ml)以及阻力(cmH2O/ml/s)。此外，压力/体积曲线的形状提供了关于在吸气阶段期间与患者肺部募集步骤相关的拐点的信息。
在积极参与吸气的机械通气的患者中测量呼吸系统力学特性引入误差，因为患者产生的吸气体积出现在体积测量中，而除非压力传感器(例如食管导管压力传感器)被引入到患者的呼吸系统中以测量肺扩张压力，否则患者的压力不可获得；然而，该测量不包括患者用于扩张胸壁(即患者的肋骨和腹腔)的努力/力。因此，在没有患者的压力测量的情况下，患者自身产生的吸气体积越大，测量的压力/体积曲线的误差越大。
患者呼吸肌的神经激活反映了由这些肌肉施加的力。因此，如果两个非辅助呼吸(无机械通气)具有相同的神经激活，则它们应提供相同的吸气体积(不会有吸气压力)。如果对具有相同的神经激活的两次呼吸中的一次施加机械通气，则辅助呼吸将提供吸气压力(由机械呼吸机产生)并且与非辅助呼吸相比其吸气体积将增加。鉴于两次呼吸具有相同的神经激活，可以假设在两次呼吸期间扩张患者呼吸系统和使肺充气的力是相近似的。然而，应该注意的是，由于肺容积的变化影响肌肉长度/张力并且增加的流动辅助影响力/速度关系，因此在辅助呼吸期间发生对力产生的一些影响。
利用神经激活，使用例如膈膜电活动(EAdi)，膈膜是主要的呼吸肌，需要通过从辅助呼吸(患者+呼吸机吸气体积但仅呼吸机产生的吸气压力)中消除患者的努力和吸气体积产生(在非辅助呼吸期间观察的)来调节/标准化压力/体积曲线，从而实现：1)可靠的压力/体积曲线或关系来描述患者的呼吸系统，以及2)确定需要将患者呼吸系统充气至给定吸气体积所需的机械压力和EAdi。本公开旨在提供具有这种数据的机械通气机的控制器。
发明内容
作为解决方案并且根据第一方面，本公开提供了一种用于控制通过机械呼吸机施加到患者的通气辅助水平的方法，包括(a)在患者的辅助呼吸期间测量由患者和机械呼吸机两者产生的吸气体积V辅助，由机械呼吸机提供的吸气体积V通气，以及由机械呼吸机产生的吸气辅助压力P通气；(b)计算压力P通气和体积V辅助之间的第一关系；(c)计算压力P通气和体积V通气之间的第二关系；(d)对于多个体积V通气和V辅助，使用第一和第二关系，计算体积V通气时的压力P通气与体积V辅助时的压力P通气之间的比率，其中体积V通气等于体积V辅助；(e)将P通气的值乘以相应的计算比率，以计算预测的吸气压力P预测和体积V辅助之间的第三关系；(f)使用第三关系控制机械呼吸机以控制通气辅助水平。
根据第二方面，提供了一种用于控制通过机械呼吸机施加到患者的通气辅助水平的装置，包括(a)至少一个第一检测器，其在患者辅助呼吸期间，检测由患者和机械呼吸机两者产生的吸气体积V辅助，以及由机械呼吸机贡献的吸气体积V通气；(b)由机械呼吸机产生的吸气辅助压力P通气的传感器；(c)压力P通气和体积V辅助之间第一关系的第一计算器；(d)压力P通气和体积V通气之间的第二关系的第二计算器；(e)第三计算器，对于多个体积V通气和V辅助，其使用第一和第二关系，计算体积V通气时的压力P通气与体积V辅助时的压力P通气之间的比率，其中体积V通气等于体积V辅助；(f)使P通气值与相应的计算比率相乘以计算预测的吸气压力P预测和体积V辅助之间的第三关系的乘法器；以及(g)使用第三关系来控制通气辅助的水平的机械呼吸机的控制器。
根据第三方面，提供了一种用于控制通过机械呼吸机施加到患者的通气辅助水平的装置，包括(a)至少一个第一检测器，其在患者辅助呼吸期间，检测由患者和机械呼吸机两者产生的吸气体积V辅助，以及由机械呼吸机贡献的吸气体积V通气；(b)由机械呼吸机产生的吸气辅助压力P通气的传感器；(c)至少一个处理器；和存储器，其耦合到处理器并且包括非暂时性指令，所述非暂时性指令在被执行时使处理器实现：压力P通气和体积V辅助之间的第一关系的第一计算器；压力P通气和体积V通气之间的第二关系的第二计算器；对于多个体积V通气和V辅助，使用第一和第二关系，计算体积V通气时的压力P通气与体积V辅助时的压力P通气之间的比率的第三计算器，其中体积V通气等于体积V辅助；和使P通气值与相应的计算比率相乘以计算预测的吸气压力P预测和体积V辅助之间的第三关系的乘法器；以及(d)使用第三关系来控制通气辅助水平的机械呼吸机的控制器。
通过阅读仅以示例方式的以下示出实施方案的非限制性描述并参考附图，本公开的前述和其它目的、优点和特征将变得更加明显。
附图说明
在附图中：
图1是示出了在具有机械通气辅助(辅助呼吸)的患者的吸气期间的患者膈膜的电活动曲线和在没有机械通气辅助(非辅助呼吸)的患者的吸气期间的患者膈膜的电活动曲线的图表；
图2是示出了在辅助呼吸期间由患者和机械呼吸机两者产生的吸气体积的曲线，在非辅助呼吸期间仅由患者产生的吸气体积的曲线，以及辅助和非辅助呼吸之间吸气体积的差异的曲线(其表示机械呼吸机在辅助呼吸期间对吸气体积的贡献)的图表；
图3是示出了对于患者的辅助呼吸使用不同增益水平的比例压力辅助时，在x轴上表示由呼吸机传递的机械通气辅助压力(P通气)和在y轴上表示由患者和呼吸机两者产生的吸气体积(V辅助)的图表；
图4是示出了使用如图3所示的不同增益水平的比例压力辅助时，在x轴上表示由机械呼吸机(P通气)传递的机械通气辅助压力和在y轴上表示由呼吸机(V通气)产生的吸气体积(即对于与如图3所示的相同的两个辅助呼吸(吸气)由呼吸机和患者两者产生的吸气体积(V辅助)减去患者单独产生的吸气体积(V非辅助))的图表；
图5是包括第一曲线和第二曲线的图表，该第一曲线示出了使用类似于图1-4中所示的方法获得的所得呼吸机压力/体积关系(P通气相对V通气)，以及该第二曲线示出了在呼吸肌麻痹期间呼吸系统获得一定肺容积所需的压力；
图6是包括以下曲线的图：呼吸机的辅助压力相对患者和呼吸机两者产生的体积的曲线、呼吸机的辅助压力相对仅由呼吸机产生的体积的曲线，以及外推的呼吸机辅助压力相对患者和呼吸机两者产生的体积的曲线；
图7是示出了对于没有辅助的呼吸的患者的吸气体积(y轴)相对针对该没有辅助的呼吸的患者的膈膜电活动EAdi(x轴)的曲线的图表；
图8是示出了在匹配的吸气体积下P预测(y轴)相对EAdi非辅助(x-轴)的曲线的图表。
图9是根据一个实施方案的通气辅助水平控制装置的框图。
图10是根据一个实施方案的通气辅助水平控制方法的流程图。和
图11是构成通气辅助水平控制方法和装置的硬件组件的示例配置的简化框图。
具体实施方式
将同时参考图9和10描述通气辅助水平控制装置900和方法1000。
参考图9和10，患者901连接到机械呼吸机902以接受通气辅助。例如，将患者901通过适当的管903插管并连接到机械呼吸机902。或者，插管可以用呼吸面罩(未示出)代替，通过该呼吸面罩将来自机械呼吸机902的通气辅助提供给患者901。具体地，如美国专利5,820,560所述(其全部内容通过引用并入本文)，机械呼吸机902包括用于通过管903和插管或呼吸面罩向患者901供应可呼吸气体的系统(未示出)。
机械呼吸机902由控制器904控制。控制器904可以集成到机械呼吸机902或作为单独的单元提供。而且，通气辅助水平控制装置900可以集成到控制器904或作为单独的单元提供。
在通气辅助水平控制装置900和方法1000中，控制器904可以基于所谓的NAVA(神经调节的通气辅助)机械通气辅助模式，如美国专利5,820,560中所述。NAVA不仅使机械呼吸机902的操作与患者的吸气努力(effort)同步，而且还控制机械呼吸机902以递送正辅助压力，该压力与患者的呼吸肌的电活动，例如患者的膈膜电活动(EAdi)成比例。具体地，由机械呼吸机902提供给患者901的压力辅助的大小通过增益因子来调节，该增益因子将患者的呼吸肌的电活动(例如EAdi)转换为辅助压力水平；这个增益因子就是所谓的NAVA水平。当然，使用除患者膈膜之外的呼吸肌的电活动也在本公开的范围内。同样，使用类似于电活动EAdi的生理信号也在本公开的范围内。
为了在非辅助呼吸期间进行参数测量，控制器904命令机械呼吸机902在该呼吸期间不提供通气辅助(非辅助呼吸)。然后，控制器904向相应的传感器/检测器发信号通知当前呼吸是非辅助呼吸。可以存储来自大量非辅助呼吸的数据以更好地表达这种数据。
以相同的方式，当当前呼吸是辅助呼吸(即，在此期间机械呼吸机902向患者提供通气辅助的呼吸)时，控制器904向传感器/检测器发信号。
在非辅助呼吸期间测量EAdi(EAdi非辅助)的操作1005中，EAdi检测器905测量EAdi非辅助。以相同的方式，EAdi检测器905在辅助呼吸期间在操作1006(在辅助呼吸期间测量EAdi的操作)中测量EAdi(EAdi辅助)。同样，应当注意，使用除患者膈膜之外的呼吸肌的电活动在本公开的范围内。
如美国专利5,820,560所述，EAdi检测器905可包括安装在食道导管上的电极阵列，该食管导管穿过患者的膈膜去极化区域的中心。通过检测电极检测到的肌电图信号的肌电图分量的极性反转来确定患者的膈膜去极化区域的中心位置。在患者的膈膜去极化区域的相对侧上由阵列的电极检测到的第一和第二肌电图信号彼此相减，该减法消除第一和第二肌电图信号的噪声分量，但是将这些第一和第二信号的相应肌电图分量加和在一起产生肌电信号(EAdi)，该肌电信号具有改善的信噪比、具有减小的电极位置引起的滤波效应，并且代表从患者的大脑激发的需求。
图1是示出了在具有机械通气辅助(亦称为“辅助呼吸”)的患者的吸气期间测量的EAdi的实例的曲线101，和随后的在没有机械通气辅助(亦称为“非辅助呼吸”)的患者的吸气期间测量的EAdi的实例的曲线102的图表；
为了简化模型，图1中显示了具有类似EAdi波形的辅助和非辅助呼吸。具体而言，辅助呼吸和非辅助呼吸都使用相同的神经募集，并且，除了在辅助呼吸期间流量(flow)和体积的增加引起的一些肌肉功能的速度缩短和长度-张力减小之外，将提供类似的吸气肌力生成。
在非辅助呼吸期间测量患者的吸气体积的操作1007中，呼吸描记器907(检测器)测量在非辅助呼吸期间的吸气体积V非辅助。以相同的方式，在辅助呼吸期间测量患者的吸气体积的操作1008中，呼吸描记器907测量在该辅助呼吸期间的吸气体积V辅助。执行除呼吸描记器之外的至少一个体积/流量检测器在本公开的范围内。
图2是示出了在患者的辅助呼吸期间测量的由患者和机械呼吸机两者产生的吸气体积V辅助的曲线201，和在患者的非辅助呼吸期间测量的仅由患者产生的吸气体积的曲线202。辅助和非辅助呼吸之间吸气体积的差异表示机械呼吸机902在辅助呼吸期间对吸气体积的贡献V通气(曲线203)。
由于图1显示具有相似神经募集的两次呼吸，一个得到辅助(曲线101)而另一个没有得到辅助(曲线102)，这在功能上意味着由患者和机械呼吸机两者产生并且在辅助期间测量的吸气体积(图2，曲线201)将大于仅由患者产生并且在非辅助呼吸期间测量的吸气体积(图2，曲线202)。因此，减法器909在操作1009中计算的辅助呼吸和非辅助呼吸之间的吸气体积差异表示机械呼吸机902对患者吸气体积的贡献V通气(图2，曲线203)：
V通气＝V辅助-V非辅助(1)
其中V通气是由机械呼吸机902贡献的患者的吸气体积，V辅助是在患者的辅助呼吸期间由患者和呼吸机两者产生的吸气体积，并且V非辅助是在非辅助呼吸期间仅由患者产生的患者的吸气体积。
以相同的方式，在非辅助呼吸期间测量患者的吸气流量的操作1010中，呼吸描记器907测量非辅助呼吸期间的吸气流量F非辅助。以相同的方式，在辅助呼吸期间测量患者的吸气流量的操作1011中，呼吸描记器907测量辅助呼吸期间的吸气流量F辅助。
在操作1012中通过减法器912计算辅助呼吸和非辅助呼吸之间的吸气流量的差异。在辅助(F辅助)和非辅助(F非辅助)呼吸期间吸气流量的差异提供仅由机械呼吸机产生的吸气流量F通气：
F通气＝F辅助-F非辅助 (2)
控制器904可以使用吸气流量值F通气、F辅助和F非辅助来控制与所使用的通气辅助模式相关的由机械通气机902提供到患者901的吸气流量。
应该注意的是，所有计算都是基于辅助和非辅助呼吸期间相似的EAdi幅度水平。如果EAdi水平不相当，则需要补偿辅助和非辅助呼吸之间EAdi水平的不等。例如，为大量非辅助呼吸存储的数据可用于确定和使用EAdi水平的平均值。
获得呼吸系统压力相对体积曲线、呼吸系统力学特性、用于吸气的患者相对压力贡献
在测量由机械呼吸机902递送到患者901的机械通气辅助压力P通气的操作1013中，压力传感器913测量机械通气辅助压力P通气。压力传感器913通常集成到机械呼吸机902中，但其它类型的设置也是可能的。压力传感器的实例是膈膜压力传感器、差压传感器等。作为非限制性实例，膈膜压力传感器可包括其上结合有压电计的金属膈膜。膈膜受到待测气体的压力，压电计感测由气体压力引起的膈膜金属的变形，以提供该压力的测量值。当然，可以采用其它类型的压力传感器。
在操作1014中，计算器914计算机械通气辅助压力P通气和吸气体积V辅助之间的关系，例如通过建立机械通气辅助压力P通气相对吸气体积V辅助的曲线。图3是对于两次辅助呼吸(吸气)，在x轴上表示由呼吸机传递的机械通气辅助压力P通气和在y轴上表示由患者和呼吸机两者产生的吸气体积V辅助的图表，使用具有不同增益水平的比例压力辅助；曲线301与较高增益水平(NAVA水平为3.0)相关，而曲线302与较低(1/3rd)增益水平(NAVA水平为0.9)相关。
在操作1015中，计算器915计算机械通气辅助压力P通气与吸气体积V通气之间的关系，例如通过建立压力P通气相对吸气体积V通气的曲线。图4的图中，对于与如图3所示的相同的两次呼吸(吸气)，在x轴上表示由机械呼吸机传递的机械通气辅助压力P通气和在y轴上表示由呼吸机产生的吸气体积V通气(即由呼吸机和患者两者产生的吸气体积V辅助减去患者单独产生的吸气体积V非辅助)，使用如图3所示的同样的不同增益水平(NAVA水平)的比例压力辅助。
在图3中，两条曲线301和302是不同的，因为患者对吸气压力和体积的贡献是未知的。在图4中，曲线401和402重叠，因为患者的压力贡献被去除，并且机械呼吸机压力贡献P通气是克服患者呼吸系统负荷以产生吸气体积的唯一压力。
图5显示了在兔子中的实验结果。曲线502示出了使用类似于图1-4中所示的方法获得的所得呼吸机压力/体积关系(P通气相对V通气)。具体地，曲线502表示患者的呼吸系统获得给定的患者的肺容积所需的压力。作为参考，曲线501定义了在具有与自发呼吸期间相同的吸气流量的相同实验中在麻痹后的体积控制通气期间获得的压力/体积曲线。
如图5中所示，减去由患者的吸气肌产生的吸气体积定义了压力/体积曲线502(P通气相对V通气)，其形状类似于麻痹期间受控模式通气的压力/体积曲线501，因此代表了呼吸系统的松弛压力/体积曲线。
由于通气辅助水平控制装置和方法基于从辅助呼吸的吸气体积V辅助中减去非辅助呼吸的吸气体积V非辅助，因此所得的体积值将减小，例如，除非通气辅助克服了100％的患者呼吸系统负荷，否则V通气无法达到吸气末量(end-inspiration volume)。以下描述解释了如何在部分通气辅助期间延伸压力/体积曲线并预测整个吸气的值。
EAdi的增加与吸气肌收缩、肺膨胀压力和肺容积的增加成比例，然而，膈膜的长度-张力关系对体积(胸壁构造)有一些影响。对于其构造而言，患者通过EAdi控制的比例通气辅助系统(或与吸气努力成比例的其它递送压力的系统)增加的EAdi按比例增加患者和呼吸机的压力/力，以使肺充气。因此，增加EAdi：1)增加患者和呼吸机的呼吸系统扩张压力/力以产生体积和2)成比例地改变患者和呼吸机的呼吸系统的扩张压力/力。
此外，对于任何给定水平的EAdi(或神经努力(neural effort)的其它测量)，来自机械呼吸机的通气辅助可以通过调节增益来改变，该增益确定一定水平的EAdi应该产生的呼吸机产生的压力的量，例如，在美国专利5,820,560中如所描述的。使用NAVA(神经调节通气辅助)，通过改变所谓的NAVA水平来执行这种增益调节，例如在Sinderby C.,NavalesiP.,Beck J.,Skrobik Y.Comtois N.,Friberg S.,Gottfried S.B.,Lindstrom L.,”Neural Control of Mechanical通气ilation in Respiratory Failure”,NatureMedicine,Vol.5(12):pp1433-1436,1999年12月的文章中描述的，其全部内容通过引用并入本文。相反，患者对给定EAdi产生肺膨胀压力的效率无法调节，但可根据患者的生理或病理生理因素而改变。
由于人体生理学和比例辅助通气系统的构造，增加的呼吸驱动(例如EAdi)对患者和呼吸机的胸壁和肺膨胀压力/力具有相似的作用，具有不同的相对贡献取决于患者神经机械效率(NME)和用于比例辅助的增益设置(例如NAVA水平)。NME定义为患者呼吸系统响应于患者膈膜的电活动(EAdi)而产生吸气压力的效率。
从以上推理得出，在整个吸气过程中，由比例辅助呼吸机产生的增加的(图3)正压力P通气必须通过由患者呼吸肌产生的增加的负肺膨胀压力来镜像(成比例)。一旦减去患者的体积贡献(图4)，就可以在由患者和呼吸机(V辅助，图6，曲线601)和单独的呼吸机(V通气)(即减去患者产生的体积)(图6，曲线602)产生的匹配吸气体积下，比较呼吸机的辅助压力P通气值。
图6的图在x轴上表示呼吸机的辅助压力P通气相对在y轴上表示由患者和呼吸机两者产生的体积(V辅助，曲线601)和由单独的呼吸机产生的体积(V通气，曲线602)。曲线603示出了被调节以匹配V通气的曲线602的呼吸机的辅助压力P通气。该预测的P通气值的延伸(外推)到达更高的体积V通气直到吸气末的体积，继而被称为P预测。预测压力P预测可以简单地如下计算。
在操作1016中，计算器916确定在相同吸气体积V通气和V辅助下的呼吸机辅助压力P通气值之间的比率。可以使用来自图6的曲线601的P通气(在体积V辅助下)值和来自图4的P通气(在体积V通气下)值。具体地，计算器916计算如下比率：
P通气(V通气)/P通气(V辅助)，其中V通气＝V辅助 (3)
从图6的实例中，V通气为84ml下的P通气(7.4cm H2O)(曲线603)除以V通气为84ml下的P通气(3.2cmH2O)(曲线601)等于2.3的比率。针对多个吸气体积V通气和V辅助计算等式(3)的比率。
在操作1017中，乘法器917将P通气值乘以等式(3)的对应比率，以便计算预测压力P预测和吸气体积V辅助之间的关系，例如通过建立预测压力P预测相对吸气体积V辅助的曲线。当相对于吸气体积V辅助绘制时(图6，曲线603)，预测压力P预测针对整个吸气提供患者呼吸系统的压力/体积曲线。
在计算VT(VT＝潮气体积)下的P预测操作1018中，计算器918使用图6的曲线603来确定产生潮气体积VT所需的压力辅助，即P预测@VT。潮气体积是肺容积，代表在不施加额外努力时正常吸气和呼气之间的正常空气体积；例如，可以使用呼吸描记器907测量该潮气体积。曲线拟合方法可以用于外推以获得在比患者自发产生的体积更高的吸气体积下的压力值。
控制器904可以在任何比例或非比例通气辅助模式中使用患者产生潮气体积所需的压力，即P预测@VT，以确定相对于所需压力的被输送的压力辅助的比率或百分比。
如图6所示，P通气与P预测的比率/百分比可以在任何吸气体积V辅助下获得。因此，在计算患者产生的压力P患者-预测操作1019中，减法器919从在相同体积的V辅助下的P预测中减去P通气以提供患者产生的压力P患者-预测：
P患者-预测＝P预测-P通气 (4)
然后，在计算患者对吸气压力的贡献％P患者％VT的操作1020中，计算器920求解以下等式：
P患者％VT＝(P患者-预测/P通气)X 100 (5)
可以用在任何吸气肺容积下的P患者-预测和P通气计算等式5，包括吸气末端下的VT(P患者％VT)。
控制器904可以使用吸气流量值P患者-预测和P患者％VT来控制与所使用的通气辅助模式的结构相关的由机械呼吸机902施加到患者901的吸气压力。
图6的P通气相对V通气的曲线602和P预测相对V辅助的曲线603分别示出了将整个呼吸系统扩张到较低体积或整个辅助吸气所需的压力。曲线的吸气末部分(流量接近零)描述了总呼吸系统的动态顺应性(表示为例如ml/cmH2O)或弹性(描述为例如cmH2O/ml)。实际的P预测相对V通气的曲线将允许计算呼吸内的呼吸系统力学特性。从吸气压力/体积曲线计算顺应性或弹性的方法很多，并且在文献中有很好的描述。根据预期的应用，可以包括或减去呼气末正压(PEEP)。
使机械呼吸机在不同吸气体积V通气下产生吸气流量F通气和预测压力P预测，可以计算吸气气流阻力(例如，描述为cmH2O/ml/s)。从连续记录的吸气压力、流量和体积计算阻力的方法也很多，并在文献中有所描述。
同样，控制器904可以使用总呼吸系统的这种动态顺应性或弹性的值和吸气气流阻力来控制与所使用的通气辅助模式的结构有关的由机械呼吸机902提供给患者901的通气辅助。
获得与在无辅助潮气体积下所需EAdi相关的EAdi
如上所述，在操作1006中，在具有通气辅助的第一次呼吸期间测量EAdi辅助，并且在操作1005中，在没有通气辅助的第二次呼吸期间测量EAdi非辅助。两次呼吸的EAdi轨迹相似，如图1所示。在第一次辅助呼吸期间上述患者+呼吸机贡献的吸气体积V辅助的测量(操作1008)以及在第二次非辅助呼吸期间仅患者的吸气体积V非辅助的测量(操作1007)也是可用的。
在操作1021中，由计算器921确定患者产生潮气体积VT所需的膈膜电活动EAdi预测@VT。图7是示出了对于没有通气辅助的患者的呼吸的吸气体积V非辅助(y轴)相对对于没有辅助的呼吸的膈膜电活动EAdi非辅助(x轴)的曲线的图表。具体地，曲线701表示在非辅助呼吸期间对应给定患者的膈膜电活动EAdi非辅助产生的患者的吸气体积V非辅助。曲线701使得可以在没有通气辅助的任何吸气肺容积V非辅助下估计EAdi非辅助。然而，在辅助和非辅助吸气期间，预计EAdi相似，并且当NAVA水平增加时，预期给定EAdi下辅助和非辅助呼吸之间的吸气体积差异将减小。在辅助呼吸和非辅助呼吸之间存在大的体积差异的情况下，曲线拟合方法(图7中的虚线702)使得可以外推EAdi以获得非辅助吸气体积V非辅助达到VT所需的EAdi预测@VT，即在图6的曲线603中观察到的吸气体积或更大的体积，其将提供在没有通气辅助的情况下达到辅助吸气体积(等于VT)所需的估计EAdi。
在操作1022中，计算器922使用患者生成潮气体积VT所需的EAdi预测@VT和EAdi非辅助以计算由患者的呼吸肌产生的电活动EAdi非辅助相对于患者的呼吸肌产生潮气体积所需的预测EAdi预测@VT的百分比EAdi％VT，如使用公式(6)：
EAdi％VT＝(EAdi非辅助/EAdi预测@VT)X 100 (6)
实际上，患者产生潮气体积VT所需的EAdi预测@VT可用于任何比例或非比例辅助模式，以确定产生的电活动EAdi相对于用于产生潮气体积(VT)所需的EAdi预测@VT的比率或百分比。例如，使用图7，EAdi非辅助约为8μV，EAdi预测@VT约为12μV(EAdi％VT＝67％)，表明患者在没有辅助下产生约3/4的吸气所需的电活动EAdi。
确定达到吸气体积所需的神经机械努力
在操作1023中，患者呼吸系统(NMERS)的神经机械效率由计算器923确定。
在匹配的吸气肺容积下,通过获得如图所示的预测压力P预测的值(例如如图6的曲线603)和电活动EAdi非辅助的值(例如，通过图7的曲线701)，可计算出以cmH2O/μV计的P预测/EAdi非辅助的比例。使用V通气，也计算该比率，其中使用在给定的V通气下的P通气和相同的V非辅助值下的EAdi非辅助。该比率描述了每单位EAdi克服总呼吸系统负荷所需的压力量，即患者呼吸系统的神经机械效率(NMERS)。
例如，在200ml的肺容积下，P预测＝12.3cmH2O(图6，曲线603)和EAdi非辅助＝7.8μV(图7，曲线701)，给出没有通气辅助的患者呼吸系统的神经机械效率NMERS非辅助为1.6cmΗ2O/μV。这意味着350ml的潮气体积(V辅助)需要20cmH2O的压力P预测@VT(图6，曲线603)，这随即需要12.5μV的EAdi预测@VT(图7，曲线702)。这由以下等式表示：
P预测@VT/NMERS非辅助＝EAdi预测@VT (7)
NMERS非辅助＝P预测@VT/EAdi预测@VT (8)
当P预测@VT＝20cmH2O和NMERS非辅助＝16cmΗ2O/μV时，等式(7)给出EAdi预测@VT＝12.5μV。这类似于图7中曲线702的EAdi预测@VT的外推值。
图8曲线801示出了在匹配的吸气体积下P预测(y轴)相对EAdi非辅助(x轴)的关系。空心方块803表示P预测@VT(y轴)相对EAdi预测@VT(x轴)。虚线802表示曲线拟合模型(在这种情况下为二次多项式)，这使得可以获得校正最终非线性的数学函数。
确定(增益)辅助水平的方法
需要用于比例辅助的增益因子(即例如以cmH2O/μV表示的NAVA水平)递送通气辅助，并且增益因子的影响可以使用神经机械效率NMERS非辅助计算。例如，应用匹配NMERS非辅助的NAVA水平将使给定EAdi下的吸气压力产生加倍。例如，将2cmH2O/μV的NAVA水平和2cmH2O/μV的NMERS非辅助应用于患者将使具有通气辅助的神经机械效率NMERS辅助总计增加4cmH2O/μV。在操作1024中，计算器924计算神经机械效率NMERS辅助：
NMERS辅助＝NAVA水平+NMERS非辅助 (9)
在几次呼吸之后，这应该将产生所需的体积需要的EAdi(以及由患者产生的吸气压力)减少到约一半(如果吸气体积保持不变)。
在操作1025中，计算器925计算比率NMERS非辅助/NMERS辅助和NMERS辅助/NMERS非辅助。
比率NMERS非辅助/NMERS辅助(％)表示从没有辅助的呼吸(NAVA水平＝0cmH2O/μV)开始，随着NAVA水平的增加而EAdi的百分比减少。
相反，比率NMERS辅助/NMERS非辅助表示当去除通气辅助(即将NAVA水平返回到0cmH2O/μV时)可预期的EAdi的倍数增加。具体地，在给定的NAVA水平，非辅助呼吸的吸气末的电活动EAdi乘以比率NMERS辅助/NMERS非辅助得到EAdi预测@VT。
因此，可以根据绝对值(μV)和相对值(％)来预测NAVA水平的变化如何改变EAdi。
图7表明EAdi预测@VT约为12.5μV，而在NAVA水平为0.9的非辅助呼吸期间观察到的EAdi约为8μV。发现NMERS非辅助为1.6cmH2O/μV(参见上述实施例)，并假设NMERS辅助为2.5cmH2O/μV(NMERS非辅助/NMERS辅助＝1.6/2.5＝0.64)。12.5μV的EAdi预测@VT乘以0.64的NMERS非辅助/NMERS辅助比率得到8.0μV的EAdi。
根据图7，7.7μV的EAdi产生约230ml的体积。
显然，控制器904可以使用上述关系和计算值来控制机械呼吸机902，并因此控制患者通气辅助的变量。
NAVA增益水平的初始设置
在患者未接受辅助，即患者未接受通气支持的情况下，使用初始任意NAVA水平，其提供例如由呼吸机递送的10-20cmH2O的压力。简单的计算表明，当NAVA水平为1时，20μV的EAdi应该达到20cmH2O的峰值压力。如果辅助足够，这应该是由于卸载；然后a)增加吸气体积和/或b)减少EAdi。
如果患者使用除NAVA之外的辅助模式进行通气，则可以使用现有的和内置的工具将患者转换到NAVA通气辅助模式。如果EAdi明显高于噪音水平，则可以估计与所应用的通气辅助模式有关的呼吸机辅助压力/吸气EAdi(cmH2O/μV)，并将该值用作初始NAVA水平。
简化应用的实施例
可以修改上面提供的方法和系统以适应任何其它机械通气模式，即使这种模式不能递送比例压力通气辅助。
控制器904可以使用仅在一点处使用吸气体积和EAdi的辅助呼吸和非辅助呼吸之间的吸气体积的比较来控制机械呼吸机902，所述一点处，例如在峰值EAdi或峰值体积或在匹配的EAdi或体积或这些的任何组合。例如，具有通气辅助的呼吸对于10μV的EAdi给出了400ml的V辅助，以及没有辅助的呼吸对于10μV的EAdi给出了200ml的V非辅助。对于辅助吸气，测量的呼吸机压力P通气等于10cmH2O。从辅助呼吸的吸气体积中减去非辅助呼吸的吸气体积(400ml–200ml)，使呼吸机在10cmH2O的压力下在匹配的EAdi下递送200ml的体积。在该实施例中，患者呼吸系统(PRS)的体积与压力比为20ml/cmH2O并且需要10μV。
简单地假设彼此跟随的呼吸具有相似的呼吸驱动(类似的EAdi水平)，可以仅从辅助呼吸的吸气体积中减去非辅助呼吸的吸气体积，并将结果除以上述通气辅助压力PEEP。
在这方面，应该注意的是，如果在非辅助呼吸和辅助呼吸之间如图1所示的峰值EAdi差异很小，例如低于或等于20％，则执行通气辅助水平控制方法1000。但是，如果非辅助呼吸和辅助呼吸之间的峰值EAdi差异高于20％，则忽略数据并中止计算。
控制机械呼吸机的实施例
在该实施例中，将目标P患者％T目标输入到控制器904(图9和10)。然后，控制器904将来自计算器920的患者对吸气压力的贡献P患者％VT与该输入目标P患者％VT目标进行比较。如果患者的贡献P患者％VT等于或大于目标P患者％VT目标，则辅助即NAVA水平增加。如果患者的贡献P患者％VT低于目标P患者％VT目标，则辅助即NAVA水平降低。可以通过预定的增量和减量来增加和减少NAVA水平。
在将目标P患者％VT目标输入到控制器904之后，首先使用来自计算器918的预测吸气压力P预测@VT和来自减法器919的患者的压力贡献P患者-预测从达到潮气体积VT所需的总压力计算新的NAVA水平，得到来自计算器920的潮气体积VT下患者对吸气压力的贡献P患者％VT。这些测量与来自计算器921的EAdi预测@VT和来自计算器922的EAdi％VT有关。使用这些值计算没有辅助的神经机械效率NMERS非辅助和具有辅助的神经机械效率NMERS辅助。
以下是可以由控制器904执行的计算的数值实施例。例如，如果P患者％VT为50％且P预测@VT是30cmH2O，则P患者-预测是15cmH2O。在该实施例中，如果EAdi预测@VT是10μV，可以估计NMERS辅助为30cmH2O/10μV，这是NMERS非辅助的两倍，因为向控制器904输入50％值的P患者％VT目标。NAVA水平等于NMERS辅助减去NMERS非辅助，即NAVA水平等于(30cmH2O/10μV-15cmH2O/10μV)/10＝1.5cmH2O/μV，其中除以10表示除以EAdi预测@VT。然后，控制器904监视和分析来自计算器921的信号P患者％VT，来自计算器922的EAdi％VT和来自计算器925的比率NMERS辅助/NMERS非辅助，以验证该值的NAVA水平，例如通过确定这些信号是否具有预期值或值范围，否则呼吸机将触发警报。特别地，如果P患者％VT与目标P患者％VT目标不同，则如上所述修改NAVA水平直到达到目标P患者％VT目标。
如果随后，为了帮助患者自己能够呼吸，P患者％VT目标设定为75％并且P预测@VT仍然是30cmH2O，P患者-预测则是22.5cmH2O。在此实施例中，EAdi预测@VT仍为10μV。NMERS辅助则为30cmH2O/10μV，是神经机械效率NMERS非辅助的1.33倍。NMERS辅助则为30cmH2O/10μV且NAVA水平等于NMERS辅助减去NMERS非辅助，即((30cmH2O/10μV)-(22.5cmH2O/10μV))/10＝0.75cmH2O/μV，除以10表示除以EAdi预测@VT。
控制器904继续监视和分析来自计算器921的信号P患者％VT，来自计算器922的EAdi％VT和来自计算器925的比率NMERS辅助/NMERS非辅助，例如通过确定这些信号是否具有预期值或值范围，否则呼吸机将触发警报。同样，如果P患者％VT与目标P患者％VT目标不同，则如上所述修改NAVA水平直到达到目标P患者％VT目标。此外，这些信号的值将显示患者是否能够承受和适应NAVA水平的较低值(0.75)以及患者距能够自主呼吸的距离。
当然，在控制器904中使用采用了根据本公开测量和计算的任何值的机械呼吸机902的其它类型的控制或通气辅助模式也在本发明的范围内。
图11是构成上述通气辅助水平控制装置和方法的硬件组件的示例配置的简化框图。
通气辅助水平控制装置和方法(在图11中标识为1100)包括输入1102、输出1104、处理器1106和存储器1108。
输入1102被配置为接收EAdi、呼吸机的压力、吸气体积和吸气流量测量值。输出1104被配置为提供可由控制器904使用的上述计算数据以控制机械呼吸机902。输入1102和输出1104可以在公共模块中实施，例如串行输入/输出设备。
处理器1106可操作地连接到输入1102、输出1104和存储器1108。处理器1106被实现为一个或多个处理器，用于执行代码指令以支持如图9和10所示的通气辅助水平控制装置和方法的各种模块的功能。
存储器1108可以包括用于存储可由处理器1106(具体地，包括非暂时性指令的处理器可读存储器)执行的代码指令的非暂时性存储器，当执行时，使处理器实施：如本公开所述的通气辅助水平控制装置900(图9)的模块和通气辅助水平控制方法1000(图10)的操作。存储器1108还可以包括随机存取存储器或缓冲器，以存储来自处理器1106执行的各种功能的中间处理数据。
本领域普通技术人员将认识到，通气辅助水平控制装置和方法的描述仅是示例性的，并不旨在以任何方式进行限制。对于受益于本公开内容的本领域普通技术人员而言，将容易想到其它实施方案。此外，所公开的装置和方法可以定制为针对现有需求和控制机械通气辅助的问题提供有价值的解决方案。
为了清楚起见，并未示出和描述通气辅助水平控制装置和方法的实施实施方式的所有常规特征。当然，应当理解，在开发设备和方法的任何这种实际实现时，可能需要做出许多特定于实现的决定，以便实现开发者的特定目标，诸如符合应用程序、系统、网络和商业相关的约束，以及这些特定目标在不同实现之间以及不同的开发人员之间会有所不同。此外，应当理解，开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于控制机械通气辅助领域的普通技术人员来说仍然是工程的常规任务。
根据本公开，可以使用各种类型的操作系统、计算平台、网络设备、计算机程序和/或通用机器来实现这里描述的模块、处理操作和/或数据结构。此外，本领域普通技术人员将认识到，也可以使用诸如硬连线设备、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等的通用性较差的设备。在包括一系列操作的方法由处理器、计算机或机器实现的情况下，这些操作可以存储为处理器、计算机或机器的一系列可读的非暂时性代码指令，它们可以存储在有形的和/或非瞬态介质上。
如本文所述的通气辅助水平控制装置和方法的模块可包括软件、固件、硬件或适合于本文所述目的的软件、固件或硬件的任何组合。
在如本文所述的通气辅助水平控制方法中，可以以各种顺序执行各种操作，并且一些操作可以是任选的。
尽管上文已通过本发明的非限制性、示例性实施方案描述了本发明，但是在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以在所附权利要求的范围内修改这些实施方案。

Claims (46)

1.一种用于控制通过机械呼吸机施加到患者的通气辅助水平的方法，包括：
在患者的辅助呼吸期间，测量由患者和机械呼吸机两者产生的吸气体积V辅助，由机械呼吸机贡献的吸气体积V通气，和机械呼吸机产生的吸气辅助压力P通气；
计算压力P通气和体积V辅助之间的第一关系；
计算压力P通气和体积V通气之间的第二关系；
对于多个体积V通气和V辅助，使用第一和第二关系计算体积V通气下的压力P通气与体积V辅助下的压力P通气之间的比率，其中体积V通气等于体积V辅助；
将P通气的值乘以相应的计算比率，以计算预测的吸气压力P预测和体积V辅助之间的第三关系；和
使用第三关系控制机械呼吸机以控制通气辅助水平。
2.如权利要求1所述的通气辅助水平控制方法，其中：
计算第一关系包括构建压力P通气相对体积V辅助的第一曲线；
计算第二关系包括构建压力P通气相对体积V通气的第二曲线；和
第三关系是压力P预测相对V辅助的第三曲线。
3.如权利要求1或2所述的通气辅助水平控制方法，包括：
在患者的非辅助呼吸期间测量呼吸肌的电活动EAdi非辅助，以及在患者的辅助呼吸期间测量呼吸肌的电活动EAdi辅助。
4.如权利要求3所述的通气辅助水平控制方法，其中呼吸肌是患者的膈膜。
5.如权利要求1至4中任一项所述的通气辅助水平控制方法，包括：
在患者的非辅助呼吸期间测量由患者产生的吸气体积V非辅助；和
从体积V辅助中减去体积V非辅助以得到由机械呼吸机贡献的吸气体积V通气。
6.如权利要求1至5中任一项所述的通气辅助水平控制方法，包括：
使用第三关系确定在患者潮肺容积下的预测压力P预测。
7.如权利要求1至6中任一项所述的通气辅助水平控制方法，包括：
在给定体积V辅助下从压力P预测中减去压力P通气，以获得由患者贡献的吸气压力P患者-预测。
8.如权利要求7所述的通气辅助水平控制方法，包括：
使用以下关系，在患者的潮气体积下计算患者对吸气压力的贡献P患者％VT：
P患者％VT＝(P患者-预测/P通气)X 100。
9.如权利要求3或4所述的通气辅助水平控制方法，包括：
使用应用于电活动EAdi非辅助相对吸气体积V非辅助的曲线的外推、曲线拟合技术来计算患者产生潮气体积所需的呼吸肌的预测电活动EAdi预测@VT。
10.如权利要求9所述的通气辅助水平控制方法，包括：
使用以下关系，由患者呼吸肌产生的电活动EAdi非辅助相对于患者的呼吸肌产生潮气体积所需的预测电活动EAdi预测@VT计算百分比EAdi％VT：
EAdi％VT＝(EAdi非辅助/EAdi预测的@VT)×100。
11.如权利要求9或10所述的通气辅助水平控制方法，包括：
使用第三关系确定在患者的潮肺容积VT下的预测压力P预测@VT；
对于患者非辅助呼吸，计算患者呼吸系统的神经机械效率NMERS非辅助，其为预测压力P预测@VT和预测电活动EAdi预测@VT的函数。
12.如权利要求11所述的通气辅助水平控制方法，包括：
对于患者辅助呼吸，计算患者呼吸系统的神经机械效率NMERS辅助，其为神经调节的通气辅助(NAVA)水平和神经机械效率NMERS非辅助的函数。
13.如权利要求12所述的通气辅助水平控制方法，包括：
计算比率NMERS非辅助/NMERS辅助和NMERS辅助/NMERS非辅助中的至少一个。
14.如权利要求11至13中任一项所述的通气辅助水平控制方法，包括从预测压力P预测@VT减去患者在潮气体积下的压力P通气，以获得由患者贡献的吸气压力P患者-预测，以及使用以下关系计算在患者潮气体积下患者对吸气压力的贡献的P患者％VT：P患者％VT＝(P患者-预测/P通气)×100，并且其中控制机械呼吸机包括：
输入目标P患者％VT目标；
将患者的贡献P患者％VT与目标P患者％VT目标进行比较；和
根据比较修改NAVA水平。
15.如权利要求14所述的通气辅助水平控制方法，其中控制机械呼吸机包括：
使用预测压力P预测@VT、预测电活动EAdi预测@VT和患者对吸气压力的贡献P患者％VT计算初始NAVA水平。
16.一种用于控制通过机械呼吸机施加到患者的通气辅助水平的装置，包括：
至少一个第一检测器，其在患者辅助呼吸期间，检测由患者和机械呼吸机两者产生的吸气体积V辅助，以及由机械呼吸机贡献的吸气体积V通气；
由机械呼吸机产生的吸气辅助压力P通气的传感器；
压力P通气和体积V辅助之间第一关系的第一计算器；
压力P通气和体积V通气之间的第二关系的第二计算器；
第三计算器，对于多个体积V通气和V辅助，其使用第一和第二关系计算体积V通气下的压力P通气与体积V辅助下的压力P通气之间的比率，其中体积V通气等于体积V辅助；
使P通气值与相应的计算比率相乘以计算预测的吸气压力P预测和体积V辅助之间的第三关系的乘法器；以及
使用第三关系来控制通气辅助水平的机械呼吸机的控制器。
17.如权利要求16所述的通气辅助水平控制装置，其中，
第一计算器构建压力P通气相对体积V辅助的第一曲线；
第二计算器构建压力P通气相对体积V通气的第二曲线；
第三关系是压力P预测相对V辅助的第三曲线。
18.如权利要求16或17所述的通气辅助水平控制装置，包括：
第二检测器，其在患者的非辅助呼吸期间检测呼吸肌的电活动EAdi非辅助，以及在患者的辅助呼吸期间检测呼吸肌的电活动EAdi辅助。
19.如权利要求18所述的通气辅助水平控制装置，其中所述呼吸肌是患者的膈膜。
20.如权利要求16至19中任一项所述的通气辅助水平控制装置，包括：
所述至少一个第一检测器，其在患者的非辅助呼吸期间测量由患者产生的吸气体积V非辅助；和
减法器，其从体积V辅助减去体积V非辅助得到由机械呼吸机贡献的吸气体积V通气。
21.如权利要求16至20中任一项所述的通气辅助水平控制装置，包括：
第四计算器，其使用第三关系计算在患者的潮肺容积下的预测压力P预测。
22.如权利要求16至21中任一项所述的通气辅助水平控制装置，包括：
减法器，其从给定体积V辅助下的压力P预测减去压力P通气得到由患者贡献的吸气压力P患者-预测。
23.如权利要求22所述的通气辅助水平控制装置，包括：
第五计算器，其使用以下关系计算在患者的潮气体积下患者对吸气压力的贡献P患者％VT：
P患者％VT＝(P患者-预测/P通气)X 100。
24.如权利要求18或19所述的通气辅助水平控制装置，包括：
第四计算器，其使用应用于电活动EAdi非辅助相对吸气体积V非辅助的曲线的外推、曲线拟合技术计算患者生成潮气体积所需的呼吸肌的预测电活动EAdi预测@VT。
25.如权利要求24所述的通气辅助水平控制装置，包括：
第五计算器，其使用以下关系，由患者的呼吸肌产生的电活动EAdi非辅助相对于患者的呼吸肌产生潮气体积所需的预测电活动EAdi预测@VT计算百分比EAdi％VT：
EAdi％VT＝(EAdi非辅助/EAdi预测@VT)X 100。
26.如权利要求24或25所述的通气辅助水平控制装置，包括：
第六计算器，其使用第三关系计算在患者的潮肺容积VT下的预测压力P预测@VT；和
第七计算器，对于患者的非辅助呼吸，其计算患者呼吸系统神经机械效率NMERS非辅助，所述NMERS非辅助为预测压力P预测@VT和预测电活动EAdi预测@VT的函数。
27.如权利要求26所述的通气辅助水平控制装置，包括：
第八计算器，对于患者的辅助呼吸，其计算患者呼吸系统神经机械效率NMERS辅助，所述NMERS辅助为神经调节的通气辅助(NAVA)水平和神经机械效率NMERS非辅助的函数。
28.如权利要求27所述的通气辅助水平控制装置，包括：
计算比率NMERS非辅助/NMERS辅助和NMERS辅助/NMERS非辅助中的至少一个。
29.如权利要求26至28中任一项所述的通气辅助水平控制装置，包括从预测压力P预测@VT减去患者潮气体积下的压力P通气以获得由患者贡献的吸气压力P患者-预测的减法器，以及使用以下关系计算在患者的潮气体积下患者对吸气压力的贡献P患者％VT的计算器：
P患者％VT＝(P患者-预测/P通气)X 100
并且其中所述控制器，
接收目标P患者％VT目标；
将患者的贡献P患者％VT与目标P患者％T目标进行比较；并
根据比较修改NAVA水平。
30.如权利要求29所述的通气辅助水平控制方法，其中，所述控制器使用预测的压力P预测@VT、预测的电活动EAdi预测@VT和患者对吸气压力的贡献P患者％VT计算初始NAVA水平。
31.一种用于控制通过机械呼吸机施加到患者的通气辅助水平的装置，包括：
至少一个第一检测器，其在患者辅助呼吸期间计算由患者和机械呼吸机两者产生的吸气体积V辅助，以及由机械呼吸机贡献的吸气体积V通气；
由机械呼吸机产生的吸气辅助压力P通气的传感器；
至少一个处理器；和存储器，其耦合到处理器并且包括非暂时性指令，所述非暂时性指令在被执行时使得处理器实施：
压力P通气和体积V辅助之间的第一关系的第一计算器；
压力P通气和体积V通气之间的第二关系的第二计算器；
第三计算器，对于多个体积V通气和V辅助，其使用第一和第二关系计算体积V通气下的压力P通气与体积V辅助下的压力P通气之间的比率，其中体积V通气等于体积V辅助；和
使P通气值与相应的计算比率相乘以计算预测的吸气压力P预测和体积V辅助之间的第三关系的乘法器；
使用第三关系来控制通气辅助水平的机械呼吸机的控制器。
32.如权利要求31所述的通气辅助水平控制装置，其中
第一计算器构建压力P通气相对体积V辅助的第一曲线；
第二计算器构建压力P通气相对体积V通气的第二曲线；
第三关系是压力P预测相对V辅助的第三曲线。
33.如权利要求31或32所述的通气辅助水平控制装置，包括：
第二检测器，其检测在患者的非辅助呼吸期间呼吸肌的电活动EAdi非辅助，以及在患者的辅助呼吸期间呼吸肌的电活动EAdi辅助。
34.如权利要求33所述的通气辅助水平控制装置，其特征在于，所述呼吸肌是患者的膈膜。
35.如权利要求31至34中任一项所述的通气辅助水平控制装置，包括：
所述至少一个第一检测器，其在患者的非辅助呼吸期间测量由患者产生的吸气体积V非辅助；和
减法器，其从体积V辅助减去体积V非辅助得到由机械呼吸机贡献的吸气体积V通气。
36.如权利要求31至35中任一项所述的通气辅助水平控制装置，包括：
第四计算器，其使用第三关系计算在患者的潮肺容积下的预测压力P预测。
37.如权利要求31至36中任一项所述的通气辅助水平控制装置，包括：
减法器，其从给定体积V辅助下的压力P预测减去压力P通气得到由患者贡献的吸气压力P患者-预测。
38.如权利要求37所述的通气辅助水平控制装置，包括：
第五计算器，其使用以下关系，计算患者的潮气体积下患者对吸气压力的贡献P患者％VT：
P患者％VT＝(P患者-预测/P通气)X 100。
39.如权利要求33或34所述的通气辅助水平控制装置，包括：
第四计算器，其使用应用于电活动EAdi非辅助相对吸气体积V非辅助的曲线的外推、曲线拟合技术计算患者生成潮气体积所需的呼吸肌的预测电活动EAdi预测@VT。
40.如权利要求39所述的通气辅助水平控制装置，包括：
第五计算器，其使用以下关系，由患者的呼吸肌产生的电活动EAdi非辅助相对于患者呼吸肌产生潮气体积所需的预测电活动EAdi预测@VT计算EAdi％VT百分比：
EAdi％VT＝(EAdi非辅助/EAdi预测@VT)X 100。
41.如权利要求39或40所述的通气辅助水平控制装置，包括：
第六计算器，其使用第三关系计算在患者的潮肺容积VT下的预测压力P预测@VT；和
第七计算器，对于患者的非辅助呼吸，其计算患者呼吸系统的神经机械效率NMERS非辅助，所述NMERS非辅助为预测压力P预测@VT和预测电活动EAdi预测@VT的函数。
42.如权利要求41所述的通气辅助水平控制装置，包括：
第八计算器，对于患者的辅助呼吸，其计算患者呼吸系统的神经机械效率NMERS辅助，所述NMERS辅助为神经调节的通气辅助(NAVA)水平和神经机械效率NMERS非辅助的函数。
43.如权利要求42所述的通气辅助水平控制装置，包括：
计算比率NMERS非辅助/NMERS辅助和NMERS辅助/NMERS非辅助中的至少一个。
44.如权利要求41至43中任一项所述的通气辅助水平控制装置，包括从预测压力P预测@VT减去患者潮气体积下的压力P通气以获得由患者贡献的吸气压力P患者-预测的减法器，以及使用以下关系计算在患者的潮气体积下患者对吸气压力的贡献P患者％VT的计算器：
P患者％VT＝(P患者-预测/P通气)X 100
并且其中所述控制器，
接收目标P患者％VT目标；
将患者的贡献P患者％VT与目标P患者％T目标进行比较；并
根据比较修改NAVA水平。
45.如权利要求44所述的通气辅助水平控制方法，其中所述控制器使用预测的压力P预测@VT、预测的电活动EAdi预测@VT和患者对吸气压力的贡献P患者％VT计算初始NAVA水平。
46.一种处理器可读存储器，包括非暂时性指令，所述非暂时性指令在被执行时使处理器实施如权利要求1至15中任一项所述的方法的操作。
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