CN111298255B - 一种基于通气容量自动触发切换输出呼吸气压的呼吸机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及呼吸机控制技术领域，具体地说，涉及一种基于通气容量自动触发切换输出呼吸气压的呼吸机，本发明的基本原理为：在n个呼吸周期时间内，呼吸机持续输出呼气压EPAP以保证呼吸患者的气道畅通，计算呼吸患者自主呼吸努力下的吸气潮气量和呼气潮气量，并按一定比例作为吸气触发容量VTI和呼气触发容量VTE；计算一定时间Δt内的呼吸患者的吸气量VTI(Δt)和呼气量VTE(Δt)，当吸气量VTI(Δt)或呼气量VTE(Δt)大于已测算的吸气触发容量VTI或呼气触发容量VTE时刻，呼吸机被触发输出吸气压IPAP或呼气压EPAP，本发明算法的应用将有助于提升呼吸机在呼吸患者自主呼吸时的跟随能力，恢复呼吸患者自主呼吸能力，提高呼吸机的舒适性。

Description

一种基于通气容量自动触发切换输出呼吸气压的呼吸机

技术领域

本发明涉及呼吸机控制技术领域，具体地说，涉及一种基于通气容量自动触发切换输出呼吸气压的呼吸机。

背景技术

人机同步是呼吸机舒适性的重要指标之一，是保证呼吸患者通气治疗效果的重要参数。针对不同呼吸患者，其自主呼吸努力程度不一，不同等级或档位的触发灵敏度有助于呼吸患者在采用呼吸机进行通气治疗的过程中减少对呼吸机的依赖，恢复自主呼吸能力，提早撤机时间等。目前大部分呼吸机灵敏度采用预设固定灵敏度的方式来对呼吸患者进行通气。这种固定灵敏度的方式不利于呼吸患者通气过程中不同自主呼吸状态的通气治疗，每当呼吸患者自主呼吸状态改变，则需要人工调整呼吸的触发灵敏度。

针对呼吸机输出呼吸气压的切换，以往也有诸多研究。如已授权专利（申请号201610953380.X）提到了一种采用对流量求一阶导数和二阶导数的方法来识别呼吸转换。再如已授权专利（申请号201610294048.7）描述了基于流量数据计算流量平均值的方式，计算两个相邻触发点的斜率，并依据斜率来辨识流量是否回弹，从而确定呼吸机输出吸气压或呼气压。又如专利（申请号201711352096.8）提供了一种实时计算平均流量值，通过判断流量曲线上的凸点之间连线的斜率来确定呼吸机输出吸气压或呼气压。但以上专利均没有提及自动触发方面的方法及应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于通气容量自动触发切换输出呼吸气压的呼吸机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于通气容量自动触发切换输出呼吸气压的呼吸机，包括如下步骤：

S1：通过呼吸机对进入肺部的吸气量和呼出肺部的呼气量的实时采集和计算；

S2：测算吸气触发容量VTI和呼气触发容量VTE，使呼吸机持续输出呼气压EPAP，持续时间为n个呼吸周期T，n可以取3-5个呼吸周期T；

S3：在持续EPAP的作用下，呼吸患者的气道处于畅通状态，在呼吸患者的自主呼吸下，测算其两组吸气潮气量VTI[1]、VTI[2]、VTI[3]、…、VTI[n]和呼气潮气量VTE[1]、VTE[2]、VTE[3]、…、VTE[n]，其具体测算方法如式（1）所示，式中1≤i≤n：

；

S4：对所测试的两组数据吸气潮气量和呼气潮气量分别取均值，并分别乘以百分比例x%和y%得到吸气触发容量VTI和呼气触发容量VTE，如式（2）所示，式中0≤x≤100，0≤y≤100：

；

S5：判定呼吸机当前输出是吸气压IPAP还是呼气压EPAP；若是正在输出呼气压EPAP，则监测呼吸流量开始大于0时，表示呼吸患者开始自主吸气；

S6：实时计算一段时间Δt内的吸气量VTI（Δt），将VTI（Δt）与所测算的吸气触发容量VTI相比较，当VTI（Δt）大于VTI时，呼吸机输出从呼气压EPAP切换为吸气压IPAP；若是正在输出吸气压IPAP，则监测呼吸流量开始小于0时表示呼吸患者开始自主呼气；

S7：实时计算一段时间Δt内的呼气量VTE（Δt），将VTE（Δt）与所测算的呼气触发容量VTE相比较，当VTE（Δt）大于VTE时，呼吸机输出从吸气压IPAP切换为呼气压EPAP。

作为优选，所述吸气触发容量VTI和呼气触发容量VTE，其测算条件是在n个呼吸周期内，呼吸机持续输出EPAP以保证呼吸患者气道畅通，并对进、出于患者气道的呼吸流量进行数据采集和积分计算。

作为优选，所述吸气压IPAP的判断方法具体为：在一个呼吸周期内，从吸气开始，在时间Δt内，所得吸气量VTI（Δt）与所测算的吸气触发容量VTI进行比较，当VTI（Δt）≥VTI时，则呼吸机被触发输出吸气压IPAP。

作为优选，所述呼气压EPAP的判断方法具体为：在一个呼吸周期内，从呼气开始，在时间Δt内，所得呼气量VTE（Δt）与所测算的呼气触发容量VTE进行比较，当VTE（Δt）≥VTE时，则呼吸机被触发输出呼气压EPAP。

作为优选，Δt内的吸气量VTI（Δt）和呼气量VTE（Δt）的计算如式（3）所示，式中Ti为吸气时间，Q（t）为某时刻的呼吸流量：

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与现有技术相比，本发明的有益效果：一种基于通气容量自动触发切换输出呼吸气压的呼吸机中在n个呼吸周期时间内，呼吸机持续输出呼气压EPAP以保证呼吸患者的气道畅通，计算呼吸患者自主呼吸努力下的吸气潮气量和呼气潮气量，并按一定比例作为吸气触发容量VTI和呼气触发容量VTE；计算一定时间Δt内的呼吸患者的吸气量VTI(Δt)和呼气量VTE(Δt)，当吸气量VTI(Δt)或呼气量VTE(Δt)大于已测算的吸气触发容量VTI或呼气触发容量VTE时刻，呼吸机被触发输出吸气压IPAP或呼气压EPAP，本发明算法的应用将有助于提升呼吸机在呼吸患者自主呼吸时的跟随能力，恢复呼吸患者自主呼吸能力，提高呼吸机的舒适性。

附图说明

图1为本发明计算吸气触发容量VTI和呼气触发容量VTE的流程图；

图2为本发明在呼吸机持续输出EPAP条件下的呼吸流量-时间曲线图和气压-时间曲线；

图3为本发明计算时间Δt内的吸气触发容量VTI(Δt)和呼气容量VTE(Δt)的流程图；

图4为本发明流量-时间、容量-时间以及气压-时间组合曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图4所示，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种基于通气容量自动触发切换输出呼吸气压的呼吸机，包括如下步骤：

S1：通过呼吸机对进入肺部的吸气量和呼出肺部的呼气量的实时采集和计算；

S2：测算吸气触发容量VTI和呼气触发容量VTE，使呼吸机持续输出呼气压EPAP，持续时间为n个呼吸周期T，n可以取3-5个呼吸周期T；

S3：在持续EPAP的作用下，呼吸患者的气道处于畅通状态，在呼吸患者的自主呼吸下，测算其两组吸气潮气量VTI[1]、VTI[2]、VTI[3]、…、VTI[n]和呼气潮气量VTE[1]、VTE[2]、VTE[3]、…、VTE[n]，其具体测算方法如式（1）所示，式中1≤i≤n：

；

S4：对所测试的两组数据吸气潮气量和呼气潮气量分别取均值，并分别乘以百分比例x%和y%得到吸气触发容量VTI和呼气触发容量VTE，如式（2）所示，式中0≤x≤100，0≤y≤100：

；

S5：判定呼吸机当前输出是吸气压IPAP还是呼气压EPAP；若是正在输出呼气压EPAP，则监测呼吸流量开始大于0时，表示呼吸患者开始自主吸气；

S6：实时计算一段时间Δt内的吸气量VTI（Δt），将VTI（Δt）与所测算的吸气触发容量VTI相比较，当VTI（Δt）大于VTI时，呼吸机输出从呼气压EPAP切换为吸气压IPAP；若是正在输出吸气压IPAP，则监测呼吸流量开始小于0时表示呼吸患者开始自主呼气；

S7：实时计算一段时间Δt内的呼气量VTE（Δt），将VTE（Δt）与所测算的呼气触发容量VTE相比较，当VTE（Δt）大于VTE时，呼吸机输出从吸气压IPAP切换为呼气压EPAP。

在本实施例中，图1为计算吸气触发容量VTI和呼气触发容量VTE的流程图，图中VTI表示呼吸周期内进入肺部的吸气容量；VTE表示呼吸周期内呼出肺部的呼气容量；图2为在呼吸机持续输出EPAP条件下的呼吸流量-时间曲线图和气压-时间曲线图。图中Ti为吸气时间，T为呼吸周期；图3为计算时间Δt内的吸气触发容量VTI(Δt)和呼气容量VTE(Δt)的流程图；图中IPAP和EPAP分别表示呼吸输出的吸气压和呼气压；图4为本发明设计的参数示意图，包括流量-时间、容量-时间、气压-时间曲线图；图中IPAP为呼吸机输出的吸气压，EPAP为呼吸机输出的呼气压，T(in)和T(ex)分别表示触发呼吸机输出吸气压IPAP的时刻和触发呼吸机输出呼气压EPAP的时刻。

值得说明的是，吸气潮气量VTI和呼气潮气量VTE的物理意义如图4所示，图中时间轴上的阴影部分的面积表示吸气触发容量VTI，时间轴下的阴影部分的面积表示呼气触发容量VTE。

具体的，吸气触发容量VTI和呼气触发容量VTE，其测算条件是在n个呼吸周期内，呼吸机持续输出EPAP以保证呼吸患者气道畅通，并对进、出于患者气道的呼吸流量进行数据采集和积分计算。

本实施例中，吸气压IPAP的判断方法具体为：在一个呼吸周期内，从吸气开始，在时间Δt内，所得吸气量VTI（Δt）与所测算的吸气触发容量VTI进行比较，当VTI（Δt）≥VTI时，则呼吸机被触发输出吸气压IPAP。

值得说明的是，呼气压EPAP的判断方法具体为：在一个呼吸周期内，从呼气开始，在时间Δt内，所得呼气量VTE（Δt）与所测算的呼气触发容量VTE进行比较，当VTE（Δt）≥VTE时，则呼吸机被触发输出呼气压EPAP。

此外，如图4所示，包括流量-时间、容量-时间、气压-时间曲线图，在流量-时间曲线图中先后量阴影部分分别表示一段时间Δt内的吸气量VTI(Δt)和呼气量VTE(Δt)，Δt内的吸气量VTI（Δt）和呼气量VTE（Δt）的计算如式（3）所示，式中Ti为吸气时间，Q（t）为某时刻的呼吸流量：

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本发明一种基于通气容量自动触发切换输出呼吸气压的呼吸机在n个呼吸周期时间内，呼吸机持续输出呼气压EPAP以保证呼吸患者的气道畅通，计算呼吸患者自主呼吸努力下的吸气潮气量和呼气潮气量，并按一定比例作为吸气触发容量VTI和呼气触发容量VTE；计算一定时间Δt内的呼吸患者的吸气量VTI(Δt)和呼气量VTE(Δt)，当吸气量VTI(Δt)或呼气量VTE(Δt)大于已测算的吸气触发容量VTI或呼气触发容量VTE时刻，呼吸机被触发输出吸气压IPAP或呼气压EPAP，本发明算法的应用将有助于提升呼吸机在呼吸患者自主呼吸时的跟随能力，恢复呼吸患者自主呼吸能力，提高呼吸机的舒适性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，该些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种基于通气容量自动触发切换输出呼吸气压的呼吸机，其特征在于，所述呼吸机在自动触发切换输出呼吸气压过程中，使用如下方法，该方法包括如下步骤：

S1：通过呼吸机对进入肺部的吸气量和呼出肺部的呼气量的实时采集和计算；

S2：测算吸气触发容量VTI和呼气触发容量VTE，使呼吸机持续输出呼气压EPAP，持续时间为n个呼吸周期T，n可以取3-5个呼吸周期T；

S3：在持续EPAP的作用下，呼吸患者的气道处于畅通状态，在呼吸患者的自主呼吸下，测算其两组吸气潮气量VTI[1]、VTI[2]、VTI[3]、…、VTI[n]和呼气潮气量VTE[1]、VTE[2]、VTE[3]、…、VTE[n]，其具体测算方法如式（1）所示，Q（t）为某时刻的呼吸流量，式中1≤i≤n：

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S4：对所测试的两组数据吸气潮气量和呼气潮气量分别取均值，并分别乘以百分比例x%和y%得到吸气触发容量VTI和呼气触发容量VTE，如式（2）所示，式中0≤x≤100，0≤y≤100：

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S5：判定呼吸机当前输出是吸气压IPAP还是呼气压EPAP；若是正在输出呼气压EPAP，则监测呼吸流量开始大于0时，表示呼吸患者开始自主吸气；

S6：实时计算一段时间Δt内的吸气量VTI（Δt），将VTI（Δt）与所测算的吸气触发容量VTI相比较，当VTI（Δt）大于VTI时，呼吸机输出从呼气压EPAP切换为吸气压IPAP；若是正在输出吸气压IPAP，则监测呼吸流量开始小于0时表示呼吸患者开始自主呼气；

S7：实时计算一段时间Δt内的呼气量VTE（Δt），将VTE（Δt）与所测算的呼气触发容量VTE相比较，当VTE（Δt）大于VTE时，呼吸机输出从吸气压IPAP切换为呼气压EPAP。

2.根据权利要求1所述的一种基于通气容量自动触发切换输出呼吸气压的呼吸机，其特征在于：所述吸气触发容量VTI和呼气触发容量VTE，其测算条件是在n个呼吸周期内，呼吸机持续输出EPAP以保证呼吸患者气道畅通，并对进、出于患者气道的呼吸流量进行数据采集和积分计算。

3.根据权利要求1所述的一种基于通气容量自动触发切换输出呼吸气压的呼吸机，其特征在于：所述吸气压IPAP的判断方法具体为：在一个呼吸周期内，从吸气开始，在时间Δt内，所得吸气量VTI（Δt）与所测算的吸气触发容量VTI进行比较，当VTI（Δt）≥VTI时，则呼吸机被触发输出吸气压IPAP。

4.根据权利要求1所述的一种基于通气容量自动触发切换输出呼吸气压的呼吸机，其特征在于：所述呼气压EPAP的判断方法具体为：在一个呼吸周期内，从呼气开始，在时间Δt内，所得呼气量VTE（Δt）与所测算的呼气触发容量VTE进行比较，当VTE（Δt）≥VTE时，则呼吸机被触发输出呼气压EPAP。

5.根据权利要求1所述的一种基于通气容量自动触发切换输出呼吸气压的呼吸机，其特征在于：Δt内的吸气量VTI（Δt）和呼气量VTE（Δt）的计算如式（3）所示，式中Ti为吸气时间，Q（t）为某时刻的呼吸流量：

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