CN112999479A - 呼吸机吸气触发方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种呼吸机吸气触发方法，所述方法包括：呼吸机检测实时流量到达呼气点后，进行呼气操作，同时设置吸气触发阈值，当检测到实时流量到达吸气触发阈值时，所述呼吸机从呼气操作循环转变成吸气操作，所述吸气触发阈值自呼气点之后从初始值到最终值逐渐减小。本发明的一种呼吸机吸气触发方法及应用，能够准确捕捉和识别患者的吸气点，提高呼吸机压力跟随的同步性，呼吸频率和周期计算的准确性，从而改善呼吸机的治疗效果。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种呼吸机吸气触发方法及应用。
背景技术
人机协调性能是影响呼吸机治疗效果的重要因素，患者在自主呼吸过程中呼吸机的吸气触发的同步性是人机协调性能的表现之一，吸气触发方式主要有压力触发与流量触发两种。
压力触发方式下，在呼气端和吸气端安装流量传感器，呼气末时吸气阀处于关闭状态，呼气阀前安装有一个单向阀，防止气体倒流。故当患者开始吸气时，气道内压力将迅速下降。设置吸气压力触发灵敏度，一般为0.5～-2cMH2O，即当气道内压力下降至一定值时认为患者已经开始了自主吸气，需要控制呼吸机开始进入吸气阶段。
流量触发方式下，呼吸机在患者呼气的时候也会从送气端提供一个基础流，由呼吸机的通气原理图可知患者流速＝吸气端流速–呼气端流速，设置吸气流速触发灵敏度，一般为 2～10LPM。当患者流速大于触发值时，即认为患者开始了自主呼吸，此时触发呼吸机进入吸气阶段送气。
流量触发方式较压力触发方式具有延迟低和需要患者的吸气功小的优点，所以现有的呼吸机触发方式普遍使用流量触发方式，但是流量触发方式存在的问题如下：吸气末正压导致吸气误触发；低通气情形下无法触发吸气等。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种呼吸机吸气触发方法及应用，能够准确捕捉和识别患者的吸气点，提高呼吸机压力跟随的同步性，呼吸频率和周期计算的准确性，从而改善呼吸机的治疗效果。
为实现本发明的目的，本发明提供一种呼吸机吸气触发方法，所述方法包括：呼吸机检测实时流量到达呼气点后，进行呼气操作，同时设置吸气触发阈值，当检测到实时流量到达吸气触发阈值时，所述呼吸机从呼气操作循环转变成吸气操作，所述吸气触发阈值自呼气点之后从初始值到最终值逐渐减小。
吸气触发阈值从初始值到最终值逐渐减小，在呼气点之后吸气点触发阈值即初始值较大，不容易触发吸气，之后随着呼气的进一步进行，吸气的可能性逐渐增加，容易理解的，在呼气开始初期，吸气触发阈值较大能避免呼气末正压过大从而导致的吸气误触发，而吸气触发阈值逐渐减小，能够获取和捕捉患者微弱的吸气气流，从而触发吸气，而不会检测不到吸气。
优选地，所述吸气触发阈值从初始值减小到最终值，所述初始值和最终值都是实时流量平均值的函数。选用实时流量平均值可以反映在不同压力水平、不同漏气情况以及不同患者呼吸情况基础流量，能够根据当前的压力水平、漏气情况以及患者流量做适应性的调整，能够普遍应用在不同场景下和不同患者身上。
优选地，所述吸气触发阈值从初始值减小到最终值的速度是前期呼气时间的函数，选用前期呼气时间可以适配不同患者、不同睡眠阶段，提供合适的吸气触发阈值下降速度。
优选地，所述吸气触发阈值从初始值减小到最终值的时间为平均呼气时间。
优选地，所述吸气触发阈值的初始值为M，计算公式为N＝P+Q，其中P为实时流量的平均值，Q为预设的吸气灵敏度。
优选地，获得所述平均值P步骤如下：步骤1：通过流量传感器采集呼吸机端的流量，获得滤波后实时流量F1；步骤2：计算实时流量F1在周期T内的平均值P，计算公式如下：
优选地，所述流量传感器采集流量的采集频率为50-100Hz。
优选地，所述周期T为8-30S。
优选地，所述吸气灵敏度Q为0-20LPM。
根据本发明的又一方面，本发明还提供一种呼吸机，所述呼吸机在吸气触发过程中，采用如权利要求1-9任一项所述的呼吸机吸气触发方法。
本发明的有益效果体现在：本发明呼吸机吸气触发方法能有效降低呼吸机在使用过程中出现的吸气误触发，与患者呼吸保持同步性，提高呼吸机的呼吸顺应性和人机协调性，另一方面，本发明的呼吸机吸气触发方法能获取和捕捉微弱的呼吸气流，提高吸气触发的灵敏度，从而改善治疗效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明呼吸机的结构示意图。
图2为本发明呼吸机吸气触发方法的原理示意图。
图3为本发明呼吸机吸气触发方法的原理示意图。
图4为本发明呼吸机吸气触发方法的原理示意图。
图5为本发明呼吸机吸气触发方法的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例一
本发明提供一种呼吸机吸气触发方法，所述方法包括：呼吸机检测实时流量到达呼气点后，进行呼气操作，同时设置吸气触发阈值，当检测到实时流量到达吸气触发阈值时，所述呼吸机从呼气操作循环转变成吸气操作，所述吸气触发阈值自呼气点之后从初始值到最终值逐渐减小。
在本发明的实施例中，吸气触发阈值从初始值到最终值逐渐减小，在呼气点之后吸气点触发阈值即初始值较大，不容易触发吸气，之后随着呼气的进一步进行，吸气的可能性逐渐增加，容易理解的，在呼气开始初期，吸气触发阈值较大能避免呼气末正压过大从而导致的吸气误触发，而吸气触发阈值逐渐减小，能够获取和捕捉患者微弱的吸气气流，从而触发吸气，而不会检测不到吸气。
如图1所示，在本发明的实施例中，呼吸机主要包括呼吸机主机1、湿化器2、连接管3以及呼吸面罩4，呼吸机主机1端设有流量传感器，测得实时流量F1，但是由于面罩端存在漏气，并且面罩端的漏气包括故意漏气和非故意漏气，故意漏气是呼吸面罩4上本身的漏气孔发生的漏气，目的是避免发生二氧化碳的重新吸入，非故意漏气是由于患者面罩佩戴松脱而导致的漏气。
如图2所示，呼吸机在使用过程中提供双水平压力支持时，患者呼吸气流在零线上方的为吸气相，呼吸气流在零线下方的为呼气相。呼吸机在使用过程中，可以为患者提供双水平压力支持，即当患者处于吸气相时，呼吸机输出压力为吸气压力，当患者处于呼气相时，呼吸机输出呼气压力，从而在保证足够潮气量的基础上，通过增加压力差来增强吸气力量支持和肺泡通气量，从而减小二氧化碳水平，同时减轻呼吸肌负荷，呼气压力可维持上气道开放、消除阻塞型睡眠呼吸暂停、增加功能残气量、防止肺泡萎陷。
进一步地，在呼吸机的使用过程中，不可避免地存在故意漏气，即面罩本身的标准出气口，此外面罩包括全面罩、鼻罩和鼻枕等多种类型，出气口大小不一，不同厂家设计的出气口大小也是不同的，因此容易理解的是，佩戴不同面罩时故意漏气值也不相同。
进一步地，所述吸气触发阈值从初始值减小到最终值，所述初始值和最终值都是实时流量平均值的函数。虽然潮气量大小因人而异，但是对于同一用户，单次呼吸的吸气潮气量和呼气潮气量基本相等，因此实时流量平均值就是患者呼吸暂停或者呼吸平台期的流量，一般地，可以认为高于实时流量平均值的为吸气相流量，低于实时流量平均值的为呼气相流量，因此选用实时流量平均值可以反映在不同压力水平、不同漏气情况以及不同患者呼吸情况基础流量，能够根据当前的压力水平、漏气情况以及患者流量做适应性的调整，能够普遍应用在不同场景下和不同患者身上。
进一步地，所述吸气触发阈值从初始值减小到最终值的速度是前期呼气时间的函数。由于患者的呼吸周期不同，不同睡眠阶段的呼吸周期也不同，因此呼气相的时间也不同，容易理解的，对于呼气时间较长的呼吸周期，吸气触发阈值减小的速度较慢，对于呼气时间较短的呼吸周期，吸气触发阈值减小的速度较快，选用前期呼气时间可以适配不同患者、不同睡眠阶段，提供合适的吸气触发阈值下降速度。
进一步地，所述吸气触发阈值从初始值减小到最终值的时间为平均呼气时间，在本发明的实施例中，平均呼气时间指的是前面5个呼吸周期中呼气相的平均时间，在其他实施例中，可以是3-20个呼吸周期中呼气相的平均时间，都属于本发明的保护范围。
进一步地，所述吸气触发阈值的初始值为M，最终值为N，计算公式为N＝P+Q，其中P为实时流量平均值，Q为预设的吸气灵敏度。例如，实时流量平均值P为25LPM，吸气灵敏度Q为4LPM,则吸气触发阈值最终值N为29LPM，吸气触发阈值初始值为50LPM。
如图3所示，在本发明的实施例中，呼气触发以后，吸气触发阈值切换成M，具体地例如M为50LPM，呼气平均时间为2s,则经过1.8s时，吸气触发阈值从M切换到N，N为 29LPM，呼气点的1.8s后，实时流量大于29LPM即触发吸气。
进一步地，获得所述平均值P步骤如下：步骤1：通过流量传感器采集呼吸机端的流量，获得滤波后实时流量F1；步骤2：计算实时流量F1在周期T内的平均值P，计算公式如下：
进一步地，所述流量传感器采集流量的采集频率为50-100Hz，间隔时间过长导致数据失真，计算出来的实时流量平均值精度不够，间隔时间过短导致计算量大，增大处理器的工作负荷，对系统要求也更高，在本实施例中，间隔时间Δt为20ms，每隔20ms采集一次实时流量F1，在其他实施例中，间隔时间可以是例如10ms等其他很容易想到的，同样属于本发明的保护范围。
进一步地，所述周期T为8-30s，同样地采集周期T时间过短会导致数据失真，计算出来的实时流量平均值精度不够，采集周期T时间过长，会导致延迟严重，不能有效跟随呼吸节律变化，计算出的实时流量平均值不准确。
进一步地，所述吸气灵敏度Q为0-20LPM，在本实施例中，吸气灵敏度为4LPM，即当实时流量大于实时流量平均值4LPM以上，才认为有吸气动作。容易理解的，吸气灵敏度的值越小，吸气触发灵敏越高，越容易触发吸气动作，吸气灵敏度的值越大，吸气触发灵敏度越低，越难触发吸气动作，在其他实施例中，吸气灵敏度Q为0-20LPM都属于本发明的保护范围。
第二实施例
如图4所示，与第一实施例在其他方面均相同的条件下，第二实施例与第一实施例的区别在于，吸气触发阈值的下降方式不同，在本实施例中，吸气触发阈值的下降为分段函数，例如呼气平均时间为2s,吸气触发阈值的初始值为50LPM，呼气点后的1s后吸气触发阈值减小到 40LPM，再经过0.8s吸气触发阈值较小到29LPM。即将吸气触发阈值从初始值M降低到最终值N的过程中分成两个阶段，当然在其他实施例中，吸气触发阈值的下降可以分成两个以上更多阶段，同样属于本发明的保护范围。
第三实施例
如图5所示，与第一实施例在其他方面均相同的条件下，第三实施例与第一实施例的区别在于，吸气触发阈值的下降方式不同，在本实施例中，吸气触发阈值的下降为二次函数，例如吸气触发阈值为(M-N)·(t-T1)2，其中t为吸气点结束开始计时时间，T1为呼气平均时间。当然在他实施例中，还可以是多次函数、幂函数、指数函数等本领域技术人员容易想到的方式，同样属于本发明的保护范围。
根据本发明的再一方面，本发明还提供一种呼吸机，所述呼吸机应用上述任一项所述的呼吸机吸气触发方法。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种呼吸机吸气触发方法，所述方法包括：呼吸机检测实时流量到达呼气点后，进行呼气操作，同时设置吸气触发阈值，当检测到实时流量到达吸气触发阈值时，所述呼吸机从呼气操作循环转变成吸气操作，其特征在于：所述吸气触发阈值自呼气点之后从初始值到最终值逐渐减小。
2.如权利要求1所述的呼吸机吸气触发方法，其特征在于，所述吸气触发阈值从初始值减小到最终值，所述初始值和最终值都是实时流量平均值的函数。
3.如权利要求1所述的呼吸机吸气触发方法，其特征在于，所述吸气触发阈值从初始值减小到最终值的速度是前期呼气时间的函数。
4.如权利要求3所述的呼吸机吸气触发方法，其特征在于，所述吸气触发阈值从初始值减小到最终值的时间为平均呼气时间。
5.如权利要求1所述的呼吸机吸气触发方法，其特征在于，所述吸气触发阈值的初始值为M，计算公式为N=P+Q，其中P为实时流量的平均值，Q为预设的吸气灵敏度。
6.如权利要求5所述的呼吸机吸气触发方法，其特征在于，获得所述平均值P步骤如下：步骤1：通过流量传感器采集呼吸机端的流量，获得滤波后实时流量F1；步骤2：计算实时流量F1在周期T内的平均值P，计算公式如下：
。
7.如权利要求6所述的呼吸机吸气触发方法，其特征在于，所述流量传感器采集流量的采集频率为50-100Hz。
8.如权利要求7所述的呼吸机吸气触发方法，其特征在于，所述周期T为8-30S。
9.如权利要求8所述的呼吸机吸气触发方法，其特征在于，所述吸气灵敏度Q为0-20LPM。
10.一种呼吸机，其特征在于，所述呼吸机在吸气触发过程中，应用如权利要求1-9任一项所述的呼吸机吸气触发方法。
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