CN113348516A - 人工呼吸设备和人工呼吸方法 - Google Patents

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托马斯·克吕格尔
比吉特·施滕德尔
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Draegerwerk AG and Co KGaA
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Abstract

本发明涉及一种用于利用呼吸空气对患者的肺进行人工呼吸的人工呼吸设备(1)，具有用于产生呼吸气流的通气模块(2)、用于确定人工呼吸设备(1)的第一人工呼吸参数和与第一人工呼吸参数不同的第二人工呼吸参数的确定模块(3)和用于根据确定的第一人工呼吸参数和/或确定的第二人工呼吸参数来控制人工呼吸设备(1)的控制模块(4)。控制模块(4)构造用于在具有至少一个呼吸周期的分析时间段期间自动地减小第一人工呼吸参数。人工呼吸设备(1)具有分类模块(5)，分类模块构造用于基于第二人工呼吸参数的通过自动减小第一人工呼吸参数引起的变化对患者的肺的肺状态进行分类。本发明还涉及一种借助于人工呼吸设备(1)利用呼吸空气对患者的肺进行人工呼吸的方法。

Description

人工呼吸设备和人工呼吸方法
技术领域
本发明涉及一种利用呼吸空气对患者的肺进行人工呼吸的人工呼吸设备。该人工呼吸设备具有用于产生呼吸气流的通气模块、用于确定人工呼吸设备的人工呼吸参数的确定模块和用于根据所确定的人工呼吸参数和/或呼吸额定预设值来控制人工呼吸设备的控制设备。本发明还涉及一种借助于人工呼吸设备利用呼吸空气对患者的肺进行人工呼吸的方法。
背景技术
在本发明的范畴中，人工呼吸设备理解为以下设备，借助该设备能够通过在患者的肺中构建呼吸压力将气体、气体混合物、特别是呼吸空气、麻醉剂等导入患者的肺中，以及从患者的肺中导出。因此，能够借助于人工呼吸设备执行肺的外部控制的呼吸，从而无需通过患者主动呼吸。
已知大量不同的人工呼吸设备，人工呼吸设备尤其在结构和工作方式方面不同。在具有开放式呼吸系统与封闭式呼吸系统的人工呼吸设备之间存在基本区别。具有开放式呼吸系统的人工呼吸设备构造用于将患者消耗的呼吸空气导出给人工呼吸设备周围。
这种人工呼吸设备尤其在以下情况中使用，即呼吸介质、例如正常的呼吸空气、富氧的呼吸空气等对环境无害。相反，具有封闭式呼吸系统的人工呼吸设备具有气体出口，经由气体出口能够将消耗的呼吸空气导入封闭的排气通道或气体回路中。
这种人工呼吸设备尤其在手术室中用作麻醉设备，以便借此防止将麻醉剂释放给患者周围。
一些人工呼吸设备的特殊功能是执行复张操作以改进患者肺的肺状态。肺状态基本上分为三类，即萎陷或塌缩(collapsed)、正常和过度膨胀或过度膨胀(overdistensed)。在肺萎陷的情况下，例如能够提高人工呼吸压力或人工呼吸体积作为复张操作。由此，能够再次扩张或膨胀肺的萎陷的区域。在肺过度膨胀的情况下的适合的复张操作是减小人工呼吸压力或人工呼吸体积，以便对肺的过度膨胀的区域减压。为了能够执行适合的复张操作，正确地确定肺状态是至关重要的。
从C.Ferrando等人的公开文献“在肺损伤和胸壁顺应性降低的实验模型中在开放的肺条件下调整潮气量至肺牵张指数来优化通气并防止过度膨胀(Adjusting tidalvolume to stress index in an open lung condition optimizes ventilation andprevents overdistension in an experimental model of lung injury and reducedchest wall compliance)”中已知，在肺复张后如何使用所谓的“肺牵张指数”来适应潮气量(VT)。为此，在恒定的体积流量的部段中评估气道压力的变化。
例如从S.Grasso等人的公开文献“气道压力-时间曲线轮廓(肺牵张指数)检测实验性急性肺损伤中的潮气补充/过度充气(Airway pressure-time curve profile(stressindex)detects tidal recruitment/hyperinflation in experimental acute lunginjury)”中已知这种肺牵张指数的计算。因此，该计算例如能够借助于非线性回归方法对吸气阶段(吸气)的体积流量保持恒定的部段来进行。
另一种方案是基于根据J.Fisher等人的公开文献“通过使用体积压力回路在机械通气期间儿科过度膨胀(Pediatr.overdistension during mechanical ventilation byusing volume-pressure loops)”来计算C20/C。在此，将从肺容积变化的最后20％中计算的肺全局线性顺应性与在整个非体积变化之上计算的线性顺应性成比例。
在此，缺点是，这些方案不基于动态系统的参数识别，例如，利用肺的压力相关的顺应性。在这些方法中的参数估算不是特别可靠，从而存在高的错误概率。
Fischer等执行所谓的“低流量”手段，使得在此该方法也仅需要确定割线或切线并形成商。该方法在这两种情况下不能在没有从持续的压力检控的人工呼吸中切换的情况下来转用，因为对体积流量的变化提出要求。
此外，从H.Tregidgo等人的公开文献“关于通过EIT进行自动机械通气控制的可行性(On the feasibility of automated mechanical ventilation control throughEIT)”中已知基于示例性的四个肺隔室从EIT图像区域中的阻抗变化中推导区域性机械肺模型的鉴定。基于通气设备的测量值结合EIT图像的时间序列针对非的不同区域估算参数“阻力”和“弹性”'。
该方法仅为用于估算分布式的动态的、但是线性的肺模型的基础。该模型的鉴定描述工作点中的线性化(平均气道压力)。顺应性在该角度来看与时间和气道压力或肺泡压力无关。然而，为了检测过度膨胀(Overdistension)则需要探测肺的非线性表现，即顺应性随着肺泡压力的增加而降低。
E.Costa等人的公开文献“通过电阻抗层析成像估算可复张的肺泡萎陷和过度膨胀(Beside estimation of recruitable alveolar collapse and hyperdistension byelectrical impedance tomography)”描述了如何能够基于EIT图像中的PEEP滴定(呼气末正压)结合患者嘴部的气动测量值(体积、压力)来确定相对于区域最佳值的顺应性损失。在达到最佳区域顺应性的区域不同的气道压力之上，在顺应性下降的情况下，得出是过度膨胀(Overdistension)，并且在区域不同的气道压力之下，得出是萎陷(Collapse)。
该方法的缺点在于，在此，需要以初始增加并且然后逐步下降PEEP形式的复张操作。然后，如果肺的肺状态在复张操作之前已经过度膨胀，则这种增加对于患者而言尤其会是成问题的。在这种情况下，无法排除肺的进一步伤害。
发明内容
从该现有技术出发，本发明基于以下目的，即提供一种人工呼吸设备和一种借助于人工呼吸设备利用呼吸空气对患者的肺进行人工呼吸的方法，其不具有或至少部分地不具有所述缺点。因此，本发明的目的是提供人工呼吸设备以及方法，其保证小心地确定患者的肺状态并且在此避免肺的过度负荷。
通过权利要求实现上述目的。
因此，该目的通过一种具有根据权利要求1的特征的利用呼吸空气对患者的肺进行人工呼吸的人工呼吸设备来实现，以及通过一种具有根据权利要求12的特征的用于借助于人工呼吸设备利用呼吸空气对患者的肺进行人工呼吸的方法来实现。
本发明的其他特征和细节从由属权利要求、说明书和附图中得出。
在此，结合根据本发明的人工呼吸设备所描述的特征和细节显然也能够结合根据本发明的方法而是适用的，并且反之亦然，使得各个发明方面的公开内容总是能够相互参考。
根据本发明的第一方面，该目的通过一种利用呼吸空气对患者的肺进行人工呼吸的人工呼吸设备来实现。人工呼吸设备具有用于产生呼吸气流的通气模块、用于确定人工呼吸设备的第一人工呼吸参数和与第一人工呼吸参数不同的第二人工呼吸参数的确定模块、和用于根据所确定的第一人工呼吸参数和/或所确定的第二人工呼吸参数来控制人工呼吸设备的控制模块。根据本发明，控制模块构造为，使得在具有至少一个呼吸周期的分析时间段期间自动地减小第一人工呼吸参数。
此外，人工呼吸设备还具有分类模块，其中，分类模块构造用于基于第二人工呼吸参数的通过自动减小第一人工呼吸参数引起的变化来对患者的肺的肺状态进行分类。
人工呼吸设备优选地具有吸气软管接头，用于将人工呼吸设备与患者的吸气的患者接头流体通信地耦连。优选地，为了控制呼吸空气的通流，人工呼吸设备具有吸气阀，吸气阀与吸气软管接头流体通信地布置。
吸气阀优选地在呼吸空气的流动方向上在人工呼吸设备的内部中布置在吸气软管接头的上游。此外，人工呼吸设备优选地具有呼气软管接头，用于将人工呼吸设备与患者的呼气患者接头流体通信地耦连。为了控制呼吸空气的通流，人工呼吸设备优选地具有呼气阀，呼气阀与呼气软管流体通信地布置。
呼气阀优选在呼吸空气的流动方向上在人工呼吸设备的内部中布置在呼气软管接头的下游。根据本发明，人工呼吸设备能够具有开放和/或闭合的呼吸回路。在开放的呼吸回路的情况下，人工呼吸设备构造用于将用过的呼吸空气导出给人工呼吸设备的周围。在闭合呼吸回路的情况下，人工呼吸设备构造用于将用过的呼吸空气输送给呼吸空气回路，从而防止用过的呼吸空气逸出到人工呼吸设备的周围。
通气模块构造用于产生呼吸气流，并且能够由控制模块进行控制。确定模块例如能够完全或至少部分地集成到通气模块中。替代地或附加地，在本发明的范畴中能够设置为，使得控制模块完全或至少部分地集成到通气模块中。
能够借助于确定模块来确定第一人工呼吸参数和第二人工呼吸参数。人工呼吸参数例如是人工呼吸压力和人工呼吸体积。为了确定人工呼吸参数，确定模块优选具有多个不同的传感器，尤其至少一个压力传感器和至少一个体积流量传感器。例如，第一压力传感器能够布置在吸气阀或吸气软管接头处，并且第二压力传感器能够布置在呼气阀或呼气软管接头处。
因此，通过基于第一压力传感器和第二压力传感器的测量结果进行平衡，并且或者考虑呼吸软管和可能在吸气软管接头和呼气软管接头之间的呼吸气流中的其他患者侧的人工呼吸设备的流动方面的特性(例如顺应性、材料或表面特性等)，借助于确定模块能够确定施加在患者处的人工呼吸压力。此外，确定模块构造用于连续和/或间歇地确定人工呼吸参数。确定模块构造用于在自动减小第一人工呼吸参数之前以及在自动减小第一人工呼吸参数之后确定至少第一人工呼吸参数和第二人工呼吸参数。
控制设备构造用于控制通气模块，特别是基于由确定模块确定的人工呼吸参数来控制通气模块。考虑所确定的人工呼吸参数的优点在于，能够特别精确地控制通气模块，以便能够在患者处尽可能精确地产生人工呼吸压力和人工呼吸体积。另外，控制设备构造用于自动地启动用于确定肺的肺状态的方法。为此，控制设备构造用于在具有至少一个呼吸周期的分析时间段期间自动地将第一人工呼吸参数减小一个减小系数。
一个呼吸周期包括呼气和吸气。分析时间段优选具有多个呼吸周期，特别是三个和十个之间、特别优选五个呼吸周期。优选地，控制设备构造用于跳跃地或逐级地执行第一人工呼吸参数的降低。人工呼吸设备优选具有输入模块，经由输入模块能够设定用于减小第一人工呼吸参数的减小系数。以这种方式，例如，能够为具有肺萎陷病史的患者设定比具有肺过度膨胀病史的患者更低的减小系数，以避免由于第一人工呼吸参数降低而导致的肺的不期望的萎陷。最大减小系数优选为0.4，使得能够执行鲁棒的分类，并在此还确保连续的呼吸。
分类模块构造用于，在考虑在自动地减小第一人工呼吸参数之前所确定的第一人工呼吸参数和第二人工呼吸参数以及在自动地减小第一人工呼吸参数之后所确定的第一人工呼吸参数和第二人工呼吸参数的情况下，将患者肺的肺的肺状态进行分类。例如，考虑将人工呼吸压力和人工呼吸体积作为人工呼吸参数。在本发明的范畴中，将人工呼吸压力或驱动压力(dP)理解为气道压力的吸气末期平稳期(Pplat)与呼气末正气道压力(PEEP)之间的测量到的压力差。人工呼吸体积也称为潮气量(VT)，并且表示在整个呼吸周期期间引入的呼吸空气体积的大小。通过改变呼气压力水平(PEEPset)或吸气压力水平(Pinsp，set)的预设额定值，能够在压力控制的呼吸模式下引起dP的变化。在体积控制的呼吸模式中，能够通过PEEPset或改变VT(VT，set)的预设额定值来引起dP的变化。
根据本发明，为了自动减小第一人工呼吸参数，优选三种不同的情景。根据第一情景，将人工呼吸压力用作第一人工呼吸参数。在恒定PEEPset的情况下，减小了Pinsp，set，并监控人工呼吸体积作为第二人工呼吸参数。如果人工呼吸体积与人工呼吸压力的比(VT/dP)增加，则存在过度膨胀。
如果人工呼吸体积与人工呼吸压力的比下降，则存在萎陷。
根据第二情景，同样将人工呼吸压力用作为第一人工呼吸参数并且将其减小。在这种情况下，在Pinsp，set恒定的情况下升高PEEPset并且监控人工呼吸体积作为第二人工呼吸参数。如果人工呼吸体积与人工呼吸压力之比增加，则存在萎陷。如果人工呼吸体积与人工呼吸压力之比下降，则存在过度膨胀。
根据第三情景，将人工呼吸体积用作第一人工呼吸参数。减少人工呼吸体积，并监控人工呼吸压力作为第二人工呼吸参数。如果人工呼吸体积与人工呼吸压力之比增加，则存在过度膨胀。如果人工呼吸体积与人工呼吸压力之比下降，则存在萎陷。对于所有三种情景，人工呼吸体积与人工呼吸压力之比恒定都表示肺状态正常。
根据本发明的人工呼吸设备相对于常规的人工呼吸设备的优点是，借助简单的手段以及以低成本的方式和方法能够执行对患者的肺的肺状态进行自动分类。另外，根据本发明的人工呼吸设备构造用于保护患者的肺，以便因此避免肺状态的恶化。最后，自动地对肺状态分类具有以下优点，能够容易地确定或甚至自动执行用于改进肺状态的适合的复张操作。因此，借助于根据本发明的人工呼吸设备，能够实现患者的呼吸优化，特别是能够循环执行的呼吸优化。
根据本发明，优选的是，控制模块构造用于对应于由分类模块执行的患者的肺的肺状态的分类来执行用于改进肺状态的复张操作。
在本发明的范畴中，将改进或改善尤其理解为以下措施，借助于该措施能够朝可分类为正常的肺状态的方向改变肺状态。为此，尤其考虑自动地匹配第一人工呼吸参数和/或第二人工呼吸参数。适合的复张操作能够例如以决策矩阵等形式存储在人工呼吸设备的存储模块中。
因此，在肺状态已知的情况下，控制设备能够选择适合的复张操作。
因此，对于将肺状态分类为萎陷的情况，能够自动执行复张操作，复张操作反作用于萎陷的肺。
例如，为此考虑提高平均气道压力，特别是在dP或VT保持不变的情况下通过增加PEEPset来提高平均气道压力。
因此，对于将肺状态分类为过度膨胀的情况，能够自动地执行降低平均气道压力，该降低反作用于过度膨胀的肺。
为此，例如在dP或VT保持不变的情况下能够考虑减小PEEPset。这种控制模块的优点在于，能够借助于自动化来优化肺的治疗。肺的问题能够被快速识别和消除，而无需为此通过操作员干预。
进一步优选的是，分类模块构造用于将患者的肺的肺状态定性地分类为萎陷、过度膨胀或正常。这些肺状态良好适合作为用于选择复张操作以改进肺状态的基础。在此，优选的是，人工呼吸设备构造用于迭代自动地执行复张操作，从而能够以小的步长改进肺状态，并且能够避免因不必要或不适合的复张操作而引起的不期望的肺过度膨胀。
在此，人工呼吸设备的分类模块优选地构造用于在呼吸操作期间或期间自动地执行对肺状态进行分类，其中，人工呼吸设备优选地构造为，基于该分类借助于控制设备执行适合的复张操作，或者为人工呼吸设备的操作员建议适合的复张操作以改进肺状态。
分类模块优选地构造用于对患者的肺的肺状态进行定量分类。在本发明的范畴中，将肺状态的定量分类尤其理解为肺萎陷程度和过度膨胀程度的说明。定量分类的优点在于，能够从中推导出适合的复张操作的强度。
因此，在所确定的与正常状态偏离的程度相对高的情况下，与在偏离的程度相对小的情况下相比，能够利用平均气道压力的显著增加来识别复张操作。从中，得出以下优点，能够给显著地减小用于达到正常肺状态的复张操作的数量。以该方式也能够以有利的方式和方法以及利用低成本的手段减小从识别肺状态直至建立正常肺状态之间的时间段。
根据本发明的一个优选的改进形式，能够在人工呼吸设备中设置为，使得人工呼吸设备具有警报设备，其中，警报设备构造用于，当定量分类的肺状态低于萎陷边界值或超过过度膨胀边界值时输出警报。在本发明的范畴中，萎陷边界值理解为肺的萎陷的程度，其中，应该紧急执行复张操作以改进肺状态，以便反作用于患者的健康状况的恶化。在此，低于萎陷边界值意味着肺的萎陷的程度继续增加。在本发明的范畴中，过度膨胀边界值理解为肺的过度膨胀的程度，在这种情况中，应该紧急执行复张操作以改进肺状态，以便反作用于患者的健康状况的恶化。
在此，超过肺的过度膨胀边界值意味着，肺的过度膨胀的程度继续增加。警报设备的优点在于，能够以简单的手段并以低成本的方式和方法能够为人工呼吸设备的操作员显示患者肺的重要的肺状态，使得操作员能够执行适当的对策，例如复张操作、医学处理等。
控制模块优选地构造用于，自动减小人工呼吸体积和/或人工呼吸压力作为第一人工呼吸参数。人工呼吸体积和人工呼吸压力是两个主要的人工呼吸参数，人工呼吸参数在肺处于正常肺状态的情况下在特定的呼吸边界值内彼此成比例。从该比例的偏差中能够以简单的手段借助于分类模块确定肺状态。
优选的是，控制模块构造用于在具有多个呼吸周期的分析时间段期间逐步减小第一人工呼吸参数。在本发明的范畴中，将逐步减小尤其理解为第一人工呼吸参数的跳跃式减小，例如每个减小步长减小10％或5％。
此外，控制模块优选地构造用于在此执行相同大小的减小步长。控制设备更优选地执行持续地减小减小步长的大小。因此，第一减小步长大于第二减小步长，并且第二减小步长大于随后的减小步长。
优选地，控制模块构造用于，在每个呼吸循环执行一个减少步长。这具有的优点是，能够执行特别快速和鲁棒的分类，其中，能够避免肺的过度的负荷。
根据本发明的一个优选的设计方案，人工呼吸设备具有显示设备，其中显示设备构造用于显示患者的肺的肺状态和/或显示基于肺状态推荐的复张操作。
显示设备优选地构造为触摸屏。还优选地，显示设备与人工呼吸设备的基本仪器分开地构造，并且能够借助于数据线缆和/或电源线缆和/或经由无线数据连接与基础仪器耦连。显示设备的优点在于，能够为人工呼吸设备的操作员容易地显示分类的肺状态。显示设备优选地构造用于使用颜色代码、特别是色谱来显示肺状态。能够优选在显示设备的背景中显示颜色代码。以此方式，操作员能够通过扫视显示设备就已经根据背景的颜色来识别肺状态是否正常、过度膨胀或萎陷。能够通过色谱显示过度膨胀或萎陷的程度。推荐的复张操作的显示具有以下优点，能够以这种方式向操作员显示对患者有利的治疗建议，使得改进通过操作员进行快速和正确的干预。
分类模块优选地构造用于基于在自动减小第一人工呼吸参数之前确定的第一人工呼吸参数和第二人工呼吸参数来估算患者的肺的线性肺模型，其中，分类模块还构造用于根据所估算的肺模型并基于在自动减小第一人工呼吸参数之后所确定的第二人工呼吸参数对肺的肺状态进行分类。分类模块优选地构造用于，基于整个呼吸周期的测量值变化和/或肺的EIT数据来估算线性的肺模型。优选地，能够借助于以下微分方程来描述线性的肺模型：
Figure BDA0003179827070000121
在此，状态变量palv表示经由肺的顺应性产生的压力。通过Paw表征气道压力。R代表肺的抵抗力，并且C代表肺的顺应性。作为近似，该线性肺模型典型地仅在palv或Paw的特定范畴内的近似有效。为了确定是否存在肺萎陷或过度膨胀，分类模块构造用于将在第一人工呼吸参数变化前后所确定的人工呼吸体积流量以及人工呼吸体积与基于线性的肺模型的人工呼吸体积流量以及人工呼吸体积的相应模拟的变化进行比较。线性肺模型的优点在于，能够借此生成关于患者的肺状态的进一步的定性的结论，从而利用简单的手段以及以低成本的方式和方法改进人工呼吸设备的可靠性。
根据本发明优选的是，人工呼吸设备具有用于确定患者的肺的至少一部分的或肺的肺状态的EIT模块，其中，分类模块构造用于在对肺状态进行分类时考虑肺的在自动减小第一人工呼吸参数后引起的以及由EIT模块所确定的顺应性和/或膨胀的变化。EIT模块优选地构造用于分析整个肺和/或肺的各个区域。EIT模块构造用于确定肺或肺的各个区域的阻力和/或顺应性，并作为EIT数据转发至分类模块。分类模块构造用于，基于第二人工呼吸参数的和EIT模块的EIT数据的变化确定肺状态，特别是区域性的肺状态。附加的EIT模块具有以下优点，能够以简单的手段以及以低成本的方式和方法确定肺的区域性的参数。
因此，例如，能够探测肺的局部萎陷和/或局部过度膨胀。另外，在此基础上，能够通过人工呼吸设备自动选择适合的复张操作来治疗患者的肺。
控制设备优选地构造用于自动地将第一人工呼吸参数降低20％至60％之间，优选地降低30％至50％之间，并且特别优选地降低40％。第一人工呼吸参数的这种减小具有以下优点，在患者损害相对小的情况下，能够确定肺状态的可靠的确定。因此，仅以所需要的程度承受患者健康状况的损害，以确保可靠或鲁棒地诊断肺状态。
根据本发明的第二方面，该目的通过一种用于借助于人工呼吸设备利用呼吸空气对患者的肺进行人工呼吸的方法来实现。该方法具有以下方法步骤：
-借助于人工呼吸设备的通气模块产生呼吸气流，
-借助于人工呼吸设备的确定模块确定第一人工呼吸参数和不同于第一人工呼吸参数的第二人工呼吸参数，
-借助于人工呼吸设备的控制设备在具有至少一个呼吸周期的分析时间段期间自动地减小第一人工呼吸参数，
-借助于确定模块确定第二人工呼吸参数的通过自动减小第一人工呼吸参数引起的变化，和
-借助于人工呼吸设备的分类模块基于第二人工呼吸参数的通过自动地减小第一人工呼吸参数所引起的变化来对患者的肺的肺状态进行分类。
优选地，借助于控制设备基于由确定模块确定的第一人工呼吸参数和/或第二人工呼吸参数来控制通气模块。以这种方式，能够借助于通气模块产生具有预设的第一人工呼吸参数和预设的第二人工呼吸参数的呼吸气流以对患者的肺进行人工呼吸。
优选地，由确定模块连续地或至少规则地确定第一人工呼吸参数和第二人工呼吸参数，以便保证使肺以恒定的人工呼吸参数连续的人工呼吸。此外，能够以这种方式确定肺状态的变化，例如肺的突然萎陷。在自动降低第一人工呼吸参数之前和之后都确定第一人工呼吸参数和第二人工呼吸参数。
借助于控制设备来驱控通气模块，使得第一人工呼吸参数在分析时间段期间降低。优选降低20％至60％之间，优选30％至50％之间，并且特别优选降低40％。
基于第一人工呼吸参数的这种降低，能够确定如此改变的第二人工呼吸参数，借助于第二人工呼吸参数保证对肺的肺状态进行可靠或鲁棒的分类。另外，在这样降低第一人工呼吸参数的情况下，患者的肺仅受到轻微负荷。
基于第二人工呼吸参数的通过自动降低第一人工呼吸参数引起的变化，借助于人工呼吸设备的分类模块对肺的肺状态进行分类。例如，这能够在自动降低第一人工呼吸参数之前和之后通过比较第一人工呼吸参数和第二人工呼吸参数的商来进行。
在根据本发明的方法中得到所有如已经针对根据本发明的第一方面的人工呼吸设备所描述的优点。因此，本发明的用于借助于人工呼吸设备利用呼吸空气对患者的肺进行人工呼吸的方法相对于常规的方法具有以下优点，利用简单的手段以及以低成本的方式和方法能够执行对患者的肺的肺状态的自动分类。
另外，相对于在复张操作期间执行肺状态分类的常规的方法，在执行根据本发明的方法时保护患者的肺，因为根据本发明，不执行复张操作，而是仅降低第一人工呼吸参数。以该方式，显著地减小引起肺状态恶化的风险。最后，借助于根据本发明的方法进行的肺状态的自动分类提供了以下优点，使得能够容易地确定或甚至能够自动化地执行用于改进肺状态的适合的复张操作。因此，借助于根据本发明的方法，能够实现患者的人工呼吸优化，特别是可周期执行的人工呼吸优化。
根据本发明，在方法中能够设置为，将呼吸压力用作第一人工呼吸参数并且将人工呼吸体积用作第二人工呼吸参数。人工呼吸体积和人工呼吸压力是两个主要的人工呼吸参数，人工呼吸参数在肺状态正常的肺的情况下，在特定的呼吸边界值内彼此成比例。能够以简单的手段借助于分类模块从该比例的偏差中确定肺状态。
优选地，借助于人工呼吸设备的显示设备来显示患者的肺的分类的肺状态和/或适于改进肺的肺状态的复张操作。替代地或附加地，借助于控制设备执行适于改进肺的肺状态的复张操作。在最简单的情况下，仅显示分类的肺状态。人工呼吸设备的操作员能够基于此信息和其专业能力来识别并启动适合的复张操作。通过预设适合的复张操作，操作员较少了识别适合的复张操作。仅需通过操作员执行启动复张操作。在全自动人工呼吸设备的情况下，自动地执行由人工呼吸设备识别的适合的复张操作。
在复张操作时，控制设备将相应的指令(例如降低或增加人工呼吸压力或人工呼吸体积)转发给通气模块。在这种情况下，不再需要操作员干预。由此，进一步减轻人工呼吸设备的操作员的负担。
根据本发明的方法优选地借助于根据本发明的人工呼吸设备执行。因此，优选的是，根据本发明的人工呼吸设备构造用于执行根据本发明的方法。以该方式确保患者肺的肺状态以保护肺的方式进行分类。
附图说明
从针对附图中示出的本发明的一些实施例的以下描述中得出改进本发明的其他措施。全部从权利要求、说明书或附图得出的特征和/或优点包括结构细节和空间设置无论是单独还是以各种组合的形式都是本发明实质性的。
附图分别示意性地示出：
图1示出根据本发明的人工呼吸设备的一个优选的实施方式，
图2示出萎陷的肺对第一人工呼吸压力减小的反应的时间图，
图3示出过度膨胀的肺对第一人工呼吸压力减小的反应的时间图，
图4示出萎陷的肺对第二人工呼吸压力减小的反应的时间图，
图5示出过度膨胀的肺对第二人工呼吸压力减小的反应的时间图，
图6示出与第一线性肺模型相比，萎陷的肺的压力和容积的时间图，
图7示出与第二线性肺模型相比，过度膨胀的肺的压力和容积的时间图，
图8示出根据本发明的方法的一个优选的实施方式的流程图。
在图1至图8中，具有相同功能和作用方式的元件均设有相同的附图标记。
具体实施方式
根据本发明的人工呼吸设备1的在图1中示意地示出的优选的实施方式具有通气模块2，以产生用于使患者的肺呼吸的呼吸气流。通气设备2以流体通信的方式与患者吸气接口10和患者呼气接口11耦连。另外，人工呼吸设备1优选具有未示出的空气进口和/或氧气进口和/或麻醉气体进口和/或呼吸空气出口，它们与患者吸气接口10、患者呼气接口11和通气模块2流体通信地耦连，或者能够经由呼吸空气软管以流体通信的方式耦连以使患者的肺呼吸。患者吸气接口10能够经由未示出的呼吸空气软管耦连，以便使患者经由呼吸空气软管呼吸。患者呼气接口11能够与呼吸空气软管耦连，以便将用过的呼吸空气从患者输送至人工呼吸设备1。另外，由此能够更好地控制患者的呼气的进程，特别是通过设定或调节PEEP来控制。以该方式能够防止患者的肺萎陷。
在本发明的图1所示的优选的实施方式中，确定模块3与患者吸气接口10和患者呼气接口11耦连，使得能够借助于确定设备3确定患者吸气接口10和患者呼气接口11中的空气压力以及空气体积流量。此外，根据本发明能够设置为，使得确定设备3具有另外的传感器(例如温度传感器、湿度传感器等)，以便确定人工呼吸设备内部和外部的空气流的其他参数。因此，确定设备3构造用于确定第一人工呼吸参数(特别是人工呼吸体积)以及确定第二人工呼吸参数(特别是人工呼吸压力)。
人工呼吸设备1具有控制模块4，控制模块用于根据由确定模块3确定的第一人工呼吸参数和/或确定的第二人工呼吸参数来控制人工呼吸设备1。因此，控制模块4构造用于控制通气模块2，特别是在具有至少一个呼吸周期的分析时间段期间自动地减小第一人工呼吸参数。人工呼吸设备1还具有分类模块5，分类模块构造用于基于第二人工呼吸参数的通过自动减小第一人工呼吸参数引起的变化来对患者的肺的肺状态进行分类。在该优选实施方式中，人工呼吸设备1具有可选的警报设备6。警报设备6构造用于，当定量分类的肺状态低于萎陷边界值或超过过度膨胀边界值时则输出警报，特别是光学和/或声学的警报。
此外，人工呼吸设备1具有用于确定患者的肺或其至少一部分的肺状态的EIT模块8。通气模块2、确定模块3、控制模块4、分类模块5、警报设备6和EIT模块8布置在人工呼吸设备1的壳体9内。能够设置为，使得这些部件中的一个或多个、例如警报设备6或EIT模块8完全或至少部分地布置在壳体9的外部。人工呼吸设备1优选地具有用于将患者电极与EIT模块耦连的未示出的电极接口。
此外，人工呼吸设备1具有用于显示人工呼吸参数的显示设备7。显示设备7优选地构造用于显示用于改进人工呼吸设备1的操作的操作信息。根据本发明能够设置为，使得显示设备7构造为触摸屏。警报设备6同样能够至少部分地集成到显示设备7中，使得显示设备构造用于显示和/或声学地输出警报。在该实施例中，显示设备7布置在壳体9的外部，并且可调节地(例如能够围绕竖直轴线转动和/或能够围绕水平轴线枢转)保持在壳体处。还能够设置为，使得显示设备7完全或至少部分地布置在壳体9内，例如布置在观察窗之后。根据本发明同样能够设置为，使得显示设备7构造为能够从壳体9取下。
在图2中示意地在图表中示出萎陷的肺对第一人工呼吸压力减小的反应的时间图。前四个呼吸周期以未匹配的人工呼吸参数来进行。对于第五呼吸周期，在PEEPset恒定的情况下，通过降低Pinsp，set来减小人工呼吸压力dP。由此引起人工呼吸体积的减少。在这种情况下，人工呼吸体积(VT)和人工呼吸压力(dP)的商(VT/dP)降低。由此，分类模块5能够识别出存在肺的萎陷。
在图3中示意地在图表中示出过度膨胀的肺对第一人工呼吸压力减小的反应的时间图。前四个呼吸周期以未匹配的人工呼吸参数来进行。对于第五呼吸周期，在PEEPset恒定的情况下，通过降低Pinsp，set来减小人工呼吸压力。由此引起人工呼吸体积的减少。在这种情况下，人工呼吸体积(VT)和人工呼吸压力(dP)的商(VT/dP)上升。由此，分类模块5能够识别出存在肺的过度膨胀。
在图4中示意地在图表中示出萎陷的肺对第二人工呼吸压力减小的反应的时间图。前四个呼吸周期以未匹配的人工呼吸参数来进行。对于第五呼吸周期，在Pinsp，set恒定的情况下，通过升高PEEPset来减小人工呼吸压力。由此引起人工呼吸体积的减少。在这种情况下，人工呼吸体积(VT)和人工呼吸压力(dP)的商(VT/dP)上升。由此，分类模块5能够识别出存在肺的萎陷。
在图5中示意地在图表中示出过度膨胀的肺对第二人工呼吸压力减小的反应的时间图。前四个呼吸周期以未匹配的人工呼吸参数来进行。对于第五呼吸周期，通过升高PEEPset且恒定Pinsp，set来减小人工呼吸压力。由此引起人工呼吸体积的减少。人工呼吸体积(VT)和人工呼吸压力(dP)的商(VT/dP)下降。由此，分类模块5能够识别出存在肺的过度膨胀。
在图6中描绘与第一线性肺模型相比的萎陷的肺(collapse)的压力和体积的示意时间图。基于整个呼吸周期的测量值曲线估算第一线性肺模型。
在存在肺过度膨胀的情况下，线性的肺模型的顺应性高于在达到平台压力(Plateaudrucks)时的实际的顺应性。因此，计算出的人工呼吸体积高于测量出的人工呼吸体积。另外，相对于上升时间和下降时间一样长的线性肺模型，所测量的人工呼吸体积的上升时间较短，而下降时间较长，线性肺模型的上升时间和下降时间的长度相同。
在存在肺萎陷的情况下，线性的肺模型的顺应性低于在达到平台压力时的实际顺应性。因此，计算出的人工呼吸体积低于测量出的人工呼吸体积。另外，在存在肺萎陷的情况下，相对于线性的肺模型，所测量的人工呼吸体积的上升时间更长，且下降时间更短。
在图7中描绘与第二线性肺模型相比的过度膨胀的肺(overdistension)的压力和体积的示意时间图。仅针对其中人工呼吸体积流量(q)的值超过特定的边界值的区域分开地在吸气和呼气之后估算第二线性肺模型。因此，线性的肺模型具有吸气肺模型和呼气肺模型。
在存在过度膨胀的情况下，吸气肺模型的时间常数、上升时间和下降时间小于呼气肺模型的时间常数、上升时间和下降时间。
在存在萎陷的情况下，吸气肺模型的时间常数、上升时间和下降时间大于呼气肺模型的时间常数、上升时间和下降时间。
在图8中示意地描绘根据本发明的方法的一个优选的实施方式的流程图。在第一方法步骤100中，借助于人工呼吸设备1的通气模块2产生用于对患者进行人工呼吸的呼吸气流。在此，通气模块2由控制模块4控制。在第二方法步骤200中，借助于人工呼吸设备1的确定模块3，确定第一人工呼吸参数和第二人工呼吸参数。该确定优选连续地或重复地进行，以保证使患者的限定的人工呼吸。在第三方法步骤300中，人工呼吸设备1的控制设备4在具有至少一个呼吸周期的分析时间段期间自动减小第一人工呼吸参数。在此，优选地，或者在PEEPset恒定的情况下降低Pinsp，set，或者在Pinsp，set恒定的情况下提高PEEPset。在第四方法步骤400中，确定模块3确定第二人工呼吸参数的通过自动减小第一人工呼吸参数引起的变化。在第五方法步骤500中，人工呼吸设备1的分类模块5基于第二人工呼吸参数的通过自动减小第一人工呼吸参数引起的变化，对患者的肺的肺状态进行分类。优选的分类类别是“过度膨胀”、“正常”和“萎陷”。在第六方法步骤600中，借助于人工呼吸设备1的显示设备7显示患者的肺的分类的肺状态和/或适于改进肺的肺状态的复张操作。替代地或附加地，在第七方法步骤700中，借助于控制设备4执行适于改进肺的肺状态的复张操作。优选迭代地执行该方法，以逐渐地达到正常的肺状态。
附图标记列表
1 人工呼吸设备
2 通气模块
3 确定模块
4 控制模块
5 分类模块
6 警报设备
7 显示设备
8 EIT模块
9 壳体
10 患者吸气接口
11 患者呼气接口
100 第一方法步骤
200 第二方法步骤
300 第三方法步骤
400 第四方法步骤
500 第五方法步骤
600 第六方法步骤
700 第七方法步骤。

Claims (15)

1.一种利用呼吸空气对患者的肺进行人工呼吸的人工呼吸设备(1)，所述人工呼吸设备具有用于产生呼吸气流的通气模块(2)、用于确定所述人工呼吸设备(1)的第一人工呼吸参数和与所述第一人工呼吸参数不同的第二人工呼吸参数的确定模块(3)和用于根据确定的所述第一人工呼吸参数和/或确定的所述第二人工呼吸参数来控制所述人工呼吸设备(1)的控制模块(4)，
其特征在于，所述控制模块(4)构造用于，在具有至少一个呼吸周期的分析时间段期间自动地减小所述第一人工呼吸参数，其中所述人工呼吸设备(1)具有分类模块(5)，并且其中，所述分类模块(5)构造用于，基于所述第二人工呼吸参数的由于自动减小所述第一人工呼吸参数引起的变化来对患者的肺的肺状态进行分类。
2.根据权利要求1所述的人工呼吸设备(1)，其特征在于，所述控制模块(4)构造用于，对应于由所述分类模块(5)执行的所述患者的肺的肺状态的分类来执行用于改进肺状态的复张操作。
3.根据权利要求1或2所述的人工呼吸设备(1)，其特征在于，所述分类模块(5)构造用于，将所述患者的肺的肺状态定性地分类为萎陷、过度膨胀或正常。
4.根据前述权利要求中任一项所述的人工呼吸设备(1)，其特征在于，所述分类模块(5)构造用于，对所述患者的肺的肺状态进行定量地分类。
5.根据权利要求4所述的人工呼吸设备(1)，其特征在于，所述人工呼吸设备(1)具有警报设备(6)，所述警报设备(6)构造用于，当定量分类的肺状态低于萎陷边界值或超过过度膨胀边界值时输出警报。
6.根据前述权利要求中任一项所述的人工呼吸设备(1)，其特征在于，所述控制模块(4)构造用于，自动减小作为第一人工呼吸参数的人工呼吸体积和/或人工呼吸压力。
7.根据前述权利要求中任一项所述的人工呼吸设备(1)，其特征在于，所述控制模块(4)构造用于，在具有多个呼吸周期的分析时间段期间逐步地减小所述第一人工呼吸参数。
8.根据前述权利要求中任一项所述的人工呼吸设备(1)，其特征在于，所述人工呼吸设备(1)具有显示设备(7)，其中，所述显示设备(7)构造用于显示所述患者的肺的肺状态和/或显示基于所述肺状态推荐的复张操作。
9.根据前述权利要求中任一项所述的人工呼吸设备(1)，其特征在于，所述分类模块(5)构造用于，基于所述第二人工呼吸参数和在自动减小所述第一人工呼吸参数之前确定的所述第一人工呼吸参数来估算所述患者的肺的线性肺模型，其中，所述分类模块(5)还构造用于，根据估算的所述肺模型并且基于在自动地减小所述第一人工呼吸参数之后确定的所述第二人工呼吸参数对肺的肺状态进行分类。
10.根据前述权利要求中任一项所述的人工呼吸设备(1)，其特征在于，所述人工呼吸设备(1)具有用于确定患者的肺的至少一部分的或肺的肺状态的EIT模块(8)，其中，所述分类模块(5)构造用于，在对所述肺状态进行分类时考虑在自动减小所述第一人工呼吸参数后引起的以及由所述EIT模块(8)确定的顺应性和/或膨胀的肺变化。
11.根据前述权利要求中任一项所述的人工呼吸设备(1)，其特征在于，所述控制设备构造用于，将所述第一人工呼吸参数自动降低20％至60％之间，优选地降低30％至50％之间，并且特别优选地降低40％。
12.一种用于借助于人工呼吸设备(1)利用呼吸空气对患者的肺进行人工呼吸的方法，所述方法具有以下步骤：
-借助于所述人工呼吸设备(1)的通气模块(2)产生呼吸气流，
-借助于所述人工呼吸设备(1)的确定模块(3)确定第一人工呼吸参数和不同于所述第一人工呼吸参数的第二人工呼吸参数，
-借助于所述人工呼吸设备(1)的控制设备(4)在具有至少一个呼吸周期的分析时间段期间自动地减小所述第一人工呼吸参数，
-借助于所述确定模块(3)确定所述第二人工呼吸参数的由于自动减小所述第一人工呼吸参数引起的变化，和
-基于所述第二人工呼吸参数的由于自动地减小所述第一人工呼吸参数引起的变化，借助于所述人工呼吸设备(1)的分类模块(5)对所述患者的肺的肺状态进行分类。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将人工呼吸压力用作为第一人工呼吸参数，并且将人工呼吸体积用作为第二人工呼吸参数。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，借助于所述人工呼吸设备(1)的显示设备(7)来显示所述患者的肺的已分类的肺状态和/或适于改进所述肺的肺状态的复张操作，和/或借助于所述控制设备(4)执行适于改进所述肺的肺状态的复张操作。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法借助于根据权利要求1至11中任一项所述的人工呼吸设备(1)来执行。
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