CN115581823A - 一种基于信号监测辅助ecmo自动调节及脱机的方法 - Google Patents

Abstract

一种基于信号监测辅助ECMO自动调节及脱机的方法，涉及体外膜肺技术领域，通过同时监测ECMO、人体心肺的各参数以及人体血压值，再分别计算体外循环和人体自身循环的血液流量和气体交换效率，结合血压的稳定性，基于计算结果自动调节ECMO，并判断、提示可以撤除ECMO的概率和时机，直至人体自身供应可以满足自身需求，提示ECMO脱机。本发明在医护人员基于自身经验对ECMO设备的调节、脱机做判断的基础上，采用数据采集、计算的客观方式辅助医护人员对ECMO设备的调节、脱机做判断，减小对医护人员专业性的要求以及主观性上的误差，减小对人体心肺支持上的不良影响，以实现较佳的血液和气流通气交换功能调节，提高治疗效率和质量，加快治疗进程。

Description

一种基于信号监测辅助ECMO自动调节及脱机的方法

技术领域

本发明涉及体外膜肺技术领域，具体涉及到一种基于信号监测辅助ECMO自动调节及脱机的方法。

背景技术

在现有医疗设备中，呼吸机主要用于呼吸抢救和呼吸治疗，用于对成人、小儿和婴幼儿进行通气辅助及呼吸支持。而ECMO的本质是一种改良的人工心肺机，核心的部分是膜肺和血泵，ECMO可以将人体大静脉血管中的血液引出体外进行氧合，然后再回到大动脉或大静脉血管内，从而部分或者完全替代患者的心肺功能，相当于患者体外的一个“人工肺”、“人工心脏”。由于ECMO分别起人工肺和人工心的作用，其可以对重症心肺功能衰竭患者进行长时间心肺支持，为危重症的抢救赢得宝贵的时间。

由上述可知，ECMO的实际工作过程在心肺支持方面起到非常重要的作用，现有技术中，ECMO设备在工作时通常的模式采用恒定转速模式，由专业医护人员人工调节泵血量和气源，其中的气源包括氧浓度和气流量，从而实现对人体进行供氧以及泵血，直至患者的肺、心运转正常。在患者心肺功能逐渐恢复的过程中，是由医护人员人工调节ECMO设备以设定适合人体当前状态的参数，当患者的肺、心运转正常后，也是由医护人员人工判断是否可以停止使用ECMO设备，具体判断的方法为医护人员通过有创血压监测在血压监测设备上进行监测的，通过血气分析得到人体对应的血氧等参数，医护人员确定参数在特定时间范围内保持稳定后，便可得到停止使用ECMO设备的判断。上述过程中，调节ECMO设备的参数以及判断ECMO设备脱机的及时性、准确性均对医护人员的专业性要求较高，且与医护人员自身的医疗经验存在主观上的联系，断开ECMO设备对人体的心肺支持过早或者过晚，均会影响患者的恢复，而且，为避免ECMO设备继续对患者进行心肺支持，需要医护人员将ECMO设备与患者物理断开，操作较为复杂，为辅助医疗人员及时、准确地对ECMO设备的参数调节、脱机判断，减小因主观因素ECMO设备对人体心肺支持的不良影响，因此，本发明提出一种基于信号监测辅助ECMO自动调节及脱机的方法。

发明内容

针对现有技术所存在的不足，本发明目的在于提出一种基于信号监测辅助ECMO自动调节及脱机的方法，具体方案如下：

一种基于信号监测辅助ECMO自动调节及脱机的方法，所述方法的实质为通过同时监测ECMO、人体心肺的各参数以及人体血压值，再分别计算体外循环和人体自身循环的血流量和气体交换效率，结合血压的稳定性，基于计算结果自动调节ECMO，并判断、提示可以撤除ECMO的概率和时机，直至人体自身供应可以满足自身需求，提示ECMO脱机。

进一步的，所述ECMO模式包括VA模式以及VV模式，通过插管位置来确定，VA模式中插管方式为一根插管在静脉，另一根插管在动脉，VV模式中插管方式为一根插管在静脉，另一根插管也在静脉，在两种模式下，ECMO的自动调节分别为：

VA模式下，ECMO的自动调节过程为：以维持患者自身有效血压供应为基础，血液流量作为血压的纠偏，并且匹配ECMO血流量所需的气流速度和混合气体氧浓度；

VV模式下，ECMO的自动调节过程为：在维持ECMO血流量稳定的情况下，改变气流速度和混合气体氧浓度。

进一步的，所述ECMO包括体外膜肺和血泵，通过对ECMO进行参数设定，来满足人体自身需求的血泵和体外膜肺的贡献量，包括：

VA模式下，ECMO自动调节体现在维持人体有效血压供应的前提下，自动调节体外膜肺和血泵的贡献量：在其余条件不变的情况下，当人体血压上升时，表明人体心脏输出增加，这时则降低所述ECMO的转速，血泵对血液流量进行调节，以调节血压值至人体正常范围，同时体外膜肺的气流量自动匹配血液流量进行调节；反之，在其余条件不变的情况下，当人体血压下降时，表明人体心脏输出减弱，这时则增加所述ECMO的转速，血泵对血液流量进行调节，以调节血压值至人体正常范围，同时体外膜肺的气流量自动匹配血液流量进行调节；

VV模式下，ECMO自动调节体现在维持ECMO血流量稳定的情况下，自动调节体外膜肺的贡献量：当人体肺的气体交换效率提高时，则所述ECMO体外膜肺的供氧功能调低，具体操作为先调低混合气体氧浓度，再调低混合气体的气体流速，两者交替进行；调节时机以肺部换气效率提高并相对稳定时。

当人体肺的气体交换效率达到正常时，所述ECMO不进行气体交换或者仅进行少量气体交换；

其中，调节所述ECMO的转速通过自动调节电机的转速实现；

气体流速和混合气体氧浓度通过调节空氧混合器的氧浓度和气流速度实现。

进一步的，所述ECMO的自动调节方式为：

在VA模式下，ECMO给出指导临床抗凝方案的提示，同时调节所述ECMO的转速以实现自动调节；

在VV模式下，ECMO血流量不变，ECMO通过不断调节气源供应以实现自动调节。

进一步的，所述ECMO脱机的相关指征为血液流速、气流；

通过监测血泵对人体提供的血液流量、体外膜肺气流交换情况得到对应的数据图，通过辅助设备采集人体心肺自身进行的血流、气流交换情况并由ECMO读取相应数据以得到对应的数据图，两种数据图共同合成得到对应的人体的机体代谢数据总图，所述机体代谢数据总图对应的指标包括通气量，氧供，氧耗，血液的心脏输出量、体外膜肺输出量，通过所述机体代谢数据总图的趋势得到的人体的实际指标，实际指标与设定指标进行对比，当设定指标满足人体自身需求时，ECMO给出脱机的提示。

进一步的，所述ECMO的脱机包括：

VA模式下，基于ECMO对人体心脏功能的替代支持情况，所述方法会不断给出提示ECMO撤离的概率和时机，当人体心脏功能达到满足自身需求的情况下，则给出ECMO脱机的提示；

VV模式下，基于ECMO对人体肺功能的替代支持情况，所述方法会不断给出提示ECMO撤离的概率和时机，当人体肺功能达到满足自身需求的情况下，则给出ECMO脱机的提示。

进一步的，所述ECMO的脱机条件为：

在VA模式下，血压监测是通过血压监测设备采集心脏收缩压、心脏舒张压，计算平均动脉压，并根据平均动脉压，来调节ECMO转速，自动实现对血流速度的供应，以维持压力不低于设定值；

当维持人体有效血压时，根据ECMO提供的血液流量与心输出量的比例关系，判断是否能够进行ECMO脱机，要求ECMO提供的血液流量占心输出量15％以下，ECMO提示并自动调节脱机；

在VV模式下，维持血流速度不变，通过影像学帮助判断肺的恢复情况，通过采集呼吸机的数据，以及通过检测患者身体氧气供应量和氧气消耗量，共同来判断肺功能恢复情况，交替降低氧气浓度和气血流比，给出ECMO撤除的几率；

当人体肺功能恢复，体外膜肺的氧气浓度以及气血流比降到最低，即氧气浓度降低至21％、“气流/血流”比降低至1:1，人体肺提供的氧气供应量能够满足人体需求时，提示ECMO可100％脱机。

进一步的，所述ECMO的脱机方式为：

VA模式下，在维持患者有效血压供应的前提下，通过逐渐降低血流速度，同时匹配降低气流速度，并调节氧浓度在需求范围内，过程中需加强抗凝管理；

VV模式下，通过维持ECMO血流量不变，先降低氧浓度，再降低气流速度，两者交替进行，过程中调整呼吸机设置。

进一步的，在VV模式下，结合采集到或手动输入的动脉氧分压、静脉氧分压、动脉氧饱和度、静脉氧饱和度、血红蛋白含量、心输出量所有患者端数据，计算患者自身氧供与氧耗，结合患者自身的氧供和氧耗，计算患者总氧供需求，要求“氧供/氧耗”比为4-5倍；

根据患者自身氧供、总氧供计算ECMO所提供的氧供，总氧供＝自身氧供+ECMO氧供，以实现自动调节ECMO氧供。

进一步的，在VA模式下，所述方法的自动调节还体现在自动计算呼吸机的贡献量：当人体肺功能正常、血流供应正常且ECMO建立稳定支持后，则撤离所述呼吸机。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)同时使用呼吸机以及ECMO设备时，呼吸机对人体进行部分气血交换并进行保护性通气，ECMO可帮助人体进行缺少部分的血氧交换，代替正常的心肺功能，维持人体生理需求。本发明通过监测ECMO、人体心肺的各参数，实现对人体、体外同时的实时监测，得到各种相关的数据，无需医护人员间歇性的定期对人体进行血液监测。人体心肺功能不断的变化，通过数据计算的结果进行展示，以数据和计算结果的方式直观地反映出ECMO、人体心肺之间的双向反馈。VV-ECMO是一个接近串联的通路，血液先经过ECMO进行气体交换，之后再进入肺进行气体交换(呼吸机)。在其余条件包括呼吸机设定参数不变的情况下，患者总氧供上升或氧供氧耗比上升，表明患者肺功能改善，这时则降低所述ECMO的气源供应，以调节总氧供和氧供氧耗比降低至设定范围内，同时不低于人体最低需求；反之，在其余条件包括呼吸机设定参数不变的情况下，患者总氧供下降或氧供氧耗比下降，表明患者肺功能下降，这时则提升所述ECMO的气源供应，以调节总氧供和氧供氧耗比降低至设定范围内，同时不低于人体最低需求。此外，可通过胸片、CT、血气等辅助检查来协助诊断。其一，当人体心肺功能变差或者逐渐好转时，此时的计算结果不仅可提示医疗人员需要对ECMO进行调节，同时给出的参考信息可供医疗人员参考具体该如何调节ECMO模式；其二，当人体心肺功能恢复至能维持正常的生命体征时，此时的计算结果可供医疗人员参考是否将ECMO设备脱机以及脱机的时机，同时，即便医护人员未能及时判断将ECMO脱机，当每个患者的心肺功能恢复至正常，使得各参数达到设定目标后，在VV模式下，此时ECMO设备还可以处于待机状态，无需撤除，以备不时之需。如发生急性肺功能衰竭，便可快速重新对患者进行呼吸支持。

(2)综述，本发明的方法在医护人员基于自身经验对ECMO设备的调节、脱机做判断的基础上，采用数据采集、计算的客观方式辅助医护人员对ECMO设备的调节、脱机做判断，减小对医护人员专业性的要求以及主观性上的误差，从而减小对人体心肺支持上的不良影响，以实现较佳的血液和气流通气交换功能调节，提高治疗效率和质量，加快治疗进程。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

在心肺支持领域中，ECMO可以将人体大静脉血管中的血液引出体外进行氧合，然后再回到大动脉或大静脉血管内，从而部分或者完全替代患者的心肺功能，相当于患者体外的一个“人工肺”、“人工心脏”。当患者心肺功能恢复正常时，ECMO及时脱机至关重要，因此，在体外膜肺氧合脱机试验策略中，得到的结论为：在VA模式下，逐渐降低血流速度，同时匹配降低气流速度，并调节氧浓度在需求范围内，过程中需加强抗凝管理，避免血栓形成，可逐渐实现ECMO脱机；在VV模式下，维持ECMO血流量不变，先降低氧浓度，再降低气流速度，两者交替进行，过程中增加呼吸机设置，满足患者需求，以逐渐实现ECMO脱机。当脱机试验ECMO血流量与气源供应量降到最低时，VA模式需要将体外膜肺气血流比降低至1：1，VV模式需要将体外膜肺气血流比降低至0.5：1，氧浓度减至21％，并且患者的氧供和氧耗的比例达到4-5倍，以满足患者静脉血氧饱和度维持在80—85％以上，动脉血氧饱和度维持在100％或以上，膜后动脉氧分压维持在150mmHg以上，血流动力学平稳，血乳酸正常，可执行ECMO脱机，上述基于患者的参数一般是医护人员定期对患者进行数据检测或监测得到，操作较为麻烦，持续时间也较长，难以及时地实现ECMO脱机。

而且，在脱机过程中需要阶梯调节ECMO参数以实现逐步脱机，保证实时氧供满足机体氧耗的需求；因为心肺功能从病理性恢复到正常水平需要过程，不能瞬间完成，所以在机体心肺功能逐渐恢复过程中需要实现实时自动调控，并保证机体氧供氧耗比维持在4-5；待达到脱机指标后，需病人生理机能彻底稳定后才可完全脱机。因此，本发明针对上述两个问题提出了一种基于信号监测辅助ECMO自动调节及脱机的方法，基于自身经验对ECMO设备的调节、脱机做判断的基础上，采用数据采集、计算的客观方式辅助医护人员对ECMO设备的调节、脱机做判断，减小对医护人员专业性的要求以及主观性上的误差，从而减小对人体心肺支持上的不良影响，以实现较佳的血液和气流通气交换功能调节，提高治疗效率和质量，加快治疗进程。

上述基于信号监测辅助ECMO自动调节及脱机的方法，针对的是心肺支持过程中体内、体外这两个情景；体内对应人体心肺，人体心肺包括人体肺和人体心脏，二者代表的心肺功能是指人体心脏泵血及人体肺气体交换的能力，因此，能力的好坏与血流量以及气体交换效率相关；体外对应ECMO设备，包括体外膜肺和血泵，二者分别起到人工肺和人工心脏的作用，当人体心肺功能不足时起到辅助的心肺替代支持。

因此，本发明的实质为通过同时监测ECMO、人体心肺的各参数以及人体血压值，再分别计算体外循环和人体自身循环的血流量和气体交换效率，结合血压的稳定性，基于计算结果自动调节ECMO，并判断、提示可以撤除ECMO的概率和时机，直至人体自身供应可以满足自身需求，提示ECMO脱机。通过监测ECMO、人体心肺的各参数，实现对人体、体外同时的实时监测，得到各种相关的数据，无需医护人员间歇性的定期对人体进行血液检测，人体心肺功能实时的变化，通过数据计算的结果进行展示，以数据以及计算结果的方式直观地反映出ECMO、人体心肺之间的双向反馈。其一，当人体心肺功能变差或者逐渐好转时，此时的计算结果不仅可提示医疗人员需要对ECMO进行调节，同时给出指导方案；其二，当人体心肺功能恢复至能维持正常的生命体征时，此时的计算结果可供医疗人员参考是否将ECMO设备脱机，以及提供脱机概率供医疗人员参考，同时，在VV模式下，此时ECMO设备还可以处于待机状态，无需撤除，以备不时之需。如发生急性肺功能衰竭，便可快速重新对患者进行呼吸支持。

上述计算结果采用的参数来源如下，ECMO对应的参数为体外膜肺的氧气进出量、二氧化碳进出量、血液流量、血氧饱和度、血氧分压、红细胞压积以及血红蛋白浓度，人体心肺对应的参数为人体心脏的心输出量以及人体肺氧气进出量、二氧化碳进出量、通气量。人体肺氧气进出量、二氧化碳进出量通过监测呼吸机和体外膜肺实现。

人体心肺功能是否恢复至满足人体自身需求，是基于人体心肺是否达到设定指标来判断的。需要说明的是，此时的设定指标是针对血压和气体交换效率进行设定的，可以设置成参考范围值，参考范围值的数值选取根据人体的基础代谢情况而确定，本发明不作限制。

ECMO模式包括VA模式以及VV模式，两种模式通过插管位置来确定，其中，VA模式中插管方式为一根插管在静脉，另一根插管在动脉，VV模式中插管方式为一根插管在静脉，另一根插管也在静脉。

在两种模式下，ECMO的自动调节及脱机指标表现是不同的，接下来针对VV模式以及VA模式下ECMO的自动调节和脱机分别说明：

在VA-ECMO模式下：

患者肺功能正常，动脉血氧饱和度指标提升，血压指标提升，心电图检查正常，心脏彩超显示左心收缩功能正常，心脏射血分数提升，强心利尿药物使用量降低在最低水平，需要说明的是，上述数据通过目前相应的辅助设备进行监测和采集，由ECMO读取这些辅助设备的数据，来辅助ECMO判断以实现自动调节和脱机，除了上述数据达到符合要求的指标外，同时ECMO自身提供的流量仅占人体心输出量的15％以下，才可以撤机。

具体地：VA模式下，ECMO的自动调节过程为：以维持患者自身有效血压供应为基础，血液流量作为血压的纠偏，并且匹配ECMO血流量所需气流速度和混合气体氧浓度。

ECMO包括体外膜肺和血泵，通过对ECMO进行参数设定，并结合人体测得心肺参数，以达到满足人体自身需求的血压及血氧。一旦人体血压发生变化时，相对应的，为了维持人体血压保持在特定的范围值内，此时就需要改变ECMO的转速，以对人体血压进行调节，即，ECMO自动调节体现在维持人体有效血压供应的前提下，自动调节体外膜肺和血泵的贡献量，具体为：

在其余条件不变的情况下，当人体血压上升时，表明人体心脏输出增加，这时则降低所述ECMO的转速，血泵对血液流量进行调节，以调节血压值至人体正常范围，同时体外膜肺的气流量自动匹配血液流量进行调节；反之，在其余条件不变的情况下，当人体血压下降时，表明人体心脏输出减弱，这时则增加所述ECMO的转速，血泵对血液流量进行调节，以调节血压值至人体正常范围，同时体外膜肺的气流量自动匹配血液流量进行调节。其中，调节所述ECMO的转速通过自动调节电机的转速实现。

基于对患者血压的监测，来实现自动调节：利用ECMO治疗的过程中，患者平均动脉压不宜太低，需要维持平均动脉压不低于65mmHg。基于对患者血压的监测，平均动脉压的维持可通过ECMO的自动调节来实现，平均动脉压力的维持方式具体如下：根据对患者血压的监测，实现ECMO的自动调节，通过血压监测设备采集患者的心脏收缩压、心脏舒张压并计算得出平均动脉压，或者是直接采集平均动脉压，根据所得的平均动脉压数据，并基于人体平均动脉压不低于65mmHg的范围指标进行指标设定，ECMO自动调节，以维持患者的血压要求。

当维持患者有效血压后，ECMO的血流量随之改变，根据心输出量的变化，自动调节转速，使得ECMO提供的血液流量维持在需求水平。并且，维持的血液流量给到一个纠偏，以满足ECMO与心脏的对冲，弥补ECMO对心脏后负荷的影响。

此外，还需根据ECMO血流速匹配ECMO所需的气流速度和混合气体氧浓度。调节方式为：通过自动调节空氧混合器的氧浓度、气流量，实现自动调节ECMO提供的血氧含量。

也就是说，VA模式下ECMO的自动调节，需要同时满足血压、血液流量以及匹配ECMO血流量所需的气流速度和混合气体氧浓度的要求。基于满足上述三个调节目标，VA-ECMO的自动调节方式为：ECMO给出指导临床抗凝方案的提示，同时调节所述ECMO的转速以实现自动调节。

除了实现VA-ECMO的自动调节以外，本申请的方法还包括提示VA-ECMO自动脱机。

VA-ECMO脱机的相关指征为血液流速、气流。

通过监测血泵对人体提供的血液流量、体外膜肺气流交换情况得到对应的数据图，通过辅助设备采集人体心肺自身进行的血流、气流交换情况并由ECMO读取相应数据以得到对应的数据图，两种数据图共同合成得到对应的人体的机体代谢数据总图，所述机体代谢数据总图对应的指标包括通气量，氧供，氧耗，血液的心脏输出量、体外膜肺输出量，通过所述机体代谢数据总图的趋势得到的人体的实际指标，实际指标与设定指标进行对比，当设定指标满足人体自身需求时，ECMO给出脱机的提示。

所述ECMO的脱机包括：

VA模式下，基于ECMO对人体心脏功能的替代支持情况，所述方法会不断给出提示ECMO撤离的概率和时机，当人体心脏功能达到满足自身需求的情况下，则给出ECMO脱机的提示。

所述ECMO的脱机条件为：在VA模式下，血压监测是通过血压监测设备采集心脏收缩压、心脏舒张压，计算平均动脉压，并根据平均动脉压，来调节ECMO转速，自动实现对血流速度的供应，以维持压力不低于设定值；当维持人体有效血压时，根据ECMO提供的血液流量与心输出量的比例关系，判断是否能够进行ECMO脱机，要求ECMO提供的血液流量占人体需求血流量的15％以下，ECMO提示并自动调节脱机。

具体地为，在VA模式下，若正性肌力药、血管活性药等药物用量不变的情况下人体血压上升，表明人体心脏输出增加，ECMO自动降低转速，以实现血泵和人体心脏共同作用，维持人体有效基础血压，进而达到实现血液运输的目的。其中，降低ECMO的转速通过自动调节电机的转速实现。

当维持人体有效基础血压时，根据ECMO提供的血液流量与心输出量的比例关系，判断是否能够进行ECMO脱机，要求ECMO提供的血液流量占心输出量的15％以下，ECMO提示并自动调节脱机，即ECMO会给到临床一个提醒或反馈，可临床确认完成后自动完成ECMO脱机。

所述ECMO的脱机方式为：VA模式下，在维持患者有效血压供应的前提下，根据患者的机体实时的恢复情况，通过自动逐渐降低血流速度，同时匹配降低气流速度，并调节氧浓度在需求范围内，过程中还需提示医疗人员同步完成抗凝管理。撤机过程中因ECMO辅助流量变化，为配合ECMO自动调节，需医疗人员随时调整抗凝药物的应用，维持凝血指标，避免出现凝血并发症的情况，如血栓的出现。

再有，在VA模式下，所述方法的自动调节还体现在自动计算呼吸机的贡献量：当人体肺功能正常、血流供应正常且ECMO建立稳定支持后，则撤离所述呼吸机。

在VV-ECMO模式下：

患者只存在肺功能不好，而不存在心脏功能的问题，建立该模式下的ECMO替代肺完成静脉血到动脉血的转换，血泵在这个回路中只作为血液动力的来源，对血压没有任何影响。ECMO自动调节及脱机，不涉及心脏功能的恢复问题，胸部X片或胸部CT检查结果改变，肺部的顺应性改变，即通过呼吸机观察气道峰压改变，通过血气检查结果观察氧分压改变、二氧化碳分压改变，只考虑肺功能改变后对身体氧供和二氧化碳清除能力的改变。通过对ECMO实现自动调节，并在肺功能恢复后实现自动脱机。

具体地：在VV模式下，ECMO血流量不变，ECMO通过不断调节气源供应以实现自动调节。也就是说，通过自动调节体外膜肺的贡献量，来实现自动调节的方法。

ECMO包括体外膜肺和血泵，通过对ECMO进行参数设定，并结合呼吸机采集的数据，来判断肺功能恢复情况。一旦氧供无法满足人体的氧耗，为了维护人体氧供/氧耗比保持在特定的范围值内，此时就需要改变ECMO膜肺的气体流量和氧气浓度，以对人体血氧含量进行调节。即ECMO自动调节体现在维持自身氧供/氧耗比，自动调节体外膜肺的贡献量，具体为：

在VV模式下，结合采集到或手动输入的动脉氧分压、静脉氧分压、动脉氧饱和度、静脉氧饱和度、血红蛋白含量、心输出量所有患者端数据，计算患者自身氧供与氧耗，结合患者自身的氧供和氧耗，计算患者总氧供需求。

通过判断患者自身肺氧气供应量，再确定体外膜肺需要的氧气供应量，要求“氧供/氧耗”比为4-5倍，达到设定需求。

基于对患者心肺参数和ECMO的监测计算得的氧供/氧耗比(DO2/VO2)，来实现自动调节：氧耗的计算公式为：VO2＝CO×(CaO2-CvO2)×10；CaO2＝1.34×Hgb×SaO2+0.003×PaO2；CvO2＝1.34×Hgb×SvO2+0.003×PvO2。其中，血红蛋白(Hgb,g/dL)，动脉血氧饱和度(SaO2,％)，动脉血氧分压(PaO2,mmHg)，静脉血氧饱和度(SvO2,％)，静脉血氧分压(PvO2,mmHg)，心输出量(CO,L/min)，动脉血氧含量(CaO2,mL/dL)，静脉血氧含量(CvO2,mL/dL)，动静脉血氧含量差(CaO2-CvO2,mL/dL)，氧消耗(VO2,mL/min)。

在维持ECMO血流量稳定的情况下，自动调节体外膜肺的贡献量：当人体肺的氧供能力提高时，则所述ECMO体外膜肺的供氧功能调低，具体操作为先调低混合气体氧浓度，再调低混合气体的气体流速，两者交替进行；反之，在维持ECMO血流量稳定的情况下，当人体肺的氧供能力下降时，则所述ECMO体外膜肺的供氧功能调高，具体操作为先调高混合气体氧浓度，再调高混合气体的气体流速，两者交替进行；调节时机以肺部换气效率提高并相对稳定时。其中，气体流速和混合气体氧浓度通过调节空氧混合器的氧浓度和气流速度来实现。

根据患者自身氧供、总氧供计算ECMO所提供的氧供，总氧供＝自身氧供+ECMO氧供，据此来实现ECMO氧供的自动调节。

在该过程中，使用ECMO自动调节，配合胸片、CT等检查进行辅助诊断。同时要对其它设备的操控性能，如调节空氧混合器的氧浓度和气流量等。

除了实现VV-ECMO的自动调节以外，本申请的方法还包括提示VV-ECMO自动脱机。具体阐述如下：

VV模式下，基于ECMO对人体肺功能的自动调节，所述方法会不断给出提示ECMO撤离的概率和时机，当人体肺功能达到满足自身需求的情况下，则给出ECMO脱机的提示。

VV-ECMO脱机的相关指征为氧供和氧耗。

通过监测体外膜肺对人体提供的气流交换情况得到对应的数据图，通过辅助设备采集人体肺自身进行的气流交换以及血红蛋白浓度情况并由ECMO读取相应数据以得到对应的数据图，几种数据图共同合成得到对应的人体的机体代谢数据总图，通过机体代谢数据总图的趋势得到的人体的实际指标，实际指标与设定指标进行对比。设定指标包括对氧气和二氧化碳的气体交换效率。

机体代谢数据总图对应的指标包括通气量，氧供，氧耗，血液的心脏输出量、体外膜肺输出量。氧输送包括氧供和氧耗两种方式，通过计算得出氧供和氧耗的比值，氧耗的计算公式为：VO2＝Ca-vO2×CO×10；Ca-vO2＝CaO2-CvO2；CaO2＝1.34×Hgb×SaO2+0.003×PaO2；CvO2＝1.34×Hgb×SvO2+0.003×PvO2。其中，血红蛋白(Hgb,g/dL)，动脉血氧饱和度(SaO2,％)，动脉血氧分压(PaO2,mmHg)，静脉血氧饱和度(SvO2,％)，静脉血氧分压(PvO2,mmHg)，心输出量(CO,L/min)，动脉血氧含量(CaO2,mL/dL)，静脉血氧含量(CvO2,mL/dL)，动静脉血氧含量差(Ca-vO2,mL/dL)，氧消耗(VO2,mL/min)。

在VV模式下，结合采集到或手动输入的动脉氧分压、静脉氧分压、动脉氧饱和度、静脉氧饱和度、血红蛋白含量、心输出量所有患者端数据，计算患者自身氧供与氧耗，结合患者自身的氧供和氧耗，计算氧供氧耗比。

通过判断患者自身肺氧气供应量，再确定体外膜肺需要的氧气供应量，要求“氧供/氧耗”比为4-5倍，达到设定需求。

根据患者自身氧供、总氧供计算ECMO所提供的氧供，总氧供＝自身氧供+ECMO氧供，据此来实现ECMO氧供的自动调节。

ECMO的脱机条件为，在VV模式下，维持ECMO血流量不变，通过影像学检查辅助诊断，通过采集呼吸机的数据来判断肺功能恢复情况，以及通过检测患者身体氧气供应量和氧气消耗量，交替降低氧气浓度和气血流比，给出ECMO撤除的几率。

当人体肺功能恢复，体外膜肺的氧气浓度以及气血流比降到最低，即氧气浓度降低至21％、“气流/血流”比降低至1:1，人体肺提供的氧气供应量能够满足人体需求时，提示ECMO可100％脱机。

ECMO的脱机方式为：VV模式下，通过维持ECMO血流量不变，先降低氧浓度，再降低气流速度，两者交替进行，过程中增加呼吸机设置。

撤机前阶段，观察到胸片、CT改善，患者氧分压及二氧化碳分压指标改善，静脉氧饱和度维持在设定需求范围，交替降低空氧混合器氧浓度和气流量，并增加呼吸机参数设定(氧浓度、潮气量、呼吸频率、PEEP等)，若患者生命体征稳定，可继续降低空氧混合器氧浓度和气流量，直至氧气浓度降低至21％、“气流/血流”比降低至1:1，患者生命体征仍然可以靠呼吸机维持，则可以撤机。若无法维持，则调整空氧混合器设置直到满足患者生命体征为止。继续当前治疗，复查胸片、CT，待指标改善，继续上述操作。根据现有参数指标来提示撤机成功概率。

在VV模式下，即便医护人员未能及时判断将ECMO脱机，ECMO自动脱机使得ECMO设备处于待机状态，无需撤除，以备不时之需，如发生急性肺功能衰竭，便可快速重新对患者进行心肺支持。

最后，在两种模式下，基于信号监测辅助ECMO自动调节方法中，自动调节还体现自动计算呼吸机的贡献量：其中，在VA模式下，当人体肺功能正常、血流供应正常且ECMO建立稳定支持后，则撤离所述呼吸机，则撤离呼吸机。

针对呼吸机的撤离指标，在ECMO的基础模式不同的情况下，ECMO对于呼吸机的自动调节方式是不同的，在VV模式下，分为两种情况，一种是ECMO还在使用，当病人的肺功能达到预设指标之后，可以先撤离呼吸机，另一种病人肺功能呼吸机自身可以支持，是先撤离ECMO的，此外，由于呼吸机是能够对肺部起到保护性的，因此在VV模式下有时也不建议撤离。但是在VA模式下，ECMO是可自动调节呼吸机的撤离时机的，即在VA模式下，当人体肺功能正常、血流供应正常且ECMO建立稳定支持后，则撤离所述呼吸机。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于信号监测辅助ECMO自动调节及脱机的方法，其特征在于，所述方法的实质为通过同时监测ECMO、人体心肺的各参数以及人体血压值，再分别计算体外循环和人体自身循环的血流量和气体交换效率，结合血压的稳定性，基于计算结果自动调节ECMO，并判断、提示可以撤除ECMO的概率和时机，直至人体自身供应可以满足自身需求，提示ECMO脱机。

2.根据权利要求1所述的基于信号监测辅助ECMO自动调节及脱机的方法，其特征在于，所述ECMO模式包括VA模式以及VV模式，通过插管位置来确定，VA模式中插管方式为一根插管在静脉，另一根插管在动脉，VV模式中插管方式为一根插管在静脉，另一根插管也在静脉，在两种模式下，ECMO的自动调节分别为：

VA模式下，ECMO的自动调节过程为：以维持患者自身有效血压供应为基础，血液流量作为血压的纠偏，并且匹配ECMO血流量所需的气流速度和混合气体氧浓度；

VV模式下，ECMO的自动调节过程为：在维持ECMO血流量稳定的情况下，改变气流速度和混合气体氧浓度。

3.根据权利要求2所述的基于信号监测辅助ECMO自动调节及脱机的方法，其特征在于，所述ECMO包括体外膜肺和血泵，通过对ECMO进行参数设定，并结合人体测得心肺参数，以达到满足人体自身需求的血压和血氧，包括：

VA模式下，ECMO自动调节体现在维持人体有效血压供应的前提下，自动调节体外膜肺和血泵的贡献量：在其余条件不变的情况下，当人体血压上升时，表明人体心脏输出增加，这时则降低所述ECMO的转速，血泵对血液流量进行调节，以调节血压值至人体正常范围，同时体外膜肺的气流量自动匹配血液流量进行调节；反之，在其余条件不变的情况下，当人体血压下降时，表明人体心脏输出减弱，这时则增加所述ECMO的转速，血泵对血液流量进行调节，以调节血压值至人体正常范围，同时体外膜肺的气流量自动匹配血液流量进行调节；

VV模式下，ECMO自动调节体现在维持ECMO血流量稳定的情况下，自动调节体外膜肺的贡献量：当人体肺的气体交换效率提高时，则所述ECMO体外膜肺的供氧功能调低，具体操作为先调低混合气体氧浓度，再调低混合气体的气体流速，两者交替进行；调节时机以肺部换气效率提高并相对稳定时。

当人体肺的气体交换效率达到正常时，所述ECMO不进行气体交换或者仅进行少量气体交换；

其中，调节所述ECMO的转速通过自动调节电机的转速实现；

气体流速和混合气体氧浓度通过调节空氧混合器的氧浓度和气流速度来实现。

4.根据权利要求3所述的基于信号监测辅助ECMO自动调节及脱机的方法，其特征在于，所述ECMO的自动调节方式为：

在VA模式下，ECMO给出指导临床抗凝方案的提示，同时调节所述ECMO的转速以实现自动调节；

在VV模式下，维持ECMO血流量不变，ECMO通过不断调节气源供应以实现自动调节。

5.根据权利要求4所述的基于信号监测辅助ECMO自动调节及脱机的方法，其特征在于，所述ECMO脱机的相关指征为血液流速、气流；

通过监测血泵对人体提供的血液流量、体外膜肺气流交换情况得到对应的数据图，通过辅助设备采集人体心肺自身进行的血流、气流交换情况并由ECMO读取相应数据以得到对应的数据图，两种数据图共同合成得到对应的人体的机体代谢数据总图，所述机体代谢数据总图对应的指标包括通气量，氧供，氧耗，血液的心脏输出量、体外膜肺输出量，通过所述机体代谢数据总图的趋势得到的人体的实际指标，实际指标与设定指标进行对比，当设定指标满足人体自身需求时，ECMO给出脱机的提示。

6.根据权利要求5所述的基于信号监测辅助ECMO自动调节及脱机的方法，其特征在于，所述ECMO的脱机包括：

VA模式下，基于ECMO对人体心脏功能的替代支持情况，所述方法会不断给出提示ECMO撤离的概率和时机，当人体心脏功能达到满足自身需求的情况下，则给出ECMO脱机的提示；

VV模式下，基于ECMO对人体肺功能的替代支持情况，所述方法会不断给出提示ECMO撤离的概率和时机，当人体肺功能达到满足自身需求的情况下，则给出ECMO脱机的提示。

7.根据权利要求6所述的基于信号监测辅助ECMO自动调节及脱机的方法，其特征在于，所述ECMO的脱机条件为：

在VA模式下，血压监测是通过血压监测设备采集心脏收缩压、心脏舒张压，计算平均动脉压，并根据平均动脉压，来调节ECMO转速，自动实现对血流速度的供应，以维持压力不低于设定值；

当维持人体有效血压时，根据ECMO提供的血液流量与心输出量的比例关系，判断是否能够进行ECMO脱机，要求ECMO提供的血液流量占心输出量15％以下，ECMO提示并自动调节脱机；

在VV模式下，维持血流速度不变，通过影像学帮助判断肺的恢复情况，通过采集呼吸机的数据，以及通过检测患者身体氧气供应量和氧气消耗量，共同来判断肺功能恢复情况，交替降低氧气浓度和气血流比，给出ECMO撤除的几率；

当人体肺功能恢复，体外膜肺的氧气浓度以及气血流比降到最低，即氧气浓度降低至21％、“气流/血流”比降低至1:1，人体肺提供的氧气供应量能够满足人体需求时，提示ECMO可100％脱机。

8.根据权利要求7所述的基于信号监测辅助ECMO自动调节及脱机的方法，其特征在于，所述ECMO的脱机方式为：

VA模式下，在维持患者有效血压供应的前提下，通过逐渐降低血流速度，同时匹配降低气流速度，并调节氧浓度在需求范围内，过程中需加强抗凝管理；

VV模式下，通过维持ECMO血流量不变，先降低氧浓度，再降低气流速度，两者交替进行，过程中调整呼吸机设置。

9.根据权利要求8所述的基于信号监测辅助ECMO自动调节及脱机的方法，其特征在于，在VV模式下，结合采集到或手动输入的动脉氧分压、静脉氧分压、动脉氧饱和度、静脉氧饱和度、血红蛋白含量、心输出量所有患者端数据，计算患者自身氧供与氧耗，结合患者自身的氧供和氧耗，计算患者总氧供需求，要求“氧供/氧耗”比为4-5倍；

根据患者自身氧供、总氧供计算ECMO所提供的氧供，总氧供＝自身氧供+ECMO氧供，以实现自动调节ECMO氧供。

10.根据权利要求8所述的基于信号监测辅助ECMO自动调节及脱机的方法，其特征在于，在VA模式下，所述方法的自动调节还体现在自动计算呼吸机的贡献量：当人体肺功能正常、血流供应正常且ECMO建立稳定支持后，则撤离所述呼吸机。