CN116747394A - 一种无创呼吸机漏气量估算及漏气补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无创呼吸机漏气量估算及漏气补偿方法通过实时获取流量信息并估算出漏气量，及时的判断出当前呼吸机是否处于非故意漏气状态，从而及时做出相应的漏气补偿响应，为患者提供所需气量，满足患者的呼吸需求，提高了呼吸机运行的可靠性和安全性。此外，由于是先测定出故意漏气量，再以每次吸气及呼气时的潮气量对比以及呼气末的气体流量来作为非故意漏气的依据，估算出漏气量后进行直接补偿，补偿结果更为准确，有利于增强人机同步性能，改善患者通气治疗过程中的不适性，提高呼吸疾病的治疗质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种无创呼吸机漏气量估算及漏气补偿方法，属于医疗设备中的呼吸机制造技术领域。
背景技术
无创通气是一种不需要建立气管插管、气道切开等人工气道的机械通气方式，对于治疗有呼吸系统衰竭的患者是有效的辅助通气手段，可实现维持气道通畅、改善氧合、防止二氧化碳蓄积等功能。无创通气在20世纪80年代作为气管插管的备选方案首先在急性呼吸衰竭患者身上应用,经过30多年的发展已经成为治疗一些睡眠呼吸暂停综合征、急性呼吸衰竭等病症的首选技术，目前在临床和家庭中的应用愈加广泛。
无创通气相比有创通气有着明显的优点：有效减轻呼吸机引发的肺损伤，降低通气出现的高死亡率；操作简便，使用简单灵活；舒适度较高，患者可以说话及咳痰，更易接受。因而，无创通气在临床上的应用在不断拓展。然而，研究发现患者在接受无创通气过程中会产生一些不良反应，如漏气、皮肤刺激、鼻炎、腹胀、头带不适等。其中，漏气因其普遍存在性、不可控性和较大危害性，是应用无创通气需要解决的主要问题。无创通气时的漏气包括两种：故意漏气和非故意漏气。故意漏气是在使用单管路通气时提供给患者的呼气口，有的是在管路上设置漏气口，有的是在面罩上设置数个呼气孔。非故意漏气包括使用鼻罩时经口漏气以及面罩与患者面部贴合不紧产生的漏气等。漏气会使患者感到不舒服，影响吸入氧浓度，影响呼吸机触发和切换功能，降低人机同步性能，降低通气耐受性，对通气效果带来不良影响，甚至造成生命危险。
因此，如何确保在无创呼吸机发生漏气时，能够及时做出相应的漏气量估算以及补偿，为患者提供所需的吸气量，是本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
为了克服现有无创呼吸机在通气过程中存在漏气的问题，本发明提供了一种利用呼气流量调节机制以及单个呼吸周期内吸气潮气量和呼气潮气量大小相等的原理进行漏气量估算再以压力反馈进行漏气补偿的无创呼吸机漏气量估算及漏气补偿方法。
一种无创呼吸机漏气量估算及漏气补偿方法，包括以下步骤：
步骤一：分别测出呼吸机在各预设压力值下使用漏气工装时和未使用漏气工装时的气体流量，以两者的差值作为故意漏气量。
步骤二：将所得各预设压力值下的故意漏气量存入呼吸机控制器的存储器内，在呼吸机按预设压力值运行时，调用对应压力值下的故意漏气量作为漏气量基准值。
步骤三：在患者每次呼气末时判断气体流量是否与漏气量基准值相等，若不相等则判断为存在非故意漏气并将漏气量基准值变更为此时管路内的流量。
步骤四：在患者的一次呼吸周期内，对患者的吸气潮气量和呼气潮气量进行对比，若大小不一致，则说明非故意漏气量发生变化，按步骤三重新调整漏气量基准值。
步骤五：发生非故意漏气后，气路内的总漏气量为故意漏气量和非故意漏气量之和，按压力反馈进行漏气补偿。
所述步骤一包括：
S1：将呼吸机通过呼吸管路与面罩相连，接着将面罩上的测压孔通过测压管连接到呼吸机上的病人端压力传感器，再将面罩与契合的人体头部模型紧密相连，最后将人体头部模型用模型内部气路管道与气体分析仪相连；
S2：关闭面罩上的排气孔，设置呼吸机按预设压力值运行，设定压力值记为Pset，此时病人端压力传感器读取的数据即为Pset，涡轮端压力传感器读取的数据为呼吸机涡轮出气口处的压力，记为Pout，此时Pout＝Pset。同时记录下当前设定压力值下气体分析仪测量出的气体流量值，即无故意漏气时设定压力值下的气体流量；
S3：在呼吸机所能提供的压力范围内，不断修改预设压力值，记录下在无故意漏气时气体分析仪测量出的各预设压力值下的气体流量；即呼吸机在各预设压力值下未使用漏气工装时的气体流量。
S4：打开面罩上的排气孔，此时气体分析仪测量出的气体流量即为存在故意漏气量时的气体流量；
S5：在呼吸机所能提供的压力范围内，不断修改预设压力值，记录下存在故意漏气时气体分析仪测量出的各预设压力值下的气体流量；即呼吸机在各预设压力值下使用漏气工装时的气体流量。
所述步骤五具体包括：
发生非故意漏气后，气路内的总漏气量为故意漏气量和非故意漏气量之和，按Pout＝Pset+kQleak_total进行漏气补偿，即用压力反馈调节控制涡轮出风口压力值Pout；
其中k是由实验测定出的补偿系数，和实际使用的呼吸管路有关，Qleak_tatal为气路内总漏气量
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过实时获取流量信息并估算出漏气量，及时的判断出当前呼吸机是否处于非故意漏气状态，从而及时做出相应的漏气补偿响应，为患者提供所需气量，满足患者的呼吸需求，提高了呼吸机运行的可靠性和安全性。此外，由于是先测定出故意漏气量，再以每次吸气及呼气时的潮气量对比以及呼气末的气体流量来作为非故意漏气的依据，估算出漏气量后进行直接补偿，补偿结果更为准确，有利于增强人机同步性能，改善患者通气治疗过程中的不适性，提高呼吸疾病的治疗质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的呼吸机故意漏气量测量连接示意图。
图2为本发明一实施例提供的漏气量估算及漏气补偿流程图。
图3为本发明一实施例提供的漏气量未补偿时流量、气道压力、潮气量波形图。
图4为本发明一实施例提供的漏气量补偿后的流量、气道压力、潮气量波形图。
图中，1-呼吸机，2-面罩，3-人体头部模型，4-气体分析仪，101-病人端压力传感器，102-涡轮端压力传感器，201-排气孔，202-测压孔，501-呼吸管路，502-测压管，503-气路管道。
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。
如图1-4所示，一种无创呼吸机漏气量估算及漏气补偿方法，包括以下步骤：
步骤一：在无创呼吸机生产投入使用前，按照图1连接进行故意漏气量测量。首先将呼吸机1通过呼吸管路501与面罩2相连，接着将面罩2上的测压孔202通过测压管502连接到呼吸机1上的病人端压力传感器101，再将面罩2与契合的人体头部模型3紧密相连，最后将人体头部模型3用模型内部气路管道503与气体分析仪4相连。
步骤二：关闭面罩2上的排气孔201，设置呼吸机按预设压力值运行，设定压力值记为Pset，此时病人端压力传感器101读取的数据即为Pset，涡轮端压力传感器102读取的数据为呼吸机涡轮出气口处的压力，记为Pout，此时Pout＝Pset。同时记录下当前设定压力值下气体分析仪4测量出的气体流量值，即无故意漏气时设定压力值下的气体流量。
步骤三：在呼吸机所能提供的压力范围内，不断修改预设压力值，记录下在无故意漏气时气体分析仪4测量出的各预设压力值下的气体流量。
步骤四：打开面罩2上的排气孔201，此时气体分析仪4测量出的气体流量即为存在故意漏气量时的气体流量。
步骤五：在呼吸机所能提供的压力范围内，不断修改预设压力值，记录下存在故意漏气时气体分析仪4测量出的各预设压力值下的气体流量。
步骤六：将步骤三与步骤五所得气体流量做差，得到在各预设压力值下的故意漏气量。
步骤七：将所得各预设压力值下的故意漏气量存入呼吸机控制器的存储器内，当呼吸机按预设压力值运行时，调用对应压力值下的故意漏气量作为漏气量基准值。得出漏气量基准值后即可按照图2进行漏气量估算及漏气补偿，具体描述如下步骤八至步骤十一。
步骤八：按照所得漏气量基准值开始进行人机同步，对患者呼吸状态的切换进行判定，在患者每次呼气末时判断气体流量是否与漏气量基准值相等，若不相等则判断为存在非故意漏气，两者差值即为非故意漏气量，并将漏气量基准值变更为此时管路内的流量。
步骤九：按照单个呼吸周期内，正常情况下患者吸气潮气量和呼气潮气量大小相等的原理，在患者每次呼吸时，对患者的吸气潮气量和呼气潮气量进行对比，若大小不一致，则说明非故意漏气量发生变化，按步骤8重新调整漏气量基准值。
步骤十：发生非故意漏气后，气路内的总漏气量为故意漏气量和非故意漏气量之和，按Pout＝Pset+kQleak_total进行漏气补偿，即用压力反馈调节控制涡轮出风口压力值Pout。
其中k是由实验测定出的补偿系数，和实际使用的呼吸管路501有关，Qleak_tatal为气路内总漏气量。
步骤十一：经过漏气补偿后，不存在漏气时，呼吸机输出压力等于设定压力；存在漏气时，呼吸机输出压力大于设定压力，输出压力和设定压力的差值补偿了呼吸管路中的压降，即使存在较大漏气量，面罩处的压力值仍能保存在设定值，保证了治疗效果。
步骤十二：在呼吸机不使用本发明的漏气量估算以及漏气补偿的情况下，设置呼吸机工作模式为S/T模式，吸气压力为10cmH2O，呼气压力为4cmH2O，呼吸频率为15bpm，吸呼比为1：2给ASL5000模拟肺通气，并让模拟肺前10秒处于被动呼吸状态，后10秒进行主动呼吸，模拟肺采集的流量、气道压力、潮气量波形如图3所示。从图中的流量曲线可以看出在后10秒模拟肺进行主动呼吸时与呼吸机间存在人机对抗，在呼气末切换时呼吸机出现误触发。
步骤十三：在呼吸机以及模拟肺参数相同的情况下，使用本发明的漏气量估算以及漏气补偿，ASL5000模拟肺采集的流量、气道压力、潮气量波形如图4所示。图3、图4对比可知经本发明的漏气量估算以及漏气补偿后，人机同步性能显著改善，患者所得潮气量也更充沛。
可见，通过本发明可以及时的判断出当前呼吸机是否处于非故意漏气状态，并及时做出相应的漏气补偿响应，为患者提供所需气量，满足患者的呼吸需求，提高了呼吸机运行的可靠性和安全性。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种无创呼吸机漏气量估算及漏气补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：分别测出呼吸机在各预设压力值下使用漏气工装时和未使用漏气工装时的气体流量，以两者的差值作为故意漏气量；
步骤二：将所得各预设压力值下的故意漏气量存入呼吸机控制器的存储器内，在呼吸机按预设压力值运行时，调用对应压力值下的故意漏气量作为漏气量基准值；
步骤三：在患者每次呼气末时判断气体流量是否与漏气量基准值相等，若不相等则判断为存在非故意漏气并将漏气量基准值变更为此时管路内的流量；
步骤四：在患者的一次呼吸周期内，对患者的吸气潮气量和呼气潮气量进行对比，若大小不一致，则说明非故意漏气量发生变化，按步骤三重新调整漏气量基准值；
步骤五：发生非故意漏气后，气路内的总漏气量为故意漏气量和非故意漏气量之和，按压力反馈进行漏气补偿。
2.根据权利要求1所述的一种无创呼吸机漏气量估算及漏气补偿方法，其特征在于：所述步骤一包括：
S1：将呼吸机通过呼吸管路与面罩相连，接着将面罩上的测压孔通过测压管连接到呼吸机上的病人端压力传感器，再将面罩与契合的人体头部模型紧密相连，最后将人体头部模型用模型内部气路管道与气体分析仪相连；
S2：关闭面罩上的排气孔，设置呼吸机按预设压力值运行，设定压力值记为Pset，此时病人端压力传感器读取的数据即为Pset，涡轮端压力传感器读取的数据为呼吸机涡轮出气口处的压力，记为Pout，此时Pout＝Pset，同时记录下当前设定压力值下气体分析仪测量出的气体流量值，即无故意漏气时设定压力值下的气体流量；
S3：在呼吸机所能提供的压力范围内，不断修改预设压力值，记录下在无故意漏气时气体分析仪测量出的各预设压力值下的气体流量；即呼吸机在各预设压力值下未使用漏气工装时的气体流量。
3.根据权利要求2所述的一种无创呼吸机漏气量估算及漏气补偿方法，其特征在于：还包括：
S4：打开面罩上的排气孔，此时气体分析仪测量出的气体流量即为存在故意漏气量时的气体流量；
S5：在呼吸机所能提供的压力范围内，不断修改预设压力值，记录下存在故意漏气时气体分析仪测量出的各预设压力值下的气体流量；即呼吸机在各预设压力值下使用漏气工装时的气体流量。
4.根据权利要求1所述的一种无创呼吸机漏气量估算及漏气补偿方法，其特征在于：所述步骤五具体包括：
发生非故意漏气后，气路内的总漏气量为故意漏气量和非故意漏气量之和，按Pout＝Pset+kQleak_total进行漏气补偿，即用压力反馈调节控制涡轮出风口压力值Pout；
其中k是由实验测定出的补偿系数，和实际使用的呼吸管路有关，Qleak_tatal为气路内总漏气量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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