CN116963664A - 用于确定食管压力的具有球囊探针的食管导管的校准系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种校准系统(60)，校准系统用于自动设定具有球囊探针(46)的食管导管(48)的预期操作填充，球囊探针用于确定食管压力(Peso)的目的，球囊探针能够插入到食管(34)中并且特别是用于通气装置(10)，校准系统包括用于在将球囊探针(46)置于食管(34)中之后用测量流体填充球囊探针(46)的装置，用于检测球囊探针(46)中存在的食管压力(Peso)的压力传感器，以及校准控制器(60)，校准控制器被设计成递增地改变球囊探针(46)中测量流体的量，校准控制器(60)记录由压力传感器针对以这种方式递增地设置为测量点的球囊探针(46)中的每个测量流体量检测的食管压力(Peso)，并且将食管压力分配给球囊探针(46)中的相应的测量流体设置量。校准控制器(60)被设计成使得，为了接近相应的测量点，校准控制器在至少两个步骤中从开始值开始单调地改变测量流体的量，直到达到结束值。

Description

用于确定食管压力的具有球囊探针的食管导管的校准系统

技术领域

本发明涉及用于确定食管压力的具有球囊探针的食管导管的校准系统。

背景技术

具有用于确定食管压力的球囊探针的食管导管(下文也简称为球囊导管)特别地用于机械通气中，以便确定经肺压力。

在现今常见的机械通气形式中，患者以正压被供应呼吸气体。因此，在通气期间，至少在吸气阶段期间，气道压力或肺泡压力大于肺泡周围的胸膜腔或空隙中的压力。在呼气阶段期间，通气装置没有对气道加压，结果是肺组织松弛并且气道压力或肺泡压力降低。在某些情况下，这种正压通气可以导致气道中或肺泡中的压力状况在呼气阶段结束时变得如此不利，以致肺泡的部分塌陷。然后，肺体积的塌陷部分必须首先在随后的呼吸周期中再次展开。肺的功能剩余容量严重受损，使得氧饱和度降低，并且肺组织也遭受永久性损害。

为了防止肺泡在呼气阶段结束时塌陷，通常在正压机械通气期间设定所谓的呼气末正压力，通常简称为PEEP。利用这种措施，在许多情况下可以实现氧饱和度的改善。

当用PEEP通气时，通气装置将预定正压力(PEEP)永久地施加至气道——即，在吸气阶段期间和在呼气阶段期间两者。因此，在呼气阶段结束之后，PEEP仍然存在。

理想地，PEEP应设定得足够高，使得在呼气阶段期间，肺泡压力不低于或至少仅在一定程度上低于胸膜间隙中的压力，使得肺泡组织不会在胸膜间隙中的压力的作用下塌陷。换言之，PEEP防止经肺压力(即，肺泡压力和胸膜间隙中的压力之间的压力差)变得低于零或降低到低于肺泡部分开始塌陷的负下限值。

另一方面，PEEP的过高值可能具有负面影响，尤其是在吸气阶段期间。这是因为在吸气阶段期间，在非常高的气道压力下，肺组织可能变得过度紧张。许多研究还指示PEEP的高值可以阻止静脉血液回流至心脏，对心血管系统具有相应的负面作用。

自身而言，PEEP应与各自占主导的经肺压力匹配。然而，通气患者中的经肺压力不适于简单确定。为此，人们因此借助于食管导管测量放置在通气患者的食管中的球囊探针中的压力。通过球囊的适当定位和配置，在球囊中测量的压力可用于大致确定胸膜间隙中的压力。

WO 2014/037175 A1描述了基于由测量装置检测到的压力由换气装置指定的压力(具体地呼气末正压力(PEEP)和最大气道压力)的自动设置，该压力被视为经肺压力的指示，即，肺泡压力和胸膜间隙中的压力之间的压力差。当经肺压力被确定时，插入到食管中的球囊导管中的压力被测量为胸膜间隙中的压力的被测变量。

在实践中，插入到食管中的球囊导管中测量的压力与胸膜间隙中的压力之间的关系可以在通气期间改变。其原因可以是多种多样的并且通常不能详细地确定。

Mojoli等人在期刊Crit.Care(2016)20：98描述了用于校准被设计为测量食管压力的球囊导管的程序。校准的目的是实现利用空气对球囊导管的最佳填充，其中，球囊导管对作用于食管的胸膜间隙中的压力的变化尽可能敏感，并且尽可能反映胸膜间隙中的压力。用插入到食管中的球囊导管在体内进行校准。通过将不同量的流体(空气)填充到球囊导管来相继测量在吸气阶段结束时由球囊导管测量的压力以及在呼气阶段结束时由球囊导管测量的压力，并确定这两个压力之间的差异。然后，获得最佳的球囊填充作为在测量范围内的压力差的最大值，其中，在吸气阶段结束时由球囊导管测量的压力和在呼气阶段结束时由球囊导管测量的压力都随着填充到球囊中的流体的量准线性地增加。为了在这种体内校准中能够实现可再现的结果，本研究中的每个球囊填充是根据相同的程序进行调整的，如下：从空的球囊导管开始，在与环境的压力平衡中，球囊导管首先被过度填充至高于测量范围的值，然后从球囊排出流体直到实现所期望的球囊填充。在记录新的测量点之前，必须始终注意允许足够的时间来补偿流体流、压力和/或在导管材料或食管组织中发生松弛过程，从而避免不稳定状况。因此，Mojoli等人描述的测量程序相当复杂和灵敏，使得球囊导管的校准需要大约15min或甚至更长的相当量的时间。在实践中，这导致以下事实：在通气过程开始之前仅可以确定并且预设球囊探针的最佳填充。该最佳填充然后在通气期间维持并且不再改变。

Hotz等人在期刊Respir.Care(2018)63(2)：177-186还建议对填充到球囊导管中的流体的量进行校准，以获得所测量的压力对胸膜间隙中的压力变化的最大敏感度，并提高测量的准确性。其中提出的体内校准类似于Mojoli等人提出的校准，并且特别地是类似耗时的。

发明内容

本发明提供一种校准系统，该校准系统实现了由插入到食管中的球囊导管递送的压力测量值的准确度的改进。特别地，根据本发明的校准系统允许通过球囊导管更准确地再现胸膜间隙中存在的压力，并且允许测量值在正在进行的通气期间更快速地响应变化的环境条件。这使得能够在通气期间对球囊导管进行校准，而无需中断通气。即使当使用全自动通气模式(诸如闭环通气，如在本申请人开发的自适应支持通气(ASV通气)中)进行通气时也是如此。

根据本发明，提出了一种校准系统，该校准系统被设计为自动设定具有球囊探针的食管导管的预期操作填充，球囊探针用于确定食管压力，该球囊探针可插入到食管中，特别是用于通气装置。该校准系统包括以下部件：

-填充装置，填充装置用于在将球囊探针放置于食管中之后用测量流体填充球囊探针，

-压力传感器，压力传感器用于检测在球囊探针中存在的食管压力，

-校准控制器，校准控制器被设计成递增地改变球囊探针中测量流体的量，校准控制器记录由压力传感器针对以这种方式递增地设置为测量点的球囊探针中的每个测量流体量检测的食管压力并且将食管压力分配给球囊探针中的相应的测量流体的设置量。

校准控制器被设计成使得，为了接近相应的测量点，校准控制器在至少两个步骤中从开始值开始单调地改变测量流体的量，直到达到结束值。

测量流体特别是空气。

具体地，校准系统还可以包括用于在将球囊探针放置在食管中之后从球囊探针抽出测量流体的装置(流体排放装置)。用于在将球囊探针放置在食管中之后用测量流体填充球囊探针的装置和用于在将球囊探针放置在食管中之后从球囊探针抽出测量流体的装置两者均可以包括被布置在用于测量流体的输送管线中的一个或更多个阀，输送管线与球囊探针流体连通。在球囊探针中的测量流体处于正压力下的情况下，流体排放装置可以简单地通过控制与球囊探针处于流体连通的流体管线中的阀来实施。

用于在将球囊探针放置在食管中之后用测量流体填充球囊探针的装置可以包括泵送装置，借助于泵送装置可以将测量流体泵送至球囊探针中。在这种情况下，泵送装置还可以被配置为从球囊探针抽出(泵出)测量流体。流体排放装置可包括泵送装置。

在进一步的实施例中，用于用测量流体填充球囊探针的装置和/或用于从球囊探针抽出测量流体的装置可以包括流量传感器，特别是质量流量传感器，流量传感器被设计成确定引入到球囊探针中的测量流体的量和/或从球囊探针抽出的测量流体的量。例如，通过在开始时间和终止时间之间的时间段内对由流量传感器测量的流量进行积分，可以确定引入到球囊探针中和/或从球囊探针中抽出的测量流体的相应的量。如果使用流量传感器基于压力差确定测量流体的流量，则流量传感器还可用于检测球囊探针中存在的食管压力。单独的压力传感器也是可能的。

校准控制器可以被实现为“在硬件中”的独立部件。可替换地，校准控制器可实现为计算机程序产品，即，通过在处理器(具体地，微处理器或微控制器)上执行的相应软件程序。在这种情况下，软件可以保持在合适的本地存储介质或可以经由网络检索的存储介质上。软件包含编码为计算机程序的指令，当将软件加载到处理器的RAM存储器中并翻译成机器语言时，计算机程序使处理器执行本文更详细描述的过程。当然，也可以设想硬件实现和软件实现之间的混合形式。该微处理器或微型计算机可以是校准系统的控制系统的一部分。

术语“单调地”旨在表达球囊探针中测量流体的量在测量周期期间总是在相同方向上变化。这意味着，在测量周期期间，测量流体的量在用于到达每个另外的测量点的开始值与结束值之间继续减小或者继续增加。在此背景下，开始值与结束值之间的测量点的接近限定了测量周期。测量周期的开始值和结束值可以由引入到球囊探针中或从球囊探针排放的预定量的测量流体限定。可替代地，也可以设想通过球囊探针中检测到的压力的预定值来限定开始值和结束值。这同样适用于在测量周期的开始值与结束值之间接近的单独的测量点。已经发现，至少当接近开始值与结束值(其中可能不包括开始值和结束值)之间的连续测量点时，总是将预定量的测量流体从球囊探针排出或将其引入到球囊探针中是更简单且更快的。

如根据本发明提出的在测量周期内在开始值和结束值之间的测量范围的单调遍历极大地加速了校准。这具体是由于以下事实：在测量周期内，从开始值开始直到至少结束值，可以直接一个接一个地接近连续的测量点。具体地，在校准程序的过程中，不需要中间步骤来排空球囊探针和/或为单独的测量点设置精确可再现的初始条件。此外，不再需要等待压力平衡或松弛过程。令人惊奇的是，已经证明，对于每个测量点，在对于每个测量点的初始条件相同的情况下，省略了相同的程序，校准不会受到任何(至少不会不可接受的大)负面影响。具体地，滞后效应(如果有的话)似乎对测量周期内的所有测量点具有近似相同的影响并且因此不干扰校准。

本文提出的校准系统的特定实施例可以具有以下阐述的可选特征中的一个或更多个。在特征排他地涉及可替代实施例的情况下，这将在下文中明确指出。因此，除非明确排除，应当理解，以下特征可以任何方式与上文或下文阐述的相应特征组合。

如已经提及的，校准系统还可以包括流体排放装置，流体排放装置被设计成从球囊探针排放测量流体。校准控制器控制流体排放装置以用于接近对应的测量点，使得球囊探针中的测量流体的量从开始值开始以在至少两步骤中单调地减少直到达到结束值。该控制可以例如通过暂时打开与球囊探针处于流体连通的输送管线中的阀来进行。借助于相应的泵送装置的主动泵送也是可设想的。

校准控制器可以进一步被设计成控制用于至少在第一测量周期中用测量流体填充球囊探针的装置，第一测量周期用于用测量流体的量填充球囊探针，使得引入到球囊探针的测量流体的量大于分配给测量周期在开始值与结束值之间的测量范围的上限。在这种情况下，仅在已经从球囊探针排出第一量的测量流体之后接近限定测量周期开始的开始值。校准控制器可以控制用于填充球囊探针的装置，使得后者最初以比对应于开始值的测量流体的量更大的测量流体的量填充球囊探针。校准控制器然后可以控制流体排放装置，使得流体排放装置从球囊探针排出测量流体，直到球囊探针中存在对应于开始值的测量流体的量。

这些测量导致在即将到来的测量周期开始之前球囊探针的某些过度伸展。这确保了测量周期实际上覆盖了能够用作测量范围的整个范围，在该测量范围中，由球囊探针测量的压力随着球囊探针中测量流体的量近似线性地变化。因此，在所提出的在接近开始值之前球囊探针过度伸展的程序中，在测量周期中，至少在中间部分中，在球囊探针中测量的压力随着球囊探针中测量流体的量大致线性地减小。该线性减小决定了球囊探针内的测量流体的上填充量和球囊探针内的测量流体的下填充量之间的范围，其基本上能够用作食管导管的测量范围。

由于测量是在体内进行的，即，在将球囊探针放置在患者的食管中的情况下，用作测量范围的线性部分中的食管压力/测量流体曲线的量的斜率更多地由食管的扩张性确定，而更少地由球囊探针的扩张性确定。在线性部分中，食管随着被测量流体的量减少而伸展越来越少，并且其横截面随着被测量流体的量减少而减小，同时扩张性保持大致相同。

在测量范围的线性部分之上的范围中——至少利用球囊探针的足够大的直径——达到食管的最大扩张性。然后，随着填充的流体量的进一步增加，球囊探针几乎不会进一步伸展。因此，食管球囊中的压力随着测量流体体积的增加而比在测量范围的线性部分中更急剧地增加。通常，至少在第一测量周期中，将选择测量流体的量的开始值，使得所测量的食管压力的开始值在测量范围的线性部分之上的范围内。

在进一步实施例中，校准控制器可以被设计成连续地执行至少两个测量周期。在这种情况下，至少两个连续的测量周期的测量范围可以是不同的。具体地，前面的测量周期可以确定后续测量周期的测量范围。

例如，在前面的测量周期中，可以遍历第一开始值和第一端值之间的第一测量范围，以便找到食管的扩张性保持近似相同的近似线性范围。然后，在后续测量周期中，可以在第二开始值和第二结束值之间进行测量点的较精细分级，第二开始值和第二结束值两者都在线性范围内。

校准控制器可以进一步被设计成针对前面的测量周期和针对后续测量周期不同地设定连续测量点之间的距离。在此上下文中，术语“测量点之间的距离”旨在指球囊探针中测量流体的关联量之间的差。

例如，在前面的测量周期中，可以设定连续测量点之间的相对宽的距离，以识别在食管导管中检测的食管压力随着球囊探针中测量流体的量近似线性地改变的范围。在随后的测量周期中，然后可以以较小的梯级宽度遍历关联的最大测量流体量和最小测量流体量之间的线性范围，以便找到食管导管的测量流体的最佳填充量。

此外，校准控制器可被设计成在测量周期中自适应地确定测量范围内的连续测量点之间的梯级宽度或增量。例如，可以使用梯度方法(诸如牛顿算法等)进行这种自适应增量确定。

在若干连续测量周期的情况下，可能有利的是，在开始时进行球囊探针的一定“过度伸展”，即，在每个测量周期之前，执行比对应于相应测量周期的开始值更大量的测量流体的初始引入。在这种情况下，校准控制器可以被设计成使得在前面的测量周期与随后的测量周期之间不发生测量流体从球囊探针的完全排空。在这种实施例中，特别地，不存在由球囊探针封闭的腔或体积的完全排空，甚至在连续的测量周期之间也不存在。相反，人们利用以下事实：如果从开始时的任意开始值开始，将比开始值所需的更大量的测量流体引入到球囊探针中，则在相应测量周期开始之前存在于球囊探针中的测量流体的精确量不重要，因为由此造成的过度伸展比从填充开始的初始状态更多地取决于引入到球囊探针中的测量流体的量。此外，球囊探针的过度伸展的精确程度通常根本不重要，因为当从球囊探针抽出测量流体时(这是达到后续测量周期的开始值所必需的)，可以从检测的食管压力识别相应测量周期的期望开始值。

然而，为了提高准确度，还可以设想在测量周期开始之前或在若干连续测量周期的情况下至少在第一测量周期开始之前将球囊探针设定为预定的“零状态”，例如通过从球囊探针泵送或以其他方式排放测量流体直到预定的负压(例如相对于环境压力的-20hPa)。以此方式，可以确保校准程序从球囊探针的预定初始状态开始，其中例如确定球囊探针具有完全塌陷的配置。从这个零状态开始，然后可以将测量流体引入或泵送到球囊探针中，直到球囊探针过度填充到高于第一测量周期的开始值的预定压力已经发生。从该状态开始，然后可以通过在开始值和结束值之间单调地连续接近多个测量点以上述方式执行校准程序。

在进一步实施例中，校准控制器可以被设计成使得对于每个测量点，即，针对测量周期的开始值和结束值(如果需要，包括开始值和结束值)之间的球囊探针中的测量流体的每个设置量，确定吸气阶段结束时的食管压力的测量值和呼气阶段结束时的食管压力的测量值，然后确定吸气阶段结束时的食管压力和呼气阶段结束时的食管压力之间的差。

就这一点而言，校准控制器可以被设计成确定在球囊探针中测量流体的量的开始值与球囊探针中测量流体的量的结束值之间的范围(如果需要，包括开始值和结束值)的吸气阶段结束时的食管压力与呼气阶段结束时的食管压力之间的差的最大值(最大压力)。然后，对应于最大压力的球囊探针中测量流体的量然后对应于球囊探针的最佳填充，即，应当执行通气的球囊探针中的测量流体的量。

此外，校准控制器可以被设计成使得其在正在进行的通气期间确定用于在开始值和结束值之间的相应测量点的在吸气阶段结束时食管压力的测量值和在呼气阶段结束时食管压力的测量值。

因此，不需要中断正在进行的通气周期或呼吸周期，以明确或确定食管压力的测量值。特别地，为了确定这些测量值，没有必要设定气道被关闭的死区时间，使得通气气体或呼吸气体的流停止。因此，在执行食管导管的校准或重新校准时，患者的通气可继续不变。这是极大的优势，不仅因为从患者的角度来看，要避免通气的任何中断或干扰，而且因为食管导管的校准可以在尽可能接近生活的条件下以这种方式进行。

此外，校准控制器可以被设计成使得，校准控制器比较吸气阶段结束时的食管压力与呼气阶段结束时的食管压力之间针对各个测量点确定的差值，然后，如果针对各测量点确定的压力差相对于横跨多个连续测量点之间的压力差的最大值位于预定波动范围内，将与球囊探针的最佳填充相对应的测量流体的量确定为与球囊探针中的最小测量流体量(下边缘)和/或与球囊探针中的最大测量流体量(上边缘)具有预定距离的测量流体的量，在最小测量流体量(下边缘)和/或最大测量流体量(上边缘)处所检测的压力差仍位于波动范围内。

例如，可以指定与球囊探针的最佳填充相对应的测量流体的量比上边缘更靠近这种具有在最大值附近具有大致相等的压力差的范围的下边缘。例如，对应于球囊探针的最佳填充(“最佳填充”)的球囊探针中测量流体的量可以比对应于大致相等的压力差范围的下边缘的测量流体的量大于对应于大致相等的压力差范围的上边缘的球囊探针中测量流体的量与对应于大致相等的压力差范围的下边缘的球囊探针中测量流体的量之间的距离的1/3。

具体地，校准控制器可以被设计成使得其针对开始值与结束值(可能包括开始值和结束值)之间的每个测量点确定多个测量值，具体地，针对吸气阶段结束时的食管压力和针对呼气阶段结束时的食管压力的多对测量值。这通常在连续的通气周期中完成。然后，校准控制器可以基于每个测量点的多个测量值确定测量值或由其衍生的变量的平均值和统计离散度或离差，特别是吸气阶段结束时的食管压力和呼气阶段结束时的食管压力之间的差(压力差)，并且可以确定每个测量点的测量次数，使得所获得的平均值可以被认为是统计上显著的。

作为一般规则，所获得的测量值的统计变化越大，就呼吸周期越多被用作确定分配给相应测量点的压力差的测量值的基础。例如，心源性振荡或移动可在此起作用。通过增加每次测量的呼吸周期次数可以更好地区分这样的效果。特别地，算术平均值可以用作平均值。然而，也可以设想其他类型的平均，例如几何平均。

统计离散度可以具体地由高斯标准差表示。然后可以设想将2-sigma水平定义为统计上显著的，即，将95％或更好的高斯标准差评定为显著的。另一变体可以自适应地进行用于确定离散度，例如通过使用在每个新的测量值之后的平均值的变化作为对于相应的测量点的重要性的测量。在各个测量值之后平均值的变化越小，显著性越高。可以针对相应的测量点重复测量，直到最后测量之后的平均值的变化变得小于预定的阈值。然后进行到下一测量点，诸如通过从球囊探针抽出预定量的测定流体等。

在进一步实施例中，校准控制器可以被设计成针对开始值与结束值之间的每个测量点来监测相应测量值(在每个这种测量值处每个测量点的压力差的多次测量的情况下)是否受外部环境影响，并且如果检测到这种外部环境则丢弃相应测量值。外部环境可以是例如患者的吞咽努力。可以提供的是，不丢弃或中止整个校准，而仅丢弃受外部情况影响的测量值。特别地，此后可以立即确定针对相应测量点的新测量值。此后，校准程序可以正常继续。因此“实时地”消除假的测量值，而不必中止或中断持续更长时间段的校准程序。在检测到外部环境之后重新开始整个校准程序将花费显著更长的时间，并且例如在一次或多次测量期间经患者吞咽努力的情况下，还可能导致在患者中触发再次发生的吞咽努力。与已知方法相比，这是巨大的进步，因为使用已知方法，要么需要操作员的决定，这使得任何自动化不可能，要么必须在不考虑外部环境的情况下执行自动化校准。如果对数据的分析揭示流入所讨论的校准中的至少一个或一些测量值可能受到外部影响(诸如吞咽努力等)的影响，则校准只能在之后被完全丢弃。因此，不可能肯定地并且在开始校准之前已经说出这种校准是有效的还是可能必须被丢弃。

例如，通过监测食管压力的时间进程，特别是如果在机器指定的吸气阶段结束时和/或在机器指定的呼气阶段结束时出现压力信号的变化，可以检测诸如经患者的吞咽努力等不常见的外部环境。

校准控制器可以被设计为使得当这种干扰出现时中断校准，并且仅当根据检测到的食管压力和/或气道中的压力能够确定没有另外的干扰出现时恢复校准。

此外，校准控制器可被设计成基于在校准程序期间获取的数据来计算质量指数。质量指数可以表示不同因素的影响的加权概要。在这些实施例中，质量指数可以用于基于食管压力数据来决定是否允许换气参数的变化。与质量指数相关的标准可以包括测量数据的统计离散度或者食管压力的异常进程/所测量的流体曲线的量。作为质量指数的测量，可以使用测量值的离差，例如表示为高斯标准差。此外，可以确定包括在质量指数中的某些规则。这种规则的示例可以是：如果在校准程序期间检测到患者吞咽，则质量指数降低。如果在测量点处在吸气结束时检测到的食管压力与呼气结束时检测到的食管压力之间的差的最大值在食管压力与球囊探针中测量流体的量之间的关系的曲线的线性范围之外，尤其是高于线性范围，则质量指标降低。如果基线压力(即，呼气阶段结束时的食管压力)不保持相同或在连续测量的过程中稳定变化，但是跳跃变化，则质量指数减小。如果在球囊探针中的流体量的较高值处检测到的食管压力小于在球囊探针中的流体量的较低值处的值，则质量指标降低。

此外，校准控制器可以被设计为使得食管压力必须不超过预定的最大压力。例如，可以提供的是，在换气期间，最大食管压力必须不大于最大气道压力的两倍。当达到该压力时，不再有流体被引入到球囊探针中或流体从球囊探针排放。这是为了避免食管组织的过多地过度伸展。同样，以此方式，可以避免可能导致球囊探针损坏的球囊探针的过多地过度伸展。

最后，可以提供的是，校准控制器控制上面已经提及的排放装置，当接近相应的测量点时，通过排放装置可以从球囊探针排放测量流体，使得球囊探针中测量流体的量从开始值开始进一步递增地减少，直到达到结束值为止，此时达到或低于预定的最低呼气末食管压力(例如-5hPa)。

本发明进一步涉及自动校准具有球囊探针的食管导管的预期操作填充的方法，球囊探针用于确定食管压力，球囊探针可插入到食管中，特别是用于通气装置。

该方法包括以下步骤：

-在将球囊探针放置在食管中之后，用测量流体填充球囊探针，以及

-检测在球囊探针中存在的食管压力，以及

-递增地改变球囊探针中测量流体的量，其中，针对以这种方式作为测量点的球囊探针组中的每个测量流体的量，检测食管压力，并且将食管压力分配至球囊探针中的相应的测量流体的设置量。

在根据本发明的方法中，测量流体的量从开始值开始以至少两个步骤单调地改变直到达到结束值，以便接近相应的测量点。

在进一步实施例中，根据本发明的方法可以包括以上参考校准系统的形成而隐含提及的进一步的方法步骤中的至少一个、特别是若干个。为了避免重复，明确参考关于校准系统(特别是校准控制器)的功能特征的这些方法步骤的详细说明。

此外，本发明涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含程序指令，在数据处理系统上、特别是在用于控制具有球囊探针的食管导管的微处理器或微控制器上执行程序指令期间，执行根据本发明的校准方法或者实施根据本发明的校准系统。

附图说明

下文将参照附图更详细地解释本发明的其他实施例。

图1以高度示意性的形式示出了通气装置的基本元件以及通气患者的插管的气管和胸部；

图2示出了气道入口压力Paw(顶部)、食管压力Peso(中间)的时间进程以及在包括闭塞操纵的机械通气期间在几个连续呼吸周期期间与两个压力的差值Paw-Peso；

图3通过流程图的方式示出了根据本发明实施例的食管导管在体内的校准过程的顺序；

图4示意性地示出了在根据本发明的实施例的校准过程期间在食管导管的球囊探针中测量液体集的量以及在食管导管的球囊探针中检测到的压力；以及

图5以局部图像a)和b)示意性地示出了在测量周期期间，对于球囊探针中的每个设定量的测量流体，吸气阶段结束时的球囊探针中的相应检测压力、呼气阶段结束时的球囊探针中的相应检测压力(局部图像a))、以及吸气阶段结束时的球囊探针中的压力与呼气阶段结束时的球囊探针中的压力之间的相应所得压力差(局部图像b))。

具体实施方式

图1以高度示意性的方式并以框图的形式图示了通气装置10的基本元件。通气装置10在图1中示出为处于通气患者的插管的气管12的状态。除了气管12，患者的肺叶28、30、心脏32、食管34和胸壁42在图1中非常示意性地示出。通气装置10的管14一般通过患者的嘴部开口(未示出)插入到气管12中短的距离以向气道供应呼吸气体。呼出的空气也通过管14排出，管14在其上游端分支为第一端16和第二端22。第一端16经由气道入口阀18连接至通气装置10的气道入口端口，以用于施加吸气压力Plnsp。在气道入口阀18的打开位置中，吸气压力Plnsp被施加于气道。第二端22经由气道出口阀24连接至通气装置10的气道出口端口，以施加呼气压力PExp。在气道出口阀24的打开位置中，呼气压力PExp被施加至气道。

吸气压力Plnsp和呼气压力PExp两者由通气装置10根据预定时间模式生成，使得吸气呼吸气体在吸气阶段期间朝向患者肺部28、30流动，如图1中箭头20所表示的，并且呼气呼吸气体在呼气阶段期间从患者肺部28、30流回，如箭头26所表示的。通常，气道入口阀18在吸气阶段期间保持打开，并且吸气压力Plnsp(其通常大于呼气压力PExp)被施加于气道入口。在呼气阶段期间，关闭气道入口阀18并打开气道出口阀24。然后，呼气压力PExp被施加至气道入口。

在本发明的背景下，可以使用任何形式的已知通气模式，例如，压力控制的通气模式、体积控制的通气模式或其中压力控制的和体积控制的方面被组合的通气模式。除了纯粹的机器控制的通气形式(其中吸气压力Plnsp的时间进程以及可能还有呼气压力PExp的时间进程由通气装置10确定)之外，还可设想具有以下通气形式，其中患者的自主呼吸努力可支持机器通气或者机器通气用于支持患者的自主呼吸努力。在这种通气形式中，吸气压力Plnsp或呼气压力PExp的时间进程以及常常还有入口阀18或出口阀24的位置不仅仅由通气装置10确定，而是受患者的自主呼吸努力的影响。

如根据本发明提出的用球囊探针(该球囊探针可以被引入到食管中，用于检测食管压力，借助于该食管压力可以推断出经肺压力)对食管导管进行校准是特别针对换气形式而定制的，在该换气形式中，借助于全自动换气模式进行换气，例如，借助于闭合控制环路的换气，诸如在由本申请人开发的自适应支持换气(ASV换气)中使用的那些。此类形式的换气的特征在于以下事实：仅需要操作者的最小手动干预，并且该换气装置使用适合的闭合控制回路在预定值范围内自动设定或调整重要换气参数，诸如呼气末正压力PEEP或最大气道压力Paw_max等。

呼吸气体可以包含环境空气，但通常将包含高于环境空气的氧含量的预定比例的纯氧，下文称为FiO2。该呼吸气体通常也将被加湿。

使用气道入口流量传感器36来确定气道进口或气道入口处的呼吸气体流量。气道入口流量传感器36基于检测输入体积38和与输入体积38连通的输出体积40之间的压力差dP，并提供气道入口处的呼吸气体质量流的确定。同时，可以从输出体积40中的压力信号相当容易地导出气道入口压力Paw的值。

肺28、30的肺泡中存在的压力由图1中的Palv表示。该压力取决于气道入口压力Paw以及呼吸气体V进入到肺部中或从肺部出来的流和气道阻力R。在气道入口与肺泡之间的压力平衡的情况下，肺泡压力Palv等于气道入口压力。这种压力平衡的结果是呼吸气体流V停止。例如，气道(即，气道入口阀18和气道出口阀24)的短暂闭塞操作同时保持关闭，可以导致压力平衡。在这种情况下，闭塞操作必须持续足够长的时间以使气道中的气流V停止。这通常在1s与5s之间。在这种状态下，然后可以通过确定气道入口压力Paw来确定肺泡压力Palv。

在生理呼吸和机械通气中，呼吸气体的流由肺泡压力Palv和气道入口压力Paw之间的压力差确定。

在纯粹的生理呼吸的情况下，肺泡压力Palv和气道入口压力Paw之间的负压力差(即，负压)通过胸部(在图1中以42表示)的扩张以及在胸部42和肺28、30之间形成的胸膜空间或间隙44中压力Ppl的相关降低来产生用于吸入。通过胸部的舒张和肺组织的弹性复位被动地进行呼气。出于该原因，在生理呼吸期间，胸膜间隙Ppl中的压力总是低于肺泡压力Palv。被定义为肺泡压力Palv与胸膜间隙Ppl之间的压力之差的经肺压力Ptp因此通常是正的，并且在完全压力平衡的情况下变为零。

在机械通气期间，呼吸气体以正压泵入到肺部中。出于该原因，在机械通气中，气道入口压力Paw＝Plnsp大于肺泡压力Palv，而肺泡压力Palv又大于吸气阶段中胸膜间隙Ppl中的压力。根据这些压力关系，机械通气中的经肺压力Ppl在吸气期间是正的。在呼气期间，气道入口对其施加的气道压力PExp低于肺泡压力Palv，使得呼吸气体从肺泡流出。在非常低的气道压力PExp的情况下，可能发生在呼气结束时，当在肺中留下非常少的气体时，胸膜间隙Ppl中的压力超过肺泡压力Palv至肺的肺泡的一部分塌陷的高度程度。然后经肺压力Ptp是负的。

在呼气阶段期间，也可以通过向气道入口施加另外的正压力来防止肺泡的塌陷。然后，将正气道压力永久地施加至气道入口，即，在吸气阶段期间以及在呼气阶段期间。该正气道压力被称为呼气末正压力或PEEP。

因此，经肺压力Ptp是用于设定PEEP的合适参数。然而，经肺压力Ptp不适于直接检测，并且也不能从机械通气期间定期检测的压力确定，如上所述。

在图1中，以示意性方式表示用于测量食管34中的压力(称为食管压力Peso)的另外的球囊探针46。球囊探针46是球囊的形式并且附接至插入到食管34中的导管48。球囊探针46在内部邻接抵靠食管34的壁并且在球囊探针46的位置处提供施加至食管34的压力。当患者适当定位时，该压力是胸膜间隙中的压力Ppl的良好近似值。例如，Benditt J.在期刊Resp.Care 2005,50:68-77页中描述了用于检测食管压力Peso的球囊探针46和该探针的操作。

如果人们希望确定经肺压力Ptp，除了胸膜间隙Ppl中的压力之外，人们还需要关于肺泡压力Palv的信息。在给定时间t确定肺泡压力的相当简明的可能性是检测呼吸气体流V(t)，这可以借助于流量传感器36来完成。然后可以根据以下关系式推断在时间t处的肺泡压力：Palv(t)＝Paw(t)-R*V(t)，其中R表示气道阻力。对于同一个患者，气道阻力是基本上不改变或仅相对缓慢地改变的变量，并且可以根据现有技术中已知的方法来确定。例如，应参考Lotti I.A.等人的期刊Intensive Care Med.,1995,21:406-413。由于在呼气阶段结束时的经肺压力Ptp_ee对于确定合适的PEEP具有首要重要性，结合PEEP的自动设置，肺泡压力Palv的确定将优选地在呼气阶段结束时根据以下公式进行：

Ptp_ee＝Palv_ee-Peso_ee＝Paw_ee-R*V_ee-Peso_ee。

然后应设定或调节PEEP，使得Ptp_ee始终保持正的或至少从不显著地下降到零以下。

不幸的是，所描述的确定肺泡压力Palv的方法(该方法在自动通气装置10中相当容易实施)仅允许比较粗略地估计适当的PEEP。这主要是由于气道阻力R，气道阻力R仅可以非常不精确地估计，并且此外，在治疗过程中，气道阻力R实际上通常将经受一定的趋势。

用于确定肺泡压力Palv的可替代方法是基于短暂的闭塞操作，其中气道入口阀18和气道出口阀24两者保持同时关闭。在该闭塞状态下，发生气道中存在压力的平衡。当在呼气阶段结束时执行这种闭塞操作时，在足够长的闭塞之后在气道中建立的压力很好地近似等于呼气阶段结束时的肺泡压力Palv。然后可以使用位于气道进口或气道入口的用于测量气道压力Paw的压力探针相当容易地检测该压力。图2示出了在指定为50的位置处的这种情形。

图2一个接一个地示出了气道压力Paw(顶部)、借助于球囊探针46测量的食管压力Peso(中间)以及在几个连续呼吸周期期间来自两个压力的差值Paw-Peso的时间进程，在几个连续呼吸周期之间也执行闭塞操作。人们可以清楚地看到单独的呼吸周期，每个呼吸周期具有吸气阶段(高增长的气道压力Paw)和呼气阶段(降低的气道压力Paw)。食管压力Peso遵循气道压力Paw，然而呈衰减的形式。在给定足够慢的呼吸气体流的情况下，在下部曲线中示出的差压Paw-Peso将相当好地对应于经肺压力Ptp——使得压力平衡始终发生。然而，这种状况在实践中并不是这种情况，因为呼吸气体流是高度可变的，除了在指定为50和52的位置处，其中分别在呼气阶段结束时进行短暂闭塞(50位置处，在约8s与12s之间)并且在吸气阶段结束时进行短暂闭塞(52位置处，在约18.5s与24.5s之间)。在这两种情况下，闭塞持续大约4秒。在所选择的示例中，这大致对应于一个呼吸周期的持续时间。通常，闭塞应持续足够长的时间以在气道中发生压力平衡，从而停止气道中的气体流。

在时间轮廓中标记为50的位置结束时(大约在11s与12s之间，例如，在闭塞的最后大约200ms中)，在图2中的第三条线中示出的压力Paw-Peso相当好地近似地对应于在呼气阶段Ptp_ee结束时的经肺压力。为了确定Ptp_ee，人们可以例如在所提及的时间段上平均Paw-Peso。在时间轮廓中标记为52的位置结束时(大约在21.5秒和22.5秒之间，例如在闭塞的最后大约200ms中)，第三行所示的压力Paw-Peso相当好地近似地对应于吸气阶段Ptp_ei结束时的经肺压力。为了确定Ptp_ei，人们例如可以在所提及的时间段上平均Paw-Peso。

使用所描述的闭塞操作的经肺压力Ptp的确定比使用气道阻力R的上述方法更准确。然而，它要求在呼气阶段结束时或在吸气阶段结束时执行闭塞操纵。出于该原因，由于其本质，与呼吸周期的持续时间相比，闭塞的持续时间更显著，这种方法干扰呼吸周期。出于这个原因，可取的是以以下的方式进行：例如在每次呼吸之后或每次n次呼吸(n＞1)之后，人们借助于气道阻力方法相当频繁地检查，无论PEEP的设定值和/或最大气道压力的设定值是否仍处于规格内，或者对于归一化的经肺压力Ptp_ee_ideal，经肺压力Ptp_ee的所得值是否仍处于某些规格内。如果此检查揭示出情况并非如此，并且因此应设定PEEP和/或最大气道压力的新(较高或较低)值，则在呼气阶段结束时在随后的呼吸周期中执行闭塞操作，并且基于如上所描述的该闭塞来确定PEEP的新值。可替代地，该闭塞操作可以如所描述的每n个呼吸周期重复，其中n＞1，例如n＝10、50或100。

如上所述，使用具有球囊探针46的食管导管48确定经肺压力Ptp的前提是在经肺压力Ptp与在球囊探针46中检测到的食管压力Peso之间存在固定关系。理想地，在球囊探针46中检测到的压力Peso应当大致对应于胸膜间隙Ppl中的压力，使得经肺压力Ptp然后由气道压力Paw和食管压力Peso之间的差产生。然而，实际上，通常发生的是，在球囊探针46插入到食管34中的导管48中测量的压力Peso与胸膜间隙中的压力Ppl之间的关系在通气期间改变。这样的改变通常不能清楚地归因于特定原因或事件，并且经常隐蔽地发生。

处于该原因，期望对这种食管导管48的校准。然而，现有技术中提出的用于体内校准食管导管的想法已经证明是极其灵敏且耗时的。因此，这些提议并不特别适于在患者通气期间使用，尤其用于在通气期间持续监测食管导管以进行适当校准。

本发明提供校准系统80，校准系统80改善由插入到食管34中的导管48提供的压力测量值的准确性。特别地，根据本发明的校准系统80允许通过食管导管48更准确地再现胸膜间隙中存在的压力Ppl，并且允许测量值在正在进行的通气期间更快速地响应变化的环境条件。这允许在通气期间对食管导管48进行校准，而不必中断通气。即使当使用全自动换气模式(例如，闭环换气，诸如由申请人开发的自适应支持换气(ASV换气)等)执行换气时也是如此。

根据本发明的校准系统80包括校准控制器60。校准控制器60被设计成递增地改变球囊探针46中的测量流体的量，其中，校准控制器60记录以这种方式递增地设定为测量点的球囊探针46中的每个测量流体量的食管压力Peso，并且将所述食管压力分配给球囊探针46中的测量流体的相应设定的量。为此目的，由球囊探针46检测到的压力信号Peso也被传输至校准控制器60。

校准系统80包括泵送装置62，用于将测量流体引入到球囊探针46中并且在将球囊探针46放置在食管34中之后从球囊探针46中抽出测量流体。泵送装置62包括阀64，阀64被布置在与球囊探针46处于流体连通的测量流体输送管线66中。只要球囊探针46中的测量流体处于正压力下，就可以简单地通过致动阀64而不借助于实际泵来将测量流体从球囊探针46中抽出。

校准系统80进一步包括流量传感器68、特别是质量流量传感器，该流量传感器被配置成确定被引入到球囊探针46中的测量流体的量和/或从球囊探针46中抽出的测量流体的量。例如，通过对在开始时间和结束时间之间的时间段内由流量传感器68测量的流量进行积分，可以确定引入到球囊探针46中或从球囊探针46中抽出的测量流体的相应的量。例如，流量传感器68可以被配置成基于压力差来确定测量流体的质量流量。在这种情况下，流量传感器68还可以用于检测在球囊探针46中存在的食管压力Peso。

校准控制器60可以被实施为“在硬件中”的独立部件。可替代地，校准控制器还可以被实现为计算机程序产品，即，通过在处理器(具体为微处理器或微控制器)上执行的相应软件程序。在这种情况下，软件可以保持在合适的本地存储介质或可以经由网络检索的存储介质上。软件包含编码为计算机程序的指令，当将软件加载到处理器的RAM存储器中并翻译成机器语言时，计算机程序使处理器执行本文更详细描述的程序。当然，也可以设想硬件实现和软件实现之间的混合形式。微处理器或微计算机可以与校准系统80的控制相关联，并且具体可以是校准系统80的控制的一部分。

图3通过流程图示出了根据本发明的实施例的体内食管导管48的校准过程的顺序。

图4示意性地示出了在根据本发明的实施例的校准过程期间设定在食管导管48的球囊探针46中的测量流体Vballon的量以及食管导管48的球囊探针46中的检测压力Peso的时间进程。

校准控制器60被设计成，为了接近各测量点S1、S2、M1、M2、…、M7、E1、E2、E3，从开始值S2开始直到达到结束值E3为止，以至少两步骤单调地改变球囊探针46中的测量流体量Vballon。

测量流体特别是空气。

图3所示的校准程序100在步骤102开始。首先，在步骤104中，将测量流体泵出球囊探针46，直到在球囊探针46中存在预定的初始压力。在步骤104中达到的状态在图4中表示为“N”。

此后，在步骤106中，将测量流体再次泵送到球囊探针46中，直到在球囊探针46中出现高于测量周期的预期测量范围的预定正压力。在步骤104中达到的状态在图4中表示为“D1”。

在图4中将在后续步骤108至130中接近的所有其他测量点指定为图4中的S1、S2、M1至M7、E1、E2、E3。

在步骤106中设定的状态中，球囊探针46被明显地过度伸展。这可以从图4中在球囊探针46中检测到的食管压力Peso的值显著高于在接近的所有附加测量点S1、S2、M1至M7、E1、E2、E3处的值而看出。

在图4和图5中，测量范围的上限表示为O，并且在图4和图5中，测量范围的下限表示为U。可以看出，在图4和图5中所示的校准程序中，测量范围的下限U在测量点M7处，并且测量范围的上限O在测量点M1处。在每种情况下，选择球囊探针46内的测定流体的对应量Vballon作为上限O和下限U的基准量。因此，O表示与测量范围的上限对应的测量点M1处的球囊探针46内的测量流体的量。U表示与测量范围的下限测量点对应的M7处的球囊探针46内的测量流体的量。

从步骤106开始，在步骤108中将预定量的测量流体从球囊探针46中泵出。由此，球囊探针46内的检测压力Peso的测量流体量设定为稍微高于在测量范围内所预期的食管压力(参照测量点M1至M7)。在图4和图5中，该状态表示为“S1”。可替换地，可以从球囊探针46中泵出测量流体，直到检测到略高于在测量范围内预期的食管压力的Peso的预定值(参见测量点M1至M7)。

在“S1”状态期间，在多个呼吸周期中在球囊探针46中检测食管压力Peso。在图4中可以看出，食管压力Peso反映单个呼吸周期，但仅在非常小的程度上反映，这表明球囊探针46的灵敏度较低。

从步骤108开始，在步骤110中将预定量的测量流体从球囊探针46中泵出，直到达到在图4和图5中指定为“S2”的状态。在步骤110中，针对“S2”状态重复关于步骤108所描述的相同程序。再次，仅可以看到略微显著的呼吸周期，并且因此球囊探针46的灵敏度仅较低。

在步骤110完成之后，在步骤112中将预定量的测量流体再次从球囊探针46中泵出，直到达到在图4和图5中指定为“M1”的状态。针对“M1”状态，在步骤112中重复与关于步骤108所描述的相同的程序。

在图4和图5中可以看出，在测量点M1处的状态中(以及还在测量点M2至M7处的后续状态中)，食管压力Peso清楚地反映单独的呼吸周期。在此，Peso曲线的最大值被分配给在相应的吸气阶段结束时检测到的球囊探针46中的食管压力Peso_insp，并且Peso曲线的最小值被分配给在相应的呼气阶段结束时检测到的球囊探针46中的食管压力Peso_exp。

随后重复此程序若干次(见步骤114至步骤130)以接近另外的测量点M2至M7、E1、E2。在其他测量点M2至-M7、E1、E2的每处，以与参考步骤108、110和112所描述的方式相同的方式在多个呼吸周期内检测球囊探针46中的食管压力Peso，并且，Peso曲线的最大值被分配给在相应的吸气阶段结束时检测到的球囊探针46中的食管压力Peso_insp，并且Peso曲线的最小值被分配给在相应的呼气阶段结束时检测到的球囊探针46中的食管压力Peso_exp。

在图3的流程图中没有详细示出各个步骤110至步骤130。

基于图4可以看出，这些步骤各自属于球囊探针46中的特定量的测量流体，其被指定为测量点S1、S2、M2至M7、E1、E2。在从测量点S1、S2、M1至M7、E1、E2之一过渡到下一个测量点的过程中，球囊探针46中的测量流体的量总是以单调(特别是总是减少)的方式改变。在该情况下，梯级宽度或增量(即，在从测量点之一过渡到下一个测量点期间球囊探针46中的测量流体的量变化的量)可以总是相同的。但是，只要始终向相同方向(即，量总是减少或总是增加)变化，则也可以设想的是，球囊探针46内的测定流体的变化量在各步骤中被选择成不同。由于各测量点与球囊探针46中的测量流体的关联量之间的分配是唯一的，因此为了简单起见，在下文中不仅将各测量点指定为D1、S1、S2、M1至M7、E1、E2等，还将球囊探针46中的测量流体的相应关联量指定为D1、S1、S2、M1至M7、E1、E2等。例如，M1表示测量点M1和球囊探针46中的测量流体的关联量。球囊探针46中的测量流体的该量也表示测量范围的上限O。以类似的方式，例如M7表示测量点M7和球囊探针46中的测量流体的关联量。球囊探针46中的测量流体的该量也表示测量范围的下限U。这同样相应地适用于其他测量点M2至M6。

在图4中，可以看出，对于测量点M1至M7，检测的食管压力信号Peso清楚地表示单独的呼吸周期，但是，从测量点E1开始，检测的食管压力信号Peso开始变得不稳定。这表明我们现在正进入球囊探针46仅仅不足以充满测量流体的范围，并且因此不能再充分地响应由各个呼吸周期引起的压力变化。在测量点E2和E3处，可以假设球囊探针46已经完全塌陷并且食管压力Peso几乎不指示任何呼吸周期。然后，当达到测量点E3时终止测量周期。测量点E3的不同之处在于不再检测到食管压力Peso并且将其指定为E3。

状态M1表示可用于测量周期的测量范围的上限O。因此，实际校准限于由测量点M1至M7限定的这个测量范围。在图4中可以看出，对于在测量范围内的所有测量点M1至M7，在球囊探针中检测到的食管压力Peso基本上在相同的范围内。这表明球囊探针46与食管壁一起形成了基本上弹性的系统，该系统根据球囊探针46中的测量流体的量而膨胀或收缩。这些比率保持相同，直到当达到测量点M7时达到测量范围的下限U。在测量点M1和M7之间的测量范围内，并且因此在从球囊探针46中的测量流体量的上限O至下限U的值之间，在来自球囊探针46的相应的预定测量流体量与相应的检测到的食管压力Peso之间存在近似线性的关系。对于在呼气阶段结束时检测到的食管压力Peso_ins与球囊探针46中的预定的测量流体量之间的关系，以及对于在呼气阶段结束时检测到的食管压力Peso_exp与球囊探针46中的预定的测量流体量之间的关系，表示该线性关系的直线的斜率大致相同。另外，在测量范围外的区域(测量点S1、S2以及测量点E1、E2)中，来自球囊探针46的预定的测量流体量与相应检测的食管压力Peso的关系大幅变化。这种关系在这些区域中不再近似线性，并且在球囊探针46中具有更大或更小量的测量流体的情况下，显示出检测到的食管压力Peso的更强的增大或减小。另外，在位于实际测量范围(测量点M1至M7)以外的区域(测量点S1、S2和测量点E1、E2)中，在对应的呼气阶段结束时针对球囊探针46中的预定的测量流体量所检测到的食管压力Peso_insp与在对应的呼气阶段结束时所检测到的食管压力Peso_exp之间的差异非常快速地变小。

图5示出了该校准程序的重要性。图5a示意性地示出了对于在测量周期期间设定为测量点S1、S2、M1至M7、E1、E2的球囊探针46中的测量流体Vballon的每个量，在吸气阶段结束时的球囊探针46中的相应的检测的食管压力Peso_insp以及在呼气阶段结束时的球囊探针46中的相应的检测的食管压力Peso_exp。图5b示出了吸气阶段结束时球囊探针Peso_insp中的食管压力与呼气阶段结束时球囊探针Peso_exp中的食管压力之间每个测量点S1、S2、M1至M7、E1、E2的相应所得压力差dP。

在图5中可以看出，在测量点M1至M7之间的范围内，吸气阶段结束时在球囊探针46中检测的食管压力Peso_insp和呼气阶段结束时在球囊探针46中检测的食管压力Peso_exp的变化与球囊探针46中的测量流体量Vballon的变化具有近似线性的关系。对于在吸气阶段Peso_insp结束时的食管压力值和在呼气阶段Peso_exp结束时的食管压力值，得到的两条曲线Peso/Vballon的斜率非常平坦并且基本上相同。因而，吸气阶段结束时的球囊探针46的各检测的食管压力Peso_insp与呼气阶段结束时的球囊探针46的各检测的食管压力Peso_exp之间的差dP在测量点M1至M7所限定的测量范围内保持基本恒定，而该差dP在测量点S1、S2和测量点E1、E2所在的测量范围之外的范围内迅速变得非常小。因此，食管导管48的最佳校准是由在图5a)中所示的两条垂直虚线O和U之间的测量点M1至M7限定的测量范围内(即，位于球囊探针46中的测量流体的量的范围内)的球囊探针46中的测量流体的量。因此，校准控制器60通过校准结果来选择在由测量点M1至M7限定的测量流体的测量范围内的球囊探针46内的测量流体的量。该量由图5b)中的竖直线K表示并且被设定为在完成校准程序之后球囊探针46中的流体量，如在图4的右部分中指定为K的Vballoon曲线的水平延伸部分中所示。

图5b)图示了如何在由测量点M1至M7限定的测量范围内选择球囊探针46中的测量流体的最佳量。在该测量范围内，首先搜索测量点，在该测量点处，吸气阶段结束时球囊探针46中的相应检测的食管压力Peso_insp与呼气阶段结束时球囊探针46中的相应检测的食管压力Peso_exp之间的差值dP最大。在图5b)中所示的示例中，这是在测量点M4处的情况。然后，限定该最大差dPmax附近的允许波动范围。位于该波动范围内的差dP的值被认为与最大值dPmax没有显著差异。在图5b)所示的示例中，可允许的波动范围是在测量点M4处确定的最大差dPmax的10％。该波动范围由图5b)中的点划线r表示。针对测量点M3、M4、M5、M6和M7确定的差dP位于波动范围内。所有这些测量点与测量点M4相邻并且彼此相邻。因此，球囊探针46中的测量流体的量的范围位于测量点M3和M7之间，相对于用测量流体填充球囊探针46而言被认为是等效的。该区域在图5b)中由竖直虚线a和b表示。选择线a和b之间的区域的中间作为球囊探针46中的测量流体的最佳量。这样，作为校准的结果，获得球囊探针46中的测量流体的最佳量，参见图5b中的竖直线K)。该量K被设定为完成校准程序之后球囊探针46中的流体量，参见图4中Vballoon曲线的最右部分。

在完成校准程序之后，校准系统80在步骤132中再次将测量流体的量引入到球囊探针中，该量明显高于对应于测量范围的测量点M1至M7的量。在该步骤中，再次引起球囊探针46的过度伸展(在图4中，该状态表示为“D2”)，之后，在步骤134中，通过从球囊探针46中抽出相应量的测量流体来设定在先前校准程序中确定的校准状态，其在图4中表示为“K”(并且其中，因此，球囊探针46填充有最佳量K的测量流体)。

可替换地，还可以设想，在设定校准状态K之前，在图3至图5中示出的测量周期之后是另一测量周期(或几个另一测量周期)。在这种情况下，程序从步骤134返回步骤108，并且与第一测量周期的步骤110至步骤130类似地重复另一测量周期的步骤。在图3中，这由线138表示。

由于校准控制器60以至少两步骤单调地改变球囊探针46中的测量流体的量，从开始值S1开始直到达到结束值E3，为了接近相应的测量点S1、S2、M1至M7、E1、E2，可以在短时间内(例如，仅在几分钟内)完成校准。这允许在进行的通气期间不时地重复校准，由此确保食管导管48总是被正确校准，即使球囊探针46的最佳填充在通气的进程中改变。这允许患者以自动化通气模式通气延长的时间段。

Claims (20)

1.一种校准系统(60)，所述校准系统(60)用于自动设定具有球囊探针(46)的食管导管(48)的预期的操作填充，所述球囊探针(46)用于确定食管压力(Peso)，所述球囊探针(46)能够插入到所述食管(34)中，特别是用于通气装置(10)，所述校准系统(60)包括：

-用于在将所述球囊探针(46)放置于所述食管(34)中之后用测量流体填充所述球囊探针(46)的装置，

-压力传感器，所述压力传感器用于检测在所述球囊探针(46)中存在的所述食管压力(Peso)，以及

-校准控制器(60)，所述校准控制器(60)被设计成递增地改变所述球囊探针(46)中的测量流体的量，所述校准控制器(60)记录由所述压力传感器针对以这种方式递增地设定为测量点(S1，S2，M1至M7，E1，E2)的所述球囊探针(46)中的每个测量流体的量检测的食管压力(Peso)并且将所述食管压力分配给所述球囊探针(46)中的相应设置量的测量流体，

其中，所述校准控制器(60)被设计成使得，为了接近相应的测量点(S1，S2，M1至M7，E1，E2)，所述校准控制器在至少两个步骤中从开始值开始单调地改变测量流体的量，直到达到结束值。

2.根据权利要求1所述的校准系统(80)，

进一步包括流体排放装置，所述流体排放装置被配置成从所述球囊探针(46)排放测量流体，

其中，所述校准控制器(60)控制所述排放装置，以用于接近相应的测量点(S1，S2，M1至M7，E1，E2)，使得所述球囊探针(46)中的测量流体的量从所述开始值开始在至少两个步骤中单调地减少直到达到所述结束值。

3.根据权利要求2所述的校准系统(80)，

其中，所述校准控制器(60)被配置成控制用于至少在第一测量周期中用测量流体填充所述球囊探针(46)的装置，以用大于所述开始值与所述结束值之间的测量范围的上限的量的测量流体填充所述球囊探针(46)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的校准系统(80)，

其中，所述校准控制器(60)被设计成连续地执行至少两个测量周期。

5.根据权利要求4所述的校准系统(80)，

其中，所述至少两个连续的测量周期的测量范围不同，其中，具体地，前面的测量周期确定后续测量周期的测量范围。

6.根据权利要求4或5所述的校准系统(80)，

其中，所述校准控制器(60)被设计成使得所述校准控制器(60)针对所述前面的测量周期和针对所述后续测量周期不同地设定连续测量点之间的距离。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的校准系统(80)，

其中，所述校准控制器(60)被配置为自适应地确定在测量周期中在所述测量范围内的连续测量点之间的增量。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的校准系统(80)，

其中，所述校准控制器(60)被设计成使得所述测量流体在前面的测量周期与后续测量循环之间不完全从所述球囊探针(46)排放。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的校准系统(80)，

其中，所述校准控制器(60)被设计成使得对于在所述开始值与所述结束值之间每个测量点(S1，S2，M1-M7，E1，E2)，即对于所述球囊探针(46)中的每个设置量的测量液体，所述校准控制器(60)确定在吸气阶段结束时的所述食管压力(Peso_insp)的相应测量值和在呼气阶段结束时的所述食管压力(Peso_exp)的测量值，然后确定在所述吸气阶段结束时的所述食管压力(Peso_insp)与所述呼气阶段结束时的所述食管压力(Peso_exp)之间的差。

10.根据权利要求9所述的校准系统(80)，

其中，所述校准控制器(60)被配置为在所述球囊探针(46)中的测量流体的量的所述开始值与所述球囊探针(46)中的测量流体的量的所述结束值之间的范围内确定在所述吸气阶段结束时的所述食管压力(Peso_insp)与所述呼气阶段结束时的所述食管压力(Peso_exp)之间的差的最大值。

11.根据权利要求9或10所述的校准系统(80)，

其中，所述校准控制器(60)被设计成使得，对于在所述开始值与所述结束值之间的相应测量点，所述校准控制器(60)在正在进行的通气期间在吸气阶段结束时确定所述食管压力的测量值(Peso_insp)并且在呼气阶段结束时确定所述食管压力的测量值(Peso_exp)。

12.根据权利要求11所述的校准系统(80)，

其中，所述校准控制器(60)被配置为使得所述校准控制器(60)比较在所述吸气阶段结束时的所述食管压力(Peso_insp)与在所述呼气阶段结束时的所述食管压力(Peso_exp)之间的差，如针对相应的测量点(S1，S2，M1至M7，E1，E2)所确定的，然后，当跨多个连续测量点时，所确定的相应的差是在围绕所述最大值的预定波动范围内，所述校准控制器(60)将所述球囊探针(46)中测量流体的最佳量确定为距所述多个连续测量点的上边缘和/或下边缘具有预定距离的量。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的校准系统(80)，

其中，所述校准控制器(60)被设计成使得所述校准控制器(60)针对吸气阶段结束时的所述食管压力(Peso_insp)和针对呼气阶段结束时的所述食管压力(Peso_exp)，针对所述开始值与所述结束值之间的每个测量点(S1，S2，M1至M7，E1，E2)，确定多个测量值，具体地确定多对测量值，其中，所述校准控制器(60)针对每个测量点(S1，S2，M1至M7，E1，E2)基于多个测量值或多对测量值或由其衍生的参数，特别是吸气阶段结束时的食管压力(Peso_insp)与呼气阶段结束时的食管压力(Peso_exp)之间的差确定所述测量值或多对测量值的平均值和统计离散度，并且确定每个测量点(S1，S2，M1至M7，E1，E2)的测量次数，使得所获得的平均值能够被认为是统计上显著的。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的校准系统(80)，

其中，所述校准控制器(60)被配置为针对所述开始值和所述结束值之间的每个测量点(S1，S2，M1至M7，E1，E2)监测所述食管压力(Peso)的相应测量值是否受到外界环境的影响，并且如果此类外界环境是确定的，则丢弃所述相应测量值。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的校准系统(80)，

其中，所述校准控制器(60)被设计成基于在所述校准程序过程中确定的数据来计算质量指数。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的校准系统(80)，

其中，所述校准控制器(60)被配置为使得所述食管压力(Peso)不超过预定的最大压力。

17.根据权利要求2至16中任一项所述的校准系统(80)，

其中，当接近相应的测量点(S1，S2，M1至M7，E1，E2)时，所述校准控制器(60)控制所述排放装置，使得从所述开始值开始，所述球囊探针(46)中的测量流体的量进一步地逐渐减小直到当达到或不足预定的最低呼气末食管压力(Peso)时达到所述结束值为止，例如所述预定的最低呼气末食管压力(Peso)是-5hPa。

18.一种用于对具有球囊探针(46)的食管导管(48)的预期操作填充进行自动校准的方法，所述球囊探针(46)用于确定食管压力(Peso)，所述球囊探针(46)能够插入到所述食管(34)中，特别是用于通气装置(10)，所述方法包括以下步骤：

-在将所述球囊探针(46)放置于所述食管(34)中之后，用测量流体填充所述球囊探针(46)，

-检测所述球囊探针(46)中存在的食管压力(46)，以及

-递增地改变所述球囊探针(46)中的测量流体的量，其中，对于以这种方式递增地设置为测量点(S1，S2，M1至M7，E1，E2)的所述球囊探针(46)中的每个测量流体的量，检测所述食管压力(Peso)并且将所述食管压力(Peso)分配至所述球囊探针(46)中的测量流体的相应的设置量，

其中，为了接近相应的测量点(S1，S2，M1至M7，E1，E2)，测量流体的量从开始值开始在至少两个步骤中单调地改变，直到达到结束值。

19.根据权利要求18所述的方法，

进一步包括在权利要求1至17中隐含提及的参考校准系统(80)形成的至少一个附加方法步骤。

20.一种包含程序指令的计算机程序产品，在数据处理系统上、特别是在用于控制具有球囊探针(46)的食管导管(48)的微处理器或微控制器上执行所述程序指令期间，执行根据权利要求18或19所述的方法。