CN117899327A - 呼吸机通气控制方法、装置、呼吸机及计算机存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种呼吸机通气控制方法、装置、呼吸机及计算机存储介质，该呼吸机通气控制方法包括：获取预设通气参数和当前通气参数；其中，通气参数包括呼吸机出气端的气体压力和/或流量；获取使用者当前的呼吸肌压力信号和呼吸节律信号；其中，呼吸节律信号包括使用者吸气或呼气时的气体压力和/或流量信号；根据预设通气参数，修正当前通气参数，获得第一目标通气参数；根据呼吸肌压力信号、呼吸节律信号和第一目标通气参数，计算获取前馈补偿通气参数；根据前馈补偿通气参数和第一目标通气参数，计算获得最终的目标通气参数，以实现对呼吸机的通气流量的控制，提高了呼吸机的通气同步性。
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通气控制方法、装置、呼吸机及计算机存储介质。
背景技术
在现代临床医学中，呼吸机作为一项能人工替代自主通气功能的有效手段，已普遍用于各种原因所致的呼吸衰竭、大手术期间的麻醉呼吸管理、呼吸支持治疗和急救复苏中，在现代医学领域内占有十分重要的位置。其中，作为呼吸机的关键性能指标之一的人机同步性更得到人们的重点关注。
人机同步是指呼吸机的呼吸周期与患者的呼吸周期同步。其中，呼吸周期通常包括四个阶段，分别是吸气触发、吸气过程、呼气切换和呼气过程。呼吸机的呼吸周期与患者的呼吸周期是否同步，通常是比较呼吸机的吸气触发与患者的吸气触发是否同步以及比较呼吸机的呼气切换与患者的呼气切换是否同步。如果人机不同步会导致患者呼吸不平稳，人机对抗等问题，可能会对患者病情不利。
目前，呼吸机基本上都是采用外部测量的气道压或气道流速来判断患者的吸气触发或呼气切换。针对有自主呼吸的患者，机械通气的灵敏度与触发水平设定相关，当达到触发水平时呼吸机提供相应的潮气量。传统的触发方式为压力触发和流量触发，其中，压力触发是通过监测患者气道压力识别吸气动作，例如在监测到气道压力低于压力触发灵敏度时，认为患者触发吸气。在实际应用中发现，压力触发存在体外传感器测量的信号相较于患者实际触发有延迟，即触发的同步性差；且，患者自主呼吸强度无法达到触发阈值，会导致产生无效触发或误触发的情况发生。流量触发是通过监测患者吸气与呼气流量差从而识别吸气或呼气动作，例如在监测到气道流速大于设置的流速触发灵敏度时，认为患者触发吸气；在监测到气道流速低于吸气峰值流速的百分比时，认为患者呼气切换。在实际应用中发现，流量触发相较于压力触发稳定性有改善，但气路管道中流量波形抖动也容易使得导气阀的性能下降，气密性降低时体外监测信号由于泄漏而不准确 ，从而导致呼吸机发生误触发或触发延迟的情况，另外管路积水和管路震动也会导致呼吸机发生误触发或触发延迟的情况。
因此，上述缺陷都会影响到人机同步，引起无效触发、自动触发、双重触发、夹带触发等触发不同步的问题，致使患者的体验不佳。
发明内容
本申请公开了一种呼吸机通气控制方法、装置、呼吸机及计算机存储介质，能够解决现有技术中存在人机对抗，以及由于延迟触发、无效触发、自动触发等触发不同步导致通气不同步的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了呼吸机通气控制方法，该方法包括：
获取预设通气参数和当前通气参数；其中，所述通气参数包括呼吸机出气端的气体压力和/或流量；
获取使用者当前的呼吸肌压力信号和呼吸节律信号；其中，所述呼吸节律信号包括使用者吸气或呼气时的气体压力和/或流量信号；
根据所述预设通气参数，修正当前通气参数，获得第一目标通气参数；
根据所述呼吸肌压力信号、呼吸节律信号和第一目标通气参数，计算获取前馈补偿通气参数；
根据所述前馈补偿通气参数和所述第一目标通气参数，计算获得最终的目标通气参数，以实现对所述呼吸机的通气流量的控制。
第二方面，本申请实施例提供了一种呼吸机通气控制装置，该装置包括：
第一获取模块，用于获取预设通气参数和当前通气参数；其中，所述通气参数包括呼吸机出气端的气体压力和/或流量；
第二获取模块，用于获取使用者当前的呼吸肌压力信号和呼吸节律信号；其中，所述呼吸节律信号包括使用者吸气或呼气时的气体压力和/或流量信号；
第一控制器，用于根据所述预设通气参数，修正当前通气参数，获得目标通气参数；
第二控制器，用于基于所述目标通气参数，再根据所述呼吸肌压力信号和呼吸节律信号，计算获得通气前馈补偿参数；
输出控制器，用于根据所述通气前馈补偿参数，调节所述目标通气参数，以实现对所述呼吸机的通气流量的控制。
第三方面，本申请实施例提供了一种呼吸机，该呼吸机包括用于对使用者进行通气的通气气路组件、微型数据采集设备、存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本文中任意实施例所述的呼吸机通气控制方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时用于实现如本文中任意实施例所述的呼吸机通气控制方法的步骤。
本申请实施例提供的一种呼吸机通气控制方法、装置、呼吸机及计算机存储介质，其中，呼吸机通气控制方法首先根据预设通气参数，修正当前通气参数，获得第一目标通气参数，再通过检测使用者呼吸肌压力信号和呼吸节律信号，根据第一目标通气参数、呼吸肌压力信号和呼吸节律信号，进一步计算获得通气前馈补偿参数，最后根据前馈补偿通气参数和第一目标通气参数，计算获得最终的目标通气参数，以实现对呼吸机的通气流量的控制。本申请在现有的压力/流量闭环控制基础上，通过监测使用者呼吸肌压力和呼吸节律，增加了前反馈补充的控制，提高了呼吸机的通气同步性，减少了人机对抗的产生。
同时，还在触发判断中引入了基于呼吸肌压力的触发条件，有效减少了由于延迟触发、无效触发、自动触发等触发不同步导致通气不同步的发生。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请一种实施例提供的呼吸机通气控制方法的流程图；
图2为本申请一种实施例提供的计算获取前馈补偿通气参数的流程图；
图3为本申请一种实施例提供的步骤S400的流程图；
图4为本申请一种实施例提供的步骤S420的流程图；
图5为本申请一种实施例提供的步骤S430的流程图；
图6为本申请一种实施例提供的步骤S500的流程图；
图7为本申请另一种实施例提供的呼吸机通气控制方法的流程图；
图8为本申请一种实施例提供的呼吸机通气控制装置；
图9为本申请一种实施例提供的通气气路组件的结构示意图。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
图1为本申请一种实施例提供的呼吸机通气控制方法的流程图。如图1所示，本实施例中，呼吸机通气控制方法具体包括以下步骤：
步骤S100、获取预设通气参数和当前通气参数；其中，通气参数包括呼吸机出气端的气体压力和/或流量。
可以理解的是，预设通气参数是指呼吸机使用者所选择设定的预期参数，即呼吸机出气端呼出的气体的压力值和/或流量值。在实际中，呼吸机在出产时预设有多种通气模式的选项提供给使用者，在使用者使用时，可以通过选择不同的通气模式。在每个通气模式下，也预设有初始通气参数，即通气模式下预设的呼吸机出气端呼出的气体的压力值和/或流量值。
一些实施例中，呼吸机的控制系统通过接收使用者通过呼吸机中触发电路或组件所输出的供气参数设定信号，通过对供气参数设定信号进行分析来确定使用者所设定的期望的供气参数，即目标供气参数；其中，触发电路或组件包括但不限于：按键电路、触控屏或者无线通信电路。
可以理解的是，当前通气参数是指呼吸机在使用过程中出气端呼出的气体的实时压力值和/或流量值。在呼吸机的使用中，呼吸机会收集使用者的吸气或呼气的频率等信息，经过控制系统实时进行通气调节，以提升使用者的体验感。
步骤S200、获取使用者当前的呼吸肌压力信号和呼吸节律信号；其中，呼吸节律信号包括使用者吸气或呼气时的气体压力和/或流量信号。
可以理解的是，呼吸肌压力是指呼吸肌在舒缩活动中产生的胸腔压力，这种压力是维持一定的肺泡通气量所必需的。呼吸肌包括肋间肌、膈肌和腹壁肌，其中膈肌是最主要的呼吸肌。呼吸肌的肌力和舒缩速度对于保证呼吸有足够的动力至关重要。呼吸节律是指吸气或呼气时的气体压力值和/或流量值，
一些实施例中，在呼吸机上设置有电极传感器，使用时使用者将电极传感器的感应端放置粘贴在人体胸腔表面皮肤上，可以实时采集使用者的呼吸肌压力，可以为呼吸机的触发和通气量控制提供依据。在呼吸机的使用者的呼吸气道的一端设置有压力传感器和流量传感器，用于实时监测气道的压力值和流量值，可以为呼吸机的触发和通气量控制提供依据。
步骤S300、根据预设通气参数，修正当前通气参数，获得第一目标通气参数。
呼吸机的当前通气参数为根据呼吸机被选择的供气模式以及相应供气模式参数确定的初始目标通气参数。在确定呼吸机的供气模式以及相应供气模式参数，可以根据呼吸机的说明书或出厂设置中，即获得目标通气参数，即呼吸机响应于使用者开始工作时，呼吸机的初始通气参数。然而在呼吸机的实际工作过程中，面对不同使用者的呼吸频率，需要对呼吸机的初始通气参数进行实时调节，配合使用者的呼吸频率。
在本实施例中，以预设通气参数和当前通气参数作为输入，通过PID闭环控制算法以使当前通气参数与预设通气参数的偏差值在第一范围内，再基于偏差值修正呼吸机的当前实际通气参数，获得呼吸机的第一目标通气参数。例如，计算预设通气参数和当前通气参数的偏差值，可以是两者的差值、方差值或者均方差值，基于偏差值与通气参数的关系，修正通气参数，重复获取呼吸机的当前供气参数，使得目标通气参数和当前通气参数的偏差值在±0.1 的范围内，更理想的状态是控制偏差值为0，获得呼吸机的目标通气参数，使呼吸机的通气参数与使用者的呼吸频率接近，实时调控通气参数，维持治疗时的压力和/或流量稳定。
步骤S400、根据呼吸肌压力信号、呼吸节律信号和第一目标通气参数，计算获得通气前馈补偿参数。
在经过PID闭环控制算法修正当前通气参数后，在实际中，即使控制呼吸机按照第一目标通气参数工作，其输出端输出的气体的流量或压力值是不能达到第一目标通气参数，即使用者所期望达到的压力或流量。可见，单闭环反馈的控制具有局限性，因此，增加前馈控制，以提高通气控制的准确性。
步骤S500、根据前馈补偿通气参数和第一目标通气参数，计算获得最终的目标通气参数，以实现对呼吸机的通气流量的控制。
在本实施例中，以第一目标通气参数、呼吸肌压力信号和呼吸节律信号作为前馈控制算法的输入，计算获得通气前馈补偿参数，再基于前馈补偿通气参数和第一目标通气参数，计算获得最终的目标通气参数，即对步骤S300计算获得的前一时刻的目标通气参数进行补偿，实现对呼吸机的通气流量的控制，提高通气控制的准确性。
综上，本申请实施例提供的呼吸机通气控制方法首先根据预设通气参数和当前通气参数，基于PID闭环控制算法修正当前通气参数，获得第一目标通气参数，再通过检测使用者呼吸肌压力信号和呼吸节律信号，根据第一目标通气参数、呼吸肌压力信号和呼吸节律信号，进一步计算获得通气前馈补偿参数，最后根据前馈补偿通气参数和第一目标通气参数，计算获得最终的目标通气参数，以实现对呼吸机的通气流量的控制。本申请在现有的压力/流量闭环控制基础上，通过监测使用者呼吸肌压力和呼吸节律，增加了前反馈补充的控制，提高了呼吸机的通气同步性，减少了人机对抗的产生。
图2为本申请一种实施例提供的计算获取前馈补偿通气参数的流程图。如图2所示，本实施例中，步骤S200中的获取使用者当前的呼吸肌压力信号，具体包括以下步骤：
步骤S210、采集使用者的呼吸肌压力信号。
步骤S220、对采集到的呼吸肌压力信号进行滤波和相位补偿，将处理后的呼吸肌压力信号作为使用者当前的呼吸肌压力信号。
一些实施例中，对采集到的呼吸肌压力信号进行滤波处理时，采用低通滤波器，利用小波滤波技术对采集到的呼吸肌压力信号进行时频转换，剔除信号高频部分，保留信号低频部分，将保留的信号低频部分还原为时域信号，再进行相位补偿，得到滤波和补偿处理后的呼吸肌压力信号，以经过处理后的呼吸肌压力信号作为使用者当前的呼吸肌压力信号。
一个具体的实施例中，对采集到的呼吸肌压力信号进行滤波和相位补偿的计算可以为：
在滤波和相位补偿时采用一阶连续滤波器，其传递函数可以表示为：
；
其中， 为一阶连续滤波器的输出信号； />为一阶连续滤波器的输入信号；为一阶连续滤波器的复频率； />为一阶连续滤波器的系数；
进一步地，利用上述一阶连续滤波器对输入信号进行离散化，得到离散化的信号：
；
；
其中， 为一阶连续滤波器离散后的输出信号；/>为一阶连续滤波器离散后的输入信号；/>为正整数；/>为一阶连续滤波器的输入信号的采样周期； />为一阶连续滤波器的截止频率；
进一步地，一阶连续滤波器的补偿量 为：
；
其中，为一阶连续滤波器的输入信号的频率；
进一步地，经过该一阶连续滤波器的滤波和补偿处理后的呼吸肌压力信号 可以表示为：
；
其中，为虚数单位。
图3为本申请一种实施例提供的步骤S400的流程图。如图3所示，本实施例中，步骤S400、根据呼吸肌压力信号、呼吸节律信号和第一目标通气参数，计算获取前馈补偿通气参数，具体包括以下步骤：
步骤S410、对呼吸肌压力信号和呼吸节律信号将进行傅里叶展开。
步骤S420、根据展开结果，比较呼吸肌压力信号和呼吸节律信号，计算呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的相关系数。
步骤S430、在相关系数未达到预设相关阈值时，根据呼吸肌压力信号、呼吸节律信号和第一目标通气参数，计算获得通气前馈补偿参数。
一个具体的实施例中，步骤S410、对呼吸肌压力信号和呼吸节律信号将进行傅里叶展开，具体的：
；
；
其中， 为呼吸肌压力信号； />为呼吸肌压力信号的基频频率； />为呼吸节律信号； />为呼吸节律信号的基频频率；
、 />、 />、 />、 />和 />为傅里叶系数；/>、/>、 />和 />为常数；/>为正整数。
图4为本申请一种实施例提供的步骤S420的流程图。如图4所示，本实施例中，步骤S420、根据展开结果，比较呼吸肌压力信号和呼吸节律信号，计算呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的相关系数，具体包括以下步骤：
步骤S4201、根据展开结果，比较呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的幅度谱，根据呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的最大幅值所在的频率的差值，计算获得呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的幅度谱比较系数。
本实施例中，比较幅度谱是比较呼吸肌压力信号和呼吸节律信号最大幅值所在的频率，基于两个信号最大幅值所在的频率的差值的关系，确定两者的幅度谱比较系数。
一个具体的实施例中，呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的幅度谱比较系数 为：
；
其中，为呼吸肌压力信号最大幅值所在的频率；/>为呼吸节律信号最大幅值所在的频率； />为幅度谱比较系数阈值。
一些实施例中，；更具体地， />。
步骤S4202、根据展开结果，比较呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的相位谱，根据呼吸肌压力信号和呼吸节律信号在基频频率上的相位差，计算获得呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的相位谱比较系数。
本实施例中，比较相位谱是比较呼吸肌压力信号和呼吸节律信号在基频频率上的相位，基于两个信号在基频频率上的相位差的关系，确定两者的相位谱比较系数。
一个具体的实施例中，呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的相位谱比较系数为：
；
其中， 为呼吸肌压力信号在基频频率上的相位，即呼吸肌压力信号傅里叶级数变换后三角函数恒等式变化后的基频相位；/>为呼吸节律信号在基频频率上的相位，即呼吸节律信号傅里叶级数变换后三角函数恒等式变化后的基频相位；/>为相位谱比较系数阈值；
一些实施例中， ；更具体地，/>。
步骤S4203、根据幅度谱比较系数和相位谱比较系数，计算获得呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的相关系数。
一个具体的实施例中，呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的相关系数为：
。
图5为本申请一种实施例提供的步骤S430的流程图。如图5所示，本实施例中，步骤S430、在相关系数未达到预设相关阈值时，根据呼吸肌压力信号、呼吸节律信号和第一目标通气参数，计算获得通气前馈补偿参数，具体包括以下步骤：
步骤S4301、根据相关系数与预设相关阈值的关系，判断是否进行前馈补偿。
本实施例中，根据大量实验和经验，可以设定呼吸肌压力信号和呼吸节律信号相关性的阈值，根据步骤S420计算得到的相关系数与预设相关阈值的关系，判断是否进行前馈补偿。在呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的相关系数大于预设相关阈值时，认为两者相关性强，此时不再进行前馈补偿；在呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的相关系数小于等于预设相关阈值时，认为两者相关性弱，此时需要对第一目标通气参数进行前馈补偿。
一些实施例中，预设相关阈值 ，/>；更具体地，/>。
步骤S4302、在相关系数未达到预设相关阈值时，根据呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的在基频频率上的相位差，以及第一目标通气参数，计算获得通气前馈补偿参数。
本实施例中，在呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的相关系数小于等于预设相关阈值时，需要计算获得通气前馈补偿参数，以便后续步骤进行补偿。
一些实施例中，通气前馈补偿参数以呼吸肌压力信号和呼吸节律信号呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的在基频频率上的相位差的关系为依据，两者基频频率上的相位差的最大数量级可以设为90°，当相位差滞后超过90°时按90°计算。
一个具体的实施例中，计算获得通气前馈补偿参数 为：
；
其中， 为第 />次修正获得的第一目标通气参数。
图6为本申请一种实施例提供的步骤S500的流程图。如图6所示，本实施例，步骤S500、根据前馈补偿通气参数和第一目标通气参数，计算获得最终的目标通气参数，具体包括以下步骤：
步骤S510、根据前馈补偿通气参数和第一目标通气参数，计算获得最终的目标通气参数。
一些实施例中，最终的目标通气参数为前馈补偿通气参数和第一目标通气参数叠加后的通气参数，即最终的目标通气参数 为：
；
其中， 为第 />次修正获得到当前第一目标通气参数。
步骤S520、根据最终的目标通气参数，调节涡轮的转速和压力控制阀的驱动电压。
步骤S530、根据涡轮的转速和压力控制阀的驱动电压，调节并控制呼吸机的通气流量。
一些实施例中，呼吸机包括涡轮和压力控制阀，可以基于计算得到的最终目标通气参数，通过调节涡轮的转速和压力控制阀的驱动电压，进而调节并控制呼吸机的通气流量。
图7为本申请另一种实施例提供的呼吸机通气控制方法的流程图。如图7所示，本实施例提供的呼吸机通气控制方法，具体包括以下步骤：
步骤S710、获取预设通气参数和当前通气参数；其中，通气参数包括呼吸机出气端的气体压力和/或流量。
步骤S720、获取使用者当前的呼吸肌压力信号和呼吸节律信号；其中，呼吸节律信号包括使用者吸气或呼气时的气体压力和/或流量信号。
步骤S730、根据呼吸肌压力信号和呼吸节律信号，检测呼吸机是否被触发。
现有技术中，压力触发和流量触发存在触发的同步性差、无效触发、延迟触发或误触发的情况，因此，在呼吸机的触发判断中引入呼吸肌压力信号，通过建立呼吸肌压力信号、气体压力信号和气体流量信号与呼吸机控制触发的关联关系，实现呼吸机更精确的，达到更高的人机同步性。
一些实施例中，根据获取的呼吸肌压力信号和呼吸节律信号，经过大量的实验结果，可以采用深度智能学习算法，确定呼吸肌压力信号、气体压力信号和气体流量信号各自的权重系数，以三者共同作为触发条件，优化呼吸机的触发机制。
具体地，根据呼吸肌压力信号和呼吸节律信号，计算优化后的触发灵敏度，比较优化后的触发灵敏度与预设触发阈值的关系，在触发灵敏度小于预设触发阈值时，认为呼吸机未被触发，在触发灵敏度大于等于预设触发阈值时，认为呼吸机被触发，
更具体地，优化后的触发灵敏度 为：
；
；
；
；
其中， 为流量触发阈值；/>为压力触发阈值；/>和/>分别为流量触发系数和压力触发系数； />为呼吸肌压力触发阈值； />、 />和 />分别为流量触发权重系数、压力触发权重系数和呼吸肌压力触发权重系数。
可以看出，只有同时检测到呼吸肌压力信号和呼吸节律信号，才认为是有效触发，由于采集呼吸肌压力信号时，采用了粘贴在人体胸腔表面皮肤表面电极传感器，可以有效减少延迟触发、误触发的发生。需要说明的是，该触发方式同样适用于呼吸机其他的触发方式中，例如，自动触发、双重触发和夹带触发等。
步骤S740、根据预设通气参数和当前通气参数，基于PID闭环控制算法修正当前通气参数，获得第一目标通气参数。
步骤S750、根据呼吸肌压力信号、呼吸节律信号和第一目标通气参数，计算获得通气前馈补偿参数。
步骤S760、根据前馈补偿通气参数和第一目标通气参数，计算获得最终的目标通气参数，以实现对呼吸机的通气流量的控制。
由于本实施例中步骤S710-S720和步骤S740-S760与前述实施例中步骤S710-S720和步骤S740-S760类似，可以相互参阅，本实施例对此不再赘述。
需要说明的是，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
图8为本申请一种实施例提供的呼吸机通气控制装置。如图8所示，本申请实施了提供的呼吸机通气控制装置800，包括第一获取模块801、第二获取模块802、第一控制器804、第二控制器805和输出控制器806。
本实施例中，第一获取模块801用于获取预设通气参数和当前通气参数；其中，通气参数包括呼吸机出气端的气体压力和/或流量。
第二获取模块802用于获取使用者当前的呼吸肌压力信号和呼吸节律信号；其中，呼吸节律信号包括使用者吸气或呼气时的气体压力和/或流量信号。
第一控制器804用于根据预设通气参数，修正当前通气参数，获得第一目标通气参数。
一些实施例中，第一控制器804可以为PID控制器，根据预设通气参数和当前通气参数，基于PID闭环控制算法修正当前通气参数，获得第一目标通气参数。
第二控制器805用于根据呼吸肌压力信号、呼吸节律信号和第一目标通气参数，计算获取前馈补偿通气参数。
一些实施例中，第二控制器805为前馈控制器，其根据呼吸肌压力信号、呼吸节律信号和第一目标通气参数，计算获取前馈补偿量。
输出控制器806用于根据前馈补偿通气参数和第一目标通气参数，计算获得最终的目标通气参数，以实现对呼吸机的通气流量的控制。
一些实施例中，呼吸机通气控制装置800还包括用于根据呼吸肌压力信号和呼吸节律信号，检测呼吸机是否被触发的触发判断模块803。
进一步地，触发判断模块803、第一控制器804、第二控制器805和输出控制器806在实现对呼吸机的通气流量的控制时，执行上述任意实施例所述的呼吸机通气控制方法，关于呼吸机通气控制的步骤，存在相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中，此处不再赘述。
本申请实施例还提供了一种呼吸机，包括用于对使用者进行通气的通气气路组件、微型数据采集设备、存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器用于执行计算机程序时实现如上述任意实施例所述的呼吸机通气控制方法。关于呼吸机通气控制的步骤，存在相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中，此处不再赘述。
图9为本申请一种实施例提供的通气气路组件的结构示意图。如图9所示，本实施例中，通气气路组件包括吸气支路901、呼气支路902、气源接口903、呼吸接口904、排气接口905和呼吸机通气控制装置800。
本实施例中，吸气支路901连接在气源接口和903呼吸接口904之间，用于为使用者提供气体，例如氧气或空气，例如从气源接口903输入的气体进入吸气支路901中，然后通过呼吸接口904进入使用者的肺部。
呼气支路902连接在呼吸接口904和排气接口905之间，用于将使用者呼出的导出到排气接口905。
气源接口903用于与气源（图中未示出）连接，气源用以提供气体，该气体通常为氧气，或氧气和空气的混合气体等；气源可以是通气设备内部的气源，也可以外部的气源，外部的气源例如为压缩气瓶或中心供气源。
呼吸接口904用于与将使用者连接到吸气支路901和呼气支路902，呼吸接口904可以将由吸气支路901传输过来的气体导入至使用者，还可以将使用者呼出的气体通过呼气支路902导入至排气接口905。一些实施例中，呼吸接口904可以是鼻插管或用于佩戴在口鼻上的面罩，这可以根据实际需求来确定。
排气接口905连通到外界环境，也可以连通到专用的气体回收装置（图中未画出）中。
呼吸机通气控制装置800用于控制将由气源接口903通过吸气支路901输送给使用者，例如根据处理器的指令接通吸气支路901或关闭吸气支路901或控制吸气支路901中气体的流速或压力。以及，用于根据处理器的指令接通呼气支路902或关闭呼气支路902，或控制使用者呼出气体的流速或压力。
一些实施例中，处理器为上述实施例中所述的呼吸机中的处理器。处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific IntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器可以是呼吸机的内部存储单元，例如呼吸机的硬盘或内存。存储器也可以是呼吸机的外部存储设备，例如呼吸机上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart MediaCard,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等等。进一步地，存储器还可以既包括呼吸机的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储计算机程序以及呼吸机所需的其他程序和数据。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本申请实施例还提供了一种可读存储介质，其中，计算机可读存储介质中存储有计算机执行程序或指令，该程序或指令被处理器执行时用于实现上述的呼吸机通气控制方法实施例的步骤，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
可读存储介质，包括计算机可读存储介质，如计算机只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、磁碟或者光盘等。
本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现，或是通过软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换，均属于本申请的保护之内。
Claims (10)
1.一种呼吸机通气控制方法，其特征在于，包括：
获取预设通气参数和当前通气参数；其中，所述通气参数包括呼吸机出气端的气体压力和/或流量；
获取使用者当前的呼吸肌压力信号和呼吸节律信号；其中，所述呼吸节律信号包括使用者吸气或呼气时的气体压力和/或流量信号；
根据所述预设通气参数，修正当前通气参数，获得第一目标通气参数；
根据所述呼吸肌压力信号、呼吸节律信号和第一目标通气参数，计算获取前馈补偿通气参数；
根据所述前馈补偿通气参数和所述第一目标通气参数，计算获得最终的目标通气参数，以实现对所述呼吸机的通气流量的控制。
2.根据权利要求1所述呼吸机通气控制方法，其特征在于，所述获取使用者当前的呼吸肌压力信号，包括：
采集使用者的呼吸肌压力信号；
对采集到的所述呼吸肌压力信号进行滤波和相位补偿，将处理后的所述呼吸肌压力信号作为使用者当前的呼吸肌压力信号。
3.根据权利要求2所述呼吸机通气控制方法，其特征在于，所述根据所述呼吸肌压力信号、呼吸节律信号和第一目标通气参数，计算获取前馈补偿通气参数，包括：
对所述呼吸肌压力信号和呼吸节律信号将进行傅里叶展开；
根据展开结果，比较所述呼吸肌压力信号和呼吸节律信号，计算所述呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的相关系数；
在所述相关系数未达到预设相关阈值时，根据所述呼吸肌压力信号、呼吸节律信号和第一目标通气参数，计算获得通气前馈补偿参数。
4.根据权利要求3所述呼吸机通气控制方法，其特征在于，所述根据展开结果，比较所述呼吸肌压力信号和呼吸节律信号，计算所述呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的相关系数，包括：
根据展开结果，比较所述呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的幅度谱，根据所述呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的最大幅值所在的频率的差值，计算获得所述呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的幅度谱比较系数；
根据展开结果，比较所述呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的相位谱，根据所述呼吸肌压力信号和呼吸节律信号在基频频率上的相位差，计算获得所述呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的相位谱比较系数；
根据所述幅度谱比较系数和所述相位谱比较系数，计算获得所述呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的相关系数。
5.根据权利要求3所述呼吸机通气控制方法，其特征在于，所述在所述相关系数未达到预设相关阈值时，根据所述呼吸肌压力信号、呼吸节律信号和第一目标通气参数，计算获得通气前馈补偿参数，包括：
根据所述相关系数与所述预设相关阈值的关系，判断是否进行前馈补偿；
在所述相关系数未达到预设相关阈值时，根据所述呼吸肌压力信号和呼吸节律信号的在基频频率上的相位差，以及所述第一目标通气参数，计算获得通气前馈补偿参数。
6.根据权利要求1所述呼吸机通气控制方法，其特征在于，还包括：
根据所述呼吸肌压力信号和呼吸节律信号，检测所述呼吸机是否被触发。
7.根据权利要求1所述呼吸机通气控制方法，其特征在于，所述呼吸机包括涡轮和压力控制阀；
所述根据所述前馈补偿通气参数和所述第一目标通气参数，计算获得最终的目标通气参数，包括：
根据所述前馈补偿通气参数和所述第一目标通气参数，计算获得最终的目标通气参数；
根据所述最终的目标通气参数，调节所述涡轮的转速和所述压力控制阀的驱动电压；
根据所述涡轮的转速和所述压力控制阀的驱动电压，调节并控制呼吸机的通气流量。
8.一种呼吸机通气控制装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取预设通气参数和当前通气参数；其中，所述通气参数包括呼吸机出气端的气体压力和/或流量；
第二获取模块，用于获取使用者当前的呼吸肌压力信号和呼吸节律信号；其中，所述呼吸节律信号包括使用者吸气或呼气时的气体压力和/或流量信号；
第一控制器，用于根据所述预设通气参数，修正当前通气参数，获得目标通气参数；
第二控制器，用于基于所述目标通气参数，再根据所述呼吸肌压力信号和呼吸节律信号，计算获得通气前馈补偿参数；
输出控制器，用于根据所述通气前馈补偿参数，调节所述目标通气参数，以实现对所述呼吸机的通气流量的控制。
9.一种呼吸机，其特征在于，包括用于对使用者进行通气的通气气路组件、微型数据采集设备、存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的呼吸机通气控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行程序或指令，其特征在于，所述程序或指令被处理器执行时用于实现如权利要求1至7任一项所述的呼吸机通气控制方法的步骤。
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