DE69527783T2

DE69527783T2 - System für die optimierung des kontinuierlichen, positiven atemwegdrucks zur behandlung des atemstillstandes im schlaf bei verlegten atemwegen

Info

Publication number: DE69527783T2
Application number: DE69527783T
Authority: DE
Inventors: G Norman; M Rapoport
Original assignee: Puritan Bennett Corp; New York University NYU
Current assignee: Puritan Bennett Corp; New York University NYU
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1995-05-16
Publication date: 2003-05-15
Anticipated expiration: 2015-05-17
Also published as: AU705270B2; EP1172123A2; CA2190488C; DE69527783D1; JP4215819B2; US20070016093A1; US20050016536A1; DE69533708D1; US6299581B1; JP2005103311A; CA2190488A1; WO1995032016A1; US7901361B2; ES2181781T3; ES2231374T3; US5490502A; EP1172123B1; US6488634B1; AU2589595A; JPH10503943A

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung des positiven Luftwegdruckes eines Patienten auf einen optimalen Wert bei der Behandlung von obstruktiver Schlafapnoe und spezieller eine Atmungsvorrichtung, die den positiven Luftwegdruck konstant hält, und ein Verwendungs- Verfahren, das eine Einatmungsstrom-Wellenform analysiert, um einen derartigen Druckwert zu titern.
Das obstruktive Schlafapnoe-Syndrom (OSAS) ist eine anerkannte Störung, die so viel wie 1-5% der erwachsenen Bevölkerung beinträchtigen kann. Das OSAS ist eine der häufigsten Ursachen übermäßiger Tag-Somnolenz. Das OSAS wird am häufigsten bei fettleibigen Männern angetroffen, und es ist der häufigste einzelne Grund der Überweisung in Schlafstörungskliniken.
Das OSAS ist mit allen Zuständen verbunden, in denen eine anatomische oder funktionelle Verengung der oberen Luftwege des Patienten vorhanden ist, und es ist durch eine intermittierende Verlegung der oberen Luftwege gekennzeichnet, die während des Schlafs auftritt. Die Verlegung hat ein Spektrum von Atmungsstörungen zur Folge, die von der totalen Abwesenheit eines Luftstroms (Apnoe) bis zu einer signifikanten Verlegung mit oder ohne verringerten Luftstrom (Hypopnoe und Schnarchen) trotz anhaltender Atmungsanstrengungen reichen. Die Morbidität des Syndroms entsteht aus Hypoxämie, Hyperkapnie, Bradi kardie und Schlafzerreißung, die mit den Apnoen und dem Aufwachen aus dem Schlaf verbunden ist.
Die Pathophysiologie des OSAS ist nicht vollständig ausgearbeitet. Jedoch ist es nun gut anerkannt, daß die Verlegung der oberen Luftwege während des Schlafs teilweise auf dem kollabierbaren Verhalten der supraglottischen Abschnitte während des negativen intraluminalen Drucks beruht, der durch die Atmungsantrengung erzeugt wird. So verhält sich der menschliche obere Luftweg während des Schlafes als Starlin-Widerstand, der durch die Eigenschaft definiert ist, daß der Strom auf einen festen Wert begrenzt ist, ungeachtet des Antriebs-(Einatmungs- Druck). Ein teilweiser oder vollständiger Luftwegskollaps kann dann auftreten, verbunden mit dem Verlust an Luftwegstonus, der für den Beginn des Schlafes charakteristisch ist und in dem OSAS übertrieben sein kann.
Seit 1981 hat sich der kontinuierliche positive Luftwegsdruck (KPLD), angelegt durch eine eng sitzende Nasenmaske, die während des Schlafs getragen wird, als die wirksamste Behandlung dieser Störung entwickelt und ist nun der Therapiestandard. Die Verfügbarkeit dieser nicht-invasiven Therapieform hat eine umfangreiche Beachtung der Apnoe und das Erscheinen einer großen Patientenzahl, die zuvor aus Angst vor einer Tracheostomie die medizinischen Einrichtungen vermieden haben könnte, zur Folge gehabt. Die Erhöhung des Komforts des Systems, der teilweise durch die Minimierung des notwendigen Nasendrucks bestimmt wird, ist ein Hauptziel der Forschung, die auf eine verbesserte Therapieannahme durch die Patienten gerichtet ist. Verschiedene Systeme für die Behandlung von obstruktiver Schlafapnoe sind beispielsweise in "Reversal of Obstructive Sleep Apnea by Continuous Positive Airway Pressure Applied Through The Nares", Sullivan et al., Lancet 1981, 1: 862-865; und "Reversal of The "Pickwickian Syndrome" by Long-Term Use of Noctrunal Nasal- Airway Pressure"; Rapaport et al., New England Journal of Medicine, 7. Oktober 1982, offenbart. Ähnlich erörtert der Artikel "Induction of upper airway occlusion in sleeping individuals with subatmospheric nasal pressure", Schwartz et al., Journal of Applied Physiology, 1988, 64, Seiten 535-542, verschiedene polysomnographische Techniken.
Trotz seines Erfolges gibt es Beschränkungen der Verwendung von nasalem KPLD. Diese nehmen zum größten Teil die Form von Unbequemheit der Maske und des nasalen Drucks an, der erforderlich ist, um die Apnoen zu obliterieren. Systeme zur Minimierung der Unbequemheit der Maske sind beispielsweise in der US 4 655 213 und der US 5 065 756 sowie in "Therapeutic Options For Obstructive Sleep Apnea", Garay, Respiratory Management, Juli/Aug. 1987, Seiten 11-15; und "Techniques For Administering Nasal CPAP", Rapaport, Respiratory Management, Juli/Aug. 1987, Seiten 18-21 offenbart. Die Minimierung des notwendigen Drucks bleibt ein Ziel des anfänglichen Testens eines Patienten in einem Schlaflabor. Jedoch wurde gezeigt, daß dieser Druck im Lauf der Nacht mit dem Schlafstadium und der Körperhaltung variiert. Weiter kann sich der therapeutische Druck im Lauf der Zeit bei Patienten mit sich verändernder Anatomie (Nasenverstopfung/Polypen), Gewichtsänderung, Änderung der Medikation oder bei Alkoholkonsum sowohl erhöhen als auch erniedrigen. Deshalb verschreiben die meisten Schlaflabors derzeit die Einstellung eines nasalen KPLD zur Verwendung zu Hause auf der Grundlage des einzelnen höchsten Wertes der Drücke, der erforderlich war, um die Apnoen während einer Nacht der Überwachung im Schlaflabor zu obliterieren. Das erneute Testen ist häufig notwendig, falls der Patient über eine unvollständige Beseitigung der Tag-Schläfrigkeit klagt, und kann eine Änderung des erforderlichen Drucks ergeben.
Die US 5 335 654 offenbart eine Technik für die kontinuierliche Einstellung eines Luftwegdrucks, bei welcher der Luftstrom aus einem Stromgenerator überwacht wird und der Strom oder Druck oder beide erhöht werden, wenn die Wellenform des Luftstroms Charakteristika zeigt, die einer Strombegrenzung entsprechen.
Die WO 93/09834 offenbart eine Technik für die Regulierung der Höhe des nasalen Drucks während einer Apnoe-Behandlung durch Wiederauswertung des angewendeten Drucks und Suchen nach einem minimalen Druck, der erforderlich ist, um den pharyngealen Luftweg des Patienten auszudehnen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung ist deshalb auf eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 für die Behandlung von obstruktiver Schlafapnoe gerichtet, welche den kontrollierten positiven Druck optimiert, um den Luftstrom aus einem Stromgenerator zu minimieren, jedoch immer noch sicherstellt, daß keine Strombegrenzung im Luftweg des Patienten auftritt. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Atmungsvorrichtung zur Einstellung eines kontrollierten positiven Drucks auf die Luftwege eines Patienten durch Nachweisen einer Strombegrenzung aus der Analyse einer Einatmungsstrom- Wellenform.
Gemäß der Erfingung wird eine Vorrichtung für die Behandlung von obstruktiver Schlafapnoe bereitgestellt, welche eine Luftquelle und ein Mittel zum Lenken eines Luftstroms aus der Quelle zu einem Patienten umfasst. Dieser Teil des Systems kann von der Art sein, die beispielsweise in der US 5 065 756 offenbart ist. Zusätzlich werden Mittel zur Erfassung der Wellenform des Luftstroms bereitgestellt, um darin Abweichungen zu erfassen, die einer Strombegrenzung in der dem Patienten zugeführten Luft entsprechen. Bei derartigen Abweichungen kann es sich beispielsweise um Abweichungen von einer im wesentlichen sinusartigen Wellenform, eine Abflachung oder die Anwesenheit von Plateaus in den Abschnitten der Wellenform handeln, welche der Einatmung des Patienten entsprechen. Als Antwort auf solche Schwankungen des Luftstroms erhöht oder erniedrigt das System der Erfindung den Druck im Patienten.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird der kontrollierte positive Druck im Patienten als Antwort auf den Nachweis von Stromwellenform-Abschnitten erhöht, die Strombegrenzungen im Luftweg des Patienten entsprechen. Derartige Druckerhöhungen können periodisch bewirkt werden. Ähnlich kann der kontrollierte positive Druck in Abwesenheit derartiger Strombegrenzungen periodisch verringert werden. Das System kann mit einem Programm versehen sein, das periodisch den kontrollierten positiven Druck in Abwesenheit eines Nachweises von Strombegrenzungen im Luftweg des Patienten erniedrigt und das periodisch den Druck in Anwesenheit des Nachweises derartiger Strombegrenzungen erhöht.
Das Verfahren zur Bestimmung, ob der kontrollierte positive Druck zu erhöhen oder zu erniedrigen ist, umfasst mehrere Schritte. Der erste Schritt besteht darin, die Anwesenheit eines gültigen Atemzugs nachzuweisen und eine Einatmungswellenform dieses Atemzugs für die weitere Analyse zu speichern. Als nächstes wird die Wellenform des gespeicherten Atemzugs bezüglich ihrer Form auf die Anwesenheit von Strombegrenzungen analysiert. Ob eine Strombegrenzung anwesend ist, wird teilweise durch Strombegrenzungs-Parameter bestimmt, die aus der Wellenform des aktuellen Atemzugs und des unmittelbar vorangegangenen Atemzugs berechnet werden. Wenn die Anwesenheit einer Strombegrenzung analysiert worden ist, legt das System eine vorzunehmende Handlung für die Einstellung des kontrollierten positiven Drucks fest. Die Druckeinstellung wird erhöht, erniedrigt oder beibehalten, abhängig davon, ob eine Strombegrenzung nachgewiesen worden ist, und abhängig von den vorhergehenden Handlungen, die von dem System vorgenommen worden sind.
Die bevorzugte Atmungsvorrichtung oder -apparatur besteht aus einem Stromgenerator, wie einem Kompressor mit variabler Geschwindigkeit, einem Strommessfühler, einem Analog/- Digital-Wandler, einem Mikroprozessor und einer Drucksteuerungseinrichtung, wie einer Kompressor-Motorgeschwindigkeits-Steuerungsschaltung, einem Verbindungsschlauch zum Patienten, einer nasalen Kopplung wie einer Nasenmaske oder einem ähnlichen Anschlußstück und ggf. einem Druckmesswandler. Alternative Patientenkreisläufe können verwendet werden, wie beispielsweise diejenigen, die in der US 4 655 213 und der US 5 065 756 offenbart sind. Beispielsweise kann eine positive Druck-Atmungsgasquelle an ein Drucksteuerungsventil in der Nähe der Atmungsgasquelle angeschlossen sein und mit einer Nasenmaske mit einem Entlüftungsmittel verbunden sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform liefert der Kompressor durch den Strommessfühler über einen Schlauch und eine Nasenkopplung Luft an den Patienten. Der Mikroprozessor erhält die Stromwellenform aus der digitalisierten Ausgabe des Strommessfühlers. Bei Verwendung des hierin beschriebenen Verfahrens der vorliegenden Erfindung stellt der Mikroprozessor die Geschwindigkeit des Kompressors über die Motorsteuerungsschaltung ein, um den Luftdruck in dem Patienten-Versorgungsschlauch zu ändern. Ein Druckmesswandler kann vorgesehen sein, um den tatsächlichen Druck in dem Patientenschlauch zu messen. Zusätzlich kann der Mikroprozessor gemessene Druck- und Stromwellenform-Werte in seinem Datenspeicher speichern, um eine Geschichte der Echtzeit- oder Offline-Verarbeitung und Analyse zu liefern.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detailierten Beschreibung ersichtlich, wenn Sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, welche beispielhaft die Prinzipien der Erfingung veranschaulichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist die Wellenform des Luftstrom von 30 s Dauer von einem KPLD-Generator mit einem KPLD-Druck von 10 cm H&sub2;O zu einem schlafenden Patienten.
Fig. 2 ist die Wellenform des Luftstroms von 30 s Dauer von einem KPLD-Generator mit einem KPLD-Druck von 8 cm H&sub2;O zum schlafenden Patienten von Fig. 1.
Fig. 3 ist die Wellenform des Luftstroms von 30 s Dauer von einem KPLD-Generator mit einem KPLD-Druck von 6 cm H&sub2;O zu dem schlafenden Patienten von Fig. 1.
Fig. 4 ist die Wellenform des Luftstroms von 30 s Dauer von einem KPLD-Generator mit einem KPLD- Druck von 4 cm H&sub2;O zu dem schlafenden Patienten von Fig. 1.
Fig. 5 ist die Wellenform des Luftstroms von 30 s Dauer von einem KPLD-Generator mit einem KPLD- Druck von 2 cm H&sub2;O zu dem schlafenden Patienten von Fig. 1.
Fig. 6 ist eine vereinfachte Schnittsansicht eines Starling-Widerstands.
Fig. 7 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines experimentellen Aufbaus, der einen Starling-Widerstand verwendet.
Fig. 8 ist ein Satz von Wellenformen, der durch die Verwendung des Aufbaus von Fig. 7 erzeugt worden ist.
Fig. 9 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Systems gemäß der Erfindung.
Fig. 10 ist ein Flussdiagramm, das eine Technik für die Einstellung des KPLD-Drucks gemäß der Erfindung veranschaulicht.
Fig. 11 ist ein Übergangsdiagramm einer 3-Phasen-Zustands- Maschine mit Zuständen, die den Atmungsphasen entsprechen.
Fig. 12 ist eine graphische Darstellung eines Gesamt- Stromsignals, welches die in Fig. 11 gezeigten Zustandsübergänge darstellt.
Fig. 13 ist ein Satz von Wellenformen, der verwendet wird, um eine Einatmungswelle mit einer sinusförmigen Halbwelle zu korrelieren.
Fig. 14 zeigt eine Regressionsanpassung an ein mittleres Drittel einer Einatmungswelle und an eine sinusförmige Halbwelle.
Fig. 15 ist eine graphische Darstellung eines Gesamt- Stromsignals und einer Ableitung einer Einatmungswellenform, welche einen Atmungsanstrengungsindex darstellt.
Fig. 16 enthält eine Tabelle der Wahrscheinlichkeitsfaktoren, die verwendet werden, um die Strombegrenzungsparameter zu modifizieren.
Fig. 17 ist ein Flussdiagramm, das eine Technik für die Bestimmung, ob und wie der kontrollierte positive Druck einzustellen ist, gemäß der Erfindung veranschaulicht.
Fig. 18 ist ein detailliertes Blockdiagramm einer therapeutischen Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 19 ist ein detailliertes Blockdiagramm eines diagnostischen Systems gemäß der Erfindung.
Fig. 20 ist eine perspektivische Ansicht einer Naseneinrichtung für die diagnostische Verwendung bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung.
Fig. 21 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer Naseneinrichtung für die diagnostische Verwendung bei dem Verfahren der vorliegenden Erfin dung.
Fig. 22 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Diagnose und Behandlung eines Patienten gemäß der Erfindung veranschaulicht.

Detaillierte Offenbarung der Erfindung

Die Fig. 1-5 veranschaulichen die Wellenformen des Stroms von einem KPLD-Generator, welcher beim Testen eines Patienten in Schlafstudien erhalten wurde. In diesen Tests trugen der Patient eine KPLD-Maske, die auf die in der US 5 065 756 beschriebenen Weise an eine Luftquelle angeschlossen war. Jeder dieser Tests veranschaulicht eine 30-sekündige Dauer, wobei die vertikalen Linien die Sekunden während des Tests darstellen. Die Fig. 1-5 stellen getrennte Durchläufe dar, die im Abstand von 1 bis 2 Minuten und mit verschiedenen Drücken aus der Luftquelle aufgenommen wurden.
Fig. 1 veranschaulicht eine "normale" Wellenform, in diesem Fall mit einem KPLD-Druck von 10 cm H&sub2;O. Dieser Druck wurde als einer Apnoe-freien Atmung entsprechend identifiziert. Es wird angemerkt, daß diese Wellenform, zumindest in den Einatmungsperioden, im wesentlichen sinusartig ist. Die Wellenformen der Fig. 2-5 veranschaulichen, daß, wenn der kontrollierte positive Druck erniedrigt wird, ein vorhersehbarer Index zunehmender Kollabierbarkeit des Luftwegs auftritt, vor dem Auftreten offener Apnoe, periodischer Atmung oder dem Aufwachen.
Als der KPLD-Druck auf 8 cm H&sub2;O verringert wurde, wie in Fig. 2 veranschaulicht, begann eine teilweise Abflachung der Einatmungsstrom-Wellenform in den Bereichen 2a aufzutreten. Diese Abflachung wurde ausgeprägter, als der kontrollierte positive Druck auf 6 cm H&sub2;O verringert wurde, wie durch das Bezugszeichen 3a in Fig. 3 veranschaulicht. Die Abflachung wurde sogar noch ausgeprägter, wie in den Bereichen 4a von Fig. 4 ersichtlich, als der kontrollierte positive Druck auf 4 cm verringert wurde. Verringerungen des KPLD-Drucks unter den Druck Apnoe-freier Atmung hatte ein Schnarchen des Patienten zur Folge. Als der kontrollierte positive Druck auf 2 cm H&sub2;O verringert wurde, wie in Fig. 5 veranschaulicht, gab es praktisch keinen Einatmungsstrom während der Einatmungsanstrengung, wie in den Abschnitten 5a gesehen. Kurz nach der Aufzeichnung der Wellenform von Fig. 5 entwickelte der Patient eine offene Apnoe und wachte auf.
Die Wellenformen der Fig. 1-5 stehen im Einklang mit Experimenten, in denen der kollabierbare Abschnitt des Luftwegs durch einen Starling-Widerstand simuliert wird. Ein Starling-Widerstand 10, wie in Fig. 6 veranschaulicht, umfasst ein starres äußeres Rohr 11, das ein inneres kollabierbares Rohr 12 stützt. In den Raum zwischen dem äußeren Rohr 11 und dem inneren Rohr 12 wird Wasser beispielsweise durch ein Rohr eingeführt, das an eine Wassersäule 13 mit einstellbarer Höhe angeschlossen ist, um die Schwankung des äußeren Drucks, der an dem kollabierbaren Rohr 12 angelegt wird, zu ermöglichen. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, wird in diesem Experiment ein kommerzieller KPLD-Stromgenerator 14 mit dem "distalen" Ende des Starling-Widerstandes 10 gekoppelt, und die "Atmung" wird durch eine Sinus-Pumpe 15 simuliert, die mit dem "proximalen" oder "intrathorakalen" Ende des Widerstands 10 gekoppelt ist. Ein Volumenreservoir 16 ist an das proximale Ende des Starling-Widerstandes gekoppelt, um ein kapazitives Volumen bereitzustellen, welches verhindert, daß bei einer Gesamt-System-Okklusion (Apnoe) sich ein übermäßiger negativer Druck entwickelt.
Die Stromerfassung von Fig. 8 wurde unter Verwendung des Systems von Fig. 6 erzeugt, wobei das Wasserniveau in der Säule 13 zwischen 5 und 15 cm H&sub2;O eingestellt wurde. Der Luftstrom aus dem KPLD-Stromgenerator wurde bei einem Druck von 14 cm H&sub2;O gestartet, dann nacheinander auf 12 cm, 11 cm, 8 cm und 6 cm H&sub2;O verringert und schließlich wieder auf 13 cm H&sub2;O gebracht. In Fig. 8 zeigt die obere Kurve die Wellenform des Luftstroms, die mittlere Kurve zeigt die Wellenform des proximalen Drucks (d. h. am Eingang des Sinus-Generators 15), und die untere Kurve veranschaulicht den KPLD-Druck. Die Skalenstriche im oberen Teil der Fig. 8 bezeichnen Sekunden. Fig. 8 gibt demgemäß die große Zunahme des Widerstandes über dem Starling-Widerstand wieder und ahmt den zunehmend negativen intrathorakalen Druck nach, der regelmäßig bei Patienten mit einer Apnoe, mit Schnarchen und jedem Syndrom des erhöhten Widerstandes des oberen Luftwegs beobachtet wird.
Gemäß der Erfindung werden Wellenformen des Luftstroms der in den Fig. 1-5 veranschaulichten Art verwendet, um den Luftstrom aus einem KPLD-Generator zu steuern, um dadurch den Luftstrom aus dem Generator zu minimieren, während immer noch sichergestellt wird, daß keine Strombegrenzung auftritt.
In einer Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 9 veranschaulicht ist, wird eine KPLD-Maske 20 über ein Rohr 21 so angeschlossen, daß sie Luft aus dem KPLD- Stromgenerator 22 empfängt. Diese Elemente können von der in der US 5 065 756 offenbarten Art sein, obwohl die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und jedes herkömmliche KPLD-System alternativ verwendet werden kann. Ein herkömmlicher Strommessfühler 23 wird an das Rohr 21 gekoppelt, um ein elektrisches Ausgangssignal bereitzustellen, das der Wellenform des Luftstroms im Rohr 21 entspricht. Dieses Signal wird an einen Signalprozessor 24 übergeben, welcher in den Wellenformen das Vorhandensein von Zuständen erfasst, die eine Strombegrenzung anzeigen. Der Signalprozessor 24 gibt ein Signal an eine herkömmliche Stromsteuerung 25 zur Steuerung des Drucks aus, mit welchem das Rohr 21 von dem Stromgenerator beaufschlagt wird. Es ist natürlich offensichtlich, daß abhängig von der Art des Stromgenerators 22 der Signalprozessor direkt den Stromgenerator steuern kann, anstt die Stromsteuerungseinrichtung 25 zu steuern.
Ein Verfahren zur Einstellung des KPLD-Drucks gemäß der Erfindung ist in Fig. 10 veranschaulicht. Nachdem die KPLD-Maske dem Patienten angepasst und der KPLD- Generator mit der Maske verbunden worden ist (Schritt 40), wird der KPLD-Druck auf einen Ausgangsdruck eingestellt. Dieser Druck ist ein Druck, bei dem beim Patienten keine Strombegrenzung auftritt. Nach einem Stabilisierungszeitraum von etwa 30 s (Schritt 41) wird das Stromsignal analysiert (Schritt 42).
Falls festgestellt wird, daß eine Strombegrenzung stattgefunden hat (Schritt 43) und daß der KPLD-Druck geringer ist als der maximal erlaubte (Schritt 44), wird der KPLD-Druck um 0,5 cm H&sub2;O erhöht (Schritt 45), und das Verfahren kehrt zu dem Stabilisierungsschritt 41 für eine weitere Verarbeitung zurück. Falls bei dem Druckvergleichsschritt 44 der Druck nicht geringer als der maximal erlaubte KPLD-Druck war, kehrt das Verfahren zu dem Stabilisierungsschritt 41 ohne Erhöhen des KPLD-Drucks zurück.
Falls festgestellt wurde, daß keine Strombegrenzung vorlag (Schritt 43), wird eine Bestimmung vorgenommen (Schritt 46), ob eine festgelegte Zeit nach der letzten Änderung des KPLD-Drucks verstrichen ist. Die festgesetzte Zeit kann beispielsweise 2 Minuten betragen. Wenn die festgesetzte Zeit nicht verstrichen ist, kehrt das Verfahren zu dem Stabilisierungszeitraum-Schritt 41 zurück. Wenn die festgesetzte minimale Zeit verstrichen ist, wird bestimmt, ob der KPLD-Druck größer ist als der minimale erlaubte Druck (Schritt 47). Falls er größer ist als der minimale erlaubte Druck, wird der KPLD-Druck um 0,5 cm H&sub2;O erniedrigt (Schritt 48), und das Verfahren kehrt zum Stabilisierungsschritt 41 zurück. Anderenfalls kehrt das Verfahren zum Stabilisierungsschritt 41 ohne Verringerung des KPLD-Drucks zurück.
Obwohl das oben beschriebene Beispiel des Verfahrens der Erfindung Änderungsschritte des KPLD-Drucks von 0,5 cm H&sub2;O verwendete, ist es offensichtlich, daß die Erfindung nicht auf Druckänderungen dieser Größe beschränkt ist. Zusätzlich müssen die Druckänderungen nicht notwendigerweise über den gesamten Bereich der Einstellung gleich sein.
Ähnlich kann der Strombegrenzungs-Feststellungsschritt 43 irgendeines einer Anzahl von Wellenformanalyse-Verfahren beinhalten. Beispielsweise kann das Signal, das der Luftstrom-Wellenform entspricht, bei den Abschnitten desselben, die der Einatmung entsprechen, differenziert werden. Ein Ergebnis mit einem deutlichen Maximum aus einer derartigen Differenzierung zeigt die Anwesenheit einer Strombegrenzung an, wie es aus einer Analyse der Differenziale der Wellenformen der Fig. 1-5 offensichtlich ist. Alternativ kann die Wellenform bezüglich der Anwesenheit von Harmonischen der Periodengeschwindigkeit der Wellenform im Einatmungszeitraum derselben analysiert werden, da die Anwesenheit einer signifikanten Amplitude von Harmonischen der Periodengeschwindigkeit (d. h. der Atmungsgeschwindigkeit) die Anwesenheit einer Wellenform anzeigt, welche eine Strombegrenzung anzeigt. Es ist offensichtlich, daß Analysen dieser Art mittels herkömmlicher Hardware oder Software durchgeführt werden können. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die obigen speziellen Techniken zur Bestimmung der Abweichung der Wellenform von der normalen, nicht-strombegrenzten Wellenform in Richtung einer Wellenform beschränkt, welche die Anwesenheit einer Strombegrenzung anzeigt.
Das Optimierungsverfahren zur Bestimmung, ob der kontrollierte positive Druck erhöht oder erniedrigt werden soll, umfasst mehrere Schritte. Der erste Schritt besteht darin, die Anwesenheit eines gültigen Atemzugs nachzuweisen und die Datenwerte, die einer Einatmungs-Wellenform dieses Atemzugs entsprechen, für eine weitere Analyse zu speichern. Alternativ können die Strom-Datenwerte für den gesamten Atemzug gespeichert werden. Als nächstes wird die gespeicherte Atemzugswellenform bezüglich ihrer Form auf die Anwesenheit einer Strombegrenzung analysiert. Ob eine Strombegrenzung vorliegt, wird teilweise durch Strombegrenzungsparameter bestimmt, die aus der Form der Wellenformen des aktuellen Atemzugs und des unmittelbar vorangegangenen Atemzugs berechnet. Wenn die Anwesenheit einer Strombegrenzung analysiert worden ist, legt das System eine vorzunehmende Handlung zur Einstellung des kontrollierten positiven Drucks fest. Die Druckeinstellung wird erhöht, erniedrigt oder beibehalten, abhängig davon, ob eine Strombegrenzung festgestellt wurde, und von den vorangegangenen Handlungen, die von dem System vorgenommen worden sind.
Das Optimierungsverfahren weist mehrere Eingangsparameter auf, die bei der Bestimmung der vorzunehmenden Handlung während des automatischen Einstellungsmodus verwendet werden. Beispielsweise muß der anfängliche kontrollierte positive Druck oder "Start-Wert" zur Verwendung verfügbar sein, wenn die Atmungsvorrichtung eingeschaltet wird. Ähnlich erfordert das Verfahren ein "therapeutisches Niveau" an kontrolliertem positivem Druck, zu dem zurückgekehrt werden kann, wann immer ein Ausnahmezustand, wie ein hoher konstanter Strom, nachgewiesen wird. Wenn das Verfahren nicht mit vernünftiger Sicherheit bestimmen kann, dass Atmung vorhanden ist, kehrt es zu dem kontrollierten positiven Druck auf dem vorgeschriebenen therapeutischen Niveau zurück. Es sind auch eine "untere Grenze" und eine "obere Grenze" erforderlich, um die minimale und maximale kontrollierte positive Druckhöhe, welche das System erzeugt, wenn es im automatischen Anpassungsmodus betrieben wird, zu bestimmen. Das Verfahren kann nicht verursachen, daß der kontrollierte positive Druck die maximale oder minimale Druckgrenz überschreitet.
Das Verfahren zur Optimierung des gesteuerten positiven Drucks wird nun in mehr Einzelheit beschrieben. Der erste Schritt im Optimierungsverfahren ist der Nachweis eines gültigen Atemzugs. Ein gültiger Atemzug wird durch eine zyklische Fluktuation des Atmungssignals festgelegt, welche dem konstanten Lecken des Systems überlagert ist. Diese Feststellung wird unter Verwendung einer Drei-Phasen-Zustandsmaschine mit Zuständen durchgeführt, die den Phasen der Atmung des Patienten entsprechen. Das Übergangsschaubild dieser Zustandsmaschine ist in Fig. 11 gezeigt und wird nachstehend beschrieben. Wie es in der Technik wohlbekannt ist, kann die Logik für die Zustandsmaschine als Software eines Mikroprozessors oder einer ähnlichen Computer-Hardware programmiert werden.
Das Gesamt-Stromsignal, das in dem Stromgenerator für den positiven Druck vorhanden ist, wird als Grundlage für die Atmungsnachweis-Verfahrensschritte verwendet. Das Atmungsnachweis-Verfahren erzeugt gemessene Daten, die der Einatmungsstrom-Wellenform entsprechen. Ähnlich schätzt das Atmungsnachweis-Verfahren den konstanten Leckstrom ab und bestimmt mehrere Atmungsbeschreibungs- Parameter, die nachstehend in mehr Einzelheit beschrieben werden. Diese gemessenen und berechneten Daten bilden die Eingabe des Strombegrenzungsnachweis-Schrittes des Optimierungsverfahrens.
Wie in Fig. 12 gezeigt, verwendet die Zustandsmaschine das tatsächliche Stromsignal aus der kontrollierten positiven Druckwelle und zwei abgeleitete Bezugsstromsignale, um Zustandsübergänge zu bestimmen. Der erste Zustand der Zustandsmaschine ist der Einatmungszustand (INSP). Der zweite Zustand ist der Ausatmungszustand (EXP). Im dritten Zustand (PAUSE) befindet sich die Zustandsmaschine im Übergang von INSP zu EXP oder von EXP zu INSP. Der Beginn eines INSP-Zustands definiert den Anfang eines gültigen Atemzugs. Gleicherweise definiert der Beginn des nächsten INSP-Zustands das Ende eines gültigen Atemzugs.
Die vier Zustandsänderungen (C1, C2, C3 und C4) sind in den Fig. 11 und 12 gezeigt. Die erste Zustandsänderung (C1) wird festgelegt, wenn sich die Zustandsmaschine vom PAUSE-Zustand zu dem INSP-Zustand bewegt. Dieser Übergang markiert die Beendigung des vorangehenden Atemzugs, welcher verarbeitet wird, bevor zu dem nächsten Atemzug übergegangen wird. Die für einen Atemzug gesammelten und berechneten Daten werden verworfen, falls sie nicht gewisse vorprogrammierte Kriterien einer minimalen Zeit und Amplitude erfüllen. Der erste Übergang findet statt, wann immer das System in PAUSE ist und das Gesamt-Stromsignal die Summe eines berechneten durchschnittlichen Leckwerts (ALV) plus eines berechneten Sicherheitswerts (SAFE) überschreitet, der als Ansprechschwellenwert verwendet wird. Zusätzlich muß die Ableitung des Stromsignals größer als ein minimaler festgesetzter Wert sein. Diese Kriterien befähigen das System, zwischen dem Beginn einer Einatmung oder bloßen Änderungen des Stromleckens in der Atmungsvorrichtung zu unterscheiden.
Der durchschnittliche Leckwert (ALV) ist ein berechneter laufender Durchschnitt des tatsächlichen Stromsignals, der so modifiziert ist, daß er die mögliche Abwesenheit eines Ausatmungssignals wiedergibt. Die Abschätzung des durchschnittlichen Leckstroms wird während jeder der drei Phasen INSP, EXP, PAUSE auf den neuesten Stand gebracht. Der Sicherheitsbezugswert (SAFE) ist der Fluktuationspegel in dem Stromsignal, der als Hintergrund betrachtet wird. Dieser wird als Durchschnitt eines Bruchteils des Strommaximums in jedem Atemzug berechnet. Alternativ kann das Gesamt-Stromsignal zuerst differenziert und dann integriert werden, um die konstante Gleichstrom- Versetzungskomponente (Leckstrom) zu entfernen, und der Wert von ALV wird auf Null eingestellt. Auch können die Verfahrensschritte auf die geschätzte Stromsignal- Ausgabe eines KPLD-Generators (bei dem der konstante Leckwert wegsubtrahiert ist) angewendet und der ALV gleich Null gesetzt werden.
Im zweiten Übergang (C2) ändert sich der Maschinenzustand von dem INSP-Zustand zum PAUSE-Zustand. Dieser Übergang findet statt, wenn das System im INSP-Zustand ist und das Gesamt-Stromsignal unterhalb den ALV fällt. Im nächsten Übergang (C3) geht die Zustandsmaschine vom PAUSE-Zustand zum EXP-Zustand über. Dieser Übergang findet statt, wenn sich das System im PAUSE-Zustand befindet und das Gesamt-Stromsignal unterhalb den ALV minus den SAFE- Bezugswert fällt. Zuletzt geht die Zustandsmaschine vom EXP-Zustand in den PAUSE-Zustand (C4) über. Dieser Übergang findet statt, wenn sich das System im EXP-Zustand befindet und das Gesamt-Stromsignal über den ALV ansteigt.
Das System führt während der Phasenzustände (INSP, EXP, PAUSE) und Phasenübergange (C1, C2, C3, C4) gewisse Berechnungen durch. Während der Einatmungsphase (INSP) akkumuliert und speichert das System gemessene Daten des Gesamtstroms z. B. in einem Fließpuffer. Ebenfalls während der Einatmungsphase bestimmt das System den maximalen Einatmungsstrom-Wert und den maximalen Ableitungswert für das Gesamt-Stromsignal. Während der Ausatmungsphase (EXP) bestimmt das System den maximalen Ausatmungsstrom-Wert.
Während des ersten Übergang (C1) bestimmt das System, ob der aktuelle Atemzug die Gültigkeitskriterien bezüglich Zeit und Größe erfüllt. Gleichzeitig berechnet das System einen neuen Sicherheitswert (SAFE) als Bruchteil der Atemzugsgröße. Während des zweiten Übergangs (C2) bestimmt das System die Einatmungszeit und berechnet den laufenden Durchschnitt des Ableitungsmaximums. Während des vierten Übergangs (C4) berechnet das System die Ausatmungszeit.
Die Bestimmung des vorhandenen Grades einer Strombegrenzung beruht auf vier Form-Nachweisparametern, dem Sinusförmigkeitsindex, dem Flachheitsindex, dem Atmungsanstrengungs- Index und dem relativen Stromgrößenindex. Der Sinusförmigkeitsparameter oder -index wird als Korrelationskoeffizient der tatsächlichen Gesamt-Einatmungsstromwelle (gefiltert) zu einer Bezugs-Sinus-Halbwelle berechnet. Wie in Fig. 13 gezeigt, wird ein Halbsinusmuster 50, welches der Zeit und der Amplitude der tatsächlichen Gesamt-Einatmungsstromdaten entspricht, mit den tatsächlichen Gesamt- Einatmungsstromdaten beispielsweise unter Verwendung eines Standard-Pearson-Produktmoments-Korrelationskoeffizienten verglichen. Dieser Korrelationskoeffizient ist ein Index, der im Bereich von 1 (sinusförmig oder nicht-strombegrenzt) bis 0 (nicht sinusförmig) liegt.
Eine typische nicht-strombegrenzte Form 52 und eine strombegrenzte Form 54 sind zum Vergleich in Fig. 13 gezeigt. Der Vergleich kann bei einer gesamten Einatmungswellenform (Halbwelle) oder bei dem mittleren Abschnitt, dessen Form am charakteristischen für entweder normale oder strombegrenzte Atemzüge ist, angewendet werden. Der bevorzugte Abschnitt der Einatmungswellenform ist derjenige, der am meisten zwischen normalem und strombegrenzten Verhalten unterscheidet, beispielsweise der mittlere Abschnitt der Einatmungsstromdaten.
Der Flachheitsparameter ist eine Darstellung des Grades der Flachheit (oder der Krümmung), die in dem gesamten Einatmungsstromsignal vorliegt. Dieser Index wird als ein Varianzverhältnis des tatsächlichen Signals um eine berechnete Regressionsgerade herum (tatsächliche Krümmung) und eines idealen Halbsinussignals um die gleiche Regressionsgerade herum (Krümmungsstandard) berechnet. Wie in Fig. 14 gezeigt, wird die Regression (REGR) unter Verwendung des mittleren Abschnitts der Einatmungsstromdaten 56 z. B. vom Ende des ersten Drittels des Einatmungsabschnittes des Atemzugs T0 bis zum Beginn des letzten Drittels des Einatmungsabschnitts des Atemzugs T1 berechnet. Diese Regression wird unter Verwendung von Techniken der kleinsten Quadrate berechnet. Die Varianz der tatsächlichen Gesamt-Einatmungsstromdaten 56 um diese Regressionsgerade herum wird dann aus dem mittleren Abschnitt der Einatmung berechnet. Gleichermaßen wird auch die Varianz des mittleren Abschnitts eines reinen Halbsinusmusters mit angepasster Periode und Amplitude um die Regressionsgerade herum berechnet. Das Verhältnis dieser beiden Varianzen erzeugt den Flachheitsparameter oder -index, der im Bereich von 1 (sinusförmig) bis 0 (flach) liegt.
Das System berechnet den Einatmungsanstrengungsindex als das Verhältnis des Ableitungsmaximums (Rate der Stromveränderung bezüglich der Zeit) der frühen Einatmungswellenform bis zum Stromwert-Maximum der Einatmungswellenform. Fig. 15 zeigt das Maximum (A) der Gesamt-Einatmungsstromwellenform, aufgetragen gegen das Maximum (B) der Wellenform der Ableitung des Einatmungsstroms. Das Verhältnis der Maximumwerte (B; A) ist der "Atmungsanstrengungsindex". Dieser Parameter ist nützlich, um eine Strombegrenzung in einem Patienten zu erfassen, da sich eine erhöhte Atmungsanstrengung in einer höheren Steigung der Einatmungsstromwellenform manifestiert.
Das System berechnet den relativen Stromgrößenindex als Strommaximum der Einatmungsstromwellenform minus dem Strommaximum der vorangegangenen Einatmungsstromwellenformen, die eine Strombegrenzung zeigten, geteilt durch den laufenden Durchschnitt der Strommaxima der nicht begrenzten Atemzüge minus dem Durchschnitt der strombegrenzten Atemzüge. Dieser Parameter wird wie folgt berechnet:
MINMAX = STROM - MIN/MAX - MIN
wobei: STROM die maximale Stromgeschwindigkeit des aktuellen Atemzugs ist.
MIN ein Durchschnitt des Strommaximums der 20 letzten strombegrenzten Atemzüge ist.
MAX ein Durchschnitt des Strommaximums der 20 letzten normalen Atemzüge ist.
Das Ergebnis ist ein Parameter oder Index, der im Bereich von 0 (strombegrenzt) zu 1 (normal) liegt.
Die vorstehend beschriebenen vier Form-Nachweisparameter werden für den aktuellen gültigen Atemzug berechnet, und die Werte werden unter Verwendung einer mathematischen Funktion, wie einer logistischen Regressionssumme, kombiniert. Ähnlich können Gewichtungsfaktoren verwendet werden, wobei das Gewicht, das einem oder mehreren der Indizes gegeben werden kann, null, positiv oder negativ sein kann. Die kombinierten Werte stellen einen Strombegrenzungsparameter bereit, der einen Wert zwischen 0 und 1 aufweist und die Wahrscheinlichkeit charakertisiert, dass der aktuelle Atemzug eine Formcharakteristik der Strombegrenzung aufweist. Der Wert des Strombegrenzungsparameters wird weiter auf der Grundlage des Wertes der Strombegrenzungsparameter der vorangehenden Atemzüge modifiziert, die als frühere Wahrscheinlichkeit verwendet werden, was die Berechnung einer späteren Wahrscheinlichkeit gestattet.
Die vier Form-Nachweisparameter (Sinusförmigkeitsindex, Flachheitsindex, Atmungsanstrengungsindex und relativer Stromgrößenindex) werden in einer mathematischen Funktion verwendet, um eine Wahrscheinlichkeit für die Strombegrenzung unter Verwendung einer logistischen Regressionsgleichung zu bestimmen:
worin "p" die Wahrscheinlichkeit der Strombegrenzung ist; "e" die Basis des natürlichen Logarithmus ist; X1, X2, X3 und X4 die Form-Nachweisparameter sind; B0, B1, B2 und B4 die Gewichtungskoeffizienten sind (welche 0 einschließen können) und
f(x) = B&sub0; + B&sub1;·X&sub1; + B&sub2;·X&sub2; + B&sub3;·X&sub3; + B&sub4;·X&sub4;.
Die Wahrscheinlichkeit der Strombegrenzung (p) weist einen beschränkten Bereich von 0 (Strombegrenzung) bis 1 (normal) auf und ist für alle Werte der Funktion f(x) gültig.
Fig. 16 zeigt den vorherigen Wahrscheinlichkeitsfaktor, der auf den Anfangswert des Strombegrenzungsparameters angewendet wird, welcher aus den Formparametern berechnet wurde, um einen Endwert für den aktuellen gültigen Atemzug zu liefern. Die vorherigen Wahrscheinlichkeitsfaktoren werden verwendet, um den Strombegrenzungsparameter auf der Basis von vorangehendem Atemzugswerten für die Strombegrenzung zu modifizieren. Der unterstrichene Wert ist eine Abschätzung des besten Werts, der als Multiplikationsfaktor oder Additionsglied zu dem Index zu verwenden ist. Demgemäß wird der Strombegrenzungsparameter bedeutender gemacht, wenn andere strombegrenzte Atemzüge nachgewiesen worden sind. Ähnlich wird der Index weniger "strombegrenzt" gemacht, wenn das aktuelle Auftreten ein isoliertes Ereignis ist.
Wenn der Strombegrenzungsparameter zwischen 1 und einem festgelegten normalen Bezugswert, z. B. 0,65-0,8, liegt, wird der Atemzug als "normal" klassifiziert. Wenn der Strombegrenzungsparameter zwischen 0 und einem festgelegten strombegrenzten Bezugswert, z. B. 0,4, liegt, wird der Atemzug als "strombegrenzt" klassifiziert. Wenn der Strombegrenzungsparameter zwischen dem normalen und dem strombegrenzten Bezugswert liegt, wird der Atemzug als "dazwischenliegend" klassifiziert.
Da jeder gültige Atemzug identifiziert wird, wird seine Wahrscheinlichkeit berechnet, strombegrenzt zu sein. Der Strombegrenzungsparameter nähert sich einem Wert von 1 bei einem normalen Atemzug und von 0 bei einem strombegrenzten Atemzug. Im Verfahren der vorliegenden Erfindung wird eine Entscheidung getroffen, ob der kontrollierte positive Druck angepasst werden soll. Diese Entscheidung hängt von drei Faktoren ab:
1. dem Wert des Strombegrenzungsparameters für den aktuellen Atemzug;
2. dem Wert der Strombegrenzungsparameter im vorangegangenen Intervall (mehrere Atemzüge);
3. ob der kontrollierte positive Druck im vorangegangenen Zeitintervall eingestellt worden ist (und die Richtung).
Im allgemeinen wird, wenn eine Strombegrenzung nachgewiesen wird, der kontrollierte positive Druck erhöht. Ähnlich wird, wenn über ein Zeitintervall keine Strombegrenzung nachgewiesen wird, der kontrollierte positive Druck erniedrigt, um die Entwicklung einer Strombegrenzung zu testen. Die gewünschte Wirkung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist, daß der kontrollierte positive Druck leicht über oder unter dem optimalen positiven Druck verbleibt, trotz Änderungen der optimalen therapeutischen Druckhöhe, die im Laufe der Zeit auftreten können.
Wie im Flussdiagramm von Fig. 17 gezeigt, verwendet das Verfahren der vorliegenden Erfindung einen Entscheidungsbaum, um zu bestimmten, ob der kontrollierte positive Druck auf den Luftweg des Patienten geändert werden soll. Die Schritte des Verfahrens können in der Software eines Mikroprozessors oder ähnlichen Computers programmiert werden. Als Teil des Entscheidungsprozesses berechnet das System eine zeitgewichtete Hauptfunktion (HF) aus den Strombegrenzungsparameter-Werten für eine gewisse Zahl von vorherigen Atemzügen, z. B. 3, 5 oder 10 Atemzügen, abhängig von der Art des aktuellen Atemzugs. Abhängig von der Kombination der Parameter wird der kontrollierte positive Druck um einen großen (1,0 cm) oder einen kleinen (0,5 cm) Schritt erhöht oder erniedrigt, zu dem Wert vor der letzten Änderung zurückgebracht oder gegenüber dem letzten Wert unverändert belassen.
Wenn im letzten Intervall keine Veränderung (KÄ) des kontrollierten positiven Drucks vorgelegen hat, der Atemzug normal (N) ist und die Hauptfunktion normal ist, wird der gesteuerte positive Druck um einen großen Schritt erniedrigt (ERN. GR). Wenn jedoch der vorliegende Atemzug dazwischenliegend (D) ist und die Hauptfunktion dazwischenliegend oder strombegrenzt (SB) ist, wird der gesteuerte positive Druck um einen kleinen Schritt erhöht (ERH. KL). Ähnlich wird, wenn der vorliegende Atemzug strombegrenzt ist, der kontrollierte positive Druck um einen kleinen Schritt, wenn die Hauptfunktion dazwischenliegend ist, und um einen großen Schritt (ERH. GR) erhöht, wenn die Hauptfunktion strombegrenzt ist. Ansonsten wird keine Änderung des kontrollierten positiven Drucks vorgenommen.
Wenn der kontrollierte positive Druck in dem letzten Intervall erniedrigt worden ist, der aktuelle Atemzug normal ist und die Hauptfunktion normal ist, wird der kontrollierte Druck um einen großen Schritt erniedrigt (ERN. GR). Wenn jedoch der aktuelle Atemzug dazwischenliegend oder strombegrenzt ist und die Hauptfunktion dazwischenliegend oder strombegrenzt ist, wird der kontrollierte positive Druck auf das vorherige Niveau angehoben (ERH. VN). Anderenfalls wird keine Veränderung des kontrollierten positiven Drucks vorgenommen.
Wenn der kontrollierte positive Druck im letzten Intervall erhöht worden ist, wird über eine Zeitspanne, z. B. 10 Atemzüge, keine Handlung vorgenommen. Dann wird, falls der aktuelle Atemzug normal ist und die Hauptfunktion normal ist, der kontrollierte positive Druck um einen kleinen Schritt erniedrigt (ERN. KL). Wenn im Gegensatz dazu der aktuelle Atemzug dazwischenliegend oder strombegrenzt ist, wird der kontrollierte positive Druck um einen kleinen Schritt, falls die Hauptfunktion dazwischenliegend ist, und um einen großen Schritt erhöht, falls die Hauptfunktion strombegrenzt ist. Anderenfalls wird keine Änderung des kontrollierten positiven Drucks vorgenommen.
Zusätzlich wird der Nachweis von Apnoen verwendet, um die Entscheidung einzuleiten, den kontrollierte positiven Druck zu erhöhen. Falls zwei Apnoen mit einer Dauer von 10 s oder länger innerhalb einer Minute auftreten, wird der kontrollierte positive Druck erhöht. Wenn eine lange Apnoe mit einer Dauer von 20 s oder länger auftritt, wird der kontrollierte positive Druck erhöht. Wenn eine scheinbare Apnoe mit einem sehr hohen Leckstrom verbunden ist, was einen Zustand mit losgelöster Maske beinhaltet, wird der kontrollierte positive Druck auf einen vorbestimmten oder voreingestellten Druck zurückgebracht.
Alternativ kann der kontrollierte positive Druck kontinuierlich mit einer Rate eingestellt werden, die von einem Steigungsparameter, z. B. 0,1 cm pro 2 s, festgelegt wird. Der Steigungsparameter und sein Vorzeichen würden dann auf der Grundlage jedes Atmungsstrombegrenzungs- Parameters auf den neuesten Stand gebracht. Auf keinen Fall kann der kontrollierte positive Druck unter die Bezugswerte der unteren Grenze oder über die der oberen Grenze eingestellt werden.
Fig. 18 zeigt eine alternative therapeutische Vorrichtung. Die Atmungsvorrichtung 70 ist aus einem Stromfühler-Schaltkreis 72 aufgebaut, der die Strömungsgeschwindigkeit des Atmungsgases in dem Rohr oder Schlauch 74 erfasst, das bzw. der zu dem Patienten führt. Der Stromfühler erzeugt eine analoge Ausgangsspannung, die proportional zur Atmungsgas-Stromgeschwindigkeit ist, welche über einen Multiplexer 76 zu einem Analog-Digital-Wandlerschaltkreis 78 überführt wird, der einen digitalen Ausgangswert erzeugt, welcher proportional zu der analogen Spannungsausgabe aus dem Stromfühler ist.
Ein Mikroprozessor 80 mit einem zugeordneten Speicher 81 und anderen peripheren Schaltkreisen führt die Computerprogramme aus, welche die vorstehend beschriebenen Optimierungsverfahren durchführen. Der Mikroprozessor oder eine ähnliche Rechnereinrichtung verwendet die digitalen Ausgangswerte aus einem Multiplexer 76 und einem Analog- Digital-Wandler 78. Der Mikroprozessor erzeugt ein Geschwindigkeitssteuerungssignal, welches einen Motorgeschwindigkeits-Steuerungsschaltkreis 82 einstellt, der die Geschwindigkeit eines Kompressormotors 84 steuert. Ähnlich treibt der Motor mit variabler Geschwindigkeit die Ventilatorschaufeln eines Kompressors 86 an, der durch den Luftstromfühler 72 oder an diesem vorbei den Luftstrom liefert. Die Geschwindigkeit des Kompressors bestimmt den Druck im Patientenkreislauf. Demgemäß ist der Mikroprozessor in der Lage, den Druck des Patientenkreislaufes 70 als Antwort auf die Datenwerte vom Stromfühler einzustellen.
Die Atmungsvorrichtung 70 kann auch einen Druckfühler- Schaltkreis 90 umfassen, um zu ermöglichen, daß der Mikroprozessor 80 eine direkte Messung des Drucks im Patientenrohr 74 über den Analog-Digital-Wandlerschaltkreis 78 erhält. Eine derartige Konfiguration würde zulassen, daß der Mikroprozessor den Druck innerhalb der maximalen und minimalen Druckgrenze beibehält, welche vom verschreibenden Arzt aufgestellt wird. Die tatsächlichen Betriebsdruck-Höhen können im Speicher 81 des Mikroprozessors alle paar Minuten gespeichert werden, was so eine Druckhöhen-Geschichte während der Stunden der Verwendung liefert, wenn die gespeicherten Datenwerte von einem getrennten Computerprogramm ausgelesen und weiterverarbeitet werden.
Ein Signal, das für die Geschwindigkeit des Kompressors repräsentativ ist, könnte anstelle der Druckdatenwerte im Speicher gespeichert werden; jedoch ändern sich derartige Geschwindigkeitswerte nicht so schnell wie gemessene Druckwerte. Falls der Kompressordruck gegen die Geschwindigkeitseigenschaften geeignet ist, d. h. ein etwa konstanter Druck bei einer gegebenen Geschwindigkeit ungeachtet der Luftstromgeschwindigkeit, kann der Druckfühler-Schaltkreis weggelassen werden, wodurch die Kosten zur Herstellung der Apparatur verringert werden und eine größere Patientenzahl sich dieselbe leisten kann. Alternativ kann ein Patientenkreislauf mit einer Atmungsgasquelle mit positivem Druck und einem Drucksteuerungsventil, wie in der US-5 065 756 offenbart, verwendet werden.
Die Methode zum Nachweis einer Strombegrenzung kann durch eine automatisierte oder manuelle Analyse der Einatmungsstrom-Wellenform aus dem positiven Druckgenerator oder aus igendeiner Messung der Einatmungsstrom- Wellenform verwendet werden. Demgemäß können das vorstehend beschriebene Verfahren und die vorstehend beschriebene Vorrichtung für diagnostische Zwecke in einem Krankenhaus, Schlaflabor oder zu Hause verwendet werden. Die Erfassung und die Messung des Einatmungs- und Ausatmungsstroms kann mit einem Standard-KPLD-System mit einer Stromsignalausgabe oder durch ein diagnostisches System 100, wie in Fig. 19 gezeigt, vorgenommen werden. Datenwerte, welche den gemessenen Einatmungs- und Ausatmungsstrom darstellen, können durch einen Mikroprozessor 110 in vielfältige Formen eines Computerspeichers 114 übergeben werden.
Wie in den Fig. 20 und 21 gezeigt, wird die Erfassung und die Messung des Atmungsgasstroms aus einer dicht abschließenden Naseneinrichtung 102 (Maske oder Einschubteile) vorgenommen, die mit einem Widerstandselement 106 ausgestattet sind, das in den Strom eingefügt ist, wenn Atmungsgas aus der Einrichtung austritt und in dieselbe eintritt. Die Naseneinrichtung ist weiter mit einem Anschlussstück 108 zum Anschluss an einen Strom- oder Druckmesswandler 104 angeschlossen. Das Widerstandselement verursacht, daß ein Druckunterschied zwischen der strom aufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite auftritt, wenn Luft durch das Element strömt. Die Größe des Druckunterschieds ist proportional zur Größe des Luftstroms durch das Widerstandselement. Durch kontinuierliches Messen des Druckunterschieds wird die Messung des Luftstroms durch das Widerstandselement wirksam bewerkstelligt. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Druckmessung zwischen der Innenseite der Naseneinrichtung und dem Umgebungsdruck im Raum vorgenommen. Zusätzliche Einzelheiten bezüglich des Aufbaus einer derartigen Naseneinrichtung können in der US-4 782 832 gefunden werden.
Eine alternative Naseneinrichtung kann aus einer dicht anliegenden Nasenmaske bestehen, wie derjenigen, die in der US-5 065 756 offenbart ist. Eine verbesserte Maskenabdichtung kann erzielt werden, indem man einen Ring aus doppelseitigem Klebeband verwendet, das zu einem Ring oder Oval entlang dem Umfang der Maske geformt wird, wenn die Nasenmaske mit dem Patienten in Kontakt tritt. Zusätzlich kann der Umfang der Nasenmaske mit einem biegsamen Material ausgestattet sein, das sich an die Gesichtsform des Patienten anpasst. In der Maske können eine Belüftung und ein Strombegrenzer vorhanden und in Fluidkommunikation mit einem Strom- und Druckfühler oder -messwandler angeordnet sein.
In den Fig. 20 und 21 ist ein Naseneinschubteil 102 mit einem Maschensieb-Widerstand 106 am Lufteinlass versehen worden, was ein Drucksignal innerhalb des Naseneinschubteils erzeugt, das proportional zum Luftstrom durch das Naseneinschubteil ist. Obwohl die Figuren einen äußeren Druckmesswandler 104 zeigen, der durch einen flexiblen Schlauch 108 an die Naseneinrichtung gekoppelt ist, könnte der Druckmesswandler innerhalb der Struktur der Naseneinrichtung eingebettet sein, wodurch der Druckun terschied zwischen der Innenseite und der Außenseite der Naseneinrichtung erfasst würde. Druck- und Stromdatenwerte können kontinuierlich gemessen und mit einer Datenaufzeichnungsvorrichtung, wie einem Mikroprozessor 110 mit einem Programmspeicher 111 und einem Speichermedium 114, aufgezeichnet werden. Demgemäß kann das aufgezeichnete Stromsignal während oder nach der Erfassung analysiert werden, um die Atemzüge zu klassifizieren, wie vorstehend beschrieben.
Eine derartige Analyse kann auf mehrere Weisen tabelliert werden, welche entweder die Diagnose von subtilen Erhöhungen des Widerstands des oberen Luftwegs (die keine offene Apnoe zum Ergebnis haben) oder die Einstellung eines einzigen verordneten KPLD-Drucks auf gut standardisierte Weise entweder im Labor oder auf der Grundlage von Untersuchungen zu Hause ermöglichen. Mögliche Tabellierungen der protentualen Zeit oder Anzahl von Atemzügen mit normalen, dazwischen liegenden und strombegrenzten Konturen können die Zeit der Nacht, die Lage des Patienten (die gleichzeitig mit einem Lagefühler 112 in der Maske oder am Körper des Patienten aufgezeichnet werden kann), das Schalfstadium (wie getrennt aufgezeichnet) und den kontrollierten positiven Druck einschließen.
Der kontrollierte positive Druck könnte während der ganzen Nacht konstant sein oder auf mehrere Weisen variiert werden, um eine diagnostische und therapeutische Information zu gewinnen, die für den Zustand des Patienten von Bedeutung ist. Beispielsweise könnte der kontrollierte positive Druck während der ganzen Nacht manuell im Schlaflabor durch einen Techniker geändert werden. Ähnlich könnte der kontrollierte positive Druck automatisch über ein automatisiertes System entweder als Antwort auf eine Feedback-Kontrolle oder unter Verwendung von vorein gestellten Erhöhungen oder Schritten in dem kontrollierten positiven Druck während der ganzen Nacht (im Labor oder zu Hause) geändert werden. Gleichermaßen könnte der kontrollierte positive Druck in mehreren einzelnen Nächten, z. B. zu Hause, geändert werden.
Wie in Fig. 18 gezeigt, können die Stromwellenformen in einer Aufzeichnungsvorrichtung, wie einem Mikroprozessor 80 mit zugeordnetem Speicher 81, aufgezeichnet werden. Wie vorstehend beschrieben, können die Datenwerte aufgezeichnet werden, während der Patient eine hierin beschriebene Vorrichtung zur Selbsteinstellung des kontrollierten positiven Drucks verwendet. Ähnlich können Datenwerte aufgezeichnet werden, während der Patient an eine Luftversorgung mit konstantem Druck mit einem Stromfühler angeschlossen ist. Derartige Stromwellenformen werden bei positiven Luftwegdrücken oberhalb von Umgebungsdruck erhalten. Um jedoch die Häufigkeit und Schwere von Strombegrenzungen und Apnoe bei einem Patienten zu bestimmen, der keine Therapie erhält, ist es notwendig, Stromwellenformen zu erhalten, wenn der Patient bei Umgebungsdruck atmet.
Die Fig. 19, 20 und 21 veranschaulichen eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, in der eine Naseneinrichtung 102 ohne Anschluß an eine Atmungsgaszufuhr zum Erhalt von Stromdatenwerten bei Umgebungsdruck verwendet wird. Die Naseneinrichtung wird an einen Druck- oder Stromfühler 104 angeschlossen, welcher Datenwerte über einen Multiplexer 166 und einen Analog-Digital-Wandler 118 an einen Mikroprozessor 100 liefert. Software zum Speichern und Analysieren der Daten kann in einem Nur-Lese-Programm- Speicher 111 gespeichert sein, während die Datenwerte in einem Random-Access-Memory oder nicht-flüchtigem Speicher 114 gespeichert werden. Zusätzlich kann ein Oximeter 120 und/oder eine ähnliche diagnostische Vorrichtung zur Erzeugung zusätzlicher Datenwerte zur Verwendung und Speicherung durch den Mikroprozessor zwischen den Patienten und den Multiplexer geschaltet sein.
Ein alternativer Nasenanschluß könnte erzielt werden, indem man eine "Standard"-Nasenkanüle verwendet, welche üblicherweise zur Bereitstellung einer zusätzlichen Sauerstoff-Therapie für Patienten verwendet wird. Eine derartige Kanüle sorgt nicht für eine Dichtung zwischen dem Naseneinschubteil und dem Nasenloch, so daß sie nicht die ganze Luft, die zum und vom Patienten strömt, einfängt. Jedoch fängt sie die kleinen Druckfluktuationen in den Nasenlöchern ein und überträgt sie zu einem angebrachten Druckfühler, um ein Signal zu liefern, das für die tatsächliche Stromwellenform repräsentativ ist.
Die Aufzeichnungsvorrichtung kann mit einem Mikroprozessor 110, welcher einen Abfrage- und Speicherschaltkreis verwendet, und einem Analog-Digital-Wandler 118 ausgestattet sein, um Abschnitte von Analogspannungssignalen bei einer geeigneten Rate und Auflösung zu digitalisieren, um das relevante Wellenformdetail einzufangen, z. B. einer Rate von 50 Proben pro Sekunde und einer Auflösung von einem Teil in 256 ("8 Bit") bei Atmungsstrom-Wellenformen. Die digitalisierten Abschnitte werden dann in Zeit-geordneter Reihenfolge in einer nicht-flüchtigen Speichereinheit 114 gespeichert, z. B. in einem Magnetplatten-Laufwerk, einem "Flash"-Speicher oder einem batteriegestützten Random-Access-Memory.
Um in einer zeitkorrelierten Abfolge mehr als ein Signal z. B. Strom- und Druckwellenform und Lagesignal, aufzuzeichnen, können die einzelnen Signale wiederholt sequenziell durch einen Multiplexer-Schaltkreis 116 mit dem Abfrage- und Speicherschaltkreis verbunden werden. Alle diese Aufzeichnungsvorrichtungs-Schaltkreise und -Vorrichtungen sind dem Fachmann auf dem Gebiet des elektronischen Schaltkreisdesigns wohl bekannt und können ohne weiteres im Handel erhalten werden.
Um das diagnostische Potential dieser Stromwellenform-Abtast- und Analysetechniken zu erhöhen, könnte der Stromfühler 104 mit einem Lagefühler 112 kombiniert werden, um die Abhängigkeit der Strombegrenzung von Lagemerkmalen zu bestimmen. Gleichermaßen würde der Zusatz einer Pulsoximetrie 120, welche den Oxyhämoglobin-Sättigungsspiegel im Blut des Patienten misst, zu der Strom- und Lagemessung eine sehr nützliche Kombination von diagnostischen Signalen liefern, die ausreichend sind, um die Schwere der Verlegungen des oberen Luftwegs zu diagnostizieren und zu dokumentieren.
Im folgenden wird ein Verfahren zur Diagnose und Behandlung obstruktiver Schlafapnoe und des Syndroms des oberen Luftwegwiderstandes unter Verwendung der Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Strombegrenzung in einem Patienten, wie vorstehend beschrieben, erläutert. Dabei weist ein Patient, der eine ärztliche Behandlung erwünscht, die Symptome übermäßiger Schläfrigkeit und möglicherweise des Schnarchens auf, obwohl der Patient scheinbar genügend Zeit im Bett verbringt, um für ausreichenden Schlaf zu sorgen. Derartige Symptome können eine obstruktive Schlafapnoe anzeigen oder nicht und erfordern eine weitere Analyse, typisch durch Verbringen einer Nacht in einem Schlaflabor. Gemäß der vorliegenden Erfindung versorgt der Arzt den Patienten mit einer diagnostischen Vorrichtung zur Verwendung beim Schlafen zu Hause. Das diagnostische System zeichnet Strom- und Druckwellenformen, wie vorstehend beschrieben, unter Verwendung einer Nasenmaske, Nasenkanüle o. ä. Naseneinrichtung mit einem Strombegrenzer und einem Druck- und/oder Strommesswandler auf.
Während der Patient die diagnostische Vorrichtung zu Hause verwendet, werden die digitalisierten Wellenformen in einem nicht-flüchtigen Speicher, wie einem Flash- Speicher, einer Diskette oder einer Festplatte oder einem batteriebetriebenen Random-Access-Memory (RAM) gespeichert. Eine oder zwei zusätzliche Messungen können ggf. aufgezeichnet werden: Die Schlaflage des Patienten von einem Lagefühler am Patienten und der Blut-Oxyhämoglobin-Sättigungsspiegel (in % SaO&sub2;) von einer Vorrichtung, wie einem Pulsoximeter. Da sich die Werte dieser zwei Messungen relativ langsam ändern (1 Wert pro Sekunde für jede zusätzliche Messung gegenüber 50 Werten pro Sekunde für den Strom), würden die Speicher-Anforderungen nicht signifikant erhöht.
Nach Verwendung der diagnostischen Vorrichtung zur Aufzeichnung der gewünschten Parameter im Schlaf über eine oder mehrere Nächte bringt der Patient die Vorrichtung oder die Datenspeicherungseinheit, z. B. eine Diskette oder eine nicht-flüchtige Speicherkarte, zum Arzt zurück. Der Arzt liest die Daten aus dem Speicher aus und analysiert sie, um den vorliegenden Grad an Strombegrenzung und Apnoe zu bestimmten, zusammen mit den beiden anderen Parametern, falls sie aufgezeichnet wurden. Die resultierende Analyse wird verwendet, um zu bestimmen, ob der Patient eine detailliertete Schlafuntersuchung (in einem Schlaflabor oder zu Hause) benötigt oder ob mit der Therapie ohne weitere Untersuchungen begommen werden kann.
Wenn die Entscheidung getroffen wird, mit der Therapie zu beginnen, da genügend Strombegrenzung und/oder Apnoe vorliegt, wird der Patient mit einer sich selbst einstellenden Therapievorrichtung für die Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens der vorliegenden Erfindung zu Hause versorgt. Die Heim-Therapie-Vorrichtung umfasst auch eine Aufzeichnungskomponente, welche den Strom, den Druck und ein oder zwei fakultative Parameter, wie vorstehend beschrieben, aufzeichnet. Nach Verwendung dieser Therapie-Vorrichtung während des Schlafs über eine oder mehrere Nächte werden die Daten dem Arzt zurückgebracht. Der Arzt analysiert sie, um die Verringerung der Strombegrenzung und Apnoe, die durch die Therapie-Vorrichtung erzielt wurden, zu dokumentieren, die Verringerung an SaO&sub2;-Desaturierung zu dokumentieren, wenn der fakultative Parameter aufgezeichnet wurde, und zu bestimmen, ob der Zustand des Patienten wirksam durch eine weniger teure Therapie-Vorrichtung behandelt werden könnte, welche nicht selbst-einstellend ist, beispielsweise einen kontinuierlichen positiven Standard-Luftwegdruck.
Dem Patienten wird dann die geeignete Therapie-Vorrichtung gegeben, oder der Patient kann, wenn Anomalien in dem Atmungsmuster während der überwachten Therapienächte beobachtet werden, zu einer umfangreicheren Schlafuntersuchung überwiesen werden. Nachdem der Patient die Therapie- Vorrichtung mehrere Wochen oder Monate verwendet hat, sollte eine Wiederholungsverwendung der sich selbst einstellenden Therapie-Vorrichtung mit der Aufzeichnungskomponente für eine Folgeuntersuchung gemacht werden. Die Daten werden wie oben analysiert, und die geeigneten Handlungen werden vorgenommen.
Fig. 22 zeigt ein Verfahren zur Diagnostizierung und Behandlung eines Patienten, der über übermäßige Schläfrigkeit und vielleicht auch über Schnarchen berichtet.
Zu Beginn, beim Schritt 150, berichtet der Patient, daß er übermäßig schläfrig ist und möglicherweise Schnarchepisoden hat, vielleicht ein rauhes, kratzendes Schnarchen mit abrupten Unterbrechungen der Schnarchgeräusche, was für obstruktive Apnoe-Episoden charakteristisch ist. Beim Schritt 152 wird der Patient instruiert, wie die diagnostische Vorrichtung zu verwenden ist und wie der oder die Messfühler anzubringen sind. Die diagnostische Vorrichtung sammelt Stromdaten und ggf. Lage- und/oder Oximetriedaten. Die Daten werden mit einer Rate erfasst, die ausreichend hoch ist, um die Einzelheiten jeder Wellenform einzufangen. Beim Strom ist eine Rate von 50 Proben pro Sekunde angemessen, während Lage und Oximetrie jeweils nur eine Probe pro Sekunde erfordern. Die Datendatei enthält auch Information, um die Daten mit Zeit und Datum zu korrelieren, so daß Schlafmuster festgestellt werden können.
Vor der Zeitspanne des diagnostischen Schlafs legt der Patient den oder die Messfühler an, schaltet die diagnostische Vorrichtung ein und geht schlafen. Wenn der Patient am Morgen erwacht, schaltet der Patient die diagnostische Vorrichtung aus. Während der Schlafzeitspanne erfasst die diagnostische Vorrichtung die Daten, wie oben beschrieben. Falls das diagnostische Verfahren sich über eine Schlafzeitspanne von mehreren Nächten erstrecken soll, wiederholt der Patient diese Datenerfassungsphase über die erforderliche Anzahl von Nächten. Beim Schritt 154 und nach der erforderlichen Anzahl von Nächten der Datenerfassung bringt der Patient die diagnostische Vorrichtung mit den gespeicherten Daten zurück. Falls die Untersuchung ausgedehnt wird, entfernt der Patient das Datenspeicherungsmodul und bringt dem Arzt nur das Modul zurück.
Die gespeicherten Daten werden beim Schritt 156 analysiert, um den Grad und die Schwere der Strombegrenzung und die Anzahl und Schwere von Apnoen, falls vorhanden, zu bestimmen. Diese Analyse kann entweder manuell oder bevorzugt durch ein automatisiertes Verfahren, wie die Methoden zur Bestimmung der Strombegrenzung, die vorstehend beschrieben wurden, durchgeführt werden. Beim Schritt 148 wird dann eine Entscheidung getroffen, ob der Patient eine Strombegrenzung hat. Wenn es keinen Beleg für eine Strombegrenzung oder Apnoe in den gespeicherten Daten gibt, wird der Patient beim Schritt 160 für eine umfangreichere Untersuchung an ein Schlaflabor überwiesen, um festzustellen, ob der Patient andere Probleme, wie das ruhelose Beine-Syndrom, hat.
Wenn eine Strombegrenzung vorliegt oder Apnoen gefunden werden, wird der Patient instruiert, wie die Therapievorrichtung mit sich selbst einstellendem kontrolliertem positivem Druck zu verwenden ist, Schritt 162. Die Therapievorrichtung ist mit einem Modul ausgestattet, das Strom- und Druckdaten zusammen mit den (fakultativen) Lage- und Oximetriedaten erfasst und speichert, wie oben beschrieben. Man beachte, daß dieser Schritt die Erfassung von Daten aus einem Druckfühler einschließt, welcher den Druck am Luftstromauslaß der Therapievorrichtung misst. Derartige Druckdaten könnten auch von einem Druckfühler erhalten werden, der an die Patienten-Befestigungsvorrichtung (ADAM-Muschel oder Nasenmaske usw.) angeschlossen ist. Obwohl wegen der Unsicherheit des tatsächlichen Drucks beim Patienten weniger wünschenswert, könnten die Druckdaten durch Daten ersetzt werden, welche die Kompressor- Geschwindigkeit darstellen, wenn die Therapievorrichtung den Druck durch Änderung der Kompressor-Geschwindigkeit anpasst. Der Patient schläft zu Hause mit der Therapievorrichtung über die erforderliche Anzahl von Nächten.
Während jeder Nacht erfasst und speichert die Therapievorrichtung die Daten, wie vorstehend beschrieben.
Beim Schritt 164 gibt der Patient die Therapievorrichtung oder deren Datenspeicherungsmodul zur Analyse der gespeicherten Daten nach der erforderlichen Anzahl von Nächten der Datenerfassung zurück. Dann werden beim Schritt 166 die Stromdaten analysiert, um den Grad und die Schwere der Strombegrenzung und die Anzahl und Schwere der Apnoen, falls welche vorliegen, zu bestimmen. Die Strombegrenzungsanalyse kann entweder manuell oder vorzugsweise durch ein automatisiertes Verfahren, wie durch die vorstehend beschriebenen Methoden, durchgeführt werden. Die gespeicherten Druckdaten werden beim Schritt 168 analysiertt, um dem Druck, der erforderlich ist, um die Strombegrenzungen und Apnoen zu erleichtern, und die Verteilung der erforderlichen Drücke während der diagnostischen Schlafzeitspanne zu bestimmen. Wenn die Druckdatenwerte aus dem Ausgang der Therapievorrichtung erfasst werden, können die Datenwerte korrigiert werden, um den abgeschätzten Druck der Naseneinrichtung wiederzugeben, falls der Widerstand des Schlauchs oder des Rohres zwischen dem Auslaß und der Naseneinrichtung bekannt ist. Beispielsweise PNASE = PAUSLASS - STROM·WIDERSTAND.
Heim Schritt 170 wird eine Entscheidung getroffen, ob die Analyse festgelegt, dass es immer noch eine signifikante Anzahl von schlafstörenden Atmungsepisoden während der Nacht gibt und/oder ob die Therapievorrichtung nicht in der Lage ist, derartige Episoden bei ihrer höchsten Druckgrenze abzumildern. Eine derartige Grenze könnte von dem verschreibenden Arzt bei einem Niveau ausgewählt worden sein, das geringer ist als die maximale Fähigkeit der Therapievorrichtung. Falls die Therapie vorrichtung keine normale Atmung wiederhergestellt hat, wird der Patient für eine umfangreichere Untersuchung in ein Schlaflabor überwiesen, Schritt 160.
Wenn die Therapievorrichtung normale Atmungsmuster bei dem Patienten wiederherstellt, werden die Druckdaten beim Schritt 172 bezüglich der geeigneten Verschreibung einer Therapievorrichtung mit kontrolliertem positivem Druck überprüft. Wenn die maximalen Therapiedrücke signifikant schwanken, wird dem Patient eine Therapievorrichtung mit sich selbst einstellendem kontrolliertem positivem Druck für eine fortgesetzte Verwendung zu Hause verschrieben, Schritt 174. Um die Kosten für den Patienten zu verringern, würde eine derartige Vorrichtung nicht notwendigerweise die Datenspeicherungsfähigkeiten der Therapievorrichtung umfassen, die für die vorigen Schritte in diesem Verfahren verwendet wurden. Wenn jedoch die Druckdaten Nacht für Nacht reproduzierte Druckmaxima zeigen, und der maximale Druck, der verwendet wird, um die schlafstörenden Atmungsvorfälle abzumildern, relativ niedrig ist, z. B. 8 cm Wasserdruck oder weniger, würde dem Patienten eine herkömmliche KPLD- (nicht sich selbst einstellend) Therapie verschrieben werden, Schritt 176.
Während mehrere spezielle Formen der Erfindung erläutert und beschrieben wurden, ist es offensichtlich, daß vielfältige Abwandlungen vorgenommen werden können. Beispielsweise sollen Bezüge auf Konstruktionsmaterialien und spezielle Abmessungen auf keinerlei Weise beschränkend sein, und andere Materialien oder Abmessungen könnten eingesetzt werden.

Claims

1. Atmungsvorrichtung zur Optimierung des positiven Atemwegsdrucks bei einem Patienten, umfassend:

Mittel (86) zur Anlegung eines anfänglichen Werts eines positiven Atemwegsdrucks eines Atmungsgases bei einem Patienten;

Mittel (81) zur Speicherung von Datenwerten, die für den Einatmungsstrom des Atmungsgases zu dem Patienten repräsentativ sind;

Mittel (80) zur Bestimmung, ob die gespeicherten Datenwerte eine Strombegrenzung in dem Patienten anzeigen; und

Mittel (82) zur Erhöhung des positiven Atemwegsdrucks, wenn die gespeicherten Datenwerte eine Strombegrenzung bei dem Patienten anzeigen,

dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Bestimmung einer Strombegrenzung Mittel zur Verwendung der gespeicherten Datenwerte einschließt, um zu berechnen:

- einen Sinusförmigkeitsindex (einen Korrelationskoeffizienten der tatsächlichen gesamten Einatmungsstromwelle zu einer sinusförmigen Bezugs-Halbwelle)

- einen Flachheitsindex (eine Darstellung des Grades der Flachheit oder der Krümmung, die in dem Gesamt-Einatmungsstrom-Signal anwesend ist und als Varianzverhältnis des tatsächlichen Signals um eine berechnete Regressionsgerade herum (tatsächliche Krümmung) und eines idealen halbsinusförmigen Signals um die gleiche Regressionsgerade herum (Krümmungsstandard) berechnet wird),

- einen Atmungsanstrengungssindex (das Verhältnis des Ableitungs- (Änderungsrate des Stroms bezüglich der Zeit) Maximums der frühen Einatmungs- Wellenform zu dem Maximum des Stromwertes der Atmungs-Wellenform und

- einen relativen Stromindex (das Strommaximum der Einatmungsstrom-Wellenform minus dem Strommaximum der vorangehenden Einatmungsstrom-Wellenformen, die eine langsame Begrenzung zeigen, dividiert durch das laufende Mittel der Maxima der Ströme der nicht begrenzten Atemzüge minus dem Mittel der strombegrenzten Atmungszüge),

und dass das Mittel zur Erhöhung des positiven Atemwegsdrucks den positiven Atemwegsdruck anpasst, wann immer ein oder mehrere der Indizes eine Strombegrenzung in dem Patienten anzeigen.

2. Atmungsvorrichtung nach Anspruch 1, welche Mittel zur Verringerung des positiven Atemwegsdrucks einschließt, wann immer die Indizes keine Strombegrenzung in dem Patienten anzeigen.

3. Atmungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Mittel zur Verwendung der gespeicherten Datenwerte, um einen Sinusförmigkeitsindex zu berechnen, die gespeicherten Datenwerte mit einem sinusartigen Umriss vergleicht.

4. Atmungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der das Mittel zur Verwendung der gespeicherten Datenwerte, um einen Sinusförmigkeitsindex zu berechnen, die gespeicherten Datenwerte mit einer reinem Sinuswelle vergleicht.

5. Atmungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Verarbeitungsmittel ein Mittel zur Berechnung eines gewichteten Index als mathematische Funktion des Sinusförmigkeits-, Flachheits-, Anstrengungs- und relativen Stromgröße-Tndex einschließt, wobei jeder Index einen gewichteten Koeffizienten einschließt, der einen Bereich einschließlich eines Wertes von null aufweist.

6. Atmungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Mittel zur Bestimmung einer Strombegrenzung einen Mikropozessor einschließt.

7. Atmungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Mittel zur Speicherung von Datenwerten ein Random Access Memory einschließt, das mit dem Mikroprozessor verbunden ist.

8. Atmungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Mittel zur Anlegung eines anfänglichen Werts des positiven Atemwegsdrucks ein Motorgeschwindigkeits- Steuerungsmittel einschließt.

9. Atmungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Mittel zur Anlegung eines anfänglichen Werts des positiven Atemwegsdrucks eine Atmungsgasquelle mit positivem Druck und eine Nasenanpaßeinrichtung mit einer Öffnung in Fluid- Kommunikation mit der Atmungsgasquelle einschließt und das Mittel zum Erhöhen des positiven Atemwegsdrucks ein Drucksteuerungsventil einschließt.