JP6263555B2 - 呼吸装置によって設定される圧力の自動調整システム - Google Patents
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Description
肺胞を包囲する胸膜間隙内の圧力より大きい理由である。呼気相(the expiration phase)の間、呼吸装置によって気道には圧力がかけられず、その結果、肺組織は弛緩し、気道内圧または肺胞内圧は低下する。この種の陽圧呼吸には、環境によっては、呼気相の最後に、気道内および肺胞内それぞれの圧力状態が、肺胞の一部の虚脱があるほど好ましくないものになるという影響がある可能性がある。そして、肺容量の虚脱部分は、後続する呼吸周期において新たに再開通させなければならなくなる。肺の機能的残留容量は、激しく損なわれ、それより、酸素飽和度が低下し、また肺組織が永久的に損傷を受けることになる。
、第1301〜1308頁またはGrasoら著、American Journal of Respiratory Critical Care、2007、176、第761〜767頁を参照)等の既知の治療基準に基づいて設定される。こうした
設定は、通常、先行して行われ、医師または看護師によって散発的にしか再調整されない
。
02984B1号に記載されている電気インピーダンストモグラフィ(EIT)方法により、基本的に、肺の状態に関する、特に肺胞の開放および虚脱または肺胞の過伸展に関するリアルタイム情報を取得するのを可能にする方法が利用可能になる。EITは、患者のベッドのかたわらで直接行うことができる非侵襲性方法であり、肺の異なる領域に関して空間的に識別された情報を提供する。EITによって、病的状態のある肺の領域を「正常に動作している」領域から識別することができる。
それぞれのEITピクセルに関連する、吸気相の最後の電気インピーダンスの値と呼気相の最後の電気インピーダンスの値との間のずれを、すべてのEITピクセル各々の全体に基づいてそれぞれ求められる、吸気相の最後および/または呼気相の最後の電気インピーダンスの値とも比較するようにすることができる。こうした、吸気相の最後の電気インピーダンスの値との比較により、それぞれのEITピクセルに関連する、呼吸周期の間のインピーダンス変化が、胸部断面における、最高気道内圧が幾分か小さいピクセルに属するか、幾分か大きいピクセルに属するかまたは幾分か平均であるピクセルに属するかという旨の情報が提供される。したがって、呼気相の最後の電気インピーダンスの値との比較により、それぞれのEITピクセルに関連する、呼吸周期の間のインピーダンス変化が、胸部断面における、呼気相の最後に残っている気道内圧が、幾分か小さいピクセルに属するか、幾分か大きいピクセルに属するかまたは幾分か平均であるピクセルに属するかに関する情報が提供される。したがって、吸気相の最後のインピーダンスと呼気相の最後のインピーダンスとの間のインピーダンス変化のために妥当である呼吸圧に対する影響の行使が、最高気道内圧および/または呼気終末陽圧に対して幾分か適用されるべきであるか否かに関して、極めて明確に識別することが可能である。
調整用の装置は、比較が肯定(positive)であるEITピクセルを、虚脱した肺胞を有する肺領域に関連付けることができる。この文脈で「肯定」という用語は、それぞれのEITピクセルが、虚脱した肺胞の特性であるとみなされる所定条件を満たすことを意味する。
EIT_ei_xy−EIT_ee_xy<k1×max(すべてのあり得るxyに対する、EIT_ei_xy−EIT_ee_xy)
および
EIT_ee_xy<k2×min(すべてのあり得るxyに対する、EIT_ee_xy)
式中、
EIT_ei_xy:それぞれのEITピクセルに関連する吸気相の最後の電気インピーダンス値
EIT_ee_xy:それぞれのEITピクセルに関連する呼気相の最後の電気インピーダンス値
0≦k1≦1、特に0.3≦k1≦0.7、特に0.4≦k1≦0.6、特にk1=0.5、
k2≧1、特に1.0≦k2≦1.6、特に1.2≦k2≦1.4、特にk2=1.3
が満たされる場合に実施することができる。
々のEITピクセルに関連する吸気相の最後の電気インピーダンスの値と、それぞれの個々のEITピクセルに関連する呼気相の最後の電気インピーダンスの値との間のずれの、(ii)他方は、EITピクセルの全体に基づいて求められる、吸気相の最後の電気インピーダンスの値と、呼気相の最後の電気インピーダンスの値との間のずれ、ならびにEITピクセルの全体に基づいて求められる吸気相の最後の電気インピーダンスの値との比較に基づいて、かなりの量の過伸展した肺胞を有する、胸部断面におけるEITピクセルの割合を求めることができる。この割合が、PEEPを設定するための第1の割合閾値とは無関係の所定の第2の割合閾値を超える場合、最高気道内圧の調整が高すぎ、最高気道内圧を低減させることにより、肺組織に対する引張りを低減させるかまたは肺組織を保護することができると想定することができる。最高気道内圧の低減(PEEPは変化させず)を、最大換気圧の低減を介して達成することができる。後続する呼吸周期においてPEEPに対してより低い値を選択することが妥当である場合、最高気道内圧を低減させる際にPEEPの低減を考慮することができ、それにより、最大換気圧に対する影響が少なくとも部分的に補償される。
EIT_ei_xy−EIT_ee_xy<k3×max(すべてのあり得るxyに対する、EIT_ei_xy−EIT_ee_xy)、
および
EIT_ei_xy>k4×max(すべてのあり得るxyに対する、EIT_ei_xy)
式中、
EIT_ei_xy:それぞれのEITピクセルに関連する吸気相の最後の電気インピーダンス値
EIT_ee_xy:それぞれのEITピクセルに関連する呼気相の最後の電気インピーダンス値
0≦k3≦1、特に0.3≦k3≦0.7、特に0.4≦k3≦0.6、特にk3=0.5、
0≦k4≦1、特に0.5≦k4≦0.9、特に0.6≦k4≦0.8、特にk4=0.7
が満たされる場合に行うことができる。
治療室において、病院ベッド16に仰臥位で横たわっている。呼吸装置100のチューブは、呼吸周期の吸気相の間に気道に呼吸ガスを供給するために、通常患者の口の開口(図示せず)を介して、気道内に一定距離押し込まれる。吸気相に続く呼気相の間、呼気は、同様にチューブ14を介して排出され、チューブは人工呼吸器10に接続されたその端部において第1端部および第2端部に分岐している。チューブの第1端部は、吸気圧PInspの下で呼吸ガスを加えるために、気道入口弁を介して人工呼吸器10の気道入口コネクタに接続されている。チューブの第2端部は、呼気圧PExpを加えるために、気道出口弁を介して人工呼吸器10の気道出口コネクタに接続されている。気道入口弁および気道出口弁は、周期的に繰り返す呼吸周期の間、吸気圧PInspまたは呼気圧PExpを呼吸ホース12にかけるために、交互に開放される。
とができる。
きる。
以下が当てはまる場合、EITピクセルxyは暗色で陰影が付けられる。
EIT_ei_xy−EIT_ee_xy≧0.5×max(すべてのあり得るxyに対する、EIT_ei_xy−EIT_ee_xy)
式中、
EIT_ei_xy:それぞれのEITピクセルに関連する吸気相の最後の電気インピーダンス値
EIT_ee_xy:それぞれのEITピクセルに関連する呼気相の最後の電気インピーダンス値。
T_ei_maxの最大で0.7倍である、すべての残りのEITピクセルxyである。これは、以下のような式で表される。
以下が当てはまる場合、図2dにおいてEITピクセルxyは暗色で陰影が付けられる。EIT_ei_xy>0.7×EIT_ei_max、
以下が当てはまる場合、図2dにおいてEITピクセルxyは明色で陰影が付けられる。EIT_ei_xy≦0.7×EIT_ei_max、
式中、EIT_ei_max=max(すべてのあり得るxyに対する、EIT_ei_xy)。
以下が当てはまる場合、図2edにおいてEITピクセルxyは暗色で陰影が付けられる。
EIT_ee_xy≧1.3×EIT_ee_min、
以下が当てはまる場合、図2eにおいてEITピクセルxyは明色で陰影が付けられる。EIT_ei_xy<1.3×EIT_ee_min、
式中、EIT_ee_min=min(すべてのあり得るxyに対する、EIT_ee_xy)。
〜図2eに関連する、示されている要素のそれぞれの記述を参照されたい。
システムが、わずかに高いPEEPを自動的に調整するようにすることができる。
EIT_ei_xy−EIT_ee_xy<k1×max(すべてのあり得るxyに対する、EIT_ei_xy−EIT_ee_xy)
および
EIT_ee_xy<k2×min(すべてのあり得るxyに対する、EIT_ee_xy)
式中、
EIT_ei_xy:それぞれのEITピクセルに関連する吸気相の最後の電気インピーダンス値
EIT_ee_xy:それぞれのEITピクセルに関連する呼気相の最後の電気インピーダンス値
0≦k1≦1、特に0.3≦k1≦0.7、特に0.4≦k1≦0.6、特にk1=0.5、
k2≧1、特に1.0≦k2≦1.6、特に1.2≦k2≦1.4、特にk2=1.3。
き、特に10%であり得る。PEEPは、たとえば、第1の閾値k5を超える場合に、各々1cmH2O、増大させることができる。PEEPに対する開始値として、調整のために依然として上方の許容差を残す適度な値、たとえば10cmH2Oを使用することが妥当である。
および
EIT_ei_xy>k4×max(すべてのあり得るxyに対する、EIT_ei_xy)
式中、
EIT_ei_xy:それぞれのEITピクセルに関連する吸気相の最後の電気インピーダンス値
EIT_ee_xy:それぞれのEITピクセルに関連する呼気相の最後の電気インピーダンス値
0≦k3≦1、特に0.3≦k3≦0.7、特に0.4≦k3≦0.6、特にk3=0.5、
0≦k4≦1、特に0.5≦k4≦0.9、特に0.6≦k4≦0.8、特にk4=0.7。
に従い、比較は所定の時間間隔で繰り返される。比較が肯定であるEITピクセルの割合が第2の閾値k6未満である限り、最高気道内圧Paw_maxは変化しないままである。比較のうちの1つにより、この場合もまた、比較が肯定であるEITピクセルxyの割合が閾値k6に対応するかまたはそれより大きくなる場合、最高気道内圧Paw_maxはこの場合もまた低減する。
Claims (24)
- 呼吸装置(100)によって設定される圧力の自動調整システムであって、
少なくとも吸気相の最後および関連する呼気相の最後において人の胸郭を通る少なくとも2次元断面(E)に沿った電気インピーダンス分布(EIT_ei_xy、EIT_ee_xy)を検出する電気インピーダンストモグラフィ装置(20)と、
前記吸気相の最後の前記検出された電気インピーダンス分布(EIT_ei_xy)および前記呼気相の最後の前記検出された電気インピーダンス分布(EIT_ee_xy)を複数のEITピクセル(xy)に分割し、それぞれのEITピクセルに関連づけられた、前記吸気相の最後の前記電気インピーダンスの値(EIT_ei_xy)および前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスの値(EIT_ee_xy)を求める装置と、
下記の比較に基づいて、前記呼吸装置(100)によって設定される前記圧力を自動調整する装置であって、当該比較は、
(i)個々のEITピクセル(xy)に関連する前記吸気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値(EIT_ei_xy)と、前記それぞれの個々のEITピクセルに関連する前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値(EIT_ee_xy)との間のずれの、
(ii)前記EITピクセルの全体に基づいて求められる、前記吸気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値と前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値との間のずれとの比較である、装置と、を備える
システム。 - 個々のEITピクセル(xy)に関連づけられた前記吸気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値(EIT_ei_xy)と前記それぞれの個々のEITピクセル(xy)に関連する前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値(EIT_ee_xy)との間の前記ずれ、および/または、前記EITピクセルの全体に基づいて求められる、前記吸気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値と前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値との間の前記ずれが、前記吸気相の最後の前記電気インピーダンスと前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスとのそれぞれの値の間の差として定義される、
請求項1に記載のシステム。 - 個々のEITピクセル(xy)に関連づけられた前記吸気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値(EIT_ei_xy)と前記それぞれの個々のEITピクセル(xy)に関連する前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値(EIT_ee_xy)との間の前記ずれ、および/または、前記EITピクセルの全体に基づいて求められる、前記吸気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値と前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値との間の前記ずれが、前記吸気相の最後の前記電気インピーダンスと前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスとのそれぞれの値の間の比として定義される、
請求項1に記載のシステム。 - 前記EITピクセルの全体に基づいて求められる、前記吸気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値と前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値との間の前記ずれが、前記EITピクセルのそれぞれに対する前記吸気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値(EIT_ei_xy)と前記EITピクセルの前記それぞれに対する前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値(EIT_ee_xy)とのすべての差の最大値である、
請求項1〜3のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記呼吸装置(100)によって設定される前記圧力の前記自動調整装置が、それぞれのEITピクセル(xy)に関連づけられた、前記吸気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値(EIT_ei_xy)と前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値(EIT_ee_xy)との間の前記ずれを、前記EITピクセルの全体に基づいてそれぞれ求められる、前記吸気相の最後および/または前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値とも比較する、
請求項1〜4のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記呼吸装置(100)によって設定される前記圧力の前記自動調整装置が、前記比較に基づいて所定条件を満たすEITピクセル(xy)を求め、前記条件を満たすEITピクセルの割合が所定の閾値(k5、k6)を超える場合に、前記圧力の補正を行う、
請求項1〜5のいずれか一項に記載のシステム。 - 下記比較に基づいて、前記呼吸装置によって設定される呼気終末陽圧(PEEP)を自動調整する装置であって、当該比較が、
(i)一方は、個々のEITピクセル(xy)に関連する前記吸気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値(EIT_ei_xy)と、前記それぞれの個々のEITピクセルに関連する前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値(EIT_ee_xy)との間のずれの、
(ii)他方は、前記EITピクセルの全体に基づいて求められる、前記吸気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値(EIT_ei_gesamt)と、前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値とのずれ、ならびに前記EITピクセルの全体に基づいて求められる、前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値との比較である、前記呼気終末陽圧(PEEP)を自動調整する装置を備える、
請求項1〜6のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記EITピクセルの全体に基づいて求められる前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値が、前記EITピクセルのそれぞれに対する前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスのすべての値の最小値(EIT_ee_min)である、
請求項7に記載のシステム。 - 前記呼吸装置(100)によって設定される呼気終末陽圧(PEEP)を自動調整する前記装置は、前記比較が肯定であるEITピクセル(xy)を、虚脱した肺胞を有する肺領域(52a/58a、52b/58b)に関連付ける、
請求項7または8に記載のシステム。 - EITピクセル(xy)と虚脱した肺胞を含む肺領域(52a/58a、52b/58b)との関連付けが、以下の2つの条件
EIT_ei_xy−EIT_ee_xy<k1×max(すべてのあり得るxyに対する、EIT_ei_xy−EIT_ee_xy)
および
EIT_ee_xy<k2×min(すべてのあり得るxyに対する、EIT_ee_xy)
式中、
EIT_ei_xy:それぞれのEITピクセルに関連する前記吸気相の最後の電気インピーダンス値
EIT_ee_xy:それぞれのEITピクセルに関連する前記呼気相の最後の電気インピーダンス値
0≦k1≦1、特に0.3≦k1≦0.7、特に0.4≦k1≦0.6、特にk1=0.5、
k2≧1、特に1.0≦k2≦1.6、特に1.2≦k2≦1.4、特にk2=1.3
が満たされる場合に行われる、
請求項9に記載のシステム。 - 前記呼吸装置(100)によって設定される呼気終末陽圧(PEEP)を自動調整する前記装置は、前記比較が肯定であるEITピクセル(xy)の割合が、EITピクセル(xy)の総数において所定の第1の閾値(k5)を超える場合、後続する呼吸周期に対する前記呼気終末陽圧の前記値を所定量増大させる、
請求項7〜10のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記比較が所定時間間隔で繰り返され、EITピクセルの総数における、前記比較が肯定であるEITピクセル(xy)の割合が前記第1の閾値(k5)未満となるまで、前記後続する呼吸周期に対する前記呼気終末陽圧(PEEP)が増大する、
請求項7〜11のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記第1の閾値(k5)の前記値が、前記呼気終末陽圧(PEEP)の値の増大によって大きくなるように選択される、
請求項11または12に記載のシステム。 - 下記の比較に基づいて、前記呼吸装置(100)によって設定される最高気道内圧(Paw_max)を自動調整する装置であって、前記比較が、
(i)一方は、個々のEITピクセル(xy)に関連づけられた前記吸気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値(EIT_ei_xy)と、前記それぞれの個々のEITピクセル(xy)に関連する前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値(EIT_ee_xy)との間のずれの、
(ii)他方は、前記EITピクセルの全体に基づいて求められる、前記吸気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値と、前記呼気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値との間のずれ、ならびに前記EITピクセルの全体に基づいて求められる前記吸気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値との比較である、装置を備える、
請求項1〜13のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記EITピクセルの全体に基づいて求められる前記吸気相の最後の前記電気インピーダンスの前記値が、前記EITピクセル(xy)のそれぞれに対する前記吸気相の最後の前記電気インピーダンスのすべての値の最大値(EIT_ei_xy)である、
請求項14に記載のシステム。 - 前記呼吸装置(100)によって設定される最高気道内圧(Pqw_max)の自動調整の前記装置が、比較が肯定であるEITピクセル(xy)を過伸展した肺胞を有する肺領域(62a/66a、62b/66b)に関連付ける、
請求項14または15に記載のシステム。 - EITピクセル(xy)の、過伸展した肺胞を有する肺領域(62a/66a、62b/66b)への関連付けが、以下の2つの条件
EIT_ei_xy−EIT_ee_xy<k3×max(すべてのあり得るxyに対する、EIT_ei_xy−EIT_ee_xy)、
および
EIT_ei_xy>k4×max(すべてのあり得るxyに対する、EIT_ei_xy)
式中、
EIT_ei_xy:それぞれのEITピクセルに関連づけられた前記吸気相の最後の電気インピーダンス値
EIT_ee_xy:それぞれのEITピクセルに関連づけられた前記呼気相の最後の電気インピーダンス値
0≦k3≦1、特に0.3≦k3≦0.7、特に0.4≦k3≦0.6、特にk3=0.5、
0≦k4≦1、特に0.5≦k4≦0.9、特に0.6≦k4≦0.8、特にk4=0.7
が満たされる場合に行われる、
請求項16に記載のシステム。 - 前記呼吸装置(100)によって設定される最高気道内圧(Paw_max)を自動調整する前記装置は、前記比較が肯定であるEITピクセル(xy)の割合が、EITピクセル(xy)の総数において所定の第2の閾値(k6)を超える場合、後続する呼吸周期に対する前記最高気道内圧(Paw_max)の前記値を所定量低減させる、
請求項14〜17のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記比較が、所定時間間隔で繰り返され、EITピクセルの前記総数における前記比較が肯定であるEITピクセル(xy)の割合が前記第2の閾値(k6)未満となるまで、前記後続する呼吸周期に対する前記最高気道内圧(Paw_max)が低減する、
請求項14〜18のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記最高気道内圧(Paw_max)の値の低減に伴い、前記第2の閾値(k6)の前記値が大きくなるように選択される、
請求項18から19に記載のシステム。 - 前記電気インピーダンストモグラフィ装置(20)は、電気インピーダンス分布を所定格子に配置されたEITピクセル(xy)に関連づけられた電気インピーダンス値の形態で検出し、
前記検出された電気インピーダンス分布を複数のEITピクセル(xy)に分割する前記装置が、前記電気インピーダンスのそれぞれの値をそれぞれの格子要素に正確に関連付ける、
請求項1〜20のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記電気インピーダンストモグラフィ装置(20)が、電気インピーダンス分布を所定格子に配置された基本EITピクセル(xy)に関連づけられた電気インピーダンス値の形態で検出し、前記検出された電気インピーダンス分布を複数のEITピクセル(xy)に分割する前記装置が、前記基本EITピクセルのそれぞれを正確に1つのEITピクセル(xy)に関連付け、前記EITピクセル(xy)の各々に対して前記電気インピーダンスの関連する値を求める、
請求項1〜21のいずれか一項に記載のシステム。 - 心臓の影響による迅速時間可変成分を前記検出された電気インピーダンス値からフィルタリングによって除去するフィルタ装置をさらに具備する、
請求項1〜22のいずれか一項に記載のシステム。 - 請求項1〜23のいずれか一項に記載の前記呼吸装置によって設定される圧力の自動調整システムを具備する呼吸装置(100)。
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