SE511988C2 - Andningssystem med triggning av andningsfaserna - Google Patents

Description

5119 O? OO 2 Evita 2, Das universelle Beatmungsgerät für die Intensivtherapie, sid 14 och 15, Drucksachen nr 9048262. Genom doseringen av ut- jämningsflödet förskjuts dock också nollgenomgångarna för andningsflödeskurvan, varvid synkroniseringen med patientens andningsgasansträngningar försämras. Används t ex andningsgas- flödets fall till 25 % av maximalvärdet som omkopplingskriterium vid en tryckunderstödjande andning och vid närvaro av ett stort läckage, så utlöses ej omkopplingen, om läckaget ligger ovanför denna 25 % gräns. I detta fall är det känt att som ytterligare ïomkopplingskriterium ange en maximal inandningstid, efter vilken under alla omständigheter omkoppling sker till utandning. Ett liknande kriterium beskrivs t ex i DE-Z: Gebrauchsanweisung Evita Intensivpflege-Ventilator, sid 82 och 83, juni 1991.

Eftersom läckageflödet i allmänhet ej är konstant och i varje fall beroende på andningstrycket kan man ej utvinna några tillfredsställande kriterier för omkopplingen av andningsfaserna med endast de triggertrösklar som tas ur andningsflödeskurvan eller ytterligare tidsangivelser.

Genom US 3,903,881 är ett andningssystem känt i vilket läckaget på den undre trycknivàn kompenseras genom ett utjämningsflöde.

Nästa inandningsstigningxxtlöses när inandningsflödet:överskrider en inställningsbar triggertröskel. Triggertröskeln måste härvid- lag vara så inställd att den ligger knappt ovanför utjämnings- flödet. Eftersom läckageflödet påverkas genom andningstrycket måste triggertröskeln ställas in på nytt vid varje förändring av andningstrycket. Vid för lågt inställd triggertröskel utlöses nästa inandningsstigning för tidigt; å andra sidan blir systemet väldigt okänsligt vid en för högt inställd triggertröskel, och triggertröskeln kommer då först att slå igenom vid en kraftig inandning.

Syftet med uppfinningen är att förbättra ett andningssystem av det nämnda slaget så att också en bra anpassning av andnings- systemet till patientens andningsansträngning ges vid närvaro av läckage. 511 988 a Lösningen av ovannämnda syfte sker genom att en sammankoppling enligt en pà förhand bestämd funktion sker mellan andnings- flödeskurvan och andningstryckkurvan i. utvärderingskopplingen under inandningsfasen och utandningsfasen och som ytterligare omkopplingskriteriumenxytterligare inandnings-triggertröskel ZI och en ytterligare utandnings-triggertröskel ZE räknas därur, vilka bifogas triggertrösklarna TIL och TEL.

Fördelen med uppfinningen består i huvudsak av att omkopplings- :värdena anpassas dynamiskt till utjämningsflödet som doseras som kompensation för ett system- eller patientbetingad läckage, genom att sammankopplingen av andningsgasflödet med andningsgastrycket ger ytterligare ett kriterium i form av en ytterligare inand- nings-triggertröskel ZI och en ytterligare utandnings-trigger- tröskel ZE, med vilka en anpassning av andningsfasomkopplingstid- punkter i ett system med läckage är möjligt till ett system som är läckfritt. Storleken och tidsförloppet för lackageflödet behöver därvidlag ej vara kända.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen anges i underkraven.

Företrädesvis föreligger sammankopplingen mellan andningsgas- flödet och andningsgastrycket i formen P E Zl = _ - _ _ _ _ _ _ __ ) PI + PE P1 ZE = '''''''' " (VM1°VME)- PI + PE _ varvid VMI är medelvärdet över inandningen för andningsgasflödet V, och VME är medelvärdet över utandningen för andningsgasflödet V. Andningstrycket PI är medelandningstrycket under inandning och PE är medelandningstrycket under utandning. De nya triggertrösk- larna är TEL plus ZE och TIL plus ZI. 4 Ett utföringsexempel av uppfinningen beskrivs närmare nedan i de bifogade ritningarna, vilka visar Figur 1 är en andningsanordning enligt uppfinningen, Figur 2 är tidsförloppet för en andningsflödeskurva och en andningstryckkurva i. andningsanord- ningen enligt Figur 1, Figur 3 är tidsförloppet för en andningsflödeskurva och en andningstryckkurva i andningsanord- ningen enligt Figur 1 med läckor.

Figur 1 visar ett andningssystem (1) för att via en inandnings- ledning (3) försörja en patient (2) med andningsgas och bort- ledning av den utandade gasen via en utandningsledning (4) och en PEEP-ventil (5), till ett utandningsutlopp (6). PEEP-ventilen (5) som ställer in ett utandningstryck PE vid patienten under utandning manövreras från en linjär drivanordning (7) som via en signalledning (13) är förbunden med en utvärderingskoppling (8) i andningssystemet (1). Inandningsledningen (3) och utandnings- ledningen (4) förgrenar sig i ett Y-stycke (9) från vilket en för inandning och utandning gemensam andningsgasledning (10) leder till patienten (2). I inandningsledningen (3) är en andnings- trycksensor (11) anordnad för mätning av andningsgastrycket P och i andningsgasledningen (10) är en andningsgasflödessensor (12) anordnad för mätning av andningsgasflödet V och förbundna via signalledningen (13) med utvärderingskopplingen (8). Med andningsgasflöde V förstås tidsderivatan för andningsgasvolymen; d v s volym per tidsenhet. Utvärderingskopplingen (8) innehåller som central styrenhet för andningssystemet (l) en i Figur 1 ej visad mikroprocessor för lagring och utvärdering av andnings- flödessignalerna och andningstrycksignalerna som avges från sensorerna (11, 12) och för styrning av andningsfaserna och styrning av en andningsflödesreglerventil (15) för patientens (2) andningsgasförsörjning. Till utvärderingskopplingen (8) är en börvärdesgivare (14) för inandningstrycket PI och utandnings- *O f'.'\ -_ 511 5 trycket PE ansluten, som av användaren kan ställas in till på förhand bestämda värden för PI och PE. Andningsgasflödet V till patienten (2) doseras via andningsflödesreglerventilen (15), som är ansluten till en i Figur 1 ej visad tryckgaskälla och som inandning erhåller på förhand givna värden från en rampgenerator (16) på ett sådant sätt att den tillsammans med PEEP-ventilen (5) gör att ett pà förhand givet inandningstryck under PI är närvarande under inandning och ett på förhand givet utandningstryck PE är närvarande under utandning.

Andningsgasflödet V och andningsgastrycket P visas i Figur 2 med avseende på tiden som andningsflödeskurva (l7) och andningstryck- kurva (18). Kurvorna (17) och (18) visas i idealt tillstànd; d v s andningsgasflödet V uppnår på väldigt kort tid det maximala inandningsflödet VI som maximalvärde, och andningsgastrycket P stiger vid tidpunkten tl på liknande sätt på väldigt kort tid till inändningstrycket PI. Ur kurvan (17) fås, att andningsgas- flödet V mellan punkterna (l9, 20), d v s mellan tidpunkterna tl och tz, avtar kontinuerligt beroende på fyllnadsgraden hos patientens lungor. Punkten (20) vid vilken andningsgasflödet V har sjunkit till 25 % utandningstriggertröskel TE som är lagrad i utvärderingskopp- av det maximala inandningsflödet VI, är en lingen (8), vid vilken omkopplingen från inandning till utandning sker. Med början vid utandning, d v s från tidpunkten tz (punkt (2)) (17) kontinuerligt från ett maximalt utandningsflöde VE, tills den vid byter kurvan tecken och andningsgasflödet V avtar tidpunkten t3, vid punkt (21), blir noll. Nollgenomgången för andningsgasflödet V är en inandningstriggertröskel TI som även denna är lagrad i utvärderingskopplingen (8) och som används för inledning av en ny inandningsstigning. I det föreliggande utföringsexemplet är tidsintervallet mellan tz och t3 ungefär dubbelt så långt som mellan tl och tz, så att andningsförhàllan- det mellan inandning och utandning är ungefär 1:2.

De i Figur 2 visade kurvorna (17, 18) avser ett så kallat tätt andningssystem (l) utan läckage; d v s läckageflödet VL är noll. (1) Hos ett verkligt andningssystem uppträder utan undantag CO 511988 6 läckage, t ex p g a att en mask (22) ej sitter tillräckligt tätt på patientens (2) ansikte, Figur l, eller p g a fistlar i patientens lunga. Flödar t ex under andningen ett läckageflöde VL längs pilarna (26) vid den otäta masken (22) till omgivningen är det nödvändigt med ett högre maximalt inandningsflöde VIL och under utandningen måste ytterligare andningsgas doseras i inandningsledningen (3) för att kunna hålla utandningstrycket PE konstant, såtillvida samma inandnings- och utandningstryck PI och PE skall uppnås. Därtill kommer ytterligare svårigheter att 'läckageflödet VL i allmänhet är tryckberoende, d v s VL är större under inandning än under utandning. Indexet "L" avser andnings- systemet (1) med läckage.

I Figur 3 visas som exempel en andningsflödeskurva (23) och en andningstryckkurva (28) för ett andningssystem med läckage. För att öka överskådligheten visas kurvorna (l7) och (18), Figur 2, som streckade linjer i Figur 3.

P g a läckageflödet VL stiger andningsflödeskurvan (27) nu till maximalvärdet VIL, punkt (23) och faller sedan kontinuerligt till punkt (24). Vid uppnåendet av utandnings-triggertröskeln TEL, när andningsgasflödet har sjunkit till 25 % av maximalvärdet VIL, d v s punkt (24), sker omkoppling till utandning. Eftersom läckageflödet VL även är närvarande under utandning måste ytterligare andningsgas doserasi.inandningsledningen (3) medelst andningsflödesreglerventilen (15), för att kunna upprätthålla det konstanta utandningstrycket PE. P g a denna dosering av andnings- gas närmar sig inte andningsflödeskurvan (27) abskissan asymto- tiskt, som kurvan (l7), utan skär abskissan i punkten (25) och antar därefter ett positivt värde. Eftersom nollgenomgàngen för andningsgasflodet V också är lagrat i utvärderingskopplingen (8) som inandningstriggertröskel TIL för andningssystem (l) med läckage, kommer andningssystemet (1) vid tidpunkten t3l, punkt (25), utföra en ny inandningsstigning. Denna nya inandnings- stigning visas ej i Figur 3 p g a overskàdligheten. TI och TIL är i föreliggande fall lika stora, eftersom triggerkriteriet är andningsgasflödets nollgenomgàng. De är dock olika om triggerkri- 511 988 7 teriet t ex avser en bestämd procentsats av ett andningsgasflöde.

Jämför man andningstryckkurvan med läckage (28) med den utan läckage (18) så förlängs hos ett andningssystem (1) med läckage och triggertrösklarna TIL och TEL inandningstiden enligt känd teknik, d v s patienten andas in för länge, utandningstiden blir för kort och patienten erhåller under utandningsfasen också redan utan egen andning nästa inandningsstigning. För att öka överskåd- ligheten är den inandningsstigning som annars börjar vid tidpunkten t3l i andningstryckkurvan (28) ej visad.

Uppfinningen består nu av att korrigera triggertrösklarna TIL och TEL genom att införa ytterligare triggertrösklar ZI och ZE på ett sådant sätt att omkopplingen för andningsfaserna återigen sker vid tidpunkterna tl, tz och t3, punkterna (19, 20, 21), såsom hos ett läckagefritt andningssystem (1).

Den ytterligare inandningstriggertröskeln ZI och den ytterligare utandnings-triggertröskeln ZE kan härledas ur ett funktionellt samband mellan andningsgastrycket P och läckageflödet VL. Detta funktionella samband kan vara ett linjärt beroende mellan andningsgastrycket P och läckageflödet VL, såsom det föreligger vid laminär strömning, eller att roten ur läckageflödet VL är proportionellt mot andningsgastrycket P, t ex som vid en turbulent strömning.

Eftersom läckageflödet VL ej kan mätas direkt beräknas såväl under inandning som också under utandning ett medelvärde för andningsgasflödet V i utvärderingskopplingen (8) som VMI och VME och även medelandningsgastrycket PI och PE mäts.

Med antagande om ett laminärt läckflöde VL fås de ytterligare triggertrösklarna Zl och ZE till: PE Zl = ' " ' “ " “ “ “ “_ (VMI'VME) PI + PE PI Zz: = '''''''' " (VMYVME) PI+PE LW _; _-§ HQ C Ö CÖ 8 Omkopplingen mellan inandning och utandning respektive utandning och inandning sker vid en andningsapparat (1) med läckage vid triggertrösklarna TEL plus ZE och TIL plus Zl. Eftersom medel- inandningsvolymen VMI är i princip lika med utandningsvolymen VME är Zl och ZE för dessa fall noll hos ett läckagefritt andnings- system (1).

Claims (2)

PATENTKRAV

1. Andningssystem för att försörja en patient med andnings- gas, varvid ett inandningstryck PI ställs in under inandning- sfasen,och ett utandningstryck PE ställs in under utandningsfasen, - med en anordning (ll, 12) för att mäta en andnings- flödeskurva (27) och en andningstryckkurva (28) och - med en utvârderingskrets (8) som använder pà förhand bestämda triggertrösklar Tu, Tu hos andningsflödeskurvan (27) som omkopplingsvärden från en andningsfas till en annan, k ä n n e t e c k n a t av att i utvärderingsenheten (8), - en ytterligare inandnings-triggningströskel ZI, fast- ställs ur den bestämda medelinandningsvolymen VM och den be- stämda medelutandningsvolymen Vw genom åtminstone produkten av medelutandningstrycket PE och differensen (Vm minus VM) och - en ytterligare utandnings-triggningströskel ZE fastställs genom åtminstone produkten av medelinandningstrycket PI och differensen (Vm minus VM), och att - omkopplingen från inandning till utandning sker när andningsflödeskurvan (27) fallit till värdet Tu plus ZE och att - omkoppling fràn utandning till inandning sker när and- ningsflödeskurvan (27) stigit till värdet Tu plus Z,

2. Andningssystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k - n a t av att ZX och ZE beräknas genom följande samband PE Z: = ' ' ' ' ' " ' ' " (Vm'Vm) PI + PE Pr Z: = ' " ' ' ' ' “ ' " (vm'vm)~