WO2021189198A1 - 一种对患者进行通气监测的方法和装置 - Google Patents

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邹心茹
刘京雷
周小勇
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深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for ventilation monitoring of patients.
  • Human respiration refers to the periodic inhalation and exhalation of gas, absorbing oxygen and expelling carbon dioxide, thereby realizing gas exchange.
  • mechanical ventilation can be used to help patients complete their breathing.
  • an external device such as a ventilator.
  • mechanical ventilation is a way of ventilation that uses mechanical devices to replace, control or assist the patient's spontaneous breathing exercise.
  • mechanical ventilation is also prone to cause lung injury (ventilator induced lung injury, VILI) when applied.
  • VILI lung injury
  • improper setting of related mechanical devices, such as ventilators can cause lung injury to the patient. Therefore, how to control, adjust and set the parameters of related mechanical devices in order to avoid mechanical ventilation causing lung damage to the patient, and even to improve the lung-related parameters of the patient, is a problem that technicians have been studying.
  • the present invention mainly provides a method and device for ventilation monitoring of patients.
  • an embodiment provides a method for monitoring a patient's ventilation, including:
  • the ventilation parameters include ventilation control parameters and/or respiratory system related parameters; the ventilation control parameters include one or one of tidal volume, gas flow rate, driving pressure, positive end-expiratory pressure, respiratory rate, and respiratory ratio.
  • the respiratory system related parameters include one or more of respiratory system compliance and respiratory system resistance.
  • the method for monitoring the patient's ventilation further includes: displaying the contribution degree of each ventilation parameter.
  • the contribution of each ventilation parameter is displayed in one or more of text, numbers, characters, tables, graphs, or icons.
  • the method for monitoring the patient's ventilation further includes: instructing mechanical ventilation according to the degree of contribution.
  • the guiding mechanical ventilation according to the contribution degree includes:
  • the ventilation parameter is ordered according to the contribution degree to prompt to reduce the ventilation parameter, or the ventilation parameter is controlled according to the contribution degree order to reduce the ventilation parameter.
  • the guiding mechanical ventilation according to the contribution degree includes:
  • the ventilation parameter is prompted to increase the ventilation parameter according to the contribution degree ranking, or the ventilation parameter is increased according to the contribution degree ranking control.
  • the guiding mechanical ventilation according to the contribution degree includes:
  • the guiding mechanical ventilation according to the contribution degree further includes:
  • the guiding mechanical ventilation according to the contribution degree includes:
  • an embodiment provides a device for ventilation monitoring of a patient, including:
  • a pressure sensor that collects the pressure of the patient during the ventilation process, and the pressure reflects the pressure acting on different points of the patient's respiratory system during the ventilation process;
  • Flow sensor which collects the gas flow rate of the patient during the ventilation process
  • the processor is used to obtain the pressure of the patient during the ventilation process and the gas flow rate of the patient during the ventilation process, and calculate the energy acting on the respiratory system of the patient during the mechanical ventilation process according to the obtained pressure and gas flow rate; the processor also obtains Ventilation parameters, and determine the contribution of the ventilation parameters to the energy that acts on the patient’s respiratory system during mechanical ventilation.
  • the ventilation parameters include ventilation control parameters and/or respiratory system related parameters; the ventilation control parameters include one or one of tidal volume, gas flow rate, driving pressure, positive end-expiratory pressure, respiratory rate, and respiratory ratio.
  • the respiratory system related parameters include one or more of respiratory system compliance and respiratory system resistance.
  • the device for monitoring a patient's ventilation further includes a display for displaying the contribution degree of each ventilation parameter.
  • the processor When it is judged that the energy of the mechanical ventilation acting on the respiratory system of the patient is lower than the second threshold, the processor prompts to increase the ventilation parameter according to the contribution degree ranking, or controls the increase of the ventilation parameter according to the contribution degree ranking control.
  • the processor guiding mechanical ventilation according to the contribution degree includes:
  • the processor estimates and outputs the energy of the set mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system.
  • the processor guiding mechanical ventilation according to the contribution degree includes:
  • the processor guiding mechanical ventilation according to the contribution degree includes:
  • the device for monitoring the patient's ventilation is a patient monitor, a patient monitoring module or a medical ventilation device.
  • an embodiment provides a computer-readable storage medium including a program that can be executed by a processor to implement the method described in any of the embodiments herein.
  • Figure 1 is a schematic structural diagram of an embodiment of a device for monitoring a patient's ventilation
  • Figure 2 is a schematic structural diagram of another embodiment of a device for monitoring a patient's ventilation
  • Fig. 3 is a schematic structural diagram of a device for monitoring a patient's ventilation according to another embodiment
  • Fig. 4 is a schematic structural diagram of a device for monitoring a patient's ventilation according to another embodiment
  • Fig. 5 is a schematic diagram of a static pressure-volume curve of the respiratory system according to an embodiment
  • Fig. 6 is a schematic diagram of a static pressure-volume curve of the respiratory system according to another embodiment
  • Figure 7(a) and Figure 7(b) are two schematic diagrams showing the degree of contribution
  • Figure 8 is a flowchart of a method for monitoring a patient's ventilation according to an embodiment
  • FIG. 9 is a flowchart of another embodiment of a method for monitoring a patient's ventilation
  • FIG. 10 is a flowchart of a method for monitoring a patient's ventilation according to another embodiment
  • Fig. 11 is a flowchart of a method for monitoring a patient's ventilation according to another embodiment.
  • the device for monitoring a patient's ventilation may include a pressure sensor 10, a flow sensor 30, and a processor 50.
  • the device for monitoring the ventilation of a patient of the present invention can be applied to various occasions.
  • the device for monitoring the ventilation of the patient of the present invention may be a patient monitor or a patient monitoring module in some embodiments, and in some embodiments, it may be It is a medical ventilation device, such as a ventilator and an anesthesia machine, etc., which are explained separately below.
  • the device for monitoring the ventilation of the patient may be a patient monitor.
  • the device for patient ventilation monitoring may have an independent housing, and the housing panel may have a sensor interface area, where the sensor interface area may integrate multiple sensor interfaces for communicating with various external physiological parameters.
  • the sensor accessory 111 is connected, and in some embodiments, it can also be used to connect with the pressure sensor 10 and the flow sensor 30.
  • the shell panel may also include one or more of a small LCD display area, a display 70, an input interface circuit 122, and an alarm circuit 120 (such as an LED alarm area).
  • the device for monitoring the ventilation of a patient has an external communication interface 119 and a power interface 116 for communicating with the host of medical equipment such as patient monitors, ventilators, anesthesia machines, and taking power from the host of medical equipment.
  • the device for patient ventilation monitoring can also support external plug-in parameter modules.
  • the plug-in monitor host can be formed by inserting the parameter module as a part of the monitor, or it can be connected to the host via a cable, and the external plug-in parameter module can be used as the external monitor of the monitor.
  • the internal circuit of the device for patient ventilation monitoring is placed in the housing, and may include one or more signal acquisition circuits 112 corresponding to physiological parameters and a front-end signal processing circuit 113.
  • the signal acquisition circuit 112 may be selected from ECG circuits and respiratory circuits.
  • these signal acquisition circuits 112 are respectively electrically connected to the corresponding sensor interface for electrical connection to the sensor attachment 111 corresponding to different physiological parameters, and its output
  • the terminal is coupled to the front-end signal processing circuit 113, the communication port of the front-end signal processing circuit 113 is coupled to the processor 50, and the processor 50 is electrically connected to the external communication interface 119 and the power interface 116.
  • the sensor attachment 111 and the signal acquisition circuit 112 corresponding to various physiological parameters can adopt the general circuit in the prior art.
  • the front-end signal processing circuit 113 completes the sampling and analog-to-digital conversion of the output signal of the signal acquisition circuit 112, and outputs the control signal to control the physiological signal.
  • the front-end signal processing circuit 113 can be implemented by a single-chip microcomputer or other semiconductor devices.
  • a mixed-signal single-chip microcomputer such as LPC2136 of PHLIPS or ADuC7021 of ADI can be used, or an ASIC or FPGA can be used.
  • the front-end signal processing circuit 113 can be powered by an isolated power source. The sampled data is simply processed and packaged, and then sent to the processor 50 through an isolated communication interface.
  • the front-end signal processing circuit 113 can be coupled to the processor through an isolated power interface 114 and a communication interface 115. 50 up.
  • the reason why the front-end signal processing circuit 113 is powered by the isolated power supply is that the DC/DC power supply isolated by the transformer plays a role in isolating the patient from the power supply equipment.
  • the main purposes are: 1. Isolate the patient, and float the application part through the isolation transformer. Make the patient's leakage current small enough; 2. Prevent the voltage or energy of defibrillation or electrosurgical application from affecting the boards and devices of the intermediate circuit such as the main control board (guaranteed by creepage distance and electrical clearance).
  • the front-end signal processing circuit 113 can also be directly connected to the processor 50 through a cable.
  • the processor 50 is used to complete the calculation of physiological parameters, and send the calculation results and waveforms of the parameters to the host (such as a host with a display, a PC, a central station, etc.) through the external communication interface 119; wherein the processor 50 can be connected through a cable It is directly connected to the external communication interface 119 for communication, and is directly connected to the power interface 116 through a cable to obtain electricity; the device for ventilation monitoring of the patient may also include a power supply and battery management circuit 117, and the power supply and battery management circuit 117 is connected to the power supply.
  • the interface 116 takes power from the host and supplies it to the processor 50 after processing, such as rectification and filtering.
  • the power supply and battery management circuit 117 can also monitor, manage and protect the power obtained from the host through the power interface 116.
  • the external communication interface 119 can be one of Ethernet, Token Ring, Token Bus, and a local area network interface composed of the backbone fiber distributed data interface (FDDI) of these three networks. Or a combination thereof may also be one or a combination of wireless interfaces such as infrared, Bluetooth, wifi, and WMTS communication, or may also be one or a combination of wired data connection interfaces such as RS232 and USB.
  • the external communication interface 119 may also be one of a wireless data transmission interface and a wired data transmission interface or a combination of both.
  • the host can be any computer equipment such as the host of the monitor or a computer, and a monitoring device can be formed by installing the matching software.
  • the host may also be a communication device, such as a mobile phone, and the device for performing ventilation monitoring on the patient sends data to the mobile phone supporting Bluetooth communication through the Bluetooth interface, so as to realize the remote transmission of the data.
  • the processor 50 After the processor 50 completes the calculation of the physiological parameter, it can also determine whether the physiological parameter is abnormal, and if it is abnormal, the alarm circuit 120 can be used to give an alarm.
  • the memory 118 can store intermediate and final data of the monitor, and store program instructions or codes for execution by the processor 50 and the like. If the monitor has a blood pressure measurement function, it may also include a pump valve drive circuit 121, which is used to perform inflation or deflation operations under the control of the processor 50.
  • the device for monitoring the patient’s ventilation can also be a ventilator.
  • the ventilator is an artificial mechanical ventilation device used to assist or control the patient’s voluntary breathing exercises to achieve the function of gas exchange in the lungs and reduce the human body. The consumption of blood is conducive to the recovery of respiratory function.
  • the device for monitoring the patient's ventilation may further include a breathing interface 211, an air source interface 212, a breathing circuit, a breathing assistance device, and a display 70.
  • the breathing circuit selectively communicates the air source interface 212 with the patient's breathing system.
  • the breathing circuit includes an expiratory branch 213a and an inspiratory branch 213b.
  • the expiratory branch 213a is connected between the breathing interface 211 and the exhaust port 213c, and is used to export the patient's exhaled air to the exhaust port 213c.
  • the exhaust port 213c may be open to the external environment, or may be a channel dedicated to a gas recovery device.
  • the gas source interface 212 is used to connect with a gas source (not shown in the figure). The gas source is used to provide gas.
  • the gas can usually be oxygen, air, etc.; in some embodiments, the gas source can be a compressed gas cylinder or a center
  • the air supply source which supplies air to the ventilator through the air source interface 212.
  • the types of air supply include oxygen O2 and air.
  • the air source interface 212 can include pressure gauges, pressure regulators, flow meters, pressure reducing valves and air-oxygen ratios. Conventional components such as regulation and protection devices are used to control the flow of various gases (such as oxygen and air).
  • the inspiratory branch 213b is connected between the breathing interface 211 and the air source interface 212 to provide oxygen or air to the patient.
  • the gas input from the air source interface 212 enters the inspiratory branch 213b, and then enters through the breathing interface 211 The patient's lungs.
  • the breathing interface 211 is used to connect the patient to the breathing circuit.
  • the patient's exhaled gas can also be introduced to the exhaust port 213c through the expiratory branch 213a;
  • the breathing interface 211 may be a nasal cannula or a mask for wearing on the nose and mouth.
  • the breathing assist device is connected to the air source interface 212 and the breathing circuit, and controls the gas provided by the external air source to be delivered to the patient through the breathing circuit; in some embodiments, the breathing assist device may include an exhalation controller 214a and an inhalation controller 214b
  • the exhalation controller 214a is arranged on the exhalation branch 213a, and is used to switch on the exhalation branch 213a or close the exhalation branch 213a according to the control instruction, or to control the flow rate or pressure of the patient's exhaled air.
  • the exhalation controller 214a may include one or more of the exhalation valve, one-way valve, flow controller, PEEP valve and other devices capable of controlling flow or pressure.
  • the inhalation controller 214b is arranged on the inhalation branch 213b, and is used to switch on the inspiratory branch 213b or close the inspiratory branch 213b according to a control command, or to control the flow rate or pressure of the output gas.
  • the inhalation controller 214b may include one or more of devices capable of controlling flow or pressure, such as an exhalation valve, a one-way valve, or a flow controller.
  • the memory 215 may be used to store data or programs, for example, to store data collected by the sensor, data generated by the processor through calculation, or image frames generated by the processor.
  • the image frames may be 2D or 3D images, or the memory 215 A graphical user interface, one or more default image display settings, and programming instructions for the processor can be stored.
  • the memory 215 may be a tangible and non-transitory computer-readable medium, such as flash memory, RAM, ROM, EEPROM, and so on.
  • the gas source interface 312 is used to connect with a gas source (not shown in the figure), and the gas source is used to provide gas.
  • the gas can usually be oxygen, nitrous oxide (laughing gas), or air.
  • the gas source may be a compressed gas cylinder or a central gas supply source, and the anesthesia machine is supplied with gas through the gas source interface 312.
  • the gas supply types include oxygen O2, laughing gas N2O, and air.
  • the gas source interface 312 can include conventional components such as pressure gauges, pressure regulators, flow meters, pressure reducing valves, and N2O-O2 proportional control and protection devices, which are used to control the flow of various gases (such as oxygen, laughing gas, and air). .
  • the gas input from the gas source interface 312 enters the breathing circuit and forms a mixed gas with the original gas in the breathing circuit.
  • the breathing circuit may include an inspiratory branch 340b, an expiratory branch 340a, and a soda lime tank 340c.
  • the inspiratory branch 340b and the expiratory branch 340a are connected to form a closed circuit, and the soda lime tank 340c is set on the expiratory On the pipeline of branch 340a.
  • the mixed gas of fresh air introduced by the air source interface 312 is input from the inlet of the inspiratory branch 340b, and is provided to the patient through the breathing interface 311 provided at the outlet of the inspiratory branch 340b.
  • the breathing interface 311 may be a mask, a nasal cannula, or a tracheal cannula.
  • ⁇ Ptrans erro is the error compensation value
  • Ptrans is the transpulmonary pressure value
  • Plung is the intrapulmonary pressure value
  • the processor 50 subtracts the error compensation value from the transpulmonary pressure to obtain the corrected transpulmonary pressure.
  • the processor 50 may calculate the transdiaphragmatic pressure by subtracting any one of the intra-thoracic pressure or the esophageal pressure from the intra-abdominal pressure or the intragastric pressure.
  • the transdiaphragmatic pressure can be obtained by subtracting the intragastric pressure from the esophageal pressure.
  • the intra-abdominal pressure can be collected by extending the pressure sensor into the abdomen through a wound incision or the like.
  • the processor 50 may also correct the transdiaphragmatic pressure.
  • the processor 50 obtains the esophageal pressure Pes PEEP and the gastric pressure Psto PEEP when the positive end expiratory pressure is non-zero, and obtains the esophageal pressure Pes ZEEP and the gastric pressure when the positive end expiratory pressure is zero. Press Psto ZEEP ; the processor 50 adds (Pes PEEP- Pes ZEEP ) and subtracts (Psto PEEP- Psto ZEEP) to the transdiaphragmatic pressure to obtain the corrected transdiaphragmatic pressure.
  • the processor 50 receives the signals of the pressure sensor 30 and the flow sensor 10, and calculates the energy acting on the patient's respiratory system during the mechanical ventilation process based on the collected pressure and gas flow rate. In some embodiments, the processor 50 integrates the collected pressure and gas flow rate to obtain the energy that acts on the patient's respiratory system during mechanical ventilation. In some embodiments, the processor 50 integrates the collected pressure and gas flow rate within a preset unit time, such as 1 minute, to obtain the energy that the mechanical ventilation acts on the patient's respiratory system. In some embodiments, the processor 50 integrates the collected pressure and gas flow rate in one breathing cycle and multiplies it by the breathing rate to obtain the energy that the mechanical ventilation acts on the patient's respiratory system. The following combines the pressure at different points of the respiratory system to further explain how to calculate the energy that mechanical ventilation acts on the patient's respiratory system.
  • the processor 50 calculates the energy of the mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system based on the airway pressure and the gas flow rate. For example, the airway pressure and gas flow rate are integrated to obtain the energy of mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system.
  • the formula is as follows:
  • Energy rs is the energy exerted on the patient's respiratory system by mechanical ventilation obtained from the integration of airway pressure and gas flow rate in a single cycle
  • Tinsp is the inspiratory time of each breathing cycle
  • Paw is the airway pressure
  • Flow is the gas flow rate.
  • the energy calculated in a single cycle combined with the breathing rate can be converted into an amount per minute. The formula is as follows:
  • the unit of airway pressure Paw is cmH 2 O; the unit of gas flow rate Flow is L/min; the unit of inspiration time Tinsp of each breathing cycle is s; RR is the breathing rate, the unit is per minute; by airway pressure
  • the potential energy generated by the tidal volume formed by the positive end-expiratory pressure can also be considered.
  • This part of energy is generally a fixed The value of does not change with mechanical ventilation, and because it requires additional positive end-expiratory pressure release, it can often be omitted.
  • PEEP Volume is the tidal volume caused by the positive end-expiratory pressure, in L, specifically the volume that is exhaled when the positive end-expiratory pressure drop is 0; PEEP is the positive end-expiratory pressure.
  • Calculating the energy that mechanical ventilation acts on the patient's respiratory system based on airway pressure and gas flow rate can represent the energy that mechanical ventilation acts on the patient's entire respiratory system, such as the total energy that acts on the patient's trachea, chest wall, and lungs.
  • the unit of intrapulmonary pressure Plung is cmH 2 O; the unit of gas flow rate Flow is L/min; the unit of inspiration time Tinsp of each breathing cycle is s; RR is the breathing rate, the unit is per minute; from the intrapulmonary pressure
  • the processor 50 calculates the energy of the mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system based on the values of transpulmonary pressure and gas flow rate. For example, integrating the transpulmonary pressure and gas flow rate to obtain the energy of mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system, the formula is as follows:
  • Energy tr is the energy exerted on the patient's respiratory system by mechanical ventilation obtained from the integration of transpulmonary pressure and gas flow rate in a single cycle; Tinsp is the inspiratory time of each respiratory cycle, Ptrans is the transpulmonary pressure, and Flow is the gas flow rate.
  • Tinsp is the inspiratory time of each respiratory cycle
  • Ptrans is the transpulmonary pressure
  • Flow is the gas flow rate.
  • the energy calculated in a single cycle can be combined with the respiration rate to convert into energy per minute, the formula is as follows
  • the unit of transpulmonary pressure Ptrans is cmH 2 O; the unit of gas flow rate Flow is L/min; the unit of inspiration time Tinsp of each breathing cycle is s; RR is the breathing rate, the unit is per minute; by transpulmonary pressure
  • the potential energy generated by the tidal volume formed by the end-expiratory transpulmonary pressure can also be considered.
  • This part of energy is generally a The fixed value does not change with mechanical ventilation, so it can often be omitted.
  • PtansE volume is the tidal volume caused by expiratory transpulmonary pressure, in L, specifically the volume of exhalation when the end-expiratory transpulmonary pressure drop is 0; PtransE is the end-expiratory transpulmonary pressure.
  • Calculating the energy of mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system based on the transpulmonary pressure and gas flow rate can represent the energy of mechanical ventilation acting on the lungs of the patient's respiratory system.
  • the processor 50 calculates the energy of the mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system based on the transdiaphragmatic pressure and the gas flow rate. For example, integrating the transdiaphragmatic pressure and gas flow rate to obtain the energy of mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system, the formula is as follows:
  • the unit of transpulmonary pressure Pdi is cmH 2 O; the unit of gas flow rate Flow is L/min; the unit of inspiration time Tinsp of each respiratory cycle is s; RR is the breathing rate, the unit is per minute; from the transdiaphragmatic pressure
  • the potential energy generated by the tidal volume formed by the end expiratory transdiaphragmatic pressure can also be considered.
  • This part of energy is generally a The fixed value does not change with mechanical ventilation, so it can often be omitted.
  • PdiE volume is the tidal volume caused by expiratory transdiaphragmatic pressure, in L, specifically the volume of exhalation when the end expiratory transdiaphragmatic pressure drop is 0; PdiE is the end expiratory transdiaphragmatic pressure.
  • the energy of mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system can be calculated, which can represent the energy of mechanical ventilation acting on the diaphragm of the patient's respiratory system.
  • the ventilation control parameters may include one or more of tidal volume, gas flow rate, driving pressure, positive end-expiratory pressure, respiration rate, and respiration ratio.
  • the value of the ventilation parameter can be changed to determine the effect of the ventilation parameter on the mechanical ventilation from the change in the energy that acts on the patient's respiratory system during mechanical ventilation. The contribution of energy that acts on the patient’s respiratory system during the process.
  • any ventilation control parameter when determining the contribution of any ventilation control parameter, you can keep other ventilation control parameters unchanged, and then determine the change between the ventilation control parameter that needs to be determined and the energy that acts on the patient's respiratory system during mechanical ventilation relation. For example, change a fixed amount of the ventilation control parameters that need to be determined to contribute a fixed amount to obtain the corresponding change in the energy acting on the patient's respiratory system during mechanical ventilation, and then obtain it by fitting, such as linear fitting or exponential fitting, etc. The relationship between the ventilation control parameter whose contribution degree needs to be determined and the energy acting on the patient's respiratory system during mechanical ventilation, so as to determine the contribution degree of the ventilation control parameter.
  • it can also be achieved without changing a fixed amount.
  • the ventilation control parameters involved in this mode usually include tidal volume, gas flow rate, positive end-expiratory pressure, respiration rate, and respiration ratio.
  • Energy R represents the work done in a single cycle to overcome the resistance of the respiratory system
  • Tinsp is the inspiratory time of each respiratory cycle
  • Paw is the airway pressure
  • Plung is the intrapulmonary pressure
  • Flow is the gas flow rate.
  • the formula method can also be used to calculate the contribution of the respiratory system related parameters to the mechanical ventilation process. The contribution of energy acting on the patient’s respiratory system is calculated.
  • Fig. 6 is the same as Fig. 5, and is also a static pressure-volume curve (P-V curve) of the respiratory system.
  • P-V curve static pressure-volume curve
  • Energy rs is the energy that acts on the patient's respiratory system during a single cycle of ventilation
  • TV is the tidal volume
  • Crs is the compliance of the respiratory system
  • RR is the respiration rate
  • I:E is the ratio of inhalation time to expiration time , That is, breathing ratio
  • Raw is the resistance of the respiratory system
  • PEEP is the positive end-expiratory airway pressure. It is also possible to convert the energy Energy rs that acts on the patient’s respiratory system during a single cycle of mechanical ventilation combined with the respiratory rate into an amount per minute.
  • the formula is as follows:
  • PEEP Volume is the tidal volume caused by the positive end expiratory pressure, in L, specifically the volume exhaled when the positive end expiratory pressure drop is 0.
  • Pplat is the plateau pressure
  • Tinsp is the inspiratory time of each breathing cycle
  • Flow is the gas flow rate
  • Ppeak is the peak pressure shown in the figure; therefore, it can be derived:
  • the work done to overcome the compliance of the respiratory system is equal to the work done to overcome the dynamic compliance of the respiratory system plus the work done to overcome the static compliance of the respiratory system.
  • the ratio of the work done to overcome the compliance of the respiratory system to the energy acting on the patient’s respiratory system during mechanical ventilation can also be calculated to indicate the contribution of the compliance of the respiratory system; similarly, the contribution of overcoming the resistance of the respiratory system can be calculated.
  • the ratio of the work to the energy that acts on the patient’s respiratory system during mechanical ventilation represents the contribution of the respiratory system’s resistance.
  • the display 70 may display the contribution degree of each ventilation parameter through one or more of text, numbers, characters, tables, graphs, or icons.
  • the display 70 may display the name of each ventilation parameter and its corresponding value of contribution.
  • the display 70 may display the name of each ventilation parameter and its corresponding contribution value in the order of contribution degree from large to small or from small to large, so that medical staff can easily understand each parameter.
  • the display 70 can display the contribution of the ventilation control parameters involved in this mode, such as tidal volume, gas flow rate, positive end-expiratory pressure, respiration rate, and respiration ratio; another example In an example of mechanical ventilation in the pressure mode, the display 70 can display the contribution of the ventilation control parameters involved in this mode, such as tidal volume, driving pressure, positive end-expiratory pressure, respiration rate, and respiration ratio; of course, in In some examples, whether in the volume mode or the pressure mode, the display 70 may also display respiratory system related parameters such as the patient's respiratory system compliance and the contribution of the respiratory system resistance. Therefore, in some examples, the display 70 can display the name of each ventilation control parameter and its corresponding contribution value.
  • the display 70 may display the name of each ventilation control parameter and its corresponding ranking of contribution. In some other examples, the display 70 can graphically display the contribution of each ventilation control parameter; in some other examples, the display 70 can display the name of each respiratory system related parameter and its corresponding contribution value; and In some examples, the display 70 can display the percentage of contribution of each respiratory system related parameter; in other examples, the display 70 can graphically display the contribution of each respiratory system related parameter.
  • the display 70 can also display the change of the contribution degree corresponding to each ventilation parameter by means of symbols or icons such as rising, falling or parallel lines.
  • the value of the contribution degree can be embodied in a variety of ways, such as monitoring value, percentage, or rate of change.
  • the value that shows its contribution can be the actual monitored value, percentage or change of the energy that the work done to overcome the compliance of the respiratory system acts on the patient's respiratory system during mechanical ventilation.
  • the value that shows the contribution of the respiratory system resistance can be the actual monitored value, percentage, or rate of change that shows the work done to overcome the resistance of the respiratory system and the energy that acts on the patient’s respiratory system during mechanical ventilation. Wait. Table 2 below is an example.
  • the processor 50 may increase the ventilation parameter according to the contribution ranking prompt, or control the increase according to the contribution ranking control. Specifically, the processor 50 may prompt to give priority to increase the ventilation parameter with the least contribution among the ventilation control parameters, or control to give priority to increase the ventilation parameter with the least contribution among the ventilation control parameters.
  • the ventilation parameter with the least contribution among the ventilation control parameters can be increased manually or automatically, so that the mechanical ventilation can act on the patient's respiratory system. The energy enters the safe range relatively smoothly and safely, and the energy of the mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system will not suddenly exceed the standard, causing another problem.
  • the processor 50 estimates and outputs the energy of the set mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system. Specifically, the estimated energy of the mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system can be displayed on the display 70 for medical personnel to view and make decisions. In some embodiments, the processor 50 may also determine whether to send an alarm based on the estimated energy of mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system; for example, when the estimated energy of mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system exceeds a first threshold or is less than a second threshold. When the threshold is reached, the processor 50 issues an alarm.
  • Fig. 8 is a flowchart of a method for ventilation monitoring of a patient according to some embodiments of the present invention. The method includes the following steps:
  • Step 100 Obtain the gas flow rate of the patient during the ventilation process.
  • the gas flow rate may refer to the patient's inspiratory flow rate, or may refer to the patient's inhalation and expiration period.
  • the above-mentioned gas flow rate can be collected by the flow sensor 30.
  • Step 200 Obtain the pressure of the patient during the ventilation process.
  • the pressure reflects the pressure acting on different points of the patient's respiratory system during ventilation, such as one or more of airway pressure, intrathoracic pressure, carina pressure, intrapulmonary pressure, esophageal pressure, and intragastric pressure.
  • airway pressure such as one or more of airway pressure, intrathoracic pressure, carina pressure, intrapulmonary pressure, esophageal pressure, and intragastric pressure.
  • intrathoracic pressure such as one or more of airway pressure, intrathoracic pressure, carina pressure, intrapulmonary pressure, esophageal pressure, and intragastric pressure.
  • the various pressures mentioned above can be acquired by the pressure sensor 10.
  • the pressure sensor 10 may be a catheter pressure sensor or an optical fiber pressure sensor.
  • the pressure at the corresponding point can be taken. For example, if the pressure sensor is inserted into the patient’s airway, the airway pressure can be collected, if the pressure sensor is inserted into the esophagus, the esophageal pressure can be collected, and if the pressure sensor is inserted into the stomach, the intragastric pressure can be collected.
  • the pressure sensor can be inserted into the carina inside the trachea to collect the carina pressure, the pressure sensor can be inserted into the stomach to collect the intragastric pressure, and the pressure sensor can be inserted into the chest cavity through a wound incision.
  • the intrathoracic pressure can be collected.
  • the pressure at some points in the respiratory system can also be used to replace or calculate the pressure at some other points, which will be illustrated by a few examples below.
  • carina pressure may be used instead of intrapulmonary pressure.
  • esophageal pressure can be used instead of intrathoracic pressure.
  • intragastric pressure may be used instead of intraabdominal pressure.
  • step 200 may calculate intrapulmonary pressure based on airway pressure. For example, in some embodiments, step 200 calculates the intrapulmonary pressure through airway pressure, respiratory system resistance, and the aforementioned gas flow rate. In a specific example, it can be calculated by the following formula:
  • Plung(t) refers to the function of the change of intrapulmonary pressure with time t, or real-time intrapulmonary pressure
  • Paw(t) refers to the function of the change of airway pressure with time t, or real-time airway pressure
  • Flow(t ) Is a function of the patient’s gas flow rate during ventilation with time t, or the patient’s real-time gas flow rate during ventilation
  • Raw is the resistance of the respiratory system.
  • step 200 can calculate the transpulmonary pressure by subtracting any one of the intrapulmonary pressure or the airway pressure from the esophageal pressure or the intrathoracic pressure.
  • the transpulmonary pressure can be obtained by subtracting the esophageal pressure from the airway pressure.
  • step 200 can calculate the transdiaphragmatic pressure by subtracting any one of the intra-thoracic pressure or the esophageal pressure from the intra-abdominal pressure or the intragastric pressure.
  • the transdiaphragmatic pressure can be obtained by subtracting the intragastric pressure from the esophageal pressure.
  • the intra-abdominal pressure can be collected by extending the pressure sensor into the abdomen through a wound incision or the like.
  • the pressure in order to make the energy that acts on the patient's respiratory system more accurate in the subsequent calculation of the mechanical ventilation process, the pressure can be corrected before the obtained patient pressure is used in the calculation.
  • Figure 9 is an example. , By introducing step 210 to correct the pressure.
  • Step 210 Correct the acquired pressure of the patient.
  • Step 210 may be to correct the transpulmonary pressure or transdiaphragmatic pressure, etc., which will be described in detail below.
  • the transpulmonary pressure of the patient is obtained in step 200.
  • the transpulmonary pressure is corrected.
  • the transpulmonary pressure is corrected.
  • step 210 corrects the transpulmonary pressure by the airway pressure value and the esophageal pressure value when the positive end expiratory pressure is zero and non-zero; specifically, step 210 obtains the positive end expiratory pressure.
  • Step 210 adds the transpulmonary pressure Add (Paw PEEP- Paw ZEEP ) and subtract (Pes PEEP- Pes ZEEP ) to get the corrected transpulmonary pressure.
  • step 210 also corrects the transpulmonary pressure value through lung compliance and chest wall compliance; specifically, step 210 obtains lung compliance Clung and chest wall compliance Ccw; it should be noted that step 210 There are many ways to obtain lung compliance Clung and chest wall compliance Ccw.
  • the chest wall compliance Ccw can be obtained by the following formula:
  • TV is the tidal volume
  • PesI is the end-inspiratory esophageal pressure
  • PEEP es is the end-expiratory esophageal pressure
  • the processor 50 may calculate the error compensation value by the following formula:
  • ⁇ Ptrans erro is the error compensation value
  • Ptrans is the transpulmonary pressure value
  • Plung is the intrapulmonary pressure value
  • the transdiaphragmatic pressure of the patient is obtained in step 200.
  • the transdiaphragmatic pressure is corrected.
  • the following examples illustrate the correction method of transdiaphragmatic pressure in detail.
  • step 300 calculates the energy of mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system based on the airway pressure and gas flow rate. Specifically, step 300 integrates the airway pressure and gas flow rate to obtain the energy of mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system.
  • the formula is as follows:
  • Energy rs is the energy exerted on the patient's respiratory system by mechanical ventilation obtained from the integration of airway pressure and gas flow rate in a single cycle
  • Tinsp is the inspiratory time of each breathing cycle
  • Paw is the airway pressure
  • Flow is the gas flow rate.
  • the energy calculated in a single cycle combined with the breathing rate can be converted into an amount per minute. The formula is as follows:
  • the potential energy generated by the tidal volume formed by the positive end-expiratory pressure can also be considered.
  • This part of energy is generally a fixed The value of does not change with mechanical ventilation, and because it requires additional positive end-expiratory pressure release, it can often be omitted.
  • PEEP Volume is the tidal volume caused by the positive end-expiratory pressure, in L, specifically the volume that is exhaled when the positive end-expiratory pressure drop is 0; PEEP is the positive end-expiratory pressure.
  • the unit of intrapulmonary pressure Plung is cmH 2 O; the unit of gas flow rate Flow is L/min; the unit of inspiration time Tinsp of each breathing cycle is s; RR is the breathing rate, the unit is per minute; from the intrapulmonary pressure
  • Calculating the energy of mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system based on the intrapulmonary pressure and gas flow rate can represent the energy of mechanical ventilation acting on the lungs and chest wall of the patient's respiratory system.
  • step 300 calculates the energy of mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system based on the values of transpulmonary pressure and gas flow rate. For example, integrating the transpulmonary pressure and gas flow rate to obtain the energy of mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system, the formula is as follows:
  • Energy tr is the energy exerted on the patient's respiratory system by mechanical ventilation obtained from the integration of transpulmonary pressure and gas flow rate in a single cycle; Tinsp is the inspiratory time of each respiratory cycle, Ptrans is the transpulmonary pressure, and Flow is the gas flow rate.
  • Tinsp is the inspiratory time of each respiratory cycle
  • Ptrans is the transpulmonary pressure
  • Flow is the gas flow rate.
  • the energy calculated in a single cycle can be combined with the respiration rate to convert into energy per minute, the formula is as follows
  • the unit of transpulmonary pressure Ptrans is cmH 2 O; the unit of gas flow rate Flow is L/min; the unit of inspiration time Tinsp of each breathing cycle is s; RR is the breathing rate, the unit is per minute; by transpulmonary pressure
  • the potential energy generated by the tidal volume formed by the end-expiratory transpulmonary pressure can also be considered.
  • This part of energy is generally a The fixed value does not change with mechanical ventilation, so it can often be omitted.
  • PtansE volume is the tidal volume caused by expiratory transpulmonary pressure, in L, specifically the volume of exhalation when the end-expiratory transpulmonary pressure drop is 0; PtransE is the end-expiratory transpulmonary pressure.
  • the energy of mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system is calculated based on the transpulmonary pressure and gas flow rate, which can represent the energy of mechanical ventilation acting on the lungs of the patient's respiratory system.
  • step 300 calculates the energy of mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system based on the values of transdiaphragmatic pressure and gas flow rate. For example, integrating the transdiaphragmatic pressure and gas flow rate to obtain the energy of mechanical ventilation acting on the patient's respiratory system, the formula is as follows:
  • Step 500 Determine the degree of contribution of the ventilation parameters to the energy acting on the patient's respiratory system during mechanical ventilation. The following describes how to determine the contribution of the ventilation parameters to the energy acting on the patient's respiratory system during mechanical ventilation in step 50.
  • the ventilation control parameters involved in this mode usually include tidal volume, gas flow rate, positive end-expiratory pressure, respiration rate, and respiration ratio.
  • Figure 5 is a static pressure-volume curve (P-V curve) of the respiratory system, which can reflect the mechanical state of the patient's respiratory system.
  • P-V curve static pressure-volume curve
  • the figure shows that the abscissa is the airway pressure Paw.
  • the abscissa can also be the intrapulmonary pressure Plung, the transpulmonary pressure Ptrans, or the transdiaphragmatic pressure Pdi.
  • the part of the potential energy related to the compliance of the respiratory system in the figure namely B, C, and D, can be calculated by the following formula:
  • Energy Cstat represents the energy related to the static compliance of the respiratory system in a single cycle—that is, the work done to overcome the static compliance of the respiratory system.
  • PEEP Volume is the tidal volume caused by the positive end-expiratory pressure, in L , Specifically the volume exhaled when the positive end-expiratory pressure drops to 0; PEEP is the positive end-expiratory pressure.
  • Energy R represents the work done in a single cycle to overcome the resistance of the respiratory system
  • Tinsp is the inspiratory time of each respiratory cycle
  • Paw is the airway pressure
  • Plung is the intrapulmonary pressure
  • Flow is the gas flow rate.
  • the energy calculated in a single cycle combined with the respiration rate can also be converted into an amount per minute.
  • the energy Energy C , Energy Cdyn , Energy Cstat, and Energy R mentioned above will be described separately below.
  • Fig. 6 is the same as Fig. 5, and is also a static pressure-volume curve (P-V curve) of the respiratory system.
  • P-V curve static pressure-volume curve
  • the unit of the amount per minute Power rs is J/min; the unit of respiration rate RR is per minute; the unit of tidal volume TV is L; the unit of respiratory system compliance Crs is ml/cmH 2 O; the unit of respiratory system resistance is Raw units cmH2O / L / s; end expiratory pressure PEEP units of cmH 2 O.
  • PEEP Volume is the tidal volume caused by the positive end expiratory pressure, in L, specifically the volume exhaled when the positive end expiratory pressure drop is 0.
  • Pplat is the plateau pressure
  • Tinsp is the inspiratory time of each breathing cycle
  • Flow is the gas flow rate
  • Ppeak is the peak pressure shown in the figure; therefore, it can be derived:
  • the work done to overcome the compliance of the respiratory system is equal to the work done to overcome the dynamic compliance of the respiratory system plus the work done to overcome the static compliance of the respiratory system.
  • the ratio of the work done to overcome the compliance of the respiratory system to the energy acting on the patient’s respiratory system during mechanical ventilation can also be calculated to indicate the contribution of the compliance of the respiratory system; similarly, the contribution of overcoming the resistance of the respiratory system can be calculated.
  • the ratio of the work to the energy that acts on the patient’s respiratory system during mechanical ventilation represents the contribution of the respiratory system’s resistance.
  • the method for monitoring a patient's ventilation in some embodiments may further include step 600, displaying the contribution degree of each ventilation parameter through one or more of text, numbers, characters, tables, diagrams, or icons, etc. .
  • step 600 displays the name of each ventilation parameter and its corresponding contribution value.
  • step 600 may display the name of each ventilation parameter and its corresponding contribution value in the order of contribution degree from large to small or from small to large, so that medical staff can easily understand each parameter.
  • step 700 may prompt to increase the ventilation parameters according to the degree of contribution ranking, or increase the ventilation parameters according to the ranking control of the contribution degree. Specifically, it may be prompted to give priority to increasing the ventilation parameter with the least contribution among the ventilation control parameters, or control to give priority to increase the ventilation parameter with the least contribution among the ventilation control parameters.

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Abstract

一种对患者进行通气监测的方法和装置，可以包括：获取在通气过程中患者的压力（200），压力反映通气过程中作用于患者呼吸系统不同位点的压力；获取患者在通气过程中的气体流速（100）；根据获取的压力和气体流速计算机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量（300）；获取通气参数（400）；确定通气参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度（500）。

Description

一种对患者进行通气监测的方法和装置 技术领域
本发明涉及一种对患者进行通气监测的方法和装置。
背景技术
人的呼吸是指周期节律性地吸入和呼出气体，吸收氧气排出二氧化碳，从而实现气体交换。当一些患者无法进行自主呼吸时，可以通过机械通气来帮助患者完成呼吸。例如对于患者没有自主呼吸的情况，通常可以通过外置的设备如呼吸机等来给患者提供呼吸支持。可以看到，机械通气是利用机械装置来代替、控制或辅助患者自主呼吸运动的一种通气方式。但是机械通气在应用时也容易造成患者肺损伤(ventilator induced lung injury，VILI)。典型地，机械通气过程中，相关机械装置例如呼吸机的不适当设置会对患者造成肺损伤。因此，如何控制、调节和设置相关机械装置的参数，以避免机械通气对患者造成肺损伤，甚至反过来改善患者的肺相关参数，是技术人员一直在研究的问题。
发明内容
本发明主要提供一种对患者进行通气监测的方法和装置。
根据第一方面，一种实施例中提供一种对患者进行通气监测的方法，包括：
获取在通气过程中患者的压力，所述压力反映通气过程中作用于患者呼吸系统不同位点的压力；
获取患者在通气过程中的气体流速；
根据获取的压力和气体流速计算机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量；
获取通气参数；
确定通气参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度。
一实施例中，所述通气参数包括通气控制参数和/或呼吸系统相关参数；所述通气控制参数包括潮气量、气体流速、驱动压、呼吸末正压、 呼吸率和呼吸比的一种或多种，所述呼吸系统相关参数包括呼吸系统顺应性和呼吸系统阻力的一种或多种。
一实施例中，所述对患者进行通气监测的方法还包括：显示各通气参数的贡献度。
一实施例中，通过文字、数字、字符、表、图或图标中的一个或多种方式显示各通气参数的贡献度。
一实施例中，所述对患者进行通气监测的方法还包括：根据所述贡献度指导机械通气。
一实施例中，所述根据所述贡献度指导机械通气，包括：
当判断机械通气作用于患者呼吸系统的能量超过第一阈值时，根据贡献度排序提示降低通气参数，或者根据贡献度排序控制降低通气参数。
一实施例中，所述根据所述贡献度指导机械通气，包括：
当判断机械通气作用于患者呼吸系统的能量低于第二阈值时，根据贡献度排序提示增大通气参数，或者根据贡献度排序控制增大通气参数。
一实施例中，所述根据所述贡献度指导机械通气，包括：
根据通气控制参数的设置命令，估算并输出设置后的机械通气作用于患者呼吸系统的能量。
一实施例中，所述根据所述贡献度指导机械通气，还包括：
根据所估算的机械通气作用于患者呼吸系统的能量，判断是否进行报警。
一实施例中，所述根据所述贡献度指导机械通气，包括：
根据各呼吸系统相关参数的贡献度，判断是否进行报警。
根据第二方面，一种实施例中提供一种对患者进行通气监测的装置，包括：
压力传感器，采集在通气过程中患者的压力，所述压力反映通气过程中作用于患者呼吸系统不同位点的压力；
流量传感器，采集患者在通气过程中的气体流速；
处理器，用于获取在通气过程中患者的压力和患者在通气过程中的气体流速，并根据获取的压力和气体流速计算机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量；所述处理器还获取通气参数，并确定通气参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度。
一实施例中，所述通气参数包括通气控制参数和/或呼吸系统相关参 数；所述通气控制参数包括潮气量、气体流速、驱动压、呼吸末正压、呼吸率和呼吸比的一种或多种，所述呼吸系统相关参数包括呼吸系统顺应性和呼吸系统阻力的一种或多种。
一实施例中，所述对患者进行通气监测的装置还包括显示器，用于显示各通气参数的贡献度。
一实施例中，所述处理器还根据所述贡献度指导机械通气。
一实施例中，所述处理器根据所述贡献度指导机械通气包括：
当判断机械通气作用于患者呼吸系统的能量超过第一阈值时，所述处理器提示根据贡献度排序降低通气参数，或者根据贡献度排序控制降低通气参数；和/或，
当判断机械通气作用于患者呼吸系统的能量低于第二阈值时，所述处理器根据贡献度排序提示增大通气参数，或者根据贡献度排序控制增大通气参数。
一实施例中，所述处理器根据所述贡献度指导机械通气包括：
根据通气控制参数的设置命令，所述处理器估算并输出设置后的机械通气作用于患者呼吸系统的能量。、
一实施例中，所述处理器根据所述贡献度指导机械通气包括：
根据所估算的机械通气作用于患者呼吸系统的能量，判断是否进行报警。
一实施例中，所述处理器根据所述贡献度指导机械通气包括：
根据各呼吸系统相关参数的贡献度，所述处理器判断是否进行报警。
一实施例中，所述对患者进行通气监测的装置为患者监护仪、患者监护模块或医用通气装置。
根据第三方面，一种实施例提供一种计算机可读存储介质，包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现本文中任一实施例所述的方法。
附图说明
图1为一种实施例的对患者进行通气监测的装置的结构示意图；
图2为另一种实施例的对患者进行通气监测的装置的结构示意图；
图3为再一种实施例的对患者进行通气监测的装置的结构示意图；
图4为又一种实施例的对患者进行通气监测的装置的结构示意图；
图5为一种实施例的呼吸系统静态压力-容量曲线的示意图；
图6为另一种实施例的呼吸系统静态压力-容量曲线的示意图；
图7(a)和图7(b)为两种显示贡献度的示意图；
图8为一种实施例的对患者进行通气监测的方法的流程图；
图9为另一种实施例的对患者进行通气监测的方法的流程图；
图10为再一种实施例的对患者进行通气监测的方法的流程图；
图11为又一种实施例的对患者进行通气监测的方法的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
本发明一些实施例中公开了一种对患者进行通气监测的装置，请参照图1，该对患者进行通气监测的装置可以包括压力传感器10、流量传感器30和处理器50。本发明的对患者进行通气监测的装置可以应用于多种场合，例如本发明的对患者进行通气监测的装置在一些实施例中可以是患者监护仪或患者监护模块等，在一些实施例中可以是医用通气装置，例如呼吸机和麻醉机等，下面分别说明。
一些实施例中对患者进行通气监测的装置可以是患者监护仪。
请参照图2，一些实施例中对患者进行通气监测的装置可以具有独立的外壳，外壳面板上可以具有传感器接口区，其中传感器接口区可以集成多个传感器接口，用于与外部的各个生理参数传感器附件111连接，以及一些实施例中还可以用与压力传感器10和流量传感器30连接。外壳面板上还可以包括小型IXD显示器区、显示器70、输入接口电路122和报警电路120(如LED报警区)等中的一个或多个。对患者进行通气监测的装置具有用于与患者监护仪、呼吸机、麻醉机等医疗设备主机进行通讯和从医疗设备主机取电的对外通讯接口119和电源接口116。对患者进行通气监测的装置还可以支持外插参数模块，可以通过插入参数模块形成插件式监护仪主机，作为监护仪的一部分，也可以通过电缆与主机连接，外插参数模块作为监护仪外置的一个配件。对患者进行通气监测的装置的内部电路置于外壳内，可以包括一个或多个生理参数对应的信号采集电路112和前端信号处理电路113，信号采集电路112可以选自于心电电路、呼吸电路、体温电路、血氧电路、无创血压电路和有创血压电路等等，这些信号采集电路112分别与相应的传感器接口电连接，用于电连接到不同的生理参数对应的传感器附件111，其输出端耦合到前端信号处理电路113，前端信号处理电路113的通讯口耦合到处理器50，处理器50与对外通讯接口119、电源接口116电连接。各种生理参数对应的传感器附件111和信号采集电路112可采用现有技术中的通用电路，前端信号处理电路113完成信号采集电路112输出信号的采样和模数转换，并输出控制信号控制生理信号的测量过程，这些参数包括但不限于：心电，呼吸，体温，血氧，无创血压和有创血压参数。前端信号处理电路113可采用单片机或其它半导体器件实现，例如可以选用PHLIPS公司的LPC2136，或者ADI的ADuC7021等混合信号单片机，也可以采用ASIC或FPGA实现。前端信号处理电路113可由隔离电源供电，采样得到的数据经过简单处理打包后，通过隔离通讯接口发送至处理器50，例如前端信号处理电路113可以通过隔离电源接口114和通讯接口115耦合到处理器50上。前端信号处理电路113由隔离电源供电的原因是通过变压器隔离的DC/DC电源，起到了隔离患者与供电设备的作用，主要目的是：1、隔离患者，通过隔离变压器，将应用部分浮地，使患者漏电流足够小；2、防止除颤或电刀应用时的电压或能量影响主控板等中间电路的板卡及器件(用爬电距离和电气间隙保证)。当然，前 端信号处理电路113还可以通过电缆直接与处理器50连接。处理器50用于完成生理参数的计算，并通过对外通讯接口119将参数的计算结果和波形发送到主机(如带显示器的主机、PC机、中央站等等)；其中处理器50可以通过电缆直接与对外通讯接口119连接以进行通讯，以及通过电缆直接与电源接口116连接以进行取电；对患者进行通气监测的装置还可以包括电源和电池管理电路117，电源和电池管理电路117通过电源接口116从主机取电，并经过处理后供应给处理器50，例如整流和滤波等；电源和电池管理电路117还可以对通过电源接口116从主机所取得的电进行监测、管理和供电保护。对外通讯接口119可以是以太网(Ethernet)、令牌环(Token Ring)、令牌总线(Token Bus)以及作为这三种网的骨干网光纤分布数据接口(FDDI)构成的局域网接口中的一个或其组合，还可以是红外、蓝牙、wifi、WMTS通讯等无线接口中的一个或其组合，或者还可以是RS232、USB等有线数据连接接口中的一个或其组合。对外通讯接口119也可以是无线数据传输接口和有线数据传输接口中的一种或两种的组合。主机可以是监护仪的主机、计算机等任何一个计算机设备，安装配合的软件，就能够组成一个监护设备。主机还可以是通讯设备，例如手机，对患者进行通气监测的装置通过蓝牙接口将数据发送到支持蓝牙通讯的手机上，实现数据的远程传输。处理器50完成生理参数的计算后，还可判断生理参数是否异常，若异常，可以通过报警电路120进行报警。存储器118可以存储监护仪的中间和最终的数据，以及存储用于被处理器50等执行的程序指令或代码。若监护仪具有血压测量的功能，则还可以包括一个泵阀驱动电路121，泵阀驱动电路121用于在处理器50的控制下进行充气或放气操作。
以上是对患者进行通气监测的装置为患者监护仪的一些说明。
一些实施例中对患者进行通气监测的装置也可以是呼吸机，呼吸机是一种人工的机械通气装置，用以辅助或控制患者的自主呼吸运动，以达到肺内气体交换的功能，降低人体的消耗，以利于呼吸功能的恢复。请参照图3，一些实施例中对患者进行通气监测的装置还可以包括呼吸接口211、气源接口212、呼吸回路、呼吸辅助装置和显示器70。
呼吸回路将气源接口212和患者的呼吸系统选择性连通。一些实施例中呼吸回路包括呼气支路213a和吸气支路213b，呼气支路213a连接在呼吸接口211和排气口213c之间，用于将患者呼出的气导出到排气口 213c。排气口213c可以通到外界环境，也可以通道专用的气体回收装置中。气源接口212用于与气源(图中未示出)连接，气源用以提供气体，该气体通常可采用氧气和空气等；一些实施例中，该气源可以采用压缩气瓶或中心供气源，通过气源接口212为呼吸机供气，供气种类有氧气O2和空气等，气源接口212中可以包括压力表、压力调节器、流量计、减压阀和空气-氧气比例调控保护装置等常规组件，分别用于控制各种气体(例如氧气和空气)的流量。吸气支路213b连接在呼吸接口211和气源接口212之间，用于为患者提供氧气或空气，例如从气源接口212输入的气体进入吸气支路213b中，然后通过呼吸接口211进入患者的肺部。呼吸接口211是用于将患者连接到呼吸回路，除了将由吸气支路213b传输过来的气体导入到患者外，还可以将患者呼出的气体通过呼气支路213a导入到排气口213c；根据情况，呼吸接口211可以是鼻插管或用于佩戴在口鼻上的面罩。呼吸辅助装置与气源接口212和呼吸回路连接，控制将外部气源提供的气体通过所述呼吸回路输送给患者；一些实施例中呼吸辅助装置可以包括呼气控制器214a和吸气控制器214b，呼气控制器214a设置在呼气支路213a上，用于根据控制指令接通呼气支路213a或关闭呼气支路213a，或控制患者呼出气体的流速或压力。具体实现时，呼气控制器214a可以包括呼气阀、单向阀、流量控制器、PEEP阀等能实现对流量或压力控制的器件中的一个或多个。吸气控制器214b设置在吸气支路213b上，用于根据控制指令接通吸气支路213b或关闭吸气支路213b，或控制输出气体的流速或压力。具体实现时，吸气控制器214b可以包括呼气阀、单向阀或流量控制器等能实现对流量或压力控制的器件中的一个或多个。
存储器215可以用于存储数据或者程序，例如用于存储传感器所采集的数据、处理器经计算所生成的数据或处理器所生成的图像帧，该图像帧可以是2D或3D图像，或者存储器215可以存储图形用户界面、一个或多个默认图像显示设置、用于处理器的编程指令。存储器215可以是有形且非暂态的计算机可读介质，例如闪存、RAM、ROM、EEPROM等。
一些实施例中处理器50用于执行指令或程序，对呼吸辅助装置、气源接口212和/或呼吸回路中的各种控制阀进行控制，或对接收的数据进行处理，生成所需要的计算或判断结果，或者生成可视化数据或图形， 并将可视化数据或图形输出给显示器70进行显示。
以上是对患者进行通气监测的装置为呼吸机的一些描述，需要说明的是，上面图3只是呼吸机的一种例子，这并不用于限定呼吸机只能是如此的结构。
一些实施例中对患者进行通气监测的装置也可以是麻醉机，该麻醉机主要用于提供麻醉气体，并将麻醉气体通过呼吸器送至患者的呼吸系统，并对麻醉气体吸入量进行控制。请参照图4，一些实施例的对患者进行通气监测的装置还可以包括呼吸接口311、气源接口312、呼吸辅助装置320、麻药输出装置330、呼吸回路、存储器350和显示器70。
气源接口312用于与气源(图中未示出)连接，气源用以提供气体。该气体通常可采用氧气、氧化亚氮(笑气)或空气等。一些实施例中，该气源可以采用压缩气瓶或中心供气源，通过气源接口312为麻醉机供气，供气种类有氧气O2、笑气N2O、空气等。气源接口312中可以包括压力表、压力调节器、流量计、减压阀和N2O-O2比例调控保护装置等常规组件，分别用于控制各种气体(例如氧气、笑气和空气)的流量。气源接口312输入的气体进入呼吸回路中，和呼吸回路中原有的气体组成混合气体。
呼吸辅助装置320用于为患者的非自主呼吸提供动力，维持气道通畅。一些实施例中呼吸辅助装置320与气源接口312和呼吸回路连接，控制将外部气源提供的气体通过所述呼吸回路输送给患者。一些具体实施例中，呼吸辅助装置320将气源接口312输入的新鲜气体和呼吸回路中患者呼出的气体以及麻药输出装置330输出的麻醉药物混合后经吸气支路340b输出到呼吸接口311，以驱动患者吸气，并通过呼气支路340a接收患者呼出的气体。在具体实施例中，呼吸辅助装置320通常包括机控通气模块，机控通气模块的气流管道和呼吸回路连通。在手术过程中的麻醉维持阶段或患者未恢复自主呼吸的状态下，采用机控通气模块为患者提供呼吸的动力。在有的实施例中，呼吸辅助装置320还包括手动通气模块，手动通气模块的气流管道和呼吸回路连通。在手术过程中对患者插管之前的诱导阶段，通常需要采用手动通气模块对患者进行呼吸辅助。当呼吸辅助装置320同时包括机控通气模块和手动通气模块时，可通过机控或手控开关(例如一个三通阀)来切换机控或手动通气模式，以便将机控通气模块或手动通气模块和呼吸回路连通，从而控制患者的 呼吸。本领域技术人员应当理解，可以根据具体的需要，麻醉机中可以只包括机控通气模块或手动通气模块。
麻药输出装置330用于提供麻醉药物，通常情况下，麻醉药物以气体的形式混合到气源接口312引入的新鲜空气中，并被一起输送到呼吸回路中。在一种具体实施例中，麻药输出装置330采用麻药挥发罐实现。麻药通常为液态，存储在麻药挥发罐中，可选的，麻药挥发罐中可包括加热装置，用于加热麻药使之挥发，产生麻药蒸汽，麻药输出装置330与气源接口312的管路连通，麻药蒸汽和气源接口312引入的新鲜空气混合，然后被一起输送到呼吸回路中。
一些实施例中呼吸回路可以包括吸气支路340b、呼气支路340a和钠石灰罐340c，吸气支路340b和呼气支路340a连通构成一闭合回路，钠石灰罐340c设置在呼气支路340a的管路上。气源接口312引入的新鲜空气的混合气体由吸气支路340b的入口输入，通过设置在吸气支路340b的出口处的呼吸接口311提供给患者。呼吸接口311可以是面罩、鼻插管或气管插管。在较佳的实施例中，吸气支路340b上设置有单向阀，该单向阀在吸气相时打开，在呼气相时关闭。呼气支路340a也上设置有单向阀，该单向阀在吸气相时关闭，在呼气相时打开。呼气支路340a的入口和呼吸接口311连通，当患者呼气时，呼出的气体经呼气支路340a进入钠石灰罐340c中，呼出的气体中的二氧化碳被钠石灰罐340c中的物质滤除，滤除二氧化碳后的气体再循环进入吸气支路340b中。
存储器350可以用于存储数据或者程序，例如用于存储各传感器所采集的数据、处理器经计算所生成的数据或处理器所生成的图像帧，该图像帧可以是2D或3D图像，或者存储器350可以存储图形用户界面、一个或多个默认图像显示设置、用于处理器的编程指令。存储器350可以是有形且非暂态的计算机可读介质，例如闪存、RAM、ROM、EEPROM等。
处理器50用于执行指令或程序，对呼吸辅助装置320、气源接口310和/或呼吸回路中的各种控制阀进行控制，或对接收的数据进行处理，生成所需要的计算或判断结果，或者生成可视化数据或图形，并将可视化数据或图形输出给显示器70进行显示。
以上是对患者进行通气监测的装置为麻醉机的一些描述，需要说明的是，上面图4只是麻醉机的一种例子，这并不用于限定麻醉机只能是 如此的结构。
肺损伤VILI是多种类型的损伤的结合，是由过多的动态应变和能量负荷所造成的，一些实施例中可以通过计算机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量，能够较准确、真实和实时地评价肺损伤。下面对本文的对患者进行通气监测的装置如何计算机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量进行说明。
流量传感器30用于采集患者在通气过程中的气体流速。一些实施例中，患者在通气过程中的气体流速可以是指患者的吸气流速。一些实施例中，流量传感器30可以是设置于患者端的流量传感器，例如设置于患者接口处的流量传感器，所述气体流速为该流量传感器在吸气期间所采集的气体流速。一些实施例中，流量传感器30的数量为多个，包括设置于机械通气端的吸气流量传感器和呼气流量传感器，例如对于呼吸机来讲，可以是设置于吸气支路213b中的吸气流量传感器和设置于呼气支路213a中的呼气流量传感器，对于麻醉机来讲，可以是设置于吸气支路340b中的吸气流量传感器和设置于呼气支路340a中的呼气流量传感器；所述气体流速为所述吸气流量传感器和呼气流量传感器在吸气期间所采集的流速的差。一些实施例中流量传感器30也可以是Ypiece流量传感器，通过直接测量患者端流进和流出的流速作为所述气体流速。当然，机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量可以考虑用整个呼吸期间的气体流速来计算，包括吸气期间和呼气期间的气体流速。
一些实施例中压力传感器10的数量为一个或多个。压力传感器10用于采集在通气过程中患者的压力，所述压力反映通气过程中作用于患者呼吸系统不同位点的压力——例如气道压、胸腔内压、隆突压、肺内压、食道压和胃内压中的一种或多种。
一些实施例中，压力传感器10可以是导管式压力传感器或者光纤式压力传感器等，通过将压力传感器伸入到患者呼吸系统相应位点，就可以采取到相应位点的压力。例如将压力传感器伸入到患者的气道则可以采集到气道压，将压力传感器伸入到食道中则可以采集到食道压，将压力传感器伸入到胃内则可以采集到胃内压，将压力传感器伸入到气管内部的隆突处，则可以采集到隆突压，将压力传感器伸入到胃内则可以采集到胃内压，将压力传感器通过创切口等伸入到胸腔内则可以采集到胸腔内压。一些实施例中还可以通过呼吸系统中一些位点的压力来代替或 计算其他一些位点的压力，下面通过几个例子来说明。
一些实施例中，可以采用隆突压来代替肺内压。一些实施例中，可以采取食道压来代替胸腔内压。一些实施例中，可以采用胃内压代替腹内压。
一些实施例中，处理器50可以基于气道压来计算肺内压。例如一些实施例中，处理器50通过气道压、呼吸系统阻力和上述的气体流速来进行肺内压的计算。一个具体的例子中，可以通过下面的公式来计算：
Plung(t)＝Paw(t)-Raw*Flow(t)；
其中Plung(t)指肺内压随时间t变化的函数，或者说是实时肺内压；Paw(t)指气道压随时间t变化的函数，或者说是实时气道压；Flow(t)是患者在通气过程中的气体流速随时间t变化的函数，或者说是患者在通气过程中的实时气体流速；Raw为呼吸系统阻力。
一些实施例中，处理器50可以通过肺内压或气道压中任意一者，减去食道压或胸腔内压中任意一者，来计算得到跨肺压。例如通过将气道压减去食道压来得到跨肺压。一些实施例中，处理器50还可以对跨肺压进行校正，下面具体说明。
在一些实施例中，处理器50还通过在呼气末正压为零和非零的状态下的气道压力值和食道压力值来对跨肺压进行校正；具体地，处理器50获取呼气末正压为非零的状态下的气道压Paw PEEP和食道压Pes PEEP，以及获取呼气末正压为零的状态下的气道压Paw ZEEP和食道压Pes ZEEP；处理器50将跨肺压加上(Paw PEEP-Paw ZEEP)并减去(Pes PEEP-Pes ZEEP)得到校正后的跨肺压。
在一些实施例中，处理器50还通过肺顺应性和胸壁顺应性来对所述跨肺压力值进行校正；具体地，处理器50获取肺顺应性Clung和胸壁顺应性Ccw；需要说明的是，处理器50获取肺顺应性Clung和胸壁顺应性Ccw的方法有多种，例如处理器50可以通过以下公式获取胸壁顺应性Ccw：
Figure PCTCN2020080701-appb-000001
其中TV为潮气量，PesI为吸气末食道压，PEEP es为呼气末食道压；
接着可以通过以下公式计算总顺应性C state：
Figure PCTCN2020080701-appb-000002
其中TV为潮气量，Pplat为平台压，PEEP为呼气末气道正压；在计算得到总顺应性C state和胸壁顺应性Ccw的情况下，可以通过求解下述等式来计算肺顺应性Clung：
Figure PCTCN2020080701-appb-000003
在获取肺顺应性Clung和胸壁顺应性Ccw后，处理器50可以通过以下公式计算误差补偿值：
Figure PCTCN2020080701-appb-000004
其中ΔPtrans erro为误差补偿值，Ptrans为跨肺压力值，Plung为肺内压力值；
处理器50将跨肺压减去所述误差补偿值得到校正后的跨肺压。
一些实施例中，处理器50可以通过胸腔内压或食道压任意一者，减去腹内压或胃内压中任意一者，来计算得到跨膈压。例如通过将食道压减去胃内压来得到跨膈压。需要说明的是，一些实施例中，将压力传感器通过创切口等伸入到腹部内则可以采集到腹内压。一些实施例中，处理器50还可以对跨膈压进行校正。例如所述处理器50获取呼气末正压为非零的状态下的食道压Pes PEEP和胃内压Psto PEEP，以及获取呼气末正压为零的状态下的食道压Pes ZEEP和胃内压Psto ZEEP；处理器50将跨膈压加上(Pes PEEP-Pes ZEEP)并减去(Psto PEEP-Psto ZEEP)得到校正后的跨膈压。
以上就是对气道压、胸腔内压、隆突压、肺内压、食道压和胃内压、腹内压、跨肺压和跨膈压的一些说明。
本发明中处理器50接收压力传感器30和流量传感器10的信号，根据采集的压力和气体流速计算机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量。一些实施例中，处理器50对所采集的压力和气体流速进行积分运算，得到机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量。一些实施例中，处理器50对所采集的压力和气体流速在预设单位时间内——例如1分钟进行积分，以获取机械通气作用于患者呼吸系统的能量。一些实施例中，处理器50对所采集的压力和气体流速在一个呼吸周期内进行积分并乘以呼吸率，以获取机械通气作用于患者呼吸系统的能量。下面结合呼吸系 统不同位点的压力来更进一步说明如何计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量。
一些实施例中，处理器50根据气道压和气体流速计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量。例如将气道压和气体流速进行积分运算得到机械通气作用于患者呼吸系统的能量，公式如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000005
其中Energy rs为单个周期由气道压和气体流速积分得到的机械通气作用于患者呼吸系统的能量，Tinsp为每个呼吸周期的吸气时间，Paw为气道压，Flow为气体流速。当然也可以将单个周期计算得到的能量结合呼吸率换算成每分钟的量，公式如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000006
其中气道压Paw的单位为cmH 2O；气体流速Flow的单位为L/min；每个呼吸周期的吸气时间Tinsp的单位为s；RR为呼吸率，单位为每分钟；由气道压和气体流速积分得到的机械通气作用于患者呼吸系统的能量Power rs的单位为J/min，由于1cmH 2O*1L/min＝0.098J/min，因此上面的公式中有0.098这一系数。当然，也可以直接将1分钟内所有周期的Energyrs进行累加，得到每分钟的能量。
一些实施例中，根据气道压和气体流速计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量时，还可以考虑由呼气末正压形成的潮气量部分所产生的势能，这一部分能量一般是一个固定的值，并不会随着机械通气产生变化，并且因为需要额外进行呼气末正压释放，所以也常常可以省略。当考虑这一部分势能时，上面的公式变为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000007
结合呼吸率进行单位换算后得到每分钟的能量：
Figure PCTCN2020080701-appb-000008
这两个公式中PEEP Volume为呼气末正压所导致的潮气量，单位为L，具体为呼气末正压降为0时呼出的容积；PEEP则为呼气末正压。
根据气道压和气体流速计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量，可以表示机械通气作用于患者整个的呼吸系统的能量，例如作用为患者 的气管、胸壁和肺等的总的能量。
一些实施例中，处理器50根据肺内压和气体流速值计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量，需要说明的是，肺内压可以由压力传感器10采集得到，也可以通过气压道等进行估算，上文已进行过详细的描述，在此不再赘述。一些例子中将肺内压和气体流速进行积分运算得到机械通气作用于患者呼吸系统的能量，公式如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000009
其中Energy lung为单个周期由肺内压和气体流速积分得到的机械通气作用于患者呼吸系统的能量，Tinsp为每个呼吸周期的吸气时间，Plung为肺内压，Flow为气体流速。当然也可以将单个周期计算得到的能量结合呼吸率换算成每分钟的能量，公式如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000010
其中肺内压Plung的单位为cmH 2O；气体流速Flow的单位为L/min；每个呼吸周期的吸气时间Tinsp的单位为s；RR为呼吸率，单位为每分钟；由肺内压和气体流速积分得到的机械通气作用于患者呼吸系统的能量Power lung的单位可以为J/min，由于1cmH 2O*1L/min＝0.098J/min，因此上面的公式中有0.098这一系数。当然，根据具体需要可以计算每秒或每小时的能量，此时，对应的单位则为J/s或者J/h。对应地，上述公式中的系数0.098则对应为根据单位换算的其他值。
一些实施例中，根据肺内压和气体流速计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量时，还可以考虑由呼气末肺内压形成的潮气量部分所产生的势能，这一部分能量一般是一个固定的值，并不会随着机械通气产生变化，所以常常可以省略。当考虑这一部分势能时，上面的公式变为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000011
结合呼吸率进行单位换算后得到每分钟的能量：
Figure PCTCN2020080701-appb-000012
这两个公式中PlungE Volume为呼气末肺内压所导致的潮气量，单位为L，具体为呼气末肺内压降为0时呼出的容积；PlungE则为呼气末肺内 压。
根据肺内压和气体流速计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量，可以表示机械通气作用于患者呼吸系统中肺和胸壁处的能量。
一些实施例中，处理器50根据跨肺压和气体流速值计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量。例如将跨肺压和气体流速进行积分运算得到机械通气作用于患者呼吸系统的能量，公式如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000013
其中Energy tr为单个周期由跨肺压和气体流速积分得到的机械通气作用于患者呼吸系统的能量；Tinsp为每个呼吸周期的吸气时间，Ptrans为跨肺压，Flow为气体流速。当然也可以将单个周期计算得到的能量结合呼吸率换算成每分钟的能量，公式如下
Figure PCTCN2020080701-appb-000014
其中跨肺压Ptrans的单位为cmH 2O；气体流速Flow的单位为L/min；每个呼吸周期的吸气时间Tinsp的单位为s；RR为呼吸率，单位为每分钟；由跨肺压和气体流速积分得到的机械通气作用于患者呼吸系统的能量Power tr的单位为J/min，由于1cmH 2O*1L/min＝0.098J/min，因此上面的公式中有0.098这一系数。同样，单位和系数可以根据需要设置。
一些实施例中，根据跨肺压和气体流速计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量时，还可以考虑由呼气末跨肺压形成的潮气量部分所产生的势能，这一部分能量一般是一个固定的值，并不会随着机械通气产生变化，所以常常可以省略。当考虑这一部分势能时，上面的公式变为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000015
结合呼吸率进行单位换算成每分钟的能量：
Figure PCTCN2020080701-appb-000016
这两个公式中PtansE volume为呼气跨肺压所导致的潮气量，单位为L，具体为呼气末跨肺压降为0时呼出的容积；PtransE则为呼气末跨肺压。
根据跨肺压和气体流速计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量，可以表示机械通气作用于患者呼吸系统中肺的能量。
一些实施例中，处理器50根据跨膈压和气体流速值计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量。例如将跨膈压和气体流速进行积分运算得到机械通气作用于患者呼吸系统的能量，公式如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000017
其中Energy di为单个周期由跨膈压和气体流速积分得到的机械通气作用于患者呼吸系统的能量；Tinsp为每个呼吸周期的吸气时间，Pdi为跨膈压，Flow为气体流速。当然也可以将单个周期计算得到的能量结合呼吸率换算成每分钟的能量，公式如下
Figure PCTCN2020080701-appb-000018
其中跨肺压Pdi的单位为cmH 2O；气体流速Flow的单位为L/min；每个呼吸周期的吸气时间Tinsp的单位为s；RR为呼吸率，单位为每分钟；由跨膈压和气体流速积分得到的机械通气作用于患者呼吸系统的能量Power di的单位为J/min，由于1cmH 2O*1L/min＝0.098J/min，因此上面的公式中有0.098这一系数。同样，单位和系数可以根据需要设置。
一些实施例中，根据跨膈压和气体流速计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量时，还可以考虑由呼气末跨膈压形成的潮气量部分所产生的势能，这一部分能量一般是一个固定的值，并不会随着机械通气产生变化，所以常常可以省略。当考虑这一部分势能时，上面的公式变为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000019
结合呼吸率进行单位换算成每分钟的能量：
Figure PCTCN2020080701-appb-000020
这两个公式中PdiE volume为呼气跨膈压所导致的潮气量，单位为L，具体为呼气末跨膈压降为0时呼出的容积；PdiE则为呼气末跨膈压。
根据跨膈压和气体流速计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量，可以表示机械通气作用于患者呼吸系统中膈肌的能量。
以上就是关于计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量的一些说明。
肺损伤VILI是多种类型的损伤的结合，一般地，肺损伤VILI可以包括气压伤、容积伤、肺不张伤和组织伤等中的一者或多者；如上所述， 机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量，能够较准确、真实和实时地评价肺损伤，但是这对肺损伤进行一个比较综合的描述，而实际上，在机械通气过程中的各通气参数的作用都很重要，每个通气参数会影响机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量中伤害可能性的各个部分的作用，因此一些实施例中，本文的对患者进行通气监测的装置还确定通气参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度，下面具体说明。
一些实施例中，处理器50获取通气参数，并确定通气参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度。一些实施例中，通气参数包括通气控制参数和/或呼吸系统相关参数。
一些实施例中，通气控制参数可以包括潮气量、气体流速、驱动压、呼吸末正压、呼吸率和呼吸比的一种或多种。确定通气参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度时，可以通过改变该通气参数的值，由机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的变化确定该通气参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度。
贡献度可以通过不同的方式体现：
1.通气参数产生的机械能的监测数值，例如呼吸阻力产生的机械能PowerR；
2.通气参数产生的机械能的占比，即各通气参数产生的机械能在总机械能中的占比,例如呼吸阻力产生的机械能在总机械能中的占比PowerR/Powerrs；
3.通气参数产生的机械能的变化率，例如相应通气参数增长百分比与对应机械能增长百分比的比值。
具体地，确定任意一通气控制参数的贡献度时，可以保持其他通气控制参数不变，然后确定需要确定的贡献度的通气控制参数与机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量之间的变化关系。例如将需要确定的贡献度的通气控制参数每变化一个固定量，获取机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量相应变化多少，然后通过拟合——例如线性拟合或指数拟合等来获取需要确定的贡献度的通气控制参数与机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的关系，从而确定该通气控制参数的贡献度。当然，控制某一通气控制参数变化时，不按一个固定量变化也是可以实现的。以容量模式下的机械通气为例，该模式下所涉及的通气控制参数 通常包括潮气量、气体流速、呼吸末正压、呼吸率和呼吸比，为了计算潮气量对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度，可以将气体流速、呼吸末正压、呼吸率和呼吸比保持和设置为固定值，然后改变潮气量的值，例如每次将潮气量增大固定的百分比X％——例如2％，然后获取相应的机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量增大的百分比Y％——例如依次得到Y1％，Y2％，…，Yn％，然后进行拟合得到X与Y之间的关系，例如不妨假设K＝Y/X，那么潮气量对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度即为K。举个例子，以下是通气参数和机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的变化表，即下图表1。表格中Power表示机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量，TV表示潮气量，Rate表示呼吸频率，I表示吸气时间，E表示呼气时间，可以看到表格中I：E为1/2；Raw表示呼吸系统阻力，Crs表示呼吸系统顺应性，PEEP表示呼气末气道正压。从状态1变化到状态2，是因为通气参数中TV由500变化到1000，即增长了100％，相应地，Power由5.82增加到17.4，增长了近似200％，若进行线性拟合，则TV的变化率或者说贡献度的值就是2；从状态1变化到状态3，是因为通气参数中Rate由12变为24，即增长了100％，相应地，Power由5.82增加到14.46，增长了近似150％，若进行线性拟合，则Rate的变化率或者说贡献度的值就是1.5。
参数 单位 状态1 状态2 状态3
POWER J/min 5.82 17.4 14.46
TV mL 500 1000 500
Rate bpm 12 12 24
I   1 1 1
E   2 2 2
Raw cmH2O/L/s 8 8 8
Crs mL/cmH2O 100 100 100
PEEP cmH2O 5 5 5
表1
可以理解地，当气体流速、呼吸末正压、呼吸率和呼吸比保持和设置为固定值时，这些固定值会影响潮气量的贡献度的值，例如在气体流速取两个不同固定值的情况下，分别计算潮气量的贡献度，得到的潮气量的贡献度的值一般而言是不同的，虽然如此，但是这些通气控制参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度的大小排序一般而言是固定不变的。
一些实施例中，呼吸系统相关参数可以包括患者的呼吸系统顺应性和呼吸系统阻力的一种或多种。呼吸系统顺应性对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度，可以表示为克服呼吸系统顺应性所做的功在机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量中所占比例；类似地，呼吸系统阻力对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度，可以表示为克服呼吸系统阻力所做的功在机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量中所占比例。下面具体说明。请参照图5，为呼吸系统静态压力-容量曲线(P-V曲线)，其可以反映患者呼吸系统的力学状态。图中显示的是横坐标为气道压Paw，在一些其他的示例中，横坐标也可以是肺内压Plung、跨肺压Ptrans或跨膈压Pdi等。
不妨以横坐标为气道压Paw为例，图中A为动能部分，表示为克服呼吸系统阻力所做的功的大小，图中B、C和D为势能部分，与呼吸系统顺应性相关。具体地，A和B为动态变化的，它们会随着潮气量和驱动压变化而做功；C和D为静态不变的，当驱动压在呼气末正压PEEP之上变化时，呼气末正压PEEP相关的潮气量和压力不做功，但是会存在弹性势能，这属于机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的一部分。
在一个例子中，图中与呼吸系统顺应性相关的势能部分，即B、C和D，可以由下述公式来计算：
Figure PCTCN2020080701-appb-000021
其中Energy C为表征了单个周期的与呼吸系统顺应性相关的能量，Tinsp为每个呼吸周期的吸气时间，Plung为肺内压，Flow为气体流速；PEEP Volume为呼气末正压所导致的潮气量，单位为L，具体为呼气末正压降为0时呼出的容积；PEEP则为呼气末正压。
一些例子中，还可以将与呼吸系统顺应性相关的势能部分进一步分 成与呼吸系统动态顺应性相关的势能部分和与呼吸系统静态顺应性相关的势能部分。具体地，图中克服呼吸系统动态顺应性所做的功，也即图中B和C的势能部分为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000022
其中Energy Cdyn为表征了单个周期的与呼吸系统动态顺应性相关的能量——也即克服呼吸系统动态顺应性所做的功，Tinsp为每个呼吸周期的吸气时间，Plung为肺内压，Flow为气体流速。
图中克服呼吸系统静态顺应性所做的功，也即图中D的势能部分为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000023
其中Energy Cstat为表征了单个周期的与呼吸系统静态顺应性相关的能量——也即克服呼吸系统静态顺应性所做的功，PEEP Volume为呼气末正压所导致的潮气量，单位为L，具体为呼气末正压降为0时呼出的容积；PEEP则为呼气末正压。
在一个例子中，图中为克服呼吸系统阻力所做的功，也即动能部分A可以由下述公式来计算：
Figure PCTCN2020080701-appb-000024
其中Energy R为表征了单个周期为克服呼吸系统阻力所做的功，Tinsp为每个呼吸周期的吸气时间，Paw为气道压，Plung为肺内压，Flow为气体流速。
当然也可以将单个周期计算得到的能量结合呼吸率换算成每分钟的量，下面针对上文提及的能量Energy C、Energy Cdyn、Energy Cstat和Energy R、分别进行说明。
单个周期的与呼吸系统顺应性相关的能量Energy C转换如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000025
单个周期的与呼吸系统动态顺应性相关的能量Energy Cdyn转换如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000026
单个周期的与呼吸系统静态顺应性相关的能量Energy Cstat转换如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000027
单个周期为克服呼吸系统阻力所做的功Energy R转换如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000028
上述公式中，气道压Paw和肺内压Plung的单位都为cmH 2O；气体流速Flow的单位为L/min；每个呼吸周期的吸气时间Tinsp的单位为s；RR为呼吸率，单位为每分钟；每分钟与呼吸系统顺应性相关的能量的能量Power C、每分钟与呼吸系统动态顺应性相关的能量Power Cdyn、每分钟单个周期的与呼吸系统静态顺应性相关的能量Power Cstat和每分钟为克服呼吸系统阻力所做的功Power R的单位都为J/min，由于1cmH 2O*1L/min＝0.098J/min，因此上面的公式中有0.098这一系数。
当然，也可以直接将1分钟内所有周期的Energy C进行累加，得到每分钟的能量Power C；直接将1分钟内所有周期的Energy Cdyn进行累加，得到每分钟的能量Power Cdyn；直接将1分钟内所有周期的Energy Cstat进行累加，得到每分钟的能量Power Cstat；直接将1分钟内所有周期的Energy R进行累加，得到每分钟的能量Power R。
以上是通过积分法来对呼吸系统相关参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度进行计算，一些实施例中，也可以通过公式法来对呼吸系统相关参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度进行计算。
图6和图5一样，也是为呼吸系统静态压力-容量曲线(P-V曲线)。不妨以图6中横坐标为气道压Paw为例。机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000029
其中Energy rs为表征了单个周期的通气过程中作用于患者呼吸系统的能量，TV为潮气量，Crs为呼吸系统顺应性，RR为呼吸率，I：E为吸气时间与呼气时间的比值，即呼吸比；Raw为呼吸系统阻力，PEEP表示呼气末气道正压。也可以将单个周期的机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量Energy rs结合呼吸率换算成每分钟的量，公式如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000030
其中每分钟的量Power rs的单位为J/min；呼吸率RR的单位为每分钟；潮气量TV的单位为L；呼吸系统顺应性Crs的单位为ml/cmH 2O；呼吸系统阻力Raw的单位为cmH 2O/L/s；呼气末气道正压PEEP的单位为cmH 2O。
一般在计算通气过程中作用于患者呼吸系统的能量时，还可以考虑由呼气末正压形成的潮气量部分所产生的势能，这一部分能量一般是一个固定的值，并不会随着机械通气产生变化，并且因为需要额外进行呼气末正压释放，所以也常常可以省略。当考虑这一部分势能时，上面的公式变为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000031
结合呼吸率进行单位换算后得到每分钟的能量：
Figure PCTCN2020080701-appb-000032
这两个公式中PEEP Volume为呼气末正压所导致的潮气量，单位为L，具体为呼气末正压降为0时呼出的容积。
下面计算呼吸系统相关参数的贡献度。不妨以机械通气过程中作用于患者呼吸系统的单个周期的能量为
Figure PCTCN2020080701-appb-000033
Figure PCTCN2020080701-appb-000034
每分钟的能量为
Figure PCTCN2020080701-appb-000035
Figure PCTCN2020080701-appb-000036
为例，由呼吸力学方程可知以下等式成立：
Figure PCTCN2020080701-appb-000037
Figure PCTCN2020080701-appb-000038
Flow*Raw＝(Ppeak-P plat)；
其中，Pplat为平台压，Tinsp为每个呼吸周期的吸气时间，Flow为气体流速，Ppeak为图中所示的尖峰压力；因此可以推导得到：
Figure PCTCN2020080701-appb-000039
Figure PCTCN2020080701-appb-000040
因此，克服呼吸系统阻力所做的功为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000041
克服呼吸系统动态顺应性所做的功为：
Energy Cdyn＝TV*PEEP；
克服呼吸系统静态顺应性所做的功为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000042
克服呼吸系统顺应性所做的功则等于克服呼吸系统动态顺应性所做的功加上克服呼吸系统静态顺应性所做的功。
进一步地，还可以计算克服呼吸系统顺应性所做的功占机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的比值，来表示呼吸系统顺应性的贡献度；类似地，计算克服呼吸系统阻力所做的功占机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的比值，来表示呼吸系统阻力的贡献度。
以上是对通气参数——包括通气控制参数和/或呼吸系统相关参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度的一些说明。在确定通气参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度后，可以有多种方式来利用该贡献度，下面进行说明。
一些实施例中，显示器70可以通过文字、数字、字符、表、图或图标等中的一个或多种方式显示各通气参数的贡献度。例如，显示器70可以显示各通气参数的名称及其对应的贡献度的数值。一些具体的实施例中，显示器70可以按照贡献度由大到小或由小到大的顺序，显示各通气参数的名称及其对应的贡献度的数值，这样医护人员可以十分方便地了解各参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度的大小。例如，在容量模式下的机械通气的一个例子中，显示器70可以显示该模式下所涉及的通气控制参数像潮气量、气体流速、呼吸末正压、呼吸率和呼吸比的贡献度；再例如，在压力模式下的机械通气的一个例子中，显示器70可以显示该模式下所涉及的通气控制参数像潮气 量、驱动压、呼吸末正压、呼吸率和呼吸比的贡献度；当然，在一些例子中，不论是在容量模式下还是在压力模式下，显示器70还可以显示呼吸系统相关参数像患者的呼吸系统顺应性和呼吸系统阻力的贡献度。因此，一些例子中，显示器70能够显示各通气控制参数的名称及其对应的贡献度的数值。当然，一些例子中，显示器70可以显示各通气控制参数的名称及其对应的贡献度的排名。还有一些例子中，显示器70能够以图形化方式显示各通气控制参数的贡献度；还有一些例子中，显示器70能够显示各呼吸系统相关参数的名称及其对应的贡献度的数值；还有一些例子中，显示器70能够显示各呼吸系统相关参数的贡献度的占比；还有一些例子中，显示器70能够以图形化方式显示各呼吸系统相关参数的贡献度。当然，显示器70还可以通过上升、下降或平行线等符号或图标等方式显示各通气参数对应的贡献度的变化。并且，贡献度的数值可以以多种方式来体现，例如监测数值、百分比或变化率等。以呼吸系统顺应性为例，显示它的贡献度的数值，可以是显示克服呼吸系统顺应性所做的功在机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的实际监测数值、所占百分比或变化率等，类似地，显示呼吸系统阻力的贡献度的数值，可以是显示克服呼吸系统阻力所做的功在机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的实际监测数值、所占百分比或变化率等。下表2是一个例子。
参数 单位 正常患者 ARDS COPD
TV mL 500 500 500
Rate bpm 12 12 12
I   1 1 1
E   2 2 2
Raw cmH2O/L/s 5 20 20
Crs mL/cmH2O 50 20 100
PEEP cmH2O 3 3 3
Power J/min 5.59 12.64 6.76
Power C J/min 4.70 9.11 3.23
Power R J/min 0.88 3.53 3.53
Power C％   84％ 72％ 48％
Power R％   16％ 28％ 52％
表2
表格中TV表示潮气量，Rate表示呼吸频率，I表示吸气时间，E表示呼气时间，可以看到表格中I：E为1/2；Raw表示呼吸系统阻力，Crs表示呼吸系统顺应性，PEEP表示呼气末气道正压；Power表示机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量，Power C表示克服呼吸系统顺应性所做的功，Power R表示克服呼吸系统阻力所做的功；Power C％表示克服呼吸系统顺应性所做的功的占比，即Power C与Power的比值；Power R％表示克服呼吸系统阻力所做的功的占比，即Power R与Power的比值；可以看到，正常患者、急性呼吸窘迫综合征ARDS的患者、慢性阻塞性肺疾病的患者，它们的Power C％和Power R％都不同，换句话说，Power C％和Power R％可以给出关于患者患病的一些信息，不同患者类型，其Power C％是不同的，其Power R％也是不同的。
因此一些实施例中，显示通气参数的贡献度的方式，除了以上提及的显示通气参数的名称及其对应的贡献度的数值，还可以是以图形化方式——例如柱状图、饼状图或图表等显示各通气参数的贡献度。上表就是以图表的方式显示了呼吸系统阻力的贡献度(例如表格中克服呼吸系统阻力所做的功及其占比)和显示了呼吸系统顺应性的贡献度(例如表格中克服呼吸系统顺应性所做的功及其占比)。图7(a)和7图(b)是以柱状图和饼状图显示表格中正常患者的呼吸系统阻力的贡献度和呼吸系统顺应性的贡献度的例子。
一些实施例中，处理器50可以根据通气参数的贡献度来指导机械通气。下面具体说明。
一些实施例中，当判断机械通气作用于患者呼吸系统的能量超过第一阈值时，处理器50可以根据贡献度排序提示降低通气参数，或者根据贡献度排序控制降低通气参数。具体地，处理器50可以提示优先降低通气控制参数中贡献度最大的通气参数，或者控制优先降低通气控制参数中贡献度最大的通气参数。当判断机械通气作用于患者呼吸系统的能量超过一个比较安全的阈值时，这时候可以手动或自动优先降低通气控制 参数中贡献度最大的通气参数，可以使得机械通气作用于患者呼吸系统的能量比较快速地降低到安全的范围内。
一些实施例中，当判断机械通气作用于患者呼吸系统的能量低于第二阈值时，处理器50可以根据贡献度排序提示增大通气参数，或者根据贡献度排序控制增大通气参数。具体地，处理器50可以提示优先增大通气控制参数中贡献度最小的通气参数，或者控制优先增大通气控制参数中贡献度最小的通气参数。当判断机械通气作用于患者呼吸系统的能量低于一个比较安全的阈值时，这时候可以手动或自动优先增大通气控制参数中贡献度最小的通气参数，可以使得机械通气作用于患者呼吸系统的能量比较平稳和安全地进入到安全的范围内，不会一下子又使得机械通气作用于患者呼吸系统的能量超标，导致另外的问题。
一些实施例中，根据通气控制参数的设置命令，处理器50估算并输出设置后的机械通气作用于患者呼吸系统的能量。具体地，可以将所估算的机械通气作用于患者呼吸系统的能量在显示器70中显示，以供医务人员查看，从而决策。一些实施例中，处理器50还可以根据所估算的机械通气作用于患者呼吸系统的能量，判断是否进行报警；例如当所估算的机械通气作用于患者呼吸系统的能量超过第一阈值或小于第二阈值时，处理器50进行报警。
一些研究表明机械通气作用于患者呼吸系统的能量的过高与肺损伤有显著的临床相关性，具体地，一些临床中表明，当机械通气作用于患者整个的呼吸系统的能量大于25J/min，或机械通气作用于患者呼吸系统中肺的能量大于12J/min或13J/min等时，会显著地造成肺损伤；一些临床中表明，当机械通气作用于患者整个的呼吸系统的能量大于17J/min时明显增加患者死亡率。因此可以根据临床数据，结合患者的具体情况来设置上述的第一阈值和第二阈值。
一些实施例中，处理器50能够根据各呼吸系统相关参数的贡献度，判断是否进行报警。例如处理器50根据呼吸系统阻力的贡献度的占比，也即当克服呼吸系统阻力所做的功占机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的在不同的范围，进行不同的警报。类似地，处理器50根据呼吸系统顺应性的贡献度的占比，也即当克服呼吸系统顺应性所做的功占机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的在不同的范围，进行不同的警报。具体的占比范围进行何种警报，本领域技术人员这可以根据临 床数据来确定和设置，例如当呼吸系统顺应性的贡献度的占比在80％到85％之间，则不报警，当前正常；当呼吸系统顺应性的贡献度的占比在70％到75％之间，则进行患者当前为急性呼吸窘迫综合征ARDS的报警；当呼吸系统顺应性的贡献度的占比在40％到50％之间，则进行患者当前为慢性阻塞性肺疾病的报警；或者，当呼吸系统顺应性的贡献度的占比在80％到85％之外时，则进行报警，反之，则不报警。
以上就是本申请一些实施例中对患者进行通气监测的装置的说明。本发明一些实施例中，还公开了一种对患者进行通气监测的方法。
图8是本发明一些实施例的对患者进行通气监测的方法的流程图，该方法包括以下步骤：
步骤100，获取患者在通气过程中的气体流速。
该气体流速可以是指患者的吸气流速，也可以指患者吸气期间和呼气期间的流速。上述气体流速可用流量传感器30采集获取。
步骤200，获取在通气过程中患者的压力。
所述压力反映通气过程中作用于患者呼吸系统不同位点的压力——例如气道压、胸腔内压、隆突压、肺内压、食道压和胃内压中的一种或多种。上述各种压力可以通过压力传感器10获取。
一些实施例中，压力传感器10可以是导管式压力传感器或者光纤式压力传感器等，通过将压力传感器伸入到患者呼吸系统相应位点，就可以采取到相应位点的压力。例如将压力传感器伸入到患者的气道则可以采集到气道压，将压力传感器伸入到食道中则可以采集到食道压，将压力传感器伸入到胃内则可以采集到胃内压，将压力传感器伸入到气管内部的隆突处，则可以采集到隆突压，将压力传感器伸入到胃内则可以采集到胃内压，将压力传感器通过创切口等伸入到胸腔内则可以采集到胸腔内压。一些实施例中还可以通过呼吸系统中一些位点的压力来代替或计算其他一些位点的压力，下面通过几个例子来说明。
一些实施例中，可以采用隆突压来代替肺内压。一些实施例中，可以采取食道压来代替胸腔内压。一些实施例中，可以采用胃内压代替腹内压。
一些实施例中，步骤200可以基于气道压来计算肺内压。例如一些实施例中，步骤200通过气道压、呼吸系统阻力和上述的气体流速来进行肺内压的计算。一个具体的例子中，可以通过下面的公式来计算：
Plung(t)＝Paw(t)-Raw*Flow(t)；
其中Plung(t)指肺内压随时间t变化的函数，或者说是实时肺内压；Paw(t)指气道压随时间t变化的函数，或者说是实时气道压；Flow(t)是患者在通气过程中的气体流速随时间t变化的函数，或者说是患者在通气过程中的实时气体流速；Raw为呼吸系统阻力。
一些实施例中，步骤200可以通过肺内压或气道压中任意一者，减去食道压或胸腔内压中任意一者，来计算得到跨肺压。例如通过将气道压减去食道压来得到跨肺压。
一些实施例中，步骤200可以通过胸腔内压或食道压任意一者，减去腹内压或胃内压中任意一者，来计算得到跨膈压。例如通过将食道压减去胃内压来得到跨膈压。需要说明的是，一些实施例中，将压力传感器通过创切口等伸入到腹部内则可以采集到腹内压。
一些实施例了，为了使得之后计算的机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量更准确，可以在将获取到的患者的压力用于计算前，先对压力进行校正，例如图9就是一个例子，通过引入步骤210来对压力进行校正。
步骤210，对获取到的患者的压力进行校正。步骤210可以是对跨肺压或跨膈压等进行校正，下面具体进行说明。
例如，步骤200中获取到患者的跨肺压后，对该跨肺压进行校正。下面举几例对跨肺压的校正方式具体说明。
在一些实施例中，步骤210通过在呼气末正压为零和非零的状态下的气道压力值和食道压力值来对跨肺压进行校正；具体地，步骤210获取呼气末正压为非零的状态下的气道压Paw PEEP和食道压Pes PEEP，以及获取呼气末正压为零的状态下的气道压Paw ZEEP和食道压Pes ZEEP；步骤210将跨肺压加上(Paw PEEP-Paw ZEEP)并减去(Pes PEEP-Pes ZEEP)得到校正后的跨肺压。
在一些实施例中，步骤210还通过肺顺应性和胸壁顺应性来对所述跨肺压力值进行校正；具体地，步骤210获取肺顺应性Clung和胸壁顺应性Ccw；需要说明的是，步骤210获取肺顺应性Clung和胸壁顺应性Ccw的方法有多种，例如步骤210可以通过以下公式获取胸壁顺应性Ccw：
Figure PCTCN2020080701-appb-000043
其中TV为潮气量，PesI为吸气末食道压，PEEP es为呼气末食道压；
接着可以通过以下公式计算总顺应性C state：
Figure PCTCN2020080701-appb-000044
其中TV为潮气量，Pplat为平台压，PEEP为呼气末气道正压；在计算得到总顺应性C state和胸壁顺应性Ccw的情况下，可以通过求解下述等式来计算肺顺应性Clung：
Figure PCTCN2020080701-appb-000045
在获取肺顺应性Clung和胸壁顺应性Ccw后，处理器50可以通过以下公式计算误差补偿值：
Figure PCTCN2020080701-appb-000046
其中ΔPtrans erro为误差补偿值，Ptrans为跨肺压力值，Plung为肺内压力值；
步骤210将跨肺压减去所述误差补偿值得到校正后的跨肺压。
又例如，步骤200中获取到患者的跨膈压后，对跨膈压进行校正。下面举例对跨膈压的校正方式具体说明。
步骤210获取呼气末正压为非零的状态下的食道压Pes PEEP和胃内压Psto PEEP，以及获取呼气末正压为零的状态下的食道压Pes ZEEP和胃内压Psto ZEEP；步骤210将跨膈压加上(Pes PEEP-Pes ZEEP)并减去(Psto PEEP-Psto ZEEP)得到校正后的跨膈压。
在有的实施例中，也可以略去步骤210，即不对获取到的患者的压力进行校正，例如上文图8就是不包括步骤210的例子，上文中图9就是包括步骤210的例子。
步骤300，根据获取的压力和气体流速计算机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量。
一些实施例中，步骤300对所采集的压力和气体流速在预设单位时间内——例如1分钟进行积分，以获取机械通气作用于患者呼吸系统的能量。一些实施例中，步骤300对所采集的压力和气体流速在一个呼吸 周期内进行积分并乘以呼吸率，以获取机械通气作用于患者呼吸系统的能量。下面结合呼吸系统不同位点的压力来更进一步说明如何计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量。
一些实施例中，步骤300根据气道压和气体流速计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量，具体的，步骤300将气道压和气体流速进行积分运算得到机械通气作用于患者呼吸系统的能量，公式如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000047
其中Energy rs为单个周期由气道压和气体流速积分得到的机械通气作用于患者呼吸系统的能量，Tinsp为每个呼吸周期的吸气时间，Paw为气道压，Flow为气体流速。当然也可以将单个周期计算得到的能量结合呼吸率换算成每分钟的量，公式如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000048
其中气道压Paw的单位为cmH 2O；气体流速Flow的单位为L/min；每个呼吸周期的吸气时间Tinsp的单位为s；RR为呼吸率，单位为每分钟；由气道压和气体流速积分得到的机械通气作用于患者呼吸系统的能量Power rs的单位为J/min，由于1cmH 2O*1L/min＝0.098J/min，因此上面的公式中有0.098这一系数。当然，也可以直接将1分钟内所有周期的Energyrs进行累加，得到每分钟的能量。
一些实施例中，根据气道压和气体流速计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量时，还可以考虑由呼气末正压形成的潮气量部分所产生的势能，这一部分能量一般是一个固定的值，并不会随着机械通气产生变化，并且因为需要额外进行呼气末正压释放，所以也常常可以省略。当考虑这一部分势能时，上面的公式变为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000049
结合呼吸率进行单位换算后得到每分钟的能量：
Figure PCTCN2020080701-appb-000050
这两个公式中PEEP Volume为呼气末正压所导致的潮气量，单位为L，具体为呼气末正压降为0时呼出的容积；PEEP则为呼气末正压。
根据气道压和气体流速计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量， 可以表示机械通气作用于患者整个的呼吸系统的能量，例如作用为患者的气管、胸壁和肺等的总的能量。
一些实施例中，步骤300根据肺内压和气体流速值计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量，需要说明的是，肺内压可以由压力传感器10采集得到，也可以通过气压道等进行估算，上文已进行过详细的描述，在此不再赘述。一些例子中将肺内压和气体流速进行积分运算得到机械通气作用于患者呼吸系统的能量，公式如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000051
其中Energy lung为单个周期由肺内压和气体流速积分得到的机械通气作用于患者呼吸系统的能量，Tinsp为每个呼吸周期的吸气时间，Plung为肺内压，Flow为气体流速。当然也可以将单个周期计算得到的能量结合呼吸率换算成每分钟的能量，公式如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000052
其中肺内压Plung的单位为cmH 2O；气体流速Flow的单位为L/min；每个呼吸周期的吸气时间Tinsp的单位为s；RR为呼吸率，单位为每分钟；由肺内压和气体流速积分得到的机械通气作用于患者呼吸系统的能量Power lung的单位可以为J/min，由于1cmH 2O*1L/min＝0.098J/min，因此上面的公式中有0.098这一系数。当然，根据具体需要可以计算每秒或每小时的能量，此时，对应的单位则为J/s或者J/h。对应地，上述公式中的系数0.098则对应为根据单位换算的其他值。
一些实施例中，根据肺内压和气体流速计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量时，还可以考虑由呼气末肺内压形成的潮气量部分所产生的势能，这一部分能量一般是一个固定的值，并不会随着机械通气产生变化，所以常常可以省略。当考虑这一部分势能时，上面的公式变为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000053
结合呼吸率进行单位换算后得到每分钟的能量：
Figure PCTCN2020080701-appb-000054
这两个公式中PlungE Volume为呼气末肺内压所导致的潮气量，单位为 L，具体为呼气末肺内压降为0时呼出的容积；PlungE则为呼气末肺内压。
根据肺内压和气体流速计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量，可以表示机械通气作用于患者呼吸系统中肺和胸壁处的能量。
一些实施例中，步骤300根据跨肺压和气体流速值计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量。例如将跨肺压和气体流速进行积分运算得到机械通气作用于患者呼吸系统的能量，公式如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000055
其中Energy tr为单个周期由跨肺压和气体流速积分得到的机械通气作用于患者呼吸系统的能量；Tinsp为每个呼吸周期的吸气时间，Ptrans为跨肺压，Flow为气体流速。当然也可以将单个周期计算得到的能量结合呼吸率换算成每分钟的能量，公式如下
Figure PCTCN2020080701-appb-000056
其中跨肺压Ptrans的单位为cmH 2O；气体流速Flow的单位为L/min；每个呼吸周期的吸气时间Tinsp的单位为s；RR为呼吸率，单位为每分钟；由跨肺压和气体流速积分得到的机械通气作用于患者呼吸系统的能量Power tr的单位为J/min，由于1cmH 2O*1L/min＝0.098J/min，因此上面的公式中有0.098这一系数。同样，单位和系数可以根据需要设置。
一些实施例中，根据跨肺压和气体流速计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量时，还可以考虑由呼气末跨肺压形成的潮气量部分所产生的势能，这一部分能量一般是一个固定的值，并不会随着机械通气产生变化，所以常常可以省略。当考虑这一部分势能时，上面的公式变为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000057
结合呼吸率进行单位换算成每分钟的能量：
Figure PCTCN2020080701-appb-000058
这两个公式中PtansE volume为呼气跨肺压所导致的潮气量，单位为L，具体为呼气末跨肺压降为0时呼出的容积；PtransE则为呼气末跨肺压。
根据跨肺压和气体流速计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量， 可以表示机械通气作用于患者呼吸系统中肺的能量。
一些实施例中，步骤300根据跨膈压和气体流速值计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量。例如将跨膈压和气体流速进行积分运算得到机械通气作用于患者呼吸系统的能量，公式如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000059
其中Energy di为单个周期由跨膈压和气体流速积分得到的机械通气作用于患者呼吸系统的能量；Tinsp为每个呼吸周期的吸气时间，Pdi为跨膈压，Flow为气体流速。当然也可以将单个周期计算得到的能量结合呼吸率换算成每分钟的能量，公式如下
Figure PCTCN2020080701-appb-000060
其中跨肺压Pdi的单位为cmH 2O；气体流速Flow的单位为L/min；每个呼吸周期的吸气时间Tinsp的单位为s；RR为呼吸率，单位为每分钟；由跨膈压和气体流速积分得到的机械通气作用于患者呼吸系统的能量Power di的单位为J/min，由于1cmH 2O*1L/min＝0.098J/min，因此上面的公式中有0.098这一系数。同样，单位和系数可以根据需要设置。
一些实施例中，根据跨膈压和气体流速计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量时，还可以考虑由呼气末跨膈压形成的潮气量部分所产生的势能，这一部分能量一般是一个固定的值，并不会随着机械通气产生变化，所以常常可以省略。当考虑这一部分势能时，上面的公式变为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000061
结合呼吸率进行单位换算成每分钟的能量：
Figure PCTCN2020080701-appb-000062
这两个公式中PdiE volume为呼气跨膈压所导致的潮气量，单位为L，具体为呼气末跨膈压降为0时呼出的容积；PdiE则为呼气末跨膈压。
根据跨膈压和气体流速计算机械通气作用于患者呼吸系统的能量，可以表示机械通气作用于患者呼吸系统中膈肌的能量。
步骤400，获取通气参数。一些实施例中，通气参数包括通气控制参数和/或呼吸系统相关参数。一些实施例中，通气控制参数可以包括潮 气量、气体流速、驱动压、呼吸末正压、呼吸率和呼吸比的一种或多种，通常地，在容量模式下的机械通气中，所涉及的通气控制参数包括潮气量、气体流速、呼吸末正压、呼吸率和呼吸比，在压力模式下的机械通气中，所涉及的通气控制参数包括潮气量、驱动压、呼吸末正压、呼吸率和呼吸比的贡献度。一些实施例中，呼吸系统相关参数可以包括患者的呼吸系统顺应性和呼吸系统阻力的一种或多种。
步骤500，确定通气参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度。下面对步骤50如何确定通气参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度进行说明。
如上所述，一些实施例中，通气控制参数可以包括潮气量、气体流速、驱动压、呼吸末正压、呼吸率和呼吸比的一种或多种。确定任意一通气控制参数的贡献度时，可以保持其他通气控制参数不变，然后确定需要确定的贡献度的通气控制参数与机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量之间的变化关系，例如将需要确定的贡献度的通气控制参数每变化一个固定量，获取机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量相应变化多少，然后通过拟合——例如线性拟合或指数拟合等来获取需要确定的贡献度的通气控制参数与机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的关系，从而确定该通气控制参数的贡献度。以容量模式下的机械通气为例，该模式下所涉及的通气控制参数通常包括潮气量、气体流速、呼吸末正压、呼吸率和呼吸比，为了计算潮气量对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度，可以将气体流速、呼吸末正压、呼吸率和呼吸比保持和设置为固定值，然后改变潮气量的值，例如每次将潮气量增大固定的百分比X％——例如2％，然后获取相应的机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量增大的百分比Y％——例如依次得到Y1％，Y2％，…，Yn％，然后进行拟合得到X与Y之间的关系，例如不妨假设K＝Y/X，那么潮气量对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度即为K。仍以上文中表1为例，从状态1变化到状态2，是因为通气参数中TV由500变化到1000，即增长了100％，相应地，Power由5.82增加到17.4，增长了近似200％，若进行线性拟合，则TV的变化率或者说贡献度的值就是2；从状态1变化到状态3，是因为通气参数中Rate由12变为24，即增长了100％，相应地，Power由5.82增加到14.46，增长了近似150％，若进行线性拟合，则Rate的变化率或者说贡献度的 值就是1.5。可以理解地，当气体流速、呼吸末正压、呼吸率和呼吸比保持和设置为固定值时，这些固定值会影响潮气量的贡献度的值，例如在气体流速取两个不同固定值的情况下，分别计算潮气量的贡献度，得到的潮气量的贡献度的值一般而言是不同的，虽然如此，但是这些通气控制参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度的大小排序一般而言是固定不变的。
如上所述，一些实施例中，呼吸系统相关参数可以包括患者的呼吸系统顺应性和呼吸系统阻力的一种或多种。呼吸系统顺应性对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度，可以表示为克服呼吸系统顺应性所做的功在机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量中所占比例；类似地，呼吸系统阻力对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度，可以表示为克服呼吸系统阻力所做的功在机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量中所占比例。下面具体说明。请参照上文图5，为呼吸系统静态压力-容量曲线(P-V曲线)，其可以反映患者呼吸系统的力学状态。图中显示的是横坐标为气道压Paw，在一些其他的示例中，横坐标也可以是肺内压Plung、跨肺压Ptrans或跨膈压Pdi等。
不妨以横坐标为气道压Paw为例，图中A为动能部分，表示为克服呼吸系统阻力所做的功的大小，图中B、C和D为势能部分，与呼吸系统顺应性相关。具体地，A和B为动态变化的，它们会随着潮气量和驱动压变化而做功；C和D为静态不变的，当驱动压在呼气末正压PEEP之上变化时，呼气末正压PEEP相关的潮气量和压力不做功，但是会存在弹性势能，这属于机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的一部分。
在一个例子中，图中与呼吸系统顺应性相关的势能部分，即B、C和D，可以由下述公式来计算：
Figure PCTCN2020080701-appb-000063
其中Energy C为表征了单个周期的与呼吸系统顺应性相关的能量，Tinsp为每个呼吸周期的吸气时间，Plung为肺内压，Flow为气体流速；PEEP Volume为呼气末正压所导致的潮气量，单位为L，具体为呼气末正压降为0时呼出的容积；PEEP则为呼气末正压。
一些例子中，还可以将与呼吸系统顺应性相关的势能部分进一步分 成与呼吸系统动态顺应性相关的势能部分和与呼吸系统静态顺应性相关的势能部分。具体地，图中克服呼吸系统动态顺应性所做的功，也即图中B和C的势能部分为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000064
其中Energy Cdyn为表征了单个周期的与呼吸系统动态顺应性相关的能量——也即克服呼吸系统动态顺应性所做的功，Tinsp为每个呼吸周期的吸气时间，Plung为肺内压，Flow为气体流速。
图中克服呼吸系统静态顺应性所做的功，也即图中D的势能部分为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000065
其中Energy Cstat为表征了单个周期的与呼吸系统静态顺应性相关的能量——也即克服呼吸系统静态顺应性所做的功，PEEP Volume为呼气末正压所导致的潮气量，单位为L，具体为呼气末正压降为0时呼出的容积；PEEP则为呼气末正压。
在一个例子中，图中为克服呼吸系统阻力所做的功，也即动能部分A可以由下述公式来计算：
Figure PCTCN2020080701-appb-000066
其中Energy R为表征了单个周期为克服呼吸系统阻力所做的功，Tinsp为每个呼吸周期的吸气时间，Paw为气道压，Plung为肺内压，Flow为气体流速。
当然也可以将单个周期计算得到的能量结合呼吸率换算成每分钟的量，下面针对上文提及的能量Energy C、Energy Cdyn、Energy Cstat和Energy R、分别进行说明。
单个周期的与呼吸系统顺应性相关的能量Energy C转换如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000067
单个周期的与呼吸系统动态顺应性相关的能量Energy Cdyn转换如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000068
单个周期的与呼吸系统静态顺应性相关的能量Energy Cstat转换如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000069
单个周期为克服呼吸系统阻力所做的功Energy R转换如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000070
上述公式中，气道压Paw和肺内压Plung的单位都为cmH 2O；气体流速Flow的单位为L/min；每个呼吸周期的吸气时间Tinsp的单位为s；RR为呼吸率，单位为每分钟；每分钟与呼吸系统顺应性相关的能量的能量Power C、每分钟与呼吸系统动态顺应性相关的能量Power Cdyn、每分钟单个周期的与呼吸系统静态顺应性相关的能量Power Cstat和每分钟为克服呼吸系统阻力所做的功Power R的单位都为J/min，由于1cmH 2O*1L/min＝0.098J/min，因此上面的公式中有0.098这一系数。
当然，也可以直接将1分钟内所有周期的Energy C进行累加，得到每分钟的能量Power C；直接将1分钟内所有周期的Energy Cdyn进行累加，得到每分钟的能量Power Cdyn；直接将1分钟内所有周期的Energy Cstat进行累加，得到每分钟的能量Power Cstat；直接将1分钟内所有周期的Energy R进行累加，得到每分钟的能量Power R。
以上是通过积分法来对呼吸系统相关参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度进行计算，一些实施例中，也可以通过公式法来对呼吸系统相关参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度进行计算。
图6和图5一样，也是为呼吸系统静态压力-容量曲线(P-V曲线)。不妨以图6中横坐标为气道压Paw为例。机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000071
其中Energy rs为表征了单个周期的通气过程中作用于患者呼吸系统的能量，TV为潮气量，Crs为呼吸系统顺应性，RR为呼吸率，I：E为吸气时间与呼气时间的比值，即呼吸比；Raw为呼吸系统阻力，PEEP表示呼气末气道正压。也可以将单个周期的机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量Energy rs结合呼吸率换算成每分钟的量，公式如下：
Figure PCTCN2020080701-appb-000072
其中每分钟的量Power rs的单位为J/min；呼吸率RR的单位为每分钟；潮气量TV的单位为L；呼吸系统顺应性Crs的单位为ml/cmH 2O； 呼吸系统阻力Raw的单位为cmH2O/L/s；呼气末气道正压PEEP的单位为cmH 2O。
一般在计算通气过程中作用于患者呼吸系统的能量时，还可以考虑由呼气末正压形成的潮气量部分所产生的势能，这一部分能量一般是一个固定的值，并不会随着机械通气产生变化，并且因为需要额外进行呼气末正压释放，所以也常常可以省略。当考虑这一部分势能时，上面的公式变为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000073
结合呼吸率进行单位换算后得到每分钟的能量：
Figure PCTCN2020080701-appb-000074
这两个公式中PEEP Volume为呼气末正压所导致的潮气量，单位为L，具体为呼气末正压降为0时呼出的容积。
下面计算呼吸系统相关参数的贡献度。不妨以机械通气过程中作用于患者呼吸系统的单个周期的能量为
Figure PCTCN2020080701-appb-000075
Figure PCTCN2020080701-appb-000076
每分钟的能量为
Figure PCTCN2020080701-appb-000077
Figure PCTCN2020080701-appb-000078
为例，由呼吸力学方程可知以下等式成立：
Figure PCTCN2020080701-appb-000079
Figure PCTCN2020080701-appb-000080
Flow*Raw＝(Ppeak-P plat)；
其中，Pplat为平台压，Tinsp为每个呼吸周期的吸气时间，Flow为气体流速，Ppeak为图中所示的尖峰压力；因此可以推导得到：
Figure PCTCN2020080701-appb-000081
Figure PCTCN2020080701-appb-000082
因此，克服呼吸系统阻力所做的功为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000083
克服呼吸系统动态顺应性所做的功为：
Energy Cdyn＝TV*PEEP；
克服呼吸系统静态顺应性所做的功为：
Figure PCTCN2020080701-appb-000084
克服呼吸系统顺应性所做的功则等于克服呼吸系统动态顺应性所做的功加上克服呼吸系统静态顺应性所做的功。
进一步地，还可以计算克服呼吸系统顺应性所做的功占机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的比值，来表示呼吸系统顺应性的贡献度；类似地，计算克服呼吸系统阻力所做的功占机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的比值，来表示呼吸系统阻力的贡献度。
以上是对通气参数——包括通气控制参数和/或呼吸系统相关参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度的一些说明。在确定通气参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度后，可以有多种方式来利用该贡献度，下面进地说明。
请参照图10，一些实施例中的对患者进行通气监测的方法还可以包括步骤600，通过文字、数字、字符、表、图或图标等中的一个或多种方式显示各通气参数的贡献度。例如，步骤600显示各通气参数的名称及其对应的贡献度的数值。一些具体的实施例中，步骤600可以按照贡献度由大到小或由小到大的顺序，显示各通气参数的名称及其对应的贡献度的数值，这样医护人员可以十分方便地了解各参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度的大小。例如，在容量模式下的机械通气的一个例子中，步骤600可以显示该模式下所涉及的通气控制参数像潮气量、气体流速、呼吸末正压、呼吸率和呼吸比的贡献度；再例如，在压力模式下的机械通气的一个例子中，步骤600可以显示该模式下所涉及的通气控制参数像潮气量、驱动压、呼吸末正压、呼吸率和 呼吸比的贡献度；当然，在一些例子中，不论是在容量模式下还是在压力模式下，步骤600还可以显示呼吸系统相关参数像患者的呼吸系统顺应性和呼吸系统阻力的贡献度。因此，一些例子中，步骤600能够显示各通气控制参数的名称及其对应的贡献度的数值；一些例子中，步骤600显示各通气控制参数的名称及其对应的贡献度的排名。还有一些例子中，步骤600能够以图形化方式显示各通气控制参数的贡献度；还有一些例子中，步骤600能够显示各呼吸系统相关参数的名称及其对应的贡献度的数值；还有一些例子中，步骤600能够显示各呼吸系统相关参数的贡献度的占比；还有一些例子中，步骤600能够以图形化方式显示各呼吸系统相关参数的贡献度。因此贡献度的数值可以以多种方式来体现，例如监测数值、百分比或变化率等。以呼吸系统顺应性，显示它的贡献度的数值，可以是显示克服呼吸系统顺应性所做的功在机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的实际监测数值、所占百分比或变化率等，类似地，显示呼吸系统阻力的贡献度的数值，可以是显示克服呼吸系统阻力所做的功在机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的实际监测数值、所占百分比或变化率等。一些实施例中，显示通气参数的贡献度的方式，除了以上提及的显示通气参数的名称及其对应的贡献度的数值，还可以是以图形化方式——例如柱状图、饼状图或图表等显示各通气参数的贡献度。上文中表2及图7就是例子，其他方式如上所述，在此不再赘述。
请参照图11，一些实施例中的对患者进行通气监测的方法还可以包括步骤700，可以根据通气参数的贡献度来指导机械通气。下面对步骤700如何根据通气参数的贡献度来指导机械通气进行说明。
一些实施例中，当判断机械通气作用于患者呼吸系统的能量超过第一阈值时，步骤700根据贡献度排序提示降低通气参数，或者根据贡献度排序控制降低通气参数。具体的，可以提示优先降低通气控制参数中贡献度最大的通气参数，或者控制优先降低通气控制参数中贡献度最大的通气参数。当判断机械通气作用于患者呼吸系统的能量超过一个比较安全的阈值时，这时候手动或自动优先降低通气控制参数中贡献度最大的通气参数，可以使得机械通气作用于患者呼吸系统的能量比较快速地降低到安全的范围内。一些实施例中，当判断机械通气作用于患者呼吸系统的能量低于第二阈值时，步骤700可以根据贡献度排序提示增大通 气参数，或者根据贡献度排序控制增大通气参数。具体地，可以提示优先增大通气控制参数中贡献度最小的通气参数，或者控制优先增大通气控制参数中贡献度最小的通气参数。当判断机械通气作用于患者呼吸系统的能量低于一个比较安全的阈值时，这时候手动或自动优先增大通气控制参数中贡献度最小的通气参数，可以使得机械通气作用于患者呼吸系统的能量比较平稳和安全地进入到安全的范围内，不会一下子又使得机械通气作用于患者呼吸系统的能量超标，导致另外的问题。
一些实施例中，根据通气控制参数的设置命令，步骤700估算并输出设置后的机械通气作用于患者呼吸系统的能量。具体地，可以将所估算的机械通气作用于患者呼吸系统的能量进行显示，以供医务人员查看，从而决策。一些实施例中，步骤700还可以根据所估算的机械通气作用于患者呼吸系统的能量，判断是否进行报警；例如当所估算的机械通气作用于患者呼吸系统的能量超过第一阈值或小于第二阈值时，步骤700进行报警。
一些研究表明机械通气作用于患者呼吸系统的能量的过高与肺损伤有显著的临床相关性，具体地，一些临床中表明，当机械通气作用于患者整个的呼吸系统的能量大于25J/min，或机械通气作用于患者呼吸系统中肺的能量大于12J/min或13J/min等时，会显著地造成肺损伤；一些临床中表明，当机械通气作用于患者整个的呼吸系统的能量大于17J/min时明显增加患者死亡率。因此可以根据临床数据，结合患者的具体情况来设置上述的第一阈值和第二阈值。
一些实施例中，步骤700能够根据各呼吸系统相关参数的贡献度的占比，判断是否进行报警。例如步骤700根据呼吸系统阻力的贡献度的占比，也即当克服呼吸系统阻力所做的功占机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的在不同的范围，进行不同的警报；类似地，步骤700根据呼吸系统顺应性的贡献度的占比，也即当克服呼吸系统顺应性所做的功占机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的在不同的范围，进行不同的警报。具体的占比范围进行何种警报，本领域技术人员这可以根据临床数据来确定和设置，例如当呼吸系统顺应性的贡献度的占比在80％到85％之间，则不报警，当前正常；当呼吸系统顺应性的贡献度的占比在70％到75％之间，则进行患者当前为急性呼吸窘迫综合征ARDS的报警；当呼吸系统顺应性的贡献度的占比在40％到50％之间，则进行 患者当前为慢性阻塞性肺疾病的报警；或者，当呼吸系统顺应性的贡献度的占比在80％到85％之外时，则进行报警，反之，则不报警。
本文参照了各种示范实施例进行说明。然而，本领域的技术人员将认识到，在不脱离本文范围的情况下，可以对示范性实施例做出改变和修正。例如，各种操作步骤以及用于执行操作步骤的组件，可以根据特定的应用或考虑与系统的操作相关联的任何数量的成本函数以不同的方式实现(例如一个或多个步骤可以被删除、修改或结合到其他步骤中)。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。另外，如本领域技术人员所理解的，本文的原理可以反映在计算机可读存储介质上的计算机程序产品中，该可读存储介质预装有计算机可读程序代码。任何有形的、非暂时性的计算机可读存储介质皆可被使用，包括磁存储设备(硬盘、软盘等)、光学存储设备(CD至ROM、DVD、Blu Ray盘等)、闪存和/或诸如此类。这些计算机程序指令可被加载到通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备上以形成机器，使得这些在计算机上或其他可编程数据处理装置上执行的指令可以生成实现指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读存储器中，该计算机可读存储器可以指示计算机或其他可编程数据处理设备以特定的方式运行，这样存储在计算机可读存储器中的指令就可以形成一件制造品，包括实现指定功能的实现装置。计算机程序指令也可以加载到计算机或其他可编程数据处理设备上，从而在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生一个计算机实现的进程，使得在计算机或其他可编程设备上执行的指令可以提供用于实现指定功能的步骤。
虽然在各种实施例中已经示出了本文的原理，但是许多特别适用于特定环境和操作要求的结构、布置、比例、元件、材料和部件的修改可以在不脱离本披露的原则和范围内使用。以上修改和其他改变或修正将被包含在本文的范围之内。
前述具体说明已参照各种实施例进行了描述。然而，本领域技术人员将认识到，可以在不脱离本披露的范围的情况下进行各种修正和改变。因此，对于本披露的考虑将是说明性的而非限制性的意义上的，并且所有这些修改都将被包含在其范围内。同样，有关于各种实施例的优点、其他优点和问题的解决方案已如上所述。然而，益处、优点、问题的解 决方案以及任何能产生这些的要素，或使其变得更明确的解决方案都不应被解释为关键的、必需的或必要的。本文中所用的术语“包括”和其任何其他变体，皆属于非排他性包含，这样包括要素列表的过程、方法、文章或设备不仅包括这些要素，还包括未明确列出的或不属于该过程、方法、系统、文章或设备的其他要素。此外，本文中所使用的术语“耦合”和其任何其他变体都是指物理连接、电连接、磁连接、光连接、通信连接、功能连接和/或任何其他连接。
具有本领域技术的人将认识到，在不脱离本发明的基本原理的情况下，可以对上述实施例的细节进行许多改变。因此，本发明的范围应仅由以下权利要求确定。

Claims (20)

  1. 一种对患者进行通气监测的方法，其特征在于，包括：
    获取在通气过程中患者的压力，所述压力反映通气过程中作用于患者呼吸系统不同位点的压力；
    获取患者在通气过程中的气体流速；
    根据获取的压力和气体流速计算机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量；
    获取通气参数；
    确定通气参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度。
  2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通气参数包括通气控制参数和/或呼吸系统相关参数；所述通气控制参数包括潮气量、气体流速、驱动压、呼吸末正压、呼吸率和呼吸比的一种或多种，所述呼吸系统相关参数包括呼吸系统顺应性和呼吸系统阻力的一种或多种。
  3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：显示各通气参数的贡献度。
  4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过文字、数字、字符、表、图或图标中的一个或多种方式显示各通气参数的贡献度。
  5. 如权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述贡献度指导机械通气。
  6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述贡献度指导机械通气，包括：
    当判断机械通气作用于患者呼吸系统的能量超过第一阈值时，根据贡献度排序提示降低通气参数，或者根据贡献度排序控制降低通气参数。
  7. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述贡献度指导机械通气，包括：
    当判断机械通气作用于患者呼吸系统的能量低于第二阈值时，根据贡献度排序提示增大通气参数，或者根据贡献度排序控制增大通气参数。
  8. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述贡献度指导机械通气，包括：
    根据通气控制参数的设置命令，估算并输出设置后的机械通气作用 于患者呼吸系统的能量。
  9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述贡献度指导机械通气，还包括：
    根据所估算的机械通气作用于患者呼吸系统的能量，判断是否进行报警。
  10. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述贡献度指导机械通气，包括：
    根据各呼吸系统相关参数的贡献度，判断是否进行报警。
  11. 一种对患者进行通气监测的装置，其特征在于，包括：
    压力传感器，采集在通气过程中患者的压力，所述压力反映通气过程中作用于患者呼吸系统不同位点的压力；
    流量传感器，采集患者在通气过程中的气体流速；
    处理器，用于获取在通气过程中患者的压力和患者在通气过程中的气体流速，并根据获取的压力和气体流速计算机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量；所述处理器还获取通气参数，并确定通气参数对机械通气过程中作用于患者呼吸系统的能量的贡献度。
  12. 如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述通气参数包括通气控制参数和/或呼吸系统相关参数；所述通气控制参数包括潮气量、气体流速、驱动压、呼吸末正压、呼吸率和呼吸比的一种或多种，所述呼吸系统相关参数包括呼吸系统顺应性和呼吸系统阻力的一种或多种。
  13. 如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括显示器，显示各通气参数的贡献度。
  14. 如权利要求11至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理器还根据所述贡献度指导机械通气。
  15. 如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述处理器根据所述贡献度指导机械通气包括：
    当判断机械通气作用于患者呼吸系统的能量超过第一阈值时，所述处理器提示优先降低通气控制参数中贡献度最大的通气参数，或者控制优先降低通气控制参数中贡献度最大的通气参数；和/或，
    当判断机械通气作用于患者呼吸系统的能量低于第二阈值时，所述处理器提示优先增大通气控制参数中贡献度最小的通气参数，或者控制优先增大通气控制参数中贡献度最小的通气参数。
  16. 如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述处理器根据所述贡献度指导机械通气包括：
    根据通气控制参数的设置命令，所述处理器估算并输出设置后的机械通气作用于患者呼吸系统的能量。
  17. 如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述处理器根据所述贡献度指导机械通气还包括：
    根据所估算的机械通气作用于患者呼吸系统的能量，所述处理器判断是否进行报警。
  18. 如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述处理器根据所述贡献度指导机械通气包括：
    根据各呼吸系统相关参数的贡献度，所述处理器判断是否进行报警。
  19. 如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置为患者监护仪、患者监护模块或医用通气装置。
  20. 一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求1至10中任一项所述的方法。
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