[发明专利]医用换气机中患者呼吸努力动态的模型预测在线识别

说明书

技术领域

本发明的实施例大体来说涉及机械换气，且更特定来说涉及用于通过使用计算高效的模型预测方法以使用患者肌肉压力产生器的基于临床的内部模型来确定患者呼吸努力而改进患者与换气机之间的同步的系统及方法。

背景技术

现代的换气机经设计以用气体给患者的肺换气且借此在患者依靠自身呼吸的能力由于某种原因而受损时对患者起辅助作用。经换气患者系统由患者的呼吸子系统组成，所述子系统由高度复杂的神经中枢与生理反馈机制、换气机的动态与递送算法以及临床医生选定(操作者)设定与协议控制。患者与换气机之间的协调及同步显著影响患者舒适度、治疗效果及体内平衡。因此，非常需要用于改进患者与换气机之间的同步的系统及方法。

发明内容

本发明描述用于对患者呼吸肌肉努力的高效、连续及在线计算的系统及方法。根据一个实施例，提供用于基于所估计的生理呼吸肌肉努力值或从其导出的其它参数而配置并操作换气系统以用于监测或呼吸递送目的的方法。接收、估计及/或测量表示与经换气患者系统的静态或动态性质或属性相关联的感兴趣的参数的值的患者-换气机特性。所述经换气患者系统包含患者的呼吸子系统及将气体流递送到所述患者的换气系统。通过以下操作连续地执行患者的呼吸肌肉努力的在线量化：(i)基于运动方程式及近似临床上观察到的患者产生的肌肉压力的函数而建立所述经换气患者系统的呼吸预测模型，(ii)确定所述经换气患者系统的瞬时泄漏流量值，及(iii)基于所述患者-换气机特性及所述瞬时泄漏流量值，求解所述呼吸预测模型以提取所估计的生理呼吸肌肉努力(肌肉压力)值。接着，基于所述所估计的生理呼吸肌肉努力值或从其导出的其它参数，配置并操作换气系统以用于监测或呼吸递送目的。

在前述实施例中，所述函数可为具有恒定或时变振幅的周期或半周期函数。

在前述实施例的各种实例中，所述近似临床上观察到的患者产生的肌肉压力的函数可包含呼吸吸气及呼气阶段的近似临床上观察到的吸气肌肉压力的周期函数且所述所估计的生理呼吸肌肉压力表示由所述患者产生的吸气肌肉努力的估计。

在前述实施例中的各者的背景下，可一般将所述呼吸吸气阶段的示范性周期函数表达为：

Pmusi(t)=-Pmax(1-ttv)sin(πttv)]]>

其中，

P_max表示最大吸气肌肉压力，其可为常数或时变参数；

t_v表示吸气的持续时间；且

t表示已过去的呼吸时间，其在0和吸气与呼气周期的总和之间变化。

在前述实施例的各种实例中，所述近似临床上观察到的患者产生的肌肉压力的函数包含呼吸呼气阶段的近似临床上观察到的呼气肌肉压力的周期函数且所述所估计的生理呼吸肌肉压力值表示由所述患者产生的呼气肌肉努力的估计。

在前述实施例中，可一般将所述呼吸呼气阶段的示范性周期函数表达为：