[发明专利]一种呼吸机气流控制方法以及控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种人工呼吸机，特别涉及一种呼吸机连续气流控制方法以及控制装置。

背景技术

呼吸机是一种为呼吸衰竭病人提供通气和氧合支持的关键生命支持设备。目前，主流呼吸机的工作均采用模拟呼吸动作，也就是说，依靠呼吸机对病人气道进行周期性正压气流灌注来为肺的充盈提供呼吸动力支持。就呼吸机技术而言，要改善呼吸支持的品质，就要尽可能降低呼吸支持时的气道压力和呼吸功消耗，就必须改善呼吸机工作与病人自主呼吸的同步性和协调性。现代呼吸机在这些方面虽取得一定技术进步，但由于模拟型通气时，病人自主呼吸是周期性的而呼吸机气流输出也是周期性的，要使呼吸机工作能完全顺服病人的自主呼吸，就必须使这两个高度动态的过程完全同步和协调，这就要求相当复杂的气流控制技术和昂贵的制作成本，而且也难于实现两者间的完全同步和协调。

现有技术中的容量型通气和压力型通气是现代主流呼吸机的两类基本通气支持机制。这两类通气方式都是由呼吸机工作气源周期性地向气道内送入正压气流来对病人提供压力支持的。因为病人的呼吸是周期性的，而且，病人的气道和肺脏是一个复杂的管道系统，所以呼吸机气流输出必须在气流输出的激发、流量的设定和变化、时相转换、气道压力和潮气量等各个方面配合病人的吸气需要、顺服其气道摩擦阻力和胸、肺组织顺应性的即时变化；任何这些指标的设定不当，都可能造成病人的不适、过高的气道压力、甚至与呼吸机的对抗。

这些缺点在容量型通气工作方式、特别是在气道病变复杂和严重的病人表现得尤为突出，因为容量型通气的流量输出是设定而不随气道状况和病人吸气需要的变化而改变的。现在已经明确，过高的气道压力是造成呼吸机肺损伤的主要原因。所以改善呼吸机治疗的安全性、通气效率和舒适性一直是呼吸机技术和呼吸机治疗的注意焦点，其探索的目的和带来的结果，正是气道压力的降低。

过去二十年来，包括压力支持通气和压力控制通气的压力型通气方式的广泛应用是机械通气最重要的技术进步。压力型通气方式的气流输出能较好地顺服气道状况和吸气需要的性能，已经明显地降低了病人的气道压力、改善了病人的舒适性，否则，如果仍然采用定容型通气方式，对于多数情况特别在严重肺、气道病变的病人，呼吸支持要更为难于应付。

无论是容量型通气或压力型通气，通气效果都取决于正压气流与气道状况的互动，正压气流的生成和输出都是周期性的，在正压气流被周期性地压入气道的过程中，很难完全避免与病人的气道状况及吸气需要之间的不匹配情况。

近年来，在某些呼吸机上出现了名为Bi-level的新的工作方式。Bi-level可以非常容易、非常迅速地缓解呼吸机病人的呼吸困难而无需镇静药物的帮助；同时，在取得同样水平通气容量的前提下，Bi-level所造成的气道压力要明显低于常规通气方式甚至压力支持通气和压力控制通气方式。Bi-level临床应用的实际表现体现了其良好的通气品质。

本发明者基于Bi-level的工作，提出了一种气道正压切换型通气方式的概念。气道正压切换通气是一种与现时容量型通气和压力型通气两类主流通气方式完全不同的、以连续气流终端限流机制为工作基础的通气方式。气道正压切换通气的工作气源对管道系统提供高流量连续气流，当气流被设置在系统终端开口的压力阀上产生的阻力所限制时，整个管道系统内的压力就会相应升高。呼吸机治疗时病人气道与呼吸机管道贯通为同一系统，吸气末与呼气末气道内气流运动停止时，系统内包括气道的压力都处在同一水平，所以系统压力代表着气道和肺内压力；气道正压切换通气所造成的系统压力切换实际也就是气道内压和肺内压力的切换。作为一个弹性空腔，肺的容量的变化总是随着肺内的压力而变化的，两者的关系表现为压力-容量曲线。在压力-容量曲线上，较高的气道压力和肺内压力总是代表着较大的肺容量。气道正压切换通气时，肺内气道压力在两个不同的高度上切换也就造成了肺容量在两个不同水平的相应变换，这正意味着通气的进行。

改善通气与氧合是呼吸机治疗的两个基本目的，生理学上，这两个过程分别与通气容量及肺功能残气量相关。气道正压切换通气时，通气压力决定着通气容量的大小，而气道基础压力则决定着肺功能残气量的大小，所以这两个指标是呼吸支持中的最重要指标。

气道正压切换通气的原理类似于水库内水位的变化，河道水流被大坝拦蓄，上游水位自然提高，闸门的高度决定着库内的水位。气道正压切换通气时，肺的容量变化并非直接因为间歇性气流被送入肺内而造成，而是伴随整个呼吸机管道压力变化的间接结果，呼吸机通气造成的容量变化不受病人呼吸动作的影响，因而不再存在呼吸机气流输出与病人气道状况及吸气需要的匹配问题。