[发明专利]一种基于二次规划的机械通气中呼吸系统特征估算的方法

说明书

本发明属于一种机械通气中呼吸系统特征估算的方法，具体涉及一种基于二次规划的机械通气中呼吸系统特征估算的方法，对压力支持或压力控制通气中的呼吸系统特征和患者自主呼吸作用进行估算的方法。其步骤包括，在压力支持或压力控制通气模式下，在患者端采集气道压力信号和流量信号，利用得到气道压力、流量曲线，先对患者自主呼吸作用的变化趋势进行预判，再把患者自主呼吸作用趋势作为约束条件，进行二次规划实现呼吸系统特征和患者作用同时估算。

技术领域

本发明属于一种机械通气中呼吸系统特征估算的方法，具体涉及一种基于二次规划方法，对压力支持或压力控制通气中的呼吸系统特征和患者作用进行估算的方法。

背景技术

对于机械通气的呼吸系统特征估算这一问题，现有的吸气阻断法只适用于不存在自主呼吸的情况且无法实时进行，其只能在容量控制模式下进行，需要对患者进行呼吸肌松弛，且会干扰对患者的机械通气；以最小二乘法为基础的线性回归算法以及各类改进可以进行实时的估计但是只适用于不存在自主呼吸的情况；用食道压法测量食道压代替呼吸肌的等效压力或用膈肌电法适用于存在自主呼吸的情况也可以实时监测但是有创；要对存在自主呼吸的患者进行实时、无创的呼吸系统特征和患者作用进行估算，虽有研究利用约束优化算法开展了探索，但是其对呼吸系统特征和患者作用的约束限于利用生理上最大最小范围进行约束，或根据生理知识的一般推测约束患者作用的变化趋势。

本发明公开的方法，利用患者端采集的气道压力、流量曲线的特征点，对患者作用的变化趋势进行预判，联合对呼吸系统其他特征的约束，作为二次规划的约束条件估算呼吸系统特征和患者作用。使得应用于压力支持或压力控制通气模式的二次规划算法更加坚强。

发明内容

本发明寻求构建一种机械通气中呼吸系统特征估算的方法，通过对气道压力、流量波形特征的识别，本发明提供了一种基于二次规划方法，对压力支持或压力控制通气中的呼吸系统特征和患者作用进行估算的方法。

其步骤包括，在压力支持或压力控制通气模式下，在患者端采集气道压力信号和流量信号，利用得到的气道压力、流量曲线的特征，对患者作用的变化趋势进行预判，联合对呼吸系统其他特征的约束，作为二次规划的约束条件估算呼吸系统特征和患者作用。

进一步，如上所述的气道压力信号的采集是在呼吸机以压力支持或压力控制通气模式对患者进行无创通气的同时，在呼吸机与病患相连的管路上位于患者口端附近设置压力传感器和流量传感器，采集呼吸系统气道中的压力和流量信号；

进一步，如上所述的气道压力和流量曲线的特征，是通过压力传感器和流量传感器实时采集到呼吸系统气道的压力、流量信号，得到实时的压力波形、流量波形曲线，对压力波形曲线和流量波形曲线提取的5个时间点特征，包括压力上升到平稳(A)、平稳到下降(B)、下降到平稳(C)的拐点，流量波形下降拐点(D)、最低点(E)；

进一步，如上所述的对患者作用的变化趋势进行预判，是指假设患者作用从吸气时刻开始负向增大，在流量达到下降拐点(D)即流量达正向最大值时，患者的吸气作用达到最大；然后患者的吸气作用开始负向减小，在压力达到上升到平稳拐点(A)时归零；接着在压力的平稳到下降拐点(B)时，患者作用开始正向增大，在流量达到最低点(E)即负向最低点时，患者作用达到最大；然后患者作用开始减小，在压力下降到平稳拐点(C)时归零。

进一步，如上所述的联合对呼吸系统其他特征的约束，作为二次规划的约束条件估算呼吸系统特征和患者作用，包括呼吸系统模型、呼吸系统特征和患者作用约束两方面。利用常用且有效的单弹性腔一阶线性呼吸力学模型；求解后述代价函数的最小值，代价函数为实际的口端压力和由阻力、弹性、患者作用估计值计算的口端压力之间的分时刻差值的平方和；设定二次规划中的约束条件为：对于阻力、弹性、患者作用的最大最小范围的约束为生理上最大最小范围；对于患者作用变化趋势的约束为前述预判的患者作用的变化趋势。

附图说明

图1说明了所公开的估算方法的流程。