用于呼吸能量实时评估的系统和方法以及闭环控制器技术方案

一种系统、方法和非暂态计算机可读存储介质，其用于：检索呼吸参考值；经由通气机评估测试对象的呼吸值；识别所述呼吸参考值与所述测试对象的所述呼吸值之间的差；并且基于所识别的差生成设置调整值来调整对所述通气机的设置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于呼吸能量实时评估的系统和方法以及闭环控制器
在医疗保健领域中，机械通气机可以是被设计为机械地将可呼吸的空气移入并移出肺从而为生理上不能呼吸或呼吸不充分的患者提供呼吸机制的任何机器。通气机主要被用于重症监护医务工作、家庭护理以及急诊医务工作(例如，独立的单元)以及用于麻醉中(例如，麻醉机的部件)。
技术介绍
在任何给定的一天，在美国35000名患者可能使用通气机，并且全世界100000名患者可能使用通气机。如果通气机不存在几乎所有这些患者将会死亡。这些被通气患者中，大约7-10％将会经历由于系统设置中的错误和患者的肺功能评估的不准确而引起的来自通气机系统的并发症。因此，对于医学人员来说，选择各种通气机设置的合适值以便为具体患者在具体时间段提供有效的人工通气总体上是一项艰巨的任务。对通气机的设置可以涉及潮气量、呼吸率、压力读数等的值。
技术实现思路
示范性实施例涉及一种方法，所述方法用于：检索呼吸参考值；经由通气机来评估测试对象的呼吸值；识别所述呼吸参考值与所述测试对象的所述呼吸值之间的差；并且基于所识别的差来生成设置调整值以调整对所述通气机的设置。另一示范性实施例涉及一种系统，所述系统具有数据检索部件和处理部件，所述数据检索部件用于检索呼吸参考值，所述处理部件被配置为：经由通气机来评估测试对象的呼吸值；识别所述呼吸参考值与所述测试对象的所述呼吸值之间的差；并且基于所识别的差来生成设置调整值以调整对所述通气机的设置。另一示范性实施例涉及一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质包括能由处理器执行的一组指令。所述一组指令至少能用于：检索呼吸参考值；经由通气机来评估测试对象的呼吸值；识别所述呼吸参考值与所述测试对象的所述呼吸值之间的差；并且基于所识别的差来来生成设置调整值以调整对所述通气机的设置。附图说明图1示出了根据本文描述的示范性实施例的用于评估被通气患者的呼吸努力并提供适当的设置值的示范性闭环系统；图2示出了根据本文描述的示范性实施例的用于评估被通气患者的呼吸努力并提供适当的设置值的示范性方法；图3a-3d示出了根据本文描述的示范性实施例的对被测试的肺的气道阻力(R)和该肺的顺应性(C)的实时估计的示范性图形；图4a-4d示出了根据本文描述的示范性实施例的对在肺测试期间的胸肌压力(Pmus)和呼吸能量值(PoB)的实时估计的示范性图形；图5a-5d示出了根据本文描述的示范性实施例的被测试的肺的快速(例如，2秒内)实时估计R和C值的示范性图形；图6示出了根据本文描述的示范性实施例的PoB控制器的实时性能的示范性图形；图7示出了根据示范性实施例的系统的示意图。具体实施方式可以参考示范性实施例的下文描述和相关附图进一步地理解示范性实施例，其中，相似的元件以相同的附图标记被提供。示范性实施例涉及用于评估被通气患者的呼吸能量(“PoB”)的系统和方法。患者的PoB可以取决于任何数量的变量，例如但不限于，肺的质量、肺的强度等。此外，示范性系统和方法为通气机系统提供诸如系统设置和值的支持性信息。具体地，示范性系统和方法利用闭环反馈控制系统以便自动地且无创地地评估被通气患者正在做出多大努力。该努力的评估向用户(例如，临床医生、护理提供者、医院人员等)给出通气机系统的适当设置值以做出关于通气机的功能选择以及对这些功能的任何调整的决策。或者，本文描述的示范性系统和方法还可以在没有用户介入的情况下自动地执行这些功能的选择和调整。如将在下文中更详细地描述的，这些示范性系统和方法使用优化算法结合闭环控制系统来确定患者的肺变量，例如压力和容量。基于这些所确定的变量，所述系统和方法将提供对通气机设置的调整以达到期望的呼吸水平。此外，由所述系统和方法执行的所述评估允许用户容易地识别通气切断(例如，患者对通气机系统的依赖性的减小)的候选。图1示出了根据本文描述的示范性实施例的用于评估被通气患者的呼吸努力并提供适当的设置值的示范性闭环系统100。系统100的架构包括控制器110、通气机120、患者130、肺的电路模型150以及优化器170。应当注意的是，尽管图1在130处描绘了“肺测试机”，但该部件可以在医学实践期间附接于患者，或者不附接于患者以校准系统100。换言之，在系统100的性能测试和校准期间，肺测试机130可以充当患者的肺。为简单起见，图1的肺测试机可以被称为患者130。因此，系统100允许患者130的肺强度和肺质量的无创评估，同时提供对应支持信息以调整通气机120。示范性控制器110例如可以是比例积分控制器。然而，控制器110还可以是具有用于跟踪和干扰抑制的良好稳定性裕度的任何控制器。应当注意的是，尽管控制器110和通气机120被图示为系统100内的单独的部件，但这些部件可以被集成在单个部件中。图1的示范性反馈控制系统100描绘了医师190设置期望呼吸能量的参考值(PoBref)。具体地，可以将由医师190设置的PoBref值输入控制器110中。控制器110调整通气机120的设置，由此调整来自通气机的气流的值(Qvent)。当Qvent值到达患者130，患者130通过提供肺中的气流(QL)值和在Y形处的压力(PY)值140而做出响应。之后PY值140被供应到肺的电路模型150，其中，模型150转而提供由模型150计算的气流(Q模型)。电路模型150是诸如液压RC电路的简单数学模型，该数学模型基于肺的气道阻力(R)和肺的顺应性(C)实时地仿真患者130的肺。具体地，每当模型150的R和C值对应于患者130的那些值时模型150准确地仿真患者的肺。为了实时地获得患者的R和C值，示范性系统100利用优化器170的优化算法。例如，如果Q模型值和QL值不相等(例如，模型150没有仿真患者130)，则误差(errordifference)可以被供应到优化器170的优化算法。因此，优化器170可以使用该误差作为将要被最小化的目标函数160的点。由优化器170对目标函数160的及时构建可以被称为“无梯度优化”。应当注意的是，用于优化的这种特定技术仅是由优化器170使用的一个算法的范例。还能够实施任何数量的参数估计算法以便实时地提供充足的结果。不管由优化器170实施的具体算法，优化器170的输出是R和C的一组新值。之后这些新的R和C值被供应到模型150并且模型150因此被相应地更新。使用R和C值，模型150估计胸肌压力(Pmus)。例如，模型150能够基于以下方程来解出Pmus：Pmus＝QL·R+VL/C–PY。一旦估计出Pmus，则PoB在180处被计算并被提供回控制器110。例如，可以使用以下方程来计算PoB：PoB＝求积分(Pmus·QLdt)。之后，在控制器110处，将PoB的值180与由医师190设置的参考值(PoBref)进行比较。因此，从该比较确定的误差(error)向通气机120提供了用于适当调整的设置信息。对通气机120做出的调整可以由控制器110自动地执行(例如，在没有用户介入的情况下)，或者，控制器110可以向用户提供用于手动选择通气机120上的值的调整指令。如以上所描述的，示范性系统100允许用户(例如，医师190)工作在更高的策略水平上并且消除了受到通气机120的“管和旋钮”的困扰的需要。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：检索(205)呼吸参考值；经由通气机来评估(240)测试对象的呼吸值；识别(245)所述呼吸参考值与所述测试对象的所述呼吸值之间的差；并且基于所识别的差来生成(250)设置调整值以调整对所述通气机的设置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.30 US 61/618,0431.一种用于调整对通气机的设置的系统，包括：数据检索部件(707)，其用于检索呼吸能量参考值；以及处理部件(702)，其被配置为：经由所述通气机(120)来评估测试对象的呼吸能量值；识别所述呼吸能量参考值与所述测试对象的所述呼吸能量值之间的差；并且基于所识别的差来生成设置调整值以调整对所述通气机的设置。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述处理部件(702)还被配置为根据所述设置调整值来自动地调整对所述通气机(120)的所述设置。3.如权利要求1所述的系统，其中，评估所述测试对象的所述呼吸能量值包括：确定所述测试对象的肺输出压力；利用使用所述肺...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·W·什巴特，A·J·塞沃，V·赛德斯基亚，F·J·伊萨萨，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL