在机械通气期间确定神经肌肉效率制造技术

本公开内容涉及用于确定正通过呼吸设备(1)进行机械通气的患者(3)的包括神经机械效率[NME]的至少一个生理参数的方法、计算机程序和呼吸设备。这通过以下操作来实现：在以第一通气辅助水平和不同的第二通气辅助水平对患者进行通气期间，获得(S2，S4)患者(3)的气道压力(Paw)的样本、患者流量(

Determining neuromuscular efficiency during mechanical ventilation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在机械通气期间确定神经肌肉效率
本专利技术总体涉及机械通气领域。更具体地，本专利技术涉及用于确定机械通气的患者的包括神经机械效率(NME)的生理参数的呼吸设备、方法和计算机程序。
技术介绍
例如借助于机械通气机，可以使用机械通气为自主呼吸患者提供通气辅助。近年来，已经发展了用于神经调节通气的技术，即，通过基于至少指示患者希望吸气和/或呼气的时间点的生物电信号控制通气机的呼吸气体供应来使由通气机提供给患者的通气模式适应于患者的呼吸努力的技术。这样的技术的示例是现在临床上成熟的神经调节通气辅助(NAVA)技术。呼吸的动作由大脑的呼吸中枢控制，大脑的呼吸中枢决定每次呼吸的特征，包括时间和大小。呼吸中枢沿着膈神经发送信号，刺激膈肌细胞，从而导致肌肉收缩和膈穹顶下降。结果，气道中的压力下降，从而致使空气流入肺部。关于NAVA，捕获膈的电活动(Eadi)，将膈的电活动馈送至支持NAVA的通气机，并用于与患者自身的呼吸努力同步且成比例地辅助患者的呼吸。由于通气机和膈的工作由同一信号控制，因此膈与支持NAVA的通气机之间的耦合同时进行。神经调节通气辅助的挑战是在机械通气辅助与患者自身的吸气肌均对吸气有贡献时充分地确定患者的呼吸肌的去负荷水平或患者对吸气的贡献。尽管已经提出了用于预测患者呼吸肌的去负荷以及由患者的呼吸系统引起的阻力负荷和弹性负荷的方法，但是它们仍然存在未能示出患者的神经努力并且忽略了患者的肌无力的影响的缺点。Bellani等在“Estimationofpatient’sinspiratoryeffortfromtheelectricalactivityofthediaphragm”,CritCareMed.2013年6月；41(6):1483-91.doi:10.1097/CCM.0b013e31827caba0中解决了这个挑战。Bellani等提出了将由呼吸肌产生的压力与膈的电活动(Eadi)相关联以在呼气阻塞期间根据Eadi和气道压力来计算的指数，以估计患者的吸气努力。该指数(Bellani等将其称作Pmusc/Eadi指数)是将Eadi与由膈产生的压力相关联的比例系数，并因此构成膈的神经机械效率(NME)的量度。在下文中将把呼吸肌的电活动与呼吸肌产生的压力相关联的这个指数和其他指数称为NME。与Bellani等人公开的方法相关联的问题是：该方法依赖于呼气阻塞操作。阻塞操作是会降低正在进行的通气治疗的效率并且对通气的患者造成不适的相当剧烈的干预。此外，尽管是有用的近似，但是在阻塞操作期间静态确定的NME指数不是在正常动态状况下对呼吸肌的神经机械效率的精确测量。上述挑战也由Sinderby在美国专利第8,720,441号“Determiningpatient-ventilatorbreathcontributionindexinspontaneouslybreathingmechanicallyventilatedpatients”中解决。Sinderby公开了如下方法：该方法用于基于患者在没有机械通气辅助的情况下产生吸气体积的效率与患者在有机械通气辅助的情况下产生吸气体积的效率之间的关系来确定患者-通气机呼吸贡献(PVBC)指数。更具体地，基于吸气期间患者的呼吸肌(例如膈)的电活动和患者的吸气体积例如潮气吸气体积来确定PVBC指数。通过将无通气辅助期间潮气吸气体积与患者的呼吸肌的电活动之间的比率与通气辅助期间潮气吸气体积与患者的呼吸肌的电活动之间的比率进行比较来确定PVBC指数。与Sinderby中公开的方法相关联的问题是：该方法需要确定无呼吸辅助(零辅助)期间患者呼吸肌的电活动。这意味着该方法需要间歇性的无通气辅助或几乎没有通气辅助的时段。因此，不能总是在确保对患者进行适当通气治疗的同时执行该方法。因此，需要使得能够动态地确定NME而无需阻塞操作、零辅助操作或其他积极干预的替选方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于确定机械通气的自主呼吸患者的神经机械效率(NME)的设备和方法。特别地，本专利技术的目的是提供用于动态地即在非静态状况期间确定NME，以获得比在静态状况期间例如在阻塞操作期间获得的NME值更充分地反映患者的呼吸肌的真实神经机械效率的NME值的设备和方法。本专利技术的另一个目的是提供能够在患者的正在进行的通气治疗期间确定NME并且对患者和正在进行的治疗的影响最小的设备和方法。本专利技术的又一个目的是提供能够确定患者呼吸系统的阻力状态和弹性状态并且对患者和正在进行的治疗的影响最小的设备和方法。根据本公开内容的一个方面，通过一种用于确定被连接至向患者提供通气辅助的呼吸设备的患者的包括NME的至少一个生理参数的方法来满足这些目的和其他目的。该方法包括以下步骤：在以第一通气辅助水平和至少不同的第二通气辅助水平对患者进行通气期间，获得患者的气道压力的样本、患者流量的样本、由患者流量引起的肺容积的变化的样本以及呼吸肌的电活动的样本。第一通气辅助水平和至少第二通气辅助水平均可以在零通气辅助水平以上，并且也在通过呼吸设备仅向患者施加呼气末正压(PEEP)而提供的任何通气辅助水平以上。该方法还包括以下步骤：根据以不同的通气辅助水平获得的气道压力的样本、患者流量的样本、肺容积的变化的样本和呼吸肌的电活动的样本来确定包括NME的至少一个生理参数。所提出的方法使得能够在相对高的通气辅助水平即在超过零辅助水平和PEEP辅助水平的通气辅助水平期间进行NME确定，并且可以在患者的正在进行的通气治疗期间动态地执行所提出的方法。这与根据现有技术的需要阻塞操作或至少间歇性的零辅助通气或PEEP辅助通气的时段的方法形成对比。因此，所提出的方法使得能够动态且准确地确定NME，同时对通气患者造成较少不适。使用所提出的原理的NME确定所需的相对小的干预使得该方法能够比根据现有技术的相应方法更频繁地执行。此外，患者安全性增加，因为可以在比以前更高的通气辅助水平下确定NME，从而使得能够在对患者的充分通气治疗期间确定NME。通常在以第一通气辅助水平输送至患者的至少一次呼吸期间和在以第二通气辅助水平输送至患者的至少一次呼吸期间获得样本。可以在吸气和/或呼气期间获得样本。优选地，至少在吸气期间获得样本，在这种情况下，患者流量是呼吸气体的吸气流量，并且肺容积的变化是由吸气流量引起的肺容积的增加。在呼气期间获得样本的情况下，患者流量是呼气气体的呼气流量，并且肺容积的变化是由呼气流量引起的肺容积的减少。可以在吸气期间和呼气期间获得样本。对NME的确定可以包括针对NME求解这样的方程：所述方程描述NME、气道压力、患者流量、肺容积变化(即由患者流量引起的肺容积的变化)、呼吸肌的电活动与患者的呼吸系统的阻力和弹性之间的关系。例如，可以通过以下操作来确定NME：将多组样本插入方程中以形成超定方程组并且针对NME和患者的呼吸系统的气道阻力与弹性中的任一者或两者来求解超定方程组。优选地，针对所有参数NME、R和E来求解超定方程组，从而提供对患者的呼吸系统的阻力状态和弹性状态以及患者的神经机械效率的同时确定。方程优选地基于以下关系：其中，Paw是气道压力；P0是吸气开始或呼气结束时的肺压力(即，当V＝0时)；R和E分别是患者的呼吸系统的阻力和弹性；是患者流量，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算机实现的方法，用于确定被连接至向患者(3)提供通气辅助的呼吸设备(1)的所述患者的包括神经机械效率[NME]的至少一个生理参数，其特征在于以下步骤：在以第一通气辅助水平和不同的第二通气辅助水平对所述患者进行通气期间，获得(S2，S4)所述患者(3)的气道压力(Paw)的样本、患者流量

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种计算机实现的方法，用于确定被连接至向患者(3)提供通气辅助的呼吸设备(1)的所述患者的包括神经机械效率[NME]的至少一个生理参数，其特征在于以下步骤：在以第一通气辅助水平和不同的第二通气辅助水平对所述患者进行通气期间，获得(S2，S4)所述患者(3)的气道压力(Paw)的样本、患者流量的样本、由所述患者流量引起的肺容积(V)的变化的样本以及呼吸肌的电活动的样本，以及根据以不同的通气辅助水平获得的所述气道压力的样本、所述患者流量的样本、所述肺容积的变化的样本和所述呼吸肌的电活动的样本，来确定(S5)包括NME的所述至少一个生理参数。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一通气辅助水平和至少所述第二通气辅助水平均在零通气辅助水平以上，并且在通过所述呼吸设备可能向所述患者施加呼气末正压而提供的任何通气辅助水平以上。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，确定所述至少一个生理参数包括：针对NME来求解描述NME、气道压力、患者流量、肺容积变化、呼吸肌的电活动与所述患者(3)的呼吸系统的弹性(E)和顺应性(C)中的任一者以及阻力(R)之间的关系的方程。4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定所述至少一个生理参数包括：将多组所述样本插入所述方程中以形成超定方程组，并且针对NME以及所述患者(3)的所述呼吸系统的所述阻力(R)、所述弹性(E)和所述顺应性(C)的任意组合来求解所述超定方程组。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述方程基于如下关系：其中，Paw是所述气道压力，P0是吸气开始或呼气结束时的肺压力，R和E分别是所述呼吸系统的所述阻力和所述弹性，是所述患者流量，V是由所述患者流量引起的所述肺容积的变化，NME是所述呼吸肌的所述神经机械效率，并且Em是所述呼吸肌的所述电活动，或者所述方程基于如下关系：其中，C是所述呼吸系统的所述顺应性。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二通气辅助水平比所述第一通气辅助水平高至少10％，更优选地至少20％，最优选地至少30％。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述呼吸肌是所述患者的膈。8.根据权利要求7所述的方法，其中，在以神经调节通气辅助[NAVA]通气模式对所述患者进行通气期间执行所述方法，其中在所述NAVA通气模式下，由所述呼吸设备与所述膈的电活动同步且成比例地向所述患者提供通气辅助。9.根据权利要求8所述的方法，包括通过改变NAVA增益[NAVAg]来在所述第一通气辅助水平与至少所述第二通气辅助水平之间自动切换的步骤，其中所述NAVA增益确定提供给所述患者(3)的通气辅助相对于所述膈的电活动的比例。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：基于所确定的NME来自动控制由所述呼吸设备(1)提供给所述患者(3)的通气辅助的水平和/或自动生成警报信号。11.一种计算机程序，用于确定被连接至向患者(3)提供通气辅助的呼吸设备(1)的所述患者的包括NME的至少一个生理参数，所述计算机程序包括计算机可读代码段，所述计算机可读代码段在由所述呼吸设备的控制计算机(15)执行时使所述呼吸设备：在以第一通气辅助水平和至少不同的第二通气辅助水平对所述患者进行通气期间，获得所述患者(3)的气道压力(Paw)的样本、患者流量的样本、由所述患者流量引起的肺容积(V)的变化的样本以及呼吸肌的电活动的样本，以及根据以不同通气辅助水平获得的所述气道压力的样本、所述患者流量的样本、所述肺容积的变化的样本和所述呼吸肌的电活动的样本，来确定包括NME的所述至少一个生理参数。12.一种呼吸设备(1)，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：芒努斯·哈尔巴克，
申请(专利权)人：马奎特紧急护理公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE