用以改善婴儿呼吸的随机刺激制造技术

发明专利技术人已经开发出用于向患者提供随机刺激以改善其呼吸的系统和方法。例如，发明专利技术人已发现了被供氧的婴儿改善他们的呼吸包括通过在随机的、机械刺激期间减少去氧饱和总量。先前认为，随机刺激只能通过鼓励主动起搏器活动来改善呼吸。因此，发明专利技术人已经开发出改善婴儿呼吸的系统和方法。

Random stimulation to improve breathing in infants

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用以改善婴儿呼吸的随机刺激相关申请的交叉引用本申请要求于2017年8月16日提交的题为“StochasticStimulationtoImprovingInfantRespiration”的美国专利申请No.62/546,401的优先权，其内容通过引用合并于本文中。关于联邦赞助研究的声明本专利技术是在美国国家科学基金会给予的拨款No.IIS-1401711的政府支持下完成的。政府在本专利技术中具有某些权利。
本专利技术涉及使用随机刺激来改善婴儿呼吸的方法和系统。
技术介绍
婴儿通常具有不规则的呼吸模式，该不规则的呼吸模式在呼吸时具有周期性的和零星的暂停，更一般地被称为“呼吸暂停(apnea)”。分析呼吸模式的一种方式是使用呼吸之间的时间区间，也被称为“呼吸间区间”或“IBI”。早产儿的呼吸模式高度不规则，其呼吸测量值具有迅速变化。在试图量化早产儿呼吸的变化性时，已使用了标准的统计量度，诸如呼吸间区间的平均值和方差。然而，仅呼吸间区间的测量并不能揭示问题的整个严重程度。自发性呼吸早产儿和一些成熟的婴儿遭受呼吸暂停事件的影响，从而导致危险的低氧发作、缺氧以及心律下降、心动过缓。已知的是，即使呼吸机使婴儿的呼吸模式稳定，并且由此使其呼吸间区间稳定，但这些依赖呼吸机的婴儿也遭受缺氧和心动过缓时段的影响。有人认为，呼吸暂停事件和呼吸功能不良也可能是婴儿猝死综合症的促成因素。即使不是致命的，也认为呼吸暂停事件和呼吸功能不良可能会带来许多不利后果，诸如延长住院时间、延迟婴儿的认知和执行能力发展，或者甚至对婴儿造成不可挽回的伤害。婴儿期的这些呼吸暂停事件可能会影响个体长达其整个寿命。
技术实现思路
专利技术人已经开发出用于向患者提供随机刺激以改善其呼吸的系统和方法。例如，专利技术人发现被供氧的婴儿改善了他们的呼吸，包括通过在随机的、机械刺激期间减少去氧饱和总量。先前认为，随机刺激只能通过鼓励主动起搏器活动来改善呼吸。特别地，专利技术人已经实行了一项临床研究，该研究检验了以下假设：随机刺激可以提供超过呼吸起搏器神经元驱动的鼓励的附加益处。在研究过程中，不依赖起搏器驱动的依赖呼吸机的婴儿被放在具有30分钟开/关循环的床垫上。依赖呼吸机的婴儿是感兴趣的群体，因为即使他们的呼吸速度被机器稳定，他们也可能遭受缺氧和氧不稳定性发作的情况。在初步分析中，在与非刺激时期相比时，刺激将缺氧的持续时间减少了30％(p＝0.04)，并且将氧合作用(SaO2)的方差减少了20％(p＝0.025)。这是一个新颖的发现，因为先前的效果被认为纯粹是由鼓励起搏器驱动所引起的。根据另一个实施例，一种用于通过减少去氧饱和时间的总量来改善患者的呼吸的方法。在其他示例中，公开了一种预防呼吸暂停或缺氧事件的方法，该方法包括以下动作：从受试者接收生理数据，分析接收到的生理数据以检测即将发生的呼吸暂停事件或即将发生的缺氧事件中的至少一个，以及向受试者施加刺激以抑制即将发生的呼吸暂停或即将发生的缺氧事件的发生。该生理数据包括呼吸数据。该分析包括使用点过程模型和受试者的全身运动数据。在预确定条件的发生之后发生刺激。根据另一个实施例，一种用于抑制呼吸暂停或缺氧事件的发生的方法包括以下动作：从受试者接收生理数据，分析接收到的生理数据以检测即将发生的呼吸暂停事件或即将发生的缺氧事件中的至少一个，以及向受试者施加刺激以抑制即将发生的呼吸暂停或即将发生的缺氧事件的发生。该生理数据包括血液循环数据。该分析包括使用点过程模型和受试者的全身运动数据。在预确定条件的发生之后发生刺激。根据又另一个实施例，一种用于抑制呼吸暂停事件或缺氧事件的系统包括分析模块和刺激机构。该分析模块被配置成从受试者接收生理数据并且实时分析接收到的生理数据。该生理数据包括心脏数据。该分析包括使用点过程模型来检测即将发生的呼吸暂停事件或即将发生的缺氧事件中的至少一个，并且进一步包括使用点过程模型和受试者的全身运动数据。该刺激机构可操作地耦合到分析模块。该刺激机构被配置成向受试者施加刺激。所施加的刺激抑制了即将发生的呼吸暂停事件或即将发生的缺氧事件。根据又另一个实施例，一种用于抑制呼吸暂停事件或缺氧事件的系统包括分析模块和刺激机构。该分析模块被配置成从受试者接收生理数据并且实时分析接收到的生理数据。该生理数据包括呼吸数据。该分析包括使用点过程模型来检测即将发生的呼吸暂停事件或即将发生的缺氧事件中的至少一个，并且进一步包括使用点过程模型和受试者的全身运动数据。该刺激机构可操作地耦合到分析模块。该刺激机构被配置成向受试者施加刺激。所施加的刺激抑制了即将发生的呼吸暂停事件或即将发生的缺氧事件。根据又另一个实施例，一种系统可以改善患者的呼吸功能，并且该系统可以包括压力支持系统和控制器。该压力支持系统可以被配置成向患者提供可吸入空气。控制器可以被配置成接收机械刺激信号。控制器然后可以基于从接收到的机械刺激信号中导出一组参数来提供确定更改信号。控制器然后可以基于更改信号来调节压力支持系统的气压。在一些示例中，可以基于被用来预测即将到来的呼吸状态的呼吸功能的测量来自动地调节机械刺激信号。在一些示例中，确定更改信号可以进一步包括：计及患者的最佳氧饱和度。在一些示例中，该调节可以与机械刺激信号协调。鉴于参考附图对各种实施例的详细描述，本专利技术的附加方面对于本领域普通技术人员将是显而易见的，在下面提供对附图的简要描述。附图说明图1A图示了模拟数据的呼吸间区间。图1B是由点过程模型使用图1A的数据所估计的瞬时方差。图2示出了根据图1A的模拟数据导出的时间重新定标的分位数的Kolmogorov-Smirnov图。图3A是来自新生大鼠的一次连续记录的示例。图3B是使用点过程模型的图3A中数据的所计算的方差。图4A示出了针对新生大鼠的数据导出的时间重新定标的分位数的Kolmogorov-Smirnov图。图4B示出了图4A的新生大鼠数据的自相关图。图4C示出了针对第二只新生大鼠的数据导出的时间重新定标的分位数的Kolmogorov-Smirnov图。图4D示出了图4C的第二只新生大鼠数据的自相关图。图5A示出了人类婴儿呼吸间区间的一个连续记录。图5B示出了使用点过程算法的图5A中的数据的所计算的方差。图6A示出了图5A的婴儿数据的Kolmogorov-Smirnov图。图6B示出了第二婴儿数据的Kolmogorov-Smirnov图。图6C示出了第三婴儿数据的Kolmogorov-Smirnov图。图6D示出了第四婴儿数据的Kolmogorov-Smirnov图。图7A示出了当发起刺激时呼吸间区间方差随时间推移的示例。图7B示出了当刺激终止时呼吸间区间方差随时间推移的示例。图8A示出了用以实时监测生理不稳定性的算法700的流程图。图8B示出了根据一个实施例的用以监测随时间推移呼吸中的不稳定性并控制刺激的系统。图9描绘了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于减少患者呼吸期间的缺氧和血氧不足的方法，所述方法包括：/n在患者附近提供机械刺激器；以及/n使用所述机械刺激器向所述患者施加机械刺激，以减少所述患者体验到的缺氧量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170816 US 62/546,4011.一种用于减少患者呼吸期间的缺氧和血氧不足的方法，所述方法包括：
在患者附近提供机械刺激器；以及
使用所述机械刺激器向所述患者施加机械刺激，以减少所述患者体验到的缺氧量。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述机械刺激是连续地施加的。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述机械刺激是周期性地施加的。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述机械刺激是基于来自呼吸传感器的反馈而自动调节的。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述调节是机械刺激的量值、频率或持续时间之一。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，基于被用来预测即将到来的呼吸状态的呼吸功能的测量来自动地调节所述机械刺激。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，以30分钟的开关区间施加所述机械刺激。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述机械刺激的频率在30–60Hz之间。


9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述机械刺激的强度为12um+/-10％RMS。


10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述患者依赖呼吸机。


11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述患者是健康婴儿。


12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述机械刺激器包括以下各项中的至少一项：
扬声器、压电刺激器、脉冲空气机构、液压机构或电磁致动器。


13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述机械刺激被施加到患者的胸部。


14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
接收从与所述患者有关的血液氧合传感器输出的数据；
分析所述数据以确定血液氧合水平；以及
响应于所述血液氧合水平来修改所述机械刺激的频率。


15.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
从所述患者接收生理数据；
分析所述生理数据以确定所述患者的体重；以及
响应于所述患者的体重来修改所述机械刺激的频率。


16.一种用于改善患者的呼吸功能的系统，所述系统包括：
包括主动区的床垫；
机械刺激器，其连接到所述主动区；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·B·尼米，D·佩达法，
申请(专利权)人：哈佛学院院长等，马萨诸塞大学，
类型：发明
国别省市：美国;US