CN106456923B - 用于控制机械肺通气的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于控制机械肺通气的方法。该方法可以包括：间歇地将患者的气道压力从基本恒定的高基线压力水平转换至基本恒定的低基线压力，并且反之亦然，这样使得该患者在高和低基线压力水平下均能够自主呼吸；检测该患者在间歇地转换气道压力的转换事件之前紧接着的触发时间窗内的吸气努力；将基线压力维持在其中检测出该吸气努力的水平，这样使得该患者可以完成吸气‑呼气周期；并且在延迟时间之后转换该基线压力水平。

Description

用于控制机械肺通气的方法
技术领域
本披露总体上涉及向需要呼吸支持的患者提供肺通气辅助，并且更具体地涉及一种用于控制气道压力释放通气以向患者递送呼吸周期的方法，从而以同步方式提供从在功能残气量(FRC)之上和之下的体积中的CO2去除。
背景技术
需要肺通气支持的患者通常被连接至机械呼吸机，机械呼吸机施加正压力以将空气与氧的体积混合气吹入肺中。典型地，间歇地施加正吸气压力(PIP)周期，并且患者呼气至基线压力，也称作呼气末正压通气(PEEP)，该压力通常高于大气压。在具有受损的肺机械功能的患者中，由吸气压力(PIP)和呼气压力(PEEP)的总和得到的峰值压力可导致升高的压力，而这可对患者的呼吸***造成危害。
概述
主题技术的多个方面涉及一种能够增强气道压力释放通气(APRV)模式的方法。根据某些方面，提供了一种用于控制患者的人工肺通气的方法，其中正压力周期(例如，强制性或自主性的)与两个压力水平之间的PEEP的转换/改变以避免重叠、改进患者舒适度以及提供高于和低于基线FRC的通气的方式同步。
根据某些方面，提供了一种用于控制患者的人工肺通气的方法。该方法可允许操作人员以清晰且简单的方式监测通气数据/信息/曲线，这样使得操作人员可以正确地调整呼吸机参数，从而改进患者舒适度。
根据某些方面，提供了一种用于控制患者的人工肺通气的方法，该方法最小化或至少降低与呼气流量和呼气量的不希望的增加、气体捕集以及CO2再呼吸相关的风险。
根据某些方面，提供了一种用于控制患者的人工肺通气的方法，该方法能够增加通气效率并且最小化或至少降低肺应激损伤的风险。
根据某些方面，提供了一种用于向需要肺通气支持的患者递送呼吸周期的方法，该方法能够***：(i)高于基线压力的正压力周期，从而促进高于功能残气量-FRC的CO2去除；以及(ii)相对于基线压力的负压力周期，以从FRC中去除CO2，从而允许监测高于FRC的潮气量和FRC的潮气量二者。
主题技术的不同方面可以通过一种用于控制机械肺通气的方法来实现，该方法包括：(i)向患者的气道供应呼吸气体；(ii)间歇地将该患者的气道压力从基本恒定的高基线压力水平转换至基本恒定的低基线压力，并且反之亦然，该患者在高和低基线压力水平下均能够自主呼吸；(iii)检测该患者在先前步骤的转换事件之前紧接着的触发时间窗内的吸气努力；(iv)允许该患者在完成吸气-呼气周期的同时将基线压力维持在其中在先前步骤中检测出吸气努力的水平；以及(v)在延迟时间之后转换基线压力水平。
在某些实施例中，可以预设延迟时间和触发时间窗二者。
在某些实施例中，该方法可进一步包括：从触发时间窗内呼气的开始测量呼气流量；将所测量的呼气流量与流量触发预设水平进行比较；并且如果所测量的呼出流量等于或小于流量触发预设水平，在延迟时间之后转换基线压力水平。在一些实施方案中，将延迟时间设置成允许呼气流量的预设百分比与流量触发预设水平相关。
在某些实施例中，在基线压力水平从高水平至低水平的转换中，可将该方法应用于自主呼吸周期。在此类实施例中，该方法可以包括(例如，在基本恒定的高基线压力水平下在预设的触发时间窗内)：打开呼吸机的流量阀以维持患者的吸气；并且同时保持该呼吸机的呼气阀关闭，以将基线压力水平维持在基本恒定的高基线压力水平处。在此类实施例中，该方法可以进一步包括：控制呼气阀的打开，以允许在高基线压力水平下完成呼气；并且在该延迟时间之后打开呼气阀，以将基线压力水平从基本恒定的高基线压力水平释放至基本恒定的低基线压力水平。
在某些实施例中，在基线压力水平从低水平至高水平的转换中，可将该方法应用于自主呼吸周期。在此类实施例中，该方法可以包括(例如，在基本恒定的低基线压力水平下在预设的触发时间窗内)：打开呼吸机的流量阀以维持患者的吸气；并且同时保持该呼吸机的呼气阀关闭，以将基线压力水平维持在基本恒定的低基线压力水平处。在此类实施例中，该方法可以进一步包括：在基本恒定的低基线压力下控制呼气阀的打开；在预设的延迟时间之后打开该流量阀，以将基线压力水平从该基本恒定的低基线压力恢复至该基本恒定的高基线压力。
在某些实施例中，该方法可以进一步包括在自主呼吸周期中向患者供应支持压力，该支持压力在呼吸机的压力支持通气(PSV)模式中进行设置。
在某些实施例中，在基线压力水平从高水平至低水平的转换中，可将该方法应用于压力支持通气周期。在此类实施例中，该方法包括以下步骤(例如，在基本恒定的高基线压力水平下在预设的触发时间窗内)：打开呼吸机的流量阀以将压力增加至该支持压力的设定值，所述值高于高基线压力；并且同时保持该呼吸机的呼气阀关闭。在此实施例中，该方法进一步包括以下步骤：在基本恒定的高基线压力下控制呼气阀的打开；并且在预设的延迟时间之后打开呼气阀，以将基线压力水平从基本恒定的高基线压力释放至基本恒定的低基线压力。
在某些实施例中，在基线压力水平从低水平至高水平的转换中，可将该方法应用于压力支持通气周期。在此类实施例中，该方法可以包括(例如，在基本恒定的低基线压力水平下在预设的触发时间窗内)：打开呼吸机的流量阀以将压力增加至该支持压力的设定值，该值高于低基线压力；并且同时保持该呼吸机的呼气阀关闭。在此类实施例中，该方法可以进一步包括：在基本恒定的低基线压力下控制呼气阀的打开；并且在预设的延迟时间之后打开流量阀，以将基线压力水平从基本恒定的低基线压力恢复至基本恒定的高基线压力。
例如根据以下描述的多个方面说明主题技术。为了方便，主题技术的各个方面的不同实例以编号的条项或实施例(1、2、3，等等)进行描述。这些方面正如实例所提供的并且不限制主题技术。应当指出的是，从属条项中的任何一项可按照任意组合方式彼此组合或与一项或多项其他独立条项进行组合，以形成一项独立条项。以下是在此呈现的一些实施例的非限制性概述：
条项1.一种用于控制机械肺通气的方法，该方法包括：向患者的气道供应呼吸气体；间歇地将该患者的气道压力从基本恒定的高基线压力水平转换至基本恒定的低基线压力，并且反之亦然，这样使得该患者在高和低基线压力水平下均能够自主呼吸；检测该患者在间歇地转换气道压力的转换事件之前紧接着的触发时间窗内的吸气努力；将基线压力维持在其中检测出该吸气努力的水平，这样使得该患者可以完成吸气-呼气周期；并且在延迟时间之后转换该基线压力水平。
条项2.根据条项1或其他条项中任一项所述的方法，其中该延迟时间是预设的。
条项3.根据条项1或其他条项中任一项所述的方法，该方法进一步包括：从触发时间窗内呼气的开始测量呼气流量；将所测量的呼气流量与流量触发预设水平进行比较；并且当所测量的呼出流量等于或小于流量触发预设水平时，在延迟时间之后转换基线压力水平。
条项4.根据条项3或其他条项中任一项所述的方法，其中将延迟时间设置成允许呼气流量的预设百分比与流量触发预设水平相关。
条项5.根据条项1或其他条项中任一项所述的方法，其中该触发时间窗是预设的。
条项6.根据条项1或其他条项中任一项所述的方法，该方法进一步包括：在基本恒定的高基线压力水平下在预设的触发时间窗内，打开呼吸机的流量阀以维持患者的吸气；并且同时保持该呼吸机的呼气阀关闭，以将基线压力水平维持在基本恒定的高基线压力水平处。
条项7.根据条项6或其他条项中任一项所述的方法，该方法进一步包括：控制呼气阀的打开，以允许在高基线压力水平下完成呼气；并且在该延迟时间之后打开呼气阀，以将基线压力水平从基本恒定的高基线压力水平释放至基本恒定的低基线压力水平。
条项8.根据条项1所述的方法，该方法进一步包括：在基本恒定的低基线压力水平下在预设的触发时间窗内，打开呼吸机的流量阀以维持患者的吸气；并且同时保持该呼吸机的呼气阀关闭，以将基线压力水平维持在基本恒定的低基线压力水平处。
条项9.根据条项8或其他条项中任一项所述的方法，该方法进一步包括：在基本恒定的低基线压力下控制呼气阀的打开；并且在预设的延迟时间之后打开流量阀，以将基线压力水平从基本恒定的低基线压力恢复至基本恒定的高基线压力。
条项10.根据条项1或其他条项中任一项所述的方法，该方法进一步包括在自主呼吸周期中向患者供应支持压力，该支持压力在呼吸机的压力支持通气模式中进行设置。
条项11.根据条项10或其他条项中任一项所述的方法，该方法进一步包括：在基本恒定的高基线压力水平下在预设的触发时间窗内，打开呼吸机的流量阀以将压力增加至该支持压力的设定值，所述值高于高基线压力；并且同时保持该呼吸机的呼气阀关闭。
条项12.根据条项11或其他条项中任一项所述的方法，该方法进一步包括：在基本恒定的高基线压力下控制呼气阀的打开；并且在预设的延迟时间之后打开呼气阀，以将基线压力水平从基本恒定的高基线压力释放至基本恒定的低基线压力。
条项13.根据条项10或其他条项中任一项所述的方法，该方法进一步包括：在基本恒定的低基线压力水平下在预设的触发时间窗内，打开呼吸机的流量阀以将压力增加至该支持压力的设定值，所述值高于低基线压力；并且同时保持该呼吸机的呼气阀关闭。
条项14.根据条项13或其他条项中任一项所述的方法，该方法进一步包括：在基本恒定的低基线压力下控制呼气阀的打开；并且在预设的延迟时间之后打开流量阀，以将基线压力水平从基本恒定的低基线压力恢复至基本恒定的高基线压力。
条项15.一种用于控制机械肺通气的***，该***包括：一个或多个处理器；以及存储器，该存储器包括指令，当由所述一个或多个处理器执行所述指令时，所述指令使得所述一个或多个处理器：向患者的气道供应呼吸气体；间歇地将该患者的气道压力从基本恒定的高基线压力水平转换至基本恒定的低基线压力，并且反之亦然，这样使得该患者在高和低基线压力水平下均能够自主呼吸；检测该患者在间歇地转换气道压力的转换事件之前紧接着的触发时间窗内的吸气努力；将基线压力维持在其中检测出该吸气努力的水平，这样使得该患者可以完成吸气-呼气周期；并且在延迟时间之后转换基线压力水平。
条项16.一种机器可读介质，该机器可读介质包括存储于其中的指令，所述指令当由机器执行时使得该机器执行操作，该机器可读介质包括：用于向患者的气道供应呼吸气体的指令；用于以下操作的指令：间歇地将该患者的气道压力从基本恒定的高基线压力水平转换至基本恒定的低基线压力，并且反之亦然，这样使得该患者在高和低基线压力水平下均能够自主呼吸；用于检测该患者在间歇地转换气道压力的转换事件之前紧接着的触发时间窗内的吸气努力的指令；用于以下操作的指令：将基线压力维持在其中检测出该吸气努力的水平，这样使得该患者可以完成吸气-呼气周期；以及用于在延迟时间之后转换基线压力水平的指令。
条项17.根据条项16或其他条项中任一项所述的机器可读介质，该机器可读介质进一步包括：用于从触发时间窗内呼气的开始测量呼气流量的指令；用于将所测量的呼气流量与流量触发预设水平进行比较的指令；以及用于当所测量的呼出流量等于或小于流量触发预设水平时在延迟时间之后转换基线压力水平的指令。
条项18.根据条项16或其他条项中任一项所述的机器可读介质，该机器可读介质进一步包括：用于在基本恒定的高基线压力水平下在预设的触发时间窗内打开呼吸机的流量阀以维持患者的吸气的指令；以及用于同时保持该呼吸机的呼气阀关闭以将基线压力水平维持在基本恒定的高基线压力水平处的指令。
条项19.根据条项16或其他条项中任一项所述的机器可读介质，该机器可读介质进一步包括：用于在基本恒定的低基线压力水平下在预设的触发时间窗内打开呼吸机的流量阀以维持患者的吸气的指令；以及用于同时保持该呼吸机的呼气阀关闭以将基线压力水平维持在基本恒定的低基线压力水平处的指令。
条项20.根据条项16或其他条项中任一项所述的机器可读介质，该机器可读介质进一步包括用于在自主呼吸周期中向患者供应支持压力的指令，该支持压力在呼吸机的压力支持通气模式中进行设置。
应该理解，本领域的技术人员从本披露中将容易地了解本发明的主题技术的各种构造，其中以图例的方式示出和描述了主题技术的各种构造。应该理解，在不背离主题技术的范围的情况下，主题技术可以具有其他和不同的构造，并且其一些细节能够在各个其他方面进行变型。因此，应该认为摘要、附图和详细说明都是示例性的，而不是限制性的。
附图简要说明
所包括的附图提供了进一步的理解并且被并入说明书构成说明书的一个部分，这些附图图示出了所披露的实施例并且和说明书一起用于对所披露的实施例的原理进行解释。在这些附图中：
图1是根据本披露各方面的与患者连接的肺呼吸机的实例的示意图。
图2A是根据第一实例方法的对于APRV的气道压力的图形表示。
图2B是与图2A中示出的根据第一实例方法的对于APRV的压力曲线对应的相关流动曲线的图形表示。
图3A是根据第二实例方法的对于APRV的气道压力的图形表示。
图3B是与图3A中示出的根据第二实例方法的对于APRV的压力曲线对应的相关流动曲线的图形表示。
图4A是根据第一实例方法的对于双水平(Bi-level)通气的气道压力的图形表示。
图4B是与图4A中示出的根据第一实例方法的对于双水平通气的压力曲线对应的相关流动曲线的图形表示。
图5A是根据第二实例方法的对于双水平通气的气道压力的图形表示。
图5B是与图5A中示出的根据第二实例方法的对于双水平通气的压力曲线对应的相关流动曲线的图形表示。
图6概念性地示出了可以用来实施主题技术的一些方面的电子***。
详细说明
下文中所列举的详细说明描述了主题技术的各种构造，而并不意在表示能够实施主题技术的唯一构造。详细说明包括为了提供对本主题技术的深入理解的特定细节。因此，提供关于某些方面的尺寸作为非限制性实例。然而，本领域的技术人员应该了解，主题技术可以在没有这些具体细节的情况下实施。在一些情况下，以框图的形式示出公知的结构和部件，以避免使技术主题的构思变得不清楚。
应该理解，本披露包括主题技术的实例且并不限制所附权利要求的范围。下面将根据特定但非限制性的实例来披露主题技术的各个方面。能以不同的方式和变型、并且可根据所需的应用或实施方式来实施本披露中所描述的各个实施例。
首先，对第一实例呼吸机和第一实例方法进行描述以比较和对比本披露内容的其他方面。第一实例呼吸机可提供APRV模式，该模式具有从两种PEEP水平(PEEP低和PEEP高)改变(转换)的可能性，还具有增加伴有压力支持通气(PSV)的自主呼吸周期的替代方式，以降低患者的呼吸功。因此，在同一模式中可存在两种类型的周期：高于和低于确定的FRC。
然而，这两种不同的周期类型可以同时发生：(i)在释放期开始时，吸气自主压力支持的周期可较早地终止，其中PEEP高被降低至PEEP低，在此周期中还降低了换气的量；或(ii)PEEP高的恢复随着吸气努力而发生，PSV周期被PEEP低至PEEP高梯度所替代，这样可导致损失一个正压力自主周期或损失一个FRC量。
为了降低该周期冲突，该第一实例呼吸机的一些构造能够使PEEP高的释放与自主周期的呼气阶段的开始同步，并且还使PEEP高的恢复与吸气努力同步。然而，这些特征本身不能够避免自主通气与FRC通气的重叠。
图2A示出了APRV的特征压力曲线的实例，其中可指出的是，基线压力在T高期保持在PEEP高水平并且在T低期转换至PEEP低水平，T低与T高比较更短并且表示从较高到较低基线压力水平的短暂释放时间。该释放期可允许将FRC量从与PEEP高水平对应的基线压力呼出至与PEEP低水平对应的基线压力。当基线压力回到PEEP高时，可以吸入新的FRC量。
图2B示出了与压力曲线对应的流动曲线的实例。在图2B的实例中，区域Ai、Bi和Ci表示在从PEEP低转换至PEEP高期间发生的新吸入的FRC量。区域Ae、Be和Ce表示在T低期间所释放的FRC量。
更具体而言，图2A-2B的实例示出了三种特定情况：曲线的部分I、II和III。部分I示出了其中患者在PEEP高处自主呼吸的情况；在该水平上，吸气努力引起压力和吸入量的下降，这由流动曲线中的区域xi所表示。当患者呼出量xe时，压力再次增加。在部分I中，可以将潮气量(xi和xe)并且还有FRC量(Ai和Ae)区分开，例如因为患者努力远离基线压力转换发生。
在图2A-2B的实例的部分II中，示出了其中患者努力发生在距离T高的末端较近处的情况。在这种情况下，通常，该第一实例呼吸机从T高的末端测量触发窗口期dt，并且在该窗口期dt发生的任何努力可在该吸气周期的呼出开始时触发释放时间。与前述情况I相比，可指出的是，在释放时间期间，潮气量xe和FRC量Ae二者将典型地必须被同时呼出，这导致Be(＝xe+Ae)的总释放量。然而，在这种情况下，释放时间可能不足以允许完全呼出，并且因此部分呼出的气体将可能被捕集并将回到FRC量Ci。此外，潮气量和FRC量的和可以超过足以用于保护性通气策略的低量(例如，6ml/kg)。
图2A-2B的实例的最后部分III示出了部分II中所描述的情况的加重。在部分III中，可以将压力支持用于增加自主的潮气量yi，以减少患者努力，降低呼吸功并且防止肌肉疲劳。同样，T高的末端附近发生的患者努力可在压力支持的周期中呼出开始时触发压力释放，这导致释放出更大量的Ce，其由潮气量ye和FRC量Ae形成。
APRV控制的该第一实例方法可导致FRC和潮气量的重叠，这可导致量增加至超出安全范围的值并且还可导致降低CO2除洗效率的空气滞留。
与APRV的该第一实例方法类似的另一种方法是BiPAP或双水平通气，区别是BiPAP中的释放期通常长于APRV中的释放期，由此允许患者在高和低基线压力水平下均能够自主呼吸。
例如，可以将高呼气压力(PEEP)和低吸气量/压力用于患有急性呼吸窘迫的患者中，以提供保护性通气，从而将医源性肺损伤的风险最小化。在这种情况下，为了降低容积损伤的风险，可推荐使用低吸气量。在另一方面，此策略通常不能促进充分的CO2除洗，引发高碳酸血症的情况。鉴于此，APRV可以是在保护性通气期间改进CO2去除的替代方案。
图4A-4B示出了第一实例BiPAP或双水平通气。图4A-4B分别示出了在T高和T低中PEEP高和PEEP低处的患者呼吸的实例。在这种情况下，自主周期可通过压力支持辅助，然而，对于非辅助的周期也可能观察到类似的特征。由曲线的部分I可以看出，患者努力和周期可在远离过渡点处发生，并且如前面所讨论的，潮气量和FRC量之间可以没有重叠。
在图4A-4B的实例的部分II中，患者也可以在T低期的PEEP低处呼吸直至下次T高的转换。然而，如果患者的努力在T低期的末端附近发生，其可以由从T低的末端的触发窗口dt所限定，该努力可触发释放时间的结束，从而将基线压力改变为PEEP高并且开始T高。因此，患者吸气努力可以与PEEP高恢复同时发生，并且潮气量可以由FRC量供给。因为患者开始在PEEP低处呼吸并在PEEP高处结束，在该周期中呼气几乎是完全中止的，这在某些情况下可能是不希望的。与部分I相比，其中基线压力转换独立于患者努力而发生，可以识别FRCAi(吸入的)和Ae(呼出的)的量，以及还有潮气量yi(吸入的)和ye(呼出的)。当周期重叠发生时，在基线恢复期间吸入的量Di可代替潮气量zi，例如不允许ze被呼出。换言之，自主通气周期被中止并且被图4A-4B的实例中的基线压力转换所代替。这可导致患者不适并且还可增加肌肉呼气的负荷。另外，重叠周期可中止自主周期，由此在某些情形中降低分钟通气量。
图4A-4B的部分III与在上文已经进行了解释的图2A-2B的部分III相同，，并且同样可以识别呼出的自主周期与量De中的FRC量释放的重叠。该量De可大于来自非重叠周期的量Ae，并且在某些情况下可超出与保护性通气方案相关的安全值。
鉴于图2A-2B和图4A-4B的第一实例，将描述图1的实例呼吸机和与第二实例方法相关的图3A-3B和图5A-5B的第二实例，及其他实例方法和本披露的多个方面。
图1示意地示出了包括联接至气体源11的流量和压力控制阀3的实例呼吸机***。在某些实施例中，控制阀3能够通过经由“Y”型连接器10联接至患者12的吸气管7控制吸气流量。来自患者12的气体可以经由联接至“Y”连接器10的另一端的呼气管9被呼出。被呼出的气体可以通过呼气阀4进行控制。患者12气道中的压力是由“Y”连接器10发送的，该连接器例如经由管8被联接至压力传感器6。
在某些实施例中，吸气流量可以通过位于流量和压力控制阀3下游的流量传感器5进行测量。分别来自流量传感器5和压力传感器6的吸气流量和气道压力信号连同在控制面板1中进行调整的参数可以一起被中央控制单元2用于控制流量和压力控制阀3和呼气阀4。
在某些实施例中，流量和压力3以及呼气4控制阀是由微处理机控制的伺服，但这些阀中的一个或多个可以由例如螺线管和/或气动装置致动。
该实例呼吸机***能够执行本披露的方法。然而，该***不局限于任何特定的设置，并且因此该***的多个方面可以在各种替代方案中体现。例如，根据一些实施例，流量和压力阀功能可以由压缩机或涡轮机执行。在其他实施例中，呼吸管路可仅包括单个吸气分支，并且呼气阀的功能可以由在患者的连接处的单个孔执行。根据一些实施例，可以在不同位置测量或甚至通过不同手段测量或估计吸气和/或压流。
应该认识到，考虑到可能需要调整以补偿(例如，在接口中)损失的气体容积，主题技术的多个方面在意为侵入性通气和非侵入性通气的两种通气***中均能实施。
在某些实施例中，该实例呼吸机***可使用接收来自各个传感器的流量和压力信号的控制单元，以控制呼气、流量和压力值。自控制面板，可以对参数值进行调整以控制呼吸周期。在某些构造中，取决于所需的呼吸机策略，可需要以下控制参数中的一个或多个。在一些实施方式中，例如，为了控制呼吸周期(受控、辅助或自主的)，可需要以下控制参数中的一个或多个：呼吸频率FR；灵敏度S；吸气时间TI；受控的压力PC；以及支持压力PS。在其他实施方式中，例如，为了控制基线，可需要以下控制参数中的一个或多个：压力(PEEP)：PEEP高；T高；PEEP低；以及T低。
根据主题技术的一些方面，一种方法可通过提供增加压力和量(潮气量)超出基线压力的呼吸机支持来允许监测和控制机械肺通气***。另外，该方法能够将基线压力以预定比例从PEEP高改变为PEEP低，并且反之亦然，如果需要，用任何改型来实现与功能残气量(FRC)相关联的残余体积的更新。
根据本披露的第二实例，图3A-3B和5A-5B分别示出了气道压力释放通气(APRV)和双水平通气模式的曲线。两种模式均示出了基线压力(PEEP)在两个水平之间的转换。这些曲线表明了至少一些区别和由第二实例的控制方法所导致的相对于第一实例的相关改进(如图2和图4所示)。
例如，图3A-3B示出了以与图2A-2B(第一实例)类似的情况，由根据本披露的第二实例中的实施例所导致的实例压力和流动曲线。
图3A-3B的实例的部分I示出了其中患者12在PEEP高处自主呼吸的情况。在该水平上，吸气努力引起压力和吸入量的下降，这由流动曲线中的区域xi所表示。当患者12呼出量xe时，压力再次增加。可以识别潮气量(xi和xe)并且还有FRC量(Ai和Ae)，因为患者努力远离基线压力转换发生。因此，无论何时患者努力发生在触发窗口dt之外，根据该实例情况，潮气量和FRC量吸气与呼气之间没有冲突。
在图3A-3B的实例的部分II中，检测到在触发窗口dt内的周期，流量阀3被打开以维持吸气，同时呼气阀维持关闭以将基线压力维持在PEEP高水平。然后，该方法可允许执行以下操作中的一个或多个：测量流量和时间直到在吸气结束时潮气量xi的完成；通过控制呼气阀4在相同基线压力PEEP高水平打开，开始潮气量xe的呼出；从呼出开始测量时间以及呼出流量；并且在预设的释放延迟时间te之后，打开呼气阀4以将基线压力从PEEP高释放至PEEP低。
例如，这允许呼出FRC量Ae，并且还允许测量从释放开始的时间段。当该时间段达到预设时间T低时，可以将呼气阀4关闭并且可以打开流量阀3以将基线压力增加至PEEP高并恢复FRC Ai的量。还应注意的是，在某些实施例中，潮气量xe和FRC量Ae的呼出发生在不同时刻，由延迟时间te分隔开。通过这种方式，FRC量Ae的呼出与潮气量xe的呼出发生分离，避免了潮气量和FRC量重叠。因此，通过本披露的多个方面完全最小化或者至少部分地降低呼气流量和呼气量的不希望的增加、气体捕集以及CO2再呼吸，这可降低通气效率并增加肺应激损伤。
图3A-3B的实例的最后部分III示出了其中将压力支持PS用于增加自主的潮气量yi的情况。在该部分中，该方法可允许以下操作中的一个或多个：检测触发窗dt内的周期；打开流量阀3以将压力增加至压力支持PS控制中所设定的值，同时保持呼气阀4关闭，该值高于基线压力PEEP高；测量流量和时间直到在吸气结束时潮气量yi的完成；通过控制呼气在相同基线压力PEEP高处打开，开始潮气量ye的呼出；从呼出开始测量时间以及呼出流量；在预设的释放延迟时间te之后，打开呼气阀4以将基线压力从PEEP高释放至PEEP低，允许FRC量呼出Ae；测量从释放开始的时间段；在先前步骤达到预设值T低的时间段之后关闭呼气阀4；并且打开流量阀3以将基线压力增加至PEEP高并恢复FRC Ai的量。
如在图3的实例的部分II中，其中患者不用支持自主呼吸，支持的自主周期ye的潮气量和FRC量Ae的呼出发生在不同时间，由延迟时间te分隔开。
在本披露的某些实施例中，通过从潮气量xe的呼气开始测量呼气流量；并且将其与流量触发预设水平ft比较来自动地计算出释放延迟时间te。如果实际的呼出流量等于或小于触发预设水平ft，终止延迟时间te并开始释放。可以将释放时间延迟te设定成允许呼气流量(并继而呼气量)的预设百分比，这可以是有利的，以避免气体捕集并优化呼吸力学呈现变化的患者的气体交换。
对图2A-2B(第一实例)的实例和图3A-3B(第二实例)的实例的部分II和III进行比较，很容易鉴定和区分出图3A-3B中的潮气量(xi、xe、yi和ye)并且还有FRC量(Ai和Ae)。另一方面，在图2A-2B中，重叠使得难以(如果不是几乎不可能)在释放期过程中区分潮气量和FRC量，这损害了操作人员对于图解和数值评价二者的监测。
图5A-5B示出了以与图4A-4B的实例(第一实例)类似的情况(当使用较大的T低时，如在BiPAP或双水平(Bi-level)通气中)，由根据本披露中某些实施例的实例所导致的压力和流动曲线的实例。
在图5A-5B的实例中的曲线的部分I中，可以看出，无论何时患者努力处于触发窗口dt之外，潮气量和FRC量吸气与呼气之间没有冲突，如在图4A-4B的实例中。
在图5A-5B的实例中的曲线的部分II中，在PEEP低处的T低期间，检测到在触发窗口dt内的周期，流量阀3被打开以将压力增加至压力支持PS控制中所设定的值(其高于基线压力PEEP低)，同时呼气阀4保持关闭。然后，根据本披露的第二实例所述的方法可允许执行以下操作中的一个或多个：测量流量和时间直到在吸气结束时潮气量zi的完成；通过控制呼气阀4在基线压力PEEP低处打开，开始潮气量ze的呼出；从呼出开始测量时间以及呼出流量；在预设的释放延迟时间te之后，打开流量阀3以将基线压力从PEEP低恢复至PEEP高，允许FRC量Ai的递送；并且测量从递送FRC量Ai开始的时间段，以控制T高阶段。
图5A-5B实例的部分III与图3A-3B实例的部分III相同，并且在上文进行了描述和解释。
如在图3A-3B和图5A-5B的实例中披露和说明的，该方法可防止呼吸周期和基线压力释放的重叠，由此改进安全性和效率。此外，本披露的各方面可确保吸气周期在相同呼气压(PEEP低或PEEP高)下开始和结束，由此改进在功能残气量FRC之上和之下的通气及患者舒适度。
在此描述的实例中的呼吸周期是不受压力支持辅助或受其辅助的自主周期，但根据其他实施例它们也可以是受控及辅助强制性的周期类型。因此，本披露的各方面不限于自主呼吸患者，而且也可应用于通气的其他常规模式，其中基线压力释放的添加可以是有利的。例如，在保护性通气方案中可能尤其如此，其中将低量强制性周期与升高的基线PEEP压力一起使用，并且其中PEEP的周期性释放可改进通气，而不损害恢复或超出安全量范围。
根据主题技术的不同方面，可以将一种实例方法用于控制机械肺通气。该实例方法可包括以下步骤：向患者的气道供应呼吸气体；间歇地将该患者的气道压力从基本恒定的高基线压力水平转换至基本恒定的低基线压力，并且反之亦然，该患者在高和低基线压力水平下均能够自主呼吸；检测该患者在先前步骤的转换事件之前紧接着的触发时间窗内的吸气努力；允许该患者完成吸气-呼气周期，同时将基线压力维持在其中在先前步骤中检测出吸气努力的水平；并且在延迟时间之后转换该基线压力水平。
在一些方面中，可以预设该延迟时间。该实例方法可进一步包括以下步骤：从触发时间窗内呼气的开始测量呼气流量；将所测量的呼气流量与流量触发预设水平进行比较；并且如果所测量的呼出流量等于或小于流量触发预设水平，在延迟时间之后转换基线压力水平。
在一些方面中，可以将延迟时间设置成允许呼气流量的预设百分比与流量触发预设水平相关。在一些方面中，可以预设该触发时间窗。在基本恒定的高基线压力水平下在预设的触发时间窗内，该实例方法可进一步包括以下步骤：打开呼吸机的流量阀以维持患者的吸气；并且同时保持该呼吸机的呼气阀关闭，以将基线压力水平维持在基本恒定的高基线压力水平处。
该实例方法可进一步包括以下步骤：控制呼气阀的打开，以允许在高基线压力水平下完成呼气；并且在该延迟时间之后打开呼气阀，以将基线压力水平从基本恒定的高基线压力水平释放至基本恒定的低基线压力水平。
在基本恒定的低基线压力水平下在预设的触发时间窗内，该实例方法可进一步包括以下步骤：打开呼吸机的流量阀以维持患者的吸气；并且同时保持该呼吸机的呼气阀关闭，以将基线压力水平维持在基本恒定的低基线压力水平处。
该实例方法可进一步包括以下步骤：在基本恒定的低基线压力下控制呼气阀的打开；并且在预设的延迟时间之后打开流量阀，以将基线压力水平从基本恒定的低基线压力恢复至基本恒定的高基线压力。
该实例方法可进一步包括在自主呼吸周期中向患者供应支持压力的步骤，该支持压力在呼吸机的压力支持通气模式中进行设置。
在基本恒定的高基线压力水平下在预设的触发时间窗内，该实例方法可进一步包括以下步骤：打开呼吸机的流量阀以将压力增加至支持压力的设定值，所述值高于高基线压力；并且同时保持该呼吸机的呼气阀关闭。
该实例方法可进一步包括以下步骤：在基本恒定的高基线压力下控制呼气阀的打开；并且在预设的延迟时间之后打开呼气阀，以将基线压力水平从基本恒定的高基线压力释放至基本恒定的低基线压力。
在基本恒定的低基线压力水平下在预设的触发时间窗内，该实例方法可进一步包括以下步骤：打开呼吸机的流量阀以将压力增加至该支持压力的设定值，所述值高于低基线压力；并且同时保持该呼吸机的呼气阀关闭。
该实例方法可进一步包括以下步骤：在基本恒定的低基线压力下控制呼气阀的打开；并且在预设的延迟时间之后打开流量阀，以将基线压力水平从基本恒定的低基线压力恢复至基本恒定的高基线压力。
图6概念性地示出了可实施主题技术的实施方案的电子***600。例如，电子***600可以是(或者可包括)下面的任何设备：控制面板1、中央控制单元2、服务器、台式计算机、膝上型计算机、平板电脑、基站、或大体上任何电子设备。这种电子***包括各种类型的计算机可读介质和用于各种其他类型的计算机可读介质的接口。电子***600包括总线608、一个或多个处理单元612、***存储器604、只读存储器(ROM)610、永久存储装置602、输入装置接口614、输出装置接口606、以及网络接口616、或者其子集和变化形式。
总线608共同地代表了通信性地与电子***600的许多内部设备连接的***、***设备、和芯片组总线。在一个或多个实施方式中，总线608将(一个或多个)处理单元612与ROM 610、***存储器604、以及永久存储装置602通信地连接。一个或多个处理单元612从这些不同的存储单元中取回要执行的指令以及要处理的数据，以执行主题披露的各个过程。在不同的实施方式中，该一个或多个处理单元可以是单处理器或多核处理器。
ROM 610存储一个或多个处理单元612和电子***的其他模块所需要的静态数据和指令。另一方面，永久存储装置602是读写存储装置。该装置是非易失性存储器单元，其即使在电子***600关闭时也存储指令和数据。主题披露的一个或多个实施方式使用大容量存储装置(例如磁盘或光盘及其对应的盘驱动)作为永久存储装置602。
其他实施方式使用可拆卸存储装置(例如软盘、闪存盘、及其对应的盘驱动)作为永久存储装置602。与永久存储装置602相同，***存储器604也是读写存储装置。然而，不同于存储装置602，***存储器604是易失性读写存储器，例如随机存取存储器。***存储器604存储一个或多个处理单元612在运行时需要的任何指令和数据。在一个或多个实施方式中，主题披露的各个过程存储在***存储器604、永久存储装置602、和/或ROM 610中。一个或多个处理单元612从这些不同的存储单元中取回要执行的指令以及要处理的数据，以执行一个或多个实施方式的各个过程。
总线608还连接至输入装置接口614和输出装置接口606。输入装置接口614允许用户通信信息以及选择命令到电子***。与输入设备接口614一起使用的输入设备包括例如，字母数字键盘和指向设备(也称为“光标控制设备”)、触控板、轨迹板、或大体上任何能够接收用户输入的设备。输出装置接口606允许例如电子***600生成的图像的显示。例如，和输出装置接口606一起使用的输出装置包括：打印机和显示装置，例如液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、有机发光二极管(OLED)显示器、柔性显示器、平板显示器、固态显示器、投影仪、或者用于输出信息的任何其他装置。一个或多个实施方案可包括同时担任输入和输出设备的设备，例如触摸屏。在这些实施方式中，提供给用户的反馈可以是任何形式的感官反馈，例如视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈；并且来自用户的输入能以任何形式接收，包括声学、语音、或者触觉输入。
最后，如图6中所示，总线608还通过网络接口616将电子***600耦接到网络(未示出)。以这种方式，计算机可以是计算机的网络(例如局域网络(“LAN”)、广域网络(“WAN”)、或者内联网)、或者网络的网络(例如互联网)的一部分。例如通过网络接口616，电子***600可对来自云***(例如，云存储***)的信息进行检索和/或接收。电子***600的任何或者全部组件可以结合主题披露使用。
在一个或多个实施方案中，可以将任何比值的分母和分子互换，例如可以通过第一区域除以第二区域或第二区域除以第一区域确定两个区域的比值。但是，如果将比值的分母和分子互换，也要将该比值所对照的阀值进行相对应的互换。
上文描述的各个特征和应用中的很多可以实施为记录在计算机可读存储介质(可替代地称为计算机可读介质、机器可读介质、或者机器可读存储介质)上的被指定为一组指令的各个软件过程。当这些指令由一个或多个处理单元(例如一个或多个处理器、多个处理器的多个核、或者其他各个处理单元)执行时，它们使一个或多个处理单元执行这些指令中指示的各个操作。计算机可读介质的实例包括但不限于RAM、ROM、只读光盘(CD-ROM)、可写光盘(CD-R)、可重写光盘(CD-RW)、只读数字通用磁盘(例如，DVD-ROM、双层DVD-ROM)、各种可记录/可复写DVD(例如，DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW等)、闪存(例如，SD卡、迷你SD卡、微型SD卡等)、磁性和/或固态硬盘、超密度光盘、任何其他光介质或磁性介质、以及软盘。在一个或多个实施方案中，计算机可读介质不包括无线传送或通过有线连接传送的载波和电子信号、或者任何其他瞬息信号。例如，可将计算机可读介质完全地限制于以计算机可读形式存储信息的有形的、物理的对象。在一个或多个实施方案中，计算机可读介质是非瞬时性计算机可读介质、计算机可读存储介质、或非瞬时性计算机可读存储介质。
在一个或多个实施方案中，可以用任何形式的编程语言编写计算机程序产品(也称为程序、软件、软件应用、脚本、或代码)，包括编译的或转化的语言、说明性的或程序上的语言，并且可将其部署为任何形式，包括独立程序或模块、组件、子程序、对象、或其他适于在计算机环境中使用的单元。计算机程序可以(但不是必需的)对应于文件***中的文件。可将程序存储在保存其他程序或数据的文件的一部分中(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)、专门用于所谈及的程序的一个单独的文件中、或多个协调的文件中(例如，存储一个或多个模块、子程序、部分代码的多个文件)。可将计算机程序部署为在一个或多个位于一个地点上的或者分布在多个地点上的通过通信网络互连的计算机上执行。
尽管上面的讨论主要涉及执行软件的微处理器或多核处理器，但是一个或多个实施方案是由一个或多个集成电路(例如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA))执行的。在一个或多个实施方案中，这种集成电路执行存储在该电路自身上的指令。
本领域内的技术人员可以理解的是，可将本文描述的各种说明性块、模块、元素、组件、方法、以及算法实施为电子硬件、计算机软件、或二者的组合。为了说明这种硬件与软件的可互换性，上文一般按其功能描述了各种示意性的块、模块、元素、组件、方法、以及算法。这样的功能实施为硬件还是软件取决于施加在整体***上的具体应用和设计约束。技术人员可以针对每个具体应用以不同的方式实施所描述的功能。在完全不脱离主题技术的范围的情况下，各种组件和块可以不同地布置(例如以不同的顺序布置，或者以不同的方式划分)。
应该理解的是，披露的处理中的各块的特定顺序或层次是示例性手段的说明。基于设计偏好，应当理解各个过程中的各个块的具体顺序或层级可以重新布置，或者可以进行所有示出的块。可以同时执行任何块。在一个或多个实施方式中，多任务和并行处理可以是有利的。此外，上面描述的实施例中的各种***组件的分离不应被理解为在所有的实施例中都需要这样的分离，而是应当将其理解为，所描述的程序组件和***通常可以被一起集成到一个单独的软件产品中或打包到多个软件产品中。
如本说明书以及本申请的任意条项中使用的，术语“计算机”、“服务器”、“处理器”和“存储器”均指的是电子或其他技术装置。这些术语排除人或人群。为了本说明书的目的，术语“显示(display)”或“进行显示(displaying)”意思是在电子装置上进行显示。
提供本披露内容是为了使本领域任何技术人员能够实现本文所述的各个方面。本披露内容提供了主题技术的各种实例，并且本主题技术不限于这些实例。对这些方面的各种变型对于本领域的技术人员来说是显而易见的，并且在本文中所限定的一般原理可以应用到其他的方面中。
除非明确指出，否则对单数形式元素的引用不是指“一个且仅一个”，而是指“一个或更多个”。除非特别指明，否则术语“一些”是指一个或多个。阳性代词(例如，他的)包括阴性和中性的情况(例如，她的或它的)，反之亦然。标题和副标题(如果存在)仅仅是起到方便的作用，且对本发明没有限制作用。
文中使用的词语“示例性”的意思是“用作实例或示例”。文中描述为“示例性”的任何方面或设计不一定要被解释为较其他方面或设计而言是优选或有利的。在一个方面，可以认为文中描述的各种替代性构造和操作至少是等同方案。
例如“方面”等短语不表示该方面对主题技术而言是必要的，或者该方面适用于主题技术的全部构造。涉及方面的披露可以应用于全部构造、或者一个或多个构造。一个方面可以提供一个或多个实例。诸如方面的短语可以指代一个或多个方面，并且反之亦然。例如“实施例”等短语不表示该实施例对主题技术而言是必要的，或者该实施例适用于主题技术的全部构造。涉及一个实施例的披露可以应用于全部实例、或者一个或多个实例。一个实施例可以提供一个或多个实例。诸如实施例的短语可以指代一个或多个实施例，并且反之亦然。诸如“构造”等表述并非意味这种构造对主题技术来说是必不可少的或这种构造适用于主题技术的所有构造。涉及一个构造的披露内容可适用于所有构造，或者一个或多个构造。一个构造可以提供一个或多个实例。诸如构造等短语可以指的是一个或多个构造，并且反之亦然。
一方面，除非明确指出，否则在包括所附权利要求在内的本说明书中所列举的所有测量、数值、比例、位置、大小、尺寸以及其他词语都是近似的，而非精确的。一方面，上述测量、数值、比例、位置、大小、尺寸等意在具有它们所涉及的功能以及与在它们所从属的技术领域中惯用的功能相一致的合理范围。
应该理解的是，以上披露的步骤、操作或处理的特定顺序或层次是示例性途径的说明。基于设计偏好，可以理解的是，步骤、操作或处理中的特定顺序或层次可以重新排列。一些步骤、操作或处理可以同时执行。一些或全部的步骤、操作或处理可以自动地执行而无需用户干预。所附的方法权利要求中，如果有的话，以样本次序呈现各种步骤、操作或过程的要素，且并不意味着限于所呈现的特定次序或层次。
对本领域的普通技术人员来说公知的或以后将为本领域的普通技术人员所公知的贯穿本披露的各个方面的要素的所有结构和功能等同物通过引用清楚地并入本文中并且旨在为权利要求书所涵盖。此外，在此披露的所有内容不旨在无偿奉献给公众，无论这样的披露内容是否在权利要求书中已明确地叙述。除非权利要求的要素明确地用短语“装置，用于......”来陈述，或者是在方法权利要求的情况下，该要素明确地用短语“步骤，用于......”来陈述，否则不能根据35 U.S.C.§112(f)的规定来解释该要素。此外，对于本文所使用的术语“包括”、“具有”等来说，这些术语按照与术语“包括”类似的方式是包括性的，就像“包括”在权利要求书中用作过渡词时所理解的那样。
本披露的发明名称、背景技术、发明内容、附图说明和摘要在此结合到披露内容中，并且作为本披露的示例性实例，而不是限制性的描述提供。本披露是基于如下理解而提交的，发明名称、背景技术、发明内容、附图说明和摘要将不被用来限制权利要求的范围或含义。另外，在前述详细说明中，可以看出，在说明中提供了示例性实例，并且为了将本披露内容连成一个整体的目的，在每个实施例中将各种特征组合在一起。本披露的此方法不应被解释为反映下述意图，即，所要求保护的主题需要比在每个权利要求中明确记载的特征更多的特征。相反地，如权利要求所反映的，具备创造性的主题所具备的特征少于单独披露的构造或操作的全部特征。下述权利要求由此并入详细说明中，其中，每个权利要求依赖其自身为独立地要求保护的主题。
权利要求并不意在限制在本文中所描述的各个方面，而是意在符合与权利要求的文字一致的全部范围，并且包含所有法律上等同的内容。尽管如此，任何一项权利要求都不意在包含不满足35 U.S.C.§101、102或103的要求的主题，并且也不应当以这种方式对它们进行解释。

Claims (6)

1.一种用于控制机械肺通气的***，该***包括：
一个或多个处理器；以及
存储器，该存储器包括指令，所述指令当由所述一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器：
向患者的气道供应呼吸气体；
间歇地将该患者的气道压力从基本恒定的高基线压力水平转换至基本恒定的低基线压力，并且反之亦然，这样使得该患者在高和低基线压力水平下均能够自主呼吸；
检测该患者在间歇地转换气道压力的转换事件之前紧接着的触发时间窗内的吸气努力；
将基线压力维持在其中检测出该吸气努力的水平，这样使得该患者可以完成吸气-呼气周期；并且
在延迟时间之后转换该基线压力水平。
2.一种机器可读介质，该机器可读介质包括存储于其中的指令，所述指令当由机器执行时使得该机器执行操作，该机器可读介质包括：
用于向患者的气道供应呼吸气体的指令；
用于以下操作的指令：间歇地将该患者的气道压力从基本恒定的高基线压力水平转换至基本恒定的低基线压力，并且反之亦然，这样使得该患者在高和低基线压力水平下均能够自主呼吸；
用于以下操作的指令：检测该患者在间歇地转换气道压力的转换事件之前紧接着的触发时间窗内的吸气努力；
用于以下操作的指令：将基线压力维持在其中检测出该吸气努力的水平，这样使得该患者可以完成吸气-呼气周期；以及
用于在延迟时间之后转换该基线压力水平的指令。
3.如权利要求2所述的机器可读介质，该机器可读介质进一步包括：
用于从触发时间窗内呼气的开始测量呼气流量的指令；
用于将所测量的呼气流量与流量触发预设水平进行比较的指令；以及
用于当所测量的呼出流量等于或小于该流量触发预设水平时在延迟时间之后转换基线压力水平的指令。
4.如权利要求2所述的机器可读介质，该机器可读介质进一步包括：
用于在基本恒定的高基线压力水平下在该触发时间窗内打开呼吸机的流量阀以维持该患者的吸气的指令；以及
用于同时保持该呼吸机的呼气阀关闭以将基线压力水平维持在该基本恒定的高基线压力水平处的指令。
5.如权利要求2所述的机器可读介质，该机器可读介质进一步包括：
用于在基本恒定的低基线压力水平下在该触发时间窗内打开呼吸机的流量阀以维持该患者的吸气的指令；以及
用于同时保持该呼吸机的呼气阀关闭以将基线压力水平维持在该基本恒定的低基线压力水平处的指令。
6.如权利要求2所述的机器可读介质，该机器可读介质进一步包括用于在自主呼吸周期中向该患者供应支持压力的指令，该支持压力在呼吸机的压力支持通气模式中进行设置。
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