CN110025864A - 显示co2趋势的用于心肺复苏的换气设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种呼吸辅助设备,其用于在心肺复苏期间向患者输送呼吸气体,例如空气,包括:呼吸气体源(1);用于测量CO2含量的装置(4);以及信号处理和控制装置(5)。信号处理和控制装置被配置为:处理与由CO2含量测量装置在给定时间段(dt)期间进行的测量对应的CO2含量测量信号,从中提取多个CO2含量值,从所述多个CO2含量值中选择最大CO2含量值(Vmax),重复这些步骤以便获得在包含若干相继的时间段(dt)的时间窗(Ft)内测定的若干相继的最大CO2含量值(Vmax),由在该时间窗内获得的最大CO2含量值(Vmax)计算至少一个平均CO2含量值(Vmean),并且将所述至少一个平均CO2含量值(Vmean)传送到显示该至少一个平均CO2含量值的所述图形用户接口(7)。
Description
技术领域
本发明涉及一种呼吸辅助设备,也就是说医用呼吸机,其连接到接受心肺复苏术(CPR)的患者,也就是说利用胸部的交替按压和减压来对其进行心脏按摩的心脏骤停患者,其中显示在给定时间窗内从多个相继/连续的最大CO2含量值获得的至少一个平均CO2含量值。
背景技术
用于机械换气的医疗设备——也称为呼吸辅助设备或医用呼吸机——目前用于向某些患有呼吸问题的患者输送呼吸气体,例如富氧空气或非富氧空气。
目前借助于电动和受控的微型鼓风机来实现向患者输送呼吸气体,如特别是EP-A-3093498、EP-A-2947328、EP-A-2986856、EP-A-2954213或EP-A-2102504所述。
已知监测给予患者的气体中、特别是在患者呼出的气体中存在的气态化合物,这些气体含有由肺部气体交换产生的CO2,也就是说通过患者的新陈代谢产生的CO2,由血流传送到肺,然后在患者呼气时排出。因此,代表呼气末(End Tidal)CO2或呼气结束时的CO2的etCO2对应于在个体呼气期间收集的气体中的呼气末CO2分数的测量值,无论吸入是自然的还是辅助的,也就是说通过机械换气而获得的。
在机械换气期间,不同的技术允许对呼出气体的CO2分数进行分光光度分析。为此,呼气回路中存在的气体可以是:
-吸气,然后通过远离呼吸回路的地点的分析单元进行分析(此过程称为“侧流”监测),
-或在患者附近、优选在布置于紧邻患者的呼吸回路中的Y形件处分析(该过程称为“主流”监测)。
在对心脏骤停的人进行心肺复苏(CPR)期间,肺泡CO2取决于通过细胞新陈代谢产生的CO2量、心输出量和肺通气/灌注比。理论上,CPR越有效,细胞代谢保留越多,并且通过胸部按压产生的心输出量越大,返回肺部的CO2的量越大。由于这些原因,建议对etCO2进行监测以进行心肺复苏(CPR)。
图1是二氧化碳描记图,其是患者呼吸气体中的CO2含量随时间(以秒为单位)变化的图形表示。这种类型的二氧化碳描记图可见于在没有心脏骤停的情况下换气的患者。可以看出,它分为四个连续阶段:
-阶段I:其显示吸气基线,必须稳定在零。
-阶段II:这是二氧化碳描记图的上升部分,并且对应于在患者呼气开始时通过排空最佳换气肺泡而呼出的气体中CO2的出现。实际上,呼气稍微在此阶段之前开始,因为考虑到仪器和解剖死空间,呼气开始时呼出的气体不含CO2,因为该气体未参与气体交换。由于肺不均匀且肺泡具有长时间常数,因此CO2的增加速度较慢。
-阶段III:这对应于肺泡高地阶段,其对应于源自最不良换气的肺泡的富含CO2的气体。高地端的最大值(PetCO2)对应于etCO2值。
-阶段IV:这对应于由自发或辅助(即机械)换气的开始引起的CO2浓度的降低。
然而,在对心脏骤停患者进行心肺复苏(CPR)期间,二氧化碳描记图由于若干原因而有很大不同,特别是:
-胸部按压(CC)产生少量气体的运动。这些气体量在器械和解剖学死空间附近,由于CO2灌注效应而扰乱了两个换气周期之间的二氧化碳描记图。因此经常观察到振荡线,因为每次胸部按压的最大CO2值不会一成不变。
-最近在CPR期间已报告在CPR期间小气道打开和关闭的动态行为。这种现象会影响呼出气体的移动,从而影响对CPR期间的CO2浓度的解释。
因此可以理解,目前、即在每次胸部按压期间测定的etCO2不允许肺泡CO2含量的可靠近似。
这种肺泡CO2含量对于医务人员很重要,因为它反映了CPR的质量和可能的自发性心脏活动恢复(RSCA)。
实际上,在CPR期间,执行心脏按摩的第一响应者(即医生或任何其他医务人员)使用CO2浓度值或CO2的趋势作为血流的“图片”,因此是正在进行的心脏按摩的功效的“图片”,CO2的趋势被定义为在给定时间窗内(例如在已经过去的30秒至5分钟期间)连续测定的若干CO2浓度值的图形表示。
由此产生的反复出现的问题是,CO2含量的测量没有考虑所有或部分这些因素,特别是对心脏骤停患者进行的换气的影响,使得CO2测量结果的诊断使用有些不可靠甚至完全不可靠。
涉及监测etCO2的当前解决方案适于呼吸(无论是机械的还是自发的)产生的CO2变化。所涉及的频率约为10至30c/min。所使用的算法和机制适于这些频率以及患者的两次呼吸之间的CO2的小变化。
现在,在心肺复苏期间,胸部按压(CC)的频率接近100c/min,流通的气体量很小,并且气体流速相当大且不规则。
在这些条件下,在当前呼吸机的图形界面上显示的每次胸部按压时改变的etCO2值以不适当的频率刷新,因为呼吸机试图在按摩频率、即100c/min下跟随CO2的演变。
换句话说,当前呼吸机显示的etCO2值或CO2趋势不代表与患者的新陈代谢相关的CO2浓度,因为无法保证所分析气体的来源。
文献WO-A-2014/072981、US-A-2016/133160和US-A-2012/016279提出了用于监测接受CPR的患者呼出的气体中的CO2含量的方法,在这些方法中,呼吸机指示当etCO2含量大于例如30mmHg时第一响应者必须停止心脏按摩。
因此,所解决的问题是提供一种呼吸辅助设备,即一种改进的医用呼吸机,其可用以在CPR期间显示可靠的CO2值,即,最好地反映肺泡CO2及其随时间的发展的值,其目的是通过向第一响应者提供有助于监测CPR的相关信息并通过容许或促进对例如自发性心脏活动的恢复的检测来在CPR期间更好地辅助第一响应者。
发明内容
因此,本发明的解决方案是一种呼吸辅助设备,也就是说医用呼吸机,其用于在心肺复苏(CPR)期间向患者输送呼吸气体,诸如空气,包括:
-用于在心肺复苏(CPR)期间向所述患者输送呼吸气体的呼吸气体源,
-测量装置,其用于测量CO2含量,以便对由所述患者产生的CO2浓度进行测量,并向信号处理和控制装置提供CO2含量测量信号,
-信号处理和控制装置,其被配置为处理源自CO2含量测量装置的CO2含量测量信号,和
-至少一个图形用户接口或GUI,
其特征在于:
-所述信号处理和控制装置被配置为:
a)处理与在给定时间段(dt)期间由CO2含量测量装置执行的测量对应的CO2含量测量信号,并从中提取多个CO2含量值,
b)从在所述给定时间段(dt)期间测定的所述多个CO2含量值中选择最大CO2含量值(Vmax),
c)重复步骤a)和b)以便获得在包含若干相继/连续的时间段(dt)的时间窗(Ft)期间测定的若干相继/连续的最大CO2含量值(Vmax),
d)由在时间窗(Ft)获得的最大CO2含量值(Vmax)计算至少一个平均CO2含量值(Vmean),并且
e)将所述至少一个平均CO2含量值(Vmean)传送到图形用户接口或GUI,
-并且图形用户接口被配置为显示所述至少一个平均CO2含量值(Vmean)。
视情况而定,本发明的呼吸辅助设备可包括以下技术特征中的一个或多个:
-GUI被配置为显示由信号处理和控制装置提供的至少一个CO2含量值。
-GUI被配置为以数值或图形表示的形式显示所述至少一个平均CO2含量值(Vmean),优选为图形表示,例如曲线、条形图等。
-GUI被配置为显示最近的平均CO2含量值(Vmean),即在给定时间窗(Ft)、特别是滑动时间窗(Ft)内计算的最后值。
-GUI还被配置为显示最近的最大CO2含量值(Vmax),即在包含若干连续的时间段(dt)的给定时间窗(Ft)——特别是滑动时间窗(Ft)——的最后时间段(dt)期间确定的最后的最大CO2含量值。
-由患者产生的二氧化碳。该CO2是在患者呼气期间、即尤其是在呼出的气体中观察到和/或在被捕获在呼吸回路的一部分中(例如布置在呼吸接口上游的接合件如Y形件与CO2传感器之间)的气体的情况下在随后的吸气时再次吸入。
-根据一个实施例,GUI被配置为以由一系列图形符号组成的曲线的形式显示至少一些连续计算的平均CO2含量值(Vmean),每个图形符号对应于平均CO2含量值(Vmean),特别是趋势曲线。
-每个平均CO2含量值(Vmean)由GUI以图形符号如圆点、十字或任何其它符号的形式显示。
-根据另一实施例,GUI被配置为以包括若干条的条形图的形式显示至少一些连续计算的平均CO2含量值(Vmean),所述条形图的每个条对应于平均CO2含量值(Vmean)。
-优选地,表示平均CO2含量值(Vmean)的变化的图形显示、特别是趋势曲线等在规则和周期性的时间间隔之后(例如在几秒之后)被刷新,即更新。
-信号处理和控制装置被配置为以这样的方式重复步骤a)至e),即:获得基于在连续时间窗(Ft)、特别是滑动时间窗获得的最大CO2含量值(Vmax)计算的若干连续的平均CO2含量值(Vmean)。
-连续时间窗(Ft)有利地是滑动时间窗。
-时间窗(Ft)在20秒至10分钟之间,优选在30秒至5分钟之间,优选至少1分钟。
-GUI被配置为显示由一系列图形符号组成的趋势曲线,每个系列的图形符号对应于平均CO2含量值(Vmean)。换句话说,GUI显示时间图,该时间图根据时间(以秒或分钟为单位)示出了每个平均CO2含量值(Vmean)的图形表示,即诸如圆点或十字的图形符号。该显示在例如30秒至5分钟、特别是1至3分钟的滑动时间窗内提供。
-呼吸气体源是空气源,特别是电动微型鼓风机,也称为涡轮机或压缩机。
-信号处理和控制装置包括至少一个电子板。
-信号处理和控制装置包括至少一个微处理器,优选微控制器。
-微处理器使用至少一种算法。
-用于测量CO2含量的装置优选地布置在主气流上,即主流中。
-或者,用于测量CO2含量的装置布置在呼吸机中,即侧流中,从主流中取出一个或多个气体样品,然后进行分析以便确定CO2含量。
-呼吸气体源与气体导管流体连通,呼吸气体通过该气体导管输送到患者,即远至呼吸界面。
-气体导管以这样的方式与呼吸接口流体连通,即为所述接口供应源自微型鼓风机的气体。
-用于测量CO2含量的装置与信号处理和控制装置电连接。
-用于测量CO2含量的装置以这样的方式布置,即在气体导管的下游、优选在气体导管的下游端进行CO2浓度测量。
-用于测量CO2含量的装置布置在呼吸接口的上游并紧邻呼吸接口,即靠近患者的嘴。
-用于测量CO2含量的装置布置在一接合件上,该接合件布置在呼吸接口与气体导管之间。
-用于测量CO2含量的装置布置在一接合件上,该接合件布置在呼吸接口与包括用于气体的内部通道的Y形件之间。
-呼吸接口是气管内插管、面罩或喉罩,也称为声门上装置,或任何适于施用气体的装置。
-呼吸接口优选是气管内插管,通常称为“气管导管”。
-根据第一实施例,用于测量CO2含量的装置布置在设置于呼吸接口上游的接合件上,优选布置在呼吸接口和气体导管的下游端之间,特别是呼吸接口和包括用于气体的内部通道的Y形件之间。
-优选地,用于测量CO2含量的装置布置在包括用于气体的内部通道的接合件上。
-根据第二实施例,用于测量CO2含量的装置布置在设备中,也就是说设备的框架中,并且经由气体采样导管或类似物连接到位于呼吸接口上游并紧邻呼吸接口的气体采样部位。
-特别地,用于测量CO2含量的装置流体连接到由接合件承载的气体采样部位,该接合件特别是布置在呼吸接口与气体导管之间,通常布置在呼吸接口与所述气体导管的下游端之间。
-接合件流体地附接在中间附接件、也就是说Y形件与呼吸接口之间。
-它包括患者回路,该患者回路包括吸气分支和呼气分支,气体可经该吸气分支被传送到患者,由患者呼出的气体可以经该呼气分支排出。
-吸气分支、呼气分支和呼吸接口直接或间接地与中间附接件、特别是Y形件机械地和/或流体地连接。
-气体导管形成气体回路的吸气分支的全部或一部分。
-呼气分支与大气流体连通,以便排出由患者呼出的气体,特别是富含CO2的气体。
-吸气分支和/或呼气分支包括柔性软管。
-优选地,形成气体回路的全部或部分吸气分支的全部或部分气体导管是柔性软管。
用于测量CO2含量的装置以这样的方式布置,即在气体回路的吸气分支的出口处或其中进行CO2浓度测量。
-信号处理和控制装置被配置为控制呼吸气体源并在连续的换气循环、特别是包含两个压力水平的换气循环中输送呼吸气体。
-给定的时间段(dt)是几秒钟。
-每个换气循环包括一阶段LP(DLP),在此期间气体由微型鼓风机在低压(LP)下输送,和一阶段HP(DHP),在此期间气体由微型鼓风机在高压(HP)下输送,其中HP>LP。
-微型鼓风机被控制为在0至20cm水柱、优选0至15cm水柱、更优选0至10cm水柱的低压(LP)下输送气体。
-微型鼓风机被控制为在5至60cm水柱、优选5至45cm水柱、更优选5至30cm水柱的高压(HP)下输送气体(其中HP>LP)。
-阶段LP的持续时间长于阶段HP。
-阶段LP的持续时间在2到10秒之间,通常为约3到6秒。
-阶段HP的持续时间在0.5到3秒之间,通常为约1到2秒。
-给定的时间段(dt)是几秒钟。
-时间段(dt)在2到10秒之间,通常为约3到6秒。
-时间段(dt)对应于每个换气循环的阶段LP的持续时间。
-换气循环的总持续时间在3到12秒之间。
-给定时间段(dt)包括连续的胸部按压和放松的多次持续,通常在5至20次胸部按压之间。
-用于测量CO2含量的装置被配置为连续进行测量。
-用于测量CO2含量的装置包括CO2传感器。
-用于测量CO2含量的装置包括二氧化碳监测仪作为CO2传感器。
-用于测量CO2含量的装置包括CO2传感器,其测量分接头与布置在呼吸接口上游的接合件的内部或内腔流体连通。
-它包括存储装置,该存储装置与信号处理和控制装置协作,以便存储在给定时间段内测定的多个CO2含量值。
-它包括存储装置,该存储装置与信号处理和控制装置协作,以便存储CO2含量的最大值(Vmax)和/或平均值(Vmean)。
-存储装置包括闪存或硬盘存储器。
-它还包括用于测量气体流速的装置,其被配置为对呼出的气体的流速和由患者吸入的气体的流速进行至少一次测量,优选连续测量。该流速允许监测胸部按压,并且还允许计算和监测被输送和呼出的气体体积(呼吸机和胸部按压)。
-用于测量气体流速的装置包括流速传感器。
-图形用户接口(GUI)包括数字屏幕,优选触摸屏。
-屏幕包括若干激活不同功能的触摸控件和/或若干显示区域或窗口。
-屏幕属于彩色显示类型。
-它包括电流源,例如电池或类似物,优选可充电电池。
-它包括警报装置,其被配置为在CO2含量的最大值(Vmax)或平均值(Vmean)超过阈值时触发。
-警报装置包括声学或视觉警报,或两者。
-报警装置被编程为当在时刻t测定的CO2的最大值(Vmax)为:[VmaxCO2]>n×[MeanCO2]时触发,其中:
.n在1.20与2之间,优选地在1.25与1.7之间,例如大约1.5,
.[VmaxCO2]是在给定持续时间dt期间——例如在2到10秒的持续时间dt内——测定的最大CO2含量值,
.[MeanCO2]是对给定时间窗口(FT)(FT>x.dt,其中x≥2)——例如30秒到5分钟或更长时间——中的若干连续持续时间dt确定的最大CO2含量值[VmaxCO2]的平均值。
-它包括刚性框架,该刚性框架包括呼吸气体源、信号处理和控制装置、电流源以及存储装置。
-GUI布置在、特别是凹入形成呼吸机的框架的壁之一中。
-刚性框架全部或部分由聚合物形成。
-用于测量CO2含量的装置被配置为在连续时间段(dt)内执行CO2浓度的连续测量,也就是说互相间隔开的时间段(d t)。
-用于测量CO2含量的装置被配置为在连续的换气循环期间、特别是在连续换气循环的LP阶段期间在连续时间段(dt)内连续测量CO2浓度。
本发明还涉及一种用于监测对心脏骤停患者进行的心肺复苏(CPR)的方法,在该方法中:
-使用包括呼吸气体源(例如微型鼓风机)的呼吸辅助设备,以便在心肺复苏(CPR)期间向患者输送呼吸气体,
-例如借助于二氧化碳监测仪测量由所述患者产生的CO2的浓度,
-例如通过诸如微处理器的信号处理和控制装置来处理CO2含量测量信号,
-确定在给定时间段(dt)期间测量的多个CO2含量值,
-从多个CO2含量值中选择最大CO2含量值(Vmax),
-重复前面的步骤,以便获得在包括若干连续时间段(dt)的时间窗(Ft)内测定的若干连续的最大CO2含量值(Vmax),
-由在时间窗(Ft)内获得的最大CO2含量值(Vmax)计算至少一个平均CO2含量值(Vmean),并且
-在GUI上显示所述至少一个平均CO2含量值(Vmean)。
附图说明
从以下作为非限制性示例并参考附图给出的详细描述,现在将更好地理解本发明,在附图中:
-图1是正常患者的呼吸气体中的CO2含量变化的图形表示,
-图2是示出具有可以由图6的设备使用以便在CPR期间供心脏骤停患者换气的两个压力水平的换气循环的图,
-图3图示了在CPR期间心脏骤停患者的肺部压力变化,
-图4是示出了在CPR期间、在自发性心脏活动恢复(RSCA)时和此后通过图6的设备的二氧化碳检测仪测定的CO2量的图,
-图5是示出了在CPR期间实施的换气循环期间的CO2含量峰值的图,
-图6是示出了根据本发明的用于CPR的呼吸辅助设备的一个实施例的图,以及
-图7是示出了用于计算和显示CO2趋势的测量值和时间间隔的图。
具体实施方式
图6是用于在心脏复苏(CPR)期间向患者P——也就是说心脏骤停并且第一响应者对其进行心脏按压(CC)和放松(Re)交替的心脏按摩的人——输送呼吸气体、通常为空气或富氧空气的根据本发明的呼吸辅助设备或医用呼吸机的一个实施例的示意性表示。
该设备包括呼吸气体源1,例如电动微型鼓风机,其与患者回路2a、2b的吸气分支2a的气体导管2流体连通以便在CPR期间向所述患者P输送呼吸气体。
呼吸气体源1由信号处理和控制装置5、特别是具有微处理器6或类似物的电子板支配,也就是说控制。信号处理和控制装置5以使得呼吸气体源1按照一种或多种预定的换气模式来输送气体的方式控制呼吸气体源1。
优选可以控制呼吸气体源1,以便按照对应于未心脏骤停的患者的换气的“正常”换气模式和对应于心脏骤停并且第一响应者对其启动或进行CPR的患者的换气的“CPR”换气模式来输送气体。
例如,按照针对于CPR的换气模式,控制呼吸气体源1以便在包括若干压力水平或BiPAP类型的换气循环中输送呼吸气体,通常为空气,如图2所示,所述若干压力水平特别是两个压力水平,包括低压水平,例如约0cm H2O与15cm H2O之间的低压(LP),以及高压水平,例如约7cm H2O与40cm H2O之间的高压(HP)。
贯穿由第一响应者执行的CPR,也就是说在第一响应者执行胸部按压和放松时,气体在这两个压力水平(LP,HP)之间交替地输送,如图2所示。微型鼓风机1在低压(LP)下输送气体的持续时间(DLP)在2到10秒之间,通常为约3到6秒,而在高压(HP)下输送气体的持续时间(DHP)小于3秒,例如约0.5至1.5秒。
心脏按摩引起的胸部按压(CC)和放松(Re)本身将引起患者肺部的压力变化,其将使由微型鼓风机1供给的压力升高或降低,并且这会在患者的肺部中产生如图3所示的压力曲线,其中在高平台(即在HP)和低平台(即在LP)处的压力峰反映了压力升高的胸部按压(CC),因为胸部在第一响应者执行的CC的压力下凹陷,并且反映了具有低压力的松弛(Re),因为胸部在没有CC的情况下再次上升。
从图2和图3中可以看出,在其间测量多个CO2含量值并从中提取最大CO2含量值(Vmax)的给定时间段(dt)对应于在低压(LP)下输送气体的持续时间(DLP),即2到10秒之间,通常约3到6秒之间。
由微型鼓风机1输送的气体经气体导管2传送,该气体导管2形成患者回路2a,2b的全部或部分吸气分支2a。呼吸气体——通常是空气——经由气体分配接口——例如这里是气管内插管3,更简单地称为气管导管——输送到患者。然而,可以使用其它接口,特别是面罩或喉罩。
吸气分支2a的气体导管2与气管导管3流体连通,其方式是为后者提供源自呼吸气体源1的气体,例如空气。事实上,气体导管2将经由中间附接件(通常为包括用于气体的内部通道的Y形件8)附接到气管导管3。该Y形中间附接件8包括用于气体的内部通道。
Y形件8同样附接到患者回路2a、2b的呼气分支2b,以便能够收集和传送由患者P呼出的富含CO2的气体并将其排放到大气中(在9处)。
还提供了用于测量CO2含量的装置4,称为CO2传感器或更简单地二氧化碳监测仪,这些装置被设计成测量由患者P呼出的气体中的CO2浓度并且将相应的CO2含量测量信号输送给信号处理和控制装置5,在该装置5中通过一种或多种计算算法等可以处理这些测量信号。
在图6的实施例中,CO2传感器以主流构型布置患者P的嘴附近,也就是说在呼吸接口3的上游并且紧邻呼吸接口3布置,优选地在中间附接件8、即Y形件与呼吸接口3、即气管导管之间,例如在接合件18上(参见图6)。
根据另一实施例(未示出),CO2传感器可以以“侧流”构型布置。在这种情况下,CO2传感器4位于呼吸辅助设备的框架中并且经由诸如管道等的气体采样管线连接到位于呼吸接口3上游并且紧邻呼吸接口3(例如接合件18上)的气体采样部位。该气体采样管线与接合件18的内腔流体连通,连通的方式是能够从其中收集气体样品并将其传送到位于设备的框架内的CO2传感器。
在所有情况下,接合件18包括用于气体的内部通道,从而允许气体通过它。
优选地,CO2传感器连续测量流过接合件18的气体中的CO2浓度,该气体在其通过其中发生气体交换的患者P的肺部期间富含CO2。
然后,CO2传感器通过电连接件或类似物、特别是通过电线或类似物将CO2含量测量信号传输到信号处理和控制装置5。
监测CO2含量、特别是间接反映肺泡CO2含量的etCO2实际上在CPR期间非常重要,尤其是用于检测自发性心脏活动的恢复(RSCA)。这是因为自发性心脏活动的恢复(RSCA)——因此心输出量的显著增加——导致由血液携带到肺部并通过肺泡-毛细血管膜转移的二氧化碳量迅速增加,这种CO2然后再次在患者呼出的气流中找到。
因此,根据本发明并如图7所示,信号处理和控制装置5、特别是微处理器6被配置为:
a)处理与由CO2含量测量装置4(通常是二氧化碳监测仪)在给定时间段(dt)(例如1至7秒)内执行的测量对应的CO2含量测量信号,并从中提取多个二氧化碳含量值。在所讨论的时间段(dt)期间,患者接受心脏按摩,伴随着一系列的胸部按压和放松,这导致气体进入和离开肺部,从而引起呼出的、也就是说在胸部按压的作用下离开肺部的气流的CO2含量的变化,该变化尤其是取决于第一响应者施加的力,其从一次收缩到另一次收缩是不相等的,例如如图3和5所示。
b)从在所述给定时间段(dt)期间测定的所述多个CO2含量值中选择最大CO2含量值(Vmax)。换句话说,根据在时间段dt期间测定的不同CO2含量,在所讨论的时间段(dt)期间,仅选择最代表CO2含量的最高CO2含量,即etCO2含量。为此,信号处理和控制装置5存储并且然后比较测定的CO2值,以便仅保留最高值。
c)重复步骤a)和b),以便获得在包括若干连续时间段(dt)的较长时间窗(Ft)——例如在30秒至5分钟之间——期间测定的若干连续最大CO2含量值(Vmax)。换句话说,信号处理和控制装置5在若干连续时间段(dt)期间执行测量,并且对于这些时间段中的每一个选择在包括所述连续时间段(dt)的长时间窗期间获得的每个期望周期的最大CO2含量值。所有这些最大CO2含量值由存储装置11存储。
d)根据在时间窗(Ft)内获得的最大CO2含量值(Vmax)计算至少一个平均CO2含量值(Vmean)。从存储装置11中检索已经在整个长时间窗(Ft)内存储的最大CO2含量值(Vmax),然后根据这些针对所讨论的时间窗(Ft)计算平均CO2含量值。
e)将所述至少一个平均CO2含量值(Vmean)传送到GUI 7,然后GUI 7以数值或图形表示的形式(有利地以图形表示的形式,即图形符号,例如圆点、十字或任何其它符号)显示该平均CO2含量值,其被显示在时间图上,该时间图示出了随时间变化的平均CO2含量值(Vmean)的图形表示。
f)在连续时间段(dt)内和在持续时间通常为1至5分钟之间的滑动时间窗(Ft)内将步骤a)至e)按需重复多次,以获得随时间的平均CO2含量值(Vmean),从而使得可以监测在心脏按摩期间特别是在胸部按压的作用下离开患者肺部的气流中的CO2含量的发展。换句话说,GUI 7显示例如由一系列图形符号组成的趋势曲线。当然,可以采用另一种图形表示,例如条形图等。
本发明的医用呼吸机允许测量、有利地连续测量由患者P呼出的气体中的CO2的浓度。该测量由二氧化碳监测仪4执行,该二氧化碳监测仪4布置在非常靠近患者P的嘴的气体通路上,优选地布置在Y形件8与呼吸接口3之间,并且测量信号经由电线等传输到信号处理和控制装置5。
对患者P呼出的气体中的CO2浓度的这种测量使得可以获得多个最大CO2含量值,然后由信号处理和控制装置5处理所述多个最大CO2含量值,以便由在包括若干连续的给定时间段——在此期间已经确定最大CO2含量值——的给定时间窗、优选滑动时间窗(参见图7)内获得的若干连续的最大CO2含量值计算平均CO2含量值。
当显示每个点时,不必更新平均CO2值(Vmean),而是可代之以在规定持续时间(例如几秒)之后刷新并显示它。
原因在于,如已经说明的,最能反映肺泡CO2含量并因此能够很好地指示CPR期间患者P的血流状态的CO2浓度值是最高CO2值,也称为最大峰值,如图5所示,图5示出了在对心脏骤停的人进行CPR的情况下对于给定持续时间(dt)CO2含量和etCO2测量结果的发展。
更准确地说,在CPR期间,由于所进行的心脏按摩,患者呼出的气体中的CO2含量根据胸部按压(CC)的有无而变化。
因此,在呼吸机的微型鼓风机1吹入空气期间,然后在该吹气之后的第一次按压期间,在通过导管2一直到Y形件8并然后到达气管导管3的气流中没有检测到CO2,然后将该空气分配到患者P的肺部。在由第一响应者进行几次胸部按压(CC)之后,通过二氧化碳监测仪4在Y形件8处检测到CO2,因为交替的胸部按压(CC)和松弛(Re)引起进入和离开患者肺部的空气的运动。
然后在Y形件8处再次发现富含CO2的呼出空气,并且可以通过二氧化碳监测仪4进行CO2浓度的测量。相应的信号被发送到信号处理和控制装置5,在此它们以上述方式被处理。
对于给定持续时间(dt)——例如3至7秒的持续时间——确定的最大CO2含量值(Vmax)是最能代表肺泡CO2的值。事实上,存在于Y形件8处的CO2由于连续和重复的胸部按压而逐渐被“冲洗掉”并且在达到该最大值之后趋于减少,因为胸部按压因此导致经由患者回路的呼气分支2b(在9处)向大气排放富含CO2的气体。因此,连续的胸部按压产生不同的CO2水平,最具代表性的是最大峰值,如图5所示,图5示出了在执行CPR时气体中的CO2含量的发展,并且图示了在若干连续的持续时间(dt)(例如3至6秒的持续时间)内测定的若干etCO2的测量值。这里可以看出,在给定的时间间隔dt期间,气体的CO2含量不是恒定的,并且因此在每个间隔dt上必然存在最大CO2含量值(Vmax),也就是说峰值。
呼吸机因此在每个时间段dt期间(通常在3到7秒之间)存储(在11处)所有CO2峰值,并从在给定时间段测定的多个峰值(EtCO2_1,EtCO2_2,EtCO2_3,...,EtCO2_x)之中确定最大CO2含量值(Vmax),如图5所示。
如图7所示,在包括于较长时间窗(Ft)——例如30秒至5分钟的时间窗(Ft),有利地滑动时间窗(Ft)——中的若干连续的给定时间段(dt)内重复这些操作,以便能够确定并在GUI 7上(优选连续地)显示多个平均CO2含量值(Vmean),其形式是图形表示,优选随时间的趋势曲线,其上的图形符号表示随时间变化的不同平均CO2含量值(Vmean),如图4所示。
此外,这些最大CO2含量值(Vmax)由信号处理和控制装置5处理,以便计算在给定时间窗口内的一系列平均CO2含量值(Vmean),该给定时间窗口包括在此期间已确定所述最大CO2含量值(Vmax)的若干连续的给定时间段,优选为滑动时间窗,例如30秒至5分钟的时间窗。
由此确定的平均CO2含量值(Vmean)显示在GUI 7上,同样以图形表示如曲线、条形图或类似物的形式显示,优选地以趋势曲线的形式显示,在所述趋势曲线上通过一系列符号如圆点或类似物表示平均值(Vmean)(图4)。在图4中,曲线《……》表示Vmean值,曲线《___》表示etCO2的值。
根据该CO2、特别是Vmean值计算的数据构成第一响应者的有用指标,其允许第一响应者控制CPR,因为它反映了患者从***管(INT)并进行CPR时起患者的循环和新陈代谢状态(参见图4)。实际上,CPR越有效,产生和通过肺泡-毛细血管膜转移的CO2量越大,因此在二氧化碳监测仪4处可以检测到的CO2量越多。
因此,在恢复自发性心脏活动(RSCA)的情况下,循环突然恢复,因此肺泡CO2的量同时增加,这导致由二氧化碳监测仪4检测到的CO2量以通常大于2的系数大幅增加,如图4所示。从图4实际上可以看出,在CPR期间,etCO2始终低于2.5,但在自发性心脏活动恢复(RSCA)时、即在患者插管(INT)并且CPR开始后约3至4分钟之后etCO2突然增加到(INC)5以上。
在本发明的上下文中,GUI 7显示基于在滑动时间窗(Ft)内确定的平均值(Vmean)的趋势曲线的事实允许第一响应者更好地检测心脏活动的自发性恢复(SRCA)的发生,因为曲线Vmean示出了由于肺部呼出的气体中CO2的增加的释放而在RSCA时的强劲增加(图4中的INC)。
因此,当第一响应者注意到GUI 7上显示平均CO2含量值(Vmean)的曲线的强劲上升(INC)时,他可以由此得出结论:患者开始RSCA,并且例如可以决定分析心律并且在合适的情况下停止心脏按摩。
呼吸机还允许借助于流速传感器(未示出)并行地执行呼出气体和吸入气体流速的连续测量。
有利地,本发明的呼吸机还可以包括警报装置,该警报装置被设计和编程为当测定的最大CO2含量值中的一个或多个超过或者相反地下降到低于预定或连续计算出的给定值时警告第一响应者等。
特别地,提供声学和/或视觉警报,其在于时刻t测定的最大CO2含量大于阈值时触发,例如:[VmaxCO2]>1.5×[MeanCO2],其中:
-[VmaxCO2]是在给定持续时间dt期间、例如在2到10秒的持续时间dt内测定的最大CO2含量值,
-[MeanCO2]是在给定时间窗(FT)(FT>x.dt,其中x≥2)——例如30秒到5分钟或更长时间——中针对若干连续持续时间dt确定的最大CO2含量值[VmaxCO2]的平均值。
类似地,警报可以在CO2浓度突然下降到给定的最小值以下的情况下触发,这可能是患者新的心脏骤停、过度呼吸或患者与机器之间的气体回路闭塞(例如柔性导管被弯曲或挤压并且不再允许气体通过)的迹象。
集成在呼吸机的框架中的电流源10——如可充电电池或类似物——直接或间接地向信号处理和控制装置5、微型鼓风机1、GUI 7或设备的任何其它元件、特别是存储器11供给电流。
通常,本发明涉及一种适合在心肺复苏(CPR)期间使用的医用呼吸机,其包括:呼吸气体源1,例如微型鼓风机;用于测量CO2含量的装置4,例如二氧化碳监测仪;信号处理和控制装置5,其接收和处理源自CO2测量装置4的CO2含量测量信号以便获得在时间窗(Ft)内测定的连续的最大CO2含量值(Vmax)并由在时间窗(Ft)内获得的最大CO2含量值(Vmax)计算至少一个平均CO2含量值(Vmean);以及GUI 7,其被配置为显示所述至少一个平均CO2含量值(Vmean)。
根据本发明的呼吸辅助设备或医用呼吸机特别适合在对心脏骤停的人(即患者)执行心肺复苏(CPR)期间使用,在此背景下根据具有若干压力水平的呼吸循环来将诸如加压空气的呼吸气体供应给所述经历使用交替的胸部按压和放松来进行心脏按摩的人。为了便于由第一救助响应者——例如由医生、护士、消防员或类似人员——进行运输,本发明的呼吸机优选地设置在用于携带它的袋子中。
Claims (14)
1.一种用于在心肺复苏(CPR)期间向患者输送呼吸气体的呼吸辅助设备,包括:
-呼吸气体源(1),用于在心肺复苏(CPR)期间向所述患者输送呼吸气体,
-CO2含量测量装置(4),其用于测量CO2含量以便对由患者产生的CO2浓度进行测量,并向信号处理和控制装置(5)提供CO2含量测量信号,
-信号处理和控制装置(5),其被配置为处理源自CO2含量测量装置(4)的CO2含量测量信号,和
-至少一个图形用户接口(7),
其特征在于:
-所述信号处理和控制装置(5)被配置为:
a)处理与在给定时间段(dt)期间由所述CO2含量测量装置(4)执行的测量相对应的CO2含量测量信号,并从中提取多个CO2含量值,
b)从在所述给定时间段(dt)期间测定的所述多个CO2含量值中选择最大CO2含量值(Vmax),
c)重复步骤a)和b)以便获得在包含若干相继的时间段(dt)的时间窗(Ft)内测定的若干相继的最大CO2含量值(Vmax),
d)由在所述时间窗(Ft)内获得的最大CO2含量值(Vmax)计算至少一个平均CO2含量值(Vmean),并且
e)将所述至少一个平均CO2含量值(Vmean)传送到所述图形用户接口(7),
-并且所述图形用户接口(7)被配置为显示所述至少一个平均CO2含量值(Vmean)。
2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述信号处理和控制装置(5)被配置为以如下方式重复步骤a)至e):获得基于在相继的时间窗(Ft)、优选地滑动时间窗(Ft)内获得的最大CO2含量值(Vmax)计算出的若干相继的平均CO2含量值(Vmean)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其特征在于,所述时间窗(Ft)在20秒至10分钟之间,优选在30秒至5分钟之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其特征在于,所述图形用户接口(7)被配置为以图形表示或数值的形式、优选以图形表示的形式显示所述至少一个平均CO2含量值(Vmean)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其特征在于,所述图形用户接口(7)被配置为以下列形式显示至少一些计算出的相继平均CO2含量值(Vmean):
-由一系列图形符号组成的曲线,每个图形符号对应于平均CO2含量值(Vmean),或
-包括若干条的条形图,所述条形图的每个条对应于平均CO2含量值(Vmean)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其特征在于,所述信号处理和控制装置(5)包括至少一个微处理器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其特征在于,所述CO2含量测量装置(4)包括二氧化碳监测仪。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其特征在于,所述呼吸气体源(1)与气体导管(2)流体连通,所述气体导管(2)与呼吸接口(3)、优选地气管内插管、面罩或喉罩流体连通。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其特征在于,所述CO2含量测量装置(4):
-布置在所述呼吸接口(3)的上游并紧邻(18)所述呼吸接口(3),或者
-布置在设备中,连接到位于所述呼吸接口(3)上游并紧邻所述呼吸接口(3)的气体采样部位(18)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其特征在于,所述给定时间段(dt)在2到10秒之间,通常为约3到6秒。
11.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其特征在于,所述CO2含量测量装置(4)被配置为连续地执行测量。
12.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其特征在于,它包括与所述信号处理和控制装置(5)协作的存储装置(8),以便存储在每个给定时间段内测定的CO2含量值和针对每个时间窗(Ft)计算出的最大CO2含量值(Vmax)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其特征在于,所述图形用户接口(GUI)包括数字屏幕,优选地触摸屏。
14.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其特征在于,所述信号处理和控制装置(5)被配置为控制所述呼吸气体源(1)并在包括两个压力水平的呼吸循环中输送呼吸气体,所述呼吸气体源(1)优选地包括电动微型鼓风机。
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