SE1230100A1 - System för optimal mekanisk ventilation - Google Patents

Abstract

Sidan 21 av 22 Sammanfattning av uppfinningen Uppfinningen hänför sig till ett system och en metod för optimal mekanisk ventilation. Givareanvänds för att i luftvägen mäta flöde, tryck och C02 och åtminstone en dator för registreringoch analys av givarnas signaler. Operatören definierar specificerade fysiologiska mål elleraccepterar standardvärden för dessa avseende gasutbyte liksom sådana volymer och trycksom minimerar skadliga effekter, vilka mål skall uppnås genom mekanisk ventilation.Utgående från andningsorganens fysiologi, definierade utifrån single breath-test för C02 ochfrån data beskrivande lungornas mekanik genomför datorn analytiska beräkningar för attidentifiera ett arbetssätt för ventilatorn ledande till specificerade mål. Detta arbetssättimplementeras manuellt eller automatiskt i ett eller flera steg. Utfallet av omställningen ifysiologiskt hänseende rapporteras och alarm utlöses om utfallet awiker från det förutsagda.Datom kan genomföra upprepade automatiska mätningar och omställningar för att uppnå ochupprätthålla patientens status i enlighet med specificerade mål.

Description

40 45 50 Sidan 2 av 22 funktion vid olika inställningar. En sådan metod beskrivs i U.S. patent 6,578,575 B1.

Simuleringen kan vara av sådant slag att den fortsätter tills ett arbetssätt för respiratorn har identifierats, vilket leder till de mål som definierats av operatören. Simulering av flera parametrar som definierar ventilatorns arbetssätt leder till flerfaldiga frihetsgrader inom simuleringen, vilket kan leda till instabiliteti processen och till ett falskt minimalt felvärde. Det finns således ett behov av alternativa system.

En uppfinning beskriven i det brittiska patentet 1 581 482 från 1980 baseras på att ventilatorns arbetssätt vid tidpunkten för ett fysiologiskt test avsiktligt störs och att effekten av denna störning används för att automatiskt styra ventilatorn. Det slags störning som beskrivs är korta perioder av förändrad sammansättning av den inandade gasen. Enligt patentet är störningens natur inte baserad på en analys sådan att störningen leder mot några fysiologiska mål.

En uppfinning beskriven i patenten US6709405 och EP1295620 bygger på ett system med egenskaper liknande de hos ServoVentilator 900 C kompletterad med en extern dator, vilken tar över styrningen över ventilatom via kontaktdonet för extern styrning av ventilatorn. Ett sådant system kan användas för att genomföra fysiologiska test med avsikt att ge detaljerad information om andningsorganens mekanik och gasutbyte. lnte heller i dessa patent påvisas någon metod enligt vilken fysiologiska observationer analyseras med avsikt att ändra en ventilators arbetssätt på sådant sätt att specifika fysiologiska mål uppnås.

Adekvat gasutbyte avseende C02 och 02 är ett primärt mål för mekanisk ventilation. Andra mål hänför sig till att skydda lungoma mot ventilationsinducerad lungskada, VILS, jämte andra skadliga effekter på t.ex. blodcirkulation och hjärtfunktion. Höga tidalvolymer och höga luftvägstryck är skadliga för lungan och måste kontrolleras för att undvika VILS. Vid akut respiratoriskt distress-syndrom, ARDS, är repetitiv lungkollaps och re-expansion av lungenheter en särdeles skadlig process, som måste undvikas. Vid kronisk obstruktiv lungsjukdom, KOL, leder hyperinflation till lungskada och cirkulationsstörning och måste mildras.

Ventilatorinställning omfattar ett flertal aspekter och parametrar, vilka man måste ta ställning till. Det principiella arbetssättet för ventilatorn kan vara volym- eller tryckstyrd ventilation, eller en kombination av dessa. Det finns många former av understödd spontan ventilation. För varje principiellt ventilationssätt finns ett stort antal parametrar som kan ställas in för att uppnå olika fysiologiska mål.

Grupper av inställda parametrar En modern ventilator tillåter vida variationer av arbetssätt. I detta sammanhang betecknar arbetssätt alla aspekter, från volym- och tryckstyrd ventilation till assisterad ventilation liksom till detaljer av var och en av dessa såsom andningsfrekvens, (engelska respiratory rate, RR), tidalvolym, VT och inspiratoriskt tryck. Med inställning eller omställning av ventilatorn avses i denna patentskrift en omställning av ventilatorns arbetssätt oavsett om denna sker efter manuellt förfarande eller om den sker genom datorns styrning av ventilatorn. Parametrar inställda på en ventilator kan grupperas efter de principiella effekter varje parameter har på ventilationen. 1. Vid volymstyrd ventilation bestämmer RR och VT tillsammans minutventilationen. 2. Vid tryckstyrd ventilation bestäms minutventilationen av RR och skillnaden mellan inspirationstryck och positivt end-exspiratoriskt tryck, PEEP, tillsammans med andningsorganens compliance. 3. Mönstret av inspiratoriskt gasflöde omfattar inspirationstid, T., postinspiratorisk paustid, Tp, och formen på den inspiratoriska flödesvågen, d.v.s. konstant, fallande eller ökande flödeshastighet. Mönstret påverkar omblandningen av gas i lungorna och därigenom dead space och COz-utbyte. 4. Värdet på inställt PEEP påverkar nivåer på volym och tryck kring vilka tidal andning utspelar sig. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Sidan 3 av 22 Den grova indelningen av några utvalda parametrar under punkterna 1-4 ovan tjänar som bas för beskrivningen av uppfinningen. Punktema 1-3 är avgörande för gasutbytet, särskilt vad avser C02. PEEP är en viktig parameter avseende Iungskyddande ventilation och för stora patientgrupper likaså för syresättning av blod i lungorna.

Så som tydliggörs nedan kan inte ens den mest erfarne operatören välja ut den mest optimala kombinationen av alla parametrar. Problemen är överväldigande för mindre tränade operatörer, vilka ansvarar för patientvården dygnet runt.

För att närma sig rimliga inställningar erbjuds riktlinjer för några specifika situationer. Det behandlingsprotokoll som är mest känt gäller ARDS, vilket kommer från ARDSnet1. Detta protokoll siktar mot skydd av lungoma genom att använda tidalvolymer s 6 ml/kg ideal kroppsvikt och ett postinspiratoriskt platåtryck, PPLAT, på s 30 cmH2O. Syresättning upprätthålls genom att välja en kombination av inandad oxygenhalt, FjOz, och PEEP i enlighet med en tabell. Oaktat att denna strategi är fördelaktig i relation till föråldrad behandling med höga tidalvolymer och högt PPLAT kan den inte vara optimal för den individuella patienten på grund av att ingen hänsyn tages till den stora variationen av fysiologin mellan individer. Vidare talar växande evidens till fördel för tidalvolymer ännu lägre än 6 ml/kg. Vad gäller andra sjukdomar, som KOL, är kunskapen kring vad som är optimalt ventilationsmönster ännu mindre än kring ARDS. Aktuella rekommendationer baseras på föråldrade teorier.

Uppfinningen Föreliggande uppfinning kan tillämpas vid principiellt olika ventilationssätt såsom volym- eller tryckstyrd ventilation, kombinationer mellan dessa och även vid understödd ventilation.

Uppfinningen kan tillämpas vid alla sjukdomar och även när lungorna är friska. Målsättningen bakom föreliggande uppfinning är att hjälpa operatören att finna ett ventilationssätt, som är optimalt med hänsyn till fysiologiska mål för ventilationen och dess effekter främst på lungorna. Målen beror på vilken kategori den aktuella patienten tillhör. Exempel: Mål för en patient med hjämskada kan vara måttlig hypokapni vid lägst möjliga medeltryck i luftvägama.

Mål vid ARDS kan vara att upprätthålla normokapni eller måttlig hyperkapni genom att tillämpa lägst möjliga tidalvolym och ett Ppw, som inte är skadligt för lungorna. Detta innebär att PEEP är så högt som möjligt med hänsyn till adekvat CO2-utbyte och lungskyddande värden på tidalvolym och PPLAT . Därigenom kommer lungoma att hållas öppna medförande optimala förutsättningar för syresättning. Högt PEEP är Iungskyddande genom att tillåta ett optimalt lågt värde på F.O2 och genom att förhindra lungkollaps. Vid KOL tillämpas mekanisk ventilation främst i livshotande situationer. Mål är att lindra hyperinflation och hyperkapni, vilka utgör stora problem orsakade av extremt hög exspiratorisk luftvägsresistans.

Systemet mäter COz-koncentration, flödeshastighet och tryck i luftvägen. Dessa signaler samplas med en frekvens tillräckligt hög för en detaljerad analys av COg-utbyte och lungmekanik. De sensorer och den dator som genomför denna analys kan vara integrerade i ventilatorn till en enda enhet. Ett altemativ är att sensorema liksom den mätande och analyserande datom är från ventilatorn fristående enheter. Ett flertal alternativa utförandeformer är möjliga, av vilka två skisseras i Figur 1 och 2. Signaler som representerar cirkulation, såsom artärtryck, mäts vanligen med särskild övervakningsutrustning. Information från sådan kan enligt föredragna utförandeforrner av uppfinningen tillföras systemet.

Systemet beräknar och visar parametrar som representerar gasutbyte, luftvägstryck liksom andra parametrar relevanta med hänsyn till definierade mål. Exempel på sådana parametrar är: Volym av C02 eliminerad genom ventilationen per andetag, VTCO2, eller per minut, VWNCOZ, fraktion av end-tidal C02, FeTCOz, tidalvolym, VT, RR, PPLAT, PEEP, och totalt PEEP, PEEPTOT. Andra parametrar avspeglande cirkulation såsom artärtryck kan registreras och analyseras. Syresättning övervakas som mättnad i blod mätt i periferin, SpOz, alternativt som partialtryck av oxygen med hjälp av en inlagd mätande kateter. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Sidan 4 av 22 BESKRIVNING ÅV RITNINGAR Figur 1 Figur 1 illustrerar en ventilator 1 som överensstämmer med en föredragen utförandeform av uppfinningen. Systemet avbildas endast schematiskt, emedan möjliga konfigurationer med modern teknik är i det närmaste obegränsade.

Ett pneumatiskt inspiratoriskt system i ventilatorn innefattar ingångar för gaser såsom luft och oxygen 2, en blandare för gasema 3 och en flödesregulatori inspirationsledningen 4. I en altemativ utförandeform av uppfinningen är blandaren 3 och regulatorn 4 integrerade inom en enda enhet. inspirationsledningen är utrustad med en flödesmätare 5. Utom ventilatorn eller integrerad inom ventilatorn är inspirationsledningen ofta utrustad med en fuktare 6 och fortsätter i form av en flexibel inspirationsslang 7 som leder till Y-stycket 8. Ventilatorn är genom en trakealtub 9 förbunden med patienten 10, men kan förbindas med andra medel.

Exspiration sker genom ventilatorns pneumatiska exspiratoriska system, som börjar vid Y- stycket 8 och leder vidare genom en flexibel exspiratorisk slang 11, en exspiratorisk ventil 12 och en exspiratorisk flödesmätare 13. Ordningsföljden mellan 12 och 13 kan vara den motsatta. En COg-analysator 14 mäter fraktionen av C02 vid Y-stycket. En tryckgivare 15 mäter luftvägstrycket. Som altemativ kan den förbindas med exspirationsledningen eller dubbleras i både inspirations- och exspirationsledningen. Signaler från givama transmitteras genom ett system 16 till en elektronisk kontrollenhet 17. Ventilatorns funktion styrs av denna kontrollenhet 17, som kan utgöras av en analog eller digital apparat. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen innefattar kontrollenheten minst en dator, som registrerar och analyserar signalema från flödes-, tryck- och COZ-givarna 5, 13, 15 och 14. Kontrollenheten kan också ta emot signaler från utrustning för övervakning av cirkulationen såsom artärtryck och perifer oxygen-saturation, SPOZ. Kontrollenheten kan kommunicera med användaren genom touch-kontroller eller andra medel. Kommunikation är också möjlig på avstånd t.ex. genom ett centralt system inom en intensiwårdsenhet. Alla nämnda delar kan vara integrerade inom en och samma apparat eller fördelas mellan olika fysiska enheter. Den senare möjligheten kan innebära att den funktion som tjänar till styming av det pneumatiska systemet finns inom ventilatorn, medan t.ex. beräkningar och övervakningsfunktioner fysiskt lokaliseras till en annan enhet såsom en extern dator.

Kontrollenheten mottager analoga eller digitala signaler, som representerar flödeshastighet, tryck och C02 och sänder genom medel för elektronisk kommunikation 16 signaler till de inspiratoriska och exspiratoriska ventilema 4 och 12. Dagens teknik erbjuder närmast gränslösa möjligheter att realisera uppfinningen vad gäller teknisk utformning av elektroniska komponenter och deras inbördes kommunikation genom trådbundna eller trådlösa system. Övervakning och analys av ventilationsprocessen kan åstadkommas genom ett system inbyggt i ventilatom eller genom ett system utanför densamma. Kontrollenheten 17 är enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen utrustad med en bildskärm för övervakning av flödes- och trycksignaler liksom för visning av annan information.

Figur 2 Figur 2 illustrerar en alternativ föredragen utförandeform av uppfinningen i vilken 1-17 visar samma strukturer som i Figur 1. Systemet som används för övervakning enligt föreliggande uppfinning är realiserad inom en enhet utanför ventilatorn 1. Det övervakande systemet innefattar en dator 20 och givare för C024 flödeshastighet 18 och luftvägstryck 19, vilka genom trådbundna eller trådlösa kommunikationsmedel 21 sänder signaler till datorn 20.

Enligt ytterligare en utförandeform av uppfinningen, som inte visas i Figur 2, kan datorn 20 ta emot signaler från en eller flera av parametrarna flödeshastighet, luftvägstryck och C02 från givare integrerade i ventilatom. Därigenom undviks dubblering av givarutrustning. Datorn 20 kan också ha tillgång till annan information från ventilatorn 1 såsom ventilatorns inställning, andningsfrekvens och information kring tid för olika faser av andningscykeln genom en digital eller analog, trådbunden eller trådlös kommunikationslänk 22. Likaledes kan datorn 20 erhålla information från andra källor, såsom de som används för övervakning av cirkulation t.ex. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Sidan 5 av 22 artärtryck. Enligt en föredragen utförandeforrn av uppfinningen kan datorerna 20 och 17 sammanlänkas för utbyte av information genom digital eller analog, trådbunden eller trådlös kommunikation 22. Datorn 20 kan därigenom sända signaler till datorn 17. En dylik utförandeform kan möjliggöra att datom 20 styr arbetssättet hos ventilatom 1.

C02-givaren måste inte vara placerad vid Y-stycket så som visas i Figur 1 och 2. Den kan vara placerad i den pneumatiska exspiratoriska ledningen 11.

Figur 3 Analys av C02 elimination och dess beroende av VT och andra parametrar som beskriver ventilationen baseras på single breath test för C02, SBT-C02, illustrerat i Figur 3. Principen bakom SBT-C02 benämns ofta volumetrisk kapnografi. l Figur 3 övre panelen, visar den stigande kurvan 23 fraktionen av C02 i utandad gas, FEC02, plottad mot under andetaget utandad volym, VE, i en registrering från en ARDS-patient. Fraktionen av C02 i återinandad gas visas i den fallande kurvan 24. FefC02 visas genom den streckade horisontella linjen 25.

Luftvägarnas deadspace visas genom den streckade vertikala linjen 26, som kan skattas i enlighet med flera kända algoritmer.

Den volym av C02 som elimineras under ett andetag, VTC02, motsvaras av den diagonalt streckade ytan 27. Den volym av C02 som återinandas vid inspirationens början, VjC02, representeras av den vertikalt streckade ytan 28. Den volym av C02 som utandas under exspirationen, VECO2, motsvaras av de streckade ytorna tillsammans. VTC02 kan mätas som skillnaden (VEC02-V|C02). V|C02 kan mätas från SBT-C02 eller skattas med andra metoder, t.ex. utifrån värdet på FeTC02 tillsammans med slangsystemets kända egenskaper. Denna utförandeform av uppfinningen tillämpas när givaren för C02 inte placeras vid Y-stycket 8 utan i luftledningen 11, emedan man vid sådan utförandefonn inte kan mäta V.C02. Under omständigheter vid vilka V|C02 är försumbar kan VTC02 anses lika stor som VEC02. Detta är fallet t.ex. när Y-stycket och närliggande slangar spolas fria från C02 före inspirationen.

En alternativ presentationsform av exspirationskurvan i SET-C02 23 är VEC02 relaterad till VE, Figur 3 nedre panelen. Denna kurva 29 erhålls genom integration över tid av produkten (flödeshastighet - FEC02).

BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRANDEFORMER Systemet baseras på sensorer för luftvägsflöde, tryck och C02 så som illustreras i Figur 1 och 2. Flödeshastighet och luftvägstryck kan mätas inom ventilatorn 5, 13 och 15 i Figur 1 eller vid patientens luftvägsöppning 18, 19 i Figur 2. För alla utförandeforrner av uppfinningen ska signalema för luftvägsflöde, tryck och C02 ha adekvat frekvenssvar och vara väl synkroniserade med varandra, så att man kan registrera och övervaka händelser under andetaget representerade av varje signal eller kombinationer av signaler. Tillvalda givare för Sp02, artärtryck liksom andra signaler är förutsedda att inkorporeras i alternativa utförandeformer av uppfinningen.

En dator som kan vara integrerad iventilatorn 17 eller vara en separat dator 20 samplar signalerna för C02, luftvägstryck och flöde med tillräcklig frekvens. Dessa signaler tillsammans med data som härrör från analyser av signalema liksom annan information kan visas och lagras av datorn så som sker i konventionella övervakningssystem. Sålunda beräknas volymer genom integration av flöde över tid. RR erhålls från de signaler som styr ventilatorns ventiler 4, 12 eller från analys av tryck- och flödessignaler utförda av datom 17 eller 20.

Signalema som representerar luftvägarnas C02-koncentration, flödeshastighet och tryck analyseras med hänsyn till gasutbyte med fokus på omsättning av C02 och andningsorganens mekanik, för att förutsäga utfallet av en omställning av ventilatorn. Notera att i det följande avses med ”omställning av ventilatorn” en förändring av ventilatorns arbetssätt som följer på en manuell eller automatisk åtgärd. 10 15 20 25 30 35 40 45 Sidan 6 av 22 Uppfinningen baseras pà analytiska matematiska beräkningar av hur alternativa ventilationssätt kan påverka patientens fysiologiska status. Ändamålet är att identifiera ett ventilationssätt som leder till specificerade mål. Ett specificerat mål kan vara ett specifikt värde på en parameter eller ett talområde inom, nedom eller ovan ett specifikt värde. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen börjar analysen med en analys av CO2-utbytet ställt i relation till någon av grupperna 1-3 av inställda parametrar beskrivna ovan. Den fortsätter med andra parametrar, vilka påverkar volym- och trycknivåer kring vilka tidal andning utspelar sig.

Analys av CO2-utbyte Uppmätta värden för flöde och C02 analyseras i enlighet med principer för volumetrisk kapnografi så som illustreras i SBT-CO2, Figur 3. Vid ett fysiologiskt steady state avspeglar PaCO2 kvoten mellan kroppens metabola produktion av C02 och den alveolära ventilationen, båda mätta som volymsenhet per tidsenhet. Efter en plötslig ändring av den alveolära ventilationen orsakad av omställning av ventilatorn ändras PaCO2 i omvänd proportion till ändringen av den alveolära ventilationen. På grund av stora lager av C02 i kroppen sker förändringen av PaCO2 långsamt. Det tar minst 20 minuter att uppnå ett nytt steady state.

Däremot förändras VMTNCO2 omedelbart efter omställning av ventilatorn i direkt proportion till ändringen av den alveolära ventilationen. Denna förändring kan observeras under en kort period innan kroppens lager av C02 har påverkats i signifikant grad. Denna period är ungefär 1 minut lång. Senare återvänder VM|NCO2 långsamt mot det värde som motsvarar den metabola C02-produktionen.

Efter omställning av ventilatom kan ett kommande värde på PaCO2 beräknas utifrån aktuella värden på PaCO2 och VMTNCO2 samt det värde på VMTNCO2 som förutses efter omställning.

Pacøznyu = paCÛzaktuein ' (vmmCøzaktueiit / Vmmcøznytt) EKV- 1 I Ekv. 1 och i det följande betecknar den nedsänkta texten “aktuellt" och “nytt" värden före respektive efter omställning av ventilatorn. PaCOznyn hänför sig till ett nytt steady state medan VMTNCOznyn avser ett värde omedelbart efter omställning av ventilatorn om intet annat utsågs.

Enligt föreliggande uppfinning beräknas en förändring av PaCO2 efter omställning av ventilatorn från ett mätt värde av VM|NCO2amTn och ett förutsagt värde på VMTNCO2nYTT, så som visas nedan.

Förutsägelse av värdet på VMTNCOMT, baseras på hur VTCO2 skulle förändras efter en ändring av tidalvolymen. Detta kan göras på olika sätt beroende på utförandeform av uppfinningen. Ett sätt är att beräkna förändringen genom att multiplicera en preliminär förändring av VT med fraktionen av C02 i endtidal gas. Detta sätt medger tillräcklig noggrannhet när den alveolära gasen har nära konstant C02-halt indikerat av en platt alveolär platå i SBT-CO2, liksom när den preliminära förändringen av VT är liten. När den alveolära platån har kraftig lutning och när den tilltänkta förändringen av VT är mera betydande föredras en utförandeform, som ger en mera noggrann beräkning av VTCO2 vid nytt värde på VT.

Variation av CO2-innehåll i alveolär gas avspeglas i SBT-CO2 inom det avsnitt som följer på utandning av all gas i luftvägarna. SBT-CO2 har två presentationsformer, Figur 3 övre och nedre panel. Noterbart är att den basala informationen i dessa är gemensam. I följande exempel betraktas det alveolära segmentet av SBT-CO2 följa på utandning av en volym, som är dubbelt så stor som luftvägamas dead space, i exemplet 200 ml. VECO2 varierar med exspiratorisk volym, VE, så som visas i Figur 3, nedre panel. Det alveolära segmentet av den visade kurvan, som registrerats från en ARDS-patient, kan med hög precision beskrivas som: vEco2 = f(vE) = 3.17 + case - (VE - zoo) + 3.38 - 1o'5 - (vE- 2oo)2 Ekv. 2 10 15 20 25 30 35 40 45 Sidan 7 av 22 Ekv. 2 är bara ett exempel på möjliga sätt att matematiskt beskriva kurvan för uppfinningens ändamål. Vid omställning av ventilatorn kommer en förändrad VT att leda till ett nytt värde på VECO2, VECOZM, vilket beräknas från Ekv. 2 genom att ersätta VE med nytt värde på VT, VTnYTT. vEcoM = 3.17 + 0.336 - (VTM - 200) + 3.33 - 105 - (VTM- zoof Ekv. 3 För att beräkna VTCO2, subtraheras VTCOZ från VECOZ. VTCOZ vid aktuell inställning av ventilatorn mäts som ytan 28 i Figur 3. Vid ändrad VT kommer VTCOZ att ändras. VTCOZ är i allmänhet proportionell mot FeTCOz.

Vicøznyn = Vicøzakmelit ° FeïcøznynfFerCÛzaktueiir EkV- 4 Vid ett nytt VT, beräknas för värden på VT större än 2 gånger luftvägarnas dead space med stor noggrannhet FeTCOzm från SBT-COZ i det format som visas i Figur 3 övre panel. I exemplet: FeTCOgnyn = 3.74 + 0.0112 ' (VE - 200) - 0.0000222 ° (VE - 200)2 Ekv. 5 Flera till Ekv. 3 och 5 altemativa matematiska modeller kan tillämpas för att beskriva C02- eliminationen under exspirationens senare del. VTCOZ utgör i allmänhet en liten andel av VECO2 och varierar föga med VT till följd av måttlig lutning av den alveolära platån, som i exemplet i Figur 3 övre panel. Enligt en alternativ utförandeform av uppfinningen leder en variation av VT till så små förändringar av VTCO2 att dessa försummas. I utförandeformer kännetecknade av att C02 inte mäts vid y-stycket 8 utan i exspirationsledningen 11 skattas VTCO; från FeTCOZ och den volym av gas som återinandas från y-stycket.

Förutsägelse av VTCO; efter omställning baseras enligt en föredragen utförandeform av uppflnningen på Ekv. 3, 4 och 5.

Vïcognygt = Vgcognytg "' V|CO2nyfi 6 En ytterligare faktor som påverkar VTCO; är inandningsmönstret så som det beskrivs av mean distribution time, MDT, och end-inspiratoriskt flöde, EIF. MDT och ElF varierar med RR, T, och Tp så som beskrivs av Aboab et al. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen tages hänsyn till inverkan av MDT och ElF genom tillämpning av en ekvation som beskriver förändringen av endera VTCO; eller VECOZ hänförbar till inandningsmönstret. Vid ARDS kan man till exempel tillämpa koefficienterna a, b och c rapporterade i artikelnz.

AVTCO2% = a X lnMDT + b X EIF + c Ekv. 7 Individuella koefficienter, som beskriver inflytandet av inandningsmönstret på VTCO2 kan enligt en utförandeform av uppflnningen mätas så som beskrivs av Aboab et al.2 Under en period på t.ex. 1-2 minuter ändras inandningsmönstret för ett antal andetag, föredragsvis automatiskt med ett system inom vilken en dator kan styra inandningsmönstret. Värden på a, b och c beräknas statistiskt utifrån observerade värden på VTCOZ eller VECO2.

Genom att kombinera Ekv. 6 och 7 kan VTCOW, beräknas med ökad noggrannhet jämfört med enbart Ekv. 6: vTcogj-Tyn Ecognytj, Vjcognyfi, lnMDT, 8 Väsentligt för aktuell uppfinning är att VTCOznyT, betecknar volymen av C02 eliminerad under några andetag som förutsägs omedelbart följa på omställning av ventilatorn. Under följande minuter kommer VTCOZ långsamt att återgå mot ett nytt steady state som kännetecknas av den metabola produktionen av C02 i ml/min dividerad med RRnyn.

Produkten av VTCOZM och RR efter omställning, RRM indikerar VmTnCOZnYTT.

Vmmcognyn = RRnygg ° Vïcognyn 9 Enligt Ekv. 1, kan PaCOZM efter omställning av ventilatom förutsägas från förändring av VMTNCO2. Omvänt måste man för att åstadkomma en förändring av aktuellt PaCOz till ett nytt målvärde i steady state, PaCOzmåj, ställa om ventilatorn så att: VM|NCÛ2nyn = Vmmcøzakfueln ' (Pacøzaktueiir/ Pacøzmál) EkV- 10 10 15 20 25 30 35 40 45 Sidan 8 av 22 I Ekv. 10 kan kvoten PaCOzakTueutl PaCOzmà. ersättas med värdet 100/(100-X) i vilket X anger med hur många procent PaCOz bör minska för att nå uppställt mål. Detta alternativ tillämpas t.ex. när aktuellt värde på PaCOz inte är känt. Vidare kan, så som påpekas nedan, Ekv. 10 ersättas med en ekvation som utgår från aktuellt värde och målvärde avseende arteriellt pH i stället för PaCOz.

Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen beräknas VMTNCOZHW från aktuella uppmätta värden på VTCO2 och PaCOz samt PaCOzmå. enligt Ekv. 10. VTCOW, beräknas för alternativa värden på VT enligt Ekv. 3 till 6. För varje studerat altemativt värde på VTM, beräknas RRM genom att sätta in VMTNCOZM och VTCOZM i Ekv. 9.

I alternativa utförandeforrner av uppfinningen kan ekvationerna tillämpas i andra ordningsföljder. T.ex. kan man efter beräkning av VminCOznyn enligt Ekv. 10 för olika värden på RR beräkna VTCOMT, från Ekv. 9 och sedan VTM från Ekv. 3 till 6.

Nytt värde på RR innebär att värden på MDT och EIF, som användes i första omgången av beräkningar, inte längre gäller. Nya värden på MDT och EIF, beräknas från nya värden på RR, TT och Tp. Dessa införs i en andra omgång beräkningari Ekv. 7. I en föredragen utförandeform av uppfinningen tillämpas en enda iteration.

Enligt ekvationema 3-10 kan datorn vid olika ventilationssätt beräkna alla kombinationer av värden på VT, RR och PaCOz. Man bör observera att minutvolym utgör produkten av VT och RR. För vissa ventilatorer är VT och RR primära parametrar, som kan ställas in på ventilatom.

Detta innebär att minutvolymen, VMTN, är en sekundär parameter som följer utav värden på VT och RR. För andra ventilatorer är VMTN och RR primära parametrar av vilka VT beror.

Genomgående i detta patent gäller att vad som sägs om kombinationer av VT och RR kan transformeras till kombinationer av VM." och RR eller omvänt.

Analys av andningsmekanik Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen kompletteras analysen av COz-utbytet med analys av andningsmekanik vid aktuell och altemativ inställning av ventilatorn. Analys av mekaniken baseras på mätning av luftvägstryck, PAW och luftvägsflöde FAW. Dessa mätningar, som används för att karaktärisera mekaniken, utförs antingen vid aktuell inställning av ventilatorn eller under en särskild procedur, under vilken ventilatorns arbetssätt modifieras för att möjliggöra en mera detaljerad analys av andningsmekaniken. Ut- och inandade volymer av gas, t.ex. VT, beräknas genom integrering av FAW över tid. Analys av andningsorganens mekanik tjänar till att minimera eller eliminera ogynnsamma effekter av ventilationen, vilka i hög grad kan variera mellan olika patientkategorier.

Vid ARDS: 1. Ventilationen ska upprätthålla PaCOT, alternativt pH, vid förutbestämt målvärde. 2. VT ska vara minimal för att minimera lungtrauma till följd av kollaps och re-expansion av enheter inom lungan och tillåta ventilation vid mindre skadliga luftvägstryck. 3. PPLAT ska hållas inom säkra gränser för att inte orsaka hyperdistension eller barotrauma. 4. PEEP ska vara tillräckligt högt för att undvika kollaps av enheter inom lungan under exspiration så att lungan hålls öppen och så att man upprätthåller adekvata omständigheter för blodets syresättning.

Efter analys av COz-utbytet enligt ovan, identifieras en eller flera lämpliga kombinationer av VT och RR. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen följer analys av ytterligare parametrar som påverkar PPLAT och PEEP. I det följande beskrivs en princip enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen. Denna princip utgår från konceptet att man kan definiera en nivå på PPLAT, som är hög men säker med avseende på hyperdistension och 10 15 20 25 30 35 40 Sidan 9 av 22 barotrauma. 30 cmHzO är en ofta föredragen nivå på PPLAT. Hos patienter med störd cirkulation kan en lägre nivå föredras. Hos patienter med högt abdominellt och intrathorakalt tryck kan en högre nivå föredras för att upprätthålla tillräcklig lungrekrytering.

Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen sker analys av mekanik parallellt med analys av COz-utbyte. Mekanik uttryckt i elastiska och resistiva egenskaper av andningsorganen kan beräknas från uppmätta värden på flödeshastighet och tryck enligt väl kända algoritmer. Compliance är ett uttryck för andningsorganens elastiska egenskaper.

Compliance = VT / (PPUTT- PEEPTOT) Ekv. 11 PEEPTOT mäts under en postexspiratorisk paus eller skattas enligt någon tidigare känd algoritm, t.ex. så som beskrivits av Jonson et al.3 De elastiska egenskaperna kan noggrant karaktäriseras t.ex. genom att studera det elastiska tryck/volymdiagrammet, vilket kan göras med en datorstyrd ventilator4. En dylik utvidgning av metodiken kan vara befogad om man vill utvärdera vida områden avseende lungvolym över vilka compliance varierar betydligt. Ett altemativ är att undvika drastisk omställning av ventilatorn och i stället utföra stegvis omställning. Efter varje måttlig omställning fömyas mätning av SBT-COZ och mekanik efter stabilisering mot ett nytt steady state. lnspiratorisk resistans ingår i analysen bakom förutsägelse av inspiratoriskt topptryck i övre luftvägama vid volymstyrd ventilation och i förutsägelse av VT vid tryckstyrd ventilation i sådana fall då inspirationstiden är för kort för att uppnå ett flöde nära noll vid slutet av inspirationen. Exspiratorisk resistans och compliance kan vara grund för förutsägelse av vad som allmänt benämns auto-PEEP och PEEPTOT enligt kända algoritmer. Auto-PEEP är skillnaden mellan PEEPTOT och inställd PEEP.

Exempel på omställning av ventilatorn med datorstöd enligt uppfinningen Modern strategi för lungskyddande ventilation vid ARDS och några andra tillstånd baseras på låg VT. Då ska VT ha ett lågt värde uttryckt i ml per kg kroppsvikt. Enligt en föredragen utförandeforrn av uppfinningen ersätts eller kompletteras VT av VT/kg i beräkningarna ovan.

Exemplet nedan avser data från en ARDS-patient under volymstyrd ventilation, Figur 3.

Väzrdena för koefficienterna a-c i Ekv. 7 var medelvärden hos ARDS patienter enligt Aboab et al.

Operatören startar proceduren Omställningsstöd. Operatören väljer ARDS ur en lista av olika diagnoser. Utifrån data från ARDS-patienten och ekvationerna 2-11 illustreras uppfinningen med följande exempel enligt en utförandeform av uppfinningen avsedd för en operatör med ordinär erfarenhet.

Datorn returnerar aktuell ventilatorinställning och default värden för fysiologiska mål, liksom gränser för parametrar som definierar ventilationssätt rekommenderade för den specifika patientkategorin vid den aktuella intensiwårdsenheten. Operatören kan acceptera eller modifiera dessa Mål och Gränser, vilka visas i Tabell 1. Målet för PaCOz enligt default var oförändrat eller lägre och det för VT var 6 ml/kg. Default-värden för T. och Tp var 15 och 28 % av andningscykeln, vilket lämnade den relativa tiden för exspiration oförändrad vid 57 %.

Sistnämnda defaultvärden baseras på kunskap om COz-utbyte vid ARDS. 10 15 20 Sidan 10 av 22 Aktuella Mål Lösning Inställningar och Och Gränser Observationer PaCOZ mmHg 58 558 57.5 VT, ml/kg 7.1 6.0 6.0 VT ml 392 330 330 RR/minut 22 S30 29 TT % 33 1 5 15 Tp % 10 28 28 PEEP cmHzO 15 13.5 PpLAT CmHZO 35 3Ü 3Û Compliance, 20 mllcmHzO TABELL 1 Enligt exemplet accepterades default-värdena, varefter datorn retumerade förslag, som hänför sig till beräkningar enligt Ekv. 2-10 vad gäller COz--utbyte och lösning av Ekv. 11 vad gäller PEEPTOT.

Målen kunde nås och Gränserna beaktas, vilket visas i kolumnen Lösning, Tabell 1. Förutsett PaCOz var inte signifikant lägre än aktuellt.

Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen, i vilken datorn kan styra ventilatorn, kan operatören acceptera lösningen, som då tillämpas automatiskt. I alternativa typer av system ställer operatören om ventilatorn manuellt.

Om inte alla mål kan nås vid de angivna gränserna, markerar datorn problemet. I sådana fall anger operatören alternativa värden på Mål och/eller Gränser för att få ny ledning som leder till en gällande lösning.

Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen erbjuds operatörer med stor erfarenhet större grad av frihet att välja en kombination av inställningar som förutses leda till målen. l det exempel som visas i Tabell 2 begärde operatören lösningar utifrån målen att PaCOz ska minska från 58 till 54 mmHg, VT ska vara S6 ml/kg and RR 560 min", T.=0.2 and Tp=0.3.

Datorn retumerade lösningar enligt Tabell 2.

Aktuella Mål Lösningar Inställningar pch OCh Gränser Observationer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PaCOz mmHg 58 54 54 54 54 54 54 54 54 54 54 VT ml/kg 7.1 S6 6.0 5.8 5.6 5.5 5.3 5.2 5.0 4.8 4.7 RR min' 22 560 31 34 36 39 42 45 48 52 56 VT ml 392 - 330 320 310 301 292 283 275 267 259 T, % 33 0.2 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 Tp % 10 0.3 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 PEEP cmHzO 15 13.5 14.0 14.5 15 15.5 16 16 16.5 17 PPLAT cmH20 35 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 Compliance, 20 ml/cmH2O TABELL 2 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Sidan 11 av 22 Operatören bedömer Iösningama i Tabell 2 och kan välja en, som tillämpas automatiskt eller manuellt beroende på de möjligheter det använda systemet erbjuder. Ju högre RR operatören är beredd att acceptera, desto lägre blir VT medan PEEP blir högre. Oaktat att lösning 9 skulle leda till optimal lungskyddande ventilation kan operatören tänka att en ändring av RR från 22 till 56 min* är alltför drastisk för att medge en tillförlitlig förutsägelse av resultatet Han kan då välja en mindre radikal lösning och senare göra ett nytt test inför ett andra steg av omställning. Om han bedömer att ingen tillfredsställande lösning presenteras, kan han justera Mål och Gränser för att utforska andra kombinationer av inställningar.

Enligt alternativa utförandeformer av uppfinningen kan Mål liksom Gränser uttryckas på andra sätt än som anges ovan. Således tillåter uppfinningen vida variationer av systemets uppsättning vad avser utformandet av Mål och Gränser, liksom presentation av resultat och hur resultaten kommer att tillämpas. Till exempel kan man i stället för att välja ett målvärde för PaCOz välja ett målvärde för arteriellt pH. Värden på pH, PaCOz jämte kompletterande syra/bas-data, vilka ingår i en rutinmässig analys av syra/bas-status medger transformation av ett mål-värde för pH till ett mål-värde för PaCOz liksom vice versa. Detta görs enligt väl kända algoritmer.

Som nämnts ovan, när uppfinningen tillämpas inom ett system i vilket datorn som utför beräkningarna inte har medel för att styra ventilatorn, är det operatören som genomför omställning av ventilatom. Vid volymstyrd ventilation ställer han in ventilatom i enlighet med resultatet av beräkningama. När uppfinningen tillämpas inom ett system i vilket datorn som utför beräkningarna har medel för att styra ventilatorn, kan ett arbetssätt för ventilatorn överensstämmande med beräknad lösning implementeras automatiskt.

Ekv. 2-11 har giltighet vid alla ventilationssätt. Emellertid är direkt tillämpning av datorns lösning uttryckt i termerna VT och RR bara möjlig vid volymstyrd ventilation. Vid andra ventilationssätt tillämpas indirekta metoder för att nå dessa värden. Som exempel gäller att vid tryckstyrd ventilation kan ett nytt värde på RR tillämpas direkt men inte ett nytt värde på VT.

Analys av andningsmekanik vidgar möjliga tillämpningar av uppfinningen. Enligt en utförandeform av uppfinningen kan t.ex. datom transformera ett nytt målvärde på VT till en skillnad mellan inspirationstryck och PEEPTOT sådant att målvärdet för VT uppnås vid aktuellt värde på andningsorganens compliance. Denna princip kan tillämpas på olika sätt. Antingen kan inspirationstrycket, PTNSP, eller PEEPTOT modifieras enligt ekvation 12. PEEPTOT modifieras genom att justera PEEP.

VTM, = Compliance I (PTNSP - PEEP) Ekv. 12 Efter omställning av ventilatorn till ett nytt värde är ett sätt att stegvis modifiera PTNSP eller PEEP till dess det nya målvärdet för VT uppnås. Detta kan göras manuellt. När datorn 17 eller 20 kan styra ventilatorns funktion innebär en föredragen utförandeform av uppfinningen att förändringen av respektive tryckvärde sker stegvis till dess målvärdet för VT uppnås.

För spontan understödd ventilation gäller att patienten har frihet att påverka ventilationen.

Oaktat detta gäller den beskrivna principen. Man kan identifiera värden på VT, RR och andra parametrar som beskriver sådana särdrag för ventilationen, vilka leder till specificerade mål.

Man kan dock inte direkt styra ventilatorn för att åstadkomma dessa särdrag så som man kan göra vid kontrollerade ventilationsformer. Metoder för att göra detta möjligt måste anpassas till aktuell typ av understöd. Det finns hos olika ventilatorer många typer av understöd. Här ges bara en skiss gällande tryckunderstödd ventilation. Vid tryckunderstödd ventilation kan man anpassa PPLAT genom att modifiera inspirationstrycket. Genom att öka PEEP kan man minska VT. Vid sådant lägre VT kommer RR att öka enligt samma fysiologiska mekanismer som när patienten av annan anledning kräver ökad ventilation. Man kan också behöva justera kriterier för när inspirationsflödet ska stoppas.

När uppfinningen tillämpas i samband med Neurally Adjusted Ventilatory Assist, NAVA, är ventilationen kraftigt påverkad av patientens andningsansträngning. Förstärkningen av signalen från diafragma-EMG till ventilatorns tryckkontroll är enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen föremål för långsam modifiering till dess man når målvärdet för 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Sidan 12 av 22 VT. Patientens andningscentrum kommer då i enlighet med principerna för NAVA att justera RR för att upprätthålla adekvat kontroll över PaCOz eller pH.

Inför drastiska omställningar av ventilatorn är förutsägelser av resultaten mindre pålitliga än för mera måttliga omställningar. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen undviks långtgående omställning av ventilatorn genom vamingar eller genom uppställda gränser.

Detta gäller särskilt algoritmer som tillämpas för mindre erfarna operatörer. Snarare än att tillåta plötsliga stora förändringar av ventilatorns inställning föreslår systemet en begränsad omställning och en upprepning av processen omfattande mätning, beräkningar och ny omställning. Detta bör göras efter en period, som är tillräckligt lång för att ett nytt steady state ska ha etablerats, t.ex. 15-30 minuter. Sådan stegvis omställning leder till mera väl optimerad ventilation av patienten.

Vid steady state är PaCOz proportionell mot kvoten mellan metabol COz-produktion och alveolär ventilation, båda uttryckta i liter/minut. Förändrad metabol produktion kommer att påverka PaCOz och leda till en awikelse från målet definierat av operatören. En sådan förändring kommer att påverka uppmätt värde på VMTNCOZ. Förändringar av detta värde över längre perioder, t.ex. 30 minuter, vilka inte motsvaras av förändrad ventilation indikerar att den metabola COz-produktionen förändrats. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen upptäcks och rapporteras sådana förändringar i samband med uppföljningsrapporter gällande omställning av ventilatom som i följande exempel: VMTNCOZ har över 60 min ökat med 15 %, vilket kan innebära ökad metabolism! Notervärt är att den beskrivna analysen av COz-utbytet är tillämpbar för alla patientkategorier oaktat att målen varierar. Vid ARDS föredras normokapni eller måttlig hyperkapni. Vid hjärnskada är hypokapni ofta ett mål tillsammans med lågt medeltryck i luftvägen. Vid exacerbation av KOL, är rationella mål att korrigera omåttliga värden på PaCOg eller pH och att minska höga värden på PPTAT, vilka leder till hyperdistension.

Exemplet på uppfinningens tillämpning illustrerat i Tabell 2 ansluter sig till principen för mekanisk ventilation vid ARDS, vilka skisserats av Uttman et a|.5 Enligt denna princip ska man tillämpa lägst möjliga VT förenlig med adekvat COz-utbyte i kombination med ett högt men oskadligt PPTAT. Detta leder till under omständighetema högsta möjliga PEEP. Högt PEEP kommer att upprätthålla lungornas luftfyllnad och medför därmed optimala omständigheter för blodets syrsättning vid låga eller måttliga nivåer på FTO2. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen justeras FTOZ till en nivå som upprätthåller uppställt mål med avseende på PaOz eller SPOQ.

Uppfinningen kan tillämpas också vid alternativa principer för lungprotektiv ventilation, t.ex. de som rekommenderats av ARDSnet. Enligt dessa åstadkoms adekvat syrsättning av blodet genom att välja en kombination av PEEP och FTO2. Om inställning enligt ARDSnet enligt uppfinningen förutses leda till icke avsedda höga värden på PPLAT enligt Ekv. 11 noteras detta till ledning för operatören innan han ställer om ventilatom. Uppfinningen kan anpassas till olika strategier för skilda populationer av patienter i enlighet med ökande kunskap och framsteg inom varje område.

Enligt beräkningarna i Ekv. 1-11 baseras uppfinningen på att COz-utbytet, PaCOz och pH bestäms av en kombination av värden för VT, RR och inspirationsmönstret tillsammans med karaktäristika för aktuellt SBT-COZ. Varje kombination av PaCOz, VT och RR kan studeras.

Vidare så bestäms trycket i alveoli, som under andetaget varierar mellan PEEP och PPLAT, av VT och PEEP tillsammans med aktuellt elastiskt tryck/volym-förhållande. Dessa kan uttryckas som värdet på compliance eller som en elastisk tryck/volym-kurva, vilken kan beskriva icke- linjärt tryck/volym-förhållande. Således är det möjligt att analysera alla rimliga kombinationer av antingen PaCOz eller pH, VT, RR och PPLAT altemativt PEEP när man söker efter en omställning av ventilatom, vilken betraktas som optimal för en viss patientkategori. Det inflytande på PEEPTOT, som orsakas av auto-PEEP kan vidare utrönas utifrån värden på VT, RR, compliance och resistans hos det respiratoriska systemet. En sådan vidgning av beräkningama är motiverad vid KOL, men även hos andra patientkategorier när man 10 15 20 25 30 35 40 45 Sidan 13 av 22 analyserar höga värden på RR. Vid tryckstyrd ventilation tar man enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen hänsyn till den inspiratoriska tidskonstanten hos det respiratoriska systemet som en faktor av betydelse för VT. Utförandeformer som bygger på att man utvärderar det respiratoriska systemets resistans medger även förutsägelse av topptrycket i Iuftvägama.

Förutsägelser av utfallet av en omställning av ventilatorn enligt ovan innebär inte en garanti för att specificerade fysiologiska mål för en omställning nås. Därför är feedback och uppföljning viktig.

Feedback och omedelbar uppföljning av omställning av ventilatorn Efter omställning av ventilatorn presenteras en omedelbar feedback, indikerande i vilken utsträckning omställningen leder mot de definierade målen. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen baseras denna på de principer som beskrivs i svensk patentansökan SE1200155-8. Vad gäller mekanik baseras feedback direkt på mätvärden för t.ex. VT, RR, PPLAT och PEEP. Vad gäller PaCO2 eller pH, grundar sig förutsägelser på föregående värden på PaCO2 och VMWCOZ, dvs. på PaCOzakmem och vMjNCOzakmeut tillsammans med VMWCORW som i detta sammanhang är uppmätt värde snarast efter omställning av ventilatorn. I analogi med Ekv. 10 följer: Pacognyfi = Vwjqcogaktueuj/ vMjNcogj-jyn ' Pacøgaktuem PaCOznyn motsvarar i detta sammanhang förutsagt utfall gällande PaCOz efter återgång till steady state. lnom några andetag efter omställning av ventilatorn presenteras utfallet av mätta och förutsagda parametrar. När utfallet avsevärt skiljer sig från målvärden utlöses en varning.

Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen, återställs då tidigare inställning antingen manuellt eller automatiskt. Awikelser mellan utfall och målvärden kan bero på att omställningen varit alltför långtgående. I sådana fall kan datorn föreslå en mera måttlig omställning. Viktigt är att uppföljning och reaktion på denna åstadkoms inom få minuter, innan volymen av C02 lagrad i kroppen har signifikant ändrats ur sitt jämviktsläge. Då kan en ny process för omställning genomföras utan dröjsmål.

Vid måttliga skillnader mellan förutsagda värden och värden mätta snarast efter omställning kan en korrigering av inställningen ske. Om ventilatom är styrd av datorn kan detta ske automatiskt, i annat fall manuellt. Eftersom PEEPTOT har många influenser kan justering av inställt värde på PEEP behövas för att uppnå målvärden för Ppw eller PEEPTOT. Smärre skillnader mellan målvärden och värden uppmätta snarast efter omställning är förväntade och kan försummas.

För att kontrollera om förutsagt värde på PaCO2 slutligen uppnås kan det vara lämpligt att ta ett blodgasprov efter en period under vilken steady state uppnåtts. Datorn kan vid den tidpunkten upplysa om signifikanta förändringar av COz-elimination till följd av ändrad ämnesomsättning kan ha påverkat PaCOz. Efter ett nytt blodgasprov kan en upprepad procedur för optimering av ventilatorinställningen övervägas.

Omställning av ventilatorn i multipla steg - Automatisk sluten loop-ventilation Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen kan en dator som styr ventilatorn programmeras för att uppnå och upprätthålla målvärden som fastställts av operatören genom upprepad omställning av ventilatom inom gränser som fastställts av operatören eller som utgör default-värden för den aktuella patientkategorin. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen startar denna procedur genom beräkning av ett antal lösningar som tillfredsställer Mål och Gränser. Tabell 2 tjänar som exempel enligt vilket VT minskas med 3 % för varje steg enligt lösning 1 till 9. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen sker av datorn styrda automatiska stegvisa ändringar av ventilatorns inställning med tidsintervaller tillräckligt långa för att steady state ska etableras mellan stegen. Storleken på varje steg som 10 15 20 Sidan 14 av 22 inte övervakas av en närvarande operatör begränsas för att undvika omställningar vars förutsagda resultat kan vara mindre säkert och som patienten kanske inte tål. Med Tabell 2 som exempel, kan vi antaga att lösning 1 av operatören valdes som första steg och att utfallet av detta steg av operatören befanns adekvat. Då kan han aktivera Omställning av ventilatorn i multipla steg - Automatisk sluten loop-ventilation. Om en lösning väljs vad avser slutligt specificerat mål, t.ex. nummer 9 i Tabell 2 och operatören väljer att maximera ändringar av VT till 6 % per steg kommer datorn att genomföra omställning av ventilatorn enligt steg 3, 6 och 9 vid definierade tidsintervall. Varje omställning föregås av mätning och analys för att med större noggrannhet finna vilken inställning av t.ex. RR och PEEP som erfordras för att uppnå minskning av VT enligt nästkommande steg. Snarast efter varje steg studerar datorn utfallet.

Vid små awikelser från specificerade mål, t.ex. vad gäller PPLAT, utför datorn en korrektion av PEEP för att uppnå detta mål. Om målen har uppnåtts efter den slutliga omställningen enligt lösning 9 i Tabell 2, genomför datorn regelbundna tester åtföljda av korrektion av ventilatorns inställning om så krävs för upprätthållande av tillståndet i enlighet med målen.

Vid datorstyrd automatisk omställning av ventilatom är minutiös övervakning av proceduren och av patientens tillstånd oundgänglig. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen övervakar datorn automatiskt inte bara signalema från mätgivare visade i Figur 1 och 2, utan också signaler som representerar syrsättning och cirkulation. När övervakningen visar att patientens tillstånd är utanför förutbestämda gränser inställs fortsatt automatisk omställning av ventilatom medan alarm avges. 10 15 Sidan 22 av 22 Referenser 1.

Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome. The Acute Respiratory Distress Syndrome Network. N Engl J Med 2000, 342:1301-1308.

Aboab J, Niklason L, Uttman L, Brochard L, Jonson B: Dead space and C02 elimination related to pattern of inspiratory gas delivery in ARDS patients. Crit Care 2012, 16:R39.

Jonson B, Nordström L, Olsson SG, Åkerback D: Monitoring of ventilation and lung mechanics during automatic ventilation. A nytt device. Bull Physiopathol Respir (Nancy) 1975, 1 1 :729-743.

Bitzen U, Enoksson J, Uttman L, Niklason L, Johansson L, Jonson B: Multiple pressure-volume loops recorded with sinusoidal low flow in a porcine acute respiratory distress syndrome model. Clin Physiol Funct Imaging 2006, 26:113-119.

Uttman L, Bitzen U, De Robertis E, Enoksson J, Johansson L, Jonson B: Protective ventilation in experimental acute respiratory distress syndrome after ventilator-induced lung injury: a randomized controlled trial. Br J Anaesth 2012.

Claims (28)

1. 0 15 20 25 30 35 40 45 Sidan 15 av 22 KRAV 10. . Ett system för mekanisk ventilation, som innefattar givare för mätning av luftvägsflöde (5, 13, 18), tryck (15, 19) och C02 (14) och en dator (17, 20), vilken registrerar och analyserar signalerna från givarna enligt principen för volumetrisk kapnografi karaktäriserat av att datorn är programmerad för att genom analytisk matematik baserad på förutsägelse av de volymer av C02 som per tidsenhet kommer att utbytas snarast efter omställning av ventilatorn, identifiera en eller flera alternativa kombinationer av bland annat tidalvolym och andningsfrekvens, som efter omställning av ventilatorn kommer att leda till specificerat mål för arteriellt partialtryck av C02 eller specificerat mål för arteriellt pH samt till specificerade mål syftande till att minimera skadliga ventilationseffekter. Ett system för mekanisk ventilation enligt krav 1 karaktäriserat av att datorn är programmerad för analytisk matematisk förutsägelse av de volymer av C02 som efter omställning av ventilatorn per tidsenhet kommer att utbytas, vilken förutsägelse baseras på analys av single breath test för C02 registrerat före omställning av ventilatom. Ett system för mekanisk ventilation enligt krav 1 karaktäriserat av att datorn är programmerad att analysera signaler för flödeshastighet och tryck med avseende på andningsorganens mekaniska egenskaper och att genom analysen identifiera sådan ventilatorinställning, som medför minimala skadliga effekter av ventilationen genom att uppnå specificerade mål relaterade till tidalvolymen. Ett system för mekanisk ventilation enligt krav 1 karaktäriserat av att datorn är programmerad att analysera signaler för flödeshastighet och tryck med avseende på andningsorganens mekaniska egenskaper och att genom analysen identifiera sådan ventilatorinställning, som medför minimala skadliga effekter av ventilationen genom att uppnå specificerade mål relaterade till post-inspiratoriskt platåtryck. Ett system för mekanisk ventilation enligt krav 1 karaktäriserat av att datorn är programmerad att analysera signaler för flödeshastighet och tryck med avseende på andningsorganens mekaniska egenskaper och att genom analysen identifiera sådan ventilatorinställning, som medför minimala skadliga effekter av ventilationen genom att uppnå specificerade mål relaterade till positivt end-exspiratoriskt tryck. Ett system för mekanisk ventilation enligt något av krav 3, 4 och 5 karaktäriserat av att datorn är programmerad för att identifiera sådan ventilatorinställning, som leder mot specificerade mål med avseende på minimala skadliga effekter av ventilation, vilka mål omfattar en kombination av minst två av parametrarna tidalvolym, post-inspiratoriskt platåtryck och positivt end-exspiratoriskt tryck. Ett system för mekanisk ventilation enligt något av krav 1-6 karaktäriserat av att datorn är programmerad att leda operatören mot sådan manuell omställning av ventilatorn, som leder mot specificerade mål. Ett system för mekanisk ventilation enligt något av krav 1-7 karaktäriserat av att datorn är programmerad att leda operatören mot stegvis manuell omställning av ventilatorn till dess ventilatoms funktionssätt leder till specificerade mål. Ett system för mekanisk ventilation enligt något av krav 1-6 karaktäriserat av att datorn har medel för styrning av ventilatorn och att datom är så programmerad att aktuellt funktionssätt av ventilatorn automatiskt ersätts med ett nytt funktionssätt, för att uppnå specificerade mål. Ett system för mekanisk ventilation enligt krav 9 karaktäriserat av att datorn är programmerad att ersätta aktuellt funktionssätt av ventilatorn i mer än ett steg för att stegvis komma närmare specificerade mål. 10 15 20 25 30 35 40 45 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. Sidan 16 av 22 Ett system för mekanisk ventilation enligt krav 8 eller 10 karaktäriserat av att datorn är programmerad att före varje steg i omställningen utföra mätningar och beräkningar för att identifiera ett funktionssätt som leder mot specificerade mål. Ett system för mekanisk ventilation enligt något av krav 1 till 10 karaktäriserat av att datorn är programmerad för att mäta utfallet av omställning samt för att presentera utfallet och för att avge alarm om förfarandet inte på adekvat sätt leder nära specificerade mål. Ett system för mekanisk ventilation enligt något av krav 1 till 12 karaktäriserat av att datorn är programmerad för att genomföra upprepade automatiska mätningar och automatiska omställningar för att uppnå eller upprätthålla specificerade mål. Ett system för mekanisk ventilation enligt något av krav 1 till 13 karaktäriserat av att datorn är programmerad för att genomföra en serie av försöksandetag med varierande inspirationsmönster och att utifrån resulterande volymer av under enskilda försöksandetag utbytt C02 karaktärisera hur inspirationsmönstret påverkar utbytet av C02 och att därifrån beräkna vilket som är optimalt inspirationsmönster för att uppnå specificerade mål. En metod för mekanisk ventilation baserad på mätning av flödeshastighet (5,13,18), tryck (15, 19) och C02 (14) och användning av en dator (17, 20) vilken registrerar och analyserar signalerna från givarna i enlighet med principen volumetrisk kapnografi karaktäriserad av att datorn genom analytisk matematik förutsäger vilka volymer av C02, som per tidsenhet kommer att utbytas snarast efter omställning av ventilatorn och därigenom identifierar en eller flera alternativa kombinationer av bland annat tidalvolym och andningsfrekvens, som efter omställning av ventilatom kommer att leda till specificerat mål gällande arteriellt partialtryck av C02 eller arteriellt pH samt till specificerade mål syftande till att minimera skadliga ventilationseffekter. En metod för mekanisk ventilation enligt krav 15 karaktäriserad av att datom genom analytisk matematik förutsäger de volymer av C02 som efter omställning av ventilatorn per tidsenhet kommer att utbytas baserat på analys av single breath test för C02 registrerat före omställningen av ventilatorn. En metod för mekanisk ventilation enligt krav 15 karaktäriserad av att datorn analyserar signaler för flödeshastighet och tryck med avseende på andningsorganens mekaniska egenskaper och genom analytisk matematik identifierar sådan inställning av ventilatom, som medför minimala skadliga effekter av ventilationen genom att uppnå specificerade mål relaterade till tidalvolymen. En metod för mekanisk ventilation enligt krav 15 karaktäriserad av att datorn analyserar signaler för flödeshastighet och tryck med avseende på andningsorganens mekaniska egenskaper och genom analytisk matematik identifierar sådan inställning av ventilatorn, som medför minimala skadliga effekter av ventilationen genom att uppnå specificerade mål relaterade till post-inspiratoriskt platåtryck. En metod för mekanisk ventilation enligt krav 15 karaktäriserad av att datorn analyserar signaler för flödeshastighet och tryck med avseende på andningsorganens mekaniska egenskaper och genom analytisk matematik identifierar sådan inställning av ventilatom, som medför minimala skadliga effekter av ventilationen genom att uppnå specificerade mål relaterade till positivt end-exspiratoriskt tryck. En metod för mekanisk ventilation enligt något av krav 17, 18 och 19 karaktäriserad av att datorn identifierar sådan ventilatorinställning, som leder mot specificerade mål med avseende på minimala skadliga effekter av ventilation, vilka mål omfattar en kombination av minst två av parametrama tidalvolym, post-inspiratoriskt platåtryck och positivt end-exspiratoriskt tryck. 10 15 20 25 30 35 40 45 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. Sidan 17 av 22 En metod för mekanisk ventilation enligt något av krav 15-20 karaktäriserad av att datorn leder operatören mot sådan manuell omställning av ventilatorn, som leder mot specificerade mål. En metod för mekanisk ventilation enligt något av krav 15-21 karaktäriserad av att datorn stegvis leder operatören mot manuell omställning av ventilatorn till dess ventilatorns funktionssätt leder till specificerade mål. En metod för mekanisk ventilation enligt något av krav 15-20 karaktäriserad av att datom styr ventilatorn och automatiskt ersätter aktuellt funktionssätt av ventilatorn med ett nytt funktionssätt för att uppnå specificerade mål. En metod för mekanisk ventilation enligt krav 23 karaktäriserad av att datorn automatiskt i mer än ett steg ersätter aktuellt funktionssätt av ventilatom för att stegvis uppnå specificerade mål. En metod för mekanisk ventilation enligt krav 22 eller 24 karaktäriserad av att datorn före varje steg i omställningen utför mätningar och beräkningar och därmed identifierar ett funktionssätt som leder mot specificerade mål. En metod för mekanisk ventilation enligt något av krav 15-25 karaktäriserad av att datorn utför mätningar och analyserar utfallet av omställning, presenterar detta och avger alarm om specificerade mål inte nås i adekvat grad. En metod för mekanisk ventilation enligt något av krav 15-26 karaktäriserad av att datorn genomför upprepade automatiska mätningar och automatiska omstållningar för att uppnå eller upprätthålla status i enlighet med specificerade mål. En metod för mekanisk ventilation enligt något av krav 15-27 karaktäriserad av att datorn genomför en serie av försöksandetag med varierande inspirationsmönster och utifrån resulterande volymer av under enskilda försöksandetag utbytt C02 analyserar hur inspirationsmönstret påverkar utbytet av C02 och utifrån analysen beräknar optimalt inspirationsmönster för att uppnå specificerade mål.