"吸気弁110、呼気弁130及び制御ユニット105を有する呼吸装置1であって、前記制御ユニットは患者が前記呼吸装置に接続されたときに前記患者における肺圧差を決定するように構成され、前記制御ユニットは、a前記吸気弁110及び前記呼気弁130を制御することによって第1の呼気終末陽圧PEEPレベルで前記患者を換気するための第1モードの動作に前記呼吸装置を設定することと、b前記吸気弁110及び前記呼気弁130を制御することによって、前記第1のPEEPレベルから始まる第2のPEEPレベルであって前記第1のPEEPレベルとは異なる目標PEEPレベルに基づく第2のPEEPレベルで前記患者を換気するための第2モードの動作に前記呼吸装置を設定することと、c吸気流量トランスデューサ112及び呼気流量トランスデューサ132からの測定値に基づく等して前記第1のPEEPレベル及び前記第2のPEEPレベルでの呼気終末肺容量EELVの差から呼気終末肺容量の変化ΔEELVを決定することと、呼気終末肺容量の前記変化ΔEELVと呼気圧センサ133により測定される等した前記第1のPEEPレベル及び前記第2のPEEPレベルの差ΔPEEPとに基づき前記肺圧差Pthを決定することと、の動作が可能である呼吸装置。前記制御ユニットは、平衡が確立されるような前記目標PEEPレベルの所定の圧力範囲内に前記第2のPEEPレベルが達したときに前記肺圧差を決定するように動作する請求項1に記載の装置。当該第1の圧力は環境気圧であり且つ当該第2の圧力は前記第1の圧力よりも高く、又は前記第1の圧力は環境気圧よりも高く且つ前記第2の圧力は前記第1の圧力よりも高く、又は前記第1の圧力は環境気圧よりも高く且つ前記第2の圧力は前記第1の圧力よりも低い請求項1又は2に記載の装置。前記第2モードの動作に前記呼吸装置を設定することは前記呼吸装置のユーザインタフェースから選択可能であり、前記制御ユニットは当該ユーザ開始に際して前記肺圧差を自動的に決定するように構成され、当該自動的決定は前記装置による前記患者の支援された且つ/又は制御された換気の間になされる請求項1~3のいずれかに記載の装置。前記制御ユニットは前記Ptpの決定の後に前記第1のPEEPレベルで支援され制御された換気のPEEPレベルで前記第1モードの動作に戻るように動作する請求項1~4のいずれかに記載の装置。前記制御ユニットは、段階的に得られたΔEELVの合計ΣΔEELVが前記第1のPEEPレベルでの1回換気量に実質的に等しくなるまでPEEPを段階的に前記第1のPEEPレベルから増大させるように動作する請求項1~5のいずれかに記載の装置。前記制御ユニットは、前記第1及び第2のPEEPレベルの初期の差よりも小さいPEEPレベル変化を繰り返すことにより及び/又は全コンプライアンスCTOT若しくは肺コンプライアンスCLの偏向点若しくは変曲点を検出するために1回換気量を減少させることにより、非線形肺コンプライアンスCL及び/又は胸壁コンプライアンスCCWを決定するように動作する請求項1~6のいずれかに記載の装置。前記制御ユニットは、肺を損傷から保護するための第1のスレッショルド値を下回る肺圧差が検出されたときに、前記装置により前記患者に提供される機械的換気におけるPEEPをより低いレベルに制限することによって、前記決定された肺圧差に基づくPEEPレベルを調節するように更に動作する請求項1~7のいずれかに記載の装置。前記第1及び/又は第2モードの動作は少なくとも1つの呼吸サイクルを備える請求項1~8のいずれかに記載の装置。前記肺圧差の決定は、肺コンプライアンス等の個々の抵抗的及び弾性的な機械的肺特性並びに胸壁コンプライアンス等の抵抗的及び弾性的な機械的胸壁特性の決定を備える請求項1~9のいずれかに記載の装置。コンピュータにより処理するためのコンピュータプログラムが記録されたコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータプログラムは呼吸装置に接続された患者における肺圧差Ptpを決定するための複数のコードセグメントを備え、前記複数のコードセグメントは、第1の呼気終末陽圧PEEPレベルを確立するための第1のコードセグメント33と、目標PEEPレベルを前記第1のPEEPレベルから前記第1のPEEPレベルとは異なる第2のPEEPレベルへ変化させるための第2のコードセグメント34と、前記第1のPEEPレベルから始まる前記第2のPEEPレベルを確立するための第3のコードセグメント35と、前記第1のPEEPレベル及び前記第2のPEEPレベルでの呼気終末肺容量EELVの差から呼気終末肺容量の変化ΔEELVを決定するための第4のコードセグメント36と、呼気終末肺容量の前記変化ΔEELVと前記第1のPEEPレベル及び前記第2のPEEPレベルの差ΔPEEPとに基づいて前記肺圧差Ptpを決定するための第5のコードセグメント37と、を備えるコンピュータ可読媒体。呼吸装置に接続された患者における肺圧差Ptpを決定する呼吸装置における方法であって、前記患者は呼吸マスクを介する等して望ましくは前記呼吸装置に非侵襲的又は非外科的に接続され、前記方法は、第1の呼気終末陽圧PEEPレベルを確立すること23と、目標PEEPレベルを前記第1のPEEPレベルから前記第1のPEEPレベルとは異なる第2のPEEPレベルへ変化させること24と、前記第1のPEEPレベルから始まる前記第2のPEEPレベルを確立すること25と、前記第1のPEEPレベル及び前記第2のPEEPレベルでの呼気終末肺容量EELVの差から呼気終末肺容量の変化ΔEELVを決定すること26と、呼気終末肺容量の前記変化ΔEELVと前記第1のPEEPレベル及び前記第2のPEEPレベルの差ΔPEEPとに基づいて前記肺圧差Ptpを決定すること27と、を備える方法。平衡が確立されるような所定のスレッショルド範囲内に前記第2のPEEPレベルが達するまで待機することを備える請求項12に記載の方法。当該第1の圧力は環境気圧であり且つ当該第2の圧力は前記第1の圧力よりも高く、又は前記第1の圧力は環境気圧よりも高く且つ前記第2の圧力は前記第1の圧力よりも高く、又は前記第1の圧力は環境気圧よりも高く且つ前記第2の圧力は前記第1の圧力よりも低い請求項12又は13に記載の方法。前記方法を開始することは前記呼吸装置のユーザインタフェースから選択可能であり、前記方法は当該ユーザ開始に際して前記肺圧差を自動的に決定し、当該自動的決定は、特に前記患者が前記呼吸装置に顔マスクにより流体的に接続されているときに、前記装置による前記患者の支援された且つ/又は制御された換気の間になされる請求項12~14のいずれかに記載の方法。前記Ptpの決定の後に前記第1のPEEPレベルに戻ることを備える請求項12~15のいずれかに記載の方法。前記第1及び第2のPEEPレベルの初期の差よりも小さいPEEPレベル変化において請求項12の方法を繰り返すことにより及び/若しくは全コンプライアンスCTOTの偏向点若しくは変曲点を検出するために1回換気量を減少させることにより非線形肺コンプライアンスCL及び/若しくは胸壁コンプライアンスCCWを決定すること、並びに/又は段階的に得られたΔEELVの合計ΣΔEELVが前記第1のPEEPレベルでの1回換気量に実質的に等しくなるまでPEEPを段階的に前記第1のPEEPレベルから増大させること、を備える請求項12~16のいずれかに記載の方法。前記第1及び/又は第2モードの動作は少なくとも1つの呼吸サイクルを備える請求項12~17のいずれかに記載の方法。前記肺圧差の決定は、肺コンプライアンス等の個々の抵抗的及び弾性的な機械的肺特性並びに胸壁コンプライアンス等の抵抗的及び弾性的な機械的胸壁特性の計算を備える請求項12~18のいずれかに記載の方法。CLはΔPEEPで除されたΔEELVである請求項12~19のいずれかに記載の方法。ΔPEEPは前記第1及び第2のPEEPレベルでの呼気圧トランスデューサ133の測定から直接的に決定される請求項20に記載の方法。ΔEELVは前記呼吸装置の流量トランスデューサの測定に基づくスパイロメトリ測定から決定される請求項20又は21に記載の方法。ΔPTP=ΔPaw×EL/ETOTからΔPTPを決定することと、前記呼吸装置の呼気流量トランスデューサ112及び呼気圧トランスデューサ113の測定からETOTを決定することと、を備え、ΔPawは前記呼吸装置の圧力トランスデューサ、望ましくは前記吸気圧トランスデューサ113の測定から決定される請求項20~22のいずれかに記載の方法。前記肺圧差は食道内圧を測定することなしに決定される請求項12~23のいずれかに記載の方法。請求項12~24のいずれかに記載の方法により決定された肺圧差Ptpに基づき呼吸装置による患者の支援された且つ/又は制御された換気の間にPEEPをオンライン調節する方法であって、肺を損傷から保護するための予め定められた第1のスレッショルド値を下回る肺圧差が検出されたときに、前記支援され且つ/又は制御された換気のPEEPレベルをより低いレベルに制限することを備える方法。呼吸装置であって、前記呼吸装置内に備えられる患者吸気及び/又は呼気トランスデューサの圧力及び流量のスパイロメトリ測定からの入力のみから患者の肺圧差を決定するための制御ユニットを備える呼吸装置。患者の肺圧差を決定する方法であって、前記方法の前記決定することは、呼吸装置内に備えられる等の患者吸気及び/又は呼気トランスデューサの圧力及び流量のスパイロメトリ測定の入力のみから提供される方法。本発明の目的は、食道内圧測定の使用なしでの肺圧差の直接的な決定であると考えられてよい。食道内圧測定等の間接的な測定の使用なしでの肺圧差の決定のための改良された又は代替的なシステム、コンピュータプログラム及び/又は方法が有用であろう。また、既存の呼吸装置を用いるときの柔軟性の増大を可能にし、肺圧差決定に必要な追加的な器具の購入及び使用を回避することによるコスト効率性を可能にするそのようなシステム、コンピュータプログラム及び/又は方法を提供することが有用であろうし、またそれらのユーザ利便性も有用であろう。更に、そのような測定又は決定が肺圧差の平均値を提供したとすれば、即ち例えば患者の身体に作用する重力によらずに肺圧差の位置にかかわらず全ての肺圧差を表す測定値を提供したとすれば、これも有用であろう。従って、本発明の実施形態は、添付の特許請求の範囲に従う呼吸装置、コンピュータプログラム及び方法を提供することによって、例えば上述した従来技術における1つ以上の欠点、不都合又は問題を単独で又は組み合わせて望ましくは軽減し、緩和し又は排除しようとする。本発明のある態様によると、吸気用の圧力センサ及び流量センサ、呼気用の圧力センサ及び流量センサ、吸気用の弁、呼気用の弁並びに制御ユニットを有する呼吸装置が提供され、制御ユニットは、患者が呼吸装置に接続されたときに患者における肺圧差を決定するように構成される。制御ユニットは、a第1の呼気終末陽圧PEEPレベルで患者を換気するための第1モードの動作に呼吸装置を設定することと、b第1のPEEPレベルから始まる第2のPEEPレベルであって第1のPEEPレベルとは異なる目標PEEPレベルに基づく第2のPEEPレベルで患者を換気するための第2モードの動作に呼吸装置を設定することと、c第1のPEEPレベル及び第2のPEEPレベルでの呼気終末肺容量EELVの差から呼気終末肺容量の変化ΔEELVを決定することと、呼気終末肺容量の変化ΔEELVと第1のPEEPレベル及び第2のPEEPレベルの差ΔPEEPとに基づき肺圧差Pthを決定することと、の動作が可能である。本発明の更なる態様によると、コンピュータにより処理するためのコンピュータプログラムが記録されたコンピュータ可読媒体が提供される。コンピュータプログラムは呼吸装置に接続された患者における肺圧差Ptpを決定するための複数のコードセグメントを備える。複数のコードセグメントは、第1の呼気終末陽圧PEEPレベルを確立するための第1のコードセグメントと、目標PEEPレベルを第1のPEEPレベルから第1のPEEPレベルとは異なる第2のPEEPレベルへ変化させるための第2のコードセグメントと、第1のPEEPレベルから始まる第2のPEEPレベルを確立するための第3のコードセグメントと、第1のPEEPレベル及び第2のPEEPレベルでの呼気終末肺容量EELVの差から呼気終末肺容量の変化ΔEELVを決定するための第4のコードセグメントと、呼気終末肺容量の変化ΔEELVと第1のPEEPレベル及び第2のPEEPレベルの差ΔPEEPとに基づいて肺圧差ΔPtpを決定するための第5のコードセグメントと、を備える。本発明の別の態様によると、呼吸装置に接続された患者における肺圧差Ptpを決定するために、呼吸装置における方法が提供される。方法は、第1の呼気終末陽圧PEEPレベルを確立することと、目標PEEPレベルを第1のPEEPレベルから第1のPEEPレベルとは異なる第2のPEEPレベルへ変化させることと、第1のPEEPレベルから始まる第2のPEEPレベルを確立することと、第1のPEEPレベル及び第2のPEEPレベルでの呼気終末肺容量EELVの差から呼気終末肺容量の変化ΔEELVを決定することと、呼気終末肺容量の変化ΔEELVと第1のPEEPレベル及び第2のPEEPレベルの差ΔPEEPとに基づいて肺圧差ΔPtpを決定することと、を備える。上記コンピュータプログラムは、望ましくは上記方法の実施を可能にするために提供される。本発明の更なる実施形態は従属請求項において定義され、本発明の第2の及びそれに続く態様は、第1の態様に関して読み代えて援用される。本発明の実施形態は、食道内圧測定に基づく等の肺圧差の間接測定の使用を回避する。本発明の実施形態はまた、ユーザの使い易い肺圧差決定方法を提供する。本発明の実施形態は、追加的なセンサユニットを装置に付加することなしに既存の呼吸装置で実施することができる。本発明の実施形態は、胸腔内圧を測定する必要のない肺圧差の測定を提供する。本発明の実施形態は、肺圧差を決定する上で患者に安全で且つ危険のない方法を提供する。本発明の実施形態は、肺圧差の自動化された決定を提供する。本発明の実施形態は、非線形コンプライアンスでの偏向点を提供する。下部変曲点及び/又は上部偏向点が決定され得る。実施形態においては、肺圧差は、患者の支援された且つ/又は制御された換気の間に決定される。患者は自発呼吸していない。幾つかの実施形態は、患者が例えば呼吸管類及び顔マスクを介して呼吸装置に非侵襲的に接続されるときに、システム及び方法における肺圧差の決定を提供する。漏れは最小に保たれるべきであり、あるいは本明細書を読めば当業者が使用を知るに至る方法において容量及び圧力について漏れを検出し且つ適切に補償することができる。そのような実施形態により決定された肺圧差は、患者の換気戦略を適応させるために用いられてよい。換気戦略の適応は、ユーザ選択に際して、決定された肺圧差に基づく自動化された方法においてなされてよい。従って、患者の肺損傷を効果的に回避することができる。肺圧差Ptpは、拡張された状態に肺が膨らまされて胸壁及び横隔膜の内側に抗して伸長させられるときに肺を保つ圧力として定義することができる。肺圧差Ptpは、肺圧Plとも称される気管内の圧力と胸壁の内側且つ肺の外側に位置する胸膜内の胸腔圧Pcwとの差である。実施形態により決定される肺圧差は肺圧差のための平均値であり、従って以下Ptpと示されるものはPtp平均である。これは肺に関する肺圧差の位置にかかわらない全ての肺圧差の有利な測定表現である。要約すると、ΔEELV/ΔPEEPはCLのための計算値を提供する。これは、あるPEEPステップが行われる圧力/容量範囲のために提供される。最も有利な測定は、入ってくる計算パラメータのスパイロメトリ決定に基づく。小さなPEEPステップ及び容量で、値は最適になる。この関係において小さなPEEPステップは3cmH2OのΔPEEP以下である。臨床的に望ましい範囲は2~3cmH2Oである。小さな容量は、ゼロPEEPで全1回換気量の範囲内にあるΔEELVを含む。これは絶対尺度において例えば6ml/kgであり、成人患者に対する予想体重で言うと70kg成人に対して約400mlである。これにより、肺保護戦略を提供しつつPtpの最も正確な決定が提供される。尚、用語~備える、~備えている、~からなるは、本出願書類において用いられるとき、記載される特徴、完全体、ステップ又は要素の存在を特定するためのものであり、1つ以上の他の特徴、完全体、ステップ、要素又はそれらの群の存在又は付加を排除しない。添付の図面を参照して本発明の特定の実施形態を以下に説明する。しかし、本発明は種々の形態で実施されてよく、また、ここに説明される実施形態に限定して解釈されるべきではなく、むしろ、本開示が詳細且つ完璧で且つ本発明の範囲を当業者に完全に伝えるようにこれらの実施形態が提供される。添付の図面に示される実施形態の詳細な説明において用いられる用語は、本発明の限定を意図していない。図面において同様の数字は同様の要素を参照する。以下の説明では、呼吸装置に適用可能な、特に圧縮ガス源に接続して使用する呼吸器用人工呼吸器に適用可能な実施形態が示される。しかし、本発明はこの適用に限定されず、例えばファン駆動呼吸装置を含む多くの他の呼吸装置に適用されてよいことが理解されるはずである。説明される実施形態は、集中治療呼吸器用人工呼吸器の形態にある。しかし、他の実施形態は、本発明から逸脱することなく、呼吸装置に接続される麻酔吸入器、呼吸サークル等を備えていてよい。本発明は、成人/小児患者又は新生児患者を含む全ての患者群に適している。図1は呼吸装置1の実施形態の模式図である。本実施形態では、入力ガスを呼吸装置1に、通常はハウジング100に供給するために、空気等のための第1の圧縮ガス源101と、酸素及び/又は亜酸化窒素等のための随意的な更なる圧縮ガス源102と、が配置される。1つ以上の吸気ガス弁110により適切に混合されたガスは、吸気分岐116を介して患者125へと制御可能に送られる。吸気分岐116は、Yピース120と顔マスク、喉頭マスク、気管カニューレ又は気管内チューブ等の患者接続121とを介して吸気フェーズの間に混合ガスを患者125へと運ぶための適切な管類を備える。吸気圧は、圧力トランスデューサ113により例えば吸気サンプリング点111で測定される。患者への吸気流量は、吸気流量トランスデューサ112により測定される。呼気分岐126は、Yピース120からのガスを運ぶための適切な管類を備える。呼気分岐内のガスは、呼気フェーズの間の患者125からの呼気ガス及び/又は患者125には入らずに直接Yピース120を通過する吸気分岐116からのバイアス流からなるであろう。呼気弁130は、呼気分岐内のガス流量を制御する。吸気の間、呼気弁130は通常は閉じられる。呼気圧は、圧力トランスデューサ133により例えば呼気サンプリング点131で測定される。呼気弁130への呼気流量は、呼気流量トランスデューサ132により測定される。呼気弁130を通過するガスは、排気管140を介して周囲環境へ又は排気システム141へ更に運ばれる。制御ユニット105は、吸気フェーズの間の患者125への吸気呼吸パターン及び呼気フェーズの間の患者からの患者ガスの放出の呼気制御を提供する。制御ユニットには、吸気及び呼気のための圧力メータ及び流量メータからの信号がそれぞれ線114、115、134及び135を介して供給される。制御ユニット105は、呼吸装置1に接続された患者125における肺圧差Ptpを決定するように構成される。制御ユニット105は、吸気弁110及び呼気弁130を制御することによって、呼吸装置を適切に制御するように構成される。吸気の流量及び圧力並びに呼気の流量及び圧力のフィードバック及び測定が、それぞれ圧力トランスデューサ113,133及び流量トランスデューサ112,132によって提供される。測定値は、制御ユニット105がアクセスするためのメモリ回路図示せず内に集められて記憶される。Ptpが次いで後で更に詳細に説明されるように計算される。得られたPtp値は、患者125の継続的な換気戦略を適応させるために用いられ得る。このように制御されて、呼吸装置1は、初期の第1の呼気終末陽圧PEEPレベルを確立する。第1のPEEPレベルは、環境気圧であってよく、即ち環境気圧と相対的に0又は環境気圧より高い陽圧であってよい。この第1のPEEP圧は、Ptpを決定するための測定値を提供すべく今や開始された操作のための開始PEEP圧である。目標PEEPレベルは第1のPEEPレベルから第2のPEEPレベルへと変化させられ、第2のPEEPレベルは第1のPEEPレベルとは異なる。この目標PEEPレベルに基づき続く吸気フェーズ及び呼気フェーズが調節されて、第1のPEEPレベルから始まる第2のPEEPレベルが確立される。この遷移は図4、図5A~5F及び図6を参照して後で更に詳細に明らかにされる。第1のPEEPレベル及び第2のPEEPレベルでの呼気終末肺容量EELVの差から、呼気終末肺容量の変化ΔEELVが決定される。肺圧差Ptpは、呼気終末肺容量の変化ΔEELVと第1のPEEPレベル及び第2のPEEPレベルの差ΔPEEPとに基づいて決定される。いずれのPEEPレベルでも呼気終末圧平衡が存在し、呼気終末圧平衡はΔPEEPがΔPtpに等しいことを意味し、このことはCLがΔPEEPで除されたΔEELVであることを暗示している。この決定は後で更に詳細に明らかにされる。従って、Ptpは、食道内圧測定の必要性なしに、あるいはその間接的な測定のために別のセンサが患者の胸腔内に挿入される必要性なしに決定される。Ptpは呼吸装置内に一般に存在するトランスデューサのみから決定される。前述したPEEPレベル変化操作の決定段階でのその測定値が処理され、そしてPtpの値は更なる処理に提供される。呼吸装置1の換気モード及び肺圧差決定の両方を制御するための統合型制御ユニット105に代えて、各々が専用の特定のタスクを有しそれぞれ動作可能に接続される幾つかの制御ユニットが設けられてもよい。本発明の適用のための更なる例が、方法2のフローチャートにおいて図2に示される。方法2は、呼吸装置に接続された患者における肺圧差Ptpを決定する方法である。この方法は幾つかのステップを備える。先ず第1の呼気終末陽圧PEEPレベルが既存のPEEPレベルとして決定され、あるいはステップ23において所望の第1のPEEPレベルに確立される。次いでステップ24では、目標PEEPレベルが第1のPEEPレベルからこれとは異なる第2のPEEPレベルへと変化させられる。この目標PEEPレベルに基づき、第1のPEEPレベルから始まる第2のPEEPレベルがステップ25において確立される。第1のPEEPレベル及び第2のPEEPレベルでの呼気終末肺容量EELVの差から、呼気終末肺容量の変化ΔEELVがステップ26で計算される。次いで肺圧差ΔPtpが、呼気終末肺容量の変化ΔEELVと第1のPEEPレベル及び第2のPEEPレベルの差ΔPEEPとに基づいてステップ27で計算される。図3に従う本発明の別の実施形態において、制御ユニット105等の処理デバイスによって実行するためのコンピュータ可読媒体30に記憶されるコンピュータプログラム3が示されている。このコンピュータプログラムは、呼吸装置に接続された患者における肺圧差Ptpを決定するための複数のコードセグメントを備える。これらのコードセグメントは、第1の呼気終末陽圧PEEPレベルを確立するための第1のコードセグメント33と、目標PEEPレベルを第1のPEEPレベルからこれとは異なる第2のPEEPレベルへ変化させるための第2のコードセグメント34と、第1のPEEPレベルから始まる第2のPEEPレベルを確立するための第3のコードセグメント35と、第1のPEEPレベル及び第2のPEEPレベルでの呼気終末肺容量EELVの差から呼気終末肺容量の変化ΔEELVを決定するための第4のコードセグメント36と、呼気終末肺容量の変化ΔEELVと第1のPEEPレベル及び第2のPEEPレベルの差ΔPEEPとに基づいて肺圧差ΔPtpを決定するための第5のコードセグメント37と、を備える。前述したPEEP遷移操作を次に更に詳細に説明する。操作は方法として説明される。この方法は、前述の呼吸装置1及びその制御ユニット105並びに/又はコンピュータプログラムによって実施されてよいことが理解される。呼気終末圧PEEP変化に追随する呼気終末容量変化の大きさがPEEP変化の大きさ及び肺のコンプライアンスによって決定される、即ちPEEP変化の間の肺圧差Ptp変化がPEEP変化に等しいとの仮定に基づいて、肺圧差の直接的測定の方法を次に説明する。呼気終末圧レベルの段階的変化ΔPEEPは、呼気終末肺容量の変化ΔEELVをもたらす。この関係において、優先的な方法は、第1及び第2のPEEPレベルの間での吸気1回換気量及び呼気1回換気量の累積差を測定することによるΔEELVのスパイロメトリ決定を用いることであり、即ち等しい吸気及び呼気容量の第1のPEEPレベルから第2のPEEPレベルまで、吸気1回換気量及び呼気1回換気量の平衡が達する。これは、呼吸装置1の吸気流量トランスデューサ112及び呼気流量トランスデューサからの測定信号を用いることによって実施される。図4はPEEPのそのような変化及び結果としての経時的な容量変化の例を示すグラフ4である。図示される例においては、第2のPEEPレベルは第1のPEEPレベルよりも低い。模式的なグラフ4は、時間tの経過に伴う吸気実線及び呼気破線1回換気量測定101を示している。曲線セグメントa~fは、次の呼吸周期の呼気フェーズの呼気流セグメントのための参照符号である。PEEP変化に先立ち呼気フェーズaが示されている。PEEPの放出図においてPEEP矢印で示されるの後の呼気フェーズは、呼吸装置1の支援された且つ/又は制御された機械的な換気、ここでは容量制御された換気の間の曲線セグメントb、c、d、e及びfで示されている。PEEP放出の後呼気容量が新たな平衡で安定化するまでの呼気容量の増加の和b-ac-ad-af-aは、aでのPEEP放出の前の呼気容量と実質的に同じである。この和は、2つのPEEPレベルの間での呼気終末肺容量EELVの差に等しい。PEEPを第1のレベルからこれよりも高い第2のレベルまで増加させた場合のEELVの増加は、対応して計算される。代替的に又はこれに加えて、ΔEELVは多くの他の方法によって決定することができ、例えばPEEP変化の前後でのCTスキャン、PEEP変化の前後での不活性ガス希釈技術による、呼吸器インダクタンスプレチスモグラフィーRIPによる若しくは電気インピーダンストモグラフィEITによるFRC/EELV測定、又は任意の他の適切な方法がある。PEEP変化の後の第1の呼吸の後の呼気終末容量増加はΔPEEP×CTOT=ΔV1であり、ここでCTOTは肺のコンプライアンスCL及び胸壁/横隔膜のコンプライアンスCCWの合計のコンプライアンスであり、対応する新たな呼気終末肺圧差はΔPEEP×CTOT/CL=ΔP1である。PEEP変化の後の第2の呼吸の後の呼気終末容量増加はΔPEEP-ΔP1×CTOT=ΔV2であり、ΔP1からの対応する呼気終末平均肺圧差増加はΔV2/CL=ΔP2である。続く呼吸の間、肺容量の変化及び呼気終末圧の変化が同様に続き、また呼吸毎の容量及び圧力の変化は、呼気終末肺圧差がΔPEEP増えるまで漸近的に減少する。次に、PEEPにおけるステップ増加に追随する肺充填の経過の種々の段階を示す圧力/容量グラフである図5A~5Fを参照して、PEEPの第2のレベルを増大させる例を論じる。例においては、患者のCTOTは40、CCWは95、CLは67ml/cmH2Oである。図5A~5Fにおいて、呼吸器系全体の経過はCTOTにて線50により示されており、胸壁経過はCCWにて線51により示されており、肺経過はCLにて線52により示されている。図5Aを参照すると、1回換気量が400ml、気道内圧が10cmH2O、呼気終末圧PEEPが0cmH2Oでの換気が示されている。換気胸壁圧変化ΔPCWは4cmH2Oより僅かに大きく、結果として換気肺圧差の差ΔPtpは6cmH2Oより僅かに小さい。図5Bを参照すると、人工呼吸器において第1のPEEPレベル0cmH2Oから第2のPEEPレベル6cmH2OまでPEEPレベルを変化させた後の第1の吸気は、肺を6×40=240mlΔPEEP×CTOTだけ膨らませ、また肺圧の変化は肺コンプライアンスで除された肺容量の変化240/67=3.6であるから、肺圧を3.6cmH2Oだけ増加させる。肺圧差は肺圧と同じレベルに増加する。図5Cを参照すると、第2の吸気は肺を6-3.6×40=96mlだけ膨らませる次のPEEPレベル平衡まで肺圧差として残る。肺圧差は96/67=1.4cmH2Oだけ増えることになる。図5Dを参照すると、新たな平衡に達するまで、即ち肺のコンプライアンス67ml/cmH2O及びPEEP増加の大きさ6cmH2Oによって決定されるだけの容量、この例では400mlが加えられるまで、続く複数回の呼吸が肺を膨らませ続けることになる。図5Eを参照すると、新たなPEEPレベル6cmH2Oで容量/圧力平衡に達した後の第1の呼吸が示されている。当該PEEPレベルでの全肺圧差はΔPtPPEEPであり大気圧よりも高い。図5Fを参照すると、新たな肺容量レベルでの換気が示されており、第2及び第1の肺容量の肺容量差と第2及び第1のPEEPレベルの呼気終末圧差との比は、ΔEELV/ΔPEEPであることが示されており、これは肺コンプライアンスCLに対応する。このように肺コンプライアンスCLはΔEELV/ΔPEEPとして決定される。機械的換気の間の全呼吸器系駆動圧ΔPawは、吸気終末休止の間の気道内圧Pawと呼気終末圧との差である。Paw-PEEP=ΔPaw...1吸気の終末及び呼気の終末の肺圧差の差ΔPtpは、吸気の終末及び呼気の終末の間での全呼吸器系駆動圧ΔPawと胸壁圧差ΔPCWとの差である。ΔPtp=ΔPaw-ΔPCW...2全呼吸器系コンプライアンスCTOTは、全呼吸器系駆動圧、即ち上述の気道圧差ΔPawに対する1回換気量VTの比である。CTOT=VT/ΔPaw...3胸壁コンプライアンスCCWは、複数/胸壁圧差ΔPCWに対する1回換気量VTの比である。CCW=VT/ΔPCW...4肺コンプライアンスCLは、肺圧差の差に対する1回換気量VTの比である。CL=VT/ΔPtp...5剛性、エラスタンスEはコンプライアンスの逆数である。ETOT=1/CTOT...6ECW=1/CCW...7EL=1/CL...8肺エラスタンスは全呼吸器系エラスタンスと胸壁エラスタンスの差である。EL=ETOT-ECW...9換気呼吸の間、安定したPEEPレベルでは、肺のエラスタンス又はコンプライアンスは、食道内圧を測定することなしには決定することはできないし、そして次いで全呼吸器系剛性と胸壁/横隔膜剛性の差として単に間接的に計算されるだけである。肺圧差第2のPEEPレベルのCTOTに等しい第1のPEEPレベルでのCTOTは、肺コンプライアンスが既存の圧力範囲において線形であることを示すので、肺圧差は次のように計算することができる。ΔPtp=ΔPaw×EL/ETOT...10通常、特に肺の機械的特性、更には胸壁及び横隔膜の機械的特性は、第1及び第2のPEEPレベルの間でのCTOTの変化によって示されるように、2つのPEEPレベルの間で変化し得る。そのような変化が第1及び第2のPEEPレベルの間でCTOTに検出されると、変曲点及び偏向点を以下のようにして決定又は計算することができる。具体例において、所定の1回換気量では、2つのPEEPレベルの間での肺圧差の差は次のようにして計算され得る。ΔPtp=ΔPaw1ΔPaw2/2×EL/ETOT...11ここで、ΔPaw1は吸気プラトー圧から第1のPEEPレベルでの呼気終末圧を減じたものであり、またΔPaw2は吸気プラトー圧から第2のPEEPレベルでの呼気終末圧を減じたものである。従って、PEEPにおけるステップ変化に続く呼吸毎の容量増大の合計が、PEEP変化に等しい肺圧差の増大に起因する全肺容積変化であり、肺コンプライアンスは次のようになる。CL=ΔEELV/ΔPEEP...12ΔPEEPは第1及び第2のPEEPレベルでの呼気圧トランスデューサ133の測定から直接的に決定される。ΔEELVもまた、望ましくは呼吸装置の流量トランスデューサの測定に基づくスパイロメトリによる上述したスパイロメトリ測定から決定可能である。従って、12式から決定されるCLを用いて、ΔPtpが10式から決定される。実施形態において、ΔPawは、呼吸装置、即ち吸気圧トランスデューサ113の測定から有利に決定される。また3及び6式を参照すると、ETOTは、呼吸装置、即ち吸気流量トランスデューサ112及び呼気圧トランスデューサ113の測定から決定される。このように、ΔPtpは、食道内圧を測定する必要性なしに、これらの計算に基づいて決定される。12式による等のCLの決定及びこれに伴うΔPtpの決定は、従来は、このように有利で、便利で、患者に安全で且つコスト効率的な方法では不可能であった。非線形P/V曲線の下部及び上部変曲点の識別上述したように、PEEPを変化させた後のPEEPレベルでのCTOTが、当該変化前の第1のPEEPレベルでのCTOTから変化した場合、このことは、肺及び/又は胸壁のコンプライアンスが非線形であることを示している。コンプライアンスの変化のレベルのより正確な識別、即ち第2のPEEPレベルCTOTが増加した下側変曲点のより正確な識別は、より小さいPEEPレベル変化をもたらすこと及び/又は1回換気量を低減することにより行われてよい。第2のCTOTが第1のPEEPレベルに対して減少した上側偏向点は、同様にしてより正確に識別され得る。小さいPEEPステップ及び/又は小さい1回換気量を11式と組み合わせることにより、全肺気量にわたり肺に対する圧力容量曲線を識別することが可能である。実施形態において、PEEPレベル間でCTOTが変化する場合、即ち非線形条件が存在する場合、第1のPEEPレベルでの肺圧差VtPEEP1は、段階的に得られるΔEELVの合計ΣΔEELVが第1のPEEPレベルでの1回換気量VtPEEP1に等しくなるか又は近くなるまで、即ちΣΔEELV=VtPEEP1になるまで、PEEPにおける段階的増加が行われる手順によって識別される。このΣΔEELVが得られるPEEPレベルを肺コンプライアンスPEEPPEEPCLと称する。第1のPEEPでの1回換気量に対する肺コンプライアンスCLVtPEEP1は、CLVtPEEP1=ΣΔEELV/PEEPCL-PEEP1として計算され、また第1のPEEPレベルでの1回換気量の肺圧差は、ΔPtpVtPEEP1=ΔPaw×ELVtPEEP11/ETOTVtPEEP1...13として計算される。バロボロトラウマを回避する制限等、患者の安全性の面から使用が可能とみなされる最高PEEPレベルPEEPPEAKでの1回換気量では、このPEEPレベルを超えるCLCLPEAKそれ自体は測定することができない。しかし、2番目に高いPEEPレベルでのCTOTCTOTSHが、吸気終末容量差に関連する最高PEEPレベルでの1回換気量におけるCTOTCTOTPEAKとして2番目に高いPEEPレベルと最高PEEPレベルとの間で測定されるΔEELVに関係するとの前提に基づき、吸気終末肺容量の差ΔEILVを推定することができ、即ちCTOTSH/ΔEELV=CTOTPEAK/ΔEILVであり、この式はΔEILV=CTOTPEAK×ΔEELV/CTOTSH...14と変形され、また、CLPEAKは、PEEPPEAK及びPEEPSHでのΔPawの差ΔPawPEAK-SHを、PEEP変化により得られる肺圧差における対応する変化とみなすことによって計算することができ、即ちCLPEAK=ΔEILV/ΔPawPEAK-SH...15又はCLPEAK=ΔEILV/ΔPEEPPEAK-SHであり、ここではΔPawPEAK-SH又はΔPEEPPEAK-SHの最大圧力差が計算のために選ばれる。次いで最高PEEPレベルでの肺圧差PtpPEAKは、10式により次のように計算される。PtpPEAK=ΔPawPEAK×ELPEAK/ETOTPEAK...16図6は非線形コンプライアンス条件を伴う患者の例の模式的な圧力/容量グラフであり、上述したシステム及び方法を実施する場合の例示として示されている。図6は線形の胸壁コンプライアンスここでは100ml/cmH2O及び非線形の肺コンプライアンスを伴う患者の模式的なグラフ7を示しており、非線形の肺コンプライアンスに関して、5cmH2O未満ではCLは26ml/cmH2O、下側変曲点70があり、5~15cmH2OではCLは66ml/cmH2O、また15cmH2Oを超えるとCLは26ml/cmH2O、そして上側変曲点71がある。対応する全コンプライアンス値は3つの範囲でそれぞれ20、40及び20ml/cmH2Oである。ゼロPEEPでの1回換気量の間の肺圧差の正確な決定のために、PEEPは、ΔEELVが1回換気量450mlに等しくなるまで増大させられるべきであり、このことは、この例ではPEEPを9cmH2Oよりも僅かに大きくすることによって達成されている。最高安全PEEPレベルでは、肺圧差は、7及び12cmH2Oでの1回換気量の間での吸気終末肺容量差ΔEILVの決定により計算することができ、これは14式に従って次のように計算される。ΔEILV=26×340/40=221ml=CTOT×ΔEELV/CTOTこの容量変化の原因となる肺圧差の変化は、PEEPにおける12及び7cmH2Oでの1回換気量のΔPawにおける差=17.5-11.4=6.1cmH2Oである。最高PEEPレベルでの1回換気量のCLは、15式に従い次のように計算される。221/6.1=36ml/cmH2OCL=ΔEILV/ΔPEEP当該1回換気量の肺圧差は、16式に従い次のように計算される。17.5cmH2O×26/36=12.6cmH2OPtp=ΔPawPEEP12×ELPEEP12/ETOTPEEP12胸壁/横隔膜エラスタンスECWの間接的決定全呼吸器系剛性ETOT及び肺剛性ELは両方とも上述した方法により決定され、胸壁/横隔膜の剛性は、ECW=ETOT-EL...17として間接的に決定され得る。この計算は、ETOTの過小評価がELの過大評価をもたらすので、ETOTが得られた条件に敏感である。これを避けるために、ETOTは真の静的条件下で測定されてよく、即ち吸気終末圧及び呼気終末圧は両方とも、粘弾性力を解放して本来のPEEPを識別するための相当時間>4秒の吸気終末/呼気終末休止の後に測定されるべきである。図7は異なるPEEPレベルでの呼吸器系CTOT及び胸壁CCW全体の圧力/容量グラフ6である。呼吸器系及び胸壁全体の換気P/V曲線の模式的なグラフ6が0、10、20及び30cmH2OのPEEPで示されている。肺のP/V曲線は呼吸器系及び胸壁全体のP/V曲線の差からなるので、換気P/V曲線の始点は肺のP/V曲線に沿って位置する。肺コンプライアンスはΔEELV/ΔPEEPとして決定され、この例では750/10=75である。上述した方法に従い決定された肺圧差Ptpに基づきPEEPレベルをオンライン調節する方法は、肺を損傷から保護するためのより低い肺圧差の場合にPEEPをより低く制限することを備える。不健全な肺においては、多少の肺胞が虚脱していることがある。そのような虚脱した肺胞においては、ガスが肺胞に入り又はそこから出ることができないので、虚脱した肺胞を通してのガス交換が阻害される。人工呼吸器1は、血液への適切な酸素供給を提供するために、より高濃度の酸素を供給することができる。加えて又は代替的に、人工呼吸器1は、気道開口を維持するために、上述のように決定された肺圧差に基づく調節された呼気終末陽圧PEEPを供給することができる。例えば肺圧差を増大させることによって、虚脱した肺胞は回復を開始することになる。虚脱した肺胞が開通し始めると、それらは再び肺胞ガス交換に利用可能になり、そして回復が生じる圧力は臨界開口圧と称される。PEEPレベルは、上述したように下側変曲点を識別することによって、呼気の間の虚脱を抑えるように選択される。過膨張が回避されるような肺圧差に増大することが防止される。過膨張は不所望な肺組織の損傷を生じさせる可能性があるので、過膨張は患者にとって危険であることがある。従って、上述したPEEPのステップ操作を繰り返すことによって、所望の肺圧差に調節し、これを制御することができる。前記呼吸装置を第2モードの動作PEEPステップに設定することは、前記呼吸装置のユーザインタフェースから選択可能であってよい。制御ユニットは、当該ユーザ開始に際して前記肺圧差を自動的に決定するように構成されてよい。更に、当該自動的決定は、前記装置による前記患者の支援された且つ/又は制御された換気の間になされてよい。この自動的決定は、前記支援された且つ/又は制御された換気の間に間欠的になされてよい。前記操作は所定の時間間隔でなされてよい。肺圧差を決定することが可能になる前の第2モードの動作における呼吸サイクルの数は、少なくとも1である。PEEPがそれ自身を望ましいPEEPに調節して平衡に近づけば近づくほど、決定される値は正確になる。従って、第2モードの動作においては、特定の状況下では1回の呼吸で十分なことがある。通常、第2モードの動作は、肺圧差が計算され若しくは決定され又はそれにより提供される前に複数の呼吸サイクルで行われることになる。換気のための動物研究ここに説明される肺圧差決定の実現可能性、効果及び効率を実証するために、動物研究が行われた。PEEPの段階的な増大の肺容量及び食道内圧に対する効果が呼吸毎に解析された。測定原理の実証に加えて、PEEPによる肺及び胸壁の機構の肺膨張への影響が解析された。肺圧差決定の効果及び効率の根拠となる生理学的及び解剖学的関係の説明も以下になされる。測定のための生理学的背景は、内側及び外側胸膜の間での結束により肺がその萎縮に抗して胸腔の内側容量へ引き出され且つ胸壁が釣り合いのとれた圧力/容量レベルまで引き込まれるという現象であると見出されている。大気圧の呼気終末圧では、気道内圧がゼロにもかかわらず、陽肺圧差がもたらされる。上述したように、肺コンプライアンスはDEELV/DPEEPとして決定され、また肺圧差は気道内圧と全呼吸器コンプライアンスの積を肺コンプライアンスで除すことで計算される。以下、この方法を肺バロメトリと称する。研究は麻酔され犠牲になったブタに対して行われ、また生体外で行われた。気管内圧及び食道内圧は、スパイロメトリにより累積吸気呼気1回換気量差として決定された呼気終末肺容量において測定され、そして変化させられた。研究は、腹部負荷を変化させながら異なるPEEPステップ及び体位で行われた。研究は、スウェーデン、ヨーテボリにある動物実験倫理審査委員会によって承認され、国立衛生研究所ガイドラインに従って行われた。14匹のブタ28~33kgが研究された。麻酔のため、被験動物は、15mg/kgケタミンカテラー、パークデイビス、スウェーデン及び0.3mg/kgミダゾラムドルミカム、ロッシュ、スイスを用いて筋肉注射で前投与された。全身麻酔が6mg/kgペントバルビタールナトリウムアポテクスボラゲ、スウェーデンで誘発された後、4mg/kg及び25μg/kgフェンタニルフェンタニルファーマリンク、ファーマリンク、スウェーデンの点滴が1時間毎になされた。筋肉弛緩は0.15mg/kgパンクロニウムパビュロン、オルガノン、スウェーデンの急速静注により達成された。ブタは8mm気管内チューブETTを挿管された。機械的換気は、サーボ300人工呼吸器シーメンスエレーマ、スウェーデンを用いて容量制御モードVCV、TV10ml/kg及び吸気酸素割合0.21で行われた。気管気道及び食道内圧はETTを経由して導入される圧力線を介して測定され、圧力線は血管内測定用の標準圧力レセプタPVBメディジンテクニーク、ドイツに接続された。食道内圧は、食道の下部に位置決めされたバルーンカテーテルで測定された。正確な位置決めは、食道バルーン技術の有効性を評価するための方法78891に従う胸郭圧縮試験により検証された。換気の流量及び容量は、AS/3マルチモジュールモニタGEヘルスケア、ヘルシンキ、フィンランドに接続されたDライトサイドストリームスパイロメータを伴うYピースで測定された。電気インピーダンストモグラフィEITのために、16個の電極を伴う弾性ベルトが胸壁の周りに配置され、EITデバイスドレイガー、ドイツに接続された。5mA、50kHzの電流の適用によりEITデータが生成され、隣接電極対間の電位差が逐次巡回処理で測定され、全スキャンは25Hzでサンプリングされた。スキャンスライスは5~10cmの推定厚みを有している。電極は第5肋間間隙に対応するレベルに位置決めされた。このレベルは、インピーダンス変化の換気振幅がPEEPの増大に最も影響を受けにくいレベルとして、以前の発見に従って選ばれた。グローバル電気インピーダンス呼気終末レベルは、N2ウォッシュイン/ウォッシュアウト技術で測定されたFRCに対して較正された。換気インピーダンス変化は、1回換気量を100~200mlずつ変化させることにより較正された。呼気終末肺容量EELVは、標準モニタリング装置を用いた臨床での機能残余容量の推定:呼気酸素割合の小変化を要する改良窒素ウォッシュアウト/ウォッシュイン技術20612に従う窒素ウォッシュアウト/ウォッシュインのための改良技術を用いて測定された。PEEPステップΔPEEPに追従する呼気終末肺容量増加ΔEELVは、新たなPEEPレベルを確立するために必要な呼吸の吸気呼気1回換気量差の差の付加によりスパイロメトリ的に決定された。この決定はサーボ300スパイロメトリを用いて行われた。また、ΔEELVは、PEEPステップに追従する呼気終末インピーダンスΔZの変化を用いて決定された。インピーダンスの変化は、第1及び第2のPEEPレベルでのΔZ/mlの平均値を用いることによって、mlへ変換された。食道内圧における換気変化ΔPESは、PESEIP-PESEEとして決定され、ここでPESEIPは吸気終末食道内プラトー圧、PESEEは呼気終末食道内圧である。換気肺圧差変化ΔPTPはΔPAW-ΔPESとして計算された。全呼吸器系コンプライアンスCTOTは、VTを1回換気量差とするときに、VT/ΔPAWとして計算された。全呼吸器系エラスタンスETOTは1/CTOTとして計算された。胸壁コンプライアンスCCWはVT/ΔPESとして計算された。胸壁エラスタンスECWは1/CCWとして計算された。肺エラスタンスELはETOT-ECWとして計算され、肺コンプライアンスは1/ELとして計算された。呼吸器系のPEEPステップ誘起の膨張に関連する駆動圧ΔPAWΔPEEPは、ΔEELV×ETOTとして計算された。呼吸器系のPEEPステップ誘起の膨張に関連する食道内圧の呼気終末増大ΔPESΔPEEPは、ΔEELV×ECWとして計算された。呼吸器系のPEEPステップ誘起の膨張に関連する肺圧差の呼気終末増大ΔPTPΔPEEPは、ΔEELV×ETOT-ΔEELV×ECWとして計算された。予測されるΔEELVは、ΔPEEP/EL、ΔPEEP/ECWとして、及びΔPEEP/ETOTとして計算された。《実験手順》生体内換気は容量制御モードに設定され、体重当たり1回換気量は10~12ml/kg、呼吸速度は10、吸気時間は30、吸気終末休止は10であった。PEEPのステップ増加は0cmH2Oから12cmH2Oで行われた。呼気1回換気量がゼロPEEPレベルに戻った後、又は80秒より多く経過した後、PEEPは1ステップでゼロcmH2Oまで減少させられた。この研究の主たる目的は呼吸機構を調べることでありガス交換ではないので、被験動物は次いでペントバルビタールの過剰投与により犠牲にされた。これにより、圧力信号における心臓関連の圧力変化が排除され、生体外呼吸機構肺モデルがもたらされた。生体外生体外実験手順の継続時間は約120分であった。1.段階的に1回換気量を基準線250mlから300、500及び700mlまで変化させることによるEIT較正。2.水平仰臥位にブタを配置。2:1.EITの1回換気量較正。2:2.PEEPを0から4cmH2Oに上げ、0cmH2Oに戻す。2:3.PEEPを0から8cmH2Oに上げ、0cmH2Oに戻す。2:4.PEEPを0から12cmH2Oに上げ、0cmH2Oに戻す。3.水平仰臥位にブタを配置。3:1.砂袋加重8kgでの腹部への負荷。3:2.EITの1回換気量較正。3:3.PEEPを0から4cmH2Oに上げ、0cmH2Oに戻す。3:4.PEEPを0から8cmH2Oに上げ、0cmH2Oに戻す。3:5.PEEPを0から12cmH2Oに上げ、0cmH2Oに戻す。3:6.加重除去。4.水平仰臥位にブタを配置。4:1.手術台を角度30°で逆トレンデレンブルグ体位に。4:2.EITの1回換気量較正。4:3.PEEPを0から4cmH2Oに上げ、0cmH2Oに戻す。4:4.PEEPを0から8cmH2Oに上げ、0cmH2Oに戻す。4:5.PEEPを0から12cmH2Oに上げ、0cmH2Oに戻す。4:6.手術台を水平位置に戻す。5.EITの1回換気量較正。6.PEEPを0から12cmH2Oに上げ、0cmH2Oに戻す。《結果》表1は水平位置における基準線での13生体外ブタ実験に対する肺及び胃壁機構を示す。図8を参照すると、水平位置にあるブタ生体外PEEP増加に追随する肺の連続的な膨張が示されている。図8においては、ゼロPEEP、逆トレンデレンブルグで全呼吸器系エラスタンス41.7cmH2O/L、胸壁コンプライアンス20.4cmH2O/L、肺コンプライアンス20cmH2O/L及び1回換気量250mlのブタについて、PEEPの変化に追随する呼気終末肺容量の呼吸毎増加ΔEELVが、0から約12cmH2Oに増大させられる。尚、肺容量の第1の呼気ビルドアップは、1回換気量250mlに等しい。これに対して、肺容量における計算された第1の呼気増加は、ΔPEEP/ETOT、即ち11/0.042=264mlであるべきであった。図9を参照すると、PEEP増加に追随する第1の呼吸の後のEELVの増加は、PEEPステップに先立ち0cmH2Oで測定された全呼吸器エラスタンスをETOTzeroPEEPとするときに、ΔPEEP/ETOTzeroPEEPとr2=0.90で密接に相関した。図9はPEEPを増加させた後の第1の呼気の後の呼気終末容量増加に関する相関を示している。図10を参照すると、PEEP変化に追随して生じたΔEELVに最も近い1回換気量でのPEEP変化の前に行われた較正呼吸から得られた気道内圧及び食道内圧において換気量変化から計算される肺エラスタンスをELcalVTとするときに、スパイロメトリを用いて測定されたΔEELVとΔPEEP/ELcalVTから予測されるΔEELVとの間の相関は、r2=0.70、y=1.13xであった。図10は、スパイロメトリを用いて測定された呼気終末肺容量変化と肺エラスタンス及びPEEP変化から計算された呼気終末肺容量変化ΔPEEP/ELとの相関プロットである。PEEPステップに追随するΔEELVの予測が全エラスタンスETOTの値から行われたとすると、ΔPEEP/ETOTによる予測値は、スパイロメトリ的に測定されたΔEELVの約0.73倍であるr2=0.84、y=0.73x。胸壁エラスタンスECWを用いるΔEELVの予測、即ちΔPEEP/ECWによると、予測肺容量変化は、測定されたΔEELVの約2.3倍であるr2=0.61、y=2.31x。PEEP誘起呼吸器系膨張の駆動圧呼吸器系のPEEP誘起膨張の駆動圧は、ΔEELV×ETOTとして計算された。この累積的な駆動圧は、図11に示されるように新たな呼気終末圧力容量平衡を確立することに関与する各呼吸の先行する吸気の間に与えられると考えられてよい。図11は仰臥のブタ8におけるPEEPステップ12cmH2Oの間の容量及び駆動圧のグラフである。図11における上側パネルは、呼吸毎の肺容量増大のスパイロメトリ出力波形を示す。図11の下側パネルにおいて、駆動圧は、吸気気道内圧増加の太線バーによって示されており、これは各呼吸のための肺容量の増大に相関している。PEEPステップの間の食道内圧の変化PEEPステップの前後での食道内圧の変化ΔPESは実質的に変化せず、ゼロPEEPで5.8±2.2cmH2O、そして4、8及び12cmH2OのPEEPでそれぞれ5.5±2.2cmH2O、5.1±1.7cmH2O及び5.1±1.6cmH2Oであった。呼気終末食道内圧PESEE増加は、第1の呼気終末肺容量増大及び胸壁エラスタンスΔEELV1×ECWに密接に相関したr2=0.80、y=0.87x。第1の呼気の後、呼気終末肺容量の継続的な増大にもかかわらず、PESEEの更なる増加はなかった。水平位置、ΔPEEP12cmH2O、ΔEELV580mlであった。呼気終末食道内圧は、肺容量の継続的な増大にもかかわらず、第1の呼気の後に増加しなかった。腹部負荷上腹部への8kgの加重の印加の結果、呼気終末食道内圧PESEEは、-1.8±2.1cmH2Oから-1.22±3.0cmH2Oに増加した。腹部負荷の結果、肺エラスタンス及び胸壁エラスタンスの両方がそれぞれ50.1±36.5及び17.1±4.5cmH2O/Lから65.3±33.8及び29.2±8.9cmH2O/Lに増大した。全呼吸器系エラスタンスに対する肺エラスタンスの比EL/ETOTは、腹部負荷の前に0.78±0.14、後に0.70±0.14であった。負荷に続いて呼気終末気道内圧の変化はなかったが、PEEP増加に追随して即座に増加した呼気終末食道内圧は、実験シーケンスの間、負荷前レベルまで徐々に戻った。逆トレンデレンブルグ効果ブタ頭部を上げる30°の傾斜の結果、呼気終末食道内圧PESEEは-5.1±2.2cmH2Oに低下した。肺エラスタンスは50.1±36.5から44.5±23.1cmH2O/Lに低下した。胸壁エラスタンスは17.1±4.5から19.9±4.0cmH2O/Lに低下した。傾斜の後の全呼吸器系エラスタンスに対する肺エラスタンスの比EL/ETOTは0.71±0.1であった。逆トレンデレンブルグ配置に続いて呼気終末気道内圧の変化はなかったが、即座に増加した呼気終末食道内圧は、実験シーケンスの間、傾斜前レベルまで徐々に戻った。《考察》この呼吸器機構の生体外研究においては、呼気終末圧を段階的に上昇させることによる肺容量増大ΔEELVは、結果として得られるΔEELVが1回換気量より小さい場合であっても、幾つかの呼吸を伴うことが示された。新たな呼気終末圧力容量平衡を確立することに関与する呼吸の吸気フェーズの間、肺を膨張させ且つ胸壁を押し出すのに必要な駆動圧が与えられ、そして駆動圧は、容量変化の大きさ及び全呼吸器系のエラスタンスからΔEELV/ETOTとして計算することができる。呼気終末圧食道内圧は、呼気終末肺容量が増大し続けたとしても、PEEPを増加させた後の第1の呼気の後に更に増加することはなく、そして呼気終末食道内圧は、12cmH2OのPEEPでも陰圧又は最小の陽圧であった。PEEPが増加させられると、胸壁P/V曲線は連続的に左にシフトさせられた。PEEP増加に追随するΔEELVは、PEEP増加の程度ΔPEEP及び肺エラスタンスからΔPEEP/ELとして予測可能であると思われる。呼気終末圧及び容量の呼吸毎ビルドアップ呼吸器系のPEEP誘起膨張は、肺を膨張させ且つ胸壁をその新たな呼気終末圧力容量平衡まで押すのに必要な力で示される。この力、即ち駆動圧は、新たな呼気終末圧及び肺容量平衡のビルドアップに関与する呼吸の各々に先立つ吸気の間に与えられる。このことは特にPEEPを増加させた後の第1の呼気に関して明白であり、この場合、容量はΔPEEP/ETOTに密接に関係する。呼気終末肺容量増大は呼吸毎に継続し、そして各呼吸は、吸気及び呼気の1回換気量の差の駆動圧、即ち肺及び胸壁のエラスタンスの換気ΔEELV倍の駆動圧を有する。従って、新たな圧力容量平衡を確立するのに必要な駆動圧は、全呼吸器エラスタンスの呼気終末肺容量倍における全変化に等しい。PEEPステップの駆動圧は、呼気終末肺容量の変化に等しい容量を伴う通常の換気吸気の気道内圧とみなすことができる。PEEP増加は、呼気終末肺容量のビルドアップを連続的に減少させる多呼吸をもたらす。容量制御換気が用いられた本研究では、吸気1回換気量は、PEEP変化の前から新たな平衡に達するまで一定である。これに対し、呼気の1回換気量は、PEEP増加の経過の間に変化する。PEEP増加の後の第1の呼気1回換気量は、先行する吸気よりも小さく、そして全呼吸器系エラスタンスETOTで除されたΔPEEPに等しい。続く呼気は、呼気1回換気量が吸気1回換気量に等しくなり且つ新たな呼気終末圧力容量平衡に達するまで連続的に増加することになる。応力適合研究前膨張は用いられず、そして生体外継続中換気の間にガス交換なしで応力適合が研究された。従って、15~30分にわたり極めて時間のかかる適合を研究することができた。特に、呼気終末食道内圧が減少した逆トレンデレンブルグ配置の後及び呼気終末食道内圧が増加した腹部加重印加の後に、呼吸器系の明白な可塑性が示されている図8a,b参照。1回換気量較正並びにPEEPの増加及び減少を伴う続く実験手順の経過の間10~20分、呼気終末食道内圧は、被験動物が傾斜させられ又は腹部加重が印加される前の基準線までゆっくりと戻った。PEEP上昇の間の食道内圧の変化仰臥配置での絶対食道内圧測定は、食道測定バルーン上への縦隔組織重量の影響によりミスリードする可能性がある。食道内圧は胸腔内圧の代替測定であるから、ゼロPEEPでの呼気終末食道内圧トレースは、平均胸腔内圧として通常報告されている-5cmH2Oに移行した。12cmH2OのPEEPでも、移行した呼気終末食道内圧は陰圧のままであった。PEEPの増加は呼気終末食道内圧レベルを僅かに変化させただけであり、また食道内圧の絶対増加は、PEEP増加の後の第1の呼気に限定されていた。肺容量の増大及びその結果として胸腔容量の増大は第1の呼気の後の何回かの呼吸の間に継続するので、これは驚くべき発見である。このように呼吸器系容量の増大進行中における呼気終末食道内圧の更なる増加がないことは、胸郭及びその筋肉、横隔膜並びに腹腔壁及びその内容物を含む広い意味での胸腔包囲物の特性が、単に降伏することによる容量膨張に適合すること、即ち応力適合に起因していそうである。腹部は、仰臥配置では約15cmの腹背両面高さを有する約10リットルの容量を伴う液体充填容器とみなすことができる。腹部容器の腹部表面面積は約7dm2である。PEEPを増加させることにより呼気終末肺容量を0.5l増大させることで、表面レベルは0.7cm上昇し、また呼気終末食道内圧は約0.7cmH2O増加する。腹部壁応力適合は腹部表面積の更なる増大をもたらすと思われるので、呼気終末食道内圧は更に小さくなるであろう。腹圧5mmHgでのPEEPのゼロ及び3cmH2Oにおける呼気終末食道内圧の極めて小さい増加があり、そして腹圧を10mmHgまで増加しても呼気終末食道内圧の更なる増加はなかった。このパターンは本研究における8cmH2OのPEEPで更に明白であり、腹圧5mmHgのときに適度な呼気終末食道内圧が結果としてもたらされた。腹圧が10mmHgに増大させられても呼気終末食道内圧は更には増加せず、このことは、腹部壁が降伏してしまい腹圧が胸腔までは伝達されなかったことを示している。横隔膜の役割PEEP誘起呼気終末肺容量膨張の結果、横隔膜及び腹腔内容物が極めて小さい胸壁エラスタンスの変化で尾方向及び横方向に変位する。本研究では、食道の換気圧力容量変化は、PEEPステップの増加に伴って胸壁P/V曲線が連続的に左に平行シフトさせられ、また各PEEPレベルのP/V曲線は腹部壁の応力適合に完全に従う概ね同じ傾斜を有していることを示した。このことは、横隔膜筋が自発呼吸の間には維持されていたその基本的呼気終末張力を失い、陽圧換気の間に受動的構造に変わるという事実によって更に支持される。呼気終末張力は、制御された換気の間における胸郭の直径、横隔膜の長さ及び静腹圧によって決定される。自発呼吸の間、横隔膜筋張力、場合によっては特に脚背部は、たとえ通常位置から仰臥に位置を変えるときに横隔膜全体が頭蓋方向に変位させられたとしても、従属している横隔膜を腹腔内容物が頭蓋方向へ押すのを防止する。この動きは、自発呼吸している被験体において非従属及び従属領域で概ね等しい。制御された換気が開始されると、横隔膜の呼気終末張力は失われ、腹部からの静水圧の力により横隔膜が受動的に伸ばされるのに従って、横隔膜は頭部に向かって動き、また胸郭の腹背両面直径は減少する。頭部に向けた横隔膜の動きは、腹部の静水圧に最もさらされている背部従属領域で最も顕著になるはずであり、そして呼気終末肺容量は主として従属肺領域において減少する。胸郭の役割胸郭は、呼吸筋、肋間部及び横隔膜の活動のための胸腔及びレバーの弾性的な骨格である。FRCでは、胸郭はFRCより大きい約700mlの静止位置に向けて外に弾性的に戻ろうとする。一方、FRCでの肺は、その残留容量を下回る約500mlFRCより小さいまで萎縮しようとするナンの応用呼吸生理学、第4版、第3章、48頁、バターワース、ハイネマン、1995。これら2つの反対方向の力は、胸腔内平均陰圧に等しい平均陽肺圧差をもたらし、これは通常約5cmH2Oである。肺胞と周囲室の間に圧力勾配がないとしても、肺全体はFRCにあっても広がる。従って、肺は胸腔内で吊るされた状態であり、呼気終末圧の増加により呼気終末肺容量が変化すると、FRCコンプライアンスはΔEELV/ΔPEEPとして決定することができる。これは、ゼロより大きい呼気終末圧のどのレベルにおいても、肺が萎縮するのを阻む唯一の力は、人工呼吸器により維持される呼気終末圧であるということに関連している。このことはまた、増加させられたPEEPレベルでも胸壁及び横隔膜が肺にもたれること又は肺を圧迫することを防止するフレームとして胸郭が作用していることを暗示している。PEEP起因の呼気終末肺容量の増大は、胸郭と頭部方向に押し込まれる横隔膜との間に分配されることになるから、胸郭が外に弾性的に戻ろうとする力は、4リットルを超える呼気終末肺容量のレベル以下に存在すると推定することができる。FRCが2.5lの場合、最大で4リットルの肺容量の増大は、胸郭を約0.7l拡大させ、残りの容量は横隔膜を変位させることになる。制御された換気の間、呼気終末肺容量は、仰臥している健康人において0.5l減少する一方で呼吸器不全の患者ではそれ以上減少し、このことは、胸郭の外に弾性的に戻る力を喪失することなしにPEEPが顕著に増加させられ得ることを意味している。我々は、移行した呼気終末食道内圧が僅かな例でのみ高PEEPでも大気圧レベルに達したことを見出した。このことは、呼気終末では肺は胸郭の外に弾性的に戻る力によって吊るされており、また肺が萎縮するのを阻む唯一の力は人工呼吸器の呼気終末圧であることを更に強調している。従って、呼気終末では、胸壁は肺に圧力を与えているとは思われず、人工呼吸器により維持される呼気終末気道内圧のみが肺の萎縮を防いでいる。受動的呼気は、単一区分現象ではなく、急速初期流及び低速最終流を伴う2区分現象である。呼気の初期フェーズは伸ばされた組織の萎縮により受動的であるが、後の部分では呼気はゆっくりになり、このことは、呼気の最後の部分の間に胸郭が外に向けて弾性的に戻り又はより大きな容量で停止することによって説明され得る。胸郭直径の増大は横隔膜の受動的な伸びをもたらし、この伸びは腹腔内容物の頭部に向かう動きに対抗することになる。結果として、呼気流量は呼気終末の間に減少してゆき、そして呼気終末での静止状態では、胸郭は外に向けて弾性的に戻る状態になり、また横隔膜は伸ばされ、増加させられたPEEPレベルにおいても陰である胸腔内圧が保たれることになる。PEEP上昇の間における呼気終末圧変化ΔPEEPと肺容量変化ΔEELVの関係PEEP増加に追随する呼気終末肺容量の増大は、PEEPステップの大きさ及び全呼吸器系コンプライアンスからは予測し得ないということがよく知られている。本研究において全呼吸器系エラスタンスで除した呼気終末圧の変化ΔPEEP/ETOTとして計算されるΔEELVの予測は、PEEPステップに追随するスパイロメトリ的に測定されたΔEELVのたった約半分である予測された容量をもたらした。胸壁エラスタンスで除した呼気終末圧の変化ΔPEEP/ECWとして計算される呼気終末肺容量の変化の予測は、測定されたΔEELVの2倍の予測された容量をもたらした。肺壁エラスタンスで除した呼気終末圧の変化ΔPEEP/ELとして計算される呼気終末肺容量の変化の予測は、測定されたΔEELVにかなり近い予測された容量をもたらしr2=0.70、このことは、第1の呼気の後に新たな呼気終末圧力容量平衡に達するまでにも呼気終末肺圧差が呼吸毎に増加し続けているらしいことを示しており、この場合、呼気終末肺圧差の増加は呼気終末気道内圧の変化ΔPEEPに等しい。要約すると、PEEPステップに続く10~30分の持続時間を伴うプロセスである応力適合による肺容量の変化を胸壁及び腹部が受け入れるので、PEEPステップは呼気終末食道内圧の最低限のビルドアップを結果としてもたらす。約12cmH2Oのかなり高いPEEPレベルでも、呼気終末食道内圧は陰圧のままである。肺の萎縮に対抗する胸郭の吸気終末の外に弾性的に戻る力の結果として、胸壁及び横隔膜は、広範囲のPEEPレベルにわたって、呼気終末圧力容量平衡では肺に圧力を与えないし、与えても極めて限定されたものである。胸郭の外に弾性的に戻る力は、呼気の最後の部分を保つと共に横隔膜を伸ばし、これにより、従属的な肺への静腹圧の影響が制限される。肺モデルアナログ本研究で述べたような呼吸器系の挙動を網羅する肺モデルは、収縮を伴う肺、外に弾性的に戻る力を伴う胸郭、並びに構造的弾力性を有する壁を伴う高速及び低速な腹部水圧区分を包含する必要がある。図12にはそのような肺モデルが示されている。図12は萎縮を伴う肺とFRCで開いた肺を保つ外に弾性的に戻る力を伴う胸郭とを有する模式的な肺モデルを示している。呼気終末肺容量が増大すると、胸郭の垂直直径は増大し横隔膜は伸ばされ、それにより張力が増大し、また腹腔内容物が肺、特に背側部に直接的に押し付けられることが防止される。低速腹部区分の表面は約7dm2であり、0.5Lに対応する尾側の変位は表面を1cm未満上昇させ、そしてそのような横隔膜の変位に追随して呼気終末食道内圧胸腔内圧は最小限増加することになる。低速区分の体液及び臓器の慣性は、PEEP変化に追随することのみに関与するので、食道内圧の換気変化は高速区分を反映することになる。臨床上の意義呼吸器系に関する本研究の成果は、30秒未満の肺活量動員処置で十分であるとみなされていた従来の想定よりも、動員がもっと時間のかかるプロセスであるということを示している。また、動員処置は胸壁に大きな程度で影響し、肺が動員されるだけでなく、限定された食道内圧増加で胸腔容量を増大させることを可能にする可塑性を有する胸壁もまた、かなりの程度で動員されると言うことができる。PEEP増加は、胸腔が開くことをもたらし、即ち非従属的な肺の拡大のための余地を作る優先的な非従属的部分である横隔膜の尾側の変位をもたらしていると思われる。この意味において、PEEP増加は、先に虚脱した従属的な肺の開口を主としてもたらすのではなく、むしろ既に開いている非従属の肺の拡張をもたらす。潜在的に重要な他の臨床上の意義は、PEEP増加に追随するEELVの増加がPEEPの変化の大きさ及び肺エラスタンスからΔPEEP/ELとして予測され得るという発見である。相関係数はr2=0.70であり、直線の等式は1に近いy=1.13x。応力適合は、PEEPステップの大きさに関係していたし、また特に8及び12cmH2OのPEEPステップで結果の大きなばらつきをもたらした。しかし、我々の結果では、肺圧差におけるPEEP増加誘起の変化は、図13及び図14に示されるように、PEEP誘起のΔEELVと同じ大きさの1回換気量の換気肺圧差変化に密接に関連するので、肺コンプライアンスは、呼気終末肺容量の変化を測定しそれを呼気終末圧の変化で除することによって、即ちΔEELV/ΔPEEPによって、食道内圧測定なしに決定可能であることが示された。図13はPEEP変化に追随するΔEELVと同じ大きさの1回換気量の肺圧差の変化とPEEP変化とを比較する略図である。図14はPEEP変化に追随するΔEELVと同じ大きさの1回換気量の肺圧差の変化と比較される幾つかのグラフである。腹腔の体液及び臓器の慣性は横隔膜の急速な変位を阻むので、腹部負荷の間、従来の肺圧差はΔPEEPよりも小さい。これに対して、腹腔の体液及び臓器は重力によって尾部方向に変位するので、従来測定された肺圧差は、逆トレンデレンブルグの間ΔPEEPよりも大きい。既に公にされた研究からのデータを用いて、我々は、肺が健康な患者並びに中程度の及び深刻な呼吸器不全を有する患者において従来決定された食道内圧測定使用肺コンプライアンスのΔEELV/ΔPEEPの決定との比較を行い、以下の表2に示されるように、極めて良好な相関r2=0.96を見出した。表2下記はALIを伴う患者における肺コンプライアンス及びPEEPの影響を示しており、急性呼吸不全の間における動員及び脱動員の実験的研究12230からのデータに基づいている。下記の表3を参照すると、肺ARDS及び肺外ARDSを伴う患者からのデータとの肺圧差の比較もまた、r2=0.991での良好な相関を示した。表3上掲は、肺疾患及び肺外疾患による急性呼吸促迫症候群。異なる症候群311からのデータに基づく従来の及び肺バロメトリによる肺圧差PTPを示している。本研究を要約すると、PEEPの増加に追随して新たなEELVの連続的なビルドアップがあった。これは数呼吸にわたって生じるプロセスであった。研究の結果、肺圧差決定の実現可能性、効果及び効率が確認された。PEEP増加は呼気終末肺容量のビルドアップを連続的に減少させる多呼吸をもたらすことが分かった。この容量に達するのに必要な呼吸の回数は、胸壁機構及び肺機構の関係に依存する。より高い肺対胸壁エラスタンスで顕著に少ない呼吸が必要とされる。呼気終末圧が増加し続けたとしても、PEEP増加ステップに追随する第1の呼気の後に呼気終末食道内圧が更に増加することはなかった。肺エラスタンスと胸壁エラスタンスの釣り合いが、呼吸器系の膨張に含まれるPEEPに明らかな影響を有していると結論付けられる。呼気終末肺容量の増大は、肺エラスタンスで除されたPEEPステップの大きさにかなり比例することが観察された。加えて、PEEP増加は予想されるよりも小さな食道内圧の増加をもたらし、このことは、胸壁及び腹部が、応力適合により及び広範囲のPEEPレベルにわたり肺の萎縮に対抗する前述した胸郭の呼気終末の外に弾性的に戻る力により、肺容量の変化を徐々に受け入れ可能であることを示している。これらの効果は、肺圧差の決定を促し、また人工呼吸器において利用可能なデータのみを用いて臨床設定における肺機構及び胸壁機構を別けるものとして、驚くほどに有利であり注目に値する。以上、特定の実施形態を参照して本発明が説明されてきた。しかし、上述以外の実施形態も本発明の範囲内において同様に可能である。方法をハードウエア又はソフトウエアにより実行する上述とは異なる方法ステップが本発明の範囲内で提供されてよい。本発明の種々の特徴及びステップが、説明される以外の組み合わせで組み合わされてよい。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。"