СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ОПТИМИЗАЦИИ ИСКУССТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ НА ОСНОВАНИИ МОДЕЛИ

1. Система аппарата искусственной вентиляции легких, содержащая:
аппарат (10) искусственной вентиляции легких, подсоединенный к вентилируемому пациенту (12) для проведения искусственной вентиляции легких вентилируемого пациента в соответствии с параметрами настройки аппарата искусственной вентиляции легких;
физиологические датчики (32), выполненные с возможностью сбора измеренных для вентилируемого пациента значений наблюдаемых в процессе мониторинга физиологических переменных;
компонент (42) сердечно-легочного (СЛ) моделирования, содержащий микропроцессор, запрограммированный на выработку вычисленных для вентилируемого пациента значений ненаблюдаемых в процессе мониторинга физиологических показателей на основании измеренных для вентилируемого пациента значений наблюдаемых в процессе мониторинга физиологических переменных и параметров настройки аппарата искусственной вентиляции легких; и
компонент (52, 54) оптимизации аппарата искусственной вентиляции легких, содержащий микропроцессор, запрограммированный на вывод параметров настройки аппарата искусственной вентиляции легких, уточненных на основании измеренных для вентилируемого пациента значений наблюдаемых в процессе мониторинга физиологических переменных, вычисленных для вентилируемого пациента значений ненаблюдаемых в процессе мониторинга физиологических показателей, а также одного или более ограничивающих условий физиологических показателей.
2. Система по п. 1, в которой компонент (42) СЛ-моделирования запрограммирован на выработку вычисленных для вентилируемого пациента значений ненаблюдаемых в процессе мониторинга физиологических показателей посредством операций, включающих:
приведение СЛ-модели (40) вентилируемого пациента в соответствие с вентилируемым пациентом (12) путем приведения прогнозов СЛ-модели вентилируемого пациента для наблюдаемых в процессе мониторинга физиологических переменных в соответствие со значениями измеренных для вентилируемого пациента наблюдаемых в процессе мониторинга физиологических переменных, для выработки, приведенной в соответствие СЛ-модели (50) вентилируемого пациента, представляющей вентилируемого пациента; и
выработка значений ненаблюдаемых в процессе мониторинга физиологических показателей и переменных, вычисленных для вентилируемого пациента, в качестве прогнозов приведенной в соответствие СЛ-модели вентилируемого пациента для ненаблюдаемых в процессе мониторинга физиологических показателей.
3. Система по п. 2, в которой компонент (52, 54) оптимизации аппарата искусственной вентиляции легких запрограммирован на вывод уточненных параметров настройки аппарата искусственной вентиляции легких посредством операций, включающих:
(i) выполнение потенциальной регулировки параметров настройки аппарата искусственной вентиляции легких по приведенной в соответствие СЛ-модели (50) вентилируемого пациента и вычисление значения функции (60) потерь для приведенной в соответствие СЛ-модели (50) вентилируемого пациента с потенциальной регулировкой параметров настройки аппарата искусственной вентиляции легких;
(ii) повтор операции (i) для множества различных потенциальных регулировок (56) параметров настройки аппарата искусственной вентиляции легких; и
(iii) вывод уточненных параметров настройки аппарата искусственной вентиляции легких в качестве потенциальной регулировки параметров настройки аппарата искусственной вентиляции легких, которая минимизирует функцию потерь.
4. Система по п. 3, в которой функция потерь содержит условия потерь, представляющие собой по меньшей мере три условия из следующих: баротравма, оксигенация, удаление CO2 и кислородная токсичность.
5. Система по п. 4, в которой функция потерь дополнительно содержит условия потерь, представляющие собой перфузию ткани и гипотензию.
6. Система по любому из пп. 1-5, в которой параметры настройки аппарата искусственной вентиляции легких содержат по меньшей мере два параметра из следующих: положительное давление в конце выдоха (ПДКВ), доля вдыхаемого кислорода (FiO2), дыхательный объем (Vдых) и частота дыхания (ЧД).
7. Система по любому из пп. 1-6, в которой наблюдаемые в процессе мониторинга физиологические переменные включают по меньшей мере скорость потока и давление в дыхательных путях.
8. Система по п. 7, в которой наблюдаемые в процессе мониторинга физиологические переменные дополнительно включают частоту сердечных сокращений, кровяное давление и насыщение кислородом.
9. Система по любому из пп. 1-8, которая дополнительно содержит дисплей (22) аппарата искусственной вентиляции легких, выполненный с возможностью отображения информации об уточненных параметрах настройки аппарата искусственной вентиляции легких, выведенных компонентом оптимизации аппарата искусственной вентиляции легких.
10. Система по любому из пп. 1-8, в которой аппарат (10) искусственной вентиляции легких выполнен с возможностью автоматического уточнения параметров настройки до уточненных параметров настройки аппарата искусственной вентиляции легких, выведенных компонентом (52, 54) оптимизации аппарата искусственной вентиляции легких.
11. Некратковременный носитель для хранения информации, хранящий инструкции, считываемые и исполняемые одним или более микропроцессорами для выполнения способа совместно с аппаратом (10) искусственной вентиляции легких, подсоединенным к вентилируемому пациенту (12) для проведения искусственной вентиляции легких в соответствии с параметрами настройки аппарата искусственной вентиляции легких, причем способ включает:
сбор значений физиологических переменных для вентилируемого пациента от физиологических датчиков (32);
приведение сердечно-легочной (СЛ) модели (40) вентилируемого пациента в соответствие с собранными значениям физиологических переменных для выработки приведенной в соответствие СЛ-модели (50) вентилируемого пациента; и
определение уточненных параметров настройки аппарата искусственной вентиляции легких путем регулировки параметров настройки аппарата искусственной вентиляции легких в приведенной в соответствие СЛ-модели вентилируемого пациента для минимизации функции (60) потерь.
12. Некратковременный носитель по п. 11, в котором функция потерь включает условия потерь, представляющие собой по меньшей мере три условия из следующих: баротравма, оксигенация, удаление CO2 и кислородная токсичность.
13. Некратковременный носитель по любому из пп. 11 и 12, в котором параметры настройки аппарата искусственной вентиляции легких включают: положительное давление в конце выдоха (ПДКВ), долю вдыхаемого кислорода (FiO2), дыхательный объем (Vдых) и частоту дыхания (ЧД).
14. Некратковременный носитель по любому из пп. 11-13, в котором собранные физиологические переменные включают значения по меньшей мере для одного из параметров, включающих скорость потока в дыхательных путях, давление в дыхательных путях, углекислый газ в конце выдоха, частота сердечных сокращений, кровяное давление и насыщение кислородом.
15. Некратковременный носитель по любому из пп. 11-14, в котором способ дополнительно включает:
обеспечение отображения информации, указывающей на уточненные параметры настройки аппарата искусственной вентиляции легких, на дисплее (22) в качестве рекомендации для вентилируемого пациента (12).
16. Некратковременный носитель по любому из пп. 11-14, в котором способ дополнительно включает:
обеспечение автоматического изменения параметров настройки аппарата (10) искусственной вентиляции легких на уточненные параметры настройки аппарата искусственной вентиляции легких, и обеспечение автоматического управления аппаратом искусственной вентиляции легких.
17. Способ искусственной вентиляции легких, включающий:
проведение для вентилируемого пациента (12) искусственной вентиляции легких с использованием аппарата (10) искусственной вентиляции легких в соответствии с параметрами настройки аппарата искусственной вентиляции легких;
сбор значений физиологических переменных, включая по меньшей мере скорость потока в дыхательных путях и давление в дыхательных путях, с использованием физиологических датчиков (32), осуществляющих мониторинг вентилируемого пациента;
приведение сердечно-легочной (СЛ) модели (40) вентилируемого пациента в соответствие с собранными значениям физиологических переменных для выработки приведенной в соответствие СЛ-модели (50) вентилируемого пациента;
определение уточненных параметров настройки аппарата искусственной вентиляции легких путем регулировки параметров настройки аппарата искусственной вентиляции легких в приведенной в соответствие СЛ-модели вентилируемого пациента для минимизации функции (60) потерь; и
по меньшей мере одно из следующего: (i) отображение информации, указывающей на уточненные параметры настройки аппарата искусственной вентиляции легких, и (ii) автоматическое изменение параметров настройки аппарата искусственной вентиляции легких на уточненные параметры настройки аппарата искусственной вентиляции легких.
18. Способ по п. 17, в котором параметры настройки аппарата искусственной вентиляции легких включают долю вдыхаемого кислорода (FiO2) и по меньшей мере один из параметров, включающих параметр давления и параметр объема.
19. Способ по п. 18, согласно которому:
(А) операция проведения искусственной вентиляции легких включает проведение искусственной вентиляции легких с регулируемым объемом, а параметры настройки аппарата искусственной вентиляции легких включают по меньшей мере один параметр объема; и
(В) операция проведения искусственной вентиляции легких включает проведение искусственной вентиляции легких с регулируемым давлением, а параметры настройки аппарата искусственной вентиляции легких содержат по меньшей мере один параметр давления.
20. Способ по любому из пп. 17-19, в котором операция приведения в соответствие включает:
приведение прогнозов из СЛ-модели (40) вентилируемого пациента для собранных значений физиологических переменных с собранными значениями физиологических переменных.