СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ОТКЛЮЧЕНИЯ АППАРАТА ИСКУССТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ ОТ ПАЦИЕНТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОЦЕНКИ ПОДАТЛИВОСТИ ЛЕГКИХ ПАЦИЕНТА НА ДЫХАТЕЛЬНЫХ ФАЗАХ ВДОХА И ВЫДОХА
SYSTEMS AND METHODS FOR DETECTING DISCONNECTION OF ARTIFICIAL PULMONARY VENTILATION APPARATUS FROM PATIENT USING ASSESSMENT OF LUNG COMPLIANCE OF PATIENT'S LUNGS ON RESPIRATORY PHASES OF INHALATION AND EXHALATION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области аппаратов искусственной вентиляции легких (ИВЛ), в частности к способу и устройству управления терапевтическим аппаратом для вентиляции легких, включающему обнаружение отключения с использованием оценки податливости легких пациента.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Пациент, осуществляющий дыхание с поддержкой давлением от системы ИВЛ, обычно получает дыхательную смесь через контур пациента аппарата ИВЛ. Контур пациента обычно содержит две трубки (например, гибкие трубки), соединенные с фитингом, называемым тройником системы трубок. Свободные концы трубок соединены с аппаратом ИВЛ таким образом, что одна трубка получает дыхательную смесь от пневматической системы аппарата ИВЛ, а другая трубка возвращает газ, выдыхаемый пациентом, в аппарат ИВЛ. Затем объем выдыхаемого газа может быть измерен перед его окончательным выходом через клапан выдоха. Тройник обычно соединен с приспособлением или камерой для дыхания пациента, которая проводит дыхательную смесь в легкие, а выдыхаемый газ из легких - в линию выдоха контура пациента. Пневматическая система на конце для вдоха контура пациента обычно закрывается перед вдохом, а клапану выдоха на конце для выдоха контура пациента обычно предшествует клапан одностороннего действия для предотвращения попадания газа в линию выдоха контура пациента.
Во время вентиляции легких пациента может быть необходимым отслеживание состояния путей прохождения газа, поскольку они являются каналами газов, доставляемых к пациенту и принимаемых от него. Поток терапевтических газов к пациенту и от него может быть прерван посредством различных механизмов, некоторые из которых связаны с клапанами в системе, или посредством блокирования системы трубок, или посредством разъединения пути прохождения газа в каких-либо точках взаимного соединения элементов дыхательного контура аппарата ИВЛ (Ventilator's Breathing System, VBS). В частности, тип отсоединения прерыванием потока газа проектировщики аппаратов ИВЛ называют «отсоединением системы трубок».
Отсоединения в дыхательном контуре аппарата ИВЛ являются обычным явлением во время вентиляции легких пациента. Они могут быть вызваны непроизвольными действиями пациента или сиделок, или преднамеренным действием сиделки, например, когда выполняется отсасывание из дыхательных путей пациента. Когда происходит отсоединение дыхательного контура аппарата ИВЛ, доставка газа к пациенту нарушается, и обычно также нарушается защита сиделки от переносимых по воздуху патогенных организмов. Некоторые случаи отсоединения являются более тяжелыми, чем другие, особенно, когда происходит случайное отсоединение (обычно вызванное непроизвольным действием пациента), и оно несвоевременно распознается аппаратом ИВЛ, поэтому не выдается соответствующий сигнал тревоги, а это приводит к отсутствию снабжения достаточной вентиляцией легких пациента. Отсоединения могут возникать в нескольких местах в дыхательном контуре аппарата ИВЛ. Типичным видом отсоединения является такое, при котором эндотрахеальная трубка или трахеотомическая трубка пациента отделяется от канала пациента в системе трубок. Другим видом отсоединения является такое, которое происходит, когда система трубок отделяется от впускного порта выдоха аппарата ИВЛ. Кроме того, отсоединения могут происходить в каналах подключения водоотделителей или бактериального фильтра, или увлажнителя и т.п. Кроме того, пациент может оказаться отсоединенным от своей эндотрахеальной трубки или трахеотомической трубки, что обычно называют экстубацией.
Может существовать ряд подходов, которые основаны на установлении условий, особенно относительно давлений, доставленных и выдохнутых потоков и объемов, которые имеют место во время отсоединения дыхательного контура аппарата ИВЛ. Эти подходы обычно включают ряд условий для давлений и/или потоков и/или объемов системы. В частности, при различных известных подходах критерии давления и потока необходимо выбирать на основе экспериментальных данных, которые являются аппаратно-зависимыми. Такие подходы являются сложными и требуют определения пороговых значений, которые могут быть аппаратно-зависимыми. Обзор медицинской литературы по данному вопросу указывает на частоту возникновения отсоединений, их потенциальную опасность для пациента и их пагубное влияние на пациента в случае необнаружения или в случае, когда используемые подходы являются некорректными или когда  обнаружение таких событий занимает значительное время.
Соответственно, может быть желательным обеспечение надежного аппаратно-независимого подхода для определения отключения пациента в дыхательном контуре системе вентиляции легких.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты реализации настоящего изобретения могут обеспечить устройства, системы, способы и машиночитаемый носитель данных для обнаружения отсоединения аппарата ИВЛ от пациента с использованием податливости легких пациента, оцененной и на фазе вдоха и на фазе выдоха дыхания. Вариант реализации, который может выполнять эти задачи, относится к дыхательному контуру аппарата ИВЛ для доставки дыхательной смеси к пациенту, и имеет дыхательный цикл, включающий фазу вдоха и фазу выдоха. Дыхательный контур аппарата ИВЛ содержит устройство подачи газа, систему трубок пациента (patient tubing circuit), соединенную с устройством подачи газа, и систему мониторинга газа, связанную с системой трубок пациента и выполненную с возможностью мониторинга по меньшей мере объема и давления. Блок управления связан с системой мониторинга и выполнен с возможностью определения отключения (отсоединения) пациента от дыхательного контура аппарата ИВЛ путем оценки степени податливости легких пациента на основании определенных (установленных) объемов газа, доставленного в течение фазы вдоха дыхательного цикла и вышедших в течение фазы выдоха дыхательного цикла, и измеренных (monitored) давлений в системе трубок пациента во время фаз вдоха и выдоха дыхательного цикла.
Следует заметить, что фазы вдоха и выдоха определяются аппаратом ИВЛ. Эти фазы отличаются от «физиологических» фаз вдоха и выдоха, которые зависят от пациента, и определяются величиной потока в легких и временем, в течение которого эта величина равна нулю.
В одном варианте реализации система трубок пациента может содержать интерфейс пациента, линию вдоха и линию выдоха, каждая из которых сообщается по текучей среде друг с другом через тройник системы трубок, при этом множество датчиков системы мониторинга газа содержит один или более датчиков линии вдоха и один или более датчиков линии выдоха.
В одном варианте реализации устройство подачи газа может содержать насос и резервуар.
В одном варианте реализации блок управления выполнен с возможностью оценки степени податливости легких пациента путем оценки податливости легких пациента при вдохе в течение фазы вдоха дыхательного цикла и оценки податливости легких пациента при выдохе в течение фазы выдоха дыхательного цикла.
В одном варианте реализации блок управления выполнен с возможностью оценки податливости легких пациента при вдохе на основе определенного объема газа, доставленного в течение фазы вдоха дыхательного цикла, измеренного давления газа в системе трубок пациента в начале фазы вдоха и измеренного давления газа в системе трубок пациента в конце фазы вдоха.
В одном варианте реализации блок управления выполнен с возможностью оценки податливости легких пациента при выдохе на основе определенного объема газа, вышедшего в течение фазы выдоха дыхательного цикла, измеренного давления газа в системе трубок пациента в конце фазы выдоха и измеренного давления газа в системе трубок пациента в конце фазы вдоха.
В одном варианте реализации блок управления выполнен с возможностью определения отключения пациента от дыхательного контура аппарата ИВЛ путем сравнения оцененной степени податливости легких пациента с пороговым значением.
inh
exh
В одном варианте реализации блок управления выполнен с возможностью оценки степени податливости легких пациента путем оценки податливости легких пациента при вдохе в течение фазы вдоха дыхательного цикла, и оценки податливости легких пациента при выдохе в течение фазы выдоха дыхательного цикла; при этом степень податливости легких пациента = (C / C);
inh
inh
inh
eoi
boi
где C – податливость легких пациента при вдохе, оцененная в течение фазы вдоха и вычисленная как C = V / (P - P);
exh
exh
exh
eoi
eoe
C – податливость легких пациента при выдохе, оцененная в течение фазы выдоха и вычисленная как C = V / (P – P);
inh
где V = объем газа, доставленного в течение фазы вдоха,
exh
V= объем газа, вышедшего в течение фазы выдоха,
boi
Ρ = давление, измеренное в системе трубок пациента в начале фазы вдоха,
eoi
P = давление, измеренное в системе трубок пациента в конце фазы вдоха,
eoe
P = давление, измеренное в системе трубок пациента в конце фазы выдоха;
причем этом блок управления выполнен с возможностью определения отключения пациента от дыхательного контура аппарата ИВЛ путем сравнения оцененной степени податливости легких пациента с пороговым значением.
Варианты реализации изобретения также относятся к способу определения отключения пациента от дыхательного контура аппарата ИВЛ, выполненного с возможностью обеспечения доставки дыхательной смеси к пациенту по системе трубок пациента и имеющего дыхательный цикл, включающий фазу вдоха и фазу выдоха. Способ включает в себя: мониторинг по меньшей мере расхода и давления газа в системе трубок пациента; оценку степени податливости легких пациента на основании определенных объемов газа, доставленного в течение фазы вдоха дыхательного цикла и вышедшего в течение фазы выдоха дыхательного цикла, и измеренных давлений в системе трубок пациента в течение фаз вдоха и выдоха дыхательного цикла; и определение отключения пациента путем сравнения оцененной степени податливости легких пациента с пороговым значением.
В одном варианте реализации система трубок пациента содержит интерфейс пациента, линию вдоха и линию выдоха, каждая из которых сообщается по текучей среде друг с другом через тройник системы трубок; при этом мониторинг включает в себя обработку сигналов от множества датчиков в линии вдоха и линии выдоха.
В одном варианте реализации оценка степени податливости легких пациента включает в себя оценку податливости легких пациента при вдохе в течение фазы вдоха дыхательного цикла и оценку податливости легких пациента при выдохе в течение фазы выдоха дыхательного цикла.
В одном варианте реализации оценка податливости легких пациента при вдохе основана на определенном объеме газа, доставленном в течение фазы вдоха дыхательного цикла, измеренном давлении газа в системе трубок пациента в начале фазы вдоха и измеренном давлении газа в системе трубок пациента в конце фазы вдоха.
В одном варианте реализации оценка податливости легких пациента при выдохе основана на определенном объеме газа, вышедшем в течение фазы выдоха дыхательного цикла, измеренном давлении газа в системе трубок пациента в конце фазы выдоха и измеренном давлении газа в системе трубок пациента в конце фазы вдоха.
inh
exh
В одном варианте реализации оценка степени податливости легких пациента включает в себя оценку податливости легких пациента при вдохе в течение фазы вдоха дыхательного цикла, и оценку податливости легких пациента при выдохе в течение фазы выдоха дыхательного цикла; при этом степень податливости легких пациента = (C / C);
inh
inh
inh
eoi
boi
где C – податливость легких пациента при вдохе, оцененная в течение фазы вдоха и вычисленная как C = V / (P - P);
exh
exh
exh
eoi
eoe
C – податливость легких пациента при выдохе, оцененная в течение фазы выдоха и вычисленная как C = V / (P – P);
inh
где V = объем газа, доставленного в течение фазы вдоха,
exh
V = объем газа, вышедшего в течение фазы выдоха,
boi
Ρ = давление, измеренное в системе трубок пациента в начале фазы вдоха,
eoi
P = давление, измеренное в системе трубок пациента в конце фазы вдоха,
eoe
P = давление, измеренное в системе трубок пациента в конце фазы выдоха.
Варианты реализации настоящего изобретения также могут относиться к энергонезависимому машиночитаемому носителю данных, содержащему сохраненные на нем машиночитаемые команды, сконфигурированные с возможностью выполнения процессором для управления дыхательным контуром аппарата ИВЛ для доставки дыхательной смеси пациенту по системе трубок пациента, и имеющему дыхательный цикл, включающий фазу вдоха и фазу выдоха, при этом машиночитаемые команды сконфигурированы с возможностью вызывать выполнение дыхательным контуром аппарата ИВЛ способа определения отключения пациента от дыхательного контура аппарата ИВЛ, включающего в себя: мониторинг по меньшей мере расхода и давления газа в системе трубок пациента; оценку степени податливости легких пациента на основании определенных объемов газа, доставленного в течение фазы вдоха дыхательного цикла и вышедшего в течение фазы выдоха дыхательного цикла, и измеренных давлений в системе трубок пациента в течение фаз вдоха и выдоха дыхательного цикла; и определение отключения пациента путем сравнения оцененной степени податливости легких пациента с пороговым значением.
В одном варианте реализации система трубок пациента содержит интерфейс пациента, линию вдоха и линию выдоха, каждая из которых сообщается по текучей среде друг с другом через тройник системы трубок; при этом мониторинг включает в себя обработку сигналов от множества датчиков в линии вдоха и линии выдоха.
В одном варианте реализации оценка степени податливости легких пациента включает в себя оценку податливости легких пациента при вдохе в течение фазы вдоха дыхательного цикла и оценку податливости легких пациента при выдохе в течение фазы выдоха дыхательного цикла.
В одном варианте реализации оценка податливости легких пациента при вдохе основана на определенном объеме газа, доставленном в течение фазы вдоха дыхательного цикла, измеренном давлении газа в системе трубок пациента в начале фазы вдоха и измеренном давлении газа в системе трубок пациента в конце фазы вдоха.
В одном варианте реализации оценка податливости легких пациента при выдохе основана на определенном объеме газа, вышедшем в течение фазы выдоха дыхательного цикла, измеренном давлении газа в системе трубок пациента в конце фазы выдоха и измеренном давлении газа в системе трубок пациента в конце фазы вдоха.
inh
exh
В одном варианте реализации оценка степени податливости легких пациента включает в себя оценку податливости легких пациента при вдохе в течение фазы вдоха дыхательного цикла и оценку податливости легких пациента при выдохе в течение фазы выдоха дыхательного цикла; при этом степень податливости легких пациента = (C / C);
inh
inh
inh
eoi
boi
где C –податливость легких пациента при вдохе, оцененная в течение фазы вдоха и вычисленная как C = V / (P - P);
exh
exh
exh
eoi
eoe
C – податливость легких пациента при выдохе, оцененная в течение фазы выдоха и вычисленная как C = V / (P – P);
inh
где V= объем газа, доставленного в течение фазы вдоха,
exh
V = объем газа, вышедшего в течение фазы выдоха,
boi
Ρ = давление, измеренное в системе трубок пациента в начале фазы вдоха,
eoi
P = давление, измеренное в системе трубок пациента в конце фазы вдоха,
eoe
P = давление, измеренное в системе трубок пациента в конце фазы выдоха.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение будет более понятно из подробного описания иллюстративных вариантов реализации, представленных ниже, рассматриваемых вместе с прилагаемыми чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 приведена структурная схема, иллюстрирующая систему вентиляции легких, включающая в себя возможность оценки условий для определения отключения пациента в соответствии с особенностями варианта реализации настоящего изобретения.
На фиг. 2 приведена схема последовательности операций, иллюстрирующая различные этапы способа определения отключения пациента от системы вентиляции легких в соответствии с особенностями варианта реализации настоящего изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее настоящее изобретение будет описано более полно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны варианты реализации настоящего изобретения. Однако настоящее изобретение может быть воплощено в различных формах, и не должно истолковываться как ограниченное вариантами осуществления, изложенными в настоящем документе. Напротив, эти варианты реализации представлены в качестве примеров осуществления принципов настоящего изобретения. В настоящем описании и формуле изобретения, когда говорится, что нечто имеет «приблизительно» определенное значение, это означает, что оно находится в пределах 10% от этого значения, а когда говорится, что нечто имеет «примерно» определенное значение, это означает, что оно находится в пределах 25% от этого значения.
Используемые в настоящем изобретении формы единственного числа подразумевают и множественное число, если из контекста явно не следует иное. Используемое здесь утверждение, что две или более частей или компонентов «связаны», должно означать, что части соединены или работают вместе, либо напрямую, либо косвенно, т.е. с помощью одной или более промежуточных частей или компонентов, при условии, что имеет место связь. Используемый здесь термин «непосредственно связанный» означает, что два элемента находятся в непосредственном контакте друг с другом. Используемый здесь термин «жестко связанный» или «закрепленный» означает, что два компонента соединены таким образом, что перемещаются как один, в то же время, сохраняя постоянную ориентацию друг относительно друга.
Фразы, обозначающие направления, такие как, например и без ограничения, верх, низ, левый, правый, верхний, нижний, передний, задний, и их производные, относятся к ориентации элементов, показанных на чертежах, и не ограничивают пункты формулы, если это явно не указано.
Пронумерованные одинаково элементы на указанных чертежах являются либо эквивалентными элементами, либо выполняют одну и ту же функцию. Элементы, описанные ранее, не обязательно будут описаны на последующих чертежах, если функция эквивалентна.
Вначале следует заметить, что типичный аппарат ИВЛ с положительным давлением может содержать выполненный с возможностью сжатия воздушный резервуар или турбину, или источники воздуха и кислорода высокого давления, набор клапанов и трубок, и систему трубок пациента. Воздушный резервуар сжимается с помощью сжатого воздуха несколько раз в минуту для доставки комнатного воздуха или, в большинстве случаев, смеси воздуха/кислорода к пациенту. Если используют турбину, она нагнетает воздух через аппарат ИВЛ с помощью устройства, регулирующего давление, для соответствия характерным для пациента параметрам. Когда избыточное давление сброшено, пациент будет выполнять пассивный выдох вследствие эластичности легких, выдохнутый воздух обычно выпускается через клапан одностороннего действия в системе трубок пациента, называемой коллектором пациента. Содержание кислорода во вдыхаемой смеси может быть установлено, например, от 21 процента (окружающий воздух) до 100 процентов (чистый кислород). Характеристики давления и расхода могут быть установлены с помощью механического или электронного устройства.
Аппараты ИВЛ также могут быть оборудованы системами мониторинга и сигнализации для параметров, относящихся к пациенту (например, давление, объем и поток), и функциям аппарата ИВЛ (например, утечка воздуха, нарушение энергоснабжения и механическая неисправность), резервными батареями, кислородными баллонами и системой дистанционного управления. Также может быть использован турбонасос под управлением компьютера. Современные аппараты ИВЛ снабжены электронным управлением с помощью небольших встроенных систем для обеспечения точной адаптации характеристик давления и расхода к индивидуальным потребностям пациента. Точные настройки аппарата ИВЛ также служат для того, чтобы сделать вентиляцию более приемлемой и удобной для пациента. Терапевты в области респираторной терапии могут отвечать за настройку этих параметров, а техники в области биомедицины отвечают за обслуживание.
Система трубок пациента обычно содержит набор из трех прочных, легких пластмассовых трубок, разделенных по функциям (например, вдыхаемый воздух, давление пациента, выдыхаемый воздух). Оконечность контура на стороне пациента, определяемая типом необходимой вентиляции,  может быть либо неинвазивной, либо инвазивной. Неинвазивные способы, которые подходят для пациентов, нуждающихся в аппарате ИВЛ только во время сна и отдыха, в основном, используют назальную маску. Инвазивные методы требуют интубации, которая для длительной зависимости от аппарата ИВЛ обычно выполняется в виде трахеотомической канюли, поскольку она более удобна и практична для длительного ухода, чем интубация гортани или назальная интубация.
Далее в соответствии с особенностями настоящего изобретения будет описана показанная на фиг. 1 система 10 вентиляции легких. На фиг. 1 схематически изображен дыхательный контур аппарата 10 ИВЛ, который может представлять собой систему вентиляции легких с электронным управлением. Дыхательный контур 10 аппарата ИВЛ доставляет дыхательную смесь от устройства 12 подачи дыхательной смеси к пациенту. В некоторых вариантах реализации устройство подачи дыхательной смеси может содержать резервуар 32 и насос 34. Во время работы дыхательный контур 10 аппарата ИВЛ имеет дыхательный цикл, включающий фазу вдоха и фазу выдоха. Дыхательный контур 10 аппарата ИВЛ содержит систему 14 трубок пациента, соединенную с устройством 12 подачи дыхательной смеси, и систему 16/18 мониторинга газа, связанную с системой 14 трубок пациента. Как показано, система 16/18 мониторинга газа содержит, например, множество датчиков, установленных для измерения по меньшей мере расхода и давления в системе 14 трубок пациента.
Блок 20 управления соединен с системой 16/18 мониторинга и выполнен с возможностью определения отключения (отсоединения) пациента от дыхательного контура 10 аппарата ИВЛ путем оценки степени податливости легких пациента на основании определенных объемов газа, доставленного в течение фазы вдоха дыхательного цикла и вышедшего в течение фазы выдоха дыхательного цикла, и измеренных давлений в системе 14 трубок пациента во время фаз вдоха и выдоха дыхательного цикла. Определение отключения пациента может вызывать срабатывание сигнала тревоги, например, выводимого на экран 42. Кроме того, здесь предусмотрена звуковая или другая дистанционная передача такой сигнализации. Блок 20 управления может получать доступ к памяти 44 для получения команд, как подробно описано ниже.
Устройство 12 подачи дыхательной смеси, блок 20 управления, экран 42 и/или память 44 могут быть установлены в корпусе 40, как показано, или могут быть выполнены как отдельные или внешние компоненты к дыхательному контуру 10 аппарата ИВЛ. Такой корпус может также содержать пользовательский интерфейс (например, клавиатуру, сенсорный экран и т.п. (не показаны)) для ввода команд и/или параметров оператором (например, терапевтом по респираторной терапии).
Как указано выше, система 14 трубок пациента может содержать интерфейс 22 пациента, линию 24 вдоха и линию 26 выдоха, каждая из которых сообщается по текучей среде друг с другом через тройник 28 системы трубок (или тройник пациента). Таким образом, множество датчиков системы мониторинга газа содержит по меньшей мере один датчик 16 линии вдоха и по меньшей мере один датчик 18 линии выдоха. Датчик 16 линии вдоха и датчик 18 линии выдоха может содержать соответствующий приемопередатчик, например, обладающий возможностью измерения давления и расхода, или может включать в себя использование отдельных датчиков для давления и для расхода. Естественно, предусмотрены различные другие количества и компоновки датчиков давления и расхода, связанных с системой 14 трубок пациента.
Пациент связан с системой 14 трубок пациента через интерфейс 22 пациента (например, для получения дыхательной смеси). Выходные данные от датчиков 16/18 принимаются блоком 20 управления (например, на входах 21), который управляет базовыми функциями процессора и/или микрокомпьютера дыхательного контура 10 аппарата ИВЛ. Такой блок 20 управления, естественно, может быть компонентом, отдельным от главного процессора и/или микрокомпьютера дыхательного контура 10 аппарата ИВЛ. Хотя здесь это не показано, дыхательный контур 10 аппарата ИВЛ может также содержать клапаны регулирования давления, регулирующие давление дыхательной смеси, доставляемой к пациенту, и предохранительные клапаны для сброса избыточного давления дыхательной смеси в системе 14 трубок пациента.
Насос 34 (или генератор давления) может быть, например, встроен, объединен, соединен или связан с устройством подачи дыхательной смеси. Респираторная терапия может рекомендовать доставку нагнетаемого потока дыхательной смеси в дыхательные пути пациента, обеспечение одного или более уровней давления вдоха, расхода и/или объема в течение фазы вдоха, и одного или более уровней давления выдоха, расхода и/или объема в течение фазы выдоха. Какой-либо уровень давления в течение фазы вдоха может называться уровнем давления вдоха, хотя такой уровень давления не обязательно является постоянным на протяжении фазы вдоха. Уровни давления и/или расхода могут быть либо заданными, либо постоянными, с соблюдением заданных динамических характеристик, или они могут динамически изменяться от одного цикла дыхания к другому или в течение нескольких циклов дыхания.
Пациент может или не может инициировать одну или более фаз дыхания. Вспомогательная искусственная вентиляция легких может быть осуществлена как повышенное и пониженное положительное давление (многоуровневого) устройства положительного давления в дыхательных путях. Например, для поддержки вдоха давление нагнетаемого потока дыхательной смеси может регулироваться по давлению вдоха и/или может регулироваться по уровню расхода. Альтернативно и/или одновременно, для поддержки выдоха давление нагнетаемого потока дыхательной смеси может регулироваться по давлению выдоха. Предусмотрены другие схемы для обеспечения поддержки дыхания (включающие вентиляцию с управлением по объему (Volume Control Ventilation, VCV), вентиляцию с управлением по давлению (Pressure Control Ventilation, PCV), вентиляцию с переменным давлением в дыхательных путях (Airway Pressure Release Ventilation, APRV), управление по объему, регулируемое по давлению (Pressure Regulated Volume Control, PRVC), положительное постоянное давление в дыхательных путях (Constant Positive Airway Pressure, CPAP), двухфазная вентиляция с положительным давлением в дыхательных путях (Biphasic Positive Aairway Pressure, BiPAP), и/или другие схемы) путем доставки нагнетаемого потока дыхательной смеси.
Дыхательный контур 10 аппарата ИВЛ может быть выполнен таким образом, чтобы один или более параметров газа нагнетаемого потока дыхательной смеси регулировался в соответствии с терапевтическим дыхательным режимом для пациента. Один или более параметров газа может включать в себя один или более из параметров из следующих: расход, объем, давление, влажность, газовая смесь, скорость, ускорение, утечка газа и/или другие параметры. Дыхательный контур 10 аппарата ИВЛ может быть выполнен с возможностью обеспечения типов терапии, в которых пациент выполняет вдох и/или выдох самостоятельно, и/или в которых устройство обеспечивает принудительное регулируемое дыхание.
Система 14 трубок пациента может быть каналом, таким как одноконечный или двухконечный отрезок гибкого шланга, или другим каналом, который устанавливает сообщение по текучей среде интерфейса 22 пациента с устройством 12 подачи дыхательной смеси. Система 14 трубок пациента образует путь потока, через который нагнетаемый поток дыхательной смеси сообщается между устройством 12 подачи дыхательной смеси и интерфейсом 22 пациента.
Интерфейс 22 пациента дыхательного контура 10 аппарата ИВЛ на фиг. 1 выполнен с возможностью доставки нагнетаемого потока дыхательной смеси в дыхательные пути пациента. Таким образом, интерфейс 22 пациента может содержать какое-либо устройство, подходящее для выполнения этой функции. В некоторых вариантах реализации интерфейс 22 пациента выполнен, как соединенный с возможностью отсоединения с другим устройством интерфейса, используемым для оказания респираторной терапии пациенту. Например, интерфейс 22 пациента может быть выполнен с возможностью взаимодействия с эндотрахеальной трубкой, трахеотомическим портом и/или введения в них, и/или другим устройством интерфейса. В некоторых вариантах реализации интерфейс 22 пациента может быть выполнен с возможностью взаимодействия с дыхательными путями пациента без промежуточного устройства. В таком варианте реализации интерфейс 22 пациента может содержать одну или более эндотрахеальную трубку, трахеотомическую трубку, назальную маску, назальную/оральную маску, полнолицевую маску, маску для всего лица, частичную маску возвратного дыхания, или другое устройство интерфейса, которое связывает в двух направлениях поток газа с дыхательными путями пациента. Настоящее изобретение не ограничено этими примерами, и предполагает доставку нагнетаемого потока дыхательной смеси к пациенту с использованием других интерфейсов пациента.
Настоящий подход сравнивает податливость легких пациента, оцененную в течение фазы вдоха дыхательного цикла с податливостью легких, оцененной в течение фазы выдоха того же дыхательного цикла. Это сравнение выполняют путем вычисления соотношения между двумя податливостями, и результат сравнивают с заданным пороговым значением. Используемое пороговое значение такое, что оно представляет вероятные типы отсоединения, которые могут происходить в процессе вентиляции легких пациента. Тип методов вентиляции легких, к которым относится данный подход, включает в себя, например, инвазивную вентиляцию и неинвазивную вентиляцию. Точность оценки податливости может быть незначительной, поскольку такой же уровень неточности будет иметься при оценке податливости при вдохе и оценке податливости при выдохе. Кроме того, поскольку критерии могут быть основаны на соотношении двух оценок, неточности стремятся к взаимному уничтожению. Следует заметить, что это является следствием использования тех же датчиков давления для обеих оценок и, как правило, аналогичных точностей датчика расхода при подаче и выдохе. Понятно, что степень податливости может быть подобрана на основе разностей в точностях датчиков расхода и давления, при необходимости.
В качестве критериев для обнаружения событий отсоединения может быть использована проверка следующего неравенства:
Соотношение < Порогового значения,
inh
exh
где Соотношение = (C / C).
inh
Податливость легких пациента, оцененная в течение фазы вдоха дыхания (C) может быть вычислена с использованием следующего уравнения:
inh
inh
eoi
boi
C = V / (P - P).
exh
Податливость легких пациента, оцененная в течение фазы выдоха дыхания (C) может быть вычислена с использованием следующего уравнения:
exh
exh
eoi
eoe
C = V / (P - P),
inh
где V = объем газа, доставленного аппаратом ИВЛ в течение фазы вдоха дыхания;
exh
V = объем газа, вышедшего из аппарата ИВЛ в течение фазы выдоха дыхания;
boi
P = давление, измеренное в системе трубок пациента в начале фазы вдоха дыхания;
eoi
P = давление, измеренное в системе трубок пациента в конце фазы вдоха дыхания;
eoe
P = давление, измеренное в системе трубок пациента в конце фазы выдоха дыхания; и
пороговое значение равно обычно низкому значению, такому как 0,1. Естественно, при необходимости могут быть определены другие значения.
Конкретно, когда неравенство верно, система 14 трубок пациента считается отключенной: a) от пациента, что включает в себя экстубацию; или b) вследствие отделения системы 14 трубок пациента в одном или различных местах взаимных соединений внутри нее, что включает в себя отделение от дыхательного контура 10 аппарата ИВЛ в каналах подключения системы 14 трубок пациента.
2
Следует отметить, что податливости, оцененные с использованием приведенных выше уравнений, могут быть названы кажущимися податливостями, поскольку измерения давления могут не представлять давление в легких пациента, так как они являются измерениями давления в системе 14 трубок пациента, которые в условиях ненулевого потока в легких могут значительно отличаться от давления в легких. Следует отметить, что это обусловлено вычислением податливостей в точке, в которой аппарат ИВЛ «решает» рассматривать начало или конец фазы на основе критериев, отличающихся от критерия нулевого потока, который является характеристикой физиологических фаз дыхания. Настоящий подход к обнаружению отсоединения может включать в себя характеристику, позволяющую обнаруживать отсоединение системы 14 трубок пациента в любом из ее примыканий или соединений с дыхательным контуром 10 аппарата ИВЛ, а также отсоединения эндотрахеальной трубки и экстубации пациента, хотя внешнее сенсорное устройство (такое как ME CO и датчик расхода) остается соединенным с тройником 28 системы трубок пациента.
Указанный подход согласно настоящим вариантам реализации использует информацию, необходимую для обнаружения отсоединений элементов дыхательного контура аппарата ИВЛ компактным и эффективным способом, поскольку подход основан на оценке податливости легких пациента, что включает в себя использование доставленных и выдыхаемых объемов, а также уровней давления, имеющихся в системе во время вентиляции. Кроме того, подход является аппаратно-независимым, поскольку может полагаться только на характеристики податливости легких пациента.
Варианты реализации изобретения также относятся к способу определения отключения пациента от дыхательного контура 10 аппарата ИВЛ, выполненного с возможностью обеспечения доставки дыхательной смеси к пациенту по системе 14 трубок пациента, и имеющего дыхательный цикл, включающий фазу вдоха и фазу выдоха. Вариант реализации способа будет описан с дополнительной ссылкой на схему последовательности операций на фиг. 2. Способ начинается 50 и включает в себя: мониторинг 52 по меньшей мере расхода и давления газа в системе трубок пациента; оценку 54 степени податливости легких пациента на основании определенных объемов газа, доставленного в течение фазы вдоха дыхательного цикла и вышедшего в течение фазы выдоха дыхательного цикла, и измеренных давлений в системе трубок пациента в течение фаз вдоха и выдоха дыхательного цикла; и определение 56 отключения пациента путем сравнения оцененной степени податливости легких пациента с пороговым значением. Сигнал тревоги может запускаться на этапе 58, как описано выше, перед окончанием 60 способа.
В некоторых вариантах реализации оценка степени податливости легких пациента включает в себя оценку 60 податливости легких пациента при вдохе в течение фазы вдоха дыхательного цикла и оценку 62 податливости легких пациента при выдохе в течение фазы выдоха дыхательного цикла. Оценка 60 податливости легких пациента при вдохе основана на определенном объеме газа, доставленном в течение фазы вдоха дыхательного цикла, измеренном давлении газа в системе 14 трубок пациента в начале фазы вдоха и измеренном давлении газа в системе 14 трубок пациента в конце фазы вдоха. Оценка 62 податливости легких пациента при выдохе основана на определенном объеме газа, вышедшем в течение фазы выдоха дыхательного цикла, измеренном давлении газа в системе 14 трубок пациента в конце фазы выдоха и измеренном давлении газа в системе 14 трубок пациента в конце фазы вдоха.
inh
exh
Более конкретно, как описано выше, в некоторых вариантах реализации оценка степени податливости легких пациента включает в себя оценку податливости легких пациента при вдохе в течение фазы вдоха дыхательного цикла и оценку податливости легких пациента при выдохе в течение фазы выдоха дыхательного цикла; при этом степень податливости легких пациента = (C / C);
inh
inh
inh
eoi
boi
где C –податливость легких пациента при вдохе, оцененная в течение фазы вдоха и вычисленная как C = V / (P - P);
exh
exh
exh
eoi
eoe
C – податливость легких пациента при выдохе, оцененная в течение фазы выдоха и вычисленная как C = V / (P – P);
inh
где V = объем газа, доставленного в течение фазы вдоха,
exh
V = объем газа, вышедшего в течение фазы выдоха,
boi
Ρ = давление, измеренное в системе 14 трубок пациента в начале фазы вдоха,
eoi
P = давление, измеренное в системе 14 трубок пациента в конце фазы вдоха,
eoe
inh
exh
P = давление, измеренное в системе трубок пациента в конце фазы выдоха. Следует заметить, что V и V являются результатом интегрирования потока к пациенту или от него, который может быть измеренным или оцененным.
Варианты реализации настоящего изобретения также могут относиться к энергонезависимому машиночитаемому носителю данных, содержащему сохраненные на нем машиночитаемые команды, сконфигурированные с возможностью их выполнения процессором для управления дыхательным контуром 10 аппарата ИВЛ для доставки дыхательной смеси к пациенту по системе 14 трубок пациента, имеющего дыхательный цикл, включающий фазу вдоха и фазу выдоха, при этом машиночитаемые команды сконфигурированы с возможностью вызывать выполнение дыхательным контуром 10 аппарата ИВЛ процесса определения отключения пациента от дыхательного контура 10 аппарата ИВЛ, включающего в себя: мониторинг по меньшей мере расхода и давления газа в системе 14 трубок пациента; оценку степени податливости легких пациента на основании определенных объемов газа, доставленного в течение фазы вдоха дыхательного цикла и вышедшего в течение фазы выдоха дыхательного цикла, и измеренных давлений в системе 14 трубок пациента в течение фаз вдоха и выдоха дыхательного цикла; и определение отключения пациента путем сравнения оцененной степени податливости легких пациента с пороговым значением.
Используемый здесь термин «машиночитаемый носитель данных» охватывает какой-либо материальный носитель данных, который может хранить команды, выполняемые процессором вычислительного устройства. Машиночитаемый носитель данных может называться машиночитаемым энергонезависимым носителем данных. Машиночитаемый носитель данных может также называться материальным машиночитаемым носителем данных. В некоторых вариантах реализации машиночитаемый носитель данных может также иметь возможность сохранения данных, которые могут быть доступны для процессора вычислительного устройства. Примеры машиночитаемых носителей данных включают в себя, помимо прочего: гибкий диск, накопитель на жестких магнитных дисках, полупроводниковый накопитель, флэш-память, USB-карту флэш памяти, оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), оптический диск, магнитооптический диск и регистровый файл процессора. Примеры оптических дисков включают в себя компакт-диски (CD) и цифровые универсальные диски (DVD), например, диски CD-ROM, CD-RW, CD-R, DVD-ROM, DVD-RW или DVD-R. Термин «машиночитаемый носитель данных» также относится к различным типам записывающих носителей данных, которые могут быть доступны для вычислительного устройства через сеть или коммуникационную связь. Например, данные могут быть получены через модем, через Интернет или через локальную сеть. Ссылки на машиночитаемый носитель данных следует интерпретировать как, возможно, множество машиночитаемых носителей данных. Различные выполняемые компоненты программы или программ могут храниться в различных местоположениях. Машиночитаемый носитель данных может быть, например, множеством машиночитаемых носителей данных в той же компьютерной системе. Машиночитаемый носитель данных также может быть машиночитаемым носителем данных, распределенным между множеством компьютерных систем или вычислительных устройств.
«Память компьютера» или «память» является примером машиночитаемого носителя данных. Память компьютера является памятью, которая непосредственно доступна процессору. Примеры памяти компьютера включают в себя, помимо прочего: оперативную память RAM, реестры и регистровые файлы. Ссылки на «память компьютера» или «память» следует интерпретировать как, возможно, множество памятей. Память может быть, например, множеством памятей в той же компьютерной системе. Память также может быть множеством памятей, распределенных между множеством компьютерных систем или вычислительных устройств.
«Запоминающее устройство компьютера» или «запоминающее устройство» является примером машиночитаемого носителя данных. Запоминающее устройство компьютера представляет собой какой-либо энергонезависимый машиночитаемый носитель данных. Примеры запоминающего устройства компьютера включают в себя, помимо прочего: накопитель на жестком диске, USB-карту флэш памяти, гибкий диск, смарт-карту, DVD, CD-ROM и полупроводниковый жесткий накопитель данных. В некоторых вариантах реализации запоминающее устройство компьютера также может быть памятью компьютера или наоборот. Ссылки на «запоминающее устройство компьютера» или «запоминающее устройство» следует интерпретировать как, возможно, включающее в себя множество запоминающих устройств или компонентов. Например, запоминающее устройство может включать в себя множество запоминающих устройств в той же компьютерной системе или вычислительном устройстве. Запоминающее устройство также может быть множеством запоминающих устройств, распределенных между множеством компьютерных систем или вычислительных устройств.
Используемый здесь термин «процессор» охватывает электронный компонент, способный выполнять программу или выполняемую машиной команду. Ссылки на вычислительное устройство, содержащее «процессор» следует интерпретировать как, возможно содержащее больше, чем один процессор или ядерный процессорный узел. Процессор может быть, например, многоядерным процессором. Процессор может также относиться к множеству процессоров в одной компьютерной системе или распределенному между множеством компьютерных систем. Термин «вычислительное устройство» также следует интерпретировать как, возможно, относящийся к множеству или сети вычислительных устройств, каждое из которых содержит процессор или процессоры. Многие программы имеют команды, выполняемые несколькими процессорами, которые могут находиться в одном вычислительном устройстве или даже могут быть распределены между несколькими вычислительными устройствами.
Термин «пользовательский интерфейс», используемый здесь, относится к интерфейсу, который позволяет пользователю или оператору взаимодействовать с компьютером или компьютерной системой. «Пользовательский интерфейс» может также упоминаться как «устройство интерфейса с пользователем». Пользовательский интерфейс может представлять информацию или данные оператору и/или принимать информацию или данные от оператора. Пользовательский интерфейс может обеспечивать ввод данных от оператора, принимаемых компьютером, и может обеспечивать вывод данных из компьютера для пользователя. Иначе говоря, пользовательский интерфейс может позволять оператору управлять или манипулировать компьютером, и интерфейс может позволять компьютеру показывать результаты управления или манипулирования оператора. Отображение данных или информации на экране или графическом интерфейсе пользователя является примером представления информации для оператора. Прием данных с помощью сенсорного экрана, клавиатуры, мыши, шарового манипулятора, сенсорной панели, манипулятора-указки, графического планшета, джойстика, игрового планшета, веб-камеры, головной гарнитуры, рычагов переключения, рулевого колеса, надеваемых перчаток, беспроводного устройства дистанционного управления и акселерометра являются примерами компонентов пользовательского интерфейса, которые обеспечивают прием информации или данных от оператора.
Используемый здесь термин «аппаратный интерфейс» охватывает интерфейс, который обеспечивает взаимодействие процессора или компьютерной системы с внешним вычислительным устройством и/или аппаратурой, и/или управление ими. Аппаратный интерфейс может позволять процессору направлять управляющие сигналы или команды к внешнему вычислительному устройству и/или аппаратуре. Аппаратный интерфейс может также позволять процессору обмениваться данными с внешним вычислительным устройством и/или аппаратурой. Примеры аппаратного интерфейса включают в себя, помимо прочего: универсальную последовательную шину, порт IEEE 1394, параллельный порт, порт IEEE 1284, последовательный порт, порт RS-232, порт IEEE-488, соединение Bluetooth, беспроводное соединение локальной сети, соединение TCP/IP, соединение Ethernet, интерфейс управляющего напряжения, интерфейс MIDI, интерфейс аналогового ввода и интерфейс цифрового ввода.
Используемый здесь термин «экран» или «устройство отображения» охватывает устройство вывода данных или пользовательский интерфейс, приспособленный для отображения изображений или данных. Экран может выводить визуальные, звуковые и/или тактильные данные. Примеры экрана включают в себя, помимо прочего: компьютерный монитор, телевизионный экран, сенсорный экран, тактильный электронный экран, экран Брайля, электронно-лучевую трубку (Cathode ray tube, CRT), запоминающую электронно-лучевую трубку, бистабильный экран, электронную бумагу, векторный дисплей, дисплей с плоским экраном, вакуумный флуоресцентный дисплей (Vacuum fluorescent display, VF), экраны на светоизлучающих диодах (Light-emitting diode, LED), электролюминесцентный экран (Electroluminescent display, ELD), дисплей с плазменными панелями (Plasma display panels, PDP), жидкокристаллический экран (Liquid crystal display, LCD), экраны на органических светоизлучающих диодах (Organic light-emitting diode, OLED), проектор и шлем-дисплей.
Хотя изобретение проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в вышеприведенном описании, такие иллюстрации и описание следует рассматривать как иллюстративные или примерные, а не ограничивающие; изобретение не ограничено раскрытыми вариантами реализации.
Другие изменения раскрытых вариантов реализации могут быть поняты и реализованы специалистами в данной области техники при практическом осуществлении заявленного изобретения, после изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, а единственное число не исключает множественное число. Один процессор или другие элементы могут выполнять функции нескольких элементов, приведенных в пунктах формулы изобретения. Сам факт того, что определенные признаки перечисляются во многих различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что комбинация этих признаков не может быть использована для получения преимуществ. Компьютерная программа может быть сохранена/распределена на подходящем носителе, таком как оптический запоминающий носитель или полупроводниковый носитель, поставляемый совместно или как часть других аппаратных средств, но может быть распределена в других видах, например, через Интернет или другие проводные или беспроводные системы телекоммуникации. Любые ссылочные обозначения в пунктах формулы изобретения не должны быть истолкованы как ограничивающие ее объем.