[发明专利]用于实时评估肺力学的系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及包括通气机（ventilator）和呼吸监视器技术的呼吸治疗和生理学领域，更具体地涉及用于在不需要修改或中断通气机或病人空气流动模式的情况下计算呼吸系统顺应性（compliance）（C_RS）、阻力（R_RS）和吸气平台压力（plateau pressure）（P_plt）的方法和系统。

背景技术

机械通气支持作为机械地辅助或代替自主呼吸的有效手段而被广泛接受。机械通气可以是非侵入式的，涉及各种类型的面罩或鼻部装置，或者是侵入式的，涉及气管内管（ETT）或气管插管。选择和使用适当的呼吸技术需要理解肺力学。

通常的自主吸气产生负的肺内压力，这在大气与肺泡之间产生压力梯度，导致空气流入。在机械通气期间，吸气压力梯度通常是空气源的增大的（正的）压力的结果或者因空气源的增大的（正的）压力而扩增。对于需要通气支持的病人而言，必须监视C_RS和R_RS这二者，以正确地评估和治疗病人的肺机能障碍或呼吸衰竭。监视P_plt是用以确保肺在机械通气期间不通过过度扩张或过度加压而被损坏的通常做法。

R_RS是迫使给定气流通过被机械通气的病人的呼吸回路、ETT阻力和生理气道的组合串联阻力的所需的压力的量。C_RS是肺的扩张性的测量结果，意思是对于给定体积的所递送的气体而言的肺和胸壁的弹性回缩。因此，对于任何给定的体积而言，弹性压力因肺硬度（如在肺纤维化中）或者胸壁或横膈膜的受限制的偏移（例如，张力型腹水、巨型肥胖）而增大。典型地，在恒定的吸气流速期间使用吸气末尾停顿（end inspiratory pause，EIP）计算C_RS和R_RS。通过将所递送的换气体积（tidal volume）除以吸气P_plt来估计C_RS，其中P_plt是在EIP期间测得的稳态压力。

通过将峰值充气压力（PIP）与P_plt之差除以吸气流速来估计R_RS。一些通气机具有吸气流速设定，使得临床医生可以读取所递送的流速，而其它通气机给出吸气时间设定，其中临床医生需要将换气体积除以吸气时间以确定吸气流速。

因此，P_plt是计算C_RS和R_RS所必需的。此外，还必须监视P_plt以避免肺泡的过度扩张，从而避免尤其是具有限制性肺病的病人的气压创伤和/或体积创伤（ARDS网络协议（2008年7月）；http://www.ardsnet.org/node/77791）。在确定P_plt时，当前做法需要执行EIP。对于呼吸衰竭的病人而言，这可以通过在受控机械通气（CMV）或间歇性强制通气（IMV）期间在换气体积之后立即应用EIP来实现。

遗憾的是，执行EIP存在许多缺点。例如，EIP的持续时间必须由知识渊博的临床医生预先设定并且必须在仅当被监视时的强制呼吸期间应用。通过应用EIP来暂时中断吸气和防止呼气可能使一些病人感到不舒服，使得病人在EIP时无意识地或有意识地进行主动吸气肌或呼气肌收缩，这可能影响测得的P_plt的准确性。如果获得不精确的对P_plt的测量结果，则所得到的对C_RS和R_RS的估计也将是不准确的。因为，如上面所指出的，病人呼吸治疗和治疗基于C_RS和R_RS值，由不精确的P_plt测量结果导致的对C_RS和R_RS的错误计算可能随后影响被递送给病人的治疗的功效和病人的康复，甚至可能损害病人的健康。

此外，因为执行EIP可能使病人感到不舒服，所以不能持续应用EIP。没有持续的、准确的P_plt信息，临床医生就不能充分监视病人安全和治疗的功效。

通过应用EIP来暂时中断吸气还可能易于使病人-通气机不同步。这可能导致增大的呼吸工作以及危害动脉血-气交换的可能性。