[发明专利]呼吸不足情况下的通气支持的系统控制方法及装置

说明书

本申请是2004年11月25日提交的申请号为200480035035.3、名称为“呼吸不足情况下的通气支持的系统控制方法及装置”的分案申请。

本专利申请要求2003年11月26日提出的美国专利临时申请No.60/525,219的利益。

技术领域

本发明涉及一种用于在呼吸不足情况下提供通气帮助的方法及装置，该通气帮助的提供与病人的呼吸循环同步且被控制以提供最低足够水平的支持。

技术背景

呼吸不足是一种呼吸系统异常现象，这种异常现象对气体交换具有不良影响，结果会导致动脉氧分压降低和/或二氧化碳分压升高。这种异常现象的原因可能是由于存在正常肺的通气量的减少和/或是肺部异常。

呼吸不足通常会由于不同的原因而导致睡眠时气体交换变坏，这些原因包括呼吸本能的降低和睡姿的影响。在睡眠进入快速眼动(REM)阶段后，取决于具体病人的和呼吸相关的辅助肌肉的重要性不同，随意肌功能的下降可能造成呼吸功能的明显恶化。

睡眠时还与不同程度的上呼吸道阻塞相关，这种阻塞称作阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)。

睡眠扰乱性呼吸(SDB)通常是指睡眠过程中发生的呼吸破坏，其中最一般的睡眠扰乱性呼吸(SDB)形式就是阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)、大声的间断性鼾声、呼吸暂停、以及以呼吸不足为特征的OSA。

呼吸不足以及可能的OSA的发生和病人患有某些疾病有关，这些疾病包括胸廓疾病、神经肌肉疾病、肌萎缩性侧索硬化(ALS)、或是诸如慢性阻塞性肺病(COPD)等肺部疾病。由于睡眠呼吸暂停症状呈现为一种疾病的先兆，因此任何疾病只要表现为睡眠时出现呼吸暂停和/或呼吸不全的一般都用SDB这个术语来描述。呼吸暂停和呼吸不全打扰了气体交换，使得睡眠不连续，并且经常造成氧的去饱和。在一些场合下，病人能够感受到这种氧去饱和作用以至一夜要醒来上百次。

OSA的最常用的治疗方法是实施连续的正的气管压力(CPAP)。CPAP方法是Sullivan发明并在美国专利4,944,310中被教示。简而言之，CPAP的治疗作用就是以向气管提供一个通常为4到20厘米水柱的正压力的方法来起一个气动裂片(pneumatic splint)的作用。空气用一个电机驱动的鼓风机输送到气管中。鼓风机的出口和一个通向鼻罩(或是鼻罩和/或口罩)的输气软管相连，该鼻罩和/或口罩和病人的脸部接触并且密封。该输气软管的接近鼻罩和/或口罩的一端上设有排气口。

通气帮助可以由双水平通气机、按比例帮助通气机、和伺服控制通气机来提供。各种通气机用不同的方法来帮助病人呼吸以达到不同的目的。

这类通气器件对病人的情况变化作出合适的响应。例如，通气器件确定什么时刻触发压力支持以及什么时刻使轮转(cycle)与吸气及呼气支持相关联的不同的压力水平以使通气装置要和病人的呼吸循环同步工作。所谓“触发”是指和预定用于病人吸气阶段的压力水平的启动相关的事件。“轮转”是指和切换至预定用于病人呼气阶段的压力水平相关的事件。另外，在通气不足或过度通气的情况下，通气器件可以提供某些方法来增加或减少通气。在所述两种情况的无论哪种情况下，最大化机器性能一般都能够使呼吸不足的病人感到舒适并达到良好的治疗效果。

简单的双水平通气器件在病人呼吸循环的吸气阶段(IPAP)中提供一个较高的压力，而在病人呼吸循环的呼气阶段(EPAP)中提供一个较低的压力。习惯上，二者之间的切换是通过对呼吸流量或压力进行监测并定义一个预定的门限值来确定的。当测定值超过门限值时，该装置将触发IPAP压力，当测定值低于门限值时，该装置将轮转至EPAP压力。其它的备选的切换方法包括诸如记录病人的呼吸速率并监测从吸气或呼气阶段的开始时刻算起的时间消逝，当该消逝时间达到呼吸循环的先前部分的期望时间后，该机器便转变到呼吸循环的下一部分，吸气或呼气。

ResMed有限公司已经开发出一种不同的伺服通气器件，该装置在计算瞬时相位的基础上，通过递送平滑的循环压力变化来实现同步。这种装置的实施例发布在共有的美国专利申请No.09/661,998以及美国专利No.6,532,957以及No.6,532,959中，这里并入这些专利的公开内容以作参考。概括地说，这种装置根据施加于一压力波形模板π(φ)的患者气管阻力R的一分数(该分数位于0至小于1的范围内)、呼吸气体流量f(t)、振幅A、及患者瞬时呼吸相位φ提供一种瞬时的面罩供气压力P(t)，如下式所示：

P(t)＝P₀+Rf(t)+Aπ(φ)

上式用于所有的f(t)，亦即用于吸气阶段及呼气阶段。