[发明专利]用于连续和无创地确定有效肺容量和心输出量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定与对象的有效肺容量、心输出量和/或静脉血的二氧化碳含量相关的生理学参数的方法、计算机程序和装置。具体地，本发明涉及根据所测量的吸入流量和呼出流量及呼出气体的二氧化碳含量，在患者的换气治疗过程中对这些参数的无创和连续确定。

背景技术

心输出量(CO)是心脏将血液泵送到身体器官的速度。与心输出量密切相关的参数是肺毛细管血流量(PCBF)，即肺泡血流量。在没有心旁路流量或者心旁路流量可忽略的情况下，有效(非旁路)肺毛细管血流量等于心输出量。心输出量和有效肺毛细管血流量是心血管稳定性的重要量度。

有效肺容量(ELV)通常定义为参与气体交换的肺容量，并因此是肺功能的重要量度。

当心血管稳定性和/或肺功能受到潜在威胁时(如在手术过程中的患者和危重患者)，监测与心输出量和有效肺容量相关的参数是重要的。例如，在患者的换气治疗过程中，常常需要监测有效肺容量，有时还需要监测心输出量。

存在根据现有技术用于与心输出量和/或有效肺容量相关的参数的无创确定的若干方案。这些方案中的一些采用二氧化碳Fick法的多种变形，其中采用下述基本关系式来确定患者的心输出量：

Q＝V_CO2/(CvCO₂-CaCO₂),

其中，Q是心输出量或者肺毛细管血流量，V_CO2是在呼吸过程中从患者的机体排出的二氧化碳的体积(二氧化碳排出量)，CvCO₂是患者的静脉血的二氧化碳含量，以及CaCO₂是患者的动脉血的二氧化碳含量。

通常，采用二氧化碳Fick方程的微分形式来无创地确定患者的心输出量。微分Fick技术基于这样的前提：当患者的有效换气发生变化时，可以根据其他可测量参数的变化来估计心输出量和有效肺血流量。在患者的机械换气过程中，可以例如通过改变呼出气体的复吸程度或者通过改变单次呼吸容积、呼吸速率或者吸入阶段与呼出阶段之间所谓的吸气暂停(insp-hold pause)来使有效换气发生这样的变化。

EP1257201公开了采用已知的复吸技术无创地测量肺毛细管血流量和心输出量的设备。在一个实施方案中，获取患者的二氧化碳排出量(VCO₂)数据和动脉血的二氧化碳含量(CaCO₂)数据，并确定二氧化碳排出量数据与二氧化碳含量数据之间的相关系数。然后，采用该相关系数来计算混合的静脉二氧化碳含量、肺毛细管血流量和心输出量中的至少一个。

US7699788和WO2006047212公开了通过在患者的口处或口的附近获得二氧化碳和流量测量结果来无创地评估功能性余气量或有效肺容量的方法。在基线呼吸过程中和在对象的有效换气变化的诱导过程中或者之后不久获得测量结果。估算所得测量结果以确定呼出的二氧化碳水平恢复至正常所需的时间量—实际上即从对象的肺“冲出”的二氧化碳的估算量。反之，可以估算二氧化碳和流量测量结果以确定在对象的有效换气变化之后，二氧化碳“冲入”对象的肺中或者在对象的肺中的二氧化碳达到峰值水平所需的时间量。然后，由与二氧化碳排出量相关的参数和与动脉血的二氧化碳含量相关的参数之间的关系来确定患者的有效肺容量的测量结果。

US6217524描述了连续地、无创地确定患者的心输出量的方法。该方法包括：间歇地测量心输出量、患者每次呼吸时所呼出的二氧化碳的体积；以及通过用所呼出的二氧化碳的体积除以所测量的心输出量来确定患者的动脉-静脉梯度或类似的基本恒定的值。然后，可以采用动脉-静脉梯度或类似的基本恒定的值来逐次呼吸地确定患者的心输出量。用二氧化碳排出量(其作为由患者的每次呼吸所呼出的二氧化碳的体积而被无创地测量)除以动脉-静脉梯度或基本恒定的值来确定心输出量。该方法还包括产生信号以补偿可由患者的换气或呼吸变化引起的、在二氧化碳排出量、动脉-静脉梯度或其他呼吸的或血液气体特性测量结果中的任意非代谢变化。