专利名称：一种体外膈肌起搏与呼吸机协同送气的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种体外膈肌起搏与呼吸机协同送气的方法及其装置。
背景技术：
机械通气在急诊和重症医学领域挽救了无数呼吸衰竭患者，但机械通气也是一把双刃剑，在生命支持的同时也会带来诸如呼吸机相关肺损伤(简称VILI)、呼吸机相关肺炎(简称 VAP)、呼吸机诱导的膈肌功能不全(Ventilator Induced Diaphragm Dysfunction, 简称VIDD)等等。VIDD是指机械通气诱导的膈肌无力、膈肌萎缩和损伤的统称，可造成患者吸气能力显著降低而难以撤下呼吸机的情況。膈肌功能被认为是决定机械通气患者能否成功撤机的关键性因素，有证据表明，VIDD在机械通气患者中十分常见，这也导致了许多患者撤机困难。临床上撤机失败的发生率为24%—29%，其中31%的患者死亡风险极高。这也延长了重症监护病房住院时间，额外耗费了大量的社会医疗资源，加重了病患的医疗费负担。由于在重症医学领域(简称I⑶)里，较早引起重视的是VILI和VAP，学者们也早已致カ于解决该些病症，但主要仍然是局限于研究对呼吸机通气模式的改善和调节来減少VILI ;而通过加强护理，减少感染和及时足量地用抗感染等药物治疗来应对VAP。而VIDD被提出并引起重视只有几年，故目前临床上防治VIDD并没有十分有效的手段，临床通常采用药物治疗的方法，药物主要是维生素E —类的抗氧化剂、钙蛋白酶/组织蛋白酶抑制剂、急性大剂量皮质类固醇等，但其效果都不太确切，甚至有的还会有毒且毫无作用。膈肌位于胸腔和腹腔之间，为向上膨隆呈穹隆形的扁薄阔肌，是最主要的呼吸肌，在呼吸过程中所起的作用约占全部呼吸肌的609Γ80%。在平静呼吸时，膈肌起主导作用，是完成呼吸泵功能的主要动カ来源。膈肌肌纤维可分为以下两种类型1型为慢性收缩抗疲劳纤维；IIa型为快速收缩抗疲劳纤維和lib型为快速收缩易疲劳纤維。膈肌与一般骨骼肌不同的是，它平时一直以高收缩比率[收缩时间/ (收缩时间+舒张时间)]进行节律性收缩，一旦停止收缩活动，哪怕只是数小时，都会造成膈肌损伤，膈肌收缩能力减低的情況。研究发现，肺癌患者在肺癌手术的同时做极小量膈肌活检时，因手术麻醉而进行的机械通气维持大于4小时的话，患者即可发现膈肌损伤。即当人体必需在一段时间里进行机械通气时，会使包括膈肌在内的呼吸肌的活动完全静止，造成膈肌废用，而导致肌纤维损伤、肌肉萎縮、肌纤维重塑、兴奋收缩耦联异常，即导致VIDD。另外，机械通气的时间不同，对膈肌损伤的程度也是不同的。膈神经则是维持呼吸功能的主要神经，由颈3 颈5神经组成，在維持正常呼吸功能中占有重要的地位。而正常呼吸首先由中枢发放神经冲动，神经冲动沿膈神经传播到达神经-膈肌接头，激活肌纤维膜上的化学门控通道，Na+内流与K+外流，形成终板电位。终板电位沿肌纤维膜作短距离传播，并具有时间与空间总和的特性，总和的电位达到肌纤维收缩的阈电位后，产生动作电位，此时神经冲动转化为电信号，膈肌收缩，完成一次吸气动作。
膈肌起搏器(DiaphragmPacing DP)是通过电脉冲刺激膈神经,引起膈肌持续而有节律的收缩，构成有规律而近似生理的呼吸运动的医疗设备。根据电极安放的位置膈肌起搏器分为植入式膈肌起搏器和体外式膈肌起搏器。由于植入式膈肌起搏器需要开胸手术或胸腔镜电极植入术植入人体中，主要适用于提供长期的通气支持，目前中国国内还无法普及植入式膈肌起搏器。体外膈肌起搏器(下文所涉及的膈肌起搏器均指该种体外膈肌起搏器EDP)是将起搏电极粘贴在颈部距膈神经最表浅部位的皮肤上进行刺激起搏，由于其无需手木，不会造成部分游离膈神经，从而降低了膈神经损伤的风险，具有结构简单、操作方便、无创伤等优点，是ー种用于改善肺通气、増加膈肌活动度的技术，主要用于呼吸科慢性阻塞性肺病(即C0PD)病人康复的锻炼，它采用的是短期规律间歇的辅助治疗方式，一般对人体进行膈肌起搏在24小时内仅为2 3次，毎次持续工作的时间约为30 40分钟。过长时间对膈神经进行电刺激，不但无助于膈肌功能的康复训练治疗，还很容易造成膈肌疲劳。·
另外，现有的体外膈肌起搏器尚无法在生物电生理的层面上与膈肌功能运动状态智能匹配，更无法与现有的机械通气模式配合使用，故在危重病人的救治中从未应用膈肌起搏器。前文描述的膈神经冲动转化为电信号触发膈肌收缩以完成一次吸气动作的膈肌电活动称为膈肌肌电信号(electrical activity of the diaphragm,简称 EAdi), EAdi 是呼吸中枢传递到膈肌上的神经冲动，是反映呼吸中枢驱动的最佳指标。现有技术中已可以通过食道电极探测并采集到膈肌肌电信号，并且已有利用膈肌肌电信号来控制机械通气，如中国专利200410051035. 4《利用食道电极膈肌肌电图出发呼吸机送气的方法》，该专利技术虽然能提高人机的同步性，減少人机对抗，但是，仍没能有效解决地VIDD，因为它无法改善膈肌功能受损的状況。
发明内容
本发明的目的是提供ー种体外膈肌起搏与呼吸机协同送气的方法，将膈肌起搏引入急诊和重症医疗的机械通气中，以便让膈肌更多地參与到机械通气的过程中，减缓正压通气所致的膈肌损伤。本发明的另ー个目的是ー种应用上述方法的与呼吸机联动的体外膈肌起搏装置。本发明的第一个发明目的是通过以下技术方案实现的ー种体外膈肌起搏与呼吸机协同送气的方法，包括如下步骤( 1)将采集获得的混有干扰信号的膈肌肌电信号(EAdi)进行滤波降噪，获得处理后的膈肌肌电信号；(2)对处理后的膈肌肌电信号的波峰峰值的绝对值a进行以下逻辑判断，并作出相应的控制动作(2) —1若a〈0. 5 μ V，控制体外膈肌起搏器以1(Γ 2次/分钟的频率发出刺激电流，同时触发呼吸机进行辅助通气模式的送气；(2) —2若0. 5彡a彡1. 0 μ V，控制体外膈肌起搏器以5 8次/分钟的频率发出刺激电流，同时触发呼吸机进行辅助通气模式的送气；(2) —3若1. 0〈a彡2. 0 μ V，控制体外膈肌起搏器以3 4次/分钟的频率发出刺激电流，同时触发呼吸机进行辅助通气模式的送气；(2) 一4若未采集到膈肌肌电信号，则控制呼吸机按控制通气模式进行机械通气，即由呼吸机按预设參数启动后备通气功能，同时控制体外膈肌起搏器以61次/分钟的频率发出刺激电流；其中，膈肌起搏器从开始发出电刺激后,持续电刺激3(Γ40分钟后暂停电刺激，并按每24小时2 3次的频率启动下一周期的电刺激，每周期持续电刺激3(Γ40分钟后暂停，如此循环往复；呼吸机则在膈肌起搏器暂停时按现有的临床通气方式进行工作。本发明上述步骤(2) —1 3所述的呼吸机进行辅助通气模式和步骤(2) —4所述的控制通气模式均是现有成熟技术，辅助通气模式AV还包括以下具体的模式同步间歇指令通气(SMV)、压カ支持通气(PSV)、持续气道内正压(CPAP )。控制通气模式也包括有容量控制通气(VCV)和压カ控制通气(PCV)模式等，具体模式的选择、參数预设一般需要由临床医生根据具体情况来做决策。 本发明上述步骤(2) —1 3所述的同时触发呼吸机可以采用负压触发方式，SP根据对膈肌肌电信号的不同的判断結果，负压发生器产生预定负压，此负压触发呼吸机以辅助通气模式送气。这种呼吸机的触发方式实际是由膈肌肌电控制产生负压触发的，相比于传统的吸气响应触发时间是大大缩短了的。本发明上述步骤(2) — 1 3所述的同时触发呼吸机还可以采用膈肌肌电信号直接触发的方式，即根据对膈肌肌电信号的不同的判断结果产生触发信号，触发呼吸机以辅助通气模式送气。本发明可以做以下的改进由于膈肌肌电信号的强信号通常附帯后续的波动小信号杂波，故膈肌起搏器在发出一次刺激电流后，会使人体膈肌产生强波，为滤除该杂波对膈肌起搏的干扰，避免膈肌起搏器过于频繁地发出刺激电流，本发明可以增加对实时获得的步骤(1)的膈肌肌电信号的同一正半波或同一负半波的波峰与前一波峰的间隔时间t进行以下的逻辑判断；(a)若t〈5s，则放弃发出刺激电流及负压触发呼吸机；(b)若5s < t < 10s，返回步骤(2)判断该一波峰的峰值并对应动作；(c)若t>10s，控制执行(2) — 4所述的未采集到膈肌肌电信号时的动作。本发明所述步骤(1)中，对混有干扰信号的膈肌肌电信号的滤波包括依次进行的高通滤波、低通滤波、50Hzエ频滤波和ECG心电干扰小波滤波。本发明的另ー个目的通过以下技术方案实现ー种与呼吸机联动的体外膈肌起搏装置，包括体外膈肌起搏器，其特征是还设置有负压发生器和用于获取膈肌肌电信号的膈肌肌电信号采集模块、用于对膈肌肌电信号进行处理的信号处理模块、用于分析判断膈肌肌电信号的微处理器、用于联动控制的单片机，所述负压发生器具有用于接入呼吸机的病人端的负压发生端，所述膈肌肌电信号采集模块采集的膈肌肌电信号经信号处理模块进行信号处理，然后由微处理器分析判断处理后的膈肌肌电信号，根据处理后的膈肌机电信号的強弱和膈肌机电信号时序上同一正半波或同一负半波的相邻波峰的时间间隔来分别输出对应控制信号至单片机，再由单片机输出对应控制信号一路触发体外膈肌起搏器工作，另一路触发控制负压发生器启/停，由负压发生端产生负压，以联动触发外部的呼吸机エ作。
本发明所述信号处理模块包括依次相连的信号放大器、模数转换器和用于膈肌肌电信号滤波的数字信号处理器，所述膈肌肌电信号采集模块输出的膈肌肌电信号经信号放大器放大后，由模数转换器进行模数转换，再通过数字信号处理器进行滤波后输出。进ー步地，本发明还加设有显示驱动电路和用于显示工作状态的显示器，所述微处理器具有显示信号输出端，该显示信号输出端经显示驱动电路与显示器相连。与现有技术相比，本发明技术具有以下有益效果(1)本发明首次把体外膈肌起搏EDP用于ICU中上呼吸机的危重病人的救治中，根据采集到的膈肌肌电信号经过滤波降噪处理后，对其波峰峰值的绝对值a进行逻辑判断作为控制体外膈肌起搏器发出刺激电流及产生负压联动呼吸机送气，实现在危重病人的机械通气中匹配体外膈肌起搏，两者智能化地同时同步间歇联动，能够实时地根据人体的呼吸状况提供相应的呼吸支持及膈肌的适当刺激，在实现机械通气更好的人机同步性、減少人机对抗、降低患者的呼吸功的同时，让膈肌更多地參与到机械通气过程中，从而可以有效地 降低呼吸机压カ支持水平的需求，进行小潮气量通气，减缓正压通气所致的相关损伤。(2)本发明将体外膈肌起搏器引入急诊和重症医疗中的机械通气的联动中，不但有助于危重病人在机械通气的同时改善膈肌功能，保持膈肌活力，避免或者减轻VIDD，而且，本发明拓宽了呼吸机和体外膈肌起搏器分别独立使用时的原有适用范围，既可以最大程度地避免VILI和VAP，又可以有效地防治VIDD，为一直以来困扰ICU医生的这三种合并症提出前所未有的解决办法，还可以减少为避免VILI、VAP的药物使用，减轻病患的医疗负担和副作用；，(3)本发明可适用于需要镇静麻酔和完全没有自主呼吸的病人，使这类病人逐步恢复自主呼吸成为可能；(4)本发明通过负压发生器作为桥梁，起到了通用接ロ、无缝连接的作用，只要将负压发生器的负压发生端旁接至呼吸机的病人端即可触发呼吸机送气，从而使本发明的产品可以与目前其它品牌的呼吸机匹配联用，达到控制呼吸机的送气时机，易于推广应用。
图1为本发明控制体外膈肌起搏和呼吸机联动的装置的连接示意图；图2为正常膈肌肌电信号放大1000倍后的的波形曲线示意图；图3为本发明膈肌肌电信号采集模块与信号处理模块的连接示意图；图4为本发明数字信号处理器与微处理器的连接示意图；图5为本发明单片机分别与负压发生器、体外膈肌起搏器的连接示意图；图6为本发明负压发生器与呼吸机的连接示意图；图7为本发明膈肌肌肌电信号滤波降噪的流程图。图中1、病人端；2、负压发生端。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进ー步加以阐述。ー种体外膈肌起搏与呼吸机协同送气的方法，包括如下步骤( 1)将采集获得的混有干扰信号的膈肌肌电信号(EAdi)进行滤波降噪，获得处理后的膈肌肌电信号；膈肌肌电信号(EAdi)的采集可以利用食道电极进行采集，也可以是其它常用膈肌肌电采集模块，所获得膈肌肌电信号是混有较大的干扰信号的。如图3所示，采用八通道食道管双极电极来采集微弱的膈肌肌电信号，获得的微弱的膈肌肌电信号先放大处理后再进行模数转换；将采集获得的混有干扰信号的膈肌肌电信号进行滤波降噪，该滤波包括依次进行高通滤波、低通滤波、50Hzエ频滤波和ECG心电干扰小波滤波，可采用《生物医学工程学杂志》2009年12月第6期公开的《基于肌电图的呼吸机人机同步新方法的研究》中提到的膈肌肌电信号信号提取/处理方法，或采用《中国生物医学工程学报》2009年12月第6期公开的《结合QRS检测和小波阈值的膈肌肌电信号降噪方法》中提到的膈肌肌电信号信号提取/处理方法，从而获得膈肌肌电信号，膈肌肌电信号放大1000倍后的波形曲线如图2所示，其呈ー强波、弱波间隔分布的波形曲线。(2)膈肌肌电信号的波峰峰值如图2所示的ai、a2、a3、aノ ,a2 ; ,a3 ;，对处理后的膈肌肌电信号的波峰峰值的绝对值a进行以下逻辑判断，并作出相应的控制动作·(2) 一1若a〈0. 5 μ V，此时无法自主膈肌起搏，控制体外膈肌起搏器以1(Γ 2次/分钟的频率发出刺激电流，同时触发呼吸机进行辅助通气模式的送气；(2) — 2若0. 5彡a彡1. 0 μ V，此时仍需膈肌起搏器辅助，控制体外膈肌起搏器以5^8次/分钟的频率发出刺激电流，同时触发呼吸机进行辅助通气模式的送气；(2) — 3若1. 0〈a ^ 2. 0 μ V，此时可自主膈肌起搏，控制体外膈肌起搏器以3 4次/分钟的频率发出刺激电流，同时触发呼吸机进行辅助通气模式的送气；(2) — 4若未采集到膈肌肌电信号，则控制呼吸机按控制通气模式进行机械通气，即由呼吸机按预设參数启动后备通气功能，同时控制体外膈肌起搏器以61次/分钟的频率发出刺激电流。其中，膈肌起搏器从开始发出电刺激后，持续电刺激3(Γ40分钟后暂停电刺激，并按每24小时2 3次的频率启动下一周期的电刺激，每周期持续电刺激3(Γ40分钟后暂停，如此循环往复；呼吸机则在膈肌起搏器暂停时按现有常规的临床通气方式进行工作。呼吸机的辅助通气模式(AV)是现有呼吸机的常规通气模式，是ー种压カ或流量起动、容量限定、容量切換的通气方式，可保持呼吸机工作与病人吸气同步，以利病人呼吸恢复，并减少病人作功，其包括步间歇指令通气模式(SIMV)、压カ支持通气模式(PSV)、持续气道内正压模式(CPAP )等。辅助通气模式下的这些通气模式的预选择、參数预设置由临床医生根据具体情况来決定。呼吸机的控制通气模式(CV)也是现有呼吸机的常规通气模式，定时起动，与病人的自主呼吸周期无关，即属于非同步的通气模式，其包括容量控制通气模式(VCV)、压カ控制通气模式(PCV)。控制通气模式下的这些通气模式的预选择、參数预设置由临床医生根据具体情况来决定。上述步骤⑵一 1 3所述的同时触发呼吸机可以采用负压触发方式，即根据对膈肌肌电信号的不同的判断結果，负压发生器产生预定负压，负压发生器产生负压后维持Is左右负压，呼吸机即可自主工作，此负压触发呼吸机以辅助通气模式送气。上述步骤⑵一1 3所述的同时触发呼吸机还可以采用膈肌肌电信号直接触发的方式，即根据对膈肌肌电信号的不同的判断结果产生触发信号，触发呼吸机以辅助通气模式送气。
膈肌起搏器发出刺激电流后，对实时获得的步骤⑴的膈肌肌电信号的同一正半波的波峰与前一波峰的间隔时间t进行以下的逻辑判断，其间隔时间t如图2中所示的间隔时间 tp t2、t3 (a)若t〈5s，则放弃发出刺激电流及负压触发呼吸机；(b)若5s < t < 10s，返回步骤(2)判断该一波峰的峰值并对应动作；(c)若t>10s，控制执行(2) — 4所述的未采集到膈肌肌电信号时的动作；考虑患者处于窒息或探测电极脱落，改由呼吸机按控制通气模式进行机械通气，即按预设參数启动后备通气，病人的呼吸完全由呼吸机控制通气，同时报警。对实时获得的步骤(1)的膈肌肌电信号的同一负半波的波峰与前一波峰的间隔时间t进行上述方法的逻辑判断，如图2所示的间隔时间h '、t2'、t3'。
如图1、图Γ5所示，ー种与呼吸机联动的体外膈肌起搏装置，包括体外膈肌起搏器、用于在呼吸机的病人端产生负压的负压发生器以及依次相连的用于获取膈肌肌电信号的膈肌肌电信号采集模块、用于对膈肌肌电信号进行处理的信号处理模块、用于分析判断膈肌肌电信号的微处理器、用于联动控制的单片机和用于膈肌起搏的体外膈肌起搏器，负压发生器具有用于接入呼吸机的病人端1的负压发生端2，膈肌肌电信号采集模块采集的膈肌肌电信号经信号处理模块进行信号处理，然后由微处理器分析判断处理后的膈肌肌电信号，微处理器根据处理后的膈肌机电信号的強弱和膈肌机电信号时序上同一正半波或同一负半波的相邻波峰的时间间隔来分别输出对应控制信号至单片机，再由单片机输出对应控制信号一路触发体外膈肌起搏器工作，另一路触发控制负压发生器启/停，由负压发生端产生负压，以联动触发外部的呼吸机工作。其中，信号处理模块包括依次相连的信号放大器、模数转换器和用于膈肌肌电信号滤波的数字信号处理器，膈肌肌电信号采集模块输出的膈肌肌电信号经信号放大器放大后，由模数转换器进行模数转换，再通过数字信号处理器进行滤波后输出。如图3所示，本实施例的膈肌肌电信号采集模块是八通道食道管双极电极，所采集的膈肌肌电信号由8通道前置信号放大器经脚3増益放大后送至AD7866A-D模数转换器进行模拟信号到数字信号的转换，信号放大器型号为INA337。随后，在数字信号处理器TMS320VC5416内进行高通滤波(10Hz)、低通滤波(1kHz)和小波滤波(对ECG干扰)，滤波降噪程序流程图见图7。如图4所示，本装置还设有用于显示工作状态的显示器及显示驱动电路，微处理器具有显示信号输出端，该显示信号输出端经显示驱动电路与显示器相连；如图6所示，对外部呼吸机的联动触发控制通过负压发生器实现，将负压发生器的负压发生端2旁接至呼吸机的病人端1，令呼吸机的呼气、吸气管路内部产生负压而产生气体流动，从而触发启动呼吸机工作。如图5所示，本实施例中，体外膈肌起搏器的输出为两通路，用于输出两路电刺激。其输出的电刺激脉冲參数频率为40Hz、脉宽为0. 3ms和幅度为0-120V自动调节。负压发生器的的控制由单片机89C2051触发脉冲触发负压发生器产生_3至-5厘米水柱负压，使连接于呼吸机气管插管的内径为的0. 3胶管产生负压，从而触发设置在辅助通气模式/控制通气模式的呼吸机进行通气支持，让患者在膈肌起搏的同时获得机械通气支持。微处理器作为上位机,芯片型号为AT89C52,数字信号处理器作为下位机,芯片型号为TMS320VC5416，上位机与下位机主从连接实现膈肌肌电信号的采集和分析处理。经过数字信号处理器芯片TMS320VC5416处理过的膈肌肌电信号经其数据ロ D0-D7传送到微处理器AT89C52的P1-P7输入端。在微处理器内，如图4所示，膈肌肌电信息及装置的工作状态信息经P2. 0 ロ传送至显示器显示。单片机是微处理器的另ー下位机，单片机的芯片型号为89C2051。
如图5所示，体外膈肌起搏器的起搏量通过微处理器AT89C52的P3. 2 ロ的输出来控制单片机89C2051的P3. 1输入端。此外，对负压发生器的控制信号为ー个单位脉冲。由微处理器AT89C52的P3. 4 ロ发出到单片机89C2051的P3. 3端ロ，单片机输出的同步联动控制信号，经单片机的P3. 2 ロ控制负压发生器和径单片机的P1. 2 ロ控制体外膈肌起搏器，实现呼吸机和体外膈肌起搏器联动。本发明的实施方式不限于此，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均可实现本发明目的。
权利要求
1.一种体外膈肌起搏与呼吸机协同送气的方法，其特征在于包括如下步骤 (1)将采集获得的混有干扰信号的膈肌肌电信号(EAdi)进行滤波降噪，获得处理后的膈肌肌电信号； (2)对处理后的膈肌肌电信号的波峰峰值的绝对值a进行以下逻辑判断，并作出相应的控制动作 (2) — I若a〈0. 5 μ V，控制体外膈肌起搏器以1(Γ12次/分钟的频率发出刺激电流，同时触发呼吸机进行辅助通气模式的送气； (2) —2若O. 5彡a彡I. O μ V，控制体外膈肌起搏器以5 8次/分钟的频率发出刺激电流，同时触发呼吸机进行辅助通气模式的送气； (2)—3若I. 0<a ( 2. O μ V，控制体外膈肌起搏器以3 4次/分钟的频率发出刺激电流，同时触发呼吸机进行辅助通气模式的送气； (2)— 4若未采集到膈肌肌电信号，则控制呼吸机按控制通气模式进行机械通气，即由呼吸机按预设参数启动后备通气功能，同时控制体外膈肌起搏器以61次/分钟的频率发出刺激电流； 其中，膈肌起搏器从开始发出电刺激后，持续电刺激3(Γ40分钟后暂停电刺激，并按每24小时3次的频率启动下一周期的电刺激，每周期持续电刺激3(Γ40分钟后暂停，如此循环往复；呼吸机则在膈肌起搏器暂停时按现有的临床通气方式进行工作。
2.根据权利要求I所述的体外膈肌起搏与呼吸机协同送气的方法，其特征在于所述步骤(2) -I 3所述的同时触发呼吸机可以采用负压触发方式，即根据对膈肌肌电信号的不同的判断结果，负压发生器产生预定负压，此负压触发呼吸机以辅助通气模式送气。
3.根据权利要求I所述的体外膈肌起搏与呼吸机协同送气的方法，其特征在于所述步骤(2) —I 3所述的同时触发呼吸机还可以采用膈肌肌电信号直接触发的方式，即根据对膈肌肌电信号的不同的判断结果产生触发信号，触发呼吸机以辅助通气模式送气。
4.根据权利要求1-3任一项所述的体外膈肌起搏与呼吸机协同送气的方法，其特征在于增加对实时获得的步骤(I)的膈肌肌电信号的同一正半波或同一负半波的波峰与前一波峰的间隔时间t进行以下的逻辑判断； Ca)若t〈5s，则放弃发出刺激电流及负压触发呼吸机； (b)若5s< t < 10s，返回步骤(2)判断该一波峰的峰值并对应动作； (c)若t>10s，控制执行(2)-4所述的未采集到膈肌肌电信号时的动作。
5.根据权利要求1-3任一项所述的体外膈肌起搏与呼吸机协同送气的方法，其特征在于所述步骤(I)中，对混有干扰信号的膈肌肌电信号的滤波包括依次进行的高通滤波、低通滤波、50Hz工频滤波和ECG心电干扰小波滤波。
6.根据权利要求4所述的体外膈肌起搏与呼吸机协同送气的方法，其特征在于所述步骤(I)中，对混有干扰信号的膈肌肌电信号的滤波包括依次进行的高通滤波、低通滤波、50Hz工频滤波和ECG心电干扰小波滤波。
7.一种应用上述方法的与呼吸机联动的体外膈肌起搏装置，包括体外膈肌起搏器，其特征是还设置有负压发生器和用于获取膈肌肌电信号的膈肌肌电信号采集模块、用于对膈肌肌电信号进行处理的信号处理模块、用于分析判断膈肌肌电信号的微处理器、用于联动控制的单片机，所述负压发生器具有用于接入呼吸机的病人端的负压发生端，所述膈肌肌电信号采集模块采集的膈肌肌电信号经信号处理模块进行信号处理，然后由微处理器分析判断处理后的膈肌肌电信号，根据处理后的膈肌机电信号的强弱和膈肌机电信号时序上同一正半波或同一负半波的相邻波峰的时间间隔来分别输出对应控制信号至单片机，再由单片机输出对应控制信号一路触发体外膈肌起搏器工作，另一路触发控制负压发生器启/停，由负压发生端产生负压，以联动触发外部的呼吸机工作。
8.根据权利要求7所述的与呼吸机联动的体外膈肌起搏装置，其特征在于所述信号处理模块包括依次相连的信号放大器、模数转换器和用于膈肌肌电信号滤波的数字信号处理器，所述膈肌肌电信号采集模块输出的膈肌肌电信号经信号放大器放大后，由模数转换器进行模数转换，再通过数字信号处理器进行滤波后输出。
9.根据权利要求7或8所述的与呼吸机联动的体外膈肌起搏装置，其特征在于所述体外膈肌起搏装置还加设有显示驱动电路和用于显示工作状态的显示器，所述微处理器具有显示信号输出端，该显示信号输出端经显示驱动电路与显示器相连。
全文摘要
本发明公开了一种体外膈肌起搏与呼吸机协同送气的方法，包括如下步骤(1)将膈肌肌电信号进行滤波降噪；(2)对处理后的膈肌肌电信号的波峰峰值的绝对值a进行以下判断若a<0.5μV，控制体外膈肌起搏器以10~12次/分钟的频率发出刺激电流，同时触发呼吸机进行辅助通气模式的送气；若0.5≤a≤1.0μV，控制体外膈肌起搏器以5~8次/分钟的频率发出刺激电流，同时触发呼吸机进行辅助通气模式的送气；若1.0<a≤2.0μV，控制体外膈肌起搏器以3~4次/分钟的频率发出刺激电流，同时触发呼吸机进行辅助通气模式的送气。本发明还公开一种与呼吸机联动的体外膈肌起搏装置。本发明将膈肌起搏引入急诊和重症医疗的机械通气中，让膈肌更多地参与到机械通气过程中。
文档编号A61N1/36GK102949770SQ20121044891
公开日2013年3月6日 申请日期2012年11月9日 优先权日2012年11月9日
发明者张红璇, 陈家良, 詹文锋, 毛衣理, 陈淼 申请人:张红璇