用于经由连续参数估计来监测患者呼吸状态的无创方法与流程

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用于经由连续参数估计来监测患者呼吸状态的无创方法与流程

技术特征:

1.一种医学通气机设备,包括:

通气机(100),其被配置为向通气患者(102)递送通气;

压力传感器(112),其被配置为测量所述通气患者的气道压力Py(t);

空气流量传感器(114),其被配置为测量进出所述通气患者的空气流量以及

呼吸系统分析器(120),其包括微处理器,所述微处理器被配置为使用移动时间窗口最小二乘(MWLS)估计来估计所述通气患者的呼吸参数,包括(i)呼吸系统弹性或顺应性(Ers或Crs),(ii)呼吸系统阻力(Rrs)和(iii)呼吸肌压力(Pmus(t))。

2.根据权利要求1所述的医学通气机设备,其中,所述MWLS估计包括,针对所述MWLS估计的每个时间窗口,依次执行以下操作:

(1)估计(i)弹性或顺应性和(ii)阻力中的一个;

(2)使用来自操作(1)的估计值来估计(i)弹性或顺应性和(ii)阻力中的另一个;并且

(3)使用在操作(1)和(2)中估计的值来估计呼吸肌压力。

3.根据权利要求2所述的医学通气机设备,其中,所述操作(1)估计弹性或顺应性,并且所述操作(2)使用来自操作(1)的弹性或顺应性的估计值来估计阻力。

4.根据权利要求2-3中的任一项所述的医学通气机设备,其中,所述操作(1)关于所述MWLS的时间窗口中的Py(t)和的测量值来优化以下方程中的弹性Ers,阻力Rrs和呼吸肌压力Pmus的差ΔPmus

ΔP y ( t ) = R r s Δ V · ( t ) + E r s Δ V ( t ) + ΔP m u s ]]>

其中,且ΔPy(t)=Py(t)-Py(t-1),且且ΔV(t)=V(t)-V(t-1)。

5.根据权利要求4所述的医学通气机设备,其中,所述操作(2)关于所述MWLS的时间窗口中的Py(t)和的测量值来优化以下方程中的呼吸肌压力Pmus(t),以及弹性Ers和阻力Rrs中的一个:

P y ( t ) = R r s V · ( t ) + E r s V ( t ) + P m u s ( t ) ]]>

其中,来自操作(1)的估计值保持固定并且Pmus(t)通过时间的参数化函数建模。

6.根据权利要求5所述的医学通气机设备,其中,Pmus(t)通过时间的多项式函数建模。

7.根据权利要求6所述的医学通气机设备,其中,利用通过时间的零阶、一阶和二阶多项式函数建模的Pmus(t)来重复操作(2),并且三次重复的优化的弹性Ers或阻力Rrs被组合。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的医学通气机设备,其中,所述操作(3)在所述MWLS的时间窗口中将呼吸肌压力估计为其中,是来自操作(1)和操作(2)的估计值。

9.根据权利要求2-8中任一项所述的医学通气机设备,其中,所述操作(1)和操作(2)中的一个或全部两个包括将卡尔曼滤波器(212、220)应用于所述估计值。

10.根据权利要求9所述的医学通气机设备,其中,所述操作(1)和操作(2)中的一个或全部两个还包括基于所述卡尔曼滤波器(212、220)的噪声方差来生成所述估计值的不确定性度量。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的医学通气机设备,还包括:

显示器(110),其被配置为显示由所述呼吸系统分析器估计的所述通气患者的所述呼吸参数中的一个或多个。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的医学通气机设备,其中,所述通气机(100)被编程为与增大或减小呼吸肌压力(Pmus(t))的量值同步地调节所述通气机输出的正气压,以便减少患者-通气机不同步性。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的医学通气机设备,其中:

所述呼吸系统分析器(120)被配置为将呼吸功(WoB)估计为WoB=∫Pmus(t)dV(t),其中,Pmus(t)是使用所述MWLS估计而估计的作为时间的函数的呼吸肌压力;并且

所述通气机(100)被编程为控制由所述通气机提供的机械通气以将所估计的WoB维持在设定点WoB值。

14.一种方法,包括:

使用通气机(100)对患者(102)通气;

在所述通气期间,测量气道压力Py(t)和进出所述患者的空气的空气流量

使用微处理器,应用移动窗口最小二乘(MWLS)估计以估计(i)所述患者的呼吸系统弹性Ers或顺应性Crs,(ii)所述患者的呼吸系统阻力Rrs,和(iii)所述患者的呼吸肌压力Pmus(t);并且

在显示器(110)上显示通过应用MWLS估计所估计的所述患者的呼吸参数中的一个或多个。

15.根据权利要求14所述的方法,其中,所述MWLS估计在所述MWLS的每个窗口中估计所述呼吸系统弹性或顺应性(Ers)和阻力(Rrs)以将肺的差分方程:

ΔP y ( t ) = R r s Δ V · ( t ) + E r s Δ V ( t ) + ΔP m u s ( t ) ]]>

拟合到ΔPy(t),其中:ΔPy(t)是测量的气道压力Py(t)的差值信号;是测量的空气流量的差值信号;呼吸系统空气体积并且ΔV(t)是所述呼吸系统空气体积的差值信号;并且ΔPmus(t)是呼吸肌压力的差值信号。

16.根据权利要求15所述的方法,其中,在所述MWLS估计的每个窗口中,所述方法包括:

(1)关于ΔPy(t)和估计肺的差分方程的Ers,Rrs和ΔPmus(t),其中,ΔPmus(t)是拟合常数;

(2)关于ΔPy(t)和估计肺的运动方程的Rrs和Pmus(t),其中,根据操作(1)将Ers设置为估计值,并且通过时间的M阶多项式函数对Pmus(t)进行建模,其中,M为0、1或2;并且

(3)关于Py(t)和使用肺的运动方程估计Pmus(t),其中,根据操作(1)将Ers设置为估计值,并且根据操作(2)将Rrs设置为估计值。

17.根据权利要求14-16中的任一项所述的方法,其中,随着移动窗口在时间上向前移动,所述MWLS估计被连续地执行。

18.根据权利要求14-17中的任一项所述的方法,还包括将卡尔曼滤波器(212、220)应用于所估计的参数Rrs(t)和Ers(t)中的一个或全部两个以减小MWLS估计噪声。

19.根据权利要求18所述的方法,还包括基于来自所述卡尔曼滤波器的方差来生成所估计的参数Rrs(t)和Ers(t)中的一个或全部两个的不确定性度量。

20.一种存储指令的非暂态存储介质,所述指令能由电子数据处理设备读取和运行以执行对通气机(100)上的患者(102)的气道压力Py(t)和空气流量的测量进行操作的方法,所述方法包括:

应用移动窗口最小二乘(MWLS)估计来估计(i)呼吸系统弹性Ers,(ii)呼吸系统阻力Rrs,以及(iii)呼吸肌压力Pmus(t),其中:

所述MWLS估计(i)包括将:

ΔP y ( t ) = R r s Δ V · ( t ) + E r s Δ V ( t ) + ΔP m u s ]]>

拟合到ΔPy(t)以获得Ers,Rrs和ΔPmus的值,其中,ΔPy(t)是所测量的气道压力的差值信号,是所测量的空气流量的差值信号,ΔV(t)是呼吸系统空气体积的差值信号,并且ΔPmus是常数,并且

所述MWLS估计(ii)包括拟合:

P y ( t ) = R r s V · ( t ) + E r s V ( t ) + P m u s ( t ) ]]>

以获得Rrs和Pmus(t)的值,其中,Ers被设置为在所述MWLS估计(i)中确定的值,并且其中,Pmus(t)被近似为参数化函数,并且

所述MWLS估计(iii)包括评估:

P m u s ( t ) = P y ( t ) - R r s V · ( t ) - E r s V ( t ) ]]>

其中,Ers被设置为在所述MWLS估计(i)中确定的值,并且Rrs被设置为在所述MWLS估计(ii)中确定的值。

21.根据权利要求20所述的非暂态存储介质,其中,所述呼吸系统弹性Ers在MWLS估计操作中被表示为呼吸系统顺应性Crs=1/Ers

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