高频振荡通气过程中的神经触发支持通气的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于在自主呼吸患者的正在进行的高频通气(HFV)过程中向所述患者提供患者触发通气支持的通气系统。
【背景技术】
[0002]HFV通气机通过患者回路以从约150次呼吸每分钟到900次呼吸每分钟或更多的频率以及显著小于在自主呼吸过程中所需的潮气量的、通常为解剖死腔体积或在解剖死腔体积以下的潮气量向患者的气道提供呼吸气体。这与通常以接近自主呼吸过程中的值的频率和潮气量向患者回路提供呼吸气体的传统机械通气机显著不同。
[0003]HFV通气机通常包括可以与患者回路的气体管路的一端以气体连通的方式连接的振荡器。回路终止于另一端(如终止于气管内导管)，以用于连接到患者的气道。然后驱动振荡器来振动回路内的气柱以主动地向患者的气道提供气体，并且有时也从患者的气道抽出气体。通常，HFV通气机包括用于向患者提供恒定的、连续的所谓“偏置”流的气体源。这个偏置流与振荡路径相交，并且用于保持(偏置)由HFV通气机产生的高频振荡关于其发生的平均正气道压力，并且还将呼出气体从回路中冲出。气体通过可以被设计作为低通滤波器的呼气分支离开回路。在患者应该尝试自主呼吸的情况下，这样的系统的偏置源通常不足以向患者提供足够的气体。
[0004]US 5165398中公开了减轻这个问题的一种患者通气机系统。系统包括HFV通气机和传统的机械通气机，HFV通气机和传统的机械通气机连接至患者呼吸回路并且配合操作以在一种操作模式下提供叠加有来自HFV通气机的高频振荡的传统的低频率、大潮气量的容积时间转换型机械通气机源。在另一操作模式下，这个系统能够用作HFV通气机，传统的机械通气机以一定的水平提供连续偏置流以保持恒定压力。机械压力调节器设置在患者回路中靠近患者端，其操作以在患者试图自主呼吸时增加这个连续偏置流并且保持压力。从而提供了操作的无辅助自主呼吸支持模式。
[0005]EP 1106197公开了能够提供在高频振荡通气的过程中检测到的自主呼吸尝试的辅助支持的HFV通气系统。这是通过监测HFV通气机的操作过程中的气压或气流中的一个或二者的变化来实现的，这些变化与该通气机产生的高频振荡无关。因此，能够检测自主呼吸尝试，并且气体源、优选地传统机械通气机能够被操作以在一定水平上提供呼吸气体从而辅助所检测到的自主呼吸尝试。在检测到患者的自主呼吸尝试时，从患者回路中的气体中减少或去除高频振荡，这将通气系统的操作模式从HFV通气机的操作模式切换为传统机械通气机的操作模式。
[0006]在某些情况下并且在某些类型的呼吸系统中，由于难以精确地识别和测量由HFV通气机产生的高频压力振荡内由患者的呼吸尝试造成的流量或压力的变化，因此所提出的HFV通气和气动(流量或压力)触发通气支持的组合可以具有不精确的缺点。此外，其需要所监测的压力或流量的时间趋势分析以便使将气体泄漏或充气过度误认为是患者的自主呼吸尝试的风险最小化。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供在正在进行的高频通气(HFV)过程中向自主呼吸患者提供患者触发支持通气的改进的或者至少替代的方法。
[0008]这个目的是通过根据权利要求1的通气系统来实现的。
[0009]根据本发明的第一方面，因此提供了用于在正在进行的高频通气(HFV)过程中向自主呼吸患者提供患者触发支持通气的通气系统，包括:
[0010]-气动单元，该气动单元用于响应于患者呼吸的尝试来向患者输送呼吸气体；
[0011]-控制单元，该控制单元用于控制由所述气动单元进行的呼吸气体的输送；
[0012]-振荡器装置，该振荡器装置用于在所述呼吸气体上叠加高频振荡；
[0013]-生物电传感器装置，该生物电传感器装置被配置成测量表示患者的呼吸尝试的生物电信号，
[0014]控制单元被配置成基于所述生物电信号、响应于患者的呼吸尝试来控制呼吸气体的输送。
[0015]基于表示患者的呼吸尝试的生物电信号来控制正在进行的HFV通气过程中呼吸气体向患者的输送表示根据本发明的通气系统被配置成提供在下文中被称为HFNAVA的组合HFV和神经触发支持通气的新型通气模式。其与用于在正在进行的HFV通气过程中提供患者触发支持通气的已知通气系统不同，已知通气系统全部是基于所监测的压力和流量的变化来气动地被触发的。
[0016]因为有时难以区分由患者的呼吸尝试造成的流量或压力变化和由正在进行的HFV通气造成的流量或压力变化，因此与使用气动触发相比，使用在正在进行的HFV通气过程中的气体输送的神经触发是具有优势的。由于根据本发明的通气系统中用于触发气体输送的生物电信号独立于由HFV通气引发的高频压力振荡，因此提供了一种在正在进行的HFV通气过程中提供准确的支持通气的更精确并且更鲁棒的方法。
[0017]优选地，生物电信号是肌电(EMG)信号，而生物电传感器装置是EMG检测器，例如被配置成测量来自患者的横膈膜的EMG信号的现有技术中已知的食道导管。
[0018]在本发明的一种实施方式中，通气系统包括被配置成通过基于由所述EMG检测器检测到的EMG信号控制呼吸气体向患者的输送来提供神经调节辅助通气(NAVA)的通气机。用于在呼吸气体上叠加高频振荡的振荡器装置可以被集成到NAVA使能通气机中或者是以气体连通的方式与将通气机与患者相连接的患者回路的吸气线路或公共线路相连接的外部振荡单元。
[0019]在另一实施方式中，通气系统包括具体地用于向患者提供HFV通气(即高频小潮气呼吸)的通气机，修改HFV使能通气机使其也能够响应于表示患者的吸气尝试的所监测到的生物电信号来向患者提供低频大潮气呼吸，其中HFV通气的高频振荡被叠加到低频大潮气呼吸上。
[0020]根据本发明的通气系统因此可以被配置成将HFV和NAVA(神经调节辅助通气)组合到在本文中称为HFNAVA的通气模式中。在这个模式中，根据基于表示患者自己的呼吸尝试的EMG信号确定的压力曲线来向患者提供呼吸气体，并且在该压力曲线上叠加高频压力振荡。
[0021]优选地，通气系统的控制单元被配置成控制响应于患者的呼吸尝试来向患者输送正常呼吸的气动单元和在正常呼吸上叠加高频振荡的振荡器装置二者。在这个上下文中，“正常呼吸”是以与振荡器装置输送的高频小潮气呼吸相比更低的频率和更大的潮气量提供的呼吸。由控制单元来控制所述正常呼吸的输送频率(即，呼吸率)和潮气量以满足由所测量的生物电信号(EMG信号)表示的患者的呼吸需要，表示气动单元输送与患者的呼吸尝试同步并且成比例的呼吸。
[0022]控制单元能够控制正常呼吸的输送和高频振荡二者的效果是它们能够以使患者的总通气满足由生物电信号表示的患者的呼吸需要的方式来彼此相关地被控制。另一效果是控制单元能够控制通气系统在不同的通气模式一一包括但不限于NAVA(EMG控制通气)、HFV和HFNAVA--之间切换。
[0023 ]在下文中将详细描述本发明的其他有利方面。
【附图说明】
[0024]根据下文中提供的详细描述以及仅以示例的方式给出的附图，将更充分地理解本发明。在不同的附图总，相同的附图标记对应于相同的元素。
[0025]图1示出了根据本发明的示例实施方式的用于向患者提供组合的患者触发支持通气和HFO通气的通气系统。
[0026]图2示出了图1中示出的通气系统的高频振荡装置的替选位置。
[0027]图3示出了图1和图2中的通气系统的高频振荡装置的另一替选位置和设计。
【具体实施方式】
[0028]本发明试图解决如何在正在进行的高频通气(HFV)过程中向自主呼吸患者提供患者触发支持通气的问题。如上所述，HFV是以通常在5Hz至20Hz的频率范围内的高频率输送非常小的潮气量的通气模式。HFV系统中快速波动的压力使得难以实现支持通气的精确并且鲁棒的气动触发。
[0029 ]定义HFO通气的特征的相关参数包括MAP (平均气道压力)、振荡压力曲线的振荡频率和幅值。如在现有技术中已知的，存在HFV的若干子类别。HFV的一个子类别是高频振荡通气(HFOV)，有时也被称为主动高频通气(HFV-A)。在HFOV中，向患者施加的振荡压力曲线在相对于周围压力(大气压力)的正压与负压之间振荡，这使得吸气和呼气二者“主动”并且由此使患者体内的气体陷闭的风险最小化。应理解的是这个申请的上下文中的HFV不限于任何具体类型的HFV，并且也包括HFOV。
[0030]由本发明通过提供能够结合神经触发支持通气来提供HFV通气的通气系统来解决如何向正在进行HFV通气的自主呼吸患者提供精确并且鲁棒的支持通气的问题。
[0031]在将在下面描述的本发明的一个示例实施方式中，通气系统被配置成在组合HFV和神经调节辅助通气(NAVA)的通气模式下操作，神经调节辅助通气(NAVA)有时被称为EMG控制通气。
[0032]由决定每个呼吸的特征、时序和深浅的大脑的呼吸中枢来控制进行呼吸的活动。呼吸中枢沿着膈神经发送信号，激励横膈膜肌肉细胞，导致肌肉收缩和横膈膜圆顶的下降。因此，气道中的压力下降，使空气的流入气流进入肺部。
[0033]NAVA是机械通气的模式，其中横膈膜的电活动(Edi)被捕捉，被馈送到NAVA使能通气机并且用于与患者自己的尝试同步，并且成比例地辅助患者的呼吸。在通气机和横膈膜使用同一信号来工作时，横膈膜与通气机之间的机械耦合实际上是瞬时的。
[0034]在NAVA中，通常通过测量收缩的横膈膜的肌电图(EMG)来感测患者的呼吸尝试。通过借助于包括电极的阵列的食道导管来测量EMG信号。然后以各种方式来对EMG信号进行处理，并且计算表示Edi的信号。然后以适当的方式与Edi同步并且成比例地控制从通气机到患者的气体的提供
[0035]在例如WO1998/48877、W0 1999/62580、W0 2006/131149和TO 2008/131798中描述了 NAVA技术的各种方面。
[0036]图1示出了根据本发明的示例实施方式的用于在正在进行的HFV通气过程中向患者3提供神经触发支持通气的通气系统I。
[0037]通气系统I包括能够通过一个或更多个气体连接件7A、7B来连接到一个或更多个气体源5A、5B的通气机4。例如，呼吸设备可以连接至用于提供压缩空气的第一气体源和用于提供压缩氧气的第二气体源。来自气体源5A、5B的气体的流在由通气机4的控制单元11控制的气动单元9中被混合并且被调节成呼吸气体。除此之外，