专利名称：二氧化碳监控系统的制作方法
二氧化碳监控系统本发明涉及医疗二氧化碳(C02)监控系统，并且尤其涉及能够用于正在经历插管、心肺复苏(CPR)或者通气的患者的C02监控系统。经常在医院外科手术室和重症特护病房中发现对患者的呼吸进行监控的C02监控系统。一般而言，这些系统是复杂且庞大的通气系统，其对患者的氧气摄取量和呼吸二氧化碳量进行监控。然而，存在期望C02监控的其它多种情形。一种情形是在通过手动操作呼吸装置为患者提供空气的插管期间。另一种情形是在为遭遇心脏骤停的患者施加CPR期间。在这些情况下，期望诸如由飞利浦医疗保健(AndoVer，MA)生产的MRx除纤颤监护器的便携式单元，其可以在医院使用，但是便携的并且能够被携带到事故现场或者患者发病地点。期望这种能够在所有这些情况下对患者呼出的C02进行监控并且解释波形含义的便携式监控器。根据本发明的原理，描述了能够配置于便携式监控装置中的、并且能够在医院或流动设置中使用的C02监控系统。能够将C02监控系统设置为在插管、CPR治疗或者通气过程中提供C02监控和解释。C02传感器产生一信号，该信号是患者呼吸的C02水平的测量结果。通过C02监控器对C02信号进行数字化和记录。可以针对噪声内容和噪声水平对 C02信号样本进行分析，以降低噪声水平产生“干净”的C02信号。对C02波形进行检测，并且对波形的各个特性进行测量。将波形及其特性分类为各种呼吸状况。如果发现不良呼吸状况，监控器就可以发出声音或视觉警报并且/或者可以发出临床建议性声明以指导临床医师成功治疗患者。在附图中
图1以方框图的形式图示说明了用于正在经历插管的患者的本发明的C02监控系统；图2以方框图的形式图示说明了用于正在经历CPR的患者的本发明的C02监控系统；图3以方框图的形式图示说明了用于正在经历通气的患者的本发明的C02监控系统；图4图示说明了 C02波形的标准化参数；图5图示说明了典型的C02波形序列；图6a_6c图示说明了可以从正在经历插管的患者产生的典型的C02波形；图7a和7b图示说明了可以从正在经历CPR的患者产生的典型的C02波形；图&i-8d图示说明了可以从被通气的患者产生的典型的C02波形。首先参考图1，以方框图的形式示出了本发明的C02监控系统20，该C02监控系统 20正用于检测正在经历插管的患者。将患者的呼吸气体引导到监控器的C02传感器12，该 C02传感器感测患者呼出气体中的C02含量。将来自传感器12的C02测量信号数字化为数字样本，如在监控器20的处理会话22的M处所示对数字样本进行记录。在沈处，对C02 信号样本进行对于噪声内容的分析，并且还可以使C02信号样本经历噪声减少。用于分析噪声内容的一种技术是分析信号样本的高频内容。干净的C02信号将呈现相对较少的高频内容。可以通过在监控会话22的沈处利用数字低通滤波器对信号进行处理来减少信号的噪声水平。然后，可接受的C02信号在30处经历波形检测。用于检测C02波形的一种技术是取连续样本的差，其有效地检测波形的斜率。如下更充分讨论的，正常C02波形将在患者开始呼气时呈现急剧上升斜率，在呼气期间呈现相对平坦顶部，并且在呼气结束并且患者进行另一次呼吸时呈现急剧下降斜率。然后，在32处对所检测到的波形的某些特性进行测量。这些特性可以包括波形的基线、波形的高度或振幅、波形的频率、波形的节奏、波形的转角、波形的斜率以及波形形状的特性。然后，在34处对所测量的特性进行分类，以便评估波形是呈现对于所施加治疗的正常呼吸特性，还是在特定治疗方案期间可能遇到的特定困难的特性。如果检测到问题或者困难，警报44就将响起或者显示给临床医师，或者发出临床建议性声明42以建议临床医师应该调查特定问题或困难。当C02监控系统耦合到患者时，应该将其设置为对施加给患者的、诸如插管、CPR 或通气的治疗进行识别。这可以通过手动开关完成，或者由临床医师设置的到监控系统的输入完成。还可以通过所使用的特定治疗装置自动完成设置。例如，当插管装置中的空气导管连接到监控器20时，监控器可以感测到空气导管的连接，并且从而被告知正在对插管进行监控。对于CPR，可以将放置在患者胸部上并且在CPR期间被按压的CPR垫连接到监控器，并且因此告知监控器正在执行CPR。另一种方法是感测监控器在CPR模式中，以便为救助者提供施予CPR的指导。在通气期间，通气机或者其空气导管可以连接到监控器20，以告知监控器通气正在执行。治疗方案的识别将调节监控器20使其对在施加治疗方案期间可能期望的呼吸状况特别敏感。图4图示说明了正常C02波形的标准参数。当患者呼气并且呼气阶段开始时，波形将会从基线I以陡峭斜率II上升直到所呼出气体达到C02含量持续不变的水平III。当到达持续不变的水平时，波形将呈现角阿尔法(α )。当患者结束呼气时，波形将在吸气阶段 0开始处从角贝塔(β)下降。然后，波形将会以患者呼吸的频率和周期以此方式重复。在图5中示出了沿着水平时间标度的实际波形轨迹。可以看到波形在波形的初始上升期间在拐点处具有阿尔法点α 1和α 2，并且在吸气开始和波形下降处定义的急剧的贝塔点β 1和 β 2。诸如最大振幅、平均高度、波形持续时间、以及波形频率的其它特性在该图示说明中也是显而易见的。图6示出了在插管期间预期的一些呼吸波形模式。特别是对插管经验很少的个人可能出现的一个困难是将插管导管插入食道而不是患者的气管通道内。在该情况下，如图 6a中所示，C02波形可能是不存在或者平坦的。一旦知道正在执行插管并且看见平坦波形， 监控器20就可以激活警报44，以便警告专科医师没有检测到呼吸模式。还可以以视觉或者语音提示的形式发出临床建议性声明，以便建议专科医师核查插管导管被插入气管而不是食管内。图6b图示说明了当插管导管被插入食管内时可能出现的另一种波形。不稳定但未限定的波形52是最近喝过碳酸饮料的患者可能出现的典型波形。在该情况下，被检测的是胃肠系统的C02，而不是呼吸系统的C02。监控器20可以发出与之前例子中所发出的警报和报告相同的警报和报告。图6c图示说明了当对患者进行正确插管并且患者以正常呼吸周期呼吸时应该检测到的C02波形(如所图示的C02波形M所示)。通过波形检测产生的C02波形优选在监控器20的显示器上实时显示。图2图示说明了当监控器20用于正在经历CPR 60的患者时图1的C02监控系统。图7a和7b图示说明了在给患者应用CPR期间可能预期的波形。通过快速施加胸部按压执行CPR，一般情况下大约每分钟100次按压。这些快速但稳固的按压将使肺部压缩并且短时间、高频率递增地从按压中弹回，如这些图中所示。在CPR期间C02波形的一个显著特性是C02波形的趋向。如果波形振幅的趋向如图7a中箭头62所指示的那样向下，就表明正在以不断减小的数量从供血中交换C02，并且CPR的益处下降。在该情况下，可以尝试一些其它治疗方案，诸如为了识别心室纤维性颤动发生的可能性对ECG波形进行评估，并且如果识别到可能发生心室纤维性颤动，就由可以通过MRx除纤颤器/监控器完成的电除纤颤进行复苏。然而，如果波形振幅的趋向如图7b中箭头64所指示的那样是递增的，就表明正在以不断增加的数量从血流中去除二氧化碳，并且患者正在从供血中增加的氧合作用中受益。在C02波形的分类趋向于呈现图7a中的下降趋向62的情况下，监控器20就可以发出警报44或者发出患者没有从CPR中受益的报告。如果识别到如图7b中所示的向上趋向 64，就可以建议救助者，C02监控器已经检测到来自CPR的正效益。图3图示说明了用于正在经历通气的患者10的本发明的C02监控系统。在该例子中，如在72处所示，将通气机70连接到监控器，其向监控器指示正在对通气进行监控。还可以将在呼吸波形分类中有用的其它数据，例如速率、压力、氧气水平、或者呼吸机的其它工作参数或设置，通过该连接提供给监控器。图8示出了在患者通气期间可能预期的一些 C02波形。图8a图示说明了在呼气开始时没有急剧上升的C02波形72。例如，波形72没有呈现如图5中所图示说明的清晰定义的α角。该C02波形72可能由患者的气道阻塞造成。在这种情况下，监控器输出40可以发出警报44或报告42，以建议医务人员检查患者的气道阻塞。图8b图示说明了当患者经历呼吸暂停并且停止呼吸时可能产生的C02波形模式。在那种情况下，C02波形78的常规模式停止，并且由于检测不到更进一步的C02波形， 所以仅产生平坦基线79。监控器20发出警报44，其也可以伴随以报告，以警告医务人员患者需要立即关注。图8c和8d图示说明了可能产生的指示通气机设置需要调整的C02波形。在图8c 中，看见连续C02波形74a、74b、7k呈现连续减小的振幅，这指示随每次连续呼吸排出更少的二氧化碳。这指示了通气过度的情况，在该情况中，以极高的速率给患者通气，并且使得没有充足的时间在每次呼吸时进行充分的气体交换。那么，可以警告医务人员降低通气速率。在图8d中，连续增大C02的C02波形指示通气不足的情况。患者可能以过慢的速率经历通气，每次呼吸所指示的交换气体中的C02含量发生累积。在该情况下，可以警告医务人员增大通气速率。
权利要求
1.一种用于正在经历插管、心肺复苏(CPR)或者通气的患者的二氧化碳(C02)监控系统，包括C02传感器，其接收来自患者的呼吸气体，并且感测所述气体的C02含量以产生C02测量信号；记录器，其记录所述C02测量信号的样本； 波形检测器，其响应于所述C02信号样本，识别C02波形的特性； 识别所述监控系统是用在插管模式、CPR模式还是通气模式中的信号的源； 波形分析器，其响应于所识别的所述C02波形的特性和模式信号、考虑当前模式对所述波形特性进行分析；以及警报器，其响应于由所述波形分析器进行的对异常情况的指示，产生警报输出。
2.如权利要求1所述的C02监控系统，其中，所述C02测量信号的样本包括数字信号。
3.如权利要求2所述的C02监控系统，其中，所识别的C02波形的特性包括波形基线、 波形振幅、波形频率、波形斜率、波形节奏和波形转角中的至少一个。
4.如权利要求3所述的C02监控系统，其中，模式信号的所述源包括可手动设置的用户控制。
5.如权利要求3所述的C02监控系统，其中，模式信号的所述源包括用于患者的呼吸治疗装置。
6.如权利要求1所述的C02监控系统，其中，在插管期间指示的所述异常情况包括没有接收到呼吸或者C02波形不稳定中的一个。
7.如权利要求6所述的C02监控系统，其中，所述警报输出包括视觉或声音报告以检查插管导管。
8.如权利要求1所述的C02监控系统，其中，在CPR期间指示的所述异常情况包括所述 C02波形振幅的下降趋势。
9.如权利要求8所示的C02监控系统，其中，所述警报输出包括所述CPR的效力的视觉或声音报告。
10.如权利要求1所述的C02监控系统，其中，在通气期间指示的所述异常情况包括气道阻塞、呼吸暂停或者不期望的通气速率中的一个。
11.如权利要求10所述的C02监控系统，其中，所述警报输出包括检查患者或者调整呼吸机设置中的一个。
12.如权利要求1所述的C02监控系统，其中，所述警报还可操作用于响应于正常呼吸产生输出信号。
13.如权利要求12所述的C02监控系统，其中，在CPR期间产生的输出信号包括CPR有效的指示。
14.如权利要求1所述的C02监控系统，还包括显示器，其响应于所述波形检测器，实时显示所检测到的C02波形。
15.如权利要求1所述的C02监控系统，还包括噪声分析器，其对C02信号样本中的噪声内容进行分析。
全文摘要
描述了一种CO2监控系统(20)，其可操作用于在患者的插管、CPR或者通气治疗期间监控呼吸气体的CO2含量。对患者呼吸气体的CO2含量(17)进行感测，并且对CO2波形的特性，例如波形基线、波形振幅、波形频率、波形斜率、波形节奏和波形转角，进行检测(30)。考虑到正在执行的呼吸治疗的类型，对一个或多个波形特性进行分析，以便识别异常呼吸情况。例如，这些异常情况可以包括插管导管位于食道中、无效的CPR、或者气道阻塞。当识别(34)到异常情况时，发出视觉或者声音警报(40)，以便提醒护理人员照顾患者。
文档编号A61B5/083GK102202573SQ200980144047
公开日2011年9月28日 申请日期2009年10月27日 优先权日2008年11月7日
发明者E·黑尔芬拜因, J·K·拉塞尔, J·卡迪根, S·H·周, S·巴巴埃萨德赫, W·格鲁贝 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司