用于对患者进行换气的装置和方法与流程

用于对患者进行换气的装置和方法
1.本技术是2018年1月25日在中国专利局提交的申请号为201880021033.0、名称为“用于对患者进行换气的装置和方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
2.本发明的主题涉及一种换气装置/肺通气装置、一种具有可视化设备的换气装置以及一种用于对患者进行换气/人工呼吸的方法。该换气装置至少包括流体供应单元和此外的流体排出单元，其分别适于将流体(特别是至少主要是呼吸气体)供应到患者的至少一个呼吸道中(即肺部件或肺中)和从该呼吸道排出流体。


背景技术：

3.当对患者进行换气/人工呼吸时，通常使用面罩或管。气体或气体混合物、特别是氧气和空气经由该面罩或管在低压下供应到与外界密封开的呼吸道。然而可替代地，这种气体或气体混合物也能够以高压和高流速经薄管腔(导管、插管或管子)以脉冲的方式注入向外部开放的呼吸道中(所谓的喷射换气)。该方法目前特别用于上呼吸道区域的诊断和治疗过程中(气管内喷射换气或经气管喷射换气)。该方法还可以应用于医院环境之外的紧急情况或医院内的住院病例。
4.在经气管喷射换气中，可以通过穿过皮肤直接引入气管中的导管或因此放置的插管为患者供应氧气或流体。这些方法(经气管/气管内)是目前用于管理疑难呼吸道——特别是患者不能通过常规手段进行换气或插管的情形(所谓的“不能换气，不能插管”情形)——的有效算法的组成部分。
5.此外，从wo 2008/113752a1和wo 2015/004229a1中已知气流逆转装置，利用该气流逆转装置，换气(吸气和呼气)也可以仅通过管腔进行。
6.人工或机械换气以受控的方式或以辅助自发呼吸的形式进行。在第一种情况下，换气装置(呼吸器)对呼吸模式完全控制，而在第二种情况下，该至少部分地自主呼吸的患者对呼吸模式具有相当大的影响。然而，所有形式的换气的共同特征是换气装置几乎完全影响吸入阶段。从呼吸器的角度来看，呼气可以被动地进行，即储存在肺和胸腔的弹性组织元件中的能量驱动呼气。
7.已知各种换气方法。经常进行的是体积受控的换气，在体积受控的换气中所有换气参数都是预先确定的。目标参数和控制参数是潮气量(呼吸量)v
t
。所产生的呼吸道压力取决于所设定的体积和患者肺系统的情况。调节参数因此为体积流量、换气频率、吸气峰压(pip)和呼气末压(eep)。呼气末压包括呼气末正压(peep)、呼气末零压(zeep)和呼气末负压(neep)。以下讨论始终针对peep。吸气峰压(pip)表示在换气期间人为地在呼吸道中产生的最高正压。它也可以被设置为警报极限，以便优选地始终防止超过该压力值。呼气末正压(peep)表示在换气期间人为地在呼吸道中产生并且在呼气完成之后存在的正压。
8.在压力受控的换气中，当例如检测到呼吸道内或在呼吸道外并在换气装置内的压力上升时，初始较高的体积流量持续地降低。因此目标参数和控制变量是压力。因此在这里
调节体积流量是不可能的；然而，体积流量被检测并且可以定义警报极限。
9.与患者的自发呼吸相反，在人工换气中，流体以对抗呼吸道的弹性的方式供应。由于胸腔内升高的压力，peep和pip减少了静脉血返回心脏的流量，结果心输出量可能下降。相反地，在上腔静脉和下腔静脉中发生充血，上游器官中的压力相应升高。取决于peep和pip的水平，这可能导致脑、肝、肾和其它器官的损伤和功能受损。


技术实现要素：

10.基于此，本发明的目的在于提出一种改进的换气装置和一种改进的换气方法。特别地，该换气旨在以尽可能地针对个体定制的方式进行；即，要充分考虑待换气患者的特征。此外，换气应尽可能温和，并且在任何情况下都必须防止对呼吸道和其它器官的损伤。特别地，提出了一种允许进行这种换气的换气装置。
11.该目的通过具有权利要求1、9、17、18、21、22的特征的换气装置以及具有权利要求11、19、23的特征的方法实现。各从属权利要求的主题是所述换气装置和方法的有利变型和实施例。应注意，从属权利要求中单独详细说明的特征可以以技术上有意义的方式彼此组合，并且限定出本发明的其它实施例。此外，在说明书中对在权利要求中详细说明的特征进行了更精确的表达和解释，其中呈现了本发明的又一些优选的实施例。
12.提出了一种用于对患者进行换气的(第一)换气装置，其至少包括流体供应单元和流体排出单元，该流体供应单元和流体排出单元分别适于将流体供应到患者的至少一个呼吸道中(即肺部件中或肺中)和从该呼吸道排出流体；并且还包括控制装置。该控制装置至少在所述至少一个呼吸道的换气过程期间——即在通过操作换气装置将流体至少一次供应到所述至少一个呼吸道中期间以及至少一次从所述呼吸道排出流体期间——构造成用于根据v＝f
zp
(p)和v＝f
ap
(p)或根据p＝f
zv
(v)和p＝f
av
(v)来设定呼吸道中的压力p[cm h2o或毫巴]的分布/轮廓/变化走向以及供应到呼吸道并从呼吸道排出的流体的体积v[毫升]的分布/轮廓/变化走向，其中换气过程在压力区间内发生；其中换气过程可由控制装置以这样的方式设定：
[0013]
a)在压力区间的至少60％上，特别是在至少80％上，
[0014]-在供应流体期间在压力p0下存在的第一体积的变化的量度的绝对值，即，df
ap
/d(p)(p0)与
[0015]-在排出流体期间在相同压力p0下存在的第二体积的变化的量度的绝对值，即，df
zp
/d(p)(p0)
[0016]
的比率
[0017]
具有至少0.5且最多2.0的值
[0018]
或
[0019]
b)在体积区间的至少60％上，特别是在至少80％上，
[0020]-在供应流体期间在体积v0下存在的第一压力的变化的量度的绝对值，即，df
av
/d(v)(v0)与
[0021]-在排出流体期间在相同的体积v0下存在的第二压力的变化的量度的绝对值，即df
zv
/d(v)(v0)
[0022]
的比率
[0023]
具有至少0.5且最多2.0的值。
[0024]
特别地，经由控制装置确定所述体积[毫升]。由此测量或监测流体的供应速率或排出速率(即，以毫升每单位时间为单位的体积流速)。特别地，通过压力传感器监测呼吸道中存在的压力[cm h2o或毫巴]，并且控制装置对该压力值进行处理。
[0025]
在压力p0下存在的第一体积的变化的量度例如是体积-压力图中的体积-压力曲线的斜率。沿一个轴线标绘压力，并且沿另一轴线标绘体积。该曲线具有第一曲线区段v＝f
zp
(p)或p＝f
zv
(v)以及第二曲线区段v＝f
ap
(p)或p＝f
av
(v)，其中第一曲线区段表示在将流体供应到所述至少一个呼吸道中期间所供应的体积v和压力p的分布/变化走向，而第二曲线区段表示在从所述至少一个呼吸道排出流体期间所排出的体积v和压力p的分布/变化走向。斜率由相应函数v＝f
zp
(p)(或p＝f
zv
(v))和v＝f
ap
(p)(或p＝f
av
(v))的一阶导数——即df
ap
/d(p)(p0)和df
zp
/d(p)(p0)——来决定。因此，控制装置以这样的方式设定换气过程：在压力区间的至少60％上，特别是在至少80％上，在压力p0下第一曲线区段的第一斜率的绝对值(即df
zp
/d(p)(p0))与在相同的压力p0下第二曲线区段的第二斜率的绝对值(即df
ap
/d(p)(p0))的比率的值为至少0.5，最多2.0。因此，方程式[df
ap
/d(p)(p0)]/[df
zp
/d(p)(p0)]的结果值应该至少为0.5，并且最多为2.0。特别地，p0因此是压力区间内或压力区间的60％或80％部分内的任何压力。以上说明类似地适用于函数p＝f
zv
(v)和p＝f
av
(v)的曲线。
[0026]
该绝对值表示结果的数值，即变化和斜率的量度，而不管其数学符号如何。
[0027]
特别地，提出了控制装置被构造成用于根据v＝f
cp
(p)或p＝f
cv
(v)中的一者针对患者的柔量/环路顺应性/柔性/依从性(compliance)确定呼吸道中的压力p的分布以及供应到呼吸道并从呼吸道排出的流体的体积v的分布，其中换气过程可以这样的方式设定：
[0028]
a)在压力区间的至少60％上，特别是在至少80％上，
[0029]
df
ap
/d(p)(p0)、df
zp
/d(p)(p0)中每一个与
[0030]-柔量的在压力p0下存在的第一体积变化的量度的绝对值，即df
cp
/d(p)(p0)
[0031]
的比率，或
[0032]
b)在体积区间的至少60％上，特别是在至少80％上，
[0033]-df
av
/d(v)(v0)、df
zv
/d(v)(v0)中每一个与
[0034]-柔量的在体积v0下存在的第一压力的变化的量度的绝对值，即df
cv
/d(v)(v0)
[0035]
的比率
[0036]
具有至少为0.5且最多为2.0的值。
[0037]
特别地，换气过程可以这样的方式设定，即在压力区间或体积区间的至少60％上，特别是至少80％上，该比率的值至少为0.67且最多为1.5。
[0038]
换气过程优选地可以这样的方式设定，即在压力区间或体积区间的至少60％上，特别是在至少80％上，该比率大于或小于1.0，特别是大于1.1或小于0.9。
[0039]
换气过程特别是在流体供应开始时和流体排出开始时以及在供应结束时和在排出结束时被设定为使得在该处存在所述的比率(例如，分别在从这些点开始的压力区间或体积区间的30％或40％上，由此这些比率存在于压力区间或体积区间的共计60％或80％上)。
[0040]
本发明的基本构思是以尽可能低的能量输入进行患者的换气，即呼吸道吸收的能量(以下也称为能量损失e)较低。到患者呼吸道的较低能量输入也意味着对患者的呼吸道
和其它器官的最低可能的损伤。
[0041]
能量输入(能量损失e)的这种最小化尤其通过对流体供应到所述至少一个呼吸道中和从至少一个呼吸道排出的换气过程进行完全的控制和监测来实现。因此，特别地，由控制装置对流体供应速率和流体排出速率特别是在任何时间点进行确定、监测和控制。
[0042]
这种对换气过程(即，流体供应到呼吸道中和从呼吸道排出)的控制和监测尤其沿着患者呼吸道的柔量曲线进行，该柔量曲线可以以体积-压力图表示。该柔量曲线描绘了任选地从预定义的peep或pip开始的(最小)压力区间，在该压力区间中供应和排出预定义的体积的流体。此时患者的换气应该在流体的供应期间和排出期间以这样的方式进行，即特定换气过程的体积-压力曲线尽可能接近柔量曲线。然而，已经发现还应该考虑其它因素以使能量输入最小化。然而，这些其它因素可以单独组合，或者当然也可以(仅)与相应的其它因素组合。
[0043]
对于这里提出的装置和方法，为装置的操作者或通过其中进行患者的换气的方法提出或预定义特别是以下参数(例如，基于经验值/实验数值、患者数据、呼吸道的柔量、所述至少一个呼吸道的阻力(可通过例如体积描记法确定)等)或参数的值中的至少一个，任选地多个或甚至全部：peep[厘米水柱-cm h2o或毫巴]、pip[厘米水柱-cm h2o或毫巴]、体积流量[毫升/分钟]、供应流体的持续时间与从呼吸道排出流体的持续时间的比率—即，i/e(吸气持续时间/呼气持续时间)。
[0044]
特别地，提出1：1的i/e比率，其中特别是高达20％的偏差是可能的，并且其中呼气也可以持续更长时间，特别是高达1：1.5的比率。特别是当该比率不适用于患者时(例如，由于疾病、异常等)，产生进一步的偏差。
[0045]
特别地，已经发现，体积-压力曲线(在体积-压力图中表示)的第一曲线区段的第一斜率和第二曲线区段的第二斜率应当在压力区间的最大可能范围内分别在相同压力p0(压力p0位于压力区间内)下具有大致相同的值。这同样适用于体积v0，其中，体积-压力曲线(在体积-压力图中表示)的第一曲线区段的第一斜率和第二曲线区段的第二斜率应当在体积区间的最大可能范围内分别在相同体积v0(体积v0位于体积区间内)下具有大致相同的值。
[0046]
该控制装置一方面在将流体供应到所述至少一个呼吸道中的同时控制和监测压力和体积曲线。另一方面，此时根据该第一曲线区段的分布/轮廓来控制和监测流体从呼吸道的排出。特别地，这里不允许被动呼气，这种被动呼气通常会产生与第一曲线区段大不相同的第二曲线区段。相反，提出了通过控制装置还主动监测和控制流体的排出的方案，其中第二曲线区段近似于第一曲线区段的分布。
[0047]
使用这些类型的换气装置和方法的初步测试表明，通过对换气的这种控制，可以至少减少或甚至有效地防止对所述至少一个呼吸道的损伤(换气机引起的肺损伤(vili))。
[0048]
特别地，提出了在对患者的所述至少一个呼吸道的换气期间确定该呼吸道的柔量c，并考虑所确定的柔量来进行换气。通过向/从所述至少一个呼吸道供应和/或排出流体并且通过确定柔量的至少一个值来确定或另外推定柔量曲线的至少一个子区域的分布。c＝δv/δp[毫升/毫巴或毫升/厘米h2o]适用于柔量c。
[0049]
柔量表示多少流体、即体积δv[毫升]、被引入所述至少一个呼吸道中或从呼吸道移除而使得呼吸道中的压力改变压力差δp[毫巴]。考虑到柔量曲线的所述至少一个子区
域的所确定的或另外推定的分布，控制装置确定包含压力p1和p2的压力区间的位置，并以这样的方式在换气装置上设定这些压力(例如，将peep设定为p1，将pip设定为p2)：即，使得至少一个换气过程、即吸气和/或呼气、在这些压力p1和p2之间发生并且该换气过程的柔量的绝对值尽可能大。
[0050]
通过确定可以向患者供应所需呼吸体积v
t
(潮气量)的最低可能压力来实现能量输入的最小化。压力区间的这些压力p1和p2尤其基于换气患者的相应柔量来确定。
[0051]
在该点上应注意的是，通常已知两种类型的柔量，一方面是静态柔量，另一方面是动态柔量。为了确定静态柔量，从压力p1开始将(固定)体积的流体供应到呼吸道。随后保持该状态直到产生压力p2。相反，动态柔量在连续换气期间确定。在供应(固定)体积的流体之后，之后出现的压力p2立即被测量。因此，用于动态柔量的压力区间p1、p2通常大于或等于用于静态柔量的压力区间。将柔量表示为压力-体积图(或体积-压力图，因为柔量通常是随压力变化而变化的比率v/p)中的曲线。
[0052]
因此，特别是在至少一个换气过程期间(吸入即供应流体到所述呼吸道，和从所述呼吸道呼出即排出流体)确定或另外推定/推定柔量曲线的分布(例如，基于经验值/实验值)。特别地，具体地是在柔量曲线的子区域中可以在所确定的最小可能的压力区间中供应给定体积v(任选地v
t
)。
[0053]
特别地，为了确定柔量曲线的分布，经由流体供应单元将一定体积、优选最多100ml、特别优选最多50ml的小体积δv的流体供应到所述至少一个呼吸道。在供应该体积期间和/或优选地在供应该体积之后，测量所述至少一个呼吸道中的压力变化δp并确定柔量的值。然后考虑经验值或者如果合适的话考虑已经为该患者的柔量所确定的值以至少推定/推定柔量曲线的子区域的分布。或者，供应另外的(小的)体积δv，并确定相应的压力变化δp。根据这些柔量值，可以(以增大的精度)确定和/或推定柔量曲线的至少子区域的分布。另外，可以基于减小或增大的柔量的绝对值来确定或推定柔量曲线的分布以及为患者的后续换气提供的压力区间的优选位置，该压力区间包含压力p1(特别是peep)和p2(特别是pip)。
[0054]
v＝f
cp
(p)适用于压力-体积图，p＝f
cv
(v)适用于体积-压力图，其中v＝f
cp
(p)和p＝f
cv
(v)代表描述相应图中的曲线(即柔量)的函数。
[0055]
特别地，可以预先预设或确定以下变量中的至少一个：peep、呼吸速率、体积流速、i/e、至少一个呼吸道的阻力，以便可以在最小可能的能量输入的标准下提供所需的潮气量v
t
。另外，在确定和推定换气过程之后，可以进一步调节这些变量中的任何一个，从而在随后设定的参数下供应预定的潮气量v
t
。
[0056]
流体供应单元和流体排出单元包括至少一个(共用的)压缩气体源或可用以将流体(例如，适于确保患者换气的气体或气体混合物)引入患者的至少一个呼吸道并从患者的至少一个呼吸道移除的装置。优选地，仅存在一个压缩气体源，或者呼气也经由换气装置(例如开头所提及的气流换向装置)进行，其中流体经由管腔供应到呼吸道并经由同一管腔再次排出。
[0057]
控制装置尤其适于确定或另外用于推定柔量曲线的至少一个子区域的分布。柔量曲线的确定通过在换气期间向至少一个呼吸道供应和/或从至少一个呼吸道排出流体并且通过确定柔量的至少一个值来进行。可以特别地考虑柔量的至少一个值来推定患者的柔量
曲线的轮廓。
[0058]
柔量可以特别地以时间间隔确定，或者在一定次数的换气之后重复确定。
[0059]
特别地，控制装置利用至少一个压力传感器的测量值并监测经由流体供应单元供应的体积流量和经由流体排出单元排出的体积流量。
[0060]
特别地，监测和/或测量并以计算方式推定或确定各个呼吸道中存在的压力。因此，优选地在呼吸道中布置有压力传感器，使得尤其是即使在换气期间也可以在呼吸道中进行连续的压力测量。压力传感器也可以位于呼吸道外部的流体供应单元或流体排出单元处。
[0061]
压力传感器的这种布置在确定柔量曲线的分布时特别有利，因为在这种情况下，可以在一定体积或部分体积的流体的连续的或分阶段的供应期间确定呼吸道中的(分别的)变化的压力δp。
[0062]
在患者换气期间，优选连续地进行(即，在任何时间点发生)对由换气装置在患者的肺的吸气期间供应并且在从患者的肺呼气期间排出的流体的主动控制。该主动控制包含由换气装置供应和排出的流体的压力的连续变化。连续变化的压力尤其是在所述至少一个呼吸道内的压力，并且因此尤其是在肺内的压力。该压力可以通过由传感器在到达呼吸道的换气装置(如导管)的端部处的测量来确定。
[0063]
连续的压力变化尤其引起对在换气过程中通过换气装置向肺供应流体或从肺排出流体的流体供应速率和流体排出速率[毫升/秒]的连续控制。特别地，肺中存在的流体体积(体积v)因此连续地变化。在肺中存在的流体体积的变化期间，通过换气装置向肺供应流体或从肺排出流体的流体供应速率和/或流体排出速率优选地不改变，因此保持基本恒定。流体供应速率不必然对应于流体排出速率，尽管它们也可以具有相同的绝对值。此外，流体供应速率可以从一个吸气过程到下一个吸气过程变化。这同样(特别是与其无关地)适用于连续呼气期间的流体排出速率。
[0064]
特别地，避免了在一定时间间隔内肺中存在的压力没有变化且特别是流体体积没有变化的状态。这样的时间间隔——在该时间间隔中肺中存在的压力没有变化和/或特别是流体体积没有变化——的长度优选最多为0.5s[秒]，特别是最多0.2s，优选地最多0.1s，并且特别是(仅)涉及流体流动反向的时间点(即，从流体供应到流体排出的过渡，反之亦然)。
[0065]
尤其在患者自身中测量压力，特别有利地在来自换气装置(即来自将流体输送到患者呼吸道中的管腔(管/导管))的流出物的区域中测量。替代地和/或附加地，在换气装置中测量压力。
[0066]
特别地，换气装置中的压力并不对应于患者呼吸道中的压力。特别地，呼吸道中的压力的连续变化也可以通过换气装置中的至少间断地恒定的压力来设定。
[0067]
特别地当流体供应速率或流体排出速率为零时仍可以测量呼吸道中的压力变化。这种变化特别地归因于呼吸道本身的特性。如果可能的话，应避免流体供应速率和流体排出速率为零(最多针对高达0.5秒的时间间隔、特别是最多0.2秒或0.1秒的时间间隔，然后仅在流体的流动反向的时点也是如此；如果合适的话，可以有最长可达2.0秒的更长的时间间隔，例如为了进行压力测量，其中这种延长的时间间隔仅以至少30s、特别是至少2分钟、优选至少5分钟的间隔提供)。为此目的，流体供应速率和流体排出速率特别是(仅)由换气
装置预先确定，其中呼吸道中的压力被监测。
[0068]
特别地，因此设定正弦或锯齿形呼吸模式(随着时间[秒]推移的压力[毫巴])，其中曲线的斜率(随时间推移的压力)连续而不等于零，并且特别是仅在流体流动反转的时间点在最多0.5s[秒]——特别是最多0.2s、优选最多0.1s、特别优选从不会——的时间间隔中斜率等于0具有等于0。
[0069]
特别地，优选地在换气装置的换气期间始终为患者预先限定呼吸模式；即，流体供应速率(吸入流量)和流体排出速率(呼出流量)(仅)由换气装置(而不是患者)控制和确定。
[0070]
特别地，流体供应以及如果合适的话附加的流体排出完全地经由换气装置或经由插入患者呼吸道中的至少一个管腔进行。
[0071]
压力的连续变化确保了流体供应和流体排出不会过快或过慢地发生，因此可以防止或至少最大限度地减少对呼吸道、特别是对肺组织的损伤。
[0072]
此外，流体供应和流体排出可以例如考虑呼吸道的在有利的压力区间(即，在第一较高压力与第二较低压力之间)和可预先确定的换气频率下的柔量而进行。
[0073]
关于柔量的确定以及换气装置和用于操作换气装置的方法，参考之前的未公开的de 10 2016 109 528.1，其均涉及换气期间的柔量。
[0074]
特别地，换气过程可以以这样的方式设定：
[0075]
a)在供应流体时在压力p0下存在的第一体积和在排出流体时在相同压力p0下存在的第二体积最多相差在压力区间中存在的体积区间的30％，特别是最多相差20％，优选最多相差10％，或者
[0076]
b)在供应流体时在体积v0下存在第一压力和在排出流体时在相同体积v0下存在的第二压力最多相差在体积区间中存在的压力区间的30％，特别是最多相差20％，优选最多相差10％。
[0077]
优选的是：
[0078]
a)换气过程能在压力区间的至少60％上，特别是至少80％上以这样的方式设定：即在供应流体时在压力p0下存在的第一体积和在排出流体时在相同压力p0下存在的第二体积至少相差压力区间中存在的体积区间的1％，优选至少相差3％，或
[0079]
b)换气过程能在体积区间的至少60％上，特别是至少80％上以这样的方式设定：即在供应流体时在体积v0下存在的第一压力和在排出流体时在相同体积v0下存在的第二压力至少相差体积区间中存在的压力区间的1％，优选至少相差3％。
[0080]
特别地，控制装置适于：
[0081]
a)确定压力区间中f
zp
(p)和f
ap
(p)的积分并确定压力区间中的∫f
zp
(p)dp与∫f
ap
(p)dp的差值，或者
[0082]
b)确定体积区间中的f
zv
(v)和f
av
(v)的积分并确定体积区间中的∫f
zv
(v)dv与∫f
av
(v)dv的差值。
[0083]
特别地，将压力区间中的fz(p)和fa(p)的积分的差值视为由呼吸道吸收的能量的量度。因此，积分之间的这种差值应该尽可能小，以便可以将由呼吸道吸收的能量视为尽可能低。
[0084]
特别地，控制装置适于执行多个换气过程，其中
[0085]
a)压力区间中的∫f
zp
(p)dp和∫f
ap
(p)dp之间的差值或
[0086]
b)体积区间中的∫f
zv
(v)dv和∫f
av
(v)之间的差值
[0087]
是可控的，其中可设定该差值与为给定患者建立的临界差值的比率。
[0088]
特别地，可以例如基于经验值或呼吸道的柔量的确定为患者确定临界差值。该临界差值是指在换气过程期间可以供应给所述至少一个呼吸道而不会预期对所述至少一个呼吸道造成损伤(vili)的能量的量。例如，临界差值可以是压力区间中的积分∫f
zp
(p)dp和∫f
ap
(p)dp之间的差值，其中f
zp
(p)描述了以尽可能高的柔量供应流体，而f
ap
(p)描述了由于被动呼气引起的流体排出(即，(仅由)储存在肺和胸腔的弹性组织元件中的能量驱动呼气)。
[0089]
特别是，压力区间中的积分∫f
zp
(p)dp和∫f
ap
(p)dp分别决定了第一曲线区段下方的面积和第二曲线区段下方的面积(同样适用于体积区间中的∫f
zv
(v)dv和∫f
av
(v))。因此，压力区间中的积分∫f
zp
(p)dp和∫f
ap
(p)dp之间的差值表示由第一曲线区段和第二曲线区段包围的面积。压力区间中的积分∫f
zp
(p)dp和∫f
ap
(p)dp之间的差值，以及因此由这些曲线区段包围的面积，被视为呼吸道吸收的能量的量度。因此，积分之间的这种差值(即该面积)应该尽可能小，从而由呼吸道吸收的能量可被视为尽可能低。
[0090]
此外，提出了一种具有可视化设备的(第二)换气装置，该换气装置适于对患者进行换气。具有可视化设备的换气装置至少包括流体供应单元和流体排出单元，所述流体供应单元和流体排出单元适于分别将流体供应到患者的至少一个呼吸道中(即，肺部件或肺中)以及用于从该呼吸道排出流体；并且该换气装置还包括控制装置，该控制装置至少在所述至少一个呼吸道的换气过程期间(即通过操作换气装置而至少一次供应流体到所述至少一个呼吸道中和至少一次从所述至少一个呼吸道排出流体)适于确定体积-压力图中的至少一条体积-压力曲线的分布。该曲线具有第一曲线区段v＝f
zp
(p)或p＝f
zv
(v)和第二曲线区段v＝f
ap
(p)或p＝f
av
(v)，其中第一曲线区段表示在将流体供应到所述至少一个呼吸道中时所供应的体积和压力的分布，而第二曲线区段表示在从所述至少一个呼吸道排出流体时所排出的体积和压力的分布；其中换气过程在压力区间和体积区间内发生。所述控制装置适于确定如下面积，体积压力图中的该面积由所述一个换气过程的第一曲线区段和第二曲线区段包围；其中，可以经由可视化设备在视觉上可辨别地显示以下参数中的至少一个：
[0091]
a)该面积的大小的量度；或
[0092]
b)在多个换气过程中的面积的变化的量度；或
[0093]
c)该面积与为给定患者确立的临界面积(即积分的临界差值)的比率的量度；或
[0094]
d)该面积与为给定患者建立的临界面积(即积分的临界差值)的比率在多个换气过程中的变化的量度。
[0095]
特别地，另外，体积-压力图中的至少一条体积-压力曲线的分布可经由可视化设备显示。该曲线具有第一曲线区段v＝f
zp
(p)或p＝f
zv
(v)和第二曲线区段v＝f
ap
(p)或p＝f
av
(v)，其中第一曲线区段表示在将流体供应到所述至少一个呼吸道中时所供应的体积和压力的分布，而第二曲线区段表示在从所述至少一个呼吸道排出流体时所排出的体积和压力的分布。
[0096]
特别地，可视化设备包括图形显示区域，例如监视器，所述参数可以经由该图形显示区域显示以便读出。
[0097]
特别地，所说明的参数可以例如通过一种“交通灯显示器”来示出。可以将参数的
值分配给可以以适当颜色显示的区域(例如，绿色用于表示“非临界”；黄色用于表示“中间区域”；红色用于表示“临界”)。
[0098]
参数a至d中的至少一个优选地可与至少一个干预极限相关地显示。“干预极限”特别是参数的某些值。当达到干预极限时，例如可能需要干预或控制。这特别是意味着当参数达到某个值时，经由可视化设备提供指示，以便换气装置的操作者或控制装置本身被通知这种情况，或者如果需要的话可以改变参数。
[0099]
另外，提出了一种用于操作(第一或第二)换气装置的(第一)方法，所述换气装置被设置成用于对患者进行换气，其中所述换气装置至少包括流体供应单元和流体排出单元，该流体供应单元和流体排出单元分别适于供应流体到患者的至少一个呼吸道(即肺或肺部件)中以及从该呼吸道排出流体；并且还包括控制装置。该方法至少包括以下步骤：
[0100]
a)执行换气过程，包括通过操作换气装置至少一次供应流体到患者的至少一个呼吸道(即肺或肺部件)中以及至少一次从该呼吸道排出流体；其中换气过程发生在压力区间内和体积区间内；
[0101]
b)在换气过程期间由控制装置确定或设定体积-压力图中的至少一条体积-压力曲线的分布；其中该曲线具有第一曲线区段v＝f
zp
(p)或p＝f
zv
(v)和第二曲线区段v＝f
ap
(p)或p＝f
av
(v)，其中第一曲线区段表示在将流体供应到所述至少一个呼吸道中时所供应的体积v和压力p的分布，而第二曲线区段表示在从所述至少一个呼吸道排出流体时所排出的体积v和压力p的分布；其中，通过使用控制装置，以这样的方式设定换气过程：
[0102]
(1)在压力区间的至少60％上、特别是至少80％上，在压力p0下第一曲线区段的第一斜率的绝对值(即df
ap
/d(p)(p0))与在相同的压力p0下第二曲线区段的第二斜率的绝对值(即df
ap
/d(p)(p0))的比率的值为至少0.5且最多2.0，特别是至少0.67且最多1.5，或
[0103]
(2)在体积区间的至少60％上、特别是在至少80％上，在体积v0下第一曲线区段的第一斜率的绝对值(即df
av
/d(v)(v0))与在相同的体积p0下第二曲线区段的第二斜率的绝对值(即df
av
/d(v)(v0))的比率的值为至少0.5且最多2.0，特别是至少0.67且最多1.5。
[0104]
特别地，换气过程可以这样的方式设定，即在压力区间的至少60％上、特别是至少80％上，该比率的值为至少0.75且最多1.25。
[0105]
特别地，控制装置根据v＝f
cp
(p)或p＝f
cv
(v)之一针对呼吸道的柔量确定换气过程期间的体积-压力图中的体积-压力曲线的分布；其中以这样的方式设定步骤a)和b)中的换气过程，即在压力区间的至少60％上、特别是至少80％上，或体积区间的至少60％、特别是至少80％上，
[0106]-各df
ap
/d(p)(p0)、df
zp
/d(p)(p0)与
[0107]-柔量的在压力p0(11)下存在的第一体积的变化的量度的绝对值，即dfc/d(p)(p0)
[0108]
的比率，或
[0109]-各df
av
/d(v)(v0)、df
zv
/d(v)(v0)与
[0110]-柔量的在体积v0下呈现的第一压力的变化的量度的绝对值，即df
cv
/d(v)(v0)
[0111]
的比率
[0112]
的值为至少0.5且最多2.0，特别是至少0.67且最多1.5，优选至少0.75且最多1.25的值。
[0113]
特别地，在步骤b)或在又一步骤c)中，控制装置执行面积的确定或设置；其中体
积-压力图中的该面积由一个换气过程的第一曲线区段和第二曲线区段包围。
[0114]
在所述至少一个换气过程中，优选地设定该面积与为给定患者确立的临界面积(积分的临界差值)的比率。
[0115]
特别地，换气装置包括可视化设备，其中经由可视化设备可视觉辨别地显示以下参数中的至少一个：
[0116]
a)该面积的大小的量度；或
[0117]
b)在多个换气过程中的面积的变化的量度；或
[0118]
c)该面积与为给定患者确立的临界面积(即积分的临界差值)的比率的量度；或
[0119]
d)该面积与为给定患者建立的临界面积(即积分的临界差值)的比率在多个换气过程中的变化的量度。
[0120]
特别地，换气过程可以以这样的方式设定
[0121]
a)在供应流体时在压力p0下存在的第一体积和在排出流体时在相同压力p0下存在的第二体积与压力区间中呈现的体积区间相差最多30％，特别是最多20％，优选最多10％，或者
[0122]
b)在供应流体时在体积v0下存在的第一压力和在排出流体时在相同体积v0下存在的第二压力与体积区间中存在的压力区间最多相差30％，特别是最多20％，优选最多10％。
[0123]
关于换气装置和具有可视化设备的换气装置的说明同样可移用到所提出的方法，反之亦然。
[0124]
特别地，提出了用于操作(上述)换气装置的(任选地附加的)(第二)方法。该换气装置被设置为用于对患者进行换气。该方法至少包括以下步骤：
[0125]
i.通过操作换气装置将流体供应到患者的至少一个呼吸道(即肺或肺部件)中和/或从该呼吸道排出流体；
[0126]
ii.通过步骤i中的流体供应和/或排出确定或另外推定所述至少一个呼吸道的柔量曲线的至少一个子区域的分布，并确定柔量的至少一个值，其中以下适用于柔量c：
[0127]
c＝δv/δp[毫升/毫巴]；
[0128]
其中，柔量指示多少流体(即体积δv[毫升])被引入所述至少一个呼吸道中或从呼吸道移除而使得呼吸道中的压力改变压差δp[毫巴]；
[0129]
iii.沿着在步骤ii中确定或另外推定的柔量曲线的至少一个子区域的分布来确定具有压力p1和p2的压力区间的位置，其中柔量的绝对值对于在该压力区间中进行的换气过程(即吸气和/或呼气)而言尽可能大；
[0130]
iv.在步骤iii之后的至少一个换气过程中，在步骤iii中确定的压力区间内供应和/或排出流体。
[0131]
特别地，具有步骤i至iv的该方法相对于具有步骤a)和b)的方法额外地执行，并且任选地同时或以有时间延迟的方式执行。特别是在流体供应期间可以确定呼吸道的柔量，并且根据该方法的步骤a)和b)进行至少一个换气过程的流体的供应和排出。
[0132]
因此提出了一种以尽可能低的能量输入来对患者进行换气的方法。通过确定可以向患者供应所需呼吸体积v
t
(潮气量)的最低可能压力，也可以实现能量输入的最小化。压力区间的这些压力p1和p2可以例如基于被换气的患者的相应柔量来确定。
[0133]
特别地，在步骤ii中，至少在换气过程中的吸气或呼气期间确定多个柔量值，使得
在步骤iii中，能够对于至少一个后续换气过程确定包含压力p1和p2的压力区间的位置，其中对于该压力区间而言柔量的绝对值尽可能大。特别地，控制装置连续地或以预定的时间间隔确定柔量值。优选地，对每个换气过程确定至少5个、特别地优选至少10个柔量值。
[0134]
步骤ii、iii和iv优选连续地进行，以便对于每个后续的换气过程或多个依次的换气过程，压力区间的位置与压力p1和p2选择性地重新确定。
[0135]
根据一个优选实施例，至少对于后续的换气过程，根据在步骤iii中确定的压力区间的位置和压力区间本身以及由此确定的柔量来确定以下参数中的至少一个：
[0136]-呼吸量v
t
(潮气量)[毫升]，
[0137]-压力p1(例如peep)和压力p2(例如pip)[毫巴]，
[0138]-换气频率f[1/秒]
[0139]-i/e。
[0140]
根据一个有利实施例，至少监测和限制在吸气期间的压力上升(即δp/δt[毫巴/秒])。
[0141]
根据另一有利的实施例，至少监测和限制在呼气期间的压力下降(即δp/δt[毫巴/秒])。
[0142]
优选地监测和限制所述压力上升和压力下降。
[0143]
特别地，压力上升或压力下降的绝对值被限制为最多40mbar/s[毫巴/秒]，特别是最多30mbar/s，优选最多20mbar/s，特别优选最多10mbar/s。
[0144]
具体地，使用横截面为最多30mm2[平方毫米]、特别是最多20mm2的导管对患者进行换气，以供在吸气期间供应的至少一种流体通过。
[0145]
特别地，利用这种较小的横截面(仅经由该管腔进行吸气和呼气)，可以在吸气期间以及呼气期间限制压力上升。
[0146]
特别地，可以在流体排出单元中提供阻力(例如，流动阻力等)，其限制和控制呼气期间的压力下降。
[0147]
对于所提出的换气装置和所描述的方法，特别地类似的情况是，对于待换气患者的至少一个呼吸道所呈现的柔量曲线的子区域被首先确定，并且如果合适的话被另外地推定。为此目的，在输送限定体积v(例如，50或100ml[毫升]；任选地还有v
t
)期间的压力的上升被测量。
[0148]
此外，特别地，peep水平(即，p1和p2中的较低的压力)被随后确定。为了确定随后用以对患者进行换气的peep水平，最初也可以执行分别具有不同的peep水平的多个换气过程。
[0149]
此外，优选地确定pip水平(即，p1和p2中的较高的压力)。为了确定用以随后对患者进行换气的pip水平，最初也可以进行分别具有不同的pip水平的多个换气过程。
[0150]
另外，设定对所讨论的患者的预期的潮气量v
t
。该潮气量v
t
在换气期间可以进一步调整，例如基于对co2水平的监测来进行调整。替代地或附加地，co2水平可能也被换气过程的频率或体积流速影响。
[0151]
特别地，在换气期间控制和监测压力上升和/或压力下降，使得作用在至少一个呼吸道上的剪切应力和能量输入最小化。
[0152]
特别地，所述换气装置和/或所述方法确保了在换气过程期间柔量的绝对值尽可
能大，或者换句话说，特别是：
[0153]
(1)所述换气在如下压力区间内进行，在该压力区间内，所供应的流体体积处于最大值，或者
[0154]
(2)预定体积v或潮气量v
t
的流体的供应或排出在尽可能小的压力区间内进行。
[0155]
本发明还涉及一种用于给患者换气和/或用于操作换气装置、特别是上述换气装置的又一(第三)方法。该换气装置被设置成用于对患者进行换气。
[0156]
该(第三)方法仍针对于患者的换气，其中将实现到患者呼吸道中的最低可能的能量输入。根据本方法，在通过换气装置在患者的肺的吸气期间供应并且在从患者的肺呼气期间排出的流体在患者换气期间被主动且连续地(即，在任何时间点发生)控制。该主动控制包括由换气装置连续改变所供应和所排出的流体的压力。该连续改变的压力尤其是呼吸道内且因此是肺内的压力。该压力可以由传感器经由在换气装置(例如导管)的端部处的测量来确定。该换气装置(例如导管)到达呼吸道中。
[0157]
压力的连续变化尤其导致对在换气过程期间通过换气装置对肺的流体供应速率或从肺部的流体排出速率[毫升/秒]的连续控制。特别地，肺中存在的流体体积v因此被连续地改变。在肺中存在的流体体积的改变期间，通过换气装置对肺的流体供应速率和/或从肺的流体排出速率优选地不改变，因此保持基本上恒定。流体供应速率不一定必须对应于流体排出速率，尽管它也可以具有相同的大小。此外，流体供应速率可以从一个吸气过程到下一个吸气过程变化。这同样(特别是与其无关地)适用于连续呼气过程期间的流体排出速率。
[0158]
特别地，避免了在一段时间内在肺中存在的压力没有变化并且特别是流体体积没有变化的状态。优选地，这样的在肺中存在的压力没有变化和/或特别是流体体积没有变化的时间间隔的长度最多0.5s[秒]，特别是最多0.2s，优选最多0.1s，特别是(仅)涉及流体流动反向的时间点(即，从流体供应到流体排出的过渡，反之亦然)。
[0159]
本发明涉及一种用于对患者进行换气的又一(第三)换气装置。所述换气装置至少包括流体供应单元和流体排出单元，所述流体供应单元和流体排出单元分别适于将流体供应到患者的至少一个呼吸道(即肺或肺部件)中和从该呼吸道排出流体；并且还包括控制装置，该控制装置至少在所述至少一个呼吸道的换气过程(即，通过操作换气装置至少一次供应流体到所述至少一个呼吸道中和至少一次从所述至少一个呼吸道排出流体)期间构造成用于根据v＝f
zp
(p)和v＝f
ap
(p)或根据p＝f
zv
(v)和p＝f
av
(v)来设定呼吸道中的压力p的分布和供应到呼吸道并从呼吸道排出的流体的体积v的分布。换气过程在压力区间内和体积区间内发生；其中，通过使用控制装置，能够以这样的方式设定换气过程，即在供应流体和排出流体时，体积流速f(t)[l/min](任选地随时间变化)在换气过程的持续时间的至少80％、优选地90％内相对于换气过程中的平均体积流速fd最多变化50％，特别是最多25％。
[0160]
体积流速f(t)特别是可以随时间变化，其中特别地，应该设定(优选的)恒定的体积流速f(t)(基于绝对值)。通过将所供应和所排出的流体(即，始终为正值)的总和除以换气过程的持续时间来确定平均体积流速fd。为了设定和控制体积流速f(t)，还可以基于先前的换气过程或基于预设参数(例如，频率和潮气量)来确定平均体积流速。
[0161]
在本发明的范围内已经发现，特别是体积流速f(t)的差值也影响呼吸道吸收的能量。
[0162]
本发明涉及用于给患者换气的又一(第四)换气装置。具有可视化设备的换气装置至少包括流体供应单元和流体排出单元，所述流体供应单元和流体排出单元分别适于将流体供应到患者的至少一个呼吸道(即，肺或肺部件)中以及从该呼吸道排出流体；并且还包括控制装置，该控制装置至少在所述至少一个呼吸道的换气过程(即，通过操作换气装置至少一次向所述至少一个呼吸道供应流体和至少一次从所述至少一个呼吸道排出流体)期间适于确定和设定流体的体积流速f(t)[l/min]。换气过程在压力区间和体积区间内发生；其中，假设患者呼吸道的呼吸道阻力r，控制装置适于根据pw(t)＝r1*(f(t))3+r2*(f(t))2来确定呼吸道的功率损失pw(t)[瓦特]，其中r1＝r[帕斯卡/(m3/s)2]且r2＝r[帕斯卡/(m3/s)](其中单位分别为[帕斯卡/(立方米/秒)2])和[帕斯卡/(立方米/秒)])；其中，可以经由可视化设备在视觉上可辨别地显示以下参数中的至少一个：
[0163]
a)功率损失pw(t)；或
[0164]
b)一段时间内的能量损失e[焦耳]，即pw(t)d
t
的积分，即∫pw(t)dt；或
[0165]
c)功率损耗pw(t)与为给定患者确立的临界功率损失的比率的量度；或
[0166]
d)能量损失e与为给定患者确立的临界能量损失的比率的量度。
[0167]
本文所述的能量损失是指开始提到的输入呼吸道中的能量。目的是最大限度地减少这种能量损失。如上所述，呼吸道阻力r可以通过例如体积描记法确定。
[0168]
特别地，可视化设备包括图形显示区域，例如监视器，所述参数可以经由该图形显示区域显示以便读出。
[0169]
特别地，所述参数可以例如通过一种“交通灯显示器”来示出。可以将所述参数的值分配给能以适当颜色显示的区域(例如，绿色表示“非临界”；黄色表示“中间区域”；红色表示“临界”)。
[0170]
参数a至d中的至少一个优选地可能够与至少一个干预极限相关地显示。“干预极限”特别是参数的某些值；当达到干预极限时，可能需要例如干预或控制。这特别是意味着当参数达到某个值时，经由可视化设备提供指示，以便通知换气装置的操作者或控制装置本身这种情况，或者如果需要的话可以改变参数。
[0171]
本发明涉及用于操作换气装置的(第四)方法。该换气装置被设置成用于对患者进行换气，其中所述换气装置至少包括流体供应单元和流体排出单元，该流体供应单元和流体排出单元分别适于供应流体到患者的至少一个呼吸道(即肺或肺部件)中以及从该呼吸道排出流体；并且还包括控制装置。该方法至少包括以下步骤：
[0172]
a)执行换气过程，包括通过操作换气装置至少一次供应流体到患者的至少一个呼吸道(即肺或肺部件)中以及至少一次从该呼吸道排出流体；其中换气过程发生在压力区间内和体积区间内；
[0173]
b)根据v＝f
zp
(p)和v＝f
ap
(p)或根据p＝f
zv
(v)且p＝f
av
(v)来确定或设定呼吸道中的压力p的分布和供应到呼吸道并从呼吸道排出的流体的体积v的分布；其中，通过使用控制装置，可以这样的方式设定换气过程，即在供应流体和排出流体时，体积流速f(t)[l/min]在换气过程的持续时间的至少80％、优选地90％内相对于换气过程中的平均体积流速fd最多变化50％，特别是最多25％。
[0174]
特别地，换气装置包括可视化设备，其中经由可视化设备可视觉辨别地显示以下参数中的至少一个：
[0175]
a.功率损失pw(t)；或
[0176]
b.一段时间内的能量损失e[焦耳]，即pw(t)dt的积分，即∫pw(t)dt；或
[0177]
c.功率损失pw(t)与为特定患者确立的临界功率损失的比率的量度；或
[0178]
d.能量损失e与为给定患者确立的临界能量损失的比率的量度。
[0179]
本发明涉及用于对患者进行换气的又一(第五)换气装置。该换气装置至少包括流体供应单元和流体排出单元，所述流体供应单元和流体排出单元分别适于将流体供应到患者的至少一个呼吸道(即，肺或肺部件)中以及从该呼吸道排出流体；并且还包括控制装置，该控制装置至少在所述至少一个呼吸道的换气过程(即，通过操作换气装置至少一次向所述至少一个呼吸道供应流体和至少一次从所述至少一个呼吸道排出流体)期间构造成用于根据v＝f
zp
(p)和v＝f
ap
(p)或根据p＝f
zv
(v)和p＝f
av
(v)来设定呼吸道中的压力p的分布和供应到呼吸道以及从呼吸道排出的流体的体积v的分布，其中换气过程在压力区间内和体积区间内发生。通过使用控制装置，可以这样的方式设定换气过程，即在供应流体和排出流体时，压力p[cm h2o]和体积v[ml]的分布的速度的平方(s(t))2(即(s(t))2＝(dp/dt)2+(dv/dt
)2
)在换气过程的持续时间的至少80％、优选90％内相对于换气过程期间的速度的平均平方sd2最多变化300％，优选最多200％。
[0180]
在本发明的范围内，已经发现功率损失p(t)与这里描述的在供应流体和排出流体时压力p[cm h2o]和体积v[ml]的分布的速度的平方(s(t))2成比例。
[0181]
因此，在这种情况下，确定速度的平方(s(t))2，其特别地可以经由换气装置的控制来计算。
[0182]
速度的平方(s(t))2可特别地随时间变化。然而，应特别设定(优选地)恒定速度s(t)。速度的平均平方sd2根据sd2＝(δp/t)2+(δv/t)2来确定，其中δp是换气过程的压力区间，δv是换气过程的体积区间，t是换气过程的持续时间。为了在给定时刻设定和控制换气过程，也可以基于先前的换气过程或基于预设参数(例如，体积流速、peep和pip以及v
t
和频率)来确定速度的平均平方。
[0183]
本发明涉及用于对患者进行换气的又一(第六)换气装置。具有可视化设备的换气装置至少包括流体供应单元和流体排出单元，所述流体供应单元和流体排出单元适于分别将流体供应到患者的至少一个呼吸道中(即，肺部件或肺中)以及用于从该呼吸道排出流体；并且还包括控制装置，该控制装置至少在所述至少一个呼吸道的换气过程(即通过操作换气装置至少一次供应流体到所述至少一个呼吸道中和至少一次从所述至少一个呼吸道排出流体)期间适于确定体积-压力图中的至少一条体积-压力曲线的分布；其中该曲线具有第一曲线区段v＝f
zp
(p)或p＝f
zv
(v)和第二曲线区段v＝f
ap
(p)或p＝f
av
(v)，其中第一曲线区段表示在将流体供应到所述至少一个呼吸道中时供应体积v和压力p的分布，而第二曲线区段表示在从所述至少一个呼吸道排出流体时排出体积v和压力p的分布；其中换气过程在压力区间和体积区间内发生。控制装置适于确定在供应流体时和排出流体时压力p[cm h2o]和体积v[ml]的速度的平方(s(t))2即，(s(t))2＝(dp/dt)2+(dv/dt)2。可以经由可视化设备可视觉辨别地显示以下参数中的至少一个：
[0184]
a)速度s(t)的平方，即(s(t))2；或
[0185]
b)在一段时间内(s(t))2dt的积分，即∫(s(t))2dt；或
[0186]
c)速度的平方(s(t))2与为给定患者确立的临界速度平方的比率的量度；或
[0187]
d)(s(t))2dt的积分与为给定患者确立的该变量的临界值的比率的量度。
[0188]
特别地，可视化设备包括图形显示区域，例如监视器，经由该图形显示区域可以显示所述参数以便读出。
[0189]
特别地，所述参数可以例如通过一种“交通灯显示器”来示出。可以将参数的值分配给能够以适当颜色显示的区域(例如，绿色表示“非临界”；黄色表示“中间区域”；红色表示“临界”)。
[0190]
参数a至d中的至少一个优选地可相对于至少一个干预极限显示。“干预极限”特别是参数的某些值；当达到干预极限时，例如可能需要干预或控制。这特别是意味着当参数达到某个值时，经由可视化设备提供指示，以便换气装置的操作者或控制装置本身被通知这种情况，或者如果需要的话可以改变参数。
[0191]
本发明涉及一种用于操作换气装置的(第五)方法。该换气装置设置成用于对患者进行换气，其中所述换气装置至少包括流体供应单元和流体排出单元，该流体供应单元和流体排出单元分别适于供应流体到患者的至少一个呼吸道(即肺部件或肺)中以及从该呼吸道排出流体；并且还包括控制装置。该方法至少包括以下步骤：
[0192]
a)执行换气过程，包括通过操作换气装置至少一次供应流体到患者的至少一个呼吸道(即肺或肺部)中以及至少一次从该呼吸道排出流体；其中换气过程发生在压力区间内和体积区间内；
[0193]
b)在换气过程期间通过控制装置确定或设定体积-压力图中的至少一条体积-压力曲线的分布；其中该曲线具有第一曲线区段v＝f
zp
(p)或p＝f
zv
(v)，以及第二曲线区段v＝f
ap
(p)或p＝f
av
(v)，其中第一曲线区段代表在将流体供应到所述至少一个呼吸道中时供应体积v和压力p的分布，而第二曲线区段代表在从所述至少一个呼吸道排出流体时排出体积v和压力p的分布；其中，通过使用控制装置，可以这样的方式设定换气过程，即在供应流体和排出流体时，压力p[cm h2o]和体积v[ml]的分布的速度的平方(s(t))2，即(s(t))2＝(dp/dt)2+(dv/dt)2，在换气过程的持续时间的至少80％、优选90％内相对于换气过程期间的速度的平均平方sd2最多变化300％，优选最多200％。
[0194]
特别地，换气装置包括可视化设备；其中，经由可视化设备以可视觉辨别的方式显示以下参数中的至少一个：
[0195]
a)速度s(t)的平方，即(s(t))2；或
[0196]
b)在一段时间内(s(t))2dt的积分，即∫(s(t))2dt；或
[0197]
c)该速度的平方与为给定患者确立的临界速度平方(33)的比率的量度；或
[0198]
d)(s(t))2dt的积分与为给定患者确立的该变量(34)的临界值的比率的量度。
[0199]
关于换气装置(全部的，即从第一换气装置至第六换气装置)和方法(全部的，即从第一方法至第五方法)的说明分别可移用到本发明的相应的其它主题。特别地，对于所述换气装置和方法，所述参数和条件可以彼此组合。特别地，所述参数和条件中的至少一个或一些(或甚至全部)形成对于换气过程(或延续到多个连续换气过程的换气方法)的(联合的)条件。特别地，因此应该以这样的方式执行换气过程，即其对应于针对不同换气装置或方法描述的所有实施例。
[0200]
需要明确指出的是，控制装置也可以独立于换气装置而被保护。控制装置尤其用于调节换气过程。它确立了使用哪些变量以控制换气过程以及由此监测哪些参数(最大/最
小压力，最大/最小体积流速，第一和第二曲线区段的斜率，面积，面积之间的差值等)。
[0201]
作为预防措施，应注意，这里使用的序数(“第一”，“第二”，“第三”......)主要(仅仅)用于区分多个相似的对象、变量或过程；即，特别地，不必然指明这些对象、变量或过程相对于彼此的依赖性和/或顺序。如果依赖性和/或顺序是必要的，则会在本文中明确指出，或是对于研究具体所描述的实施方案的技术人员而言是显而易见的。
附图说明
[0202]
下面参照附图更详细地说明本发明和技术领域。应指出，附图示出了本发明的一个特别优选的实施例变型，但本发明并不局限于该变型。在附图中同样的部件用相同的附图标记表示。在附图中，分别示意性地：
[0203]
图1：示出了换气装置和患者；
[0204]
图2：示出了柔量曲线的分布；
[0205]
图3：在体积-压力图中示出了换气过程的第一图示；
[0206]
图4：在体积-压力图中示出了换气过程的第二图示；
[0207]
图5：示出了第一图，其中相对于时间标绘体积流速；
[0208]
图6：示出了第二图，其中相对于时间标绘体积流速；
[0209]
图7：示出了第三图，其中相对于时间标绘速度的平方；以及
[0210]
图8：示出了第四图，其中相对于时间标绘速度的平方。
具体实施方式
[0211]
图1示出了换气装置1和具有至少一个呼吸道5(即肺)的患者。换气装置1包括流体供应单元2和流体排出单元3，其分别适于将流体4供应到患者的呼吸道5中(进入到肺中或肺部件中)以及从该呼吸道5排出流体4。换气装置1还包括控制装置6，该控制装置在患者的至少一个呼吸道5的换气过程(即，通过操作换气装置1将流体4供应到至少一个呼吸道5中和/或从至少一个呼吸道5排出流体)期间适于根据v＝f
zp
(p)和v＝f
ap
(p)来设定呼吸道5中的压力p 7的分布以及供应到呼吸道5并从呼吸道5排出的流体4的体积v 8的分布。换气装置1经由管腔的导管40连接到患者的呼吸道5，管腔具有管腔横截面41，流体4可以流过该管腔横截面41。因此，换气例如经由单个管腔特别是使用气流换向装置进行。
[0212]
换气装置1具有可视化设备17，其中可以经由该可视化设备17以可视觉辨别的方式显示以下参数中的至少一个：面积20的大小的量度；或在多个换气过程中面积20的变化的量度；或面积20与为给定患者确立的临界面积21的比率的量度；或面积20与为给定患者确立的临界面积21的比率的在多个换气过程中的变化的量度。
[0213]
压力传感器39位于呼吸道5内的导管40上。呼吸道5具有柔量c 25。
[0214]
图2示出了在压力-体积图中的柔量曲线35的分布。压力7被标绘在水平轴线上，而体积8被标绘在竖直轴线上。柔量曲线35的分布将针对每个患者分别确定。另外，分布也可在换气期间改变。
[0215]
柔量25的至少一个值最初在该方法的范围内(即，通过换气装置1)确定，其中下式适用于柔量c 25：c＝δ体积v 8/δp 7，以毫升/毫巴为单位。在此处所示的柔量曲线的子区域中，柔量25的绝对值处于最大值。通过确定或推定柔量曲线25的分布，则可以确定包含
压力p1 36和p2 37的压力区间9的位置，在该压力区间中，可以将潮气量v
t 38的流体4供应到至少一个呼吸道5。这些压力p1 36和p2 37被设置在换气装置1中，以使得至少一个换气过程(即吸气和/或呼气)以在每种情况下在这些压力p1 36和p2 37之间具有潮气量v
t 38的方式进行。
[0216]
图3在体积-压力图中示出了换气过程的第一图示。压力7被标绘在水平轴线上，而体积8被标绘在竖直轴线上。图示的体积-压力曲线示出了在呼吸道5中的体积v 8改变潮气量v
t 38(即一方面是流体4的供应体积v 8、另一方面是流体4的排出体积v 8)时呼吸道5中的压力p 7的分布。该曲线具有第一曲线区段18：v＝f
zp
(p)(从最低压力7和最小体积8延伸到最高压力7和最大体积8的底部曲线)和第二曲线区段19:v＝f
ap
(p)(邻近第一曲线区段18、从最高压力7和最大体积8延伸到最低压力7和最小体积8的顶部曲线)，其中第一曲线区段18表示在将流体4供应到至少一个呼吸道5中时所供应的体积v 8(潮气量v
t 38)和压力p 7的分布，而第二曲线区段19表示在从至少一个呼吸道5排出流体4时所排出的体积v 8(潮气量v
t 38)和压力p 7的分布。
[0217]
在压力p
0 11下存在的第一体积12的变化的量度例如是体积中-压力图中的体积-压力曲线的(在本例中为第一曲线区段18的)第一斜率23。斜率(第一斜率23和第二斜率24)通过相应函数v＝f
zp
(p)和v＝f
ap
(p)的一阶导数——即df
ap
/d(p)(p0)和df
zp
/d(p)(p0)——来确定。
[0218]
已经发现，能够在体积-压力图中表示的体积-压力曲线的在压力p
0 11下的第一曲线区段18的第一斜率23和分别在相同的压力p
0 11下(即压力p
0 11位于压力区间9内)的第二曲线区段19的第二斜率24(即，在排出流体4期间在相同的压力p
0 11下存在的第二体积13的变化的量度的绝对值)应在压力区间9的最大可能范围内具有大致相同的值。
[0219]
控制装置6一方面在将流体4供应到至少一个呼吸道5中期间控制和监测压力分布和体积分布。另一方面，现在还根据该第一曲线区段18的分布来控制和监测流体4从呼吸道5的排出。特别地，这里不允许被动呼气(参见图3)，该被动呼气通常将产生与第一曲线区段18大不相同的第二曲线区段19以及由此较大的面积20。相反地，提出控制装置6还主动监测和控制流体4的排出，其中第二曲线区段19近似于第一曲线区段18的分布(参见图4)。
[0220]
使用这些类型的换气装置和方法的初步测试表明，通过这种换气控制可以至少减少或甚至有效地防止对至少一个呼吸道5的损伤(换气机引起的肺损伤(vili))。
[0221]
控制装置6适于确定压力区间9中的积分f
zp
(p)和f
ap
(p)，并确定压力区间9中的∫f
zp
(p)dp与∫f
ap
(p)dp之间的差值。
[0222]
控制装置6适于执行多个换气过程，在所述多个换气过程中，在压力区间9中的∫f
zp
(p)dp和∫f
ap
(p)dp之间的差值是可控的，其中可以设定该差值与为给定患者确立的临界差值的比率。
[0223]
第一曲线区段18下方的面积和第二曲线区段19下方的面积分别通过f
zp
(p)和f
ap
(p)在压力区间9中的积分——即∫f
zp
(p)dp和∫f
ap
(p)dp——来确定。因此，在压力区间9中的积分f
zp
(p)和f
ap
(p)之间的差值表示由第一曲线区段18和第二曲线区段19包围的面积20。将压力区间9中f
zp
(p)和f
ap
(p)的积分之间的差值和因此由曲线区段18、19包围的面积20视为由呼吸道5吸收的能量e的量度。因此，积分之间的差值(即该面积20)应该尽可能小，以便由呼吸道5吸收的能量e尽可能低。图4示出了以这种方式设定的换气过程。
[0224]
特别地，可以基于例如经验值或呼吸道5的柔量25的确定来为患者确定临界差值，即临界面积21。该临界差值或临界面积21指的是在换气过程期间可以供应给至少一个呼吸道5而不预期对至少一个呼吸道5造成损伤(vili)的能量e的量。临界差值可以是例如在压力区间9中f
zp
(p)和f
ap
(p)的积分之间的差值，其中f
zp
(p)——即在根据图3的图中的第一曲线区段18——描述了以尽可能高的柔量25供应流体4，并且其中f
ap
(p)——即在根据图3的图中的第二曲线区段19——描述了由于被动呼气(即，(仅由)储存在肺和胸部的弹性组织元件中的能量驱动呼气)引起的流体4的排出。因此，图3中的临界差值是曲线区段18、19之间的临界面积21。
[0225]
图4示出了体积-压力图中的换气过程的第二图示。参考对于图3的描述。
[0226]
控制装置6至少在至少一个呼吸道5的一个所示换气过程(即通过操作换气装置1至少一次供应流体4到至少一个呼吸道5中和至少一次从至少一个呼吸道5排出流体4)期间构造成用于根据v＝f
zp
(p)和v＝f
ap
(p)来设定呼吸道5中的压力p 7的分布和供应到呼吸道5并从呼吸道5排出的流体4的体积v 8的分布。换气过程在压力区间9内发生。通过使用控制装置6，可以以这样的方式设定换气过程，即在压力区间9的至少60％上，在供应流体4期间在压力p
0 11下存在的第一体积12的变化的量度的绝对值(即，df
ap
/d(p)(p0))(在压力p
0 11下的第一曲线区段18的第一斜率23)与在排出流体4时在相同的压力p
0 11下存在的第二体积13的变化的量度的绝对值(即，df
zp
/d(p)(p0))(在压力p
0 11下的第二曲线区段19的第二斜率24)的比率的值为至少0.5且最多2.0。
[0227]
这相应地适用于每一体积v
0 14(这里未示出)，其中在体积区间10的至少60％上，在供应流体4期间在体积v
0 14下存在的第一压力15的变化的量度的绝对值(即，df
av
/d(v)(v0))与在排出流体4期间在相同的体积v014下存在的第二压力16的变化的量度的绝对值(即，df
zv
/d(v)(v0))的比率的值为至少0.5且最多2.0。
[0228]
在这种情况下，通过使用控制装置6，以这样的方式设定换气过程：即在压力区间9的至少一部分上，在压力p
0 11下第一曲线区段18的第一斜率的绝对值(即，df
ap
/d(p)(p0))与在相同的压力p
0 11下第二曲线区段19的第二斜率24的绝对值(即df
zp
/d(p)(p0))的比率的值为至少0.5且最多2.0。因此，代数式[df
ap
/d(p)(p0)]/[df
zp
/d(p)(p0)]的结果的绝对值应该为至少0.5且最多2.0。因此，压力p
0 11是在压力区间9内或在压力区间9的一部分内的任意压力7。
[0229]
这里以这样的方式进一步设定换气过程，即在供应流体4期间在压力p
0 11下存在的第一体积12和在排出流体4期间在相同的压力p
0 11下存在的第二体积13最多相差在压力区间9中所供应的或所排出的体积8的20％。
[0230]
这里以这样的方式进一步设定换气过程，即在供应流体4期间在压力p011下存在的第一体积12和在排出流体4期间在相同的压力p011下存在的第二体积13最少相差在压力区间中的(总的)所供应的或所排出的体积8(在这种情况下为潮气量v
t 38)的1％。
[0231]
可以经由可视化设备17可视地显示例如以下参数中的至少一个或一些：面积20的大小的量度；多个换气过程中的面积20的变化的量度；面积20与为给定患者确立的临界面积21(即积分的临界差值)的比率的量度；面积20与为给定患者确立的临界面积21(即积分的临界差值)的比率在多个换气过程中的变化的量度。另外，通过使用可视化设备17并且基于例如根据图3或图4的体积-压力图中的换气过程的显示，曲线区段18、19的斜率23、24可
以由控制装置6或由换气装置1的操作者设定或改变。
[0232]
图4还示出了控制装置6构造成用于根据v＝f
cp
(p)或p＝f
cv
(v)之一针对患者的柔量25确定呼吸道5中的压力p 7的分布以及供应到呼吸道5并从呼吸道5排出的流体4的体积v 8的分布。第一曲线区段18在此对应于柔量25。换气过程可以由控制装置6以这样的方式设定，即在压力区间9的至少60％上，df
ap
/d(p)(p0)(在这种情况下为第二曲线区段19的第二斜率24)和df
zp
/d(p)(p0)(在这种情况下为第一曲线区段18的第一斜率23)中每一个与在压力p
0 11下存在的柔量25的第一体积12的变化的量度的绝对值(即，df
cp
/d(p)(p0))的比率的值为至少0.5且最多2.0。
[0233]
图5示出了第一图，其中相对于时间44描绘了体积流速26。图6示出了第二图，其中相对于时间44描绘了体积流速26。在以下讨论中一起描述图5和6。
[0234]
如上所述，控制装置6构造成用于根据v＝f
zp
(p)和v＝f
ap
(p)或根据p＝f
zv
(v)和p＝f
av
(v)来设定呼吸道5中的压力p 7的分布以及供应到呼吸道5和从呼吸道5排出的流体4的体积v 8的分布，其中换气过程在压力区间9内和体积区间10内发生。图5示出了根据图3的换气过程的体积流速f(t)26。图6示出了根据图4的换气过程的体积流速f(t)26。通过使用控制装置6，现在可以以这样的方式设定换气过程(参见图6)，即在供应流体4和排出流体4时，体积流速f(t)26[l/min](这里用不同的数学符号示出，因此被描绘成相对于零线为0l/min)在换气过程的持续时间的至少80％内相对于换气过程中的平均体积流速fd 42最多变化50％。显然，体积流速f(t)26随时间44变化，其中特别地应设定(优选地)恒定的体积流速f(t)26(基于绝对值)。通过将所供应的和所排出的流体4(即，始终为正值)的总和除以换气过程的持续时间(即，图中的原点与竖直线之间的时间43)来确定平均体积流速fd 43。为了设定和控制体积流速f(t)26，还可以基于先前的换气过程或基于预设参数(例如，频率和潮气量38)来确定平均体积流速fd 43。
[0235]
图7示出了第三图，其中示出了相对于时间44的速度的平方。图8示出了第四图，其中示出了相对于时间44的速度的平方。在下面的讨论中一起描述图7和8。
[0236]
如上所述，控制装置6被构造成用于根据v＝f
zp
(p)和v＝f
ap
(p)或根据p＝f
zv
(v)和p＝f
av
(v)来设定呼吸道5中的压力p 7的分布和供应到呼吸道5并从呼吸道5排出的流体4的体积v 8的分布，其中换气过程在压力区间9内和体积区间10内发生。图7示出了根据图3的换气过程的速度的平方32，即(s(t))2。图8示出了根据图4的换气过程的速度的平方32，即(s(t))2。通过使用控制装置6，可以以这样的方式设定换气过程，即在供应流体4和排出流体4时压力p 7和体积v 8的分布的速度的平方(s(t))
2 32(即，(s(t))2＝(dp/dt)2+(dv/dt)2)在换气过程的持续时间的至少80％内相对于换气过程的速度的平均平方sd243最多变化300％。显然，在图7中存在单个最大值，而在图8中，速度的平方32具有更均匀的分布。这里没有说明单位。然而已经发现，在本文描述的换气技术中，在换气过程期间(时间44)可以实现显著降低的功率损失28并因此实现显著较低的能量损失29。功率损失pw(t)28对应于速度的平方(s(t))
2 32的分布。
[0237]
附图标记列表
[0238]
1 换气装置
[0239]
2 流体供应单元
[0240]
3 流体排出单元
[0241]
4 流体
[0242]
5 呼吸道
[0243]
6 控制装置
[0244]
7 压力p
[0245]
8 体积v
[0246]
9 压力区间
[0247]
10 体积区间
[0248]
11 压力p0[0249]
12 第一体积
[0250]
13 第二体积
[0251]
14 体积v0[0252]
15 第一压力
[0253]
16 第二压力
[0254]
17 可视化设备
[0255]
18 第一曲线区段
[0256]
19 第二曲线区段
[0257]
20 面积
[0258]
21 临界面积
[0259]
22 干预极限
[0260]
23 第一斜率
[0261]
24 第二斜率
[0262]
25 柔量c
[0263]
26 体积流速f(t)
[0264]
27 呼吸道阻力
[0265]
28 功率损失pw(t)
[0266]
29 能量损失e
[0267]
30 临界功率损失
[0268]
31 临界能量损失
[0269]
32 速度的平方(s(t))2[0270]
33 临界速度平方
[0271]
34 变量
[0272]
35 柔量曲线
[0273]
36 压力p1
[0274]
37 压力p2
[0275]
38 潮气量v
t
[0276]
39 压力传感器
[0277]
40 导管
[0278]
41 横截面
[0279]
42 平均体积流速
[0280]
43 速度的平均平方
[0281]
44 时间t