CN109107007B

CN109107007B - 一种智能APRVplus呼吸机通气系统及使用方法

Info

Publication number: CN109107007B
Application number: CN201810753370.0A
Authority: CN
Inventors: 唐雯
Original assignee: Shanghai Minheng Enterprise Consultation Co ltd
Current assignee: Shanghai Minheng Enterprise Consultation Co ltd
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2024-08-02
Anticipated expiration: 2038-07-10
Also published as: CN109107007A

Abstract

本发明涉及一种智能APRVplus呼吸机通气系统及使用方法。一种智能APRVplus呼吸机通气系统，包括吸气回路和呼气回路，还包括微电脑电子控制器及用于检测和控制吸气回路和呼气回路的气路系统；气路系统包括流量传感器、压力传感器、压力释放阀和比例电磁阀；吸气回路上设有流量传感器和压力传感器，呼气回路上设有流量传感器、压力传感器、压力释放阀和比例电磁阀；气路系统与微电脑电子控制器连接，微电脑电子控制器通过流量传感器和压力传感器检测气路系统的呼吸频率、气道压力、气体流量和潮气量的气路系统信息，并通过呼气回路压力释放阀，比例电磁阀对气路系统进行调整。通过上述技术方案，以实现ARDS智能精准、安全、有效肺保护性通气，节约人力物力。

Description

一种智能APRVplus呼吸机通气系统及使用方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种智能APRVplus呼吸机通气系统及使用方法。

背景技术

机械通气应用于各种原因所致的呼吸衰竭及全身麻醉、大手术等的呼吸支持治疗，也用于各种慢性神经-肌肉疾病、心功能不全和各种呼吸系统疾病的康复。随着微电子技术的发展，现代呼吸机的性能和功能日趋完善和提高，通气控制更精准，安全性也越来越高。近十余年随着机械通气理念更新和机械通气技术的普及，现代呼吸机应用于危急重症呼吸衰竭患者的疗效显著改善。但是目前机械通气技术对重度呼吸衰竭患者，尤其是ARDS病人，普遍救治效果仍然不理想，病人预后没有进一步改善。随着对呼吸病理生理认识的不断深入，现代呼吸机技术和功能尚不能满足重症病人的呼吸支持水平要求，仍然存在较多尚待改进的问题：

1、功能比较局限，只能提供通气支持，不能同时动态提供重要的生理指标(如呼末CO₂和氧合指标)，可能导致通气不良反应。

2、目前呼吸机不能根据动态的肺通气和换气指标实时动态调整呼吸机参数，需要医务人员额外检测这些指标，再进行人工调节。不仅费时费力，增加医疗成本，还受人力物力各种条件所限，未及时发现和正确处理，酿成不良事件。

3、目前对呼吸病理生理的深入认识，病人不同病理生理阶段对通气需求和力学特征不同。ARDS病人机械通气过程中需要整合复杂的病理生理信息，实时分析、调整通气参数。这需要熟练掌握机械通气技术并且具有丰富呼吸支持治疗经验的专业人员才能实施。由于专业人员非常有限，同时非常费时费力，导致具有优势的APRV通气模式的应用普遍仅局限于简单基本应用，不能发挥其应有的功能和作用。尤其是近年我们研究证明病理生理导向的APRV通气方案(APRVplus)治疗ARDS，可以有效改善病人预后，由于以上原因，很难普遍推广惠及病人。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种智能APRVplus呼吸机通气系统。

一种智能APRVplus呼吸机通气系统，包括吸气回路和呼气回路，还包括微电脑电子控制器及用于检测和控制吸气回路和呼气回路的气路系统；气路系统包括流量传感器、压力传感器、压力释放阀和比例电磁阀；所述吸气回路上设有流量传感器和压力传感器，所述呼气回路上设有流量传感器、压力传感器、压力释放阀和比例电磁阀(CPAP阀)；所述气路系统与微电脑电子控制器连接，微电脑电子控制器通过流量传感器和压力传感器检测气路系统的呼吸频率、气道压力、气体流量和潮气量的气路系统信息，并通过呼气回路压力释放阀，比例电磁阀对气路系统进行调整。APRVplus智能程序模块与微电脑电子控制器交互通信连接，根据预设程序分析气路系统信息并通过呼气回路压力释放阀，比例电磁阀对气路系统进行调整。

呼吸机通气系统还包括操作面板和显示器，所述操作面板、显示器分别与微电脑电子控制器连接，操作面板用于对微电脑电子控制器进行程序重新设定，所述显示器用于显示吸气呼气回路的通气参数及相关生理学信息。

还包括与微电脑电子控制器连接的血流动力学传感器、血氧传感器、呼末二氧化碳传感器；微电脑电子控制器检测血流动力学传感器、血氧传感器、呼末二氧化碳传感器数据；所述的APRVplus智能程序模块与微电脑电子控制器交互通信连接，根据整合分析气路系统信息并通过呼气回路压力释放阀、比例电磁阀对气路系统进行调整。

所述微电脑电子控制器连接有用于远程控制的云控制模块。

另外本申请提供一种带有本申请所述的通气系统的呼吸机。

本申请还提供了智能APRVplus呼吸机通气系统的使用方法.

呼吸机通气系统的使用方法，包括如下步骤：

(1)微电脑电子控制器通过APRVplus智能程序模块的程序方案,智能调整通气参数,模拟较理想的检测呼吸力学条件,再经所述气路中的流量传感器和压力传感器自动监测采集病人的呼吸力学指标；

(2)微电脑电子控制器通过血流动力学、呼末二氧化碳、经食道或外周脉氧传感器动态采集病人血流动力学、肺通气和换气参数的信息参数；

(3)微电脑电子控制器动态采集呼吸通气参数和呼吸波形也可以动态采集病例系统中的肺部影像学资料，也可采集经控制面板人工输入的生理学参数；

(4)微电脑电子控制器通过APRVplus智能程序模块的程序方案,整合以上病理生理参数和呼吸力学波形，分析设定通气、血流动力学目标；分析计算和设定符合病人病理生理状态的APRV初始参数:气道高压，气道低压,压力释放时间,压力释放频率；

(5)微电脑电子控制器通过APRVplus智能程序模块的程序方案,动态实时采集(1)～(3)所述生理参数信息，并进行整合分析设定通气目标和实时自动调整APRV参数。若仍未达到通气目标，微电脑电子控制器通过显示器自动发出警报和显示问题信息，并提示急救处理思路。

其中，所述步骤(1)呼吸力学指标包括顺应性、气道阻力、平台压。

其中，所述步骤(4)通气目标为氧合、二氧化碳、允许自主呼吸水平、血流动力学。

其中：所述微电脑电子控制器的控制程序包括：

一、初始通气阶段：

第一步：

1.分析采集的生理学参数设定通气目标:氧合\二氧化碳\自主通气量\血流动力学目标；

2.分析计算并设定APRV初始参数：气道高压,气道低压,压力释放时间,压力释放频率；

3.设定报警上下限:呼吸频率\气道压力\分钟通气量\潮气量\氧合\二氧化碳\自主通气量；

第二步：

1.读取呼吸机监测流速时间波形和呼吸参数；

2.根据潮气量是否达标以及呼气末流速占呼气峰流速比例和呼气流速时间曲线的角度进一步自动调整压力释放时间；

第三步：

1.读取呼吸机设监测呼吸参数，自主通气量，呼末CO₂水平；

2.判断自主通气是否达标；若未达标，自动分析以上信息，调整通气设置参数，并发出报警，进一步提示镇痛镇静管理路径；

3.镇痛镇静处理确认后，并且自主通气达标，报警才终止。

二、滴定调整参数阶段：

动态读取分析以下信息：

1.自动检测呼吸力学指标(如顺应性、气道阻力、平台压)；

2.读取呼吸机设置与监测呼吸参数

3.读取病情信息与生理参数(血流动力学/血氧/呼末CO₂/影像学等)

分析以上信息,进行以下调整:

1.调整通气目标:氧合\二氧化碳\自主通气量\血流动力学目标；

2.任何一项未达标，分析调整APRV参数：气道高压,气道低压,压力释放时间,压力释放频率；

3.若自主通气量仍然未达目标，报警提示镇痛镇静管理路径；

4.若血流动力学仍然未达目标；报警提示血流动力学管理路径；

5.若以上均达目标：分析动态读取的参数和信息，按程序逐渐递减APRV参数水平,直至指导SBT试验、撤机。

下面对本发明具体阐述如下：

一种智能APRVplus呼吸机通气系统，包括电路、气路、微电脑电子控制板(微电脑电子控制器)、操作面板、显示器、血流动力学传感器、呼末二氧化碳传感器和经食道或外周脉氧传感器，所述的气路中设有流量传感器和压力传感器，所述的电路中设有电源板和微电脑电子控制板，所述的微电脑电子控制板与电源板、操作面板、显示器、气路和血流动力学、呼末二氧化碳、脉氧传感器分别通信连接；所述的APRVplus智能程序模块与微电脑电子控制器交互通信连接。

使用上述智能APRVplus呼吸机通气系统的通气方法，其包括如下步骤：

(1)微电脑电子控制板通过APRVplus智能程序模块的程序方案,智能调整通气参数,模拟较理想的检测呼吸力学条件,再经所述气路中的流量传感器和压力传感器自动监测采集病人的呼吸力学指标(如顺应性、气道阻力、平台压)。

(2)微电脑电子控制板通过血流动力学、呼末二氧化碳、经食道或外周脉氧传感器动态采集病人血流动力学、肺通气和换气参数的信息参数。

(3)微电脑电子控制板动态采集呼吸通气参数和呼吸波形，同时可以通过云信息技术动态采集病例系统中的肺部影像学资料，也可采集经控制面板人工输入的生理学参数。

(4)微电脑电子控制板通过APRVplus智能程序模块的程序方案,智能整合以上病理生理参数和呼吸力学波形，智能分析设定通气目标(氧合、二氧化碳、自主呼吸水平、血流动力学)；智能分析计算和设定符合病人病理生理状态的APRV初始参数:气道高压,气道低压,压力释放时间,压力释放频率。

(5)微电脑电子控制板通过APRVplus智能程序模块的程序方案,动态实时采集(1)～(3)所述生理参数信息，并进行智能整合分析设定通气目标和实时自动调整APRV参数。若仍未达到通气目标，微电脑电子控制板通过显示器自动发出警报和显示问题信息，并提示急救处理思路。

通过上述本发明的技术方案，应用智能APRVplus呼吸机通气系统，通过APRVplus智能程序模块的程序方案与微电脑电子控制器的交互通信作用，该呼吸机系统智能采集分析病人生理参数信息，智能设定通气目标和实时调整适合病人病理生理状态的通气参数，以实现ARDS智能精准、安全、有效肺保护性通气，节约人力物力，易于普及推广实施，同质化提升各地区ARDS病人的呼吸支持水平，整体改善ARDS病人预后。

附图说明

图1为本发明智能APRVplus呼吸机通气系统的结构示意图；

图2为本发明使用智能APRVplus通气系统的实施方式流程框；

图3为本发明使用智能APRVplus通气系统的程序方案图；

图4为本发明参数初始设置的程序设计方案；

图5为本发明保留部分自主呼吸与镇静深度滴定的程序设计方案；

图6为本发明通气参数智能调整滴定的程序设计方案；

图7为本发明通气参数智能撤离的程序设计方案；

图4-7为智能APRVplus智能预设程序图，其中，APRV：气道压力释放通气；Phigh:气道高压；Plow：气道低压；Tlow：压力释放时间，即低压时间；τ：呼气时间常数；RR:释放频率；RASS评分：镇静深度评估工具；RR：病人呼吸频率；SV：自主呼吸产生的分钟通气量；MV：总分钟通气量；Sedation:镇静；△P(Phigh-Plow)：驱动压；PH：酸碱PH值；PaCO2：动脉血二氧化碳分压；PS：压力支持水平；FiO2：吸入氧浓度；PaO2：动脉血氧分压。

具体实施方式

如图1所示，一种智能APRVplus呼吸机通气系统，包括电路、气路、微电脑电子控制板、操作面板、显示器、APRVplus智能程序模块、血流动力学传感器、呼末二氧化碳传感器和经食道或外周脉氧传感器，所述的气路中设有流量传感器和压力传感器，所述的电路中设有电源板和微电脑电子控制板，所述的微电脑电子控制板与电源板、操作面板、显示器、气路和血流动力学、呼末二氧化碳、脉氧传感器分别通信连接，所述的APRVplus智能程序模块与微电脑电子控制器交互通信连接。电路的电源板为各组件供电，具体电连接关系根据本领域现有技术可以实现。

如图2-7所示，一种使用上述智能APRVplus呼吸机通气系统的通气方法，其包括如下步骤：

(4)微电脑电子控制板通过APRVplus智能程序模块的程序方案(图3-7),智能整合以上病理生理参数和呼吸力学波形，智能分析设定通气目标(氧合、二氧化碳、自主呼吸水平、血流动力学)；智能分析计算和设定符合病人病理生理状态的APRV初始参数:气道高压,气道低压,压力释放时间,压力释放频率。

(5)微电脑电子控制板通过预先设定的程序方案,动态实时采集(1)～(3)所述生理参数信息，并进行智能整合分析设定通气目标和实时自动调整APRV参数。若仍未达到通气目标，微电脑电子控制板通过显示器自动发出警报和显示问题信息，并提示急救处理思路。

第一步：

2.分析计算并设定APRV初始参数：气道高压,气道低压,压力释放时间,释放频率；

第二步：

1.读取呼吸机监测流速时间波形和呼吸参数；

2.根据潮气量是否达标以及呼气末流速占呼气峰流速比例和呼气流速时间曲线的角度进一步自动调整压力释放时间。

第三步：

1.读取呼吸机设监测呼吸参数，自主通气量，呼末CO₂水平；

3.镇痛镇静处理确认后，并且自主通气达标，报警才终止。

4、读取二氧化碳水平、氧合指标、血流动力学指标；

5、判断二氧化碳水平、氧合、血流动力学是否达标；若未达标，自动分析以上病理生理参数，调整通气设置参数，并发出报警，氧合和血流动力学达标或上述处理确认后，报警才终止。

本申请说明书及附图中，APRV：气道压力释放通气；CPAP：持续气道正压；Phigh:气道高压；Plow：气道低压；Tlow：压力释放时间，即低压时间；τ：呼气时间常数；f:压力释放频率；RASS评分：镇静深度评估工具；RR：病人呼吸频率；SV：自主呼吸产生的分钟通气量；MV：总分钟通气量；Sedation:镇静；△P(Phigh-Plow)：驱动压；PH：酸碱PH值；PaCO₂：动脉血二氧化碳分压；PS：压力支持水平；FiO₂：吸入氧浓度；PaO₂：动脉血氧分压。

Claims

1.一种智能APRVplus呼吸机通气系统，包括吸气回路和呼气回路，其特征在于：还包括微电脑电子控制器及用于检测和控制吸气回路和呼气回路的气路系统；气路系统包括流量传感器、压力传感器、压力释放阀和比例电磁阀；所述吸气回路上设有流量传感器和压力传感器，所述呼气回路上设有流量传感器、压力传感器、压力释放阀和比例电磁阀；所述气路系统与微电脑电子控制器连接，微电脑电子控制器通过流量传感器和压力传感器检测气路系统的呼吸频率、气道压力、气体流量和潮气量的气路系统信息，并通过呼气回路压力释放阀，比例电磁阀对气路系统进行调整；

所述微电脑电子控制器通过APRVplus智能程序模块的程序方案,智能整合病理生理参数和呼吸力学波形，智能分析设定通气目标；智能分析计算和设定符合病人病理生理状态的APRV初始参数:气道高压, 气道低压, 压力释放时间, 压力释放频率；动态实时采集生理参数信息，并进行智能整合分析设定通气目标和实时自动调整APRV参数；若仍未达到通气目标，微电脑电子控制器通过显示器自动发出警报和显示问题信息，并提示急救处理思路；

其中，

APRVplus参数初始设置为：

①在VCV状态下，测定呼吸力学参数：平台压、气道阻力、呼吸系统顺应性；

②气道高压Phigh：P high=Pplat，Pplat≤30 cm H₂O；

③气道低压Plow：5cm H₂O ；

④压力释放时间Tlow：

第一步：初始设置为1.0 ~1.5τ, 呼气时间常数τ等于呼吸系统静态顺应性和气道阻力的乘积，肺容积单位L；

第二步：根据呼气流速-时间曲线调整T_low ,使呼气末流速＞50%呼气峰流速PEFR；或呼气流速-时间曲线角度45°；

⑤压力释放频率f：10~14 次/min；

APRVplus参数滴定调整方法为：

对于高碳酸血症：

⑴确保血流动力学是否达到目标

⑵确保镇静深度合适，自主呼吸产生的分钟通气量SV是否达到目标

⑶增加潮气量：

a. 增加驱动压△P（Phigh-Plow）:

增加P high 2cmH₂O/次，上限30cmH₂O；

必要时适度降低P low1～2cmH₂O；

b. 适度延长Tlow0.05～0.1s至>50% PEFR

⑷增加分钟通气量：对于重度高碳酸血症，PH≤7.2，PaCO₂>60mmHg,

a.同步增加 △P（Phigh-Plow）和延长Tlow

b.增加释放频率2次/分，最大25次/分

c.适度增加压力支持水平PS 2～4 cm H₂O

对于低氧血症：

⑴确保血流动力学是否达到目标

⑵增加 Phigh 2cmH₂O/次，最大30cmH₂O;

⑶若没有CO₂潴留，延长Thigh，

a.适度缩短Tlow0.05~0.1s，Tlow>1.0τ; 必要时增加 Plow 2–4 cm H₂O；

b.降低释放频率 2次/分；

⑷联合肺复张或俯卧位；

⑸若伴CO₂潴留，改善肺泡通气：增加△P（Phigh-P low）, 增加释放频率；

⑹若伴随呼吸窘迫，适度增加镇静深度，同时调整参数：增加释放频率，增加△P（Phigh-Plow），保障通气量；呼吸症状、氧合改善后，及时恢复原来参数和镇静水平；

⑺增加FiO₂；

APRVplus的撤离条件为：

若呼吸衰竭诱因已改善，若酸碱度pH≥7.3，动脉血氧分压PaO₂ > 70 mmHg，动脉血氧分压SaO₂> 92%，吸氧浓度FiO₂ ≤ 50%；或达通气氧合目标；

a. 逐步降低 Phigh 2cmH₂O；若降低Phigh起氧合指数下降程度>20%,应恢复原来的Phigh水平；

b. 减少释放频率1-2次/分，延长Thigh；适度增加PS 2cmH₂O/次，PS不超过12cmH₂O；

c. 若Phigh ≤20cmH₂O；每日行SBT试验，进入撤机拔管流程。

2.根据权利要求1所述的呼吸机通气系统，其特征在于：所述微电脑电子控制器预设用于分析气路系统信息的程序，并根据程序通过呼气回路压力释放阀、比例电磁阀对气路系统进行调整。

3.根据权利要求1所述的呼吸机通气系统，其特征在于：呼吸机通气系统还包括操作面板和显示器，所述操作面板、显示器分别与微电脑电子控制器连接，操作面板用于对微电脑电子控制器进行程序重新设定，所述显示器用于显示吸气呼气回路的通气参数及相关生理学信息。

4.根据权利要求1所述的呼吸机通气系统，其特征在于：气路系统还包括与微电脑电子控制器连接的血流动力学传感器、血氧传感器、呼末二氧化碳传感器；微电脑电子控制器检测血流动力学传感器、血氧传感器、呼末二氧化碳传感器数据。

5.根据权利要求1所述的呼吸机通气系统，其特征在于：所述微电脑电子控制器连接有用于远程控制的云控制模块。

6.一种带有权利要求1-5任一所述的智能APRVplus呼吸机通气系统的呼吸机。