高頻振蕩通氣過程中的神經觸發支持通氣的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于在自主呼吸患者的正在進行的高頻通氣(HFV)過程中向所述患者提供患者觸發通氣支持的通氣系統。
【背景技術】
[0002]HFV通氣機通過患者回路以從約150次呼吸每分鐘到900次呼吸每分鐘或更多的頻率以及顯著小于在自主呼吸過程中所需的潮氣量的、通常為解剖死腔體積或在解剖死腔體積以下的潮氣量向患者的氣道提供呼吸氣體。這與通常以接近自主呼吸過程中的值的頻率和潮氣量向患者回路提供呼吸氣體的傳統機械通氣機顯著不同。
[0003]HFV通氣機通常包括可以與患者回路的氣體管路的一端以氣體連通的方式連接的振蕩器。回路終止于另一端(如終止于氣管內導管)，以用于連接到患者的氣道。然后驅動振蕩器來振動回路內的氣柱以主動地向患者的氣道提供氣體，并且有時也從患者的氣道抽出氣體。通常，HFV通氣機包括用于向患者提供恒定的、連續的所謂“偏置”流的氣體源。這個偏置流與振蕩路徑相交，并且用于保持(偏置)由HFV通氣機產生的高頻振蕩關于其發生的平均正氣道壓力，并且還將呼出氣體從回路中沖出。氣體通過可以被設計作為低通濾波器的呼氣分支離開回路。在患者應該嘗試自主呼吸的情況下，這樣的系統的偏置源通常不足以向患者提供足夠的氣體。
[0004]US 5165398中公開了減輕這個問題的一種患者通氣機系統。系統包括HFV通氣機和傳統的機械通氣機，HFV通氣機和傳統的機械通氣機連接至患者呼吸回路并且配合操作以在一種操作模式下提供疊加有來自HFV通氣機的高頻振蕩的傳統的低頻率、大潮氣量的容積時間轉換型機械通氣機源。在另一操作模式下，這個系統能夠用作HFV通氣機，傳統的機械通氣機以一定的水平提供連續偏置流以保持恒定壓力。機械壓力調節器設置在患者回路中靠近患者端，其操作以在患者試圖自主呼吸時增加這個連續偏置流并且保持壓力。從而提供了操作的無輔助自主呼吸支持模式。
[0005]EP 1106197公開了能夠提供在高頻振蕩通氣的過程中檢測到的自主呼吸嘗試的輔助支持的HFV通氣系統。這是通過監測HFV通氣機的操作過程中的氣壓或氣流中的一個或二者的變化來實現的，這些變化與該通氣機產生的高頻振蕩無關。因此，能夠檢測自主呼吸嘗試，并且氣體源、優選地傳統機械通氣機能夠被操作以在一定水平上提供呼吸氣體從而輔助所檢測到的自主呼吸嘗試。在檢測到患者的自主呼吸嘗試時，從患者回路中的氣體中減少或去除高頻振蕩，這將通氣系統的操作模式從HFV通氣機的操作模式切換為傳統機械通氣機的操作模式。
[0006]在某些情況下并且在某些類型的呼吸系統中，由于難以精確地識別和測量由HFV通氣機產生的高頻壓力振蕩內由患者的呼吸嘗試造成的流量或壓力的變化，因此所提出的HFV通氣和氣動(流量或壓力)觸發通氣支持的組合可以具有不精確的缺點。此外，其需要所監測的壓力或流量的時間趨勢分析以便使將氣體泄漏或充氣過度誤認為是患者的自主呼吸嘗試的風險最小化。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供在正在進行的高頻通氣(HFV)過程中向自主呼吸患者提供患者觸發支持通氣的改進的或者至少替代的方法。
[0008]這個目的是通過根據權利要求1的通氣系統來實現的。
[0009]根據本發明的第一方面，因此提供了用于在正在進行的高頻通氣(HFV)過程中向自主呼吸患者提供患者觸發支持通氣的通氣系統，包括:
[0010]-氣動單元，該氣動單元用于響應于患者呼吸的嘗試來向患者輸送呼吸氣體；
[0011]-控制單元，該控制單元用于控制由所述氣動單元進行的呼吸氣體的輸送；
[0012]-振蕩器裝置，該振蕩器裝置用于在所述呼吸氣體上疊加高頻振蕩；
[0013]-生物電傳感器裝置，該生物電傳感器裝置被配置成測量表示患者的呼吸嘗試的生物電信號，
[0014]控制單元被配置成基于所述生物電信號、響應于患者的呼吸嘗試來控制呼吸氣體的輸送。
[0015]基于表示患者的呼吸嘗試的生物電信號來控制正在進行的HFV通氣過程中呼吸氣體向患者的輸送表示根據本發明的通氣系統被配置成提供在下文中被稱為HFNAVA的組合HFV和神經觸發支持通氣的新型通氣模式。其與用于在正在進行的HFV通氣過程中提供患者觸發支持通氣的已知通氣系統不同，已知通氣系統全部是基于所監測的壓力和流量的變化來氣動地被觸發的。
[0016]因為有時難以區分由患者的呼吸嘗試造成的流量或壓力變化和由正在進行的HFV通氣造成的流量或壓力變化，因此與使用氣動觸發相比，使用在正在進行的HFV通氣過程中的氣體輸送的神經觸發是具有優勢的。由于根據本發明的通氣系統中用于觸發氣體輸送的生物電信號獨立于由HFV通氣引發的高頻壓力振蕩，因此提供了一種在正在進行的HFV通氣過程中提供準確的支持通氣的更精確并且更魯棒的方法。
[0017]優選地，生物電信號是肌電(EMG)信號，而生物電傳感器裝置是EMG檢測器，例如被配置成測量來自患者的橫膈膜的EMG信號的現有技術中已知的食道導管。
[0018]在本發明的一種實施方式中，通氣系統包括被配置成通過基于由所述EMG檢測器檢測到的EMG信號控制呼吸氣體向患者的輸送來提供神經調節輔助通氣(NAVA)的通氣機。用于在呼吸氣體上疊加高頻振蕩的振蕩器裝置可以被集成到NAVA使能通氣機中或者是以氣體連通的方式與將通氣機與患者相連接的患者回路的吸氣線路或公共線路相連接的外部振蕩單元。
[0019]在另一實施方式中，通氣系統包括具體地用于向患者提供HFV通氣(即高頻小潮氣呼吸)的通氣機，修改HFV使能通氣機使其也能夠響應于表示患者的吸氣嘗試的所監測到的生物電信號來向患者提供低頻大潮氣呼吸，其中HFV通氣的高頻振蕩被疊加到低頻大潮氣呼吸上。
[0020]根據本發明的通氣系統因此可以被配置成將HFV和NAVA(神經調節輔助通氣)組合到在本文中稱為HFNAVA的通氣模式中。在這個模式中，根據基于表示患者自己的呼吸嘗試的EMG信號確定的壓力曲線來向患者提供呼吸氣體，并且在該壓力曲線上疊加高頻壓力振蕩。
[0021]優選地，通氣系統的控制單元被配置成控制響應于患者的呼吸嘗試來向患者輸送正常呼吸的氣動單元和在正常呼吸上疊加高頻振蕩的振蕩器裝置二者。在這個上下文中，“正常呼吸”是以與振蕩器裝置輸送的高頻小潮氣呼吸相比更低的頻率和更大的潮氣量提供的呼吸。由控制單元來控制所述正常呼吸的輸送頻率(即，呼吸率)和潮氣量以滿足由所測量的生物電信號(EMG信號)表示的患者的呼吸需要，表示氣動單元輸送與患者的呼吸嘗試同步并且成比例的呼吸。
[0022]控制單元能夠控制正常呼吸的輸送和高頻振蕩二者的效果是它們能夠以使患者的總通氣滿足由生物電信號表示的患者的呼吸需要的方式來彼此相關地被控制。另一效果是控制單元能夠控制通氣系統在不同的通氣模式一一包括但不限于NAVA(EMG控制通氣)、HFV和HFNAVA--之間切換。
[0023 ]在下文中將詳細描述本發明的其他有利方面。
【附圖說明】
[0024]根據下文中提供的詳細描述以及僅以示例的方式給出的附圖，將更充分地理解本發明。在不同的附圖總，相同的附圖標記對應于相同的元素。
[0025]圖1示出了根據本發明的示例實施方式的用于向患者提供組合的患者觸發支持通氣和HFO通氣的通氣系統。
[0026]圖2示出了圖1中示出的通氣系統的高頻振蕩裝置的替選位置。
[0027]圖3示出了圖1和圖2中的通氣系統的高頻振蕩裝置的另一替選位置和設計。
【具體實施方式】
[0028]本發明試圖解決如何在正在進行的高頻通氣(HFV)過程中向自主呼吸患者提供患者觸發支持通氣的問題。如上所述，HFV是以通常在5Hz至20Hz的頻率范圍內的高頻率輸送非常小的潮氣量的通氣模式。HFV系統中快速波動的壓力使得難以實現支持通氣的精確并且魯棒的氣動觸發。
[0029 ]定義HFO通氣的特征的相關參數包括MAP (平均氣道壓力)、振蕩壓力曲線的振蕩頻率和幅值。如在現有技術中已知的，存在HFV的若干子類別。HFV的一個子類別是高頻振蕩通氣(HFOV)，有時也被稱為主動高頻通氣(HFV-A)。在HFOV中，向患者施加的振蕩壓力曲線在相對于周圍壓力(大氣壓力)的正壓與負壓之間振蕩，這使得吸氣和呼氣二者“主動”并且由此使患者體內的氣體陷閉的風險最小化。應理解的是這個申請的上下文中的HFV不限于任何具體類型的HFV，并且也包括HFOV。
[0030]由本發明通過提供能夠結合神經觸發支持通氣來提供HFV通氣的通氣系統來解決如何向正在進行HFV通氣的自主呼吸患者提供精確并且魯棒的支持通氣的問題。
[0031]在將在下面描述的本發明的一個示例實施方式中，通氣系統被配置成在組合HFV和神經調節輔助通氣(NAVA)的通氣模式下操作，神經調節輔助通氣(NAVA)有時被稱為EMG控制通氣。
[0032]由決定每個呼吸的特征、時序和深淺的大腦的呼吸中樞來控制進行呼吸的活動。呼吸中樞沿著膈神經發送信號，激勵橫膈膜肌肉細胞，導致肌肉收縮和橫膈膜圓頂的下降。因此，氣道中的壓力下降，使空氣的流入氣流進入肺部。
[0033]NAVA是機械通氣的模式，其中橫膈膜的電活動(Edi)被捕捉，被饋送到NAVA使能通氣機并且用于與患者自己的嘗試同步，并且成比例地輔助患者的呼吸。在通氣機和橫膈膜使用同一信號來工作時，橫膈膜與通氣機之間的機械耦合實際上是瞬時的。
[0034]在NAVA中，通常通過測量收縮的橫膈膜的肌電圖(EMG)來感測患者的呼吸嘗試。通過借助于包括電極的陣列的食道導管來測量EMG信號。然后以各種方式來對EMG信號進行處理，并且計算表示Edi的信號。然后以適當的方式與Edi同步并且成比例地控制從通氣機到患者的氣體的提供
[0035]在例如WO1998/48877、W0 1999/62580、W0 2006/131149和TO 2008/131798中描述了 NAVA技術的各種方面。
[0036]圖1示出了根據本發明的示例實施方式的用于在正在進行的HFV通氣過程中向患者3提供神經觸發支持通氣的通氣系統I。
[0037]通氣系統I包括能夠通過一個或更多個氣體連接件7A、7B來連接到一個或更多個氣體源5A、5B的通氣機4。例如，呼吸設備可以連接至用于提供壓縮空氣的第一氣體源和用于提供壓縮氧氣的第二氣體源。來自氣體源5A、5B的氣體的流在由通氣機4的控制單元11控制的氣動單元9中被混合并且被調節成呼吸氣體。除此之外，