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CN108619598B - 一种呼吸机的压力自滴定系统及方法 - Google Patents

一种呼吸机的压力自滴定系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种呼吸机压力自滴定系统及方法，包括呼吸事件监测模块、事件升压模块、气流受限升压模块、压力下调模块和压力调节模块，所述事件升压模块、气流受限升压模块、压力下调模块分别连接呼吸事件监测模块，实时根据呼吸事件监测的结果控制压力调节模块进行压力的调节，所述呼吸事件监测模块用于监测是否有发生呼吸暂停、低通气、打鼾事件；所述压力调节模块用于根据事件升压模块、气流受限升压模块和压力下调模块的控制对呼吸机的压力输出进行调节。本发明简化了手动滴定压力的繁琐过程，更好的保护患者、更准确的输出压力，增加了患者的呼吸舒适感。

Description

一种呼吸机的压力自滴定系统及方法
技术领域
本发明涉及一种呼吸机，尤其涉及的是一种呼吸机的压力自滴定系统及方法。
背景技术
阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(OSAHS，Obstructive sleep apnea hypopneasyndrome)的患者使用正确的持续正压更能有效改善白天嗜睡的症状及健康状况。选择合适的治疗压力是呼吸机有效治疗的基础。接受长期持续气道正压通气治疗前需要确定最合适的治疗压力，这一过程称为“压力滴定”。在睡眠过程中，随着睡眠体位改变以及上气道软组织张力在整夜或不同夜晚间不断变化，甚至随时间的推移，所需的治疗压力都可能发生变化。从长期治疗看，患者体重、生活习惯以及其他疾病状况的改变都可能对所需的治疗压力产生影响。因此需要一个自动滴定系统，通过检测治疗过程中呼吸事件的发生，实时的改变输出压力，应对各种呼吸事件，简化了手动滴定治疗压力的繁琐过程，更好的保护患者、更准确的输出治疗压力，增加了患者的呼吸舒适感。
中国专利申请号为201080009257.3公开的技术文件中，提供了一种向患者提供压力支持的方法，根据患者气道的开放性、睡眠呼吸障碍事件的原因以及患者对提供给患者的气体流的先前压力变化的响应性改变治疗压力，最后滴定出治疗压力；中国专利申请号为201020676343.7公开的技术文件中，提出了一种内建自滴定专家系统的睡眠呼吸机，该呼吸机包括流量压力发生器、流量压力控制单元、参数检测单元以及专家系统，通过流量压力控制器单元发出控制指令以及参数检测单元检测参数并反馈到专家系统，该系统是睡眠呼吸暂停治疗压力滴定的一种自滴定专家系统。
中国专利申请号为201080009257.3公开了一种向患者提供压力支持的方法，该方法详细说明了根据患者气道开放性、睡眠呼吸暂停障碍事件的原因以及患者对提供给患者的气体流的先前压力变化的响应性改变治疗压力滴定治疗压力，但该方法过程很繁琐；中国专利申请号为201020676343.7公开了睡眠呼吸机的一种内建自滴定专家系统，该方法能够通过流量压力发生器、流量压力控制单元、参数检测单元以及专家系统滴定出睡眠呼吸暂停的治疗压力，但该专家系统里的知识库需要众多医学专家的滴定经验，增加了滴定的准备工作。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种呼吸机的压力自滴定系统及方法，旨在解决现有的压力自滴定系统或方法过程繁琐，前期的准备工作量大，无法简化手动滴定压力的繁琐过程的问题。
本发明的技术方案如下：
一种呼吸机的压力自滴定系统，其包括呼吸事件监测模块、事件升压模块、气流受限升压模块、压力下调模块和压力调节模块，所述事件升压模块、气流受限升压模块、压力下调模块分别连接呼吸事件监测模块，实时根据呼吸事件监测的结果控制压力调节模块进行压力的调节，所述呼吸事件监测模块用于监测是否有发生呼吸暂停、低通气、打鼾事件；所述压力调节模块用于根据事件升压模块、气流受限升压模块和压力下调模块的控制对呼吸机的压力输出进行调节。
所述的压力自滴定系统，其所述事件升压模块具体是监测呼吸暂停事件、低通气事件和打鼾事件进行升压操作，所述事件升压模块的升压方法为每2分钟响应一次，且升压方式为直接调至目标压力，2分钟内只会对一次呼吸事件进行升压控制，且是按照事件发生时间先后的优先级进行处理。
一种呼吸机的压力自滴定方法，其包括以下步骤：
步骤S1：启动呼吸机后，控制呼吸机迅速上升到设定的最小压力值；
步骤S2：实时监测当前的睡眠呼吸事件；
步骤S3：实时判断当前是否存在呼吸事件，若当前存在睡眠呼吸事件，则根据睡眠呼吸事件的类型，选择事件升压模块或者气流受限升压模块进行压力上调控制；若当前没有睡眠呼吸事件则执行下一步骤；
步骤S4：判断当前滴定的压力是否大于设定的压力，若大于，则启动压力下调模块进行降压；若滴定的压力等于设定的压力，则保持当前滴定压力；
步骤S5：事件升压模块、气流受限升压模块升压或压力下调模块降压后，执行步骤S2。
本发明的有益效果：本发明通过事件升压系统、气流受限升压系统以及压力下调系统实时根据呼吸事件监测的结果调节压力，简化了手动滴定压力的繁琐过程，更好的保护患者、更准确的输出压力，增加了患者的呼吸舒适感。
附图说明
图1是本发明呼吸机压力自滴定方法的流程框图。
图2是本发明中的事件升压方法流程框图。
图3是本发明中的压力下调方法流程框图。
图4是本发明中的压力下调模块下调压力的方法流程框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供的压力自滴定系统的压力控制过程是一个动态变化过程，需要始终监测呼吸事件的发生情况，并且实时调节压力，适应患者压力的需求，具体包括：呼吸事件监测模块、事件升压模块、气流受限升压模块、压力下调模块和压力调节模块。其中，所述事件升压模块、气流受限升压模块、压力下调模块分别连接呼吸事件监测模块，实时根据呼吸事件监测的结果控制压力调节模块进行压力的调节。
所述呼吸事件监测模块用于监测是否有发生呼吸暂停、低通气、打鼾事件。
所述事件升压模块用于对各种呼吸事件识别算法传递的参数进行升压控制，其中，所述事件升压模块的升压方法为每2分钟响应一次，且升压方式为直接调至目标压力。2分钟内只会对一次呼吸事件进行升压控制，且是按照事件发生时间先后的优先级进行处理。
本发明所述呼吸事件包括但不限于呼吸暂停事件、低通气事件和打鼾事件，本在具体实施方式中仅以上述三种呼吸事件进行详细说明。
所述气流受限升压模块用于在呼吸气流受限的情况下进行升压控制，其中，所述气流受限升压模块的升压方法为每1分钟响应一次，且升压方式为直接调至目标压力。
所述压力下调模块用于在监测到无呼吸事件发生时依据设定的压力下调当前的压力。
所述压力调节模块用于根据事件升压模块、气流受限升压模块和压力下调模块的控制对呼吸机的压力输出进行调节。
所述事件升压模块主要是针对呼吸暂停、低通气、打鼾等呼吸事件。
其中，当所述呼吸暂停事件发生时：如果发生呼吸暂停事件的时间大于一定时间则将触发检测信号，同时改变压力。
呼吸暂停的压力增压量表达式为：
Papn＝2*(napn+500)/Napn,maxcmH2O
式中，Papn为呼吸暂停时需要改变的压力，napn为系统检测呼吸暂停的点数，Napn,max为上限点数；若计算得到的升压值Papn<0.8cmH2O，则固定最低升压为0.8cmH2O；若计算得到的升压值Papn>2cmH2O，则固定最高升压为2cmH2O；总体上来说，呼吸暂停的时间在10s到120s之间，则压力按上述公式变化，增加压力的范围为0.8cmH2O～2cmH2O。
其中，当所述低通气事件发生时：压力以1cmH2O每分钟的速率增加。
其中，当所述打鼾事件发生时：压力升压按照打鼾指数进行，升压量表达式为：
Psno＝1.5*ηsnocmH2O
式中，Psno是打鼾升压量，ηsno是打鼾指数，变化范围为0到1。在增压过程中连续检测到3次打鼾事件增加压力，且每次打鼾指数增加0.1，不发生打鼾则会降低0.1，连续两次或多次打鼾情况下，打鼾指数累加。
所述气流受限升压模块与事件升压模块类似，当发生气流受限呼吸事件时，实时计算升压值，并输出压力，气流受限升压模块独立于事件升压模块，可同时进行。
气流受限升压模块每隔1分钟响应一次，且升压方式为直接调至目标压力，升压量表达式为：
Plim＝(0.08-λlim)/0.08cmH2O
式中，Plim是气流受限时升压量，λlim为气流受限指数，变化范围在0至0.07。
所述压力下调模块以Pdec的速率下调压力，表达式为：
Pdec＝0.1*(Pset-Pmin)/(Pmax-Pmin)cmH2O/Min (4)
式中，Pset为当前压力，Pmin为设置的最小压力，Pmax为最大压力；即当设定压力与最小压力相差越大，那么其下调速率也越大，最大为0.1cmH2O/Min。
在启动压力自滴定系统前，先设定压力自滴定系统的最小压力值、最大压力值以及正常压力值；其中，“最小压力”是过程中压力能达到的最小值；“最大压力”是指压力能达到的最大值；“压力”是滴定过程中无呼吸事件发生时的压力。
参见图2，本发明在上述压力自滴定系统基础上提供对应的自滴定方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：启动呼吸机后，控制呼吸机迅速上升到设定的最小压力值；
步骤S2：实时监测当前的睡眠呼吸事件；
步骤S3：实时判断当前是否存在呼吸事件，若当前存在睡眠呼吸事件，则根据睡眠呼吸事件的类型，选择事件升压模块或者气流受限升压模块进行压力上调控制；若当前没有睡眠呼吸事件则执行下一步骤；
步骤S4：判断当前滴定的压力是否大于设定的压力，若大于，则启动压力下调模块进行降压；若滴定的压力等于设定的压力，则保持当前滴定压力；
步骤S5：事件升压模块、气流受限升压模块升压或压力下调模块降压后，执行步骤S2，直至停止过程。
参见图3，所述呼吸机压力自滴定系统中的事件升压模块的升压方法包括以下步骤：
步骤S1’：监测当前的睡眠呼吸事件，包括呼吸暂停、低通气、打鼾；
步骤S2’：若无睡眠呼吸事件发生，则结束升压；
步骤S3’：若有睡眠呼吸事件发生，则根据当前的睡眠呼吸事件计算升压值；
步骤S4’：将滴定的压力输出；
步骤S5’：回到步骤S1’。
在升压稳定后，由于事件升压导致压力过高，引起患者不适，需要启动压力下调模块及时减少压力，直至呼吸事件不发生则不再减小压力。
参见图4，所述呼吸机压力自滴定系统中的压力下调模块下调压力的方法流程为：
步骤S1”：监测当前的睡眠呼吸事件，包括呼吸暂停、低通气、打鼾、气流受限；
步骤S2”：若有睡眠呼吸事件发生，则停止降压；
步骤S3”：若无睡眠呼吸事件发生，则根据当前睡眠呼吸事件计算降压值；
步骤S4”：输出新的压力，并与设定压力进行比较；
步骤S5”：若新的压力等于设定的压力，则保持当前的滴定压力为压力，
步骤S6”：若新的压力大于设定的压力，则回到步骤S1”。
当患者出现呼吸暂停、低通气、打鼾等呼吸事件时，压力自滴定系统启动事件升压系统，以不同的升压速率升压，直至呼吸事件结束；当患者出现气流受限呼吸事件时，启动气流受限升压系统，升高压力，直至气流受限事件结束；事件升压系统独立于气流受限升压系统。当呼吸事件结束后，启动压力下调系统，逐渐降低压力，使患者呼吸更舒畅。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种呼吸机的压力自滴定系统，其特征在于，包括呼吸事件监测模块、事件升压模块、气流受限升压模块和压力调节模块，压力调节模块包括压力下调模块，所述事件升压模块、气流受限升压模块、压力下调模块分别连接呼吸事件监测模块，实时根据呼吸事件监测的结果控制压力调节模块进行压力的调节，所述呼吸事件监测模块用于监测是否有发生呼吸暂停、低通气、打鼾事件；所述压力调节模块用于根据事件升压模块、气流受限升压模块和压力下调模块的控制对呼吸机的压力输出进行调节，当患者出现呼吸暂停、低通气、打鼾呼吸事件时，压力自滴定系统启动事件升压模块，以不同的升压速率升压，直至呼吸事件结束；当患者出现气流受限呼吸事件时，启动气流受限升压模块，升高压力，直至气流受限事件结束；事件升压模块独立于气流受限升压模块；当呼吸事件结束后，启动压力下调模块，逐渐降低压力，所述压力下调模块下调压力的方法为：
P dec =0.1*(P set -P min)/(P max-P min)cmH 2 O/Min，
式中，P set 为当前压力，P min为设置的最小压力，P max为最大压力；当设定压力与最小压力相差越大，其下调速率越大，最大为0.1cmH 2 O/Min；
所述气流受限升压模块检测到气流受限呼吸事件时，实时计算升压值，并输出压力，气流受限升压模块独立于事件升压模块进行升压，其升压方法为每1分钟响应一次，且升压方式为直接调至目标压力，具体的升压压力计算公式为：P lim= (0.08-λ lim)/0.08cmH 2 O，
式中，P lim是气流受限时升压量，λ lim为气流受限指数，变化范围在0至0.07。
2.根据权利要求1所述的压力自滴定系统，其特征在于，所述事件升压模块具体是监测呼吸暂停事件、低通气事件和打鼾事件进行升压操作，所述事件升压模块的升压方法为每2分钟响应一次，且升压方式为直接调至目标压力，2分钟内只会对一次呼吸事件进行升压控制，且是按照事件发生时间先后的优先级进行处理。
3.根据权利要求1或2所述的压力自滴定系统，其特征在于，所述事件升压模块检测到呼吸暂停事件时，若发生呼吸暂停事件的时间大于一定时间则将触发检测信号，并按照设定的公式改变压力，所述设定公式为：P apn =2*(n apn +500)/N apn,max cmH 2 O，
式中，P apn 为呼吸暂停时需要改变的压力，n apn 为系统检测呼吸暂停的点数，N apn,max 为上限点数；若计算得到的升压值P apn ＜0.8cmH 2 O，则固定最低升压为0.8cmH 2 O；若计算得到的升压值P apn ＞2cmH 2 O，则固定最高升压为2cmH 2 O。
4.根据权利要求3所述的压力自滴定系统，其特征在于，呼吸暂停的时间在10s到120s之间，压力按上述公式变化，增加压力的范围为0.8cmH 2 O ~2cmH 2 O。
5.根据权利要求1或2所述的压力自滴定系统，其特征在于，所述事件升压模块检测到低通气事件时，压力以1cmH 2 O每分钟的速率增加。
6.根据权利要求1或2所述的压力自滴定系统，其特征在于，所述事件升压模块检测到打鼾事件时，压力按照打鼾指数进行升压，具体升压量表达式为：P sno =1.5*η sno cmH 2 O，
式中，P sno 是打鼾升压量，η sno 是打鼾指数，变化范围为0到1，连续检测到3次打鼾事件增加压力，连续两次或多次打鼾情况下打鼾指数累加，且每次打鼾打鼾指数较前次打鼾指数增加0.1，不发生打鼾则打鼾指数会较前次打鼾指数降低0.1。
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