[發(fā)明專利]一種基于二次規(guī)劃的機械通氣中呼吸系統(tǒng)特征估算的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110398228.0
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113181490B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許麗嬙;李德玉;喬惠婷;劉天亞
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: A61M16/00
• 分類號: A61M16/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于一種機械通氣中呼吸系統(tǒng)特征估算的方法，具體涉及一種基于二次規(guī)劃的機械通氣中呼吸系統(tǒng)特征估算的方法，對壓力支持或壓力控制通氣中的呼吸系統(tǒng)特征和患者自主呼吸作用進行估算的方法。其步驟包括，在壓力支持或壓力控制通氣模式下，在患者端采集氣道壓力信號和流量信號，利用得到氣道壓力、流量曲線，先對患者自主呼吸作用的變化趨勢進行預(yù)判，再把患者自主呼吸作用趨勢作為約束條件，進行二次規(guī)劃實現(xiàn)呼吸系統(tǒng)特征和患者作用同時估算。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種機械通氣中呼吸系統(tǒng)特征估算的方法，具體涉及一種基于二次規(guī)劃方法，對壓力支持或壓力控制通氣中的呼吸系統(tǒng)特征和患者作用進行估算的方法。

背景技術(shù)

對于機械通氣的呼吸系統(tǒng)特征估算這一問題，現(xiàn)有的吸氣阻斷法只適用于不存在自主呼吸的情況且無法實時進行，其只能在容量控制模式下進行，需要對患者進行呼吸肌松弛，且會干擾對患者的機械通氣；以最小二乘法為基礎(chǔ)的線性回歸算法以及各類改進可以進行實時的估計但是只適用于不存在自主呼吸的情況；用食道壓法測量食道壓代替呼吸肌的等效壓力或用膈肌電法適用于存在自主呼吸的情況也可以實時監(jiān)測但是有創(chuàng)；要對存在自主呼吸的患者進行實時、無創(chuàng)的呼吸系統(tǒng)特征和患者作用進行估算，雖有研究利用約束優(yōu)化算法開展了探索，但是其對呼吸系統(tǒng)特征和患者作用的約束限于利用生理上最大最小范圍進行約束，或根據(jù)生理知識的一般推測約束患者作用的變化趨勢。

本發(fā)明公開的方法，利用患者端采集的氣道壓力、流量曲線的特征點，對患者作用的變化趨勢進行預(yù)判，聯(lián)合對呼吸系統(tǒng)其他特征的約束，作為二次規(guī)劃的約束條件估算呼吸系統(tǒng)特征和患者作用。使得應(yīng)用于壓力支持或壓力控制通氣模式的二次規(guī)劃算法更加堅強。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明尋求構(gòu)建一種機械通氣中呼吸系統(tǒng)特征估算的方法，通過對氣道壓力、流量波形特征的識別，本發(fā)明提供了一種基于二次規(guī)劃方法，對壓力支持或壓力控制通氣中的呼吸系統(tǒng)特征和患者作用進行估算的方法。

其步驟包括，在壓力支持或壓力控制通氣模式下，在患者端采集氣道壓力信號和流量信號，利用得到的氣道壓力、流量曲線的特征，對患者作用的變化趨勢進行預(yù)判，聯(lián)合對呼吸系統(tǒng)其他特征的約束，作為二次規(guī)劃的約束條件估算呼吸系統(tǒng)特征和患者作用。

進一步，如上所述的氣道壓力信號的采集是在呼吸機以壓力支持或壓力控制通氣模式對患者進行無創(chuàng)通氣的同時，在呼吸機與病患相連的管路上位于患者口端附近設(shè)置壓力傳感器和流量傳感器，采集呼吸系統(tǒng)氣道中的壓力和流量信號；

進一步，如上所述的氣道壓力和流量曲線的特征，是通過壓力傳感器和流量傳感器實時采集到呼吸系統(tǒng)氣道的壓力、流量信號，得到實時的壓力波形、流量波形曲線，對壓力波形曲線和流量波形曲線提取的5個時間點特征，包括壓力上升到平穩(wěn)(A)、平穩(wěn)到下降(B)、下降到平穩(wěn)(C)的拐點，流量波形下降拐點(D)、最低點(E)；

進一步，如上所述的對患者作用的變化趨勢進行預(yù)判，是指假設(shè)患者作用從吸氣時刻開始負向增大，在流量達到下降拐點(D)即流量達正向最大值時，患者的吸氣作用達到最大；然后患者的吸氣作用開始負向減小，在壓力達到上升到平穩(wěn)拐點(A)時歸零；接著在壓力的平穩(wěn)到下降拐點(B)時，患者作用開始正向增大，在流量達到最低點(E)即負向最低點時，患者作用達到最大；然后患者作用開始減小，在壓力下降到平穩(wěn)拐點(C)時歸零。

進一步，如上所述的聯(lián)合對呼吸系統(tǒng)其他特征的約束，作為二次規(guī)劃的約束條件估算呼吸系統(tǒng)特征和患者作用，包括呼吸系統(tǒng)模型、呼吸系統(tǒng)特征和患者作用約束兩方面。利用常用且有效的單彈性腔一階線性呼吸力學(xué)模型；求解后述代價函數(shù)的最小值，代價函數(shù)為實際的口端壓力和由阻力、彈性、患者作用估計值計算的口端壓力之間的分時刻差值的平方和；設(shè)定二次規(guī)劃中的約束條件為：對于阻力、彈性、患者作用的最大最小范圍的約束為生理上最大最小范圍；對于患者作用變化趨勢的約束為前述預(yù)判的患者作用的變化趨勢。

附圖說明

圖1說明了所公開的估算方法的流程。