一種通過(guò)在軀體表面上從測(cè)量局部曲率以用于監(jiān)控呼吸體積以及在機(jī)械通氣中同步觸發(fā) ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)測(cè)量胸廓運(yùn)動(dòng)，尤其是人體軀干局部曲率變化，從而來(lái) 測(cè)量呼吸體積的傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 本發(fā)明涉及一種用于連續(xù)監(jiān)控患者呼吸，尤其是在加護(hù)病房重病患者的呼吸的方 法和設(shè)備。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，機(jī)械通氣是一種機(jī)械式輔助或替代自主呼吸的方法。該方法涉及 稱為通氣設(shè)備的機(jī)器。機(jī)械通氣主要有兩種類型：1.侵入式通氣，其使用氣管插管術(shù)(將管 子插入鼻子或嘴巴，且進(jìn)入氣管)，以及2.非侵入式通氣，其使用口鼻面罩或口罩。在機(jī)械通 氣中，有必要進(jìn)行潮氣量（Vt，在安靜呼吸期間進(jìn)入肺部或從肺部出來(lái)的氣體量）測(cè)量以確 保足夠的通氣，該測(cè)量可受到漏氣影響，其在使用口鼻面罩時(shí)是一個(gè)非常普遍的嚴(yán)重問(wèn)題。 一種獨(dú)立于漏氣的，直接監(jiān)控患者肺部容量的方法將實(shí)現(xiàn)潮氣量的實(shí)際無(wú)錯(cuò)誤測(cè)量。
[0003] 從1980年的早期開始，已經(jīng)發(fā)展了可提供輔助性機(jī)械通氣的通氣設(shè)備。這些通氣 設(shè)備裝備有用于檢測(cè)患者吸氣用力的開始的氣動(dòng)傳感器。該觸發(fā)機(jī)械的傳感器通過(guò)由患者 吸氣用力產(chǎn)生的氣動(dòng)信號(hào)以及在通氣回路中的測(cè)量，即：壓力，流量來(lái)檢測(cè)吸氣。作為響應(yīng)， 該通氣設(shè)備將輔助患吸氣用力。
[0004] 患者通氣設(shè)備的非同步性稱為機(jī)械輸送呼吸(通氣設(shè)備）和神經(jīng)呼吸用力（患者） 的非耦合。該非同步性施加了呼吸系統(tǒng)的額外壓力，并可增加重病患者的病況。
[0005] 患者通氣設(shè)備非同步性在加護(hù)病房中存在于25%的機(jī)械性通氣患者中。在觸發(fā) 過(guò)程的患者通氣非同步性以以下的形式出現(xiàn)：自動(dòng)觸發(fā)(在沒(méi)有吸氣肌肉收縮的情況下 觸發(fā))，過(guò)度觸發(fā)延遲（吸氣用力和通氣設(shè)備觸發(fā)的開始之間的延遲)，以及非有效用力（用 戶吸氣用力來(lái)觸發(fā)通氣設(shè)備的失敗)。理論上來(lái)說(shuō)，在神經(jīng)活動(dòng)和吸氣開始之間的時(shí)間 延遲約為 20ms (Verbrugghe W, Jorens PG:神經(jīng)調(diào)節(jié)的通氣輔助（Neurally adjusted ventilatory assist):通氣工具或通氣玩具 a (ventilation tool or a ventilation toy?), Respir Care. 201 I Mar;56(3):327-35)。當(dāng)用于肺部模擬器時(shí)，具有觸發(fā)延 遲的氣動(dòng)觸發(fā)工作的機(jī)械通氣設(shè)備可低至50 ms (http://www.hamilton-medical.ch/ clinical-resources/white-papers.html)，但用于患者時(shí)，觸發(fā)延遲達(dá)到 250-550 ms (Spahija J et al.，在壓力支持通氣和神經(jīng)調(diào)節(jié)通氣輔助時(shí)患者-通氣設(shè)備設(shè)備的互 動(dòng)（Patient-ventilator interaction during pressure support ventilation and neurally adjusted ventilatory assist). Crit Care Med. 2010 Feb;38(2):518-26) 直接監(jiān)控患者肺容量的方法將提供了獨(dú)立于漏氣的可變化非氣動(dòng)式觸發(fā)。
[0006] EELV (呼吸末肺部容積)的測(cè)量對(duì)于具有急性肺損傷（ALI)和慢性阻塞性肺部疾病 (COPD)的患者來(lái)說(shuō)，在通氣設(shè)備的設(shè)置中非常重要。EELV相對(duì)于FRC (功能性殘氣量)進(jìn)行 測(cè)量。EELV定義為在由通氣設(shè)備施加的不同水平的呼吸末正壓（PEEP)下的通氣設(shè)備-輔 助的呼吸過(guò)程中呼氣末的肺容量，而FRC是在正常呼吸期間（沒(méi)有通氣設(shè)備）的存在于被動(dòng) 呼氣末時(shí)肺部的氣體體積。當(dāng)Vt的測(cè)量包括肺部容積的相對(duì)測(cè)量，即：在每口呼吸的最小 和最大體積之間的差異，EELV的測(cè)量獨(dú)立于絕對(duì)的肺容積。因此，和Vt不一樣，該EELV監(jiān) 控尤其顯著地受到在機(jī)械通氣的肺部體積測(cè)量過(guò)程中基線漂移的影響。
[0007] 在監(jiān)控肺部體積時(shí)的【背景技術(shù)】 有兩種測(cè)量肺部體積的非氣動(dòng)式方法：呼吸感應(yīng)體積描記術(shù)（RIP)，以及電阻抗體層 成像術(shù)（EIT)。
[0008] 呼吸感應(yīng)體積描記術(shù)（RIP)是一種用于確定胸部體積改變的非侵入式方法。其用 于監(jiān)控潮氣量（Vt)，并檢測(cè)呼氣末肺部體積（EELV)的改變。該方法基于Konno等人的研宄 (Konno K, Mead J·，呼吸過(guò)程中胸腔和腹部的分開的體積變化的測(cè)量（Measurement of the separate volume changes of rib cage and abdomen during breathing) . J Appl Physiol. 1967 Mar; 22 (3) :407-22.),其展示了接近于與胸廓和腹部腔體積改變總和的呼 吸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。
[0009] 呼吸感應(yīng)體積描記術(shù)（RIP) -般由兩個(gè)彈性帶組成，該彈性帶圍繞著胸廓和腹部 用于運(yùn)動(dòng)監(jiān)控。兩個(gè)絕緣的正弦電線圈位于彈性和粘合的傳感器帶內(nèi)。該帶位于腋窩下的 胸廓周圍，并以肚臍的水平圍繞著腹部。它們與振蕩器以及隨后的頻率解調(diào)電子連接，以在 輸出處獲得數(shù)字波形。在吸氣時(shí)，胸廓和腹部的橫截面和增加了線圈的自我感應(yīng)警報(bào)。因 此，電子信號(hào)與胸部和腹部腔的運(yùn)動(dòng)成比例，每條帶產(chǎn)生獨(dú)立的信號(hào)。因此，通過(guò)使用肺活 量計(jì)或呼吸速率描記器（PNT)對(duì)呼吸體積的同時(shí)記錄，這兩個(gè)信號(hào)的總和需要與已知的氣 體體積作出校準(zhǔn)。
[0010] RIP校正的過(guò)程，被認(rèn)為是金標(biāo)準(zhǔn)（Barbosa RC et al.，呼吸感應(yīng)體積描記術(shù) (Respiratory inductive plethysmography):以不同位置評(píng)估的健康志愿者的等體積 操縱校準(zhǔn)和定性診斷校準(zhǔn)之間的對(duì)比研宄（a comparative study between isovolume maneuver calibration and qualitative diagnostic calibration in healthy volunteers assessed in different positions) . J Bras PneumoI. 2012 Apr;38(2): 194-201.)，其包括由于患者數(shù)次執(zhí)行的等容操縱。在等容操縱過(guò)程中，當(dāng)氣道口堵塞時(shí)，主 體自愿地將容積在胸廓和腹部之間進(jìn)行前后移動(dòng)。然而沒(méi)有受過(guò)訓(xùn)練的主體會(huì)覺(jué)得執(zhí)行等 容操縱比較困難。
[0011] 另一個(gè)不需要特別的呼吸操縱的經(jīng)常使用的校準(zhǔn)方式是QDC定性診斷校準(zhǔn)。 該QDC在自然呼吸的5分鐘期間進(jìn)行，并需要主體在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中保持相同的呼吸模 式。QDC僅在用于具有恒定或準(zhǔn)恒定潮氣量的一組呼吸時(shí)才提供了正確的校正因子（De Groote et al.，用于呼吸感應(yīng)體積描記術(shù)的定性診斷校準(zhǔn)的數(shù)學(xué)評(píng)估（Mathematical assessment of qualitative diagnostic calibration for respiratory inductive plethysmography), J Appl Physiol 90: 1025-1030，2001)，對(duì)此和類似的原因，盡管 相對(duì)于使用等容積操作的人來(lái)說(shuō)，患者具有更高的舒適度。QDC的準(zhǔn)確性一般受到質(zhì)疑， 然而，有些作者公開了一種使用RIP的Vt高準(zhǔn)確性的測(cè)量（Valta P et al.，在呼吸模 式測(cè)量以及肺部體積中PEEP-感應(yīng)改變的評(píng)估（Evaluation of Respiratory Inductive Plethysmography in the Measurement of Breathing Pattern and PEEP-Induced Changes in Lung Volume), Chest 1992; 102; 234-238; Blankman P. et al·，機(jī)械通氣 患者中床邊的肺部監(jiān)控（Lung monitoring at the bedside in mechanically ventilated patients)，Curr Opin Crit Care 2012，18:261-266)，其它"差"的精確度的報(bào)道 (Stromberg N.，用于呼吸感應(yīng)呼吸量描記器中自然呼吸校準(zhǔn)方法的錯(cuò)誤分析（Error analysis of a natural breathing calibration method for respiratory inductive plethysmography)，Med Biol Eng Comput. 2001 May;39(3) :310-4. ; Whyte KF，在睡 眠中測(cè)量潮量的呼吸感應(yīng)呼吸量描記器的精確度（Accuracy of respiratory inductive plethysmograph in measuring tidal volume during sleep) . J Appl Physiol. 1991 Nov;71 (5): 1866-71.)"臨床使用的不充足精確度"（Werchowski幾，在呼氣末肺 部體積中的CPAP-誘導(dǎo)改變的感應(yīng)呼吸量描記器測(cè)量（Inductance plethysmography measurement of CPAP-induced changes in end-expiratory lung volume). I Appl Physiol. 1990 Apr;68(4): 1732-8.)或用于在機(jī)械通氣患者中Vt的定量測(cè)量的不