СИСТЕМА И СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСТЯЖИМОСТИ ЛЕГКИХ У СУБЪЕКТА, САМОСТОЯТЕЛЬНО ОСУЩЕСТВЛЯЮЩЕГО ВЕНТИЛЯЦИЮ Российский патент 2015 года по МПК A61B5/08 A61M16/00 

[01] Изобретение относится к количественному определению растяжимости легких у субъекта, самостоятельно осуществляющего вентиляцию.

[02] Известны системы для количественного определения (например, измерения, оценки и т.д.) растяжимости легких у субъектов. Такие системы включают вентиляционные системы, выполненные с возможностью полной механической вентиляции субъектов. Эти системы можно реализовать, например, для субъектов, которые не способны к самостоятельной вентиляции.

[03] Количественное определение растяжимости легких у субъекта, самостоятельно осуществляющего вентиляцию, отчасти зависит от давления мышц диафрагмы во время дыхания. По существу, некоторые системы, выполненные для количественного определения растяжимости легких у субъектов, самостоятельно не осуществляющих вентиляцию, требуют реализации ремня для измерения усилия или некоторого другого датчика, который обеспечивает непосредственное измерение давления мышц диафрагмы. Другие системы, выполненные с возможностью количественного определения растяжимости легких у субъектов, самостоятельно осуществляющих вентиляцию, требуют предписывать и/или указывать субъекту контролировать давление мышц диафрагмы вручную. Однако типично это требует выполнения субъектом и/или врачом специального маневра, который в случае неточного выполнения, может отрицательно влиять на точность и/или аккуратность оценки растяжимости легких.

[04] Один аспект изобретения относится к системе, выполненной с возможностью количественного определения растяжимости легких субъекта, который по меньшей мере частично самостоятельно осуществляет вентиляцию. В одном из вариантов осуществления система содержит устройство поддержания давления, один или несколько датчиков и один или несколько процессоров. Устройство поддержания давления выполнено с возможностью генерации потока пригодного для дыхания газа под давлением, подлежащего доставке в дыхательные пути субъекта, который по меньшей мере частично самостоятельно осуществляет вентиляцию. Один или несколько датчиков выполнены с возможностью генерации одного или нескольких выходных сигналов, несущих информацию об одном или нескольких параметрах потока пригодного для дыхания газа под давлением. Один или несколько процессоров функционально связаны с устройством поддержания давления и одним или несколькими датчиками и выполнены с возможностью исполнения одного или нескольких компьютерных программных модулей. Один или несколько компьютерных программных модулей содержат модуль управления, модуль давления и модуль растяжимости. Модуль управления выполнен с возможностью управления устройством поддержания давления, чтобы корректировать давление потока пригодного для дыхания газа под давлением во время серии последовательных вдохов субъекта. Модуль давления выполнен с возможностью определения давления, до которого поток пригодного для дыхания газа под давлением следует корректировать посредством модуля управления во время вдохов субъекта во время серии последовательных вдохов так, что для первого вдоха давление корректируют до первого давления, и для второго вдоха, ближайшего по времени к первому вдоху, давление корректируют до второго давления, которое отличается от первого давления, где модуль давления случайно или псевдослучайно определяет одно или несколько из (i) положение первого вдоха и второго вдоха в серии вдохов, (ii) первое давление, (iii) второе давление или (iv) разность давлений между первым давлением и вторым давлением. Модуль растяжимости выполнен с возможностью количественного определения растяжимости легких субъекта на основе разности между первым давлением и вторым давлением и одного или нескольких выходных сигналов, генерируемых одним или несколькими датчиками во время первого вдоха и второго вдоха.

[05] Другой аспект изобретения относится к способу количественного определения растяжимости легких субъекта, который по меньшей мере частично самостоятельно осуществляет вентиляцию. В одном из вариантов осуществления способ включает доставку потока пригодного для дыхания газа под давлением в дыхательные пути субъекта, который по меньшей мере частично самостоятельно осуществляет вентиляцию; генерацию одного или нескольких выходных сигналов, несущих информацию об одном или нескольких параметрах потока пригодного для дыхания газа под давлением; определение давлений, до которых поток пригодного для дыхания газа под давлением следует корректировать во время серии последовательных вдохов субъекта, включая определение первого давления для первого вдоха и определение второго давления для второго вдоха, ближайшего по времени к первому вдоху, так, что одно или несколько из (i) положения первого вдоха и второго вдоха в серии вдохов, (ii) первого давления, (iii) второго давления или (iv) разности давлений между первым давлением и вторым давлением определяют случайно или псевдослучайно; коррекцию давления потока пригодного для дыхания газа под давлением до определяемых давлений во время серии последовательных вдохов; и количественное определение растяжимости легких субъекта на основе разности между первым давлением и вторым давлением и одного или нескольких выходных сигналов, генерируемых во время первого вдоха и второго вдоха.

[06] Другой аспект изобретения относится к системе, выполненной с возможностью количественного определения растяжимости легких субъекта, который по меньшей мере частично самостоятельно осуществляет вентиляцию. В одном из вариантов осуществления система содержит средство для доставки потока пригодного для дыхания газа под давлением в дыхательные пути субъекта, который по меньшей мере частично самостоятельно осуществляет вентиляцию; средство для генерации одного или нескольких выходных сигналов, несущих информацию об одном или нескольких параметрах потока пригодного для дыхания газа под давлением; средство для определения давлений, до которых поток пригодного для дыхания газа под давлением следует корректировать во время серии последовательных вдохов субъекта, включающее средство для определения первого давления для первого вдоха и определения второго давления для второго вдоха, ближайшего по времени к первому вдоху, так, что одно или несколько из (i) положения первого вдоха и второго вдоха в серии вдохов, (ii) первого давления, (iii) второго давления или (iv) разности давлений между первым давлением и вторым давлением определяют случайно или псевдослучайно; средство для коррекции давления потока пригодного для дыхания газа под давлением до определяемых давлений во время серии последовательных вдохов; и средство для количественного определения растяжимости легких субъекта на основе разности между первым давлением и вторым давлением и одного или нескольких выходных сигналов, генерируемых во время первого вдоха и второго вдоха.

[07] Эти и другие цели, признаки и характеристики настоящего изобретения, а также способы функционирования и функции связанных элементов структуры и сочетания частей и экономичность производства станут более понятны после рассмотрения следующего описания и приложенной формулы изобретения в отношении сопроводительных чертежей, которые все вместе формируют часть этого описания, где одинаковые номера позиции обозначают соответствующие части на различных фигурах. Следует ясно понимать, что рисунки служат только цели иллюстрирования и описания, но не ограничения изобретения. Кроме того, следует понимать, что структурные признаки, представленные или описанные в настоящем документе в любом одном из вариантов осуществления, также можно использовать в других вариантах осуществления. Тем не менее, следует ясно понимать, что рисунки служат только цели иллюстрирования и описания и не предназначены в качестве определения границ изобретения. Как используют в описании и формуле изобретения, формы единственного числа включают формы множественного числа, если в контексте явно не указано иное.

[08] На Фиг.1 проиллюстрирована система, выполненная с возможностью количественного определения растяжимости легких субъекта, который по меньшей мере частично самостоятельно осуществляет вентиляцию, по одному или нескольким вариантам осуществления изобретения.

[09] На фиг.2 проиллюстрирован график зависимости давления потока пригодного для дыхания газа под давлением от времени в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления изобретения.

[10] На фиг.3 представлено схематическое изображение цепи вентиляции легких по одному или нескольким вариантам осуществления изобретения.

[11] На фиг.4 проиллюстрирован график зависимости разности объемов от времени в течение вдоха в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления изобретения.

[12] На фиг.1 проиллюстрирована система 10, выполненная с возможностью количественного определения растяжимости легких субъекта 12, который по меньшей мере частично самостоятельно осуществляет вентиляцию. Количественное определение растяжимости легких может представлять собой оценку, измерение и/или приблизительное измерение. Количественное определение растяжимости легких посредством системы 10 можно надстроить над стандартными системами для количественного определения растяжимости легких субъектов, самостоятельно осуществляющих вентиляцию, в которых система 10 может количественно определять растяжимость легких относительно аккуратно без ремня для измерения усилия или другого внешнего воспринимающего устройства, которое непосредственно измеряет давление мышц диафрагмы. Количественное определение растяжимости легких может представлять собой эффективный инструмент при оценке состояния здоровья субъекта 12, включая обнаружение задержки жидкости, связанной с развитием острой застойной сердечной недостаточности. В одном из вариантов осуществления система 10 содержит одно или несколько устройств 14 поддержания давления, электронный накопитель 16, пользовательский интерфейс 18, один или несколько датчиков 20, процессор 22 и/или другие компоненты.

[13] В одном из вариантов осуществления устройство 14 поддержания давления выполнено с возможностью генерации потока пригодного для дыхания газа под давлением для доставки в дыхательные пути субъекта 12. Устройство 14 поддержания давления может управлять одним или несколькими параметрами потока пригодного для дыхания газа под давлением (например, скорость потока, давление, объем, влажность, температура, состав и т.д.) для терапевтических целей или для других целей. В качестве неограничивающего примера, устройство 14 поддержания давления можно выполнить с возможностью управления давлением потока пригодного для дыхания газа под давлением, чтобы обеспечить поддержание давления в дыхательных путях субъекта 12. Устройство 14 поддержания давления может содержать устройство поддержания положительного давления, такое как, например, устройство, описанное в патенте США 6105575, который включен, таким образом, в качестве ссылки в полном объеме.

[14] Устройство 14 поддержания давления можно выполнить с возможностью генерации потока пригодного для дыхания газа под давлением в соответствии с одним или несколькими режимами. Неограничивающим примером такого режима является Постоянное положительное давление в дыхательных путях (CPAP). CPAP использовали в течение многих лет, и доказана его полезность при содействии регулярному дыханию. Другим режимом для генерации потока пригодного для дыхания газа под давлением является Положительное давление воздуха при вдохе (IPAP). Одним из примеров режима IPAP является режим двухуровневого положительного давления воздуха (BIPAP®). В режиме двухуровневого положительного давления воздуха пациенту подают два уровня положительного давления воздуха (HI и LO). Предусмотрены другие режимы генерации потока пригодного для дыхания газа под давлением. В целом, синхронизацией HI и LO уровней давления управляют так, что HI уровень положительного давления воздуха доставляют субъекту 12 во время вдоха, и LO уровень давления доставляют субъекту 12 во время выдоха.

[15] Поток пригодного для дыхания газа под давлением доставляют в дыхательные пути субъекта 12 через интерфейс 24 субъекта. Интерфейс 24 субъекта выполнен с возможностью передачи потока пригодного для дыхания газа под давлением, генерируемого устройством 14 поддержания давления, в дыхательные пути субъекта 12. По существу, интерфейс 24 субъекта содержит трубопровод 26 и устройство 28 интерфейса. Трубопровод несет поток пригодного для дыхания газа под давлением в устройство 28 интерфейса, а устройство 28 интерфейса доставляет поток пригодного для дыхания газа под давлением в дыхательные пути субъекта 12. Некоторые примеры устройства 28 интерфейса могут включать, например, эндотрахеальную трубку, носовую канюлю, трахеотомическую трубку, носовую маску, носовую/ротовую маску, полнолицевую маску, маску на все лицо или другие устройства интерфейса, которые соединяют поток газа с дыхательными путями субъекта. Настоящее изобретение не ограничено этим примерами и предусматривает доставку потока пригодного для дыхания газа под давлением субъекту 12 с использованием любого интерфейса субъекта.

[16] В одном из вариантов осуществления электронный накопитель 16 содержит электронную среду хранения, которая электронно хранит информацию. Электронная среда хранения электронного накопителя 16 может содержать системный накопитель, который предоставлен встроенным (т.е. по существу несъемным) в систему 10, и/или съемный накопитель, который можно разъемно соединять с системой 10, например, через порт (например, порт USB, порт Firewire и т.д.) или привод (например, привод дисков и т.д.). Электронный накопитель 16 может содержать одну или несколько оптически считываемых сред хранения (например, оптические диски и т.д.), магнитно считываемых сред хранения (например, магнитную ленту, магнитный жесткий диски, гибкий диск и т.д.), основанную на электрических зарядах среду хранения (например, EEPROM, RAM и т.д.), твердотельную среду хранения (например, флеш-диск и т.д.), и/или другую электронно-читаемую среду хранения. Электронный накопитель 16 может хранить программные алгоритмы, информацию, определяемую процессором 22, информацию, получаемую через пользовательский интерфейс 18, и/или другую информацию, которая позволяет системе 10 функционировать должным образом. Электронный накопитель 16 может представлять собой (в целом или частично) отдельный компонент внутри системы 10, или электронный накопитель 16 можно предоставить (в целом или частично) встроенным в один или несколько других компонентов системы 10 (например, устройство 14, пользовательский интерфейс 18, процессор 22 и т.д.).

[17] Пользовательский интерфейс 18 выполнен с возможностью предоставления интерфейса между системой 10 и субъектом 12, посредством которого субъект 12 может предоставлять информацию системе 10 и получать информацию от системы 10. Это позволяет данные, результаты и/или инструкции и любые другие передаваемые элементы, совместно обозначаемые как «информация», передавать между субъектом 12 и одним или несколькими из устройства 14, электронного накопителя 16 и/или процессора 22. Примеры устройства интерфейса, подходящие для включения в пользовательский интерфейс 18, включают кнопочную панель, кнопки, переключатели, клавиатуру, ручки, рычаги, экран дисплея, чувствительный к прикосновению экран, громкоговорители, микрофон, световой индикатор, слышимый сигнал тревоги, принтер и/или другие устройства интерфейса. В одном из вариантов осуществления пользовательский интерфейс 18 содержит множество отдельных интерфейсов. В одном из вариантов осуществления пользовательский интерфейс 18 содержит по меньшей мере один интерфейс, который предоставлен встроенным в устройство 14.

[18] Следует понимать, что также предусмотрены настоящим изобретением другие способы соединения, проводные или беспроводные, такие пользовательский интерфейс 18. Например, настоящее изобретение предусматривает, что пользовательский интерфейс 18 можно встроить в интерфейс съемного накопителя, предоставленный посредством электронного накопителя 16. В этом примере информацию можно загружать в систему 10 со съемного накопителя (например, смарт-карты, флеш-диска, съемного диска и т.д.), который позволяет пользователю(ям) адаптировать реализацию системы 10. Другие образцовые устройства ввода и способы, адаптированные для использования с системой 10 в качестве пользовательского интерфейса 18, включают в качестве неограничивающих примеров порт RS-232, РЧ канал, ИК канал, модем (телефонный, кабельный или другой). Вкратце, любой способ обмена информацией с системой 10 предусмотрен настоящим изобретением в качестве пользовательского интерфейса 18.

[19] Один или несколько датчиков 20 выполнены с возможностью генерации одного или нескольких выходных сигналов, несущих информацию, связанную с одним или несколькими параметрами потока пригодного для дыхания газа под давлением. Один или несколько параметров могут включать, например, одно или несколько из скорости потока, объема, давления, состава (например, концентрация(й) одного или нескольких компонентов), влажности, температуры, ускорения, скорости, акустических свойств, изменений параметра, отражающего дыхание, и/или других параметров газа. Датчики 20 могут содержать один или несколько датчиков, которые измеряют такие параметры непосредственно (например, посредством соединения по текучему веществу с потоком пригодного для дыхания газа под давлением на устройстве 14 поддержания давления или в интерфейсе субъекта 24). Датчики 20 могут включать один или несколько датчиков, которые генерируют выходные сигналы, опосредовано связанные с одним или несколькими параметрами потока пригодного для дыхания газа под давлением. Например, один или несколько датчиков 20 могут генерировать выходной сигнал на основе рабочего параметра устройства 14 поддержания давления (например, ток двигателя, напряжение, скорость вращения и/или другие рабочие параметры) и/или другие датчики. Несмотря на то, что датчики 20 изображены в одном положении или смежно с устройством 14 поддержания давления, это не следует толковать в качестве ограничения. Датчики 20 могут содержать датчики, расположенные во множестве местоположений, таких как, например, внутри устройства 14 поддержания давления, внутри (или в соединении с) трубопровода 26, внутри (или в соединении с) устройства интерфейса 28 и/или другие местоположения.

[20] Процессор 22 выполнен с возможностью предоставления возможностей по обработке информации в системе 10. По существу, процессор 22 может содержать одно или несколько из цифрового процессора, аналогового процессора, цифровой цепи, разработанной для обработки информации, аналоговой цепи, разработанной для обработки информации, машины состояний и/или других механизмов для электронной обработки информации. Несмотря на то, что процессор 22 представлен на фиг.1 в виде одного объекта, это выполнено лишь в иллюстративных целях. В некоторых реализациях процессор 22 может содержать множество блоков обработки. Эти блоки обработки можно физически расположить внутри одного устройства (например, устройства 14 поддержания давления), или процессор 22 может представлять обрабатывающую функциональность множества устройств, работающих согласованно.

[21] Как показано на фиг.1, процессор 22 можно выполнить с возможностью исполнения одного или нескольких компьютерных программных модулей. Один или несколько компьютерных программных модулей могут содержать одно или несколько из модуля 30 параметров дыхания, модуля 32 управления, модуля 34 давления, модуля 36 растяжимости и/или других модулей. Процессор 22 можно выполнить с возможностью исполнения модулей 30, 32, 34 и/или 36 посредством программного обеспечения; аппаратного обеспечения; встроенного программного обеспечения; некоторого сочетания программного обеспечения, аппаратного обеспечения и/или встроенного программного обеспечения; и/или других механизмов для конфигурирования возможностей по обработке в процессоре 22.

[22] Следует принимать во внимание, что хотя модули 30, 32, 34 и 36 изображены на фиг.1 совместно расположенными внутри одного блока обработки, в реализациях, в которых процессор 22 содержит множество блоков обработки, один или несколько модулей 30, 32, 34 и/или 36 можно расположить удаленно от других модулей. Описание функциональности, предоставляемой различными описанными ниже модулями 30, 32, 34 и/или 36, приведено в иллюстративных целях и не предназначено для ограничения, поскольку любой из модулей 30, 32, 34 и/или 36 может предоставлять больше или меньше функциональности, чем описано. Например, один или несколько модулей 30, 32, 34 и/или 36 можно устранить, и некоторую или всю их функциональность можно предоставить посредством других модулей из модулей 30, 32, 34 и/или 36. В качестве другого примера, процессор 22 можно выполнить с возможностью исполнения одного или нескольких дополнительных модулей, которые могут выполнять некоторую или всю функциональность, приписанную ниже одному из модулей 30, 32, 34 и/или 36.

[23] Модуль 30 параметров дыхания выполнен с возможностью определения одного или нескольких параметров дыхания субъекта. Один или несколько параметров дыхания определяют на основе одного или нескольких выходных сигналов, генерируемых датчиками 20. Один или несколько параметров дыхания могут включать, например, дыхательный объем, пиковый поток, скорость потока, давление, состав, синхронизацию (например, начало и/или конец вдоха, начало и/или конец выдоха и т.д.), длительность (например, вдоха, выдоха, одного дыхательного цикла и т.д.), скорость дыхания, частоту дыхания и/или другие параметры. В одном из вариантов осуществления модуль параметров дыхания 30 определяет один или несколько параметров дыхания на основе одного вдоха и/или выдоха. В качестве неограничивающего примера, модуль 30 параметров дыхания может определять по меньшей мере один заданный параметр дыхания для каждого выдоха в серии последовательных выдохов. По меньшей мере один заданный параметр дыхания может включать, например, дыхательный объем, пиковый поток и/или другие параметры дыхания.

[24] Модуль 32 управления выполнен с возможностью управления устройством 14 поддержания давления, чтобы корректировать один или несколько параметров потока пригодного для дыхания газа под давлением. Например, модуль 32 управления может управлять устройством 14 поддержания давления, чтобы корректировать скорость потока, давление, объем, влажность, температуру, состав и/или другие параметры потока пригодного для дыхания газа под давлением. В одном из вариантов осуществления модуль 32 управления управляет устройством 14 поддержания давления, чтобы функционировать в режиме двухуровневого положительного давления воздуха, где давление повышают до HI уровня во время вдоха и снижают до LO уровня во время выдоха субъекта 12. Модуль 32 управления может определять, когда переключать изменение с HI на LO и наоборот, на основе обнаружения дыхательных переходов посредством модуля 30 параметров дыхания.

[25] Модуль 34 давления выполнен с возможностью определения давления(й), до которого поток пригодного для дыхания газа под давлением следует корректировать посредством модуля 32 управления. Давление потока пригодного для дыхания газа под давлением можно определять посредством модуля 34 давления на основе схемы терапии (например, для поддержания положительного давления в дыхательных путях), чтобы сделать возможным количественное определение растяжимости легких и/или для других целей. Определение давления(й), до которого поток пригодного для дыхания газа под давлением следует корректировать, включает определение HI и LO уровней давления для режима двухуровневого положительного давления воздуха.

[26] Как дополнительно рассмотрено ниже, для того, чтобы сделать возможным количественное определение растяжимости легких, давление потока пригодного для дыхания газа под давлением следует изменять между парой вдохов, которые близки друг к другу во времени. Как применяют в настоящем документе, пара вдохов, которые являются ближайшими по времени друг к другу, может включать пару вдохов, которые являются непосредственно смежными (т.е. последовательно без промежуточных вдохов), или пару вдохов, которые умеренно близки друг к другу во времени (например, в пределах приблизительно 2 минут, в пределах приблизительно 1 минуты, в пределах приблизительно 30 секунд, в пределах приблизительно 15 секунд и т.д.). Чтобы облегчить такое определение, модуль 34 давления выполнен с возможностью определения первого давления, до которого поток пригодного для дыхания газа под давлением следует корректировать во время первого вдоха, и второго давления (отличающегося от первого давления), до которого поток пригодного для дыхания газа под давлением следует корректировать во время второго вдоха, который является ближайшим по времени к первому вдоху. Следует принимать во внимание, что в некоторых вариантах осуществления количественное определение растяжимости легких может быть основано на измерениях, выполненных в двух дыхательных движениях, которые не являются ближайшими по времени. Несмотря на то, что это может ухудшить аккуратность и/или точность количественного определения (вследствие принятых допущений, относящихся к физиологии пациента и/или респираторному состоянию во время этих двух дыхательных движений), такое ухудшение может не быть губительным для пригодности количественного определения.

[27] В вариантах осуществления, в которых система 10 функционирует в режиме двухуровневого положительного давления воздуха, модуль 32 управления реализует первое давление в качестве HI давления для первого вдоха, LO давление (определяемое посредством модуля 34 давления) для выдоха(ов) между первым вдохом и вторым вдохом, и второе давление в качестве HI давления для второго вдоха. В вариантах осуществления, в которых система 10 функционирует в режиме CPAP, модуль 32 управления перемещается между первым давлением и вторым давлением в дыхательном переходе между первым вдохом и выдохом после первого вдоха, в момент времени между первым вдохом и вторым вдохом, или в дыхательный переход между выдохом перед вторым вдохом и вторым вдохом.

[28] Как дополнительно рассмотрено ниже, в количественном определении растяжимости легких посредством системы 10, давление мышц диафрагмы субъекта 12 полагают одинаковым для первого вдоха и второго вдоха. Однако, в некоторых случаях, если одно или несколько из синхронизации перехода, уровня(ей) давления и/или разности давлений для первого давления и второго давления выполняют регулярным, периодическим образом, субъект 12 может начать подсознательно ожидать этот переход. В ответ на это ожидание, субъект 12 может непреднамеренно корректировать дыхательное усилие (и давление мышц диафрагмы) между первым вдохом и вторым вдохом. Чтобы избежать этого эффекта, модуль 34 давления может определять давление, до которого поток пригодного для дыхания газа под давлением следует корректировать посредством модуля 32 управления во время серии последовательных дыхательных движений, включая первый вдох и второй вдох, так, что одно или несколько из (i) положения(й) первого вдоха и/или второго вдоха в серии последовательных дыхательных движений, (ii) первое давление, (iii) второе давление и/или (iv) разность между первым давлением и вторым давлением можно определять случайным или псевдослучайным образом.

[29] Как применяют в настоящем документе, термин «псевдослучайный» относится к определению одного или нескольких приведенных выше параметров, которые аппроксимируют свойства случайного числа для целей предотвращения ожидания субъектом 12. Это может включать схемы, в которых псевдослучайно определенный параметр определяют с некоторой периодичностью и/или повторяемостью, при условии, что период, в котором параметр повторяется, достаточно велик, чтобы избежать подсознательного ожидания субъектом 12.

[30] В качестве иллюстрации, на фиг.2 изображен график давления, как определено посредством модуля давления, схожим с модулем 34 давления или аналогичным ему, в зависимости от длительности серии последовательных дыхательных движений. Во время серии последовательных дыхательных движений, модуль 34 давления определяет давление потока пригодного для дыхания газа под давлением в соответствии с режимом двухуровневого положительного давления воздуха, в котором давление снижают до LO уровня 38 во время выдохов. На графике, представленном на фиг.2, присутствует множество пар непосредственно смежных пар вдохов, которые можно рассматривать в качестве первого и второго вдохов, описанных выше. Эти пары обозначены на фиг.2 номером позиции 40. Положение и/или синхронизация этих пар вдохов, имеющих отдельные значения давления, связанные с ними, является случайным или псевдослучайным распределением, разработанным для того, чтобы предотвратить ожидание субъекта. Несмотря на то, что это не изображено на фиг.2, из изложенного выше следует принимать во внимание, что в дополнение к определению положения и/или синхронизации первого и/или второго вдоха в серии последовательных дыхательных движений, подобно случайно и/или псевдослучайно изображенному на фиг.2, одно или несколько из давления(й) во время первого вдоха и/или второго вдоха, и/или разности давлений между первым вдохом и/или вторым вдохом можно определять случайным и/или псевдослучайным образом.

[31] Возвращаясь к фиг.1, модуль 36 растяжимости выполнен с возможностью количественного определения растяжимости легких субъекта 12 на основе разности между первым давлением и вторым давлением и одного или нескольких выходных сигналов, генерируемых датчикам 20 во время первого и второго вдохов. В одном из вариантов осуществления модуль растяжимости 36 определяет растяжимость легких субъекта 12 посредством удаления давления мышц диафрагмы из уравнений входа-выхода, моделирующих дыхательную систему субъекта 12 во время первого вдоха и второго вдоха.

[32] В одном из вариантов осуществления количественное определение растяжимости легких посредством модуля 36 растяжимости реализует однокамерное легкое и схема вентиляции, представленная на фиг.3. На фиг.3, P _d представляет давление в устройстве (например, давление потока пригодного для дыхания газа под давлением, генерируемое устройством 14 поддержания давления), R представляет сопротивление дыхательной системы субъекта, P _alv представляет альвеолярное давление, C представляет растяжимость, P _mus представляет давление мышц диафрагмы, а Q _p представляет поток субъекта. В этой модели полагают, что сопротивление порта выдоха (например, порта выдоха на устройстве 28 интерфейса на фиг.1) значительно превышает сопротивление шланга (например, трубопровода 26 на фиг.1). Следовательно, давление внутри субъекта приблизительно равно давлению в устройстве. Таким образом, давление субъекта просто представлено в виде давления в устройстве в схеме, представленной на фиг.3. Кроме того, полагают, что поток пациента и объем пациента можно оценить посредством использования разности между объемным общим потоком системы и оцененным (или измеренным) пиковым потоком.

[33] Следует принимать во внимание, что реализацию модели однокамерного легкого в описании определения растяжимости легких не следует толковать в качестве ограничения. Устранение давления мышц диафрагмы из уравнений, моделирующих функцию дыхательной системы субъекта, не зависит от этой модели, но используется в настоящем документе, поскольку это требует меньшего объема вычислений, чем более сложные модели, и упрощает объяснение.

[34] Функцию переноса в s-домене, связывающую поток пациента с давлением устройства и диафрагмой субъекта для схемы на фиг.3, задает выражение:

где

[35] Дополнительно, объем пациента задает уравнение:

[36] Таким образом, функцию переноса, связывающую давление с объемом пациента, задает уравнение:

где ответ на P _mus задает уравнение:

и где внешний ответ задает выражение:

[37] Теперь, если P _d (s) представляет давление потока пригодного для дыхания газа под давлением, генерируемое устройством поддержания давления, и давление во время вдоха варьирует между первым вдохом и вторым вдохом, который является ближайшим по времени (например, непосредственно смежным), то уравнение (4) можно записать для первого вдоха и второго вдоха в следующей форме:

где нижние индексы 1 и 2 соответствуют первому вдоху и второму вдоху, соответственно.

[38] Поскольку P _mus не известно, то также не известна часть общего ответа, связанного с внутренним ответом. Однако, если сделать допущение, что P _mus является относительно постоянным между первым вдохом и вторым вдохом (поскольку первый и второй вдохи являются ближайшими по времени), то P _mus1 (s) можно принять равным P _mus2 (s).

[39] Взяв разность между объемными ответами в уравнениях (5) и (6) и используя допущение о том, что P _mus1 (s) равно P _mus2 (s), неизвестный внутренний ответ можно устранить, чтобы получить следующую комбинацию уравнений (7) и (8):

где ΔV(s) представляет собой разность между V1(s) и V2(s) и где ΔP _d (s) представляет собой разность между P _d1 (s) и P _d2 (s).

[40] Поскольку известны давления и объемы для двух вдохов (и/или моментальные разности между ними), любой из множества известных способов численной оценки можно использовать для определения сопротивления R и растяжимости C. В качестве неограничивающего примера, можно реализовать способ наименьшей квадратичной ошибки.

[41] Возвращаясь к фиг.1, модуль 36 растяжимости может количественно определять растяжимость легких на основе параметра(ов) дыхания, определяемых посредством модуля 30 параметров дыхания (которые определяют по выходным сигналам, генерируемым датчиками 20), известного значения(й) первого давления, второго давления и/или разности между первым давлением и вторым давлением описанным выше образом. Затем это количественное определение можно реализовать для одного или нескольких из множества различных использований и/или во множестве различных контекстов. Например, количественное определение растяжимости легких можно реализовать для предупредительной диагностики застойной сердечной недостаточности, чтобы прописать лечение, и/или для других целей.

[42] Несмотря на то, что изобретение описано подробно в целях иллюстрации на основе того, что в настоящее время считают наиболее практичными и предпочтительными вариантами осуществления, следует понимать, что такие детали служат исключительно этой цели и что изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления, а напротив предназначено для того, чтобы охватывать модификации и эквивалентные компоновки, которые входят в сущность и объем, определенные приложенной формулой изобретения. Например, следует понимать, что настоящее изобретение предполагает, что один или несколько признаков по любому варианту осуществления можно комбинировать с одним или несколькими признаками по другому варианту осуществления, насколько это возможно.

Группа изобретений относится к медицине. Определяют растяжимость легких субъекта, который по меньшей мере частично самостоятельно осуществляет вентиляцию. Количественное определение растяжимости легких может представлять собой оценку, измерение и/или приблизительное измерение. Количественное определение растяжимости легких можно надстроить над общепринятыми способами и/или системами для количественного определения растяжимости легких субъектов, самостоятельно осуществляющих вентиляцию, при этом растяжимость легких можно количественно определить относительно аккуратно без ремня для измерения усилия или другого внешнего воспринимающего устройства, которое непосредственно измеряет давление мышц диафрагмы, и без требования от субъекта вручную контролировать давление мышц диафрагмы. Количественное определение растяжимости легких может быть эффективным инструментом при оценке состояния здоровья субъекта, включая обнаружение задержки жидкости, связанной с развитием острой застойной сердечной недостаточности. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система, выполненная с возможностью количественного определения растяжимости легких субъекта, который по меньшей мере частично самостоятельно осуществляет вентиляцию, система содержит:
устройство поддержания давления, выполненное с возможностью генерации потока пригодного для дыхания газа под давлением, подлежащего доставке в дыхательные пути субъекта, который по меньшей мере частично самостоятельно осуществляет вентиляцию;
один или несколько датчиков, выполненных с возможностью генерации одного или нескольких выходных сигналов, несущих информацию об одном или нескольких параметрах потока пригодного для дыхания газа под давлением; и
один или несколько процессоров, функционально связанных с устройством поддержания давления и одним или несколькими датчиками, один или несколько процессоров выполняют с возможностью исполнять один или несколько компьютерных программных модулей, один или несколько компьютерных программных модулей содержат:
модуль управления, выполненный с возможностью управления устройством поддержания давления, чтобы корректировать давление потока пригодного для дыхания газа под давлением во время серии последовательных вдохов субъекта;
модуль давления, выполненный с возможностью определения давления, до которого поток пригодного для дыхания газа под давлением следует корректировать посредством модуля управления во время вдохов субъекта во время серии последовательных вдохов так, что для первого вдоха давление корректируют до первого давления, и для второго вдоха, ближайшего по времени к первому вдоху, давление корректируют до второго давления, которое отличается от первого давления, где модуль давления случайно или псевдослучайно определяет одно или несколько из (i) положения первого вдоха и второго вдоха в серии вдохов, (ii) первого давления, (iii) второго давления или (iv) разности давлений между первым давлением и вторым давлением;
модуль растяжимости, выполненный с возможностью количественного определения растяжимости легких субъекта на основе разности между первым давлением и вторым давлением и одного или нескольких выходных сигналов, генерируемых одним или несколькими датчиками во время первого вдоха и второго вдоха.

2. Система по п.1, в которой первое давление и второе давление фиксируют и где модуль давления выполнен с возможностью определения давления, до которого поток пригодного для дыхания газа под давлением следует корректировать посредством модуля управления во время вдохов субъекта во время серии последовательных вдохов так, что для каждого вдоха в серии последовательных вдохов давление определяют посредством модуля давления равным или первому давлению или второму давлению.

3. Система по п.1, в которой модуль давления также выполнен с возможностью определения давления, до которого поток пригодного для дыхания газа под давлением следует корректировать посредством модуля управления во время выдохов субъекта между серией последовательных вдохов, ниже первого давления и ниже второго давления.

4. Система по п.1, в которой один из модулей также содержит модуль параметров дыхания, выполненный с возможностью определения, на основе одного или нескольких выходных сигналов одного или нескольких датчиков, одного или нескольких параметров дыхания субъекта во время серии последовательных вдохов, и где модуль растяжимости выполнен с возможностью количественного определения растяжимости легких субъекта на основе разности между первым давлением и вторым давлением и одного или нескольких параметров дыхания, определяемых посредством модуля параметров дыхания во время первого вдоха и второго вдоха.

5. Система по п.4, в которой один или несколько параметров дыхания, определяемых посредством модуля параметров дыхания, которые реализованы посредством модуля растяжимости для количественного определения растяжимости легких субъекта, содержат дыхательный объем.

6. Способ количественного определения растяжимости легких субъекта, который по меньшей мере частично самостоятельно осуществляет вентиляцию, способ содержит:
доставку потока пригодного для дыхания газа под давлением в дыхательные пути субъекта, который по меньшей мере частично самостоятельно осуществляет вентиляцию;
генерацию одного или нескольких выходных сигналов, несущих информацию об одном или нескольких параметрах потока пригодного для дыхания газа под давлением;
определение давлений, до которых поток пригодного для дыхания газа под давлением следует корректировать во время серии последовательных вдохов субъекта, включая определение первого давления для первого вдоха и определение второго давления для второго вдоха, ближайшего по времени к первому вдоху, так, что одно или несколько из (i) положения первого вдоха и второго вдоха в серии вдохов, (ii) первого давления, (iii) второго давления или (iv) разности давлений между первым давлением и вторым давлением определяют случайно или псевдослучайно;
коррекцию давления потока пригодного для дыхания газа под давлением до определяемого давления во время серии последовательных вдохов; и
количественное определение растяжимости легких субъекта на основе разности между первым давлением и вторым давлением и одного или нескольких выходных сигналов, генерируемых во время первого вдоха и второго вдоха.

7. Способ по п.6, в котором фиксируют первое давление и второе давление и где определение давлений, до которых поток пригодного для дыхания газа под давлением следует корректировать во время серии последовательных вдохов субъекта, включает выбор между первым давлением и вторым давлением для каждого вдоха в серии последовательных вдохов.

8. Способ по п.6, который также содержит коррекцию давления потока пригодного для дыхания газа под давлением во время выдохов субъекта между серией последовательных вдохов до давления, которое ниже, чем первое давление и ниже, чем второе давление.

9. Способ по п.6, который также содержит определение, на основе одного или нескольких выходных сигналов, одного или нескольких параметров дыхания субъекта во время серии последовательных вдохов, и где количественное определение растяжимости легких субъекта на основе разности между первым давлением и вторым давлением и одного или нескольких выходных сигналов, генерируемых во время первого вдоха и второго вдоха, содержит количественное определение растяжимости легких субъекта на основе разности между первым давлением и вторым давлением и одного или нескольких параметров дыхания, определяемых во время первого вдоха и второго вдоха.

10. Способ по п.9, в котором один или несколько параметров дыхания содержат дыхательный объем.

11. Система, выполненная с возможностью количественного определения растяжимости легких субъекта, который по меньшей мере частично самостоятельно осуществляет вентиляцию, система содержит:
средство для доставки потока пригодного для дыхания газа под давлением в дыхательные пути субъекта, который по меньшей мере частично самостоятельно осуществляет вентиляцию;
средство для генерации одного или нескольких выходных сигналов, несущих информацию об одном или нескольких параметрах потока пригодного для дыхания газа под давлением;
средство для определения давлений, до которых поток пригодного для дыхания газа под давлением следует корректировать во время серии последовательных вдохов субъекта, включая средство для определения первого давления для первого вдоха и определения второго давления для второго вдоха, ближайшего по времени к первому вдоху, так, что одно или несколько из (i) положения первого вдоха и второго вдоха в серии вдохов, (i) первого давления, (iii) второго давления или (iv) разности давлений между первым давлением и вторым давлением определяют случайно или псевдослучайно;
средство для коррекции давления потока пригодного для дыхания газа под давлением до определяемых давлений во время серии последовательных вдохов; и
средство для количественного определения растяжимости легких субъекта на основе разности между первым давлением и вторым давлением и одного или нескольких выходных сигналов, генерируемых во время первого вдоха и второго вдоха.

12. Система по п.11, в которой фиксируют первое давление и второе давление и где средство для определения давлений, до которых поток пригодного для дыхания газа под давлением следует корректировать во время серии последовательных вдохов субъекта, включает средство для выбора между первым давлением и вторым давлением для каждого вдоха в серии последовательных вдохов.

13. Система по п.11, которая также содержит средство для коррекции давления потока пригодного для дыхания газа под давлением во время выдохов субъекта между серией последовательных вдохов до давления, которое ниже первого давления и ниже второго давления.

14. Система по п.11, которая также содержит средство для определения, на основе одного или нескольких выходных сигналов, одного или нескольких параметров дыхания субъекта во время серии последовательных вдохов, и где средство для количественного определения растяжимости легких субъекта на основе разности между первым давлением и вторым давлением и одного или нескольких выходных сигналов, генерируемых во время первого вдоха и второго вдоха, количественно определяет растяжимость легких субъекта на основе разности между первым давлением и вторым давлением и одного или нескольких параметров дыхания, определяемых во время первого вдоха и второго вдоха.

15. Система по п.14, в которой один или несколько параметров дыхания содержат дыхательный объем.