CN112826498B - 一种自主呼吸监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及呼吸机技术领域，具体涉及一种自主呼吸监测方法及系统，该方法包括：根据采集的被测试者气道压力计算得到呼气末正压；根据采集的被测试者的气体流量和气道压力，并结合呼气末正压进行判断，如果是自主呼吸，则进行标记；统计N秒时间窗内的标记次数，进而得到N秒内的自主呼吸次数k；由自主呼吸次数k计算得到自主呼吸频率f。本发明能够更准确的监测出病人的自主呼吸，能够精确的监测出病人的自主呼吸频率，并能够反映病人自主呼吸频率的变化趋势；本发明的方法可以扩展到自主触发通气开始的判断，呼气末正压及平台压力的监测，还可以扩展到机控频率的监测，可同时监测病人总的呼吸频率，包括自主触发的呼吸频率和机控通气的频率。
Description
技术领域
本发明涉及呼吸机技术领域，尤其涉及一种自主呼吸监测方法及系统。
背景技术
目前，在呼吸机和麻醉机的许多临床应用场景中，病人是有自主呼吸的，因此，呼吸机和麻醉机也提供了许多可以由病人自主触发通气的通气模式。尤其随着家用呼吸机的普及，监测自主呼吸变得尤为重要。
人体通过呼吸吸入氧气，呼出二氧化碳，完成气体交换，从而维持正常的生理功能。人体呼吸，主要有三个特征参数，分别是流量、压力和时间，流量的单位是L/min，压力的单位是cmH2O。通过对以上三个参数的监测而实现对潮气量、呼吸频率、峰值压力、平台压力、呼气末正压(peep)、分钟通气量等生命基本体征的测量。由于自主呼吸与控制通气的特点不同，呼吸频率参数无法按照常规控制通气的计算方法来测量，因此这里主要说明一种自主呼吸的监测方法及自主呼吸频率的计算方法。
呼吸机和麻醉机中一般都会有触发灵敏度设置参数，流量触发灵敏度和(或)压力触发灵敏度，有些机器可能只有流量触发灵敏度。当机器监测到吸气流量大于流量触发灵敏度设置值时，或者当机器监测到气道压力下降大于压力触发灵敏度设置值时，那么认为病人产生了自主呼吸。
之前的自主呼吸监测方法是单纯采用流量或压力一个参数进行判断。如果医生选择流量触发，流量触发灵敏度设置为3L/min，那么当机器监测到吸气流量大于3L/min时，就认为病人有自主呼吸。当新鲜气体打开，并且设置peep时，或者当管路断开时，仅仅满足流量条件很容易误判断。如果医生选择压力触发，当压力触发灵敏度设置为-3cmH2O，那么当机器监测到气道压力下降到peep-3以下时，就认为病人有自主呼吸。由于peep没有调整到位，或者由于机器泄露peep维持不住的情况下，仅仅满足压力条件很容易误判断。
目前呼吸机常用呼吸频率监测方法为，在吸气开始时，记录吸气开始时间Tstart，记录下两次吸气开始的时间Tstart1和Tstart2后，求出两次吸气开始的时间差T＝Tstart2-Tstart1，那么认为一个呼吸周期的时间为T，根据呼吸周期计算呼吸频率为Freq＝1/T。由于此方法仅按照了一个呼吸周期的时间T计算的呼吸频率，存在的误差较大，尤其是在计算自主呼吸频率时，病人的自主呼吸不是均匀的，用这个方法计算测到的自主呼吸频率误差会很大。在此基础上，将呼吸频率的监测方法做优化，在吸气开始时，把最近几个周期的吸气开始时间存入n维数组中，计算出最近几个呼吸周期所用的总时间Ttotal＝Tstartn-Tstart1，总时间除以总次数计算出n次呼吸的平均呼吸周期T＝Ttotal/n，再根据平均呼吸周期计算呼吸频率为Freq＝1/T。根据此方法计算出的自主呼吸频率更准确一些，但病人的自主呼吸很不均匀时，用这个方法计算测到的自主呼吸频率误差也会较大，而且当连续几次自主呼吸之后，自主呼吸消失，自主呼吸频率更新较慢，不能很好的反应当前时间段内病人的自主呼吸能力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种自主呼吸监测方法及系统。
为了实现上述目的，本发明提出了一种自主呼吸监测方法，基于呼吸机实现，所述方法包括：
根据采集的被测试者气道压力计算得到呼气末正压；
根据采集的被测试者的气体流量和气道压力，并结合呼气末正压进行判断，如果是自主呼吸，则进行标记；
统计N秒时间窗内的标记次数，进而得到N秒内的自主呼吸次数k；
由自主呼吸次数k计算得到自主呼吸频率f。
作为上述方法的一种改进，所述根据采集的被测试者气道压力计算得到呼气末正压；具体为：
根据呼吸机定时采集的气道压力，计算气道压力的均值和标准差；
当标准差小于期望值并且呼气流量下降到1L/min以下时，则当前的气道压力均值为呼气末正压。
作为上述方法的一种改进，所述根据采集的被测试者的气体流量和气道压力，并结合呼气末正压进行判断，如果是自主呼吸，则进行标记；具体为：
设置呼吸机的流量触发灵敏度；
监测被测试者的吸气流量和气道压力；
当吸气流量大于预设的流量触发灵敏度并且气道压力比呼气末正压下降了0.5cmH2O时，则被测试者是自主呼吸，进行标记。
作为上述方法的一种改进，所述根据采集的被测试者的气体流量和气道压力，并结合呼气末正压进行判断，如果是自主呼吸，则进行标记；具体包括：
设置呼吸机的压力触发灵敏度；
采集被测试者的吸气流量、呼气流量和气道压力；
当吸气流量比呼气流量大0.3L/min以上并且气道压力比呼气末正压下降了预设的压力触发灵敏度时，则被测试者是自主呼吸，进行标记。
作为上述方法的一种改进，所述自主呼吸频率f为：
f＝k/N。
一种自主呼吸监测系统，其特征在于，所述系统包括：呼吸机、呼气末正压计算模块、监测模块、统计模块和计算模块；其中，
所述呼气末正压计算模块，用于根据采集的被测试者气道压力计算得到呼气末正压；
所述监测模块，用于根据采集的被测试者的气体流量和气道压力，并结合呼气末正压进行判断，如果是自主呼吸，则进行标记；
所述统计模块，用于统计N秒的时间窗内的标记次数，进而得到N秒内的自主呼吸次数k；
所述计算模块，用于由自主呼吸次数k计算得到自主呼吸频率f。
作为上述系统的一种改进，所述呼气末正压计算模块的具体实现过程为：
根据呼吸机定时采集的气道压力，计算气道压力的均值和标准差；
当标准差小于期望值并且呼气流量下降到1L/min以下时，则当前的气道压力均值为呼气末正压。
作为上述系统的一种改进，所述监测模块的具体实现过程为：
设置呼吸机的流量触发灵敏度；
监测被测试者的吸气流量和气道压力；
当吸气流量大于预设的流量触发灵敏度并且气道压力比呼气末正压下降了0.5cmH2O时，则被测试者是自主呼吸，进行标记。
作为上述系统的一种改进，所述监测模块的具体实现过程为：
设置呼吸机的压力触发灵敏度；
采集被测试者的吸气流量、呼气流量和气道压力；
当吸气流量比呼气流量大0.3L/min以上并且气道压力比呼气末正压下降了预设的压力触发灵敏度时，则被测试者是自主呼吸，进行标记。
作为上述系统的一种改进，所述自主呼吸频率f为：
f＝k/N。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
1、本发明的方法能够更准确的监测出病人的自主呼吸；
2、本发明的方法能够精确的监测出病人的自主呼吸频率；并能够反映病人自主呼吸频率的变化趋势；
3、本发明的方法可以扩展到自主触发通气开始的判断；
4、本发明的方法可以扩展到呼气末正压及平台压力的监测；
5、本发明的方法可以扩展到机控频率的监测，可以同时监测病人总的呼吸频率，包括自主触发的呼吸频率和机控通气的频率。
附图说明
图1是本发明实施例1的自主呼吸监测方法的流程图。
具体实施方式
本发明的方法包括以下步骤：
步骤1)根据采集的被测试者气道压力计算得到呼气末正压；
步骤2)根据采集的被测试者的气体流量和气道压力，并结合呼气末正压进行判断，如果是自主呼吸，则进行标记；
步骤3)统计N秒时间窗内的标记次数，进而得到N秒内的自主呼吸次数k；
步骤4)由自主呼吸次数k计算得到自主呼吸频率f。
其中，步骤2)具体包括两种方法：当设置呼吸机为流量触发方式时，监测被测试者的吸气流量和气道压力，通过比较气道压力与呼气末正压的关系并结合吸气流量，判断待测试者是否是自主呼吸，如果是自主呼吸，进行标记；当设置呼吸机为压力触发方式时，监测被测试者的吸气流量、呼气流量和气道压力，通过比较气道压力与呼气末正压的关系，以及吸气流量和呼气流量的关系，判断待测试者是否是自主呼吸，如果是自主呼吸，进行标记。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。
实施例1
如图1所示，本发明的实施例1提出了一种自主呼吸监测方法。
当病人自主吸气时，胸腔扩大，气体会进入肺内，产生吸气流量，气道压力降低，因此自主吸气的特征是吸气流量和气道压力降低同时存在的，这区别于机控通气，机控通气时有吸气流量气道压力是升高的。因此我们采用流量和压力相结合的判断方法。这里又涉及到呼气末压力peep的采集。首先我们设定一个300ms的时间窗，采集时间窗内的压力，计算压力的均值和标准差，当标准差小于我们的期望值并且呼气流量下降到1L/min以下时，那么认为当前的压力均值为peep。然后开始监测是否有自主呼吸，如果医生选择流量触发，流量触发灵敏度设置为3L/min，那么当机器监测到吸气流量大于3L/min，同时满足气道压力下降0.5cmH2O，就认为病人有自主呼吸。经测试当新鲜气体打开，并且设置peep时，或者当管路断开时，不会产生误判断。如果医生选择压力触发，当压力触发灵敏度设置为-3cmH2O，那么当机器监测到气道压力下降到peep-3以下时，同时满足吸气流量大于呼气流量0.3L/min，就认为病人有自主呼吸。经测试peep没有调整到位，或者由于机器泄露peep维持不住的情况下，不会产生误判断。
然后再计算自主呼吸频率。
首先将1分钟时间120等分，正常人的呼吸频率不会高于120，因此足够用于记录自主呼吸频率。定义一个数组char spontbuf[120]，用于记录自主呼吸频率，每500ms检查一次是否有自主呼吸，如果监测到自主呼吸开始，那么将对应位置的spontbuf值置1，否则将对应位置的spontbuf值清0。然后统计spontbuf[120]中值为1的个数，就是自主呼吸频率。
统计1分钟的时间窗内的标记次数，进而得到1分钟内的自主呼吸次数k；由自主呼吸次数k，时间窗N＝1分钟，由下式计算得到自主呼吸频率f：
f＝k/N。
实施例2
本发明的实施例2提出了一种自主呼吸监测系统。该系统包括：呼吸机、呼气末正压计算模块、监测模块、统计模块和计算模块；其中，
所述呼气末正压计算模块，用于根据采集的被测试者气道压力计算得到呼气末正压；
所述监测模块，用于根据采集的被测试者的气体流量和气道压力，并结合呼气末正压进行判断，如果是自主呼吸，则进行标记；
所述统计模块，用于统计N秒的时间窗内的标记次数，进而得到N秒内的自主呼吸次数k；
所述计算模块，用于由自主呼吸次数k计算得到自主呼吸频率f。
该方法能够真实的反映1分钟内病人自主呼吸频率的大小，同时也能反映一分钟内病人自主呼吸频率的变化趋势。当我们想知道病人近15s内自主呼吸频率是多少时，只需要将1分钟的时间窗缩短到15s，统计15s内自主呼吸的频率即可。同样的，可以很灵活的统计一分钟内任意时间段的自主呼吸频率。
同时，此自主呼吸频率的监测方法可以兼容之前的两种频率计算方法，并且可以扩展到机控频率的监测，可以同时监测病人总的呼吸频率，包括自主触发的呼吸频率和机控通气的频率，并且满足总的呼吸频率＝自主触发的呼吸频率+机控通气的频率。而且当病人的呼吸很不均匀时，也能准确无误的监测出病人的自主呼吸频率。
正常成人呼吸频率为12-20次，当代谢率降低、麻醉过量、休克或明显颅内压增高时，呼吸会减慢。当病人发热、贫血、心力衰竭、肺炎肺栓塞时，呼吸会增快。准确的监测出病人的自主呼吸才能够精确计算病人的浅快呼吸指数，同时为实现麻醉手术时对病人进行智能麻醉诱导和苏醒以及呼吸机脱机奠定基础。此方法在谊安麻醉机上已实现。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种自主呼吸监测方法，基于呼吸机实现，所述方法包括：
根据采集的被测试者气道压力计算得到呼气末正压；
根据采集的被测试者的气体流量和气道压力，并结合呼气末正压进行判断，如果是自主呼吸，则进行标记；
统计N秒时间窗内的标记次数，进而得到N秒内的自主呼吸次数k；
由自主呼吸次数k计算得到自主呼吸频率f；
所述根据采集的被测试者气道压力计算得到呼气末正压；具体为：
根据呼吸机定时采集的气道压力，计算气道压力的均值和标准差；
当标准差小于期望值并且呼气流量下降到1L/min以下时，则当前的气道压力均值为呼气末正压；
所述根据采集的被测试者的气体流量和气道压力，并结合呼气末正压进行判断，如果是自主呼吸，则进行标记；具体为：
设置呼吸机的流量触发灵敏度；
监测被测试者的吸气流量和气道压力；
当吸气流量大于预设的流量触发灵敏度并且气道压力比呼气末正压下降了0.5cmH2O时，则被测试者是自主呼吸，进行标记；
或具体为：
设置呼吸机的压力触发灵敏度；
采集被测试者的吸气流量、呼气流量和气道压力；
当吸气流量比呼气流量大0.3L/min以上并且气道压力比呼气末正压下降了预设的压力触发灵敏度时，则被测试者是自主呼吸，进行标记。
2.根据权利要求1所述的自主呼吸监测方法，其特征在于，所述自主呼吸频率f为：
f＝k/N。
3.一种自主呼吸监测系统，其特征在于，所述系统包括：呼吸机、呼气末正压计算模块、监测模块、统计模块和计算模块；其中，
所述呼气末正压计算模块，用于根据采集的被测试者气道压力计算得到呼气末正压；
所述监测模块，用于根据采集的被测试者的气体流量和气道压力，并结合呼气末正压进行判断，如果是自主呼吸，则进行标记；
所述统计模块，用于统计N秒的时间窗内的标记次数，进而得到N秒内的自主呼吸次数k；
所述计算模块，用于由自主呼吸次数k计算得到自主呼吸频率f；
所述呼气末正压计算模块的具体实现过程为：
根据呼吸机定时采集的气道压力，计算气道压力的均值和标准差；
当标准差小于期望值并且呼气流量下降到1L/min以下时，则当前的气道压力均值为呼气末正压；
所述监测模块的具体实现过程为：
设置呼吸机的流量触发灵敏度；
监测被测试者的吸气流量和气道压力；
当吸气流量大于预设的流量触发灵敏度并且气道压力比呼气末正压下降了0.5cmH2O时，则被测试者是自主呼吸，进行标记；
或所述监测模块的具体实现过程为：
设置呼吸机的压力触发灵敏度；
采集被测试者的吸气流量、呼气流量和气道压力；
当吸气流量比呼气流量大0.3L/min以上并且气道压力比呼气末正压下降了预设的压力触发灵敏度时，则被测试者是自主呼吸，进行标记。
4.根据权利要求3所述的自主呼吸监测系统，其特征在于，所述自主呼吸频率f为：
f＝k/N。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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