用于确定在病人呼吸时的PEEP的方法和装置

摘要

本发明涉及用于自动确定适合病人的PEEP的一种装置。所述装置包括传感器和合适的电子装置，以便能够在P/V操作期间确定压力－容积曲线。该电子装置构造用于特定于呼吸压力地形成“在呼出时的肺容积(Vdef)”关于“在吸入时的肺容积(Vinf)”的差值，并搜索该差值的最大值。最后确定以下的呼吸压力，即在该呼吸压力处该容积差值具有关于容积差值最大值而定义的一个值。根据所确定的呼吸压力值，该装置计算PEEP值。

说明书

PEEP(Positive EndExpiratory Pressure，呼气末正压)表示在呼吸 (Beatmung)时在肺中人工产生的、在呼气(Exspiration)结束之后所 存在的正压力。该压力提高了呼吸道中间压力以及有作用剩余容量。 PEEP能够有利于防止肺泡塌陷。在很多情况下借助PEEP可以改善血 氧饱和。因此，在机械呼吸的情况下经常至少采用适度的PEEP。

然而利用PEEP的呼吸也可能具有缺点。由于提高胸腔中的压力， PEEP减弱了静脉血至心脏的回流，由此心脏输出量可能下降。相反， 在上下腔静脉中的倒流随着相应的压力提升而出现在上游的器官中。由 此，取决于PEEP的水平可能导致脑、肝、肾等其他器官的损伤以及功 能限制。

现代的呼吸机提供了PEEP呼吸的详细的调节和测量可能。在压力 调节匹配的情况下，在呼气阶段中正压力的缺点(在太高PEEP水平时 气压创伤的危险、健康的肺区被损伤的危险、右心室后负载的提高、颅 内压力的提高)通过优点(有效剩余容量的变大、由此气体交换面、换 气-灌注比的增大、防止肺内分流、提高氧合、防止肺膨胀不全、改善柔 性、降低肺水肿)而被平衡。

本发明的任务是提供一种装置，利用该装置可以自动地确定合适的 PEEP。

通过权利要求1的特征描述了根据本发明的解决该任务的一种装 置。其按照权利要求14所述的本发明的方法来工作。

根据本发明的用于自动确定适合于病人的PEEP的装置包括传感器 和合适的电子装置。利用这些传感器以及对传感器测量值进行处理的电 子装置，在一次P/V操作时、也即在其期间呼吸压力被提高并又被降低 -或者从一个高的压力水平降低并之后又升高，可以确定一个压力-容积 曲线。这种压力-容积曲线可以利用每种对其适合的、公开的方法并利用 本身已知的装置被确定。对此参见在WO 03/037413中以及在DE 10 2005 000 964 B3中所述的现有技术。

在此符合目的的是，与一个相应呼吸压力相对应地加上流入病人肺 中的容积，并又减去呼出的容积。该差大致表明了由呼吸压力所形成的 容积。该电子装置被构造用于特定于呼吸压力地 (beatmungsdruckspezifisch)形成肺容积差。特定于呼吸压力地分别从 呼出时的肺容积(“deflation，出气”：Vdef)中扣除吸入时的肺容积 (“insufflation，吸气”：Vinf)。该电子装置还被构造用于确定一个 差值最大值并确定位于该差值曲线的关于最大值而定义的位置上的呼 吸压力值。接着基于所确定的呼吸压力值来计算一个PEEP值。有目的 地对该差值曲线的这个重要位置进行确定，其方式是从该差值最大值中 扣除一个数量，并搜索具有该被降低的差值的位置。从通常为两个的这 种位置中采用位于比在最大值时更低的一个呼吸压力处的那个位置。

根据本发明的、基于容积差值Vdef-Vinf近似为最大值的呼吸压力 而对适合病人的PEEP进行确定所具有的优点是，可以非常简单并自动 化地计算该呼吸压力的值。

该装置符合目的地配置有显示器，在该显示器上可以显示所确定的 PEEP值。与呼吸机无关的一个装置利用专门的传感器来构造。其比如 可以被插入到被呼吸的病人的呼吸软管中。然后利用该呼吸机比如可以 从0到40mbar来形成一个压力斜坡并返回。在此自动地确定并显示该 PEEP。医生仅还需要采用该PEEP并输入给该呼吸机。除了压力斜坡之 外还可以控制一个流。比如可以生成一个恒定的流。然而在此同样应该 与压力相对应地检测容积。

然而该装置也可以利用呼吸机的传感器，以实施对PEEP计算所必 要的测量。

连接到呼吸机的、或集成在其中的装置显然利用该呼吸机的传感器 以及该呼吸机的显示器。在该情况中所述传感器可以集成在呼吸机中或 者呼吸软管中。该装置也可以集成在该呼吸机中，使得所确定的值自动 地被该呼吸机采用。

因而，一种有利的装置具有至呼吸机或其控制装置的电子连接。该 连接用于把所确定的PEEP值传输到显示器和/或优选地传输到该呼吸 机的控制装置。

本发明所基于的是，所确定的、在容积差值为最大或接近最大时的 呼吸压力的值已经非常良好地相应于适合病人的PEEP。从而可以作为 要调节的PEEP而被直接采用。然而不能排除的是，如果所测量的压力 还在计算上被匹配，那么至少在一定情况下实现了更好的调节。为此可 以规定，在该装置中设置有工具，以从一个表格中选择或者计算与病人 的病征和/或身体指数相对应的不同数量值。那么该电子装置如此来构 造，使得它为了确定该PEEP而利用通过前述的工具所选择或计算的数 量值来对该呼吸压力值进行计算比如乘方、相乘，或者围绕所选择的或 所计算的数量值来进行校正。

有利地并不是在任何情况下都计算PEEP或计算被提高的PEEP。 因此为该容积差值确定了一个界限值，如果所确定的容积差值高于该界 限值，那么该电子装置仅仅确定PEEP或者被提高的PEEP。低于该界 限值的容积差值则指示出该PEEP可以维持之前的值或者甚至可以下 降。

该界限值符合目的地根据病人的身体指数来确定。作为身体指数比 如可以采用身高或理想体重。在确定该界限值时可以考虑的、或者应该 是有利的其他因素是病人的病征和病人的年龄、以及病人是否是儿童或 成年人。

该装置符合目的地设置有时间测量装置。这允许对时间过程进行控 制。该装置有利地被构造，使得其可以控制呼吸压力的上升和下降并以 时间间隔重复地触发一个新PEEP的确定。为此它可以集成在该呼吸机 中，或者拥有自己的、用于形成压力上升和下降工具。

该装置可以与呼吸机相组合，使得该呼吸机自动地采用所确定的 PEEP值。如果该装置不是该呼吸机的组成部分，那么这也是可以的。 然而在能够自动按照病人的需求来匹配呼吸的呼吸机中集成这样一种 装置是符合目的的。

这种装置按照如下的步骤来工作：

为了自动地确定适合于病人的PEEP

1.在实施一次P/V操作期间确定一个压力-容积曲线。该曲线比如通 过随着呼吸压力向上经过一个斜坡并再次向下来进行确定，或者通过生 成一个恒定的流来确定，并且与相应的压力相对应地加上在此吸入的容 积并且与相应的压力相对应地由吸入的容积中再次减去呼出的容积。

2.然后在如此确定的压力-容积曲线上确定该容积差值的最大值 (Vdef-Vinf)max。

3.然后确定在该差值曲线的关于最大值而定义的一个位置上合适的 呼吸压力值，

3.并且最后所确定的这个呼吸压力值被用作输出值以确定PEEP。

在实践中可以得知，表示差值的曲线不具有明确的(eindeutigen) 峰值点。因此推荐，通过搜索一个最大值，由该最大值出发来确定一个 下阈值(根据被呼吸的人员的年龄、身高和/或病征来选择或计算，比如 低于该最大值5、10、20或50ml)，并最后把两个压力中较低的作为 PEEP的基础，其中这两个压力存在于容积的差值具有该下阈值的位置 上，由此来确定适合的PEEP。通常得到两个这种位置，也即具有比在 最大值处高的压力的位置以及所搜索的、在其上存在比在最大值处低的 压力的位置。呼吸压力的较低的值被用作PEEP计算的起始点或者被用 作PEEP。

也可以得到多个这种位置。然后可以采用与该最大值临近的两个值 中较低的，或者可以采用最低的值。

如果该差值最大值在经历过整个P/V操作之后就被确定，那么不仅 该容积差值的最大值、而且作为PEEP的基础的呼吸压力的最低值都可 以明确地被确定。

但是重要的呼吸压力的这种确定方式也允许在到达所搜索的呼吸 压力时中断该P/V操作。为此，符合目的地首先在肺中建立该压力，并 之后又降低它。在降低期间可以不断地计算与压力有关的差值。只要该 差值上升，那么就相应地把新的差值作为最大值。在该值下降时，相应 把最高的值作为最大值，也即直至确定到一个更高的值。然后如果容积 下降低于该最大值直至一个被定义的阈值，那么所存在的压力就是用于 确定PEEP的输出值或者直接就是用于将来PEEP调节的压力。

在理论上，该值可以是高的，因为稍后在呼吸压力较低时还将测量 到一个更高的最大值。但是，如果在该最大值与下阈值之间采用足够大 的量，那么实际上可以避免该容积差值的这种重新提高。

所确定的值可以直接用作PEEP，或者如果需要也可以进行计算校 正。该被计算的校正值比如相应于病征和/或身体指数而被选择。由此可 以单独考虑病人以及其需求。如果一个PEEP被计算，那么其间容积差 值位于前述带宽之内的压力差可以一起参与计算。

有利地为该容积差值确定了一个界限值。如果所确定的容积差高于 该界限值，那么就确定新的PEEP，或者相应于该结果而提高当前的 PEEP。如果所确定的容积差值低于该界限值，那么就保持老的PEEP或 者降低PEEP。如果在所使用的压力-容积曲线上压力在零与例如40mbar 之间变化，那么由于没有达到该界限值而没有必要降低PEEP。在这种 情况下，在最大容积差值低于该界限值时，该PEEP可以设置为一个预 定的最小值。但是，如果超过该界限值，那么新找到的、在最大容积差 值处的呼吸压力值就被看作是PEEP，或者被看作PEEP确定的基础。

可以规定，提高PEEP以及降低PEEP的程度通过最大值来限定。 那么在两个或多个的时间上相互间隔的步骤中就进行较大的PEEP变 化。PEEP变化的这种最大值比如在+5mbar(也可以+8或+10)mbar以 及-2或-3mbar(也可以-5或-8mbar)。

PEEP确定可以相应由医学人员来触发。也可以自动地按照时间间 隔来重复该方法，以确定相应的当前PEEP。

在自动地重复该方法的情况下，存在两种原则上不同的措施。在第 一种变型方案中该压力斜坡低于所调节的PEEP，尤其开始于零。其优 点是，可以找到一个较低的来作为当前的PEEP。该起始点可以选择为 零或者在零与所调节的PEEP之间的一个中间值。

在第二种变型方案中，该压力斜坡开始于之前所调节的PEEP。这 种变型方案的优点是，不必承受肺泡的塌陷。其缺点是，不能确定较低 的PEEP。但是可以规定，在没有达到容积差值的一个较低的、第二界 限值的情况下对PEEP进行降低。

如果本发明的方法与机械呼吸相结合来实施，那么可以有利地在呼 吸机上自动地调节确定的PEEP值。由此实现了PEEP的自动调节。

在PEEP提高的情况下，有利地实施一种复原操作 (Recruitment-Manoever)，并然后利用所确定的较高的PEEP来进行呼 吸。如果在确定新的PEEP值时呼吸压力被降到低于之前的PEEP，那 么这是尤其符合目的的。

但是也可以规定，在呼气时经过一个压力斜坡，并且一旦确定到该 容积差值最大值就立即停止呼吸压力的降低。接着利用新确定的PEEP 来进行呼吸。

附图的简述：

图1示出了在Vdef和Vinf之间具有大差值的一个第一P/V回线 (Schlaufe)。

图2示出了在第一P/V回线的Vdef和Vinf之间的示意性差值图。

图3示出了在Vdef和Vinf之间具有小差值的一个第二P/V回线。

图4示出了在第二P/V回线的Vdef和Vinf之间的示意性差值图。

图5示出了在一个人上所测量的值的一个第一差值图。

图6示出了在另一个人上所测量的值的一个第二差值图。

图7示出了用于借助P/V环来确定PEEP的一个流程图。

图8示出了用于按照本发明的方法来确定PEEP的、独立于呼吸机 的一个装置。

图9示出了具有其中集成有根据本发明装置的一个呼吸机。

下面借助在图1至4所示的图来详细解释本发明。图1示出了一个 病人的P/V回线，其中肺较好地利用一个PEEP而被呼吸。绘制了下方 的上升的分支，其中肺被充气，并且被吸入空气的体积相对于所存在的 压力而相应地被记录。上方的下降分支在空气从肺中排出期间被检测， 并且这样压力被降低。在此在肺中所保留的空气容积关于所存在的压力 而被记录，在上升的下面分支与下降的上面分支之间大的差值可以表 明，肺泡在微小的呼吸压力下是塌陷的，而在较高呼吸压力下是张开的。

对于医生所提出的问题是，在哪种-尽可能低的-PEEP下一次被复原 的肺泡保持张开。已经发现，合适的PEEP可以在图1中在该回线上读 出。合适的PEEP是其中在Vdef和Vinf之间测量有最大容积差值的压 力。

这些位置也可以通过在Vdef和Vinf之间的差值图来确定。在具有 仅仅一个峰值的被复原的容积(容积差值)情况下，通过以下的压力定 义了相同的位置，即在该压力下Vdef和Vinf曲线的斜度是一致的。从 而也可以在曲线上搜索切线，并确定其中上升分支和下降分支上的切线 相平行时的压力。但更简单且更可靠的是在下降分支和上升分支之间的 差值图。即使在具有两个峰值点的曲线中利用该差值图通常也获得一个 唯一的呼吸压力值，在该呼吸压力值时差值Vdef-Vinf达到最大值。

该差值图此外可以非常简单地计算，并从而非常快速地确定图2的 曲线的峰值点并且利用其非常快速地确定所期望的PEEP值。其中在图 2中峰值点所位于的压力定义了适合用作PEEP的压力，其中该PEEP 使肺泡保持张开。

在其他的尝试中可以示出，使所测量的曲线平滑是必要的，以便能 够确定一个明确的峰值点。另外还可以示出，有积极作用的是，给在峰 值点产生作用的压力补充例如为2mbar的压力储备量(Druckreserve)， 以获得合适的PEEP，或者优化的PEEP甚至可以大致相对于处于峰值 点的压力而被减小。

在图3和4中示出与在图1和2中相同的参数。但是所述测量得到 在Vdef和Vinf之间相对较小的差值。在此不能复原额外的肺泡。在这 种病人的情况下，从而使用提高的PEEP是不必要的和不恰当的。

由此，得到差值Vdef-Vinf的界限值，并如图2和4所示。该界限 值具有大小k。相应的k值可以有利地根据病人(身体指数)以及其病 征来确定。

如果所确定的容积差值具有小于k的最大值，那么就不进行PEEP 的校正。

仅仅在差值的最大值大于k的情况下才确定一个PEEP。

这种规则也可以用于PEEP校正，在这种PEEP校正中仅仅针对在 调节的PEEP之上的压力来确定P/V环。在此，同样可以设定该界限值 k，以明确提高PEEP是否是符合目的的。该界限值k按照经验在成年人 的情况下为500ml。

在图5和6中示出了真正测量的容积差值图。图5示出了提高PEEP 没有导致肺泡复原的一个肺的结果。图6示出了PEEP必须为12mbar 附近以使大多的肺泡保持张开的一个肺的结果。由图6可以得知，曲线 的平滑可以有助于能够确定一个明确的峰值点。

在图6中还存在与(Vdef-Vinf)的峰值点具有被定义的间距的一个 下阈值(Q)。只有当容积差值达到该阈值时，那么才确定作为PEEP 确定之基础的呼吸压力。也可以基于该呼吸压力以及基于在峰值点处的 呼吸压力来计算PEEP(比如下压力加上1/3的(上压力减下压力))。

在图7中所示的流程图示出了在确定合适PEEP时的过程。其从具 有任意PEEP的呼吸开始(块100)。该呼气末压力在这种PEEP确定 之前也可以为零。现在实施P/V操作(块101)。为此按照多种可选择 方式之一来提高肺中的压力和空气容积，并接着又降低。在该过程期间， 该肺容积关于压力而被记录。在此所使用的所用压力的上面的值例如为 40mbar。最低值可以为0、在零和PEEP(n)之间或者为之前的PEEP(n)。

接着或同时地计算肺容积的差值，并确定最大的差值(块102)。 还利用该差值最大值来确定该阈值Q。如果该最大容积差值(或者该阈 值Q)被确定了，那么就判断(菱形103)该最大的容积差值(或者该 阈值Q)是否超过该界限值k。如果所确定的容积差值小于k，那么就 利用之前的呼气末压力来继续进行呼吸(块110)，或者降低该PEEP。 用于降低PEEP的过程变化在图7中未示出。

如果仅仅利用从之前所使用的PEEP起的压力来实施该P/V回线， 那么降低PEEP尤其是可取的。PEEP降低的判据可以是：所调节的PEEP 值、自最后提高PEEP以来的时间、最后PEEP提高的程度、病征、病 人的年龄和身体指数、在不提高PEEP情况下PEEP确定的次数。

如果以低于当前所使用的PEEP的呼吸压力开始(或者全然地远离 零)来执行P/V操作，那么就可以避免自动的PEEP降低。如此所获得 的结果与之前所使用的PEEP无关。

因此以时间间隔(比如每小时、每3小时、每6小时、每天1至2 次)来执行P/V操作是有意义的。这里，比如可以从之前的PEEP出发 来执行P/V操作与在此相应地需要提高PEEP相同的时长。如果在此以 本发明的方式所确定的、合适的PEEP在多次(比如3、5或8)确定之 后应总是保持相同，那么就可以在确定PEEP时从比目前的PEEP(n)低 的压力(比如PEEP(n)的三分之二或一半)出发来执行P/V操作。如果 在此新的PEEP(n+1)低于之前的PEEP(n)，那么显然就在以后的呼吸中 采用这个新的PEEP(n+1)。以这种方式可以降低肺泡的塌陷以及重新复 原的频率，并且在需要时仍然可以向下来校正该PEEP的值。

返回到图7。在块104中示出了基于该阈值Q在该差值曲线上的位 置来确定新的PEEP(n+1)。这个新的PEEP在最简单的实施中可以是其 上确定了差值最大值或压力Q的那个压力。也可以与其相偏离，但是从 这些压力之一出发来计算是可靠的。

下一判断是确定所确定的压力是否高于一个第一界限值且低于一 个第二界限值，以及是否必须相应地采用相应的界限值(菱形105)。 如果所确定的PEEP压力比如为3mbar，那么PEEP(n+1)就被设置为比 如为5mbar的下界限值(块106)。如果它高于35mbar，那么它就被设 置为该值35mbar。

在实际中知道这样的界限值究竟是否是必要的。比如仅仅在一侧设 置一个下界限值可能是必要的，因为上面的限定已经通过在P/V回环中 压力的上限定而实现。

但是，如果确定(菱形107)新的PEEP(n+1)高于之前的PEEP(n)， 那么就有利地实施复原操作(块108)。这意味着，压力被提高，并且 从一个被提高的压力到达PEEP(N+1)。为了张开所有的肺泡，其中这些 肺泡在该PEEP(n+1)下也保持张开，这是需要的。这种复原也可以通过 P/V操作来实现。如果与P/V操作同时地进行差值形成，并且处于最大 容积差值处(或者与最大值有一定的间距)的压力被用作PEEP并且不 被超过，那么就不需要特殊的复原操作。

之后可以利用新的PEEP(n+1)来呼吸(块109)。

在图8中所示的装置11如此来构造，使得其可以根据本发明来确 定PEEP。其具有流/压力传感器13，利用该传感器可以以本身公知的方 式来测量压力和容积。其比如设置在病人侧的呼吸软管17上，或者集 成在该呼吸机中。通过该呼吸软管，该病人19借助该呼吸机15而被(人 工)呼吸。

该装置具有一个显示器21，在该显示器上显示所确定的PEEP值。 为了确定合适的PEEP，呼吸压力利用该呼吸机15而被提高，并又被降 低。压力和容积在传感器13中被测量，并利用该装置的电子装置由此 来计算合适的PEEP。

通过虚线23示出了在根据本发明的装置与该呼吸机之间一个可选 的连接。通过该连接23，PEEP值可以直接被输入到该呼吸机的系统中， 和/或触发P/V操作。

在图9中，根据本发明的装置11集成在该呼吸机15中。为了建立 P/V回线，利用了该呼吸机15的压力源以及该呼吸机的压力/流传感器 13。该PEEP值可以在该显示器21上被显示，和/或自动地在呼吸时被 使用。