Одновременная оценка параметров дыхания путем областной аппроксимации параметров дыхания - RU2017131740A
Код документа: RU2017131740A
Формула
1. Медицинская система искусственной вентиляции легких, содержащая:
аппарат (10) искусственной вентиляции легких, выполненный с возможностью подачи потока воздуха под положительным давлением вентилируемому пациенту (12);
датчик (40) давления, выполненный с возможностью измерения давления P_y (t) воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого вентилируемым пациентом (12);
датчик (42) расхода, выполненный с возможностью измерения потока V ̇(t) воздуха, проходящего в вентилируемого пациента или выходящего из него; и
устройство (44) мониторинга аппарата искусственной вентиляции легких, содержащее микропроцессор, запрограммированный для оценки давления дыхательной мускулатуры во время дыхания посредством разделения интервала времени дыхания на множество областей (60) аппроксимации и одновременной оценки сопротивления R и растяжимости C или эластичности E дыхательной системы и давления P_mus (t) дыхательной мускулатуры в каждой области посредством аппроксимации к временному ряду образцов P_y (t) и V ̇(t) в этой области.
2. Медицинская система искусственной вентиляции легких по п. 1, в которой устройство (44) мониторинга аппарата искусственной вентиляции легких запрограммировано для одновременной оценки сопротивления и растяжимости или эластичности дыхательной системы и давления дыхательной мускулатуры в каждой области аппроксимации посредством операций, включающих в себя:
аппроксимацию давления P_mus (t) дыхательной мускулатуры, параметризованного непрерывной дифференцируемой функцией по области аппроксимации.
3. Медицинская система искусственной вентиляции легких по п. 2, в которой непрерывная дифференцируемая функция является полиномиальной или сплайн-функцией.
4. Медицинская система искусственной вентиляции легких по п. 2, в которой непрерывная дифференцируемая функция является полиномиальной функцией следующей формы:
P_mus (t)=a_0+a_1 t+⋯+a_n t^n,
а одновременная аппроксимация включает в себя оценку параметров a_0,a_1,…,a_n.
5. Медицинская система искусственной вентиляции легких по п. 1, в которой устройство (44) мониторинга аппарата искусственной вентиляции легких запрограммировано для одновременной оценки сопротивления и растяжимости или эластичности дыхательной системы и давления дыхательной мускулатуры в каждой области аппроксимации посредством операций, включающих в себя:
аппроксимацию уравнения движения легких в каждой области аппроксимации с применением в каждой области ограничений монотонности давления P_mus (t) дыхательной мускулатуры.
6. Медицинская система искусственной вентиляции легких по п. 5, в которой области аппроксимации включают в себя первую область, в пределах которой применено ограничение монотонного уменьшения давления P_mus (t) дыхательной мускулатуры, и вторую область, которая следует после первой области по времени и в пределах которой применено ограничение монотонного увеличения.
7. Медицинская система искусственной вентиляции легких по любому из пп. 5-6, в которой аппроксимация с применением ограничений монотонности содержит решение квадратичной программы, включающей в себя целевую функцию, выражающую уравнение движения легких, и систему неравенств, относящуюся к образцам давления P_mus (t) дыхательной мускулатуры, которые определяют ограничения монотонности.
8. Медицинская система искусственной вентиляции легких по п. 7, в которой квадратичная программа включает в себя дополнительные неравенства, не определяющие ограничения монотонности.
9. Медицинская система искусственной вентиляции легких по п. 8, в которой дополнительные неравенства, не определяющие ограничения монотонности, включают в себя неравенства, связанные по меньшей мере с давлением P_mus (t) дыхательной мускулатуры и сопротивлением R и растяжимостью C дыхательной системы.
10. Медицинская система искусственной вентиляции легких по любому из пп. 1-9, в которой одновременная оценка сопротивления R и растяжимости C или эластичности E дыхательной системы и давления P_mus (t) дыхательной мускулатуры в каждой области аппроксимации посредством аппроксимации по временным рядам образцов P_y (t) и V ̇(t) содержит решение уравнения движения легких в каждой области аппроксимации, полученного из:
P_y (t)=RV ̇(t)+(V(t))/C+P_mus (t)+P_0
или
P_y (t)=RV ̇(t)+EV(t)+P_mus (t)+P_0,
где V(t) выражает чистый объем воздуха, поданный пациенту, вычисленный посредством интегрирования потока V ̇(t) воздуха, а P_0 является постоянной.
11. Медицинская система искусственной вентиляции легких по любому из пп. 1-9, в которой одновременная оценка сопротивления R и растяжимости C или эластичности E дыхательной системы и давления P_mus (t) дыхательной мускулатуры в каждой области аппроксимации посредством аппроксимации по временным рядам образцов P_y (t) и V ̇(t) содержит решение уравнения движения легких в каждой области аппроксимации, полученного из:
P_y (t)=(R_0+R_1∙|V ̇(t)|) V ̇(t)+(1/C_0 +V(t)/C_1 )V(t)+P_mus (t)+P_0
или
P_y (t)=(R_0+R_1∙|V ̇(t)|) V ̇(t)+(E_0+E_1 V(t))V(t)+P_mus (t)+P_0,
где V(t) выражает чистый объем воздуха, поданный пациенту, вычисленный посредством интегрирования указанного потока V ̇(t) воздуха, P_0 является постоянной, сопротивление дыхательной системы составляет R=R_0+R_1∙|V ̇(t)| и растяжимость дыхательной системы составляет C=1/C_0 +(V(t))/C_1 или эластичность стенки грудной клетки составляет E=E_0+E_1 V(t).
12. Некратковременный носитель данных, хранящий инструкции, выполненные с возможностью чтения и исполнения одним или более микропроцессорами медицинского аппарата (10) искусственной вентиляции легких для обеспечения выполнения медицинским аппаратом искусственной вентиляции легких способа, включающего:
прием измеренных значений давления P_y (t) воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого вентилируемым пациентом (12), функционально соединенным с медицинским аппаратом искусственной вентиляции легких;
прием измеренных значений потока V ̇(t) воздуха, проходящего в вентилируемого пациента или выходящего из вентилируемого пациента, функционально соединенного с медицинским аппаратом искусственной вентиляции легких;
разделение интервала времени дыхания на множество областей (60) аппроксимации, и
одновременную оценку сопротивления R и растяжимости C или эластичности E дыхательной системы и давления P_mus (t) дыхательной мускулатуры в каждой области аппроксимации посредством аппроксимации к временному ряду образцов P_y (t) и V ̇(t) в этой области аппроксимации.
13. Некратковременный носитель данных по п. 12, в котором одновременная аппроксимация включает:
аппроксимацию давления P_mus (t) дыхательной мускулатуры, параметризированного непрерывной дифференцируемой функцией по указанной области аппроксимации.
14. Некратковременный носитель данных по п. 12, в котором одновременная аппроксимация включает:
аппроксимацию параметров a_0,a_1,…,a_n давления P_mus (t) дыхательной мускулатуры, параметризованных в соответствии с полиномиальной аппроксимацией:
P_mus (t)=a_0+a_1 t+⋯+a_n t^n.
15. Некратковременный носитель данных по п. 14, в котором значение n равняется двум или трем.
16. Некратковременный носитель данных по п. 12, в котором одновременная аппроксимация включает:
аппроксимацию уравнения движения легких в каждой области аппроксимации с применением в каждой области ограничений монотонности давления P_mus (t) дыхательной мускулатуры.
17. Некратковременный носитель данных по п. 12, в котором области аппроксимации включают в себя первую область, в пределах которой ограничение монотонного уменьшения применено к давлению P_mus (t) дыхательной мускулатуры, и вторую область, которая следует после первой области по времени и в пределах которой к давлению P_mus (t) дыхательной мускулатуры применено ограничение монотонного увеличения.
18. Некратковременный носитель данных по любому из пп. 16-17, в котором аппроксимация с применением ограничений монотонности содержит решение квадратичной программы, содержащей целевую функцию, выражающую уравнение движения легких, и систему неравенств, относящихся к образцам давления P_mus (t) дыхательной мускулатуры, таким образом, чтобы определять указанные ограничения монотонности.
19. Способ, включающий:
прием измеренных значений давления P_y (t) воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого вентилируемым пациентом (12);
прием измеренных значений потока V ̇(t) воздуха, проходящего в вентилируемого пациента или выходящего из вентилируемого пациента;
разделение интервала времени дыхания на множество областей (60) аппроксимации, и
в каждой области аппроксимации решение уравнения:
P_y (t)=RV ̇(t)+(V(t))/C+P_mus (t)+P_0
или
P_y (t)=RV ̇(t)+EV(t)+P_mus (t)+P_0,
где V(t) выражает чистый объем воздуха, поданный пациенту, вычисленный посредством интегрирования указанного потока V ̇(t) воздуха, P_0 является постоянной, для одновременной оценки сопротивления R и растяжимости C или эластичности E дыхательной системы и давления P_mus (t) дыхательной мускулатуры в каждой области аппроксимации посредством аппроксимации к временному ряду образцов P_y (t) и V ̇(t) в этой области аппроксимации.
20. Способ по п. 19, в котором:
сопротивление дыхательной системы составляет R=R_0+R_1∙|V ̇(t)| , а
растяжимость дыхательной системы составляет C=1/C_0 +(V(t))/C_1 или эластичность дыхательной системы составляет E=E_0+E_1 V(t).
21. Способ по любому из пп. 19-20, в котором решение включает в себя параметризацию давления P_mus (t) дыхательной мускулатуры непрерывной дифференцируемой функцией по области аппроксимации.
22. Способ по п. 21, в котором:
непрерывная дифференцируемая функция по области аппроксимации выражена как P_mus (t)=a_0+a_1 t+⋯+a_n t^n, а
решение включает в себя одновременную оценку сопротивления R и растяжимости C или эластичности E дыхательной системы и параметров a_0,a_1,…,a_n в каждой области аппроксимации посредством аппроксимации к временному ряду образцов P_y (t) и V ̇(t) в этой области аппроксимации.
23. Способ по любому из пп. 19-20, в котором решение включает в себя:
применение ограничений монотонности к давлению P_mus (t) дыхательной мускулатуры в каждой области,
причем ограничения монотонности определяют системой неравенств, относящихся к образцам давления P_mus (t) дыхательной мускулатуры в этой области аппроксимации.
