用于机械通气期间的血流动力学参数确定的通气模式

摘要

公开了用于改变机械通气对象(3)的有效通气以实现或进行血流动力学参数的非侵入性确定的方法。该方法包括使用包括至少一个通气增加的阶段和至少一个通气减少的阶段的通气模式对所述对象进行通气的步骤，其中所述通气减少的阶段包括至少一个包含呼吸暂停(IRP)的延长的呼吸(B2；B2′，B2″，B2″′)。在延长的呼吸期间当对象的肺压力(Palv)处于对象的最小肺压力和最大肺压力之间时，开始呼吸暂停。

说明书

技术领域

本发明涉及用于改变机械通气对象的有效通气以实现或进行血流动力学参数的非侵入性确定的方法、计算机程序和呼吸设备。

背景技术

在机械通气期间，有时出于诊断目的希望主动改变患者的有效通气。例如，可以引入有效通气中的变化，以便分析患者的呼吸和/或循环系统对变化的响应。以这种方式，可以在正在进行的通气期间确定与患者的血流动力学相关的重要参数。

通常改变患者的有效通气以引入呼出的CO2水平的变化，该变化可用于与例如患者的有效肺容积(effective lung volume，ELV)、有效肺血流量(effective pulmonaryblood flow，EPBF)、心输出量(Q)和/或静脉血的二氧化碳含量(CvCO2)相关的血流动力学参数的非侵入性确定。当可能危及患者的心血管稳定性和/或肺功能时，例如在危重患者的手术或通气期间，监测此类参数非常重要。

EP2641536中公开了一种用于确定ELV、Q、EPBF和CvCO2的非侵入性的基于CO2的方法。为了能够确定血流动力学参数，使用循环通气模式对患者通气，其中每个循环包括第一数量的通气增加的呼吸和第二数量的通气减少的呼吸。在一个实施实施方案中，通过与通气增加的呼吸的吸气暂停相比延长通气减少的呼吸的吸气暂停来实现有效通气的改变。

WO2017/105304公开了另一种通气模式，以能够例如使用EP2641536中公开的方法确定血流动力学参数，例如ELV、Q、EPBF和CvCO2。所提出的通气模式适于在有效通气改变之后迫使呼出的二氧化碳水平呈现基本稳态。这是有利的，因为可以使用持续时间短的通气模式来确定生理参数，同时仍然允许使用非复杂算法以高度确定性来确定参数。根据EP2641536的教导，可以通过改变通气模式中呼吸的持续时间来进行有效通气的改变。WO2017/105304提出了通过改变吸气前暂停的持续时间来改变有效通气，因为这已被证明这对于患者肺灌注相对宽松，并且因此提供用于从基本稳态的呼吸可靠地确定Q、EPBF和CvCO2的手段。如本领域中周知的，吸气前暂停是患者在呼气之后且吸气之前进行的呼吸暂停，在此暂停期间，压力维持在对应于先前呼吸的呼气末正压(positive end-expiratorypressure，PEEP)的水平。或者，在WO2017/105304中，可以通过相对于先前呼吸的任何吸气末暂停来延长吸气末暂停的持续时间，从而改变有效通气。与改变吸气前暂停的持续时间相比，这可以是有利的，因为ELV的确定可变得更加稳健和可靠。如本领域中周知的，吸气末暂停是患者在吸气之后且在呼气之前进行的呼吸暂停，在此暂停期间，压力维持在对应于当前呼吸的吸气末压力的水平。

然而，在某些情况下，使用其中通过引入或改变吸气前或吸气末暂停的持续时间来改变患者的有效通气的通气模式可能不是最佳的。吸气前暂停期间的相对较低的肺压力和吸气末暂停期间的相对高的肺压力可能潜在地影响通气患者的静脉回流。静脉回流的变化反过来可能导致患者肺灌注的变化。在大多数用于血流动力学参数的非侵入性确定的方法中，改变肺灌注是具有挑战性的，因为这些方法通常基于在用于参数确定期间灌注保持恒定的假设。

与包含吸气前暂停的通气模式相关的另一个挑战是低肺压的相对较长时期，可能增加肺泡通缩的趋势，如果将PEEP设置得相对于患者的肺力学而言过低，则这种趋势最为明显。

与包含吸气末暂停的通气模式相关的另一挑战是由于较高气道和胸腔压力的相对较长时间而增加了不利影响通气患者血流动力学的风险。

因此，在机械通气患者的有效通气中引入变化以测定血流动力学参数(例如ELV、Q、EPBF和CvCO2)的已知方法存在某些缺点。

发明内容

本公开内容的一个目的是提出对患者的肺力学和/或血流动力学具有最小影响的以宽松方式改变机械通气对象的有效通气的方式。

本公开内容的另一个目的是提出对正在进行的通气治疗具有最小影响的改变机械通气对象的有效通气的方式。

本公开内容的另一个目的是提出能够以高度确定性非侵入性确定至少一个血流动力学参数的改变机械通气对象的有效通气的方式。

本公开内容的又一个目的是提出实现或进行与机械通气对象的血流动力学相关的至少一个血流动力学参数的非侵入性确定同时解决或减轻现有技术的一个或更多个上述缺点的设备或其他装置。

根据本公开内容，通过由所附权利要求限定的方法、计算机程序和呼吸设备实现了这些和其他目的。

根据本公开内容的一个方面，提供了用于改变机械通气对象的有效通气的方法。该方法包括使用包括至少一个通气增加的阶段和至少一个通气减少的阶段的通气模式对所述对象进行通气的步骤，其中通气减少的阶段包括至少一个包含呼吸暂停的延长的呼吸。在延长的呼吸期间，在当对象的肺压力处于对象的最小肺压力和最大肺压力之间的中间压力水平时的时间点开始呼吸暂停。

根据本公开内容的另一方面，提供了用于使得能够从在对象的机械通气期间获得的流量和CO2测量值来确定通气对象的至少一个血流动力学参数的方法。该方法包括使用包括至少一个通气增加的阶段和至少一个通气减少的阶段的通气模式对所述对象进行通气的步骤，其中通气减少的阶段包括至少一个包含呼吸暂停的延长的呼吸。在延长的呼吸期间，当对象的肺压力处于对象的最小肺压力和最大肺压力之间的中间压力水平时开始呼吸暂停。所述至少一个血流动力学参数可以是选自ELV、Q、EPBF和CvCO2的一种或更多个血流动力学参数。

呼吸的最小肺压力通常对应于预设的呼气末正压(PEEP)，并且呼吸的最大肺压力通常对应于在延长的呼吸的吸气结束时获得的吸气末压力。因此，通常在高于PEEP但低于延长的呼吸的吸气末压力的中间压力水平开始呼吸暂停。

在中间压力水平开始的呼吸暂停在下文中将称为中间呼吸暂停(IRP)。

使用IRP代替吸气前暂停来延长通气减少的呼吸的一个优点在于，IRP期间相对较高的肺压力降低了肺萎陷(肺不张)的风险，改善了患者的安全性。

使用IRP代替吸气末暂停的一个优点在于，IRP期间相对较低的肺压更加宽松并且降低了不利地影响对象血流动力学的风险。

此外，通过使用IRP代替吸气前暂停(其中压力保持在PEEP水平)或吸气末暂停(其中压力保持在吸气末压力水平)，对象在延长的呼吸期间的平均肺压力将不会以相同程度偏离非延长的呼吸(即不包含或包含较短呼吸暂停的呼吸)的平均肺压力。反过来，这减少了延长的呼吸和非延长的呼吸之间的肺灌注变化，其允许使用已知的非侵入性方法从呼出的CO2的变化更精确地确定血流动力学参数，例如Q、EPBF和CvCO2。

使平均肺压力随时间的变化最小化的另一个优点在于，有效通气的变化不易对对象的总体通气治疗产生不利影响。

通常，在IRP期间，对象的肺压力保持在基本恒定的水平。这意味着在IRP的持续时间内保持IRP开始时的中间压力水平。通常将中间压力水平设置为对应于非延长的呼吸的平均压力水平，从而使延长的呼吸的平均肺压力对应于非延长的呼吸的平均肺压力。这具有消除或至少进一步减小通气减少的延长的呼吸和通气增加的非延长的呼吸之间的肺灌注变化的作用，从而进一步减少了从在通气增加和减少的阶段期间获得的CO2测量值进行血流动力学参数确定的不确定性。

IRP可以是吸气内暂停或呼气内暂停，这意味着可以在延长的呼吸的吸气阶段内或呼气阶段内进行暂停。优选地，IRP是吸气内暂停。与使用呼气内暂停相比，使用吸气内暂停的一个优点在于，IRP的引入不会破坏或干扰呼气阶段，从而提供了从呼出的CO2含量的测量值确定的血流动力学参数的更可靠确定。另一个优点在于，由吸气内暂停引起的通气减少将对同一呼吸的呼气阶段产生立即的影响，意味着可以以最小的延迟测量和分析由吸气内暂停引起的呼出的CO2的变化。这改善了基于呼出的CO2测量值进行血流动力学参数确定的方法的响应时间。

在一些实施方案中，当通气对象的估计肺压力达到对应于中间压力水平的阈值时，可以开始IRP。可以从通过向对象提供机械通气的呼吸机的呼吸回路中的一个或更多个压力传感器(例如通过近端压力传感器，其获得基本上对应于通气对象的气道压力的压力测量值)获得的压力测量值估计通气对象的肺压力。阈值优选地设置为对应于非延长的呼吸的平均肺压力，这具有使延长的呼吸和非延长的呼吸之间的肺压力和肺灌注的变化最小化的上述优点。

或者，可以根据施加于通气对象的预定流量或压力谱来开始IRP。例如，可以根据参数化的流量谱来开始IRP。

通常，通过阻止气体流入和流出呼吸回路来引起IRP，对象通过该呼吸回路连接到呼吸设备。通常，由执行阻塞动作的呼吸设备，例如通过在IRP持续时间内关闭呼吸设备的吸气阀和呼气阀来执行IRP。

通气增加和减少的呼吸的总数优选为三个或更多个。这将使得能够在使用提出的通气模式(如下面将进一步描述的)对对象进行通气期间通过已知的基于菲克的技术来确定血流动力学参数，例如EPBF或心输出量。通气增加的阶段和通气减少的阶段各自包含至少一次呼吸，其中通气减少的阶段中的至少一次呼吸包含IRP，以相对于由通气增加的阶段中的至少一次呼吸提供的对象通气水平来减少对象的通气水平。通常，通气减少的阶段包含两次或更多次呼吸。在这种情况下，每次通气减少的呼吸可包含各自的IRP。通气减少的呼吸的IRP可具有相同的持续时间。但是，其持续时间也可以不同，以使每次呼吸中呼出的CO2量水平在通气减少阶段的呼吸之间呈现基本稳态。为此，通气减少的阶段中的第一呼吸和第二呼吸可以包含各自的IRP，其中，第一呼吸的IRP的持续时间长于第二呼吸的IRP的持续时间。

每个IRP的持续时间可以是预定的并且是固定的，或者可以基于呼气CO2测量值连续地或间隔地进行调整。

该方法可以进一步包括基于在使用提出的通气模式对对象进行机械通气期间获得的流量和CO2测量值非侵入性地确定与通气对象的血流动力学相关的至少一个血流动力学参数的步骤。例如，该方法可以包括非侵入性地确定与ELV、Q、EPBF和/或CvCO2相关的至少一个血流动力学参数的步骤。优选地，该方法包括确定通气对象的至少Q或EPBF。

因此，根据本公开内容的又一个方面，提供了用于非侵入性地确定通气对象的至少一个血流动力学参数的方法。该方法包括使用包括至少一个通气增加的阶段和至少一个通气减少的阶段的通气模式对所述对象进行通气的步骤，其中通气减少的阶段包括至少一个包含呼吸暂停的延长的呼吸。在延长的呼吸期间，当对象的肺压力处于对象的最小肺压力和最大肺压力之间的中间压力水平时开始呼吸暂停。该方法还包括从在通气模式的分析的呼吸顺序期间获得的流量和CO2测量值确定至少一个血流动力学参数的步骤。

可以例如使用非侵入性菲克技术来确定至少一个血流动力学参数。例如，可以使用已知用于心输出量或EPBF确定的基于CO2的菲克技术来确定。优选地，使用EP2641536中公开的方法来确定至少一个血流动力学参数，其中基于从在分析的呼吸顺序期间获得的流量和CO2测量推导的参数之间的相关性来确定至少一个血流动力学参数。更详细地，可以通过以下来确定至少一个血流动力学参数：首先从测量的流量和CO2含量确定分析的呼吸顺序中每次呼吸的与对象的肺泡CO2分数(F

可以将至少一个确定的血流动力学参数值呈现给呼吸设备操作者，以便操作者采取适当的动作。其也可以用作呼吸设备的自动反馈控制中的控制参数。

根据本公开内容的另一方面，提供了呼吸设备，例如呼吸机或麻醉设备，其能够执行上述改变对象的有效通气的方法，以便实现或进行从流量和CO2测量值非侵入性地确定与对象的血流动力学相关的至少一个血流动力学参数。

为此，提供了呼吸设备，其用于改变与呼吸设备连接的对象的有效通气。呼吸设备包括控制计算机，例如被配置为控制呼吸设备的运行的控制计算机，从而使用包括至少一个通气增加的阶段和至少一个通气减少的阶段的通气模式对所述对象进行通气，其中通气减少的阶段包括至少一个包含呼吸暂停的延长的呼吸。控制计算机被配置为使得在延长的呼吸期间在当对象的肺压力处于对象的最小肺压力和最大肺压力之间的中间压力水平时的时间点开始呼吸暂停，从而引起IRP的开始。

通常，呼吸设备包含用于将加压的呼吸气体递送到通气对象的气动单元，控制计算机被配置为根据所述通气模式控制气动单元将呼吸气体的呼吸递送到对象。

由于以上讨论的原因，控制计算机可以被配置为使得以高于先前呼吸的呼气末正压(PEEP)水平且低于延长的呼吸的吸气末压力水平的中间压力水平，并且优选地以基本上对应于通气增加的呼吸期间对象的平均肺压力的中间压力水平开始IRP。

优选地，控制计算机被配置为使得以延长的呼吸的吸气阶段内的吸气内暂停的形式开始IRP。

控制计算机可以被配置为使得通气减少的阶段包括在所述延长的呼吸之后的包含IRP的至少第二呼吸。控制计算机可以被配置为使第二呼吸的IRP的持续时间短于延长的呼吸的IRP的持续时间，以使得呼出的CO2的水平在通气减少的阶段内呈现基本稳态。

呼吸设备还可以被配置为对与通气对象的血流动力学相关的至少一个血流动力学参数进行上述确定。为此，呼吸设备可包括用于至少测量由对象呼出的呼气的呼气流量的流量传感器，以及用于至少测量由对象呼出的呼气的CO2含量的CO2传感器。控制计算机可以被配置为在使用所述通气模式对对象进行通气期间在分析的呼吸顺序期间由通过所述传感器获得的流量和CO2测量值确定至少一个血流动力学参数。

使呼吸设备能够执行这些步骤所需的逻辑优选地通过软件来实现。因此，根据本公开内容的另一个方面，提供了用于改变与呼吸设备连接的对象的有效通气的计算机程序。该计算机程序包括计算机可读代码，所述计算机可读代码在由呼吸设备的控制计算机执行时使得呼吸设备使用包括至少一个通气增加的阶段和至少一个通气减少的阶段的通气模式对所述对象进行通气，其中通气减少的阶段包括至少一个包含呼吸暂停的延长的呼吸。计算机程序使得在延长的呼吸期间当对象的肺压力处于对象的最小肺压力和最大肺压力之间时呼吸设备开始呼吸暂停。计算机程序还可以包括用于使呼吸设备执行上述方法中的任何步骤的代码段。

在现有的呼吸设备上安装这样的计算机程序可以允许现有的呼吸设备在没有硬件修改或具有最少硬件修改的情况下执行本公开内容的方法。

所提出的方法、呼吸设备和计算机程序的更多有利方面将在下文中的实施方案的详细描述中进行描述。

附图说明

将通过以下提供的详细描述和附图对本发明进行更全面的理解，这些详细描述和附图仅通过举例说明的方式给出。在不同的附图中，相同的附图标记对应于相同的元件。

图1示出了根据本公开内容的一个示例性实施方案的呼吸设备。

图2示出了根据本公开内容的一个示例性实施方案的通气模式的部分，其中通气模式由以容积控制的操作模式操作的呼吸设备产生；

图3示出了根据本公开内容的另一示例性实施方案的通气模式的部分，其中通气模式由以压力控制的操作模式操作的呼吸设备产生，

图4示出了根据本公开内容的一个示例性实施方案的循环通气模式的循环，以及

图5示出了根据本公开内容的另一示例性实施方案的循环通气模式的循环。

具体实施方式

图1示出了用于通过机械通气向对象3提供通气治疗的呼吸设备1。呼吸设备1被配置为出于诊断目的周期性地或间隔地改变或更改对象3的有效通气，同时为对象提供足够的总体通气。更详细地，呼吸设备1被配置为改变对象3的有效通气，以便非侵入地确定与对象的血流动力学相关的一个或更多个参数，例如对象3的有效肺容积(ELV)、心输出量(Q)、有效肺血流量(EPBF)和/或静脉血二氧化碳含量(CvCO2)。优选地，呼吸设备被配置为根据循环通气模式来改变对象的有效通气，其允许连续地确定一个或更多个血流动力学参数。

在图示的实施方案中，呼吸设备1是用于向对象3(以下称为患者)提供通气治疗的呼吸机。呼吸机经由用于向患者供应呼吸气体的吸气管线5和用于将呼出气体从患者运输走的呼气管线7连接至患者3。吸气管线5和呼气管线7通过所谓的Y形件11连接到公共管线9，该公共管线通过患者连接器(例如器官内管)连接到患者3。吸气管线5、呼气管线7、Y形件11和患者连接器形成呼吸设备的呼吸回路的一部分。呼吸回路由呼吸设备的所有与患者3的气道流体连通的气体通道构成。

呼吸设备1还包含控制单元或控制计算机13，其用于基于预设参数和/或由呼吸设备的多种传感器获得的测量值来控制患者3的通气。控制计算机13通过控制呼吸设备1的气动单元15来控制患者3的通气，该气动单元15一方面连接到一个或更多个气体源17、19，并且另一方面连接到吸气管线5以用于调节输送给患者3的呼吸气体的流量和/或压力。为此，气动单元15可以包括多种气体混合和调节装置，例如混合室、可控制的气体混合阀和一个或更多个可控制的吸气阀。

控制计算机13包括处理单元21和存储计算机程序的非易失性存储器23，该计算机程序在由处理单元21执行时使控制计算机如下文所述控制患者3的通气。除非另有说明，否则以下描述的动作和方法步骤由控制计算机13在执行存储在存储器23中的计算机程序的不同代码段时执行或引起。

控制计算机13被配置为使呼吸设备1根据通气模式对对象进行通气，该通气模式适于从测量的流量和CO2含量可靠地确定一个或更多个血流动力学参数。

通气模式包括至少一个通气增加的阶段和至少一个通气减少的阶段。通气增加的阶段包括至少一次通气增加的呼吸，并且通气减少的阶段包括至少一次通气减少的呼吸。通气增加的呼吸是比通气减少的呼吸更有效地为患者的肺通气的呼吸，反之亦然。通过提供交替的通气增加的呼吸和通气减少的呼吸的顺序来改变患者的有效通气的目的是引起呼出的二氧化碳水平的变化，该变化可以被测量并用于确定血流动力学参数。因此，在这种情况下，通气减少的呼吸也可以被定义为与通气增加的呼吸相比引起呼出的二氧化碳水平增加的呼吸，反之亦然。出于下面更详细讨论的原因，在通气增加和减少的阶段中的呼吸总数优选为三个或更多。

根据本公开内容的教导，通气减少的阶段包括至少一个包含呼吸暂停的延长的呼吸。通气减少的阶段包括至少一个延长的呼吸意指，相对于通气增加的呼吸，至少一个通气减少的呼吸延长。

至少一个通气减少的呼吸的延长通过在呼吸期间引入呼吸暂停实现或通过相对于通气增加的呼吸的任何呼吸暂停延长呼吸的呼吸暂停来实现。当患者的肺压力高于延长的呼吸的最小肺压力(通常对应于设定的呼气末正压PEEP水平)并且低于延长的呼吸的最高肺压力(通常对应于吸气末压力)时，在中间压力水平开始延长呼吸的呼吸暂停。这意味着呼吸暂停不是在最小PEEP水平进行的吸气前暂停，也不是在呼吸的最大吸气末压力水平进行的吸气末暂停。相反，呼吸暂停是在处于呼吸周期的最小和最大肺压力水平之间某处的中间肺压力水平进行的呼吸暂停，其在下文中称为中间呼吸暂停(IRP)。

图2是示出根据本公开内容的一个示例性实施方案的通气模式的部分的压力-时间图。如上所述，每个通气增加的阶段通常包括至少两次通气增加的呼吸，并且每个通气减少的阶段通常包括至少两次通气减少的呼吸。但是，出于说明目的，在图2中仅示出了一次通气增加的呼吸和一次通气减少的呼吸。

图中的连续线表示通气患者的气道压力(P

当以引入IRP的容积控制(VC)操作模式类型进行操作时，可以将图2中的通气模式由图1所示的呼吸设备1应用于患者3，以在患者的有效通气中引入变化。

如图所示，通气模式包括通气增加的第一呼吸B1和通气减少的第二呼吸B2。第一呼吸B1可以例如是通气增加的呼吸顺序中的最后呼吸，并且第二呼吸B2可以例如是通气减少的后续呼吸顺序中的第一呼吸。通气减少的呼吸B2的持续时间T

第一呼吸B1是常规的容积控制呼吸，其中将期望潮气量的呼吸气体通常以恒定流量输送到患者的肺。将呼吸气体输送到患者的肺导致肺压力从先前呼吸(未显示)的PEEP水平增加到更高的吸气末压力水平。吸气末肺压力是呼吸周期的最大肺压力。看到呼吸B1的吸气阶段还包括吸气末暂停，在此期间，在吸气末暂停的持续时间T

当第一呼吸B1的呼气阶段结束时，再次向患者输送呼吸气体流，以开始随后的延长的呼吸B2的吸气阶段。作为呼吸气体输送的结果，患者的肺压力从先前呼吸B1的PEEP水平升高到呼吸B2的吸气末压力水平。但是，在呼吸B2中，在达到吸气末压力水平之前，即已将全部潮气量的呼吸气体输送给患者之前，呼吸设备会在中间肺压力水平(P

IRP主要通过IRP的持续时间(T

IRP的持续时间T

IRP期间患者的平均肺压力P

P

在一个示例性实施方案中，P

在另一个示例性实施方案中，可以根据预定的压力谱(在PC模式下)或预定的流量谱(在VC模式下)对患者通气，其中开始IRP的时间点是预定的。因此，在这种情况下，IRP的开始是时间触发的，并且与患者当前的肺压力无关。优选地，流量或压力谱被参数化以使得在患者的肺压力可被认为基本上对应于通气增加的呼吸期间患者的平均肺压力的时间点开始IRP。

以下给出了参数化的流量谱的实例，其可在通气减少的延长的呼吸(例如图2中的呼吸B2)的吸气阶段期间应用于以VC模式通气的患者：

当t

当t

当t

当t

其中

其中P

相应地，通气增加的非延长的呼吸(例如图2中的呼吸B1)的吸气阶段的流量谱可以根据以下来参数化：

当t

当t

图3是示出根据本公开内容的另一示例性实施方案的通气模式的部分的压力-时间图。出于说明目的，仅示出了一次通气增加的呼吸和一次通气减少的呼吸。类似于图2，连续线表示气道压力P

当以引入IRP的压力控制(PC)操作模式类型进行操作时，可以将图3中的通气模式由图1中所示的呼吸设备1应用于患者3，以在患者的有效通气中引入变化。

如图所示，通气模式包括通气增加的第一呼吸B1和通气减少的第二呼吸B2。第一呼吸B1可以例如是通气增加的呼吸顺序中的最后呼吸，并且第二呼吸B2可以例如是通气减少的后续呼吸顺序中的第一呼吸。通气减少的呼吸B2的持续时间T

第一呼吸B1是常规的压力控制呼吸，其中施加到患者气道的压力从先前呼吸的PEEP压力增加到设定的平台压力P

当呼吸B1的呼气阶段结束时，通过将施加的压力从B1的PEEP水平(对应于B2的吸气前压力)升高到中间压力水平P

应该注意的是，尽管图3中的IRP被描述为吸气内暂停，但根据吸气和呼气阶段的定义，其也可以被视为在吸气之前进行的升高的PEEP压力下的吸气前暂停。当被视为吸气内暂停时，可以说呼吸设备1以吸气双水平气道压力调节模式操作，因为吸气期间的气道压力首先向中间压力水平P

在上述实施例中，IRP是在呼吸的吸气阶段进行的，并且因此可以说是吸气IRP。然而，应当理解，IRP也可以是在呼吸的呼气阶段期间进行的呼气IRP。在中间压力水平上开始IRP的上述原理在VC模式和PC模式二者下的呼气阶段内也是适用的。如吸气IRP一样，呼气IRP可以解决或减轻有效通气变化期间肺灌注变化的问题。但是，与呼气IRP相比，吸气IRP可能是有利的，因为呼气IRP可能会损害呼气CO2测量的可靠性和确定性。呼吸增加和减少的呼吸之间的呼气阶段优选相同。

图4示出了示例性通气模式，其中每个通气增加的阶段包括三次呼吸B1′、B1″、B1″′，每个与图2中的呼吸B1相同，并且每个通气减少的阶段包括三次呼吸B2’、B2”、B2”’，每个与图2中的呼吸B2相同。这是能够非侵入性地确定与通气对象的血流动力学相关的一个或更多个参数(例如ELV、Q、EPBF和/或CvCO2)的通气模式的实例。通气模式可以是循环通气模式，其包括交替的通气减少阶段和通气增加阶段，以使得能够连续监测通气对象的血流动力学。这意味着通气减少的阶段之后紧接着新的通气增加的阶段，后者之后又紧接着新的通气减少的阶段，依此类推。通气模式的相对较短的周期在参数确定中提供了快速响应时间。

优选地使用非侵入性菲克技术从流量和CO2测量值来进行一个或更多个血流动力学参数的确定。有许多用于非侵入性地确定血流动力学参数的基于菲克的方法，并且它们中的许多可以在不进行修改或具有最小修改的情况下进行，以从使用提出的通气模式对患者进行机械通气期间获得的测量值确定血流动力学参数，例如Q和EPBF。

血流动力学参数的确定可以通过呼吸设备本身进行，或者可以通过外部单元例如被配置为获得与患者正在进行的通气相关的流量和CO2测量值的外部计算机或监测系统来进行。

再次参考图1，在一个示例性实施方案中，呼吸设备1可包括用于至少测量由患者3呼出的呼气的呼气流量的至少一个流量传感器27，以及用于至少测量由患者呼出的呼气的CO2含量的至少一个CO2传感器29。控制计算机13可以被配置为从在使用提出的通气模式对患者通气的分析的呼吸顺序期间获得的流量和CO2测量值确定至少一个血流动力学参数。优选地，流量和CO2传感器27、29被配置为还测量吸气流量和CO2含量，在某些情况下，其可以有利地与呼气流量和CO2测量值一起用于确定血流动力学参数。

在所示的一个实施方案中，流量传感器27和CO2传感器29形成被配置用于容积二氧化碳图测量的二氧化碳分析仪31的一部分。二氧化碳分析仪31布置在患者3的气道开口附近，即在呼吸回路的公共管线9中，其中其露于患者3呼出和吸入的所有气体。二氧化碳分析仪31经由有线或无线连接33连接到呼吸设备1，并且被配置为将流量和CO2测量值传送到呼吸机，以由呼吸设备的处理单元21进一步处理。呼吸设备1优选地被配置为从接收自二氧化碳分析仪31的流量和CO2测量值生成容积二氧化碳描记图35，并且此外，在呼吸机的显示器37上显示该容积二氧化碳描记图35。

呼吸设备1的控制计算机13可以被配置为使用以下针对单腔肺模型的二氧化碳动力学方程(capnodynamic equation)基于流量和CO2测量值确定至少一个血流动力学参数，该方程描述了肺泡二氧化碳分数(F

ELV·(F

其中ELV是呼气结束时用于二氧化碳储存的有效肺容量，F

F

方程1类似于同一申请人的EP2641536中的方程1，EP2641536公开了用于同时确定ELV、心输出量和CvCO2的非侵入性且连续的方法。方程之间的唯一区别是，EP2641536中的方程1使用量CaCO2(动脉血中每体积单位的CO2浓度或含量)和Q(心输出量)，而上述方程1使用量C

呼吸设备1的控制计算机13可以被配置为使用EP2641536中公开的方法从分析的呼吸顺序基于所述分析的呼吸顺序中直接可测量或可推导的参数ΔF

引入指数“n”表示所分析的呼吸顺序中的呼吸数，然后重新排列方程1以使未知参数集中在方程的左侧，得到：

在分析的呼吸顺序中对于呼吸n＝1、2、......、N，以矩阵形式书写该方程，得到：

当分析的呼吸顺序N包含多于三次呼吸时(即，当N＞3时)，这将成为超定方程组，并且未知参数三元组{ELV、EPBF·CvCO

该方程组(方程3)可以改写为A·x

呼吸设备1的控制计算机13可以例如被配置为通过使误差|A·x

x

因此，控制计算机13可以从针对分析的呼吸顺序获得的流量和CO2测量值确定ELV、EPBF、CvCO2和Q的近似值，在此期间，使用提出的通气模式对患者3进行通气，其使得在分析的呼吸顺序期间呼出的CO2水平变化，同时通过使测量期间肺灌注的变化最小化来改善参数确定。为了连续监视ELV、EPBF、Q和/或CvCO2，通气模式优选为循环通气模式，并且优选由控制计算机13逐次呼吸确定参数。优选但非必须地，所述分析的呼吸顺序中的呼吸数对应于循环通气模式的每个循环中的呼吸数。

通气模式应该优选地适于为对象提供期望的整体通气。因此，通气增加的呼吸和通气减少的呼吸可以适于为患者提供期望的平均通气，例如在分钟通气量和平均气道压力方面

优选地，通气增加的呼吸是过度通气的呼吸，并且通气减少的呼吸是通气不足的呼吸。因此，可以使随着时间的总通气对应于对象的期望基线通气。在这方面，应该强调的是，通气增加和减少的阶段不应被解释为限于相对于基线(正常)通气增加和减少的通气阶段。相反，应当理解，在本申请的上下文中，通气减少的阶段是其中与通气增加的阶段相比通气减少的阶段，反之亦然。因此，应当认识到，其中通气增加的阶段中的通气水平或通气减少的阶段中的通气水平对应于基线通气水平的一些实施方案也包括在本公开内容内。

通气模式还可以适于采用强制稳态技术，如WO2017/105304(其通过引用并入本文)中更详细地描述的。这是有利的，因为可以使用持续时间短的通气模式来确定血流动力学参数，同时仍然允许使用非复杂算法以高度确定性来确定参数。

为此，每个通气减少的阶段可包括至少第一呼吸，其用于产生由患者3呼出的CO2的水平的大幅变化；以及在至少第一呼吸之后的至少第二呼吸，其用于使呼出的CO2的水平在通气量减少的阶段内(即在所述通气减少的阶段中的至少两次呼吸期间)呈现基本稳态水平。同样，每个通气增加的阶段可以包括至少第一呼吸，其用于产生由患者3呼出的CO2的水平的大幅且相反的变化；以及在至少第一呼吸之后的至少第二呼吸，其用于使呼出的CO2的水平在通气增加的阶段内(即，在通气增加的阶段中的至少两次呼吸期间)呈现新的基本稳态水平。在WO2017/105304中，通过相对于先前呼吸改变至少一个第一呼吸持续时间和/或体积来引起呼出的CO2水平的大幅改变，并且通过相对于至少一个第一呼吸的持续时间和/或体积改变至少一个第二呼吸的持续时间和/或体积来使呼出的CO2水平在通气减少和/或增加阶段呈现稳态。

根据本公开内容的原理，图1中的呼吸设备的控制计算机13可以被配置为通过引入IRP、移除IRP或改变IRP的持续时间来引起CO2水平的大幅变化和使CO2水平在通气减少和/或增加的阶段内达到基本稳态的后续变化中的任一种或两种。

例如，通过引入IRP或相对于先前呼吸的任何IRP延长IRP可导致呼出的CO2大幅增加。这对应于图2中所示的情形，其中通过将IRP引入到呼吸B2中来启动从通气增加阶段到通气减少阶段的过渡。同样，通过去除IRP或潜在地甚至通过相对于先前呼吸的任何IRP缩短IRP可导致呼出的CO2大幅减少。

各个通气减少和增加的阶段内的基本稳态也可以通过引入IRP、移除IRP或改变IRP的持续时间来引起。

例如，通过相对于第一通气减少的呼吸的IRP缩短第二通气减少的呼吸的IRP，可以达到通气减少的阶段内的基本稳态。同样地，通过在没有IRP的第一通气增加的呼吸之后的第二通气增加的呼吸中引入短IRP，可以达到通过增加的阶段内的基本稳态。

图5示出了采用强制稳态技术的示例性通气模式，其适于使呼出的CO2的水平在通气减少的阶段内达到基本稳态。根据图4中的示例性通气模式，图5中的通气模式包括通气增加的阶段，其包含三个通气增加的呼吸B1’、B1”、B1”’，以及通气减少的阶段，其包含三个通气减少的呼吸B2’、B2”、B2”’。通气增加的呼吸B1’、B1”、B1”’与图4中的通气增加的呼吸相同。但是，通气减少的呼吸B2’、B2”、B2”’与图4中的通气减少的呼吸的区别在于，不是所有呼吸的IRP的持续时间都相同。看到第一通气减少的呼吸B2’包含相对长的IRP(持续时间为T

在本文中两次呼吸期间呼出的CO2的水平呈现基本稳态意味着，在第一呼吸期间获得的呼出的CO2的量度基本上等于在第二呼吸期间获得的呼出的CO2的量度。呼出的CO2的所述量度可以是指示通气患者3的肺泡CO2的任何量度，例如，肺泡CO2分数(F

其中呼出的二氧化碳水平呈现基本稳态的同一通气减少或增加的阶段的至少两次呼吸可以是连续呼吸或可以不是连续呼吸。如果第二通气减少的呼吸B2”是或无法适当适于使第二呼吸期间呼出的CO2的水平对应于第一通气减少的呼吸B2’期间呼出的CO2的水平，则第三通气减少的呼吸B2”’的持续时间T

应当注意，图5所示的示例性通气模式仅适于通气减少的阶段内的强制稳态。作为替代或补充，其可以适于通气增加的阶段内的强制稳态。在某些情况下，仅通过引入IRP、移除IRP和/或改变IRP的持续时间就可以获得通气增加的阶段和通气减少的阶段之间呼出的CO2水平的足够变化，而依然在通气增加的阶段和通气减少的阶段二者中获得呼出的CO2的基本稳态。然而，可能需要改变通气增加的呼吸的持续时间和/或通气量的其他方式，以便在通气增加的阶段内达到呼出的CO2水平的基本稳态。例如，使用提出的原理来改变IRP的持续时间以在通气减少的阶段内达到稳态，同时改变通气增加的呼吸的潮气量以在通气增加的阶段内也达到稳态可能是有利的。如WO2017/105304中所建议的(参见图3A及其描述)，可以例如通过使第一通气增加的呼吸的潮气量大于随后的通气增加的呼吸的潮气量来获得通气增加的阶段内的稳态。值得注意的是，这会在通气增加的阶段期间增加患者的平均肺压力，这在选择用于通气减少的呼吸中的IRP的合适的中间压力水平P

因此，为了允许独立于ELV来确定EPBF、Q和CvCO2，图1中的呼吸设备1可被配置为使用采用上述强制稳态技术的通气模式，例如图5中所示的通气模式对患者3进行通气。在这种情况下，控制计算机13可以被配置为仅从呼出的二氧化碳水平呈现基本稳态的呼吸确定EPBF、Q和/或CvCO2，或者从其中基本稳态的呼吸比非稳态呼吸称重更重的一系列呼吸确定EPBF、Q和/或CvCO2，如WO2017/105304中更详细描述的。一旦确定了EPBF、Q和/或CvCO2，控制计算机13就可以仅从所述分析的呼吸顺序中的短暂呼吸(即，从具有不同水平的呼出的CO2含量的呼吸)或者从其中短暂呼吸比稳态呼吸称重更重的一系列呼吸，优选使用确定的EPBF、Q和/或CvCO2值来确定ELV。

本文所述的通气模式可以是自适应通气模式，其基于指示患者对当前施加的通气模式的响应的测量参数而自动地适应。例如，呼吸设备1的控制计算机13可以被配置为使用呼出的CO2的量度(例如通过CO2传感器29测量)作为用于对通气模式的呼吸中IRP的持续时间进行反馈控制的控制参数。因此，控制计算机13可以被配置为使用呼出的CO2对IRP的持续时间进行反馈控制，以便在通气增加的阶段和通气减少的阶段之间的过渡中实现呼出的CO2的水平的期望变化，和/或导致呼出的二氧化碳水平在通气增加的阶段和/或通气减少的阶段处于基本稳态。例如，再次参考图5，控制计算机13可以被配置为将第一通气减少的呼吸B2’中呼出的CO2的水平与第二和随后的通气减少的呼吸B2”中呼出的CO2的水平进行比较，并且如果第二呼吸中呼出的CO2的水平与第一呼吸中呼出的CO2的水平偏差超过预定量(表明在前两次通气减少的呼吸之间未达到稳态)，则调节第三呼吸B2”’的IRP的持续时间T

应当注意的是，使用在中间压力水平引入吸气IRP的提出的通气模式对患者进行通气的另一效果是，新的肺压力指数类型可在床边获得。这是因为可以为单个吸气阶段的两个不同部分(即在IRP开始之前进行的第一吸气部分，以及在IRP之后进行的第二吸气部分)确定通气患者的呼吸系统的顺应性。这样，可以确定吸气过程期间呼吸系统的顺应性是增加还是减少。根据压力指数分析的已知原理，该确定可用于评估肺压力。