SE536642C2 - System för optimal mekanisk ventilation - Google Patents

Abstract

Sida 27 av 28 Sammanfattning av uppfinningen Uppfinningen hänför sig till ett system för optimal mekanisk ventilation. Givare används för att iluftvägen mäta flöde, tryck och C02 och åtminstone en dator för registrering och analys avgivarnas signaler. Operatören definierar specificerade mål relaterade till utbyte av C02 elleraccepterar standardvärden för dessa. Andra fysiologiska mål för mekanisk ventilation kanavse sådana volymer och tryck som anses minimera skadliga effekter. Utgående frånandningsorganens fysiologi, definierade utifrån volumetrisk kapnografi och från databeskrivande lungornas mekanik genomför datorn analytiska beräkningar för att identifiera ettarbetssätt för ventilatom ledande till specificerade mål. Detta arbetssätt implementerasmanuellt eller automatiskt i ett eller flera steg. Utfallet av omställningen i fysiologiskthänseende rapporteras och alarm utlöses om utfallet awiker från det förutsagda. Datom kangenomföra upprepade automatiska mätningar och omställningar för att uppnå och upprätthålla patientens status i enlighet med specificerade mål.

Description

536 642 gynnsamma och skadliga effekter av en ventitatoromställning inom ett fåtal andetag efter omställning av ventilatom. Övervakade parametrar omfattar t.ex. tidalvolym, luftvägstryck och end-tidal C02, hämodynamik och volym av C02 som elimineras per minut, VMWCOZ. Värden på sådana parametrar före och efter en ventilatoromställning presenteras för operatören.

Kvoten mellan VMWCOZ efter och före omställning används för att påvisa effekten på den alveolära ventilationen och därmed effekten på PaCOZ. Denna tidigare uppfinning används i samband med ventilatoromställning, som baseras på operatörens bedömning och åsikt om vilken alternativ inställning som skulle vara gynnsam. En begränsning av den tidigare uppfinningen är att systemet inte på förhand ger någon hjälp avseende hur ventilatorn bör ställas om för att uppnå de fysiologiska målen bakom omställningen.

En metod som kan undanröja eller minska problemen med att förutse effekter av en ventilatoromställning är datorsimulering av en ventilatoromställning. Sådan simulering baseras på en fysiologisk profil avseende andningsorganen, vilken bestäms med ett datorprogram som mäter och analyserar andningsorganens fysiologiska egenskaper inför simuleringen.

Simuleringen bygger på en fysiologisk modell och en matematisk beskrivning av en ventilators funktion vid olika inställningar. En sådan metod beskrivs l U.S. patent 6,578,575 B1.

Simuleringen kan vara av sådant slag att den fortsätter tills ett arbetssätt för respiratorn har identifierats, vilket leder till de mål som definierats av operatören. Simulering av flera parametrar som definierar ventilatoms arbetssätt leder till flerfaldiga frihetsgrader inom simuleringen, vilket kan leda till instabilitet i processen och till ett falskt minimalt felvärde. Det finns således ett behov av alternativa system.

En uppfinning beskriven i det brittiska patentet 1 581 482 från 1980 baseras på att ventilatorns arbetssätt vid tidpunkten för ett fysiologiskt test avsiktligt störs och att effekten av denna stöming används för att automatiskt styra ventilatorn. Det slags störning som beskrivs är korta perioder av förändrad sammansättning av den inandade gasen. Enligt patentet är störningens natur inte baserad på en analys sådan att störningen leder mot några fysiologiska mål.

En uppfinning beskriven i patenten US6709405 och EP1295620 bygger på ett system med egenskaper liknande de hos ServoVentilator 900 C kompletterad med en extern dator, vilken tar över styrningen av ventilatorn via kontaktdonet för extern styrning av ventilatorn. Ett sådant system kan användas för att genomföra fysiologiska test med avsikt att ge detaljerad information om andningsorganens mekanik och gasutbyte. lnte heller i dessa patent påvisas hur fysiologiska observationer kan analyseras med avsikt att ändra en ventilators arbetssätt på sådant sätt att specifika fysiologiska mål uppnås. 10 15 20 25 30 35 536 642 Adekvat gasutbyte avseende C02 och 02 är ett primärt mål för mekanisk ventilation. Andra mål hänför sig till att skydda lungorna mot ventilationsinducerad lungskada, VILS, jämte andra skadliga effekter på t.ex. blodcirkulation och hjärtfunktion. Höga tidalvolymer och höga luftvägstryck är skadliga för lungan och måste kontrolleras för att undvika VlLS. Vid akut respiratoriskt distress-syndrom, ARDS, är repetitiv lungkollaps och re-expansion av lungenheter en särdeles skadlig process, som måste undvikas. Vid kronisk obstruktiv lungsjukdom, KOL, leder hyperinflation till lungskada och cirkulationsstörning och måste mildras.

Ventilatorinställning omfattar ett flertal fysiologiska aspekter och inställbara parametrar beskrivande ventilatorns arbetssätt, vilka man måste ta ställning till. Det principiella arbetssättet för ventilatom kan vara volym- eller tryckstyrd ventilation, eller en kombination av dessa. Det finns många former av understödd spontan ventilation. För varje principiellt ventilationssått finns ett stort antal parametrar som kan ställas in för att uppnå olika fysiologiska mål.

Grupper av inställda parametrar En modem ventilator tillåter vida variationer av dess arbetssätt. I detta sammanhang betecknar arbetssätt alla aspekter, från volym- och tryckstyrd ventilation till assisterad ventilation liksom till detaljer av var och en av dessa såsom andningsfrekvens, (engelska respiratory rate, RR), tidalvolym, VT och inspiratoriskt tryck. Med inställning eller omställning av ventilatorn avses i denna patentskrift en omställning av ventilatoms arbetssätt oavsett om denna sker efter manuellt förfarande eller om den sker genom datorns styrning av ventilatorn.

Parametrar inställda på en ventilator kan grupperas efter de principiella effekter varje parameter har på ventilationen. 1. Vid volymstyrd ventilation bestämmer RR och VT tillsammans minutventilationen. 2. Vid tryckstyrd ventilation bestäms minutventilationen av RR och skillnaden mellan inspirationstryck och positivt end-exspiratoriskt tryck, PEEP, tillsammans med andningsorganens compliance. 3. Mönstret av inspiratoriskt gasflöde omfattar inspirationstid, T., postinspiratorisk paustid, TP, och formen på den inspiratoriska flödesvågen, d.v.s. konstant, fallande eller ökande flödeshastighet. Mönstret påverkar omblandningen av gas i lungorna och därigenom dead space och COz-utbyte. 4. Värdet på inställt PEEP påverkar nivåer på volym och tryck kring vilka tidal andning utspelar sig. 10 15 20 25 30 35 536 642 Den grova indelningen av några utvalda parametrar under punkterna 1-4 ovan tjänar som bas för beskrivningen av uppfinningen. Punkterna 1-3 är avgörande för gasutbytet, särskilt vad avser C02. PEEP är en viktig parameter avseende lungskyddande ventilation och för stora patientgrupper likaså för syresättning av blod i lungorna.

Så som tydliggörs nedan kan inte ens den mest erfarne operatören välja ut den mest optimala kombinationen av alla parametrar. Problemen är överväldigande för mindre tränade operatörer, vilka ansvarar för patientvården dygnet runt.

För att närma sig rimliga inställningar erbjuds riktlinjer för några specifika situationer. Det behandlingsprotokoll som är mest känt gäller ARDS, vilket kommer från ARDSnet1. Detta protokoll siktar mot skydd av lungorna genom att använda tidalvolymer s 6 ml/kg ideal kroppsvikt och ett postinspiratoriskt platâtryck, PPW, på s 30 cmHgO. Syresättning upprätthålls genom att välja en kombination av inandad oxygenhalt, F.O2, och PEEP i enlighet med en tabell. Oaktat att denna strategi är fördelaktig i relation till föråldrad behandling med höga tidalvolymer och högt PPLAT kan den inte vara optimal för den individuella patienten på grund av att ingen hänsyn tages till den stora variationen av fysiologin mellan individer. Vidare talar växande evidens till fördel för tidalvolymer ännu lägre än 6 ml/kg. Vad gäller andra sjukdomar, som KOL, är kunskapen kring vad som är optimalt ventilationsmönster ännu mindre än kring ARDS. Aktuella rekommendationer baseras på föråldrade teorier.

Uppfinningen Föreliggande uppfinning kan tillämpas vid principiellt olika ventilationssätt såsom volym- eller tryckstyrd ventilation, kombinationer mellan dessa och även vid understödd ventilation.

Uppfinningen kan tillämpas vid alla sjukdomar och även när lungorna är friska. Målsättningen bakom föreliggande uppfinning är att hjälpa operatören att finna ett ventilationssätt, som är optimalt med hänsyn till fysiologiska mål för ventilationen och dess effekter främst på lungorna. Målen beror på vilken kategori den aktuella patienten tillhör. Exempel: Mål för en patient med hjärnskada kan vara måttlig hypokapni vid lägst möjliga medeltryck i luftvägarna.

Mål vid ARDS kan vara att upprätthålla normokapni eller måttlig hyperkapni genom att tillämpa lägst möjliga tidalvolym och ett PPLAT, som inte är skadligt för Iungoma. Detta innebär att PEEP är så högt som möjligt med hänsyn till adekvat COz-utbyte och lungskyddande värden på tidalvolym och PPLATZ. Därigenom kommer lungoma att hållas öppna medförande optimala förutsättningar för syresättning. Högt PEEP är lungskyddande genom att tillåta ett optimalt lågt värde på F|O2 och genom att förhindra lungkollaps. Vid KOL tillämpas mekanisk ventilation främst i livshotande situationer. Mål är att lindra hyperinflation och hyperkapni, vilka utgör stora problem orsakade av extremt hög exspiratorisk luftvägsresistans.

Systemet mäter COz-koncentration, flödeshastighet och tryck i luftvägen. Dessa signaler samplas med en frekvens tillräckligt hög för en detaljerad analys av COz-utbyte och lungmekanik. De sensorer och den dator som genomför denna analys kan vara integrerade i 10 15 20 25 30 35 536 642 ventilatorn tiil en enda enhet. Ett alternativ är att sensorerna liksom den mätande och analyserande datorn är från ventilatorn fristående enheter. Ett flertal altemativa utförandeformer är möjliga, av vilka två skisseras i Figur 1 och 2. Signaler som representerar cirkulation, såsom artärtryck, mäts vanligen med särskild övervakningsutrustning. Information från sådan kan enligt föredragna utförandeformer av uppfinningen tillföras systemet.

Systemet beräknar och visar parametrar som representerar gasutbyte, luftvägstryck liksom andra parametrar relevanta med hänsyn till definierade mål. Exempel på sådana parametrar är: Volym av C02 eliminerad genom ventilationen per andetag, VTCOZ, eller per minut, vMjNCOz, fraktion av end-tidal C02, FeTCOZ, VT, RR, PPLAT, PEEP, och totalt PEEP, PEEPTOT.

Andra parametrar avspeglande cirkulation såsom artärtryck kan registreras och analyseras.

Syresättning övervakas som mättnad i blod mätt i periferin, SPOZ, alternativt som partialtryck av oxygen med hjälp av en inlagd mätande kateter.

BESKRIVNING AV RITNINGAR Figur 1 Figur 1 illustrerar en ventilator 1 som överensstämmer med en föredragen utförandeform av uppfinningen. Systemet avbildas endast schematiskt, emedan möjliga konfigurationer med modem teknik är i det närmaste obegränsade.

Ett pneumatiskt inspiratoriskt system i ventilatorn innefattar ingångar för gaser såsom luft och oxygen 2, en blandare för gaserna 3 och en flödesregulator i inspirationsledningen 4. I en altemativ utförandeform av uppfinningen är blandaren 3 och regulatorn 4 integrerade inom en enda enhet. inspirationsledningen är utrustad med en flödesmätare 5. Utom ventilatorn eller integrerad inom ventilatorn är inspirationsledningen ofta utrustad med en fuktare 6 och fortsätter i form av en flexibel inspirationsslang 7 som leder till Y-stycket 8. Ventilatorn är genom en trakealtub 9 förbunden med patienten 10, men kan förbindas med andra medel.

Exspiration sker genom ventilatorns pneumatiska exspiratoriska system, som börjar vid Y- stycket 8 och leder vidare genom en flexibel exspiratorisk slang 11, en exspiratorisk ventil 12 och en exspiratorisk flödesmätare 13. Ordningsföljden mellan 12 och 13 kan vara den motsatta. En COz-analysator 14 mäter fraktionen av C02 vid Y-stycket. En tryckgivare 15 mäter luftvägstrycket. Som altemativ kan den förbindas med exspirationsledningen eller dubbleras i både inspirations- och exspirationsledningen. Signaler från givarna transmitteras genom ett system 16 till en elektronisk kontrollenhet 17. Ventilatoms funktion styrs av denna kontrollenhet 17, som kan utgöras av en analog eller digital apparat. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen innefattar kontrollenheten minst en dator, som registrerar och analyserar signalerna från flödes-, tryck- och COz-givama 5, 13, 15 och 14. Kontrollenheten kan också ta emot signaler från utrustning för övervakning av cirkulationen såsom artärtryck 10 15 20 25 30 35 536 642 och perifer oxygen-saturation, SPOQ. Kontrollenheten kan kommunicera med användaren genom touch-kontroller eller andra medel. Kommunikation är också möjlig på avstånd t.ex. genom ett centralt system inom en intensiwårdsenhet. Alla nämnda delar kan vara integrerade inom en och samma apparat eller fördelas mellan olika fysiska enheter. Den senare möjligheten kan innebära att den funktion som tjänar till styrning av det pneumatiska systemet finns inom ventilatorn, medan t.ex. beräkningar och övervakningsfunktioner fysiskt lokaliseras till en annan enhet såsom en extern dator.

Kontrollenheten mottager analoga eller digitala signaler, som representerar flödeshastighet, tryck och C02 och sänder genom medel för elektronisk kommunikation 16 signaler till de inspiratoriska och exspiratoriska ventilerna 4 och 12. Dagens teknik erbjuder närmast gränslösa möjligheter att realisera uppfinningen vad gäller teknisk utformning av elektroniska komponenter och deras inbördes kommunikation genom trådbundna eller trådlösa system. Övervakning och analys av ventilationsprocessen kan åstadkommas genom ett system inbyggt i ventilatom eller genom ett system utanför densamma. Kontrollenheten 17 är enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen utrustad med en bildskärm för övervakning av flödes- och trycksignaler liksom för visning av annan information.

Figur 2 Figur 2 illustrerar en alternativ föredragen utförandeform av uppfinningen i vilken 1-17 visar samma strukturer som i Figur 1. Systemet som används för övervakning enligt föreliggande uppfinning är realiserad inom en enhet utanför ventilatorn 1. Det övervakande systemet innefattar en dator 20 och givare för C024 flödeshastighet 18 och luftvägstryck 19, vilka genom trådbundna eller trådlösa kommunikationsmedel 21 sänder signaler till datorn 20.

Enligt ytterligare en utförandeform av uppfinningen, som inte visas i Figur 2, kan datom 20 ta emot signaler från en eller flera av parametrama flödeshastighet, luftvägstryck och CO, från givare integrerade i ventilatom. Därigenom undviks dubblering av givarutrustning. Datorn 20 kan också ha tillgång till annan information från ventilatorn 1 såsom ventilatorns inställning, andningsfrekvens och information kring tid för olika faser av andningscykeln genom en digital eller analog, trådbunden eller trådlös kommunikationslänk 22. Likaledes kan datorn 20 erhålla information från andra källor, såsom de som används för övervakning av cirkulation t.ex. artärtryck. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen kan datorerna 20 och 17 sammanlänkas för utbyte av information genom digital eller analog, trådbunden eller trådlös kommunikation 22. Datorn 20 kan därigenom sända signaler till datom 17. En dylik utförandeform kan möjliggöra att datorn 20 styr arbetssättet hos ventilatorn 1.

COz-givaren måste inte vara placerad vid Y-stycket så som visas i Figur 1 och 2. Den kan vara placerad i den pneumatiska exspiratoriska ledningen 11. 10 15 20 25 30 35 536 642 Figur 3 Analys av C02 elimination och dess beroende av VT och andra parametrar som beskriver ventilationen baseras på single breath test för C02, SBT-C02, illustrerat i Figur 3. Principen bakom SBT-C02 benämns ofta volumetrisk kapnografi. I Figur 3 övre panelen, visar den stigande kurvan 23 fraktionen av C02 i utandad gas, FEC02, plottad mot under andetaget utandad volym, VE, i en registrering från en ARDS-patient. Fraktionen av C02 i återinandad gas visas i den fallande kurvan 24. FeTC02 visas genom den streckade horisontella linjen 25.

Luftvägamas deadspace visas genom den streckade vertikala linjen 26, som kan skattas i enlighet med flera kända algoritmer.

Den volym av C02 som elimineras under ett andetag, VTC02, motsvaras av den diagonalt streckade ytan 27. Den volym av C02 som återinandas vid inspirationens början, V|C02, representeras av den vertikalt streckade ytan 28. Den volym av C02 som utandas under exspirationen, VEC02, motsvaras av de streckade ytorna tillsammans. VTC02 kan mätas som skillnaden (VEC02-V,C02). V.C02 kan mätas från SBT-C02 eller skattas, t.ex. utifrån värdet på FeTC02 tillsammans med slangsystemets kända egenskaper. Denna utförandeform av uppfinningen tillämpas när givaren för C02 inte placeras vid Y-stycket 8 utan i luftledningen 11, emedan man vid sådan utförandeform inte kan mäta V.C02. Under omständigheter vid vilka V|C02 är försumbar kan VfC02 anses lika stor som VEC02. Detta är fallet t.ex. när Y- stycket och närliggande slangar spolas fria från C02 före inspirationen.

En alternativ presentationsform av exspirationskurvan i SBT-C02 23 är VEC02 relaterad till VE, Figur 3 nedre panelen. Denna kurva 29 erhålls genom integration över tid av produkten (flödeshastighet ~ FEC02).

BEsKR|vN|NG Av FÖREDRAGNA uTFöRANDEFoRMER Systemet baseras på sensorer för Iuftvägsflöde, tryck och C02 så som illustreras i Figur 1 och 2. Flödeshastighet och luftvägstryck kan mätas inom ventilatorn 5, 13 och 15 i Figur 1 eller vid patientens luftvägsöppning 18, 19 i Figur 2. För alla utförandeformer av uppfinningen ska signalerna för Iuftvägsflöde, tryck och C02 ha adekvat frekvenssvar och vara väl synkroniserade med varandra, så att man kan registrera och övervaka händelser under andetaget representerade av varje signal eller kombinationer av signaler. Tillvalda givare för Sp02, artärtryck liksom andra signaler är förutsedda att inkorporeras i alternativa utförandeformer av uppfinningen.

En dator som kan vara integrerad iventilatorn 17 eller vara en separat dator 20 samplar signalerna för C02, luftvägstryck och flöde med tillräcklig frekvens. Dessa signaler tillsammans med data som härrör från analyser av signalerna liksom annan information kan visas och lagras av datorn så som sker i konventionella övervakningssystem. Sålunda beräknas volymer genom integration av flöde över tid. RR erhålls från de signaler som styr 7 10 15 20 25 30 536 642 ventilatorns ventiler 4, 12 eller från analys av tryck- och flödessignaler utförda av datorn 17 eller 20.

Signalerna som representerar luftvägarnas CO2-koncentration, flödeshastighet och tryck analyseras med hänsyn till gasutbyte med fokus på omsättning av C02 och andningsorganens mekanik, för att förutsäga utfallet av en omställning av ventilatorn.

Uppfinningen baseras på analytiska matematiska beräkningar av hur alternativa ventilationssätt kan påverka patientens fysiologiska status. Ändamålet är att identifiera ett ventilationssätt som leder till specificerade mål. Ett specificerat mål kan vara ett specifikt värde på en parameter eller ett talomràde inom, nedom eller ovan ett specifikt värde. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen börjar analysen med en analys av COz-utbytet ställt i relation till någon av grupperna 1-3 av inställda parametrar beskrivna ovan. Den fortsätter med andra parametrar, vilka påverkar volym- och trycknivåer kring vilka tidal andning utspelar sig.

Analys av COz-utbyte Uppmätta värden för flöde och C02 analyseras i enlighet med principer för volumetrisk kapnografi så som illustreras i SBT-CO2, Figur 3. Vid ett fysiologiskt steady state avspeglar PaCOz kvoten mellan kroppens metabola produktion av C02 och den alveolära ventilationen, båda mätta som volymsenhet per tidsenhet. Efter en plötslig ändring av den alveolära ventilationen orsakad av omställning av ventilatorn ändras PaCOz i omvänd proportion till ändringen av den alveolära ventilationen. På grund av stora lager av C02 i kroppen sker förändringen av PaCOz långsamt. Det tar minst 20 minuter att uppnå ett nytt steady state.

Däremot förändras VM|NCO2 omedelbart efter omställning av ventilatorn i direkt proportion till ändringen av den alveolära ventilationen. Denna förändring kan observeras under en kort period innan kroppens lager av C02 har påverkats i signifikant grad. Denna period är ungefär 1 minut lång. Senare återvänder VWNCOZ långsamt mot det värde som motsvarar den metabola COg-produktionen.

Efter omställning av ventilatorn kan ett kommande värde på PaCOz beräknas utifrån aktuella värden på PaCOz och VM.NCO2 samt det värde på vMmCOz som förutses inträffa snarast efter omställning. 10 15 20 25 30 35 536 642 Pacøznyn = pacÛzaktuein ' (Viinmcøzaktuein / VMiNCÛ2ny1i) EkV- 1 l Ekv. 1 och i det följande betecknar den nedsänkta texten ”aktuellt” och “nytt” värden före respektive efter omställning av ventilatorn. PaCOEnW hänför sig till ett nytt steady state medan VMTNCOZnYE avser ett värde omedelbart efter omställning av ventilatorn om intet annat utsägs.

Enligt föreliggande uppfinning beräknas en förändring av PaCOz efter omställning av ventilatorn från ett mätt värde av VMTNCOEEKTUETT, och ett förutsagt värde på VMTNCOEnYE, så som visas nedan.

Förutsägelse av värdet på VMTNCOZEW baseras på hur VTCOE skulle förändras efter en ändring av tidalvolymen. Detta kan göras på olika sätt beroende på utförandeform av uppfinningen. Ett sätt är att beräkna förändringen genom att multiplicera en tentativ förändring av VT med fraktionen av C02 i endtidal gas. Detta sätt medger tillräcklig noggrannhet när den alveolära gasen har nära konstant COE-halt indikerat av en platt alveolär platå i SBT-COZ, liksom när den tentativa förändringen av VT är liten. När den alveolära platån har kraftig lutning och när den tilltänkta förändringen av VT är mera betydande föredras en utförandeform, som ger en mera noggrann beräkning av VTCOZ vid nytt värde på VT.

Variation av COE-innehåll i alveolär gas avspeglas i SBT-COZ inom det avsnitt som följer på utandning av all gas i luftvägarna. SBT-COE har två presentationsformer, Figur 3 övre och nedre panel. Noterbart är att den basala informationen i dessa är gemensam. l följande exempel betraktas det alveolära segmentet av SBT-COZ följa på utandning av en volym, som är dubbelt så stor som luftvägarnas dead space, i exemplet 200 ml. VECOZ varierar med exspiratorisk volym, VE, så som visas i Figur 3, nedre panel. Det alveolära segmentet av den visade kurvan, som registrerats från en ARDS-patient, kan med hög precision beskrivas som: VECOE = f(VE) = 3,17 + 0,0386 ° (VE - 200) + 3,38 ° 10-5 ° (VE- 200)2 Ekv. 2 Ekv. 2 är bara ett exempel på möjliga sätt att matematiskt beskriva kurvan för uppfinningens ändamål. Vid omställning av ventilatorn kommer en förändrad VT att leda till ett nytt värde på VECOE, VECOZTW, vilket beräknas från Ekv. 2 genom att ersätta VE med nytt värde på VT, VTnyE.

VECOEnW = 3,17 + 0,0385 ' (Vrnyn - 200) + 3,38 ° 10'5 ° (Vïnyn- 20O)2 Ekv. 3 För att beräkna VTCO2, subtraheras VTCOE från VECO2. VTCOZ vid aktuell inställning av ventilatorn mäts som ytan 28 i Figur 3. Vid ändrad VT kommer V|CO2 att ändras. VTCO2 är i allmänhet proportionell mot FETCO2.

V|C02nyn = VicÛzakmein ' FerCøznyiz/FerCí-Jzaktueii: EKV- 4 Vid ett nytt VT, beräknas FerCOznyn för värden på VT större än 2 gånger luftvägamas dead space med stor noggrannhet från SBT-COE i det format som visas i Figur 3 övre panel. I exemplet: FETCOETMT = 3,74 + 0,0112 ° (VE - 200) - 0,0000222 ° (VE - 200)2 Ekv. 5 9 10 15 20 25 30 536 642 Flera till Ekv. 3 och 5 alternativa matematiska modeller kan tillämpas för att beskriva C02- eliminationen under exspirationens senare del. V|CO2 utgör i allmänhet en liten andel av VECOZ och varierar föga med VT till följd av måttlig lutning av den alveolära platån, som i exemplet i Figur 3 övre panel. Enligt en alternativ utförandeform av uppfinningen leder en variation av VT till så små förändringar av V.CO2 att dessa försummas. I utförandeformer kännetecknade av att C02 inte mäts vid y-stycket 8 utan i exspirationsledningen 11 skattas V|CO2 från FeTCO2 och den volym av gas som återinandas från y-stycket.

Förutsägelse av VTCO2 efter omställning baseras enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen på Ekv. 3, 4 och 5.

Vïcognyn = Vjgcøgnyn _ Vjcognyn 6 En ytterligare faktor som påverkar VTCO; är inandningsmönstret så som det beskrivs av mean distribution time, MDT, och end-inspiratoriskt flöde, ElF. MDT och ElF varierar med RR, T. och Tp så som beskrivs av Aboab et ala Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen tages hänsyn till inverkan av MDT och ElF genom tillämpning av en ekvation som beskriver förändringen av endera VTCOZ eller VECO2 hänförbar till inandningsmönstret. Vid ARDS kan man till exempel tillämpa koefficientema a, b och c rapporterade i artikelnz.

AVTCO2% = a X InMDT + b X EIF + C Ekv. 7 Individuella koefficienter, som beskriver inflytandet av inandningsmönstret på VTCO2 kan enligt en utförandeform av uppfinningen mätas så som beskrivs av Aboab et al.3 Under en period på t.ex. 1-2 minuter ändras inandningsmönstret för ett antal andetag, föredragsvis automatiskt med ett system inom vilken en dator kan styra inandningsmönstret. Värden på a, b och c beräknas statistiskt utifrån observerade värden på VTCOZ eller VECOZ.

Genom att kombinera Ekv. 6 och 7 kan VTCOW, beräknas med ökad noggrannhet jämfört med enbart Ekv. 6: vTcogj-jyn =f(vECO2nyu, V|CO2nym 'ÜMD-r, 8 Hänsyn till MDT och EIF är av vikt framför allt vid stora förändringar av ventilatorns arbetssätt t.ex. vid stor förändring av RR.

Väsentligt för aktuell uppfinning är att VTCOZM betecknar volymen av C02 som förutsägs bliva eliminerad under några andetag omedelbart följande på omställning av ventilatorn. Under följande minuter kommer VTCO2 långsamt att återgå mot ett nytt steady state som kännetecknas av den metabola produktionen av C02 i ml/min dividerad med RRnyfi.

Produkten av VTCOZM och RR efter omställning, RRM indikerar vmjnCOznyn. 10 10 15 20 25 30 35 536 642 vMmcognyn = RRnyfl ° vïcognyn 9 Enligt Ekv. 1, kan PaCOzm efter omställning av ventilatorn förutsägas från förändring av VMWCOZ. Omvänt måste man för att åstadkomma en förändring av aktuellt PaCOz till ett nytt målvärde i steady state, PaCOznyn, ställa om ventilatorn så att: VmmcÛznyu = VmiucÛzakxuelii ' (Pacøzakruein / pacÜznyrt) EKV- 1G l Ekv. 10 kan kvoten (PaCOgaktueutl PaCOznyn) ersättas med värdet 100/(100-X) i vilket X anger med hur många procent PaCOz bör minska för att nå uppställt mål. Detta altemativ tillämpas t.ex. när aktuellt värde på PaCOz inte är känt. Vidare kan, så som påpekas nedan, Ekv. 10 ersättas med en ekvation som utgår från aktuellt värde och målvärde avseende arteriellt pH i stället för PaCOz.

Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen beräknas vMmCOgnyn från aktuella uppmätta värden på VTCOZ och PaCOz samt PaCOgnm enligt Ekv. 10. VTCOZM beräknas för alternativa värden på VT enligt Ekv. 3 till 6. För varje studerat alternativt värde på Vvnyn, beräknas RRM genom att sätta in vMmCOznw och VTCOmn i Ekv. 9.

I altemativa utförandeformer av uppfinningen kan ekvationerna tillämpas i andra ordningsföljder. T.ex. kan man efter beräkning av vminCOznyn enligt Ekv. 10 för olika värden på RR beräkna VTCOZnW från Ekv. 9 och sedan VTM från Ekv. 3 till 6.

Nytt värde på RR innebär att värden på MDT och ElF, som användes i första omgången av beräkningar, inte längre gäller. Nya värden på MDT och ElF, beräknas från nya värden på RR, T. och Tp. Dessa införs i en andra omgång beräkningar i Ekv. 7-8. l en föredragen utförandeform av uppfinningen tillämpas en enda iteration.

Enligt ekvationema 3-10 kan datom vid olika ventilationssätt analysera alla kombinationer av värden på VT, RR och PaCOZ. Man bör observera att minutvolym utgör produkten av VT och RR. För vissa ventilatorer är VT och RR primära parametrar, som kan ställas in på ventilatorn.

Detta innebär att minutvolymen, VMW, är en sekundär parameter som följer utav värden på VT och RR. För andra ventilatorer är VM", och RR primära parametrar av vilka Vf beror.

Genomgående i detta patent gäller att vad som sägs om kombinationer av VT och RR kan transformeras till kombinationer av VM." och RR eller omvänt.

Analys av andningsmekanik Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen kompletteras analysen av COz-utbytet med analys av andningsmekanik vid aktuell och alternativ inställning av ventilatorn. Analys av mekaniken baseras på mätning av luftvägstryck, PAW och luftvägsflöde FAW. Dessa mätningar, som används för att karaktärisera mekaniken, utförs antingen vid aktuell inställning av ventilatorn eller under en särskild procedur, under vilken ventilatorns arbetssätt modifieras för 11 10 15 20 25 30 536 642 att möjliggöra en mera detaljerad analys av andningsmekaniken. Ut- och inandade volymer av gas, t.ex. VT, beräknas genom integrering av FAW över tid. Analys av andningsorganens mekanik tjänar till att minimera eller eliminera ogynnsamma effekter av ventilationen, vilka i hög grad kan variera mellan olika patientkategorier.

Vid ARDS: 1. Ventilationen ska upprätthålla PaCOz, alternativt pH, vid förutbestämt màlvärde. 2. VT ska vara minimal för att minimera lungtrauma till följd av kollaps och re-expansion av enheter inom lungan och tillåta ventilation vid mindre skadliga luftvägstryck. 3. PPTAT ska hållas inom säkra gränser för att inte orsaka hyperdistension eller barotrauma. 4. PEEP ska vara tillräckligt högt för att undvika kollaps av enheter inom lungan under exspiration så att lungan hålls öppen och så att man upprätthåller adekvata omständigheter för blodets syresättning.

Enligt ovan identifieras först en eller flera kombinationer av värden på VT, RR och eventuellt andra parametrar som enligt Aboab et al.3 påverkar MDT och ElF såsom TT och Tp. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen följer analys av ytterligare parametrar som påverkar PPLAT och PEEP. I det följande beskrivs en princip enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen. Denna princip utgår från konceptet att man kan definiera en nivå på PpLAT, som är hög men säker med avseende på hyperdistension och barotrauma. 30 cmHgO är en ofta föredragen nivå på PPLAT. Hos patienter med störd cirkulation kan en lägre nivå föredras. Hos patienter med högt abdominellt och intrathorakalt tryck kan en högre nivå föredras för att upprätthålla tillräcklig lungrekrytering.

Enligt en utförandeforrn av uppfinningen sker analys av mekanik parallellt med analys av C02- utbyte. Mekanik uttryckt i elastiska och resistiva egenskaper av andningsorganen kan beräknas från uppmätta värden på flödeshastighet och tryck enligt väl kända algoritmer.

Compliance är ett uttryck för andningsorganens elastiska egenskaper. cOmpllanCe = VTI (PPLAT- PEEPTQT) PEEPTOT mäts under en postexspiratorisk paus eller skattas enligt någon tidigare känd algoritm, t.ex. så som beskrivits av Jonson et alf' De elastiska egenskaperna kan noggrant karaktäriseras t.ex. genom att studera det elastiska tryck/volymdiagrammet, vilket kan göras med en datorstyrd ventilators. En dylik utförandeform kan vara befogad om man vill utvärdera vida områden avseende lungvolym över vilka compliance varierar betydligt. Ett alternativ är att undvika drastisk omställning av ventilatorn och i stället utföra stegvis omställning. Efter varje 12 10 15 20 25 536 642 måttlig omställning förnyas mätning av SBT-COZ och mekanik efter Stabilisering mot ett nytt steady state. lnspiratorisk resistans ingår i analysen bakom förutsägelse av inspiratoriskt topptryck i övre luftvägarna vid volymstyrd ventilation och i förutsägelse av VT vid tryckstyrd ventilation i sådana fall då inspirationstiden är för kort för att uppnå ett flöde nära noll vid slutet av inspirationen. Exspiratorisk resistans och compliance kan vara grund för förutsägelse av vad som allmänt benämns auto-PEEP och PEEPTOT enligt kända algoritmer. Auto-PEEP är skillnaden mellan PEEPTOT och inställd PEEP.

Exempel på omställning av ventilatorn med datorstöd enligt uppfinningen Modern strategi för lungskyddande ventilation vid ARDS och några andra tillstånd baseras på låg VT. Då ska VT ha ett lågt värde uttryckt i ml per kg kroppsvikt. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen ersätts eller kompletteras VT av VT/kg i beräkningarna ovan.

Exemplet nedan avser data från en ARDS-patient under volymstyrd ventilation, Figur 3.

Värdena för koefficienterna a-c i Ekv. 7 var medelvärden hos ARDS patienter enligt Aboab et al.3 Operatören startar proceduren Omställningsstöd. Operatören väljer ARDS ur en lista av olika diagnoser. Utifrån data från ARDS-patienten och ekvationerna 2-11 illustreras uppfinningen med följande exempel enligt en utförandeform av uppfinningen avsedd för en operatör med ordinär erfarenhet.

Datorn returnerar aktuell ventilatorinställning och standardvärden för fysiologiska mål, liksom gränser för parametrar som definierar ventilationssätt rekommenderade för den specifika patientkategorin vid den aktuella intensiwårdsenheten. Operatören kan acceptera eller modifiera dessa Mål och Gränser, vilka visas i Tabell 1. Målet för PaCOz enligt standard var oförändrat eller lägre och det för VT var 6 ml/kg. Standardvärden för T. och Tp var 15 respektive 28 % av andningscykeln, vilket lämnade den relativa tiden för exspiration oförändrad vid 57 %. Sistnämnda standardvärden baseras på kunskap om COz-utbyte vid ARDS. 13 10 15 536 642 Aktuella Mål Lösning Inställningar och OCH Gränser Observationer PaCO2 mmHg 58 S58 57,5 VT, ml/kg 7,1 6,0 6,0 VT ml 392 330 330 RR/minut 22 S30 29 TT % 33 1 5 15 Tp % 10 28 28 PEEP cmHzO 15 13,5 PpLAT CmHgø 35 3Û Compliance, 20 mllcmHzO TABELL 1 Enligt exemplet accepterades standardvärdena, varefter datorn retumerade förslag, som hänför sig till beräkningar enligt Ekv. 2-10 vad gäller COZ-utbyte och lösning av Ekv. 11 vad gänef PEEPTQT.

Målen kunde enligt datoms lösning nås och Gränserna beaktas, vilket visas i kolumnen Lösning, Tabell 1. Förutsett PaCOZ var inte signifikant lägre än aktuellt.

Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen, i vilken datorn kan styra ventilatorn, kan operatören acceptera lösningen, som då tillämpas automatiskt. I alternativa typer av system ställer operatören om ventilatorn manuellt.

Om inte alla mål kan nås vid de angivna gränserna, markerar datorn problemet. l sådana fall anger operatören alternativa värden på Mål och/eller Gränser för att få ny ledning som leder till en gällande lösning.

Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen erbjuds operatörer med stor erfarenhet större grad av frihet att välja en kombination av inställningar som förutses leda till målen. I det exempel som visas i Tabell 2 begärde operatören lösningar utifrån målen att PaCOg ska minska från 58 till 54 mmHg, VT ska vara S6 ml/kg and RR <58 min", T|=0,2 och Tp=O,3. 14 10 15 20 536 642 Datorn returnerade lösningar enligt Tabell 2.

Aktuella Mål Lösningar Inställningar och och Observationer Gränser 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PaCOg mmHg 58 54 54 54 54 54 54 54 54 54 54 VT mllkg 7,1 S6 6,0 5,7 5,5 5,3 5,1 5,0 4,8 4,7 4,6 RR min* 22 <58 30 33 36 38 41 44 47 50 54 VT ml 392 - 330 315 301 292 283 275 266 258 251 T| % 33 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 TP % 10 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 PEEP cmH20 15 13,5 14,0 14,5 15 15,5 16 16 16,5 17 PPLAT cmHzO 35 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 Com pliance, 20 ml/cm H20 TABELL 2 Operatören bedömer lösningarna i Tabell 2 och kan välja en, som tillämpas automatiskt eller manuellt beroende på de möjligheter det använda systemet erbjuder. Ju högre RR operatören är beredd att acceptera, desto lägre blir VT medan PEEP blir högre. Oaktat att lösning 9 skulle leda till optimal lungskyddande ventilation kan operatören tänka att en ändring av RR från 22 till 54 min* är alltför drastisk för att medge en tillförlitlig förutsägelse av resultatet. Han kan då välja en mindre radikal lösning och senare göra ett nytt test inför ett andra steg av omställning. Om han bedömer att ingen tillfredsställande lösning presenteras, kan han justera Mål och Gränser för att utforska andra kombinationer av inställningar.

Låg VT är ett av de viktigaste medlen för LPV, vilket kan föranleda att en operatör önskar utgå från ett bestämt målvärde på VT från vilket systemet beräknar förväntat värde på PaCOZ vid olika värden på RR. Tabell 3 visar ett exempel utgående från samma patient som i Tabell 2, men där operatören valt att analysera ett bestämt värde på VT. Från det bestämda värdet på VT beräknas då preliminärt VTCOW, enligt Ekv. 3 till 8. Detta värde multiplicerat med varje analyserat värde på RR ger en serie preliminära värden på vMjNCOznyTT. Genom iteration justeras sistnämnda värden för förändringar i MDT och ElF relaterade varje värde på RR.

Justerade värden på VMTNCOZnYTT tillsammans med mätta värden på VMTNCOMTUGT., och PaCOzakTuejj, ger enligt Ekv. 1 en serie värden på PaCOznyTj för varje analyserat värde på RR.

Operatören kan välja en av lösningarna för manuell eller automatisk tillämpning. 15 10 15 20 536 642 Aktuella Mål Lösningar Inställningar och och Observationer Gränser 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PaCOg mmHg 58 <60 59 54 51 48 45 42 40 38 37 VT mllkg 7.1 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 RR min" 22 <60 33 36 39 42 45 48 51 54 57 VT ml 392 - 301 301 301 301 301 301 301 301 301 TT % 33 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 TP % 10 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 PEEP cmHgO 15 14,5 14,5 14,5 14,5 14,5 14,5 14,5 14,5 14,5 PPLAT cmHzO 35 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 Complianoe, 20 mllcmHzO TABELL 3 Enligt altemativa utförandeformer av uppfinningen kan Mål liksom Gränser uttryckas på andra sätt än i exemplen ovan. Således tillåter uppfinningen vida variationer av systemets uppsättning vad avser utformandet av Mål och Gränser, liksom presentation av resultat och hur resultaten kommer att tillämpas. l stället för att välja ett målvärde för PaCO2 kan man välja ett målvärde för arteriellt pH.

Värden på pH, PaCOZ jämte kompletterande syra/bas-data, vilka ingåri en rutinmässig analys av syra/bas-status medger transformation av ett mål-värde för pH till ett mål-värde för PaCOZ liksom vice versa. Detta görs enligt väl kända algoritmer.

Som nämnts ovan, när uppfinningen tillämpas inom ett system i vilket datorn som utför beräkningarna inte har medel för att styra ventilatorn, är det operatören som genomför omställning av ventilatorn. Vid volymstyrd ventilation ställer han in ventilatorn i enlighet med resultatet av beräkningarna. När uppfinningen tillämpas inom ett system i vilket datorn som utför beräkningama har medel för att styra ventilatorn, kan ett arbetssätt för ventilatorn överensstämmande med beräknad lösning implementeras automatiskt.

Ekv. 2-11 har giltighet vid alla ventilationssätt. Emellertid är direkt tillämpning av datorns lösning uttryckt i tennema VT och RR bara möjlig vid volymstyrd ventilation. Vid andra ventilationssätt tillämpas indirekta principer för att nå dessa värden. Som exempel gäller att vid tryckstyrd ventilation kan ett nytt värde på RR tillämpas direkt men inte ett nytt värde på VT. Analys av andningsmekanik vidgar möjliga tillämpningar av uppfinningen. Enligt en utförandeform av uppfinningen kan t.ex. datorn transformera ett nytt målvärde på VT till en skillnad mellan inspirationstryck och PEEPTOT sådant att målvärdet för VT uppnås vid aktuellt värde på andningsorganens compliance. Denna princip kan tillämpas på olika sätt. Antingen 16 10 15 20 25 30 35 536 642 kan inspirationstrycket, PTNSP, eller PEEPTOT modifieras enligt ekvation 12. PEEPTOT modifieras genom att justera PEEP.

VTM = Compliance I (PTNSP - PEEP) Ekv. 12 Efter omställning av ventilatorn till ett nytt värde är ett sätt att stegvis modifiera PTNSP eller PEEP till dess det nya målvärdet för VT uppnås. Detta kan göras manuellt. När datorn 17 eller 20 kan styra ventilatorns funktion innebär en föredragen utförandeform av uppfinningen att förändringen av respektive tryckvärde sker stegvis till dess målvärdet för VT uppnås.

För spontan understödd ventilation gäller att patienten har frihet att påverka ventilationen.

Oaktat detta gäller den beskrivna principen. Man kan identifiera värden på VT, RR och andra parametrar som beskriver sådana särdrag för ventilationen, vilka leder till specificerade mål.

Man kan dock inte direkt swra ventilatorn för att åstadkomma dessa särdrag så som man kan göra vid kontrollerade ventilationsformer. Principer för att göra detta möjligt mäste anpassas till aktuell typ av understöd. Det finns hos olika ventilatorer många typer av understöd. Här ges bara en skiss gällande tryckunderstödd ventilation. Vid tryckunderstödd ventilation kan man anpassa PPLAT genom att modifiera inspirationstrycket. Genom att öka PEEP kan man minska VT. Vid sådant lägre VT kommer RR att öka enligt samma fysiologiska mekanismer som när patienten av annan anledning kräver ökad ventilation. Man kan också behöva justera kriterier för när inspirationsflödet ska stoppas.

När uppfinningen tillämpas i samband med Neurally Adjusted Ventilatory Assist, NAVA, är ventilationen kraftigt påverkad av patientens andningsansträngning. Förstärkningen av signalen från diafragma-EMG till ventilatorns tryckkontroll är enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen föremål för långsam modifiering till dess man når målvärdet för VT. Patientens andningscentrum kommer då i enlighet med principema för NAVA att justera RR för att upprätthålla adekvat kontroll över PaCOz eller pH. lnför drastiska omställningar av ventilatom är förutsägelser av resultaten mindre pålitliga än för mera måttliga omställningar. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen undviks långtgående omställning av ventilatom genom vamingar eller genom uppställda gränser.

Detta gäller särskilt algoritmer som tillämpas för mindre erfarna operatörer. Snarare än att tillåta plötsliga stora förändringar av ventilatorns inställning föreslår systemet en begränsad omställning och en upprepning av processen omfattande mätning, beräkningar och ny omställning. Detta bör göras efter en period, som är tillräckligt lång för att ett nytt steady state ska ha etablerats, t.ex. 15-30 minuter. Sådan stegvis omställning kan leda till mera väl optimerad ventilation av patienten.

Vid steady state är PaCOz proportionell mot kvoten mellan metabol COz-produktion och alveolär ventilation, båda uttryckta i liter/minut. Förändrad metabol produktion kommer att påverka PaCO-z och leda till en awikelse från mål definierade av operatören. En sådan 17 10 15 20 25 30 35 536 642 förändring kommer att påverka uppmätt värde på VMTNCO2. Förändringar av detta värde över längre perioder, t.ex. 30 minuter, vilka inte motsvaras av förändrad ventilation indikerar att den metabola COz-produktionen förändrats. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen upptäcks och rapporteras sådana förändringar i samband med uppföljningsrapporter gällande omställning av ventilatorn som i följande exempel: VMWCO2 har över 60 min ökat med 15 %, vilket kan innebära ökad metabolism! Notervärt är att den beskrivna analysen av COz-utbytet är tillämpbar för alla patientkategorier oaktat att målen varierar. Vid ARDS föredras normokapni eller måttlig hyperkapni. Vid hjärnskada är hypokapni ofta ett mål tillsammans med lågt tryck i luftvägen. Vid exacerbation av KOL, är rationella mål att korrigera omåttliga värden på PaCOz eller pH och att minska höga värden på PPLAT, vilka leder till hyperdistension.

Exemplet på uppfinningens tillämpning illustrerat i Tabell 2 ansluter sig till principen för mekanisk ventilation vid ARDS, vilka skisserats av Uttman et al? Enligt denna princip ska man tillämpa lägst möjliga VT förenlig med adekvat COZ-utbyte i kombination med ett högt men oskadligt PPLAT. Detta leder till under omständighetema högsta möjliga PEEP. Högt PEEP kommer att upprätthålla lungornas luftfyllnad och medför därmed optimala omständigheter för blodets syrsättning vid låga eller måttliga nivåer på FTO2. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen justeras efter varje omställning FTO, till en nivå som upprätthåller uppställt mål med avseende på PaOz eller SPOZ.

Uppfinningen kan tillämpas också vid alternativa principer för lungprotektiv ventilation, t.ex. de som rekommenderats av ARDSnet. Enligt dessa åstadkoms adekvat syrsättning av blodet genom att välja en kombination av PEEP och FTO2. Om inställning enligt ARDSnet enligt uppfinningen förutses leda till icke avsedda höga värden på PPLAT enligt Ekv. 11 noteras detta till ledning för operatören innan han ställer om ventilatorn. Uppfinningen kan anpassas till olika strategier för skilda populationer av patienter i enlighet med ökande kunskap och framsteg inom varje område.

Enligt beräkningarna i Ekv. 1-11 baseras uppfinningen på att COz-utbytet, PaCOz och pH bestäms av en kombination av värden för VT, RR och inspirationsmönstret tillsammans med karaktäristika för aktuellt SBT-COZ. Varje kombination av PaCOz, VT och RR kan studeras.

Vidare så bestäms trycket i alveoli, som under andetaget varierar mellan PEEP och PPLAT, av VT och PEEP tillsammans med aktuellt elastiskt tryck/volym-förhållande. Dessa kan uttryckas som värdet på compliance eller som en elastisk tryck/volym-kurva, vilken kan beskriva icke- linjärt tryck/volym-förhållande. Således är det möjligt att analysera alla rimliga kombinationer av antingen PaCOz eller pH, VT, RR och PpLAT alternativt PEEP när man söker efter en omställning av ventilatom, vilken betraktas som optimal för en viss patientkategori. Det inflytande på PEEPTOT, som orsakas av auto-PEEP kan vidare utrönas utifrån värden på VT, RR, compliance och resistans hos det respiratoriska systemet. En sådan vidgning av 18 10 15 20 25 30 536 642 beräkningarna är motiverad vid KOL, men även hos andra patientkategorier när man analyserar höga värden på RR. Vid tryckstyrd ventilation tar man enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen hänsyn till den inspiratoriska tidskonstanten hos det respiratoriska systemet som en faktor av betydelse för VT. Utförandeformer som bygger pà att man utvärderar det respiratoriska systemets resistans medger även förutsägelse av topptrycket i luftvägama.

Förutsägelser av utfallet av en omställning av ventilatom enligt ovan innebär inte en garanti för att specificerade fysiologiska mål för en omställning nås. Därför är feedback och uppföljning viktig.

Feedback och omedelbar uppföljning av omställning av ventilatorn Efter omställning av ventilatom presenteras en omedelbar feedback, indikerande i vilken utsträckning omställningen leder mot de definierade målen. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen baseras denna på de principer som beskrivs i PCT-handlingen WO 2013/137797-A1. Vad gäller mekanik baseras feedback direkt på mätvärden för t.ex. VT, RR, PPLAT och PEEP. Vad gäller PaCOz eller pH, grundar sig förutsägelser på föregående värden på PaCO-z och VMNCOZ, dvs. på PaCO2akmenj och vMmCOgaktuent tillsammans med VMWCOQWR som i detta sammanhang är uppmätt värde snarast efter omställning av ventilatorn.

I analogi med Ekv. 10 följer: pacÛznyn = Vmmcøzaktueiit/ VM|NCÛ2nyn ' paCøzaktuein EKV- 13 PaCOW, motsvarar i detta sammanhang förutsagt utfall gällande PaCOz efter återgång till steady state. Inom några andetag efter omställning av ventilatorn presenteras utfallet av mätta och förutsagda parametrar. När utfallet avsevärt skiljer sig från målvärden utlöses en varning.

Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen, återställs då tidigare inställning antingen manuellt eller automatiskt. Awikelser mellan utfall och målvärden kan bero på att omställningen varit alltför långtgående. I sådana fall kan datorn föreslå en mera måttlig omställning. Viktigt är att uppföljning och reaktion på denna åstadkoms inom få minuter, innan volymen av C02 lagrad i kroppen har signifikant ändrats ur sitt jämviktsläge. På så sätt kan en ny process för omställning genomföras utan dröjsmål.

Vid måttliga skillnader mellan förutsagda värden och värden mätta snarast efter omställning kan en korrigering av inställningen ske. Om ventilatom är styrd av datorn kan detta ske automatiskt, i annat fall manuellt. Eftersom PEEPTOT har många influenser kan justering av inställt värde på PEEP behövas för att uppnå målvärden för PPLAT eller PEEPTOT. Smärre skillnader mellan målvärden och värden uppmätta snarast efter omställning är förväntade och kan försummas. 19 10 15 20 25 30 35 536 642 För att kontrollera om förutsagt värde på PaCOz slutligen uppnås kan det vara lämpligt att ta ett blodgasprov efter en period under vilken steady state uppnåtts. Datorn kan vid den tidpunkten upplysa om signifikanta förändringar av COz-elimination till följd av ändrad ämnesomsättning kan ha påverkat PaCOZ. Efter ett nytt blodgasprov kan en upprepad procedur för optimering av ventilatorinställningen övervägas.

Omställning av ventilatorn i multipla steg - Automatisk sluten loop-ventilation Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen kan en dator som styr ventilatorn programmeras för att uppnå och upprätthålla målvärden som fastställts av operatören genom upprepad omställning av ventilatorn inom gränser som fastställts av operatören eller som utgör standardvärden för den aktuella patientkategorin. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen startar denna procedur genom beräkning av ett antal lösningar som tillfredsställer Mål och Gränser. Tabell 2 tjänar som exempel enligt vilket VT minskas med 3 % för varje steg enligt lösning 1 till 9. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen sker av datorn styrda automatiska stegvisa ändringar av ventilatorns inställning med tidsintervaller tillräckligt långa för att steady state ska etableras mellan stegen. Storleken på varje steg som inte övervakas av en närvarande operatör begränsas för att undvika omställningar vars förutsagda resultat kan vara mindre säkert och som patienten kanske inte tål. Med Tabell 2 som exempel, kan vi antaga att lösning 1 av operatören valdes som första steg och att utfallet av detta steg av operatören befanns adekvat. Då kan han aktivera Omställning av ventilatorn i multipla steg - Automatisk sluten loop-ventilation. Om en lösning väljs vad avser slutligt specificerat mål, t.ex. nummer 9 i Tabell 2 och operatören väljer att maximera ändringar av VT till 6 % per steg kommer datorn att genomföra omställning av ventilatom enligt steg 3, 6 och 9 vid definierade tidsintervall. Varje omställning föregås av mätning och analys för att med större noggrannhet finna vilken inställning av t.ex. RR och PEEP som erfordras för att uppnå minskning av VT enligt nästkommande steg. Snarast efter varje steg studerar datorn utfallet.

Vid små awikelser från specificerade mål, t.ex. vad gäller Ppm, utför datorn en korrektion av PEEP för att uppnå detta mål. Om målen har uppnåtts efter den slutliga omställningen enligt lösning 9 i Tabell 2, genomför datorn regelbundna tester åtföljda av korrektion av ventilatorns inställning om så krävs för upprätthållande av tillståndet i enlighet med målen.

Vid datorstyrd automatisk omställning av ventilatorn är minutiös övervakning av proceduren och av patientens tillstànd oundgänglig. Enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen övervakar datorn automatiskt inte bara signalerna från mätgivare visade i Figur 1 och 2, utan också signaler som representerar syrsättning och cirkulation. När övervakningen visar att patientens tillstånd är utanför förutbestämda gränser inställs fortsatt automatisk omställning av ventilatorn medan alarm avges. 20

Claims (28)

1. 0 15 20 25 30 35 536 642 KRAV . Ett system avsett för mekanisk ventilation, som innefattar givare för mätning av luftvägsflöde (5, 13, 18), och C02 (14) och en dator (17, 20), vilken registrerar och analyserar signalema från givama enligt principen för volumetrisk kapnografi karaktäriserat av att datorn är programmerad för att genom analytisk matematisk evaluering av data uppmätta inför en omställning av ventilatorn identifiera en eller flera alternativa kombinationer av värden beskrivande ventilatorns arbetssätt vilka kombinationer omfattar åtminstone tidalvolym och andningsfrekvens och som beräknas leda till uppfyllande av specificerade mål gällande en eller flera av parametrarna arteriellt partialtryck av C02, arteriellt pH och tidalvolym varvid identifikationen sker genom beräkningar utgående från mätt volym av per minut eller annan tidsenhet eliminerad C02, mätt halt av C02 i alveolär gas och den förändring av under ett andetag eliminerad volym av C02 som en ändring av aktuell tidalvolym beräknas medföra. Ett system avsett för mekanisk ventilation enligt krav 1 karaktäriserat av att förutsägelse av de volymer av C02 som efter omställning av ventilatom per tidsenhet kommer att utbytas baseras på före omställning av ventilatom under exspiration uppmätt förlopp av koncentrationen av C02 i alveolär gas. . Ett system avsett för mekanisk ventilation enligt något av krav 1 till 2 karaktäriserat av att datorn är programmerad att analysera signaler för flödeshastighet och tryck med avseende på andningsorganens mekaniska egenskaper och att genom analysen identifiera sådan ventilatorinställning, som utgående från ett identifierat arbetssätt medförande en viss tidalvolym förutses leda mot specificerat mål avseende post- inspiratoriskt platåtryck. Ett system avsett för mekanisk ventilation enligt något av krav 1till 2 karaktäriserat av att datorn är programmerad att analysera signaler för flödeshastighet och tryck med avseende på andningsorganens mekaniska egenskaper och att genom analysen identifiera sådan ventilatorinställning, som förutses leda mot specificerade mål relaterade till totalt positivt end-exspiratoriskt tryck. Ett system för mekanisk ventilation enligt något av krav 1 till 2 karaktäriserat av att datorn är programmerad för att identifiera ventilatorinställningar, vilka leder mot specificerade mål med avseende på minimala skadliga effekter av ventilation, vilka mål omfattar en kombination av minst två av parametrarna tidalvolym, post-inspiratoriskt platàtryck och positivt end-exspiratoriskt tryck Ett system avsett för mekanisk ventilation enligt något av krav 1 till 5 karaktäriserat av att datorn är programmerad att identifiera mer än en kombination av parametrar 21 10 15 20 10. 11. 536 642 beskrivande ventilatorns arbetssätt vilka stegvis förutses leda mot specificerade mål till ledning för operatören. Ett system avsett för mekanisk ventilation enligt något av krav 1 till 6 karaktäriserat av att datorn har medel för styrning av ventilatorn och att datorn är så programmerad att aktuellt funktionssätt av ventilatorn automatiskt ersätts med ett nytt funktionssätt, för att uppnå specificerade mål. Ett system avsett för mekanisk ventilation enligt krav 7 karaktäriserat av att datorn är programmerad att ersätta aktuellt funktionssätt av ventilatorn i mer än ett steg för att stegvis komma närmare specificerade mål. Ett system avsett för mekanisk ventilation enligt något av krav 1 till 8 karaktäriserat av att datorn är programmerad för att mäta utfallet av omställning snarast efter omställning av ventilatorn samt för att presentera utfallet och för att avge alarm om omställningen inte på adekvat sätt leder mot specificerade mål. Ett system avsett för mekanisk ventilation enligt något av krav 1 till 9 karaktäriserat av att datom är programmerad för att genomföra upprepade automatiska mätningar och automatiska omställningar för att uppnå och upprätthålla specificerade mål. Ett system avsett för mekanisk ventilation enligt något av krav 1 till 10 karaktäriserat av att datorn är programmerad för att genomföra en serie av försöksandetag med varierande inspirationsmönster och att utifrån resulterande volymer av under enskilda försöksandetag utbytt C02 matematiskt karaktärisera hur inspirationsmönstret påverkar utbytet av C02 och att utifrån denna analys förutsäga vilket som är optimalt inspirationsmönster för att uppnå specificerade mål. 22