一种集成气道振荡与肺复张功能的协同通气系统

本发明涉及重症医学及呼吸支持设备，具体涉及一种集成气道振荡与肺复张功能的协同通气系统。

背景技术：

1、机械通气是重症监护室（icu）患者生命支持的重要手段，广泛应用于急性呼吸窘迫综合征（ards）、重症感染、创伤及术后呼吸功能不全等临床场景。在长期机械通气过程中，患者易出现气道分泌物潴留、肺泡塌陷、通气/血流比例失衡等问题，进而导致氧合下降、肺顺应性降低及呼吸机相关性肺炎（vap）发生率升高。

2、为解决上述问题，现有临床通常采用两类干预方式：

3、一类为气道廓清技术，例如高频气流振荡、持续高频振荡通气（chfo）或外接振荡排痰装置，通过产生周期性气流扰动以松动并排出气道分泌物。该类技术多以外接设备形式存在，需要与呼吸机管路额外连接，在治疗过程中往往需暂停或调整原有通气模式。

4、另一类为肺复张技术，通常通过提高气道压力（如逐步升压至20~30cmh2o）以开放塌陷肺泡，从而改善肺顺应性和氧合状态。现有肺复张方式主要依赖医护人员手动调节呼吸机参数，或借助独立复张程序进行阶段性压力提升。

5、然而，上述两类技术在现有设备体系中通常独立存在，存在如下结构与控制层面的缺陷：

6、1.气道振荡与肺复张需分步实施，无法在统一控制架构下进行联动调节，振荡参数与复张压力之间不存在逻辑耦合关系，难以形成针对同一病理状态的协同治疗流程。

7、2.外接振荡设备通常需要切换至特定通气模式或中断原有通气参数设置，增加操作复杂度，同时存在参数误设风险，现有技术多采用预设固定振荡频率或固定复张压力，未能结合患者实时气道压力、潮气量、肺顺应性等动态数据进行联动控制，容易造成氧合波动或气道压过高风险。

8、3.气道压力监测、氧合监测与振荡控制之间未形成统一算法管理体系，当出现压力过冲或氧合下降时，缺乏快速协同响应机制；分步操作导致单次完整治疗时间较长，医护人员需频繁干预，影响重症环境下的工作效率。

9、鉴于此，本发明提出一种集成气道振荡与肺复张功能的协同通气系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种集成气道振荡与肺复张功能的协同通气系统，旨在解决现有呼吸支持设备中气道振荡与肺复张功能相互独立，无法依据气道阻塞状态及肺顺应性变化协同调节振荡压力幅度和复张升压速率，导致治疗流程割裂、参数依赖人工设定且气道压力过冲风险较高的问题。

2、第一方面，本发明提供一种集成气道振荡与肺复张功能的协同通气系统，包括基础通气模块、集成式气道振荡模块、动态肺复张模块、实时监测模块及中央控制模块；

3、所述集成式气道振荡模块设置于所述基础通气模块的呼气阀与y型管路之间，所述动态肺复张模块通过压力支路并联接入所述基础通气模块的压力输出管路；

4、所述实时监测模块采集气道压力和潮气量，根据吸气阶段最大压力、最小压力及平均压力计算气道压力波动系数，并根据潮气量变化值与对应气道压力变化值计算肺顺应性；

5、所述中央控制模块在所述气道压力波动系数表征气道阻塞且连续三个呼吸周期内肺顺应性呈下降趋势时，计算初始肺顺应性与当前肺顺应性的比值，根据所述比值调节振荡压力幅度，根据所述气道压力波动系数调节肺复张升压速率，并在完成复张维持阶段后切换至振荡强化阶段。

6、作为本发明一种优选技术方案，所述集成式气道振荡模块包括电磁驱动式压力脉冲发生器、频率调节单元、压力幅度控制单元及同步触发传感器；

7、所述同步触发传感器连接基础通气模块的呼吸周期信号线，所述频率调节单元根据所述同步触发传感器输出的触发信号控制压力脉冲在预设呼吸相位内输出，使振荡压力叠加于基础通气压力。

8、作为本发明一种优选技术方案，所述气道压力波动系数按照下式计算：

9、；

10、其中，为吸气阶段最大气道压力，为吸气阶段最小气道压力，为吸气阶段平均气道压力。

11、作为本发明一种优选技术方案，所述实时监测模块包括痰液堵塞识别单元，所述痰液堵塞识别单元根据所述气道压力波动系数生成堵塞判定信号，并在所述堵塞判定信号与连续三个呼吸周期内肺顺应性下降趋势同时存在时，向中央控制模块输出协同触发信号。

12、作为本发明一种优选技术方案，所述实时监测模块包括气道压力传感器、潮气量传感器及肺顺应性计算单元，所述肺顺应性计算单元按照下式计算肺顺应性：

13、；

14、其中，为单个呼吸周期内的潮气量变化值，为对应呼吸周期内的气道压力变化值。

15、作为本发明一种优选技术方案，所述中央控制模块将启动协同通气程序时记录的初始肺顺应性值与当前肺顺应性值的比值作为比例系数；当所述比例系数大于1时，将当前振荡压力幅度调整为基础设定幅度与所述比例系数的乘积，并将压力脉冲相对于基础通气压力的最大峰值增量限制为不超过5cmh2o。

16、作为本发明一种优选技术方案，当所述气道压力波动系数处于0.3～0.5区间时，所述中央控制模块将动态肺复张模块的升压速率调整为原设定升压速率的0.8倍，使复张压力按照调整后的升压速率逐步提升。

17、作为本发明一种优选技术方案，所述中央控制模块控制集成式气道振荡模块和动态肺复张模块交替运行，依次执行振荡预处理阶段、肺复张阶段及振荡强化阶段；所述肺复张阶段包括复张升压阶段和复张维持阶段，所述振荡强化阶段在所述复张维持阶段结束后启动并持续预设时间。

18、作为本发明一种优选技术方案，所述中央控制模块在每次振荡强化阶段结束后重新获取当前肺顺应性，当所述当前肺顺应性恢复至初始肺顺应性的90%以上时结束协同通气程序；当所述当前肺顺应性未达到初始肺顺应性的90%且未达到预设治疗时间上限时，继续执行肺复张阶段和振荡强化阶段。

19、作为本发明一种优选技术方案，所述动态肺复张模块包括分级压力提升单元、升压速率调节单元、压力安全阀及流量监测器，所述分级压力提升单元通过三通接头并联接入基础通气模块的压力输出管路；当实时监测模块检测到气道压力达到40cmh2o时，所述中央控制模块输出优先级高于振荡控制信号、复张升压控制信号及阶段切换信号的中断控制信号，强制停止振荡输出和复张升压，并恢复基础通气模式。

20、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

21、本发明通过将集成式气道振荡模块和动态肺复张模块接入同一患者端气道路径，并由中央控制模块统一接收气道压力、潮气量及肺顺应性数据，使气道振荡与肺复张不再采用彼此独立的固定参数；由于根据初始肺顺应性与当前肺顺应性的比值动态调节振荡压力幅度，能够使振荡强度随肺顺应性变化进行适应性补偿；由于根据气道压力波动系数降低或维持复张升压速率，能够在气道存在堵塞风险时减缓压力提升过程，降低气道压力过冲风险；同时，通过复张维持阶段与振荡强化阶段的自动切换，并在气道压力达到安全阈值时优先中断振荡增强和复张升压，使系统形成监测、判断、调节、执行及保护相衔接的闭环控制，从而提高协同通气的连续性、参数调节准确性及运行安全性。