用于人工呼吸的专家模块和ECLS的制作方法

用于人工呼吸的专家模块和ecls
技术领域
1.本发明涉及专家模块和用于呼吸机的方法和用于病人的ecls系统以及呼吸机、ecls系统和具有相应的呼吸机和ecls系统的系统，特别是以便关于病人的生命参数提出它们的优化的运行参数。


背景技术：

2.在具有强烈的肺部损伤和不充分的气体交换的严重的或晚期的肺部疾病、例如ards的情况中会需要对病人进行人工呼吸。特别是当病人自己的呼吸能力是这样不充分的，从而使病人的呼吸很大程度上停止，则要进行所述人工呼吸。在这种情况中，呼吸必须通过呼吸机支持或者病人甚至例如借助于创伤性的机械通气机被进行人工呼吸。不仅在肺部疾病的情况中，而且在具有心脏病的病人的情况中或在手术或治疗期间可以给予所述干预，病人在所述手术或治疗期间完全被麻醉或被镇静，从而人工阻止病人自主呼吸。
3.为了将病人的状态稳定化并且长期地改善，运行参数必须与病人的生命参数相匹配。在此，运行参数针对生理极限状态，从而所述运行参数不能任意地、而是仅仅在考虑可能给病人带来危险的情况下被调节。也就是说，呼吸容量的过强的增大可能引起机械性肺创伤，而过小的呼吸容量可能例如导致酸中毒。也就是说，在例如在重症监护病房的治疗的临床情境中通常必须考虑多个临界的生命参数和生理因子，从而在选择待调节的运行参数值时给予最高度的谨慎。
4.对呼吸机的调节相应地应该经常与病人的相应的状态和生命参数相匹配，并且人工呼吸连续地被监测，以便一方面为病人提供尽可能好的治疗并且另一方面(合乎逻辑地)减小对病人健康的消极影响的风险。
5.然而多个要考虑的参数和生理相互作用的高复杂性甚至对于医疗专业人员困难地被检测，从而调节通常借助已知的临床参考值进行，然而所述临床参考值可能未提供用于相应的病人的最优的治疗支持。也就是说，医生的决定与经验值相关。
6.此外，借助机械通气机的治疗可能是对于肺移植的禁忌征象，因为所述治疗增大了发病率，同样由于由通气机引起的感染的发展的危险，因此所述感染更加强地消极影响病人状态。机械通气的缩短和治疗的加速对于为了生命支持必须经受肺移植的病人反正是有疗效的。
7.在病人的强烈改变的生命参数值的情况中根据现有技术困难的是，这样调节运行参数值，以使得生理极限状态或公差范围绝不被超过。也就是说，生命参数值的剧烈的改变和所述生命参数值的影响可能根据现有技术未充分地被考虑，特别是在长期的治疗要求中未被考虑。在病人的临界的状态中通常的是，此外在临床日常中对呼吸机的调节不能提供足够可靠的并且高效的治疗方案。
8.也就是说，当改善是不可能的或者借助临床参考值预调节的运行模式对于病人的相应状态是不可接受的时，则必须医生决定怎样采取措施或处理。
9.可以使用体外膜氧合作为用于病人的人工呼吸的替代方案。在也公知为ecmo
(“extracorporeal membrane oxygenation”)的所述方法中，病人的呼吸功能由外部的医疗仪器承担。也就是说，病人的肺功能或呼吸由所述医疗仪器替代，其中，所述方法可以数天或数周确保血液的充氧和特别是二氧化碳降低并且由此减轻肺的负荷，从而所述肺可以在无外部人工呼吸的情况下治愈。
10.由此可以使用ecmo系统作为也公知为ecls(“extracorporeal life support”)的体外生命支持系统，所述ecmo系统包括膜氧合器并且用作用于病人的血液的气体交换器。插管在此被插入到两个血管中，并且血液连续地被泵送通过膜氧合器，所述膜氧合器替代肺中的气体交换。二氧化碳由此从血液被去除并且富氧的血液被输送回给病人。血液可以例如从静脉的入口被提取并且通过静脉的或动脉的入口被输送回来。充氧则例如借助于静脉-静脉ecmo(vv-ecmo)或静脉-动脉ecmo(va-ecmo)进行。
11.通过在使用ecmo时的技术要求和个人要求，ecmo治疗在临床日常中目前通常仅仅用作人工呼吸替代方案，确切地说，甚至经常只有当人工呼吸未保证足够地改善病人状态时，才被使用。然而在超过临界的极限时可能发生，紧接着的ecmo治疗也不再能足够使病人的状态稳定化。ecls系统、例如ecmo系统的及时使用由此会对于生命支持是决定性的。
12.ecmo治疗的参数此外手动地由受过训练的医生或体外循环治疗师调节。在治疗上决定是否应更换到ecmo治疗时，医疗专业人员由此必须掌握或考虑复杂的操作过程和另外的治疗风险。所述决策也由于与多个生理方面复杂的相互作用或者所述ecmo治疗对多个生理方面的影响而变得困难。因此目前对于主治医生非常困难的是，使病人的生命参数、装置的运行参数和生理情况保持令人满意的平衡。
13.相应地存在进一步改善人工呼吸参数并且与临界的病人状态相匹配的需求，以便改善治疗效果并且由此进一步改善病人的健康状态并且加速治愈。


技术实现要素：

14.从已知的现有技术出发，本发明的任务在于，实现连续地改善运行参数值。
15.该任务通过独立权利要求来解决。有利的进一步方案由从属权利要求、说明书和附图得出。
16.相应地提出一种用于病人的呼吸机的专家模块，所述专家模块设置用于连续地探测病人的当前的至少一个生命参数。专家模块包括评估单元，所述评估单元设置用于：在预给定的时间段内存储至少一个生命参数；基于生命参数的曲线和/或预给定的临床数据来确定至少一个生命参数的目标值；和(基于至少一个生命参数的曲线和生命参数的目标值并且根据病人的至少两个生理因子)来确定呼吸机的至少一个运行参数的额定值。评估单元此外设置用于，(基于生命参数的曲线和生命参数的目标值并且根据生理因子)来确定与病人耦合的ecls系统的至少一个运行参数的额定值。评估单元最后设置用于输出表征运行参数的额定值的信号。
17.通过自动确定额定值为主治医生给出决定辅助，以便进行关于病人状态尽可能好地调节呼吸机。同时通过根据本发明的专家模块实现ecls系统、特别是ecmo系统或体外膜氧合器的治疗一体化，其中，可以考虑膜氧合器对生命参数和生理因子施加影响。这样也实现在使用人工呼吸和ecmo的情况下的双重的或同时进行的治疗方案，而所述治疗中的任何单个的治疗的个别复杂性不由于所述治疗的组合而进一步被增大。也就是说，手动的操纵
根据现有技术通过医疗人员在所述组合治疗的情况中到达其极限。同时根据本发明通过自动确定ecls系统的额定值实现改善地使用ecmo系统。
18.对额定值的确定可以通过连续地接收或探测病人的生命参数值而至少周期地、然而优选地同样连续地进行，从而运行参数值可以在每个时间点与病人的状态相匹配。虽然对所述值的自动调节是可能的，然而优选地不进行，而是保持交付给医生进行。也就是说，在这种情况中评估单元建议额定值。然而可以设置，信号包含额定值的采用可能性，从而相应的运行参数值可以在通过医生采用决定建议之后自动地被调节。
19.根据本发明，由此手把手地给医生提供决定辅助，其方式是，建议运行参数的至少一个最优值，所述至少一个最优值考虑了病人的最重要的生命参数、呼吸机的调节和呼吸机对最重要的生理因子的影响。如上已述地，对呼吸机的选择的调节目前已经是对医疗专业人员的挑战。也就是说，被选择的调节可能对于病人的一个生理因子是有利的，然而对于另外的生理因子是禁忌的。目前的系统仅仅提供对生命参数和运行参数值的监测作为支持。因此目前在当前值对于病人要是不利的或者甚至是受到威胁的时，在超过公差范围时触发报警功能。然而由此未实现优化，因为所述监测仅仅基于瞬间记录。也就是说，在现有技术中对病人状态或相应生理因子的发展的继续的影响未被考虑。
20.反之，根据本发明通过自动确定额定值并且考虑所有这些系数而显著地简化治疗决策，从而医疗专业人员由操作和监测任务减轻负担并且减小在调节时的误差的出现。
21.同时通过本发明也易于做出医生决定，是否应该变换到体外膜氧合或者所述体外膜氧合是否应该紧急治疗地被引入，其中，由评估单元自动地建议优选的或优化的调节。由于对ecmo系统的操作自身已经是具有挑战性的并且仅仅可以由特定地训练的人员进行，所以所述系统到治疗计划中的集成、也与人工呼吸功能的组合通过本发明明显地被简化并且总体上到处可实现。ecmo系统与人工呼吸一起同时进行的使用的可操纵性由此确保改善的治疗效果并且通过更快的治愈过程减小病人的发病率。
22.然而替换地对额定值的自动确定可以指示，病人的人工呼吸应该在未接通体外生命支持系统的情况下继续进行，或者治疗优选地应该仅仅借助ecls系统继续进行。关于调节的决定由此可以逐步地进行，其中，治疗系统的使用首先被输入或确认，并且然后额定值(重新)被确定和必要时被接受。医生例如可以手动地设置对ecls系统的接通。评估单元自动地验算呼吸机和ecls系统的额定值。
23.对于医生的决定辅助通过输出信号被提供，其中，信号相应于确定的额定值。换句话说，信号可以用于建议地减小或增大确定的运行参数值的指示，例如借助于光学和/或声学指示器实现。因此，一个或多个led可以设置在专家模块的表面上，所述led通过其颜色或定位建议相应运行参数的相应改变值。
24.额定值优选地由生理模型确定，所述生理模型被存储在评估单元中并且接收病人的生命参数值。生理模型可以先验地确定目标值。也就是说，所述模型不仅仅基于瞬间记录，而是包括生命参数的曲线或发展和改变。优选地考虑用于相应的病人的病象的临床参考值。此外考虑运行参数值对病人的至少两个生理因子的影响。预先收集且存储在数据库中的病人数据的相互关系例如可以即从病人组借助同类的病象和生命参数值和/或通过与试验顺序和实验值比较而产生。也可以使用学习算法，所述学习算法例如也考虑病人特定的疾病曲线。
25.为了治疗病人可以设置不同的混合气体作为人工呼吸气体，从而除了自然组成的空气以外例如还可以设置富有氧气、一氧化氮、氦气、二氧化碳和/或一种或多种雾化的药物的医疗混合气体。生理模型可以这样获得，以使得考虑医疗气体混合物的组成对生理因子和生命参数的影响或者反之可以实现对待输送的气体混合物适合的选择的建议。
26.专家模块用作决定辅助并且可以设置为用于至少一个生命参数和/或运行参数值的监测模块，所述专家模块是模块化单元，所述模块化单元可以例如被实施在呼吸机或ecmo中控台中或者作为单独的单元与所述呼吸机或ecmo中控台通信地耦合。同样可以设置，专家模块可以与监测器或外部的仪器、例如与医疗人员的能携带的、优选地无线的设备和/或中心监测系统通信地耦合。因此，生命参数和特别是多个呼吸机和/或ecls系统的运行参数值可以例如借助于集成的通信模块容易地并且甚至在外部被监测。同样可以设置，通过所述通信模块将去个人化的数据、例如被接收的生命参数和被计算的额定值输入到中心生理学习模块中，以便由此实现增大数据组并且改善生理模型。所述数据可以例如通过服务器或云发送和/或被存储在所述服务器或云中并且必要时被处理。
27.优选地，专家模块此外设置用于接收呼吸机和ecls系统的运行参数的实际值，其中，评估单元设置用于根据实际值确定额定值。这样可以评估，优选的设定与当前的设定是否一致或者是否应该进行对运行设定或运行参数值的调整以优化治疗。如果并且只要所所建议的运行参数值被接受，则提供反馈；这也允许检验，被计算的或模型化的对生理因子和/或生命参数的影响是否能足够地实现。
28.实际值优选地连续地通过接口被接收。通过所述接口同样可以接收一个或多个生命参数，例如通过与外部的测量仪器或者与呼吸机或ecls系统的集成的测量仪器的通信连接，当专家模块被实施在呼吸机或ecls系统中。
29.呼吸机可以配置用于，支持病人的自主呼吸或者提供病人的人工呼吸。机械通气机可以在例如通过插管或借助于气管切开术创伤性地导入到呼吸道之后支持呼吸或者必要时替代病人的呼吸。在特护病房，所述措施在大约10至15％的ards病人中进行。然而适用的是，大约20％的所述病人需要所述治疗。
30.呼吸机或通气机的运行模式可以与病人的状态相关，其中，通气机可以例如是支持性的，以实现“weaning”或撤除或者后续护理。当通气机被切换到控制的运行模式中时，则进行完全人工呼吸。在所述运行模式中，如果病人的自主呼吸不应该或仅仅应该微小地存在，则呼吸能力通过通气机单独地提供。病人在此通常被镇静，从而取消自主呼吸。然而过高的或持续的镇静具有风险，从而目标剂量通常这样被调节，以使病人保持为尽可能弱的，然而通过病人的自主呼吸不是不可能的。
31.然而在严重的病征中、例如在ards中通常不存在用于镇静的可能性。仍然应该尝试在很大程度上减少人工呼吸的持续时间。适合的工作方式通过根据本发明的人工呼吸与ecls或ecmo治疗的组合实现。通过建议对病人尽可能好的治疗，可以改善病人的状态和治疗并且也达到基本目的，缩短治疗持续时间。在此，专家模块或评估单元可以提供决定辅助，是否指示借助于呼吸机和例如ecmo系统的组合治疗，或者仅仅借助ecmo系统或呼吸机的单独治疗是否可以实现更有希望的治疗。为了治疗，在选择ecmo系统和/或呼吸机的运行参数时提供协助。在ecmo系统的情况中，运行参数特别是涉及血流量(呈转数设定或l/m数据的形式)的设定和用于气体交换器的气体流量(l/min)的设定。呼吸机的待调节的运行参
数可以例如是吸气压力、吸气时间和呼气时间。
32.优选地，专家模块与监测器耦合，其中，信号的输出包括对额定值、实际值、目标值和/或相应值的曲线的图形再现。监测器可以例如是人工呼吸系统或呼吸机的监测器或用户界面，其中，专家模块与呼吸机耦合或者实施在所述呼吸机中。替换地，专家模块也可以实施为单独的模块化单元或者也实施在具有监测器的ecmo中控台中。医疗人员可以通过显示优选的额定值直接探究，呼吸机的哪一个运行参数值可以或必须被改变，以将病人的状态稳定化或改善。
33.通过显示实际值也实现与相应当前的设定比较，从而所述人员或医生可以直接识别，所所建议的额定值与当前的实际值的哪一个偏差被产生。如果所述额定值可能例如仅仅具有微小的偏差，则医生可以决定，是否引发小的调整或者相反地是否需要另外的调整。反之，大的偏差可以促使医生再次检验病人的状态以及特别是对呼吸机和ecls系统的调节和功能性。
34.最后，目标值的显示提供以可理解的方式说明对生命参数的影响的可能性，其中，目标值可选地也可以手动地被改变或输入。曲线的显示提供一个另外的决定辅助，其中，医生获得关于疾病或病人状态的曲线的概览并且可以相应地(在恶化或未实现的改善的情况中)通过调整所所建议的额定值来干预。
35.评估单元优选地借助被存储在评估单元中的生理模型确定额定值，其中，所述信号可以包括由评估单元模型化的、额定值对生理因子的影响的图形再现。前述的生理模型可以借助于评估功能预测对生理因子的影响，其中，例如选择在负范围和正范围之间的标度或者可以使用任意另外的评估简图。因此，消极影响可以通过显示负值来表示，中性的或保持稳定性的影响可以通过在零范围内的值来表示，并且改善病人状态的预测可以通过正值来表示。所述评估替换地或附加地也可以借助于(图形)显示来示出例如相反的生理因子(即一个生理因子的预测到的改善同时引发另一个生理因子的预测到的恶化)。例如当考虑多于两个生理因子时，则可以图示为多边形，所述多边形的边缘区域相应于消极影响，并且所述多边形的中心区域相应于预测到的积极影响。不同的影响预测可以显示为多边形中的点。为了易于并且简化通过医生解释，所述点能够可选地彼此连接为多边形。
36.相应的生理因子可以如同已述的那样也彼此不同地发展，从而运行参数值的调整例如微小地改善一个系数，而另一个系数反之由此可能移动到临界范围内。个别系数的所述发展可以同样在图形显示中被考虑，从而根据本发明不必再通过医生基于多个变量脑力地解决复杂的关系并且由此可以使决定变得容易。与将相关的参数显示在不同的仪器上并且在存在单个值的偏差时输出报警信号不同地，所有与决定相关的数据由此能够根据本发明优选地直接在中心监测器上被看到并且在病人状态的曲线的情境中是显而易见的。
37.可以优选的是，所述调节的影响表明对于呼吸机和ecls系统是分开的。除了额定值的预测的影响以外，也可以进行例如实际值对生理因子的模型化的影响的图形再现。通过例如借助于多边形的所述图形显示，医生或医疗人员可以特别是通过将实际状态与被计算的或所建议的状态比较来直接识别，期望对于哪一个系数进行改善。此外实现显示在未使用ecls系统情况下的实际状态并且显示在使用ecls系统之后的所建议的状态，使得医生可以直接识别例如气体交换器功能对病人状态的期望的影响。用于ecls系统的额定值的显示可以简化实施，从而使医生做出与此相关的决定变得容易。
38.虽然生理因子包括多个与病人相关的系数，即典型地不是呼吸机的运行参数，但所述生理因子优选地还是涉及病人的肺功能、呼吸系统和/或心血管系统。相应地，生理因子优选地表征过度通气或通气不足。生理因子特别是可以选自包括机械性肺创伤、萎缩症、气压伤、容积伤、碱中毒、氧气毒性、吸收选择酶、酸中毒、缺氧、重压和血流动力学副作用的组。在一个实施方式中，至少两个生理因子不是病人的血压。根据本发明可以涉及所述生理因子中的一个或多个生理因子的显示。
39.一个或多个运行参数由此可以例如一方面被优化如下，吸气的呼吸道压力的呼吸容量和峰值压力被减小，以例如防止肺创伤。然而另一方面应该避免酸中毒，从而人工呼吸压力应该相应地仅仅微小地被调整，然而由此不引起增大肺创伤发展的风险。对生理因子的被计算的影响能够可选地通过反馈并且相应地结合从病人接收的当前生命参数计算而连续地以其预测的可靠性被改善。可选地可以设置，专家模块或评估单元可以要求测量至少一个另外的生命参数，以便改善反馈优化的结果。
40.由于病人状态通常由多个生命参数表示，所述生命参数与相应的多个生理因子相关，评估单元优选地设置用于根据三个或更多个、优选地五个或六个生理因子确定额定值。优选地，所述系数中的至少一个系数从机械性肺创伤、萎缩症、氧气毒性、酸中毒、缺氧或低氧饱和度和/或重压的组中被考虑。
41.如前所述地，生理因子可以彼此相互影响，从而一个系数的改善会可能引起另外一个系数的恶化。优选地，评估单元因此设置用于，借助被存储在评估单元中的生理模型这样确定额定值，以使得对所有考虑的生理因子的消极影响最小化和/或生理因子在改变之后无论怎样不超过相应预给定的公差范围。
42.通常要注意的是，虽然未达到所有相应系数的优化条件，但是额定值引起改善生命参数和生理因子，而各个系数无论怎样不超过公差范围。也就是说，即使对一个系数的影响会可能表明治疗上较不利的，关于总体上(通过改善另外的系数)导致的改善的情况也可以个别地并且与特殊情况相关地是可接受的。同样可以有针对性地改善一个或多个系数，其中，然而评估单元优选地这样确定额定值，以使得这不导致超过其余系数的公差范围。
43.生理因子可以此外(根据病人状态或优选的治疗)不同地被加权，从而可以在确定额定值时特别考虑一个或多个系数。根据本发明此外可能的是，通过(所建议的)接通ecls系统补充治疗，尤其由此可以避免人工呼吸参数和条件，所述人工呼吸参数和条件在临界的病人状态中(在未使用ecls系统的情况下)可能自身引起危害病人。也就是说，通过接通ecls系统必要时可以减小或切断人工呼吸，从而原则上也可以被变换到ecls系统。
44.同样可以设置，加权是可改变的，从而医生可以使生理模型与治疗方法和相应的病人相匹配。在本发明的一个进一步改进的变体中可以设置，医生可以手动地改变图形显示中的点，其中，生理模型或评估单元确定为此所需的额定值并且必要时显示，额定值是否超过生理极限状态。由此，医生可以在决定时比较可能的与所建议的额定值存在偏差的额定值的不同的替换方案和影响，从而在医生决策时提供进一步的支持。
45.例如当专家模块被实施在呼吸机中，或者专家模块也可以与另外的外部仪器耦合时，生命参数可以直接由与专家模块通信地耦合的测量仪器提供并且由评估单元接收。至少一个生命参数在此优选地选自包括脉搏血氧饱和度、呼气氧分数、呼气二氧化碳分数、吸氧能力、二氧化碳排出量和血液ph值的目录。
46.为了提高待确定的额定值的精度，专家模块优选地设置用于接收至少两个生命参数、优选地至少三个或四个生命参数。
47.此外，呼吸机的至少一个运行参数优选地包括呼吸容量、吸气峰值压力、呼气末正压、呼吸频率、吸气氧分数、吸气二氧化碳分数和/或吸气时间与呼气时间之间的比例。并且ecls系统的至少一个运行参数优选地包括血泵送流量、气体体积流量和/或系统压力。
48.呼气末正压、也已知为peep(“positive end-expiratory pressure”)用于减小肺胞的残余功能容量和萎陷，也就是说，抵抗所谓的肺不张形成。增大可以确切地说通过肺的被通气的区域的伸展过度、减小的心输出量和/或增大的颅间压被消极地影响。呼气末正压的增大仍然可以特别是在ards病人的情况中降低所述病人的死亡率。为了调节压力在现有技术中原则上设置记录报告。然而所述被记录的表格未考虑不同的、个别的呼吸力学并且由此仅仅为主治医生提供不可靠的决定辅助。然而根据本发明被使用的评估单元不仅考虑对不同的生理因子的预测的影响，而且考虑被接通的ecls系统的使用的影响，从而具有其多个变量的整体系统可以考虑所建议的额定值。
49.此外可以通过调整吸气氧气分数(fio2)防止病人的缺氧状态，其中，所述分数应该一般限制地被调节，以便避免例如氧气毒性。氧气分数例如可以这样被调节，以使得达到例如80-95％之间的动脉氧饱和度或大约50和90mmhg之间的动脉氧分压。
50.过高的呼吸容量可以由于伸展过度导致肺创伤，从而呼吸容量优选地例如在ards病人的情况中被调节为病人重量的不大于6ml/kg。对于未患有ards的病人，然而这可以必要时被增大到病人重量的最大8ml/kg。
51.此外，为了例如避免气压伤可以调整吸气峰值压力，从而峰值压力优选地处于30cm h2o。
52.为了在多次调节呼吸机和/或ecls系统时尽可能好地支持医疗专业人员，评估单元优选地设置用于，确定用于呼吸机的两个、三个、或四个运行参数的额定值以及用于ecls系统的两个运行参数的额定值。优选地确定用于吸气氧分数、呼吸容量、呼气末正压和呼吸频率的额定值，以便为医生建议优化的调节，所述优化的调节直接影响生理因子。
53.优选地，评估单元此外设置用于，关于生命参数根据由评估单元确定的、(i)通过呼吸机的支持与(ii)通过ecls系统的支持的比例来确定额定值。额定值由此可以实现，当呼吸应该例如70％由ecls系统支持并且例如30％由呼吸机支持时，则例如最大摄氧量例如70％由ecls系统提供。
54.额定值的调整和/或呼吸机与ecls系统的支持比例的改变此外可以表明有意义的是，测量确定的生命参数，以实现对额定值足够的监测和连续的优化。相应地可以设置，信号还包括用于接收一个另外的、优选地特定的生命参数的要求。
55.评估单元也可以设置用于，将生命参数的曲线与公差范围和/或模型化的曲线比较，并且当探测到生命参数的超过预给定的阈值或极限值的偏差时，则输出包括报警功能的信号。替代在超过当前的实际值时输出报警信号，仅仅在病人状态的总体上消极趋势的情况中输出报警信号。
56.也就是说，只有当总体上出现病人状态的失稳时，才需要调整运行参数值。生命参数峰值例如可以超过公差范围，然而短时地又被标准化，从而不需要调整相应的运行参数值。由此根据本发明实现病人的智能监测，所述智能监测很大程度上限制通过医生非常耗
时的检查并且同时甚至建议用于运行参数的相应的确定的额定值，以便改善病人状态。
57.前述的任务此外通过一种呼吸机来解决，所述呼吸机包括根据本发明的专家模块。优选地，呼吸机是机械通气机。呼吸机相应地可以提供病人的创伤性的或非创伤性的人工呼吸，其中，呼吸被支持或者人工地被替代，其中，支持的程度能够在治疗期间可改变地被调节。
58.专家模块在这种情况中优选地被集成到呼吸机中，从而专家模块的监测器可以例如设计为呼吸机的用户界面。此外，为了接收生命参数可以设置接口，和/或呼吸机可以包括用于检测病人的至少一个生命参数的装置，该装置与专家模块通信地耦合。
59.前述的任务此外通过一种ecls系统来解决，所述ecls系统包括根据本发明的专家模块。ecls系统优选地是ecmo系统。ecls系统相应地可以提供病人的血液的体外膜氧合，其中，肺功能或呼吸由ecls系统支持或者人工地被替代。ecls系统可以包含具有监测器的中控台，其中，监测器设置用于显示信号。
60.此外提出一种包括相应的呼吸机以及ecls系统的系统。由此，专家模块、呼吸机和ecls系统的部件可以分别彼此相匹配，从而在很大程度上取消备用设备并且所述系统可以更紧凑地构造。由此也可以不仅对呼吸机而且对ecls系统实施直接的控制。可以设置中心通信接口，由此系统的相关部件可以由专家模块调节和调整。
61.此外，前述的任务通过一种用于监测病人(14)的生命参数(16)的方法来解决，其中，所述方法至少包括以下步骤：
[0062]-由专家模块连续地接收病人的当前的至少一个生命参数；
[0063]-将至少一个生命参数在预给定的时间段内存储在专家模块中；
[0064]-在专家模块中基于至少一个生命参数的曲线和/或预给定的临床数据确定至少一个生命参数的目标值；
[0065]-在专家模块中确定设置用于病人的呼吸机的至少一个运行参数的额定值，其中，基于至少一个生命参数的曲线和至少一个生命参数的目标值并且根据病人的至少两个生理因子来确定额定值；
[0066]-在专家模块中确定设置用于病人的ecls系统的至少一个运行参数的额定值，其中，基于至少一个生命参数的曲线和至少一个生命参数的目标值并且根据生理因子来确定额定值；和
[0067]-通过专家模块输出表征运行参数的额定值的信号。
[0068]
所述方法可以在专家模块中实现并且由所述专家模块实施，其中，各个步骤优选地由集成在专家模块中的评估单元实施。所述方法用作用于医生的决定辅助，以实现对于病人有利的并且尽可能好的治疗。
[0069]
所述方法特别是可以由此对于具有呼吸功能不全的病人是有利的，其中，所述方法在评定要使用的医疗机器或系统时辅助医生。
[0070]
优选地，所述信号可以指示对呼吸机和/或ecls系统、例如ecmo系统的所建议的使用。相应地可以可选地首先给出，是否使用或接通医疗仪器或是否应该变换到另外的医疗仪器。所述信号可以然后或同时指示相应的机器或系统的特定运行参数值，从而在进行和/或调整设定时辅助医生并且运行参数值可以这样优化，以使得实现改善生理因子和/或生命参数。所述信号和额定值因此是模型化的值，其中，考虑多个系数和变量。所述系数和变
量给医生建议，以简化治疗决定和起动或者对设定的调整。
[0071]
由此显著地使另外的或替换的医疗仪器或系统的集成变得容易，其中，决定辅助可以相应地逐步地进行。此外，额定值同样借助至少一个被接收的生命参数被确定，从而在确定额定值时考虑波动或变化的值。优选地，目标值和/或额定值的确定由此连续地或周期地进行。
[0072]
此外可以设置，专家模块在手动地调节运行参数值之后重新确定目标值和/或额定值。由此提供反馈或反馈回路，其中，所述方法能够可选地设置，调节对生理因子和/或至少一个生命参数的影响被输入到生理模型或学习算法中。
[0073]
为了指示医生，是否能够继续优化运行参数值或在治疗中被使用的医疗仪器或系统，专家模块此外可以接收呼吸机和/或ecls系统的运行参数的实际值，其中，根据实际值确定额定值。由此进行实际状态与被计算的额定状态之间的比较，其中，所述信号指示，是否必要时能够基于被理论计算的对生理因子的影响实现进一步的治疗改善。
[0074]
虽然信号可以如前所述地例如以一个或多个led作为用于建议减小或增大确定的运行参数值的指示器的形式被输出，但是额定值的更详细的或内容更具体的视觉显示在多种情况中使医生的决定变得容易。由此实现与例如通常的或根据标准的运行参数值比较。相应地，信号优选地作为对额定值、实际值、目标值和/或相应值的曲线的图形再现在与专家模块通信地耦合的监测器上输出。
[0075]
在此，此外可以借助被存储在专家模块中的生理模型确定额定值，其中，所述信号可以包括由专家模块模型化的、额定值对生理因子的影响的图形再现。进一步优选地，所述影响的再现对于呼吸机和ecls系统分开地进行，和/或除了额定值的影响以外，所述信号还包括实际值对生理因子的模型化的影响的图形再现。
[0076]
如前所述地，通过生理模型可以借助于评估功能来预测对生理因子的影响，其中，例如消极影响可以通过显示负值来表示，中性的或保持稳定性的影响可以通过在零范围内的值来表示，并且改善病人状态的预测可以通过正值来表示。
[0077]
相应地可以设置，借助被存储在专家模块中的生理模型这样确定额定值，以使得对生理因子的消极影响最小化和/或生理因子不超过预给定的公差范围。
[0078]
生理因子例如可以表征过度通气或通气不足。由此可以在确定额定值时考虑下述生理因子，所述生理因子是相反的，也就是说，一个生理因子的预测到的改善同时可以引发另一个生理因子的预测到的恶化。所述相反的影响能够可选地在图形显示中被示出，从而例如当考虑多于两个生理因子时，则可以图示为多边形，所述多边形的边缘区域相应于消极影响，并且所述多边形的中心区域相应于预测到的积极影响，其中，每个角相应于生理因子，相应的影响预测可以显示为多边形中的点。为了易于并且简化由医生解释，所述点能够可选地彼此连接为多边形。由此容易地并且一目了然地看到所建议的额定值对相应的生理因子的影响。
[0079]
如果所述信号要指示借助呼吸机和ecfs系统、例如ecmo系统的治疗的组合是值得推荐的，则所述方法此外可以设置，关于至少一个生命参数根据由专家模块确定的、通过呼吸机的支持强度与通过ecfs系统的支持强度的比例来确定额定值。
[0080]
所述信号同样可以包括用于接收至少一个另外的、优选地特定的生命参数的要求。例如为了接通ecmo系统可以需要测量并且提供特定的血液值，和/或对于被计算的、所
建议的额定值可以有利的是，考虑另外的生命参数，以借助至少一个另外的生命参数关于生理因子进一步优化额定值。
[0081]
优选地，此外在专家模块中将生命参数的曲线与公差范围和/或模型化的曲线比较，其中，当探测到生命参数的超过预给定的阈值或极限值的偏差时，则输出报警信号。替换地或附加地，当运行参数值的手动设定超过运行参数值的、至少一个生命参数的和/或对生理因子的模型化的影响的、预给定的阈值或极限值时，则专家模块可以输出报警信号。由此当所进行的手动设定可能危害病人时，医生可以尽可能快地注意到系统误差和/或生理临界状态或者被指明可能的生理风险。
[0082]
虽然所述方法不局限于根据本发明的专家模块，但所述方法优选地借助根据本发明的专家模块被实施。专家模块的没有已经关于所述方法被具体描述的前述不同方面同样可以在所述方法中实施，而所述方法不局限于专家模块的结构构型。
附图说明
[0083]
本发明的优选的实施方式通过附图的下述说明具体地被阐述。在此输出：
[0084]
图1是专家模块在逻辑平面上的实施方案的示意图；
[0085]
图2是被存储在评估单元中的生理模型的示意图；
[0086]
图3a至3c示出系统的替换的实施方式，该系统具有专家模块连同通信地耦合的呼吸机和ecls系统；和
[0087]
图4a和4b示出曲线、生命参数值以及呼吸机和ecls系统的运行参数的所建议的、确定的额定值。
具体实施方式
[0088]
下面借助附图描述优选的实施例。在此，相同的、类似的或相同作用的元件在不同的附图中设有相同的附图标记，并且取消对所述元件的重复描述，以避免繁冗。
[0089]
在图1中示意性地示出用于病人的呼吸机的专家模块10，其中，基本上涉及逻辑平面中的实施方案，如同通过虚线示出的那样。也就是说涉及逻辑，所述逻辑可以例如由设置在专家模块10中的微处理器实施并且所述逻辑被存储在相应的存储器中。至少一个生命参数16作为用于逻辑的输入信号通过未示出的接口由存在于专家模块10中的评估单元18接收。评估单元18构成中心部件并且可以作为硬件和/或程序模块被集成在专家模块10中。评估单元18可以例如实施为专家模块10的控制/调节单元的部分，当专家模块10可选地设计为呼吸机的部分和/或用于呼吸机的控制装置。然而也可以设置，专家模块10设计为ecls系统的部分或单独的单元，所述单独的单元与呼吸机和/或ecls系统、例如ecmo系统通信地耦合。
[0090]
如同以相应的箭头示出的那样，评估单元18处理至少一个生命参数16并且例如借助临床参考值确定目标值20。此外，生命参数16连续地被接收和存储，从而在确定目标值20时可以考虑生命参数16的曲线22。借助曲线22和目标值20预测地确定用于呼吸机的运行参数的额定值24a，该额定值应该改善病人生理状态。在确定该值时此外考虑额定值对至少两个生理因子26a，26b的影响，从而在优化相应的运行参数和至少一个生理因子26a，26b时使对另一个生理因子26a，26b的可能的消极影响最小化，如同下面关于图2所述的那样。
[0091]
例如可以测量病人的当前的最大摄氧量作为生命参数16。所述最大摄氧量可以通过增大呼吸容量被改善。然而通过增大呼吸容量可能由于伸展过度也存在机械肺创伤的风险。为了避免或减小所述预测到的消极影响，对于呼吸容量的运行参数值可以例如仅仅被增大直到用于另外的生理因子的公差极限。由此先验地在很大程度上排除对病人的可能的危害。
[0092]
此外，专家模块10与(未示出的)ecmo系统耦合，所述ecmo系统包括体外膜氧合器并且可以包含中控台，其中，所述系统不仅可以对于病人的确定的病征以及在临界的病人状态中被需要，而且可以实现改善生理因子26a，26b。对ecls系统或ecmo系统的操纵因此已经对于操作人员是挑战性的。当所述操作人员应该接通并列的人工呼吸时，除了生命参数16和呼吸机的运行参数以外此时还必须考虑用于ecmo系统的另外的运行参数。这也许甚至对于熟练的医疗专业人员出现对于使用膜氧合或ecmo与人工呼吸的组合治疗非常显著的输入困难。也就是说，首先通过操作人员做出决定，是否应该主要进行ecmo和呼吸机的并列的组合治疗或者是否应该单独地进行人工呼吸或单独地进行ecmo。因此，所述条件可以例如设置使用具有体外膜氧合器的ecmo系统作为用于病人的人工呼吸的替代方案，也就是说，呼吸机可以被关闭。无论如何在考虑生理因子的情况下对于每次治疗实施确定运行参数。
[0093]
然而专家模块10也考虑被接通的ecls系统、例如ecmo系统，其中，用于ecmo系统或ecmo治疗的所有控制参数集中在ecmo中控台中。由此除了呼吸机以外也实现确定ecls系统的至少一个额定值24b、例如用于血泵的血流量和/或用于气体混合器的气体流量。这通过生理模型32实现，所述生理模型以虚线表示。
[0094]
因此，评估单元18不仅确定用于呼吸机的至少一个额定值24a，而且确定用于ecls系统的至少一个额定值24b。所述额定值24a，24b可以借助于相应的信号30被传输给医生或医疗专业人员，该信号例如作为用于相应的运行参数的额定值24a，24b的图形显示。由此根据本发明为医生提供适当的决定辅助，从而也在多个变量和待考虑的系数的情况中使治疗上有意义地调节呼吸机和ecls系统变得容易或者必要时主要首先被实现。
[0095]
在图2中示意性地示出生理模型32。如前所述地，由被接收的生命参数16绘制出曲线并且确定相应的目标值20。然后由目标值20和曲线(未示出)计算对呼吸机和ecls系统的优选的调节，从而确定相应的额定值24a或24b。对于每个额定值24a，24b对至少一个生理因子26a的影响进行计算或模型化，其中，所述影响优选地在评估之后以一定标度实现。所述标度可以例如包括最小负值和最大正值，其中，中性的影响即不是生理因子的恶化也不是生理因子的改善，而是等于零的值。
[0096]
生理模型32此外设置，在确定对生理因子26a的(最大)积极影响之后计算或模拟或模型化对至少一个另外的生理因子26b的影响，如同以相应的箭头示出的那样。如果预测的与此相关的影响要是消极的并且例如超过公差范围，则重新确定额定值24a，24b。对额定值24a，24b的调整这样考虑对另外的生理因子26b的影响，以使得所述另外的生理因子处于公差范围内。由于所述生理因子26会取决于彼此而可以设置，所述生理因子26a，26b中的仅仅一个生理因子可以通过相应的额定值24a，24b改善，其中，另一个生理因子26a，26b的仅仅略微的改善、稳定化或者甚至或多或少略微的恶化被认为不可避免的。
[0097]
优选地，所述过程是迭代的。额定值24a，24b连续地并且以动态值被输入。对生理
因子26a，26b的影响被反馈。第一额定值24a可以例如具有对生理因子26a的积极影响(例如关于-10至10的标度评估为例如5)，而所述选择可以同时具有对另一个生理因子26b的在评估为例如-4的情况中的消极影响。虽然可以设置，所述负值不应超过公差范围。但是在第二迭代计算中，额定值24a被减小例如20％。这实现虽然将第一生理因子26a仅仅还减小到4，但是将另一个生理因子改善到0。对生理因子26a，26b的影响可以合乎逻辑地是线性的或非线性的。由此，所述额定值24a可以总体上实现改善病人生理状态。
[0098]
然而第三迭代计算在继续调整或减小额定值24a时改善第一生理因子和另一个生理因子26a，26b，这可以长期有利地缩短病人的康复过程。但是根据本发明优选地不是进行自动调节，而是仅仅建议额定值24a，24b，从而医生一方面必须进行调节，然而支持调节决定。因此额定值24a，24b可以被接受，或者所述额定值可能具有偏差，以便例如当要出现所述系数的剧烈的恶化时，例如具体地改善特定的生理因子26a，26b。医生必须由此仅仅概览少的运行参数和系数并且此外在进行或调整不仅呼吸机而且ecls系统的设定时通过所建议的额定值24a，24b被辅助。然而调节方法的全自动化即使未首先说明根据本发明仍然是可能的。
[0099]
在图3a中示出一种具有被实施在呼吸机12中的专家模块10和被连接的体外膜氧合器28的系统，其中，病人14同时由呼吸机12和ecls系统28治疗。如前所述地，然而所述配置仅仅是可选的，并且可以同样设置，专家模块10构造在ecls系统28中或者构造为单独的单元，所述单独的单元能够与呼吸机12和ecls系统28耦合。呼吸机12可以例如是机械通气机，所述机械通气机创伤性地通过插管与病人14的呼吸道流体地连接。ecls系统28在此是ecmo系统，所述ecmo系统可以例如借助于两个插管与病人14的血液循环连接，其中，血液例如从静脉的入口被提取并且通过静脉的或动脉的入口被输送回来。血液在体外连续地被泵送通过膜氧合器，所述膜氧合器替代肺中的气体交换，从而二氧化碳从血液被去除并且富氧的血液被输送回给病人。如同以相应的箭头示出的那样，由此进行不仅通过呼吸机12而且通过ecmo系统28同时进行的对病人14的治疗。
[0100]
专家模块10在所述实施方式中集成在呼吸机12中。然而也可以设置，专家模块10构造为单独的或外部的装置或者被集成在另外的仪器中。专家模块10如前所述地接收病人14的至少一个生命参数16，从而评估单元(未示出)可以例如借助于生理模型预测地确定并且建议不仅用于呼吸机12的额定值而且用于ecls系统28的额定值，以便改善病人生理状态14。所述额定值借助于相应的信号30在此被输出到监测器34，所述监测器实现存在于信号30中的额定值以及由ecmo系统28和呼吸机12接收的实际值36a，36b的图形显示。
[0101]
监测器34在此同样可选地作为外部的单元示出，然而可以同样被集成在呼吸机12中或者在ecls系统或ecmo系统28的中控台中，例如作为用户界面的部分。监测器34可选地构造为控制模块的用户界面，该监测器此外设置用于如同通过虚线示出的那样进行并且必要时调整对呼吸机12和ecmo系统28的设定。监测器34由此实现，医生可以在调节维持生命的仪器时通过额定值的再现被辅助并且运行参数值与一个部位相匹配，从而可以取消医生侧的复杂的计算并且此外阻止来回移动。因此在调节仪器时减少医生的智力努力并且实现，在考虑所有相关的系数和变量的条件下可以调节出尽可能好的运行参数值。
[0102]
在图3b中示出具有单独的专家模块10的相应的系统，其中，专家模块10与呼吸机12和ecls系统28耦合。在所述实施方式中，专家模块10可选地设置有监测器34，其中，如同
以虚线示意性地示出的那样借助于监测器34可以进行或调整对呼吸机12和ecls系统28的设定。在图3c中此外示出具有被集成在ecls系统28中的专家模块10的实施方式，其中，ecls系统28同样包括监测器34，例如被集成在中控台中。ecls系统28的实际值36b在此通过专家模块10被实施在ecls系统28中直接通过共同的接口被接收。
[0103]
在图4a中示出测量出的生命参数16和曲线22以及呼吸机和ecls系统的相应的支持的一个具体的实例。在所述实例中，由专家模块接收四个生命参数16、即呼气氧分数(feto2)、氧气供应(do2)、吸氧能力(vo2)和二氧化碳排出量(vco2)。然而也可以接收替换的生命参数16或者也替换的数量的生命参数16。
[0104]
生命参数16的曲线22示例性地在最近的20分钟内以五分钟的区段关于水平的时间轴示出，例如当之前测量出的值对于病征的当前发展可能不再是相关的时。生命参数16的测量值以百分比或ml/min，除了总值(gesamt，实线)以外分开地一方面对于呼吸机(resp，点划线)的特定份额和另一方面对于ecls系统(ecmo，虚线)的特定份额示出，其中，呼吸机的标称的比例38或份额同样以占总值的百分比的的值示出。
[0105]
在图4b中示出用于呼吸机12和ecls系统28的所建议的额定值24a的一个具体的实例。用于呼吸机的额定值24a在所述实例中是吸气氧分数(fio2)、呼吸容量(vt)、呼气末正压(peep)和呼吸频率(rf)，其中，用于ecls系统的额定值24b包括血泵送流量和气体体积流量。除了所建议的额定值24a，24b以外同样示出当前的实际值36a或36b，从而医生可以容易地概览当前状态以及对所述值可能的所建议的调整。
[0106]
此外在右侧同样图形地示出被计算的额定值24a，24b的影响，其中，相关的生理因子26a，26b在多边形、在此即六边形中示出。生理因子26a，26b这样布置，以使得取决于彼此的系数相对地放置，其中，边缘区域中的点相应于对病人生理状态的消极影响，并且中心区域中的点相应于对病人生理状态的积极影响。生理因子26a，26b这样示出，以使得上方的生理因子26a表征过度通气，并且下方的生理因子26b表征通气不足。所述设计方案仅仅是可选的，然而为主治医生提供了进一步的容易性和提高的概览性，其方式是，对当前的治疗的影响以及技术系数和生理因子可以同时以可理解的方式示出和解释。
[0107]
在所述图形显示中，所述影响此外作为多边形示出，其中，不仅运行参数值的当前的实际值36a，36b的影响而且所建议的额定值24a，24b的影响单独地并且以不同的颜色示出，如同以附图标记42或40表示的那样。由此可以直接看到，相应的运行参数值的调整如何影响病人生理状态，从而医生可以实时地关于最相关的(由于对于病人特别重要的)生理因子26a，26b必要时调整治疗。在此还可以在图形显示中如同突出地以不同的阴影示出的那样设置颜色标识或颜色梯度作为背景，以显示相应的生理因子26a，26b的改善和/或公差范围并且进一步时解释额定值24a，24b的影响变得容易。
[0108]
总体上能应用的是，所有在实施例中示出的各个特征可以在不脱离本发明的范围的情况下彼此组合和/或替换。
[0109]
附图标记列表
[0110]
10 专家模块
[0111]
12 呼吸机
[0112]
14 病人
[0113]
16 生命参数
[0114]
18 评估单元
[0115]
20 目标值
[0116]
22 曲线
[0117]
24a，b 额定值
[0118]
26a，b 生理因子
[0119]
28ecls 系统或ecmo系统
[0120]
30 信号
[0121]
32 生理模型
[0122]
34 监测器
[0123]
36a，b 实际值
[0124]
38 比例
[0125]
40 额定值的影响
[0126]
42 实际值的影响。