用于肺部病症治疗的气道管理系统的制作方法

用于肺部病症治疗的气道管理系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年4月13日提交的题为“airway management systems for pulmonary disorder treatment”的美国临时申请63/009,248的优先权和权益，该美国临时申请的说明书据此全文以引用方式并入以用于所有目的。


背景技术：

3.本公开整体涉及医疗装置，并且更具体地，涉及用于监测和/或促进通气患者体内的肺部病症(诸如肺不张)的治疗的系统、装置和相关方法。
4.这个部分意图向读者介绍可能与下面描述和/或要求保护的本公开相关的技术的各个方面。相信此论述有助于向读者提供背景信息以促进更好地理解本公开的各个方面。因此，应理解，应鉴于此来阅读这些陈述，而并非作为对现有技术的认可。
5.在治疗患者的过程中，可以使用导管或其他医疗装置来控制通过患者气管的空气或其他气体的流动。此类气管导管可以包括气管内(et)导管、气管切开术导管或经气管内导管。例如，当气管内导管的第一端通过患者的嘴或鼻子插入并进一步插入到气管中时，可以对患者进行插管。然后，医疗提供方可以将通气机耦合到气管内导管的第二端，并且将通气机用于机械地控制流入和流出患者气道的气体的类型和数量。
6.在一些情境下，在通气过程中，机械性通气患者可能会经历其肺部状况的变化。在一个示例中，患者可能患上肺不张，这是指会影响呼吸或呼吸气体递送至通气患者的有效性的肺的部分或完全萎陷。然而，在通气患者的临床症状重叠的情况下，对肺部状况的变化的识别可能很复杂。此外，用以治疗肺部病症的临床干预的有效性也难以评估。


技术实现要素：

7.下面概括了范围与原始要求保护的主题相称的某些实施方案。这些实施方案不旨在限制本公开的范围。实际上，本公开可以涵盖可以与下面阐述的实施方案类似或不同的多种形式。
8.在一个实施方案中，一种系统包括位于通气患者气道内的气管导管以及耦合到气管导管的声传感器。该系统还包括通信地耦合到声传感器的监测器。该监测器包括被配置为从该声传感器接收基线信号的处理器。该处理器被配置为提供控制指令以调整一个或多个通气参数，以通过气管导管将气体混合物递送至气道。该处理器还被配置为，在调整之后，从声传感器接收所更新的信号，并且识别由一个或多个通气参数的调整所引起的通气患者的肺的气道开放度的变化。此外，识别该变化是基于该基线信号和所更新的信号。
9.在一个实施方案中，提供了一种方法，该方法包括以下步骤：在通气机监测器处，从声传感器接收指示声压波形的传感器信号，该声传感器被耦合到位于通气患者气道内的气管导管。该方法包括：识别在肺不张的治疗的同时声压波形的变化。另外，该方法包括提供以下指示：这些变化指示气道开放度增加、气道开放度减小或气道开放度不变。
10.在一个实施方案中，监测器被配置为控制患者的通气。监测器包括通信部件，该通
信部件被配置为传送来自声传感器的传感器信号，该声传感器被耦合到位于患者气道内的气管导管。监测器还包括显示器和处理器，该处理器通信地耦合到通信部件和显示器。该处理器被配置为从声传感器接收指示声压波形的传感器信号。此外，该处理器被配置为分析声压波形的负偏转，以确定患者的肺的气道开放度的状态并且指示显示器以提供气道开放度的状态的指示。
11.在一个实施方案中，提供了一种系统，该系统包括位于通气患者气道内的气管导管以及耦合到气管导管的声传感器。该系统还包括通信地耦合到该声传感器的监测器。该监测器包括处理器，该处理器被配置为从声传感器接收信号。该处理器被配置为基于该信号提供控制指令，以开启一个或多个通气参数的滴定以将气体混合物通过气管导管递送至气道。该处理器还被配置为在滴定期间接收来自声传感器的所更新的信号，并且基于来自声传感器的所更新的信号，识别与充分调整相关联的一个或多个通气参数的设置。
12.一个方面或实施方案中的特征可以作为任何其他方面或实施方案中的特征而以任何适当的组合来应用。例如，系统、监测器、通气机、控制器(例如，基于处理器的控制器)、声传感器或方法特征中的任一项可以被应用为系统、监测器、通气机、控制器、声传感器或方法特征中的任一项或多项。
附图说明
13.通过阅读以下详细描述并参考附图，所公开的技术的优点可以变得显而易见，在附图中：
14.图1是根据本公开的某些实施方案的包括声传感器和监测器的气道管理系统的实现方式的示意图；
15.图2是根据本公开的某些实施方案的在针对肺不张的治疗过程中，基于来自图1的声传感器的反馈的声压波形的示意图；
16.图3是根据本公开的某些实施方案的一种操作图1的气道管理系统以向通气患者提供肺不张治疗的方法的流程图；
17.图4是根据本公开的某些实施方案的操作图1的气道管理系统的方法的流程图，该系统与闭合控制回路通气机结合使用；
18.图5是根据本公开的某些实施方案的操作图1的气道管理系统的方法的流程图，该系统与呼气末正压通气结合使用；
19.图6是根据本公开的某些实施方案的用于图1的气道管理系统的监测器的用户界面的示意图，该用户界面包括气道开放度指示器；
20.图7是根据本公开的某些实施方案的一种操作图1的气道管理系统以控制肺不张治疗的方法的流程图；
21.图8是根据本公开的某些实施方案的一种操作图1的气道管理系统以提供连续气道开放度监测的方法的流程图；并且
22.图9是根据本公开的某些实施方案的用于气道管理系统的监测器的用户界面的示意图。
具体实施方式
23.如上所述，机械性通气患者可能患上肺不张，肺不张是与患者肺内气道的至少部分闭合或萎陷相关的肺部病症，从而降低肺的3维容量。肺不张会影响通气患者和非通气患者，并且在一些情况下，会由例如防止肺完全膨胀的外部压力、由肺内天然表面活性物质的缺乏、影响呼吸的感染、不张性肺损伤、肌肉无力引起，以及/或者由气道阻塞引起。在通气期间，医疗提供方可以将通气机耦合到气管导管，该气管导管被插入并保留在患者气管内的期望位置。然后，通气机可以将具有患者专用循环操作通气参数(诸如压力、容量、流速和/或成分)的气体混合物递送至肺。在一些情况下，通气机控制着气体混合物的通气机压力(例如，吸气压力、暂停压力和/或呼气末正压)，以治疗肺不张并且促进肺内萎陷气道的一部分的复原或重新打开。此外，某些早产儿可能经历由其发育不全的肺缺乏表面活性物质所引起的肺不张。对于这些婴儿，医疗提供方可以将表面活性物质滴注到发育不全的肺中，从而降低肺中的表面张力，并且允许增加通气机的压力以打开或重新打开一些闭合的气道。然而，响应于表面活性物质治疗，变化会迅速发生，因此，随后可能需要降低所增加的压力，以考虑对表面活性物质治疗的生理反应。该定时会根据患者的个别反应而变化，并且将压力调整至最低压力以满足通气需求的治疗后延迟可能与不期望的肺影响相关联。
24.对于通气患者，经由增加通气机压力和/或表面活性物质滴注(或其他治疗)来进行肺不张的治疗可能仅在一定程度上有效，此后进一步增加压力或表面活性物质可能对已经打开的肺内气道具有有限的临床效果。因为医疗提供方可能不知道治疗是否会导致气道进一步复原，所以通气机压力设置可能偏离于有效的治疗和/或通气压力，由此减少了对通气患者的治疗有益效果。在一些情形下，治疗可能有效，并且相关联的增加通气机压力可能不再是有效通气所需的。实际上，在没有重复进行高昂检测(诸如胸部x光、计算机断层(ct)扫描等)的情况下，可能难以辨别这些和/或其他肺不张治疗的有效性。这样，对肺不张和其他类似肺部病症的传统治疗遭受缺乏关于某一专用疗法是否成功使肺内气道进一步复原的瞬时反馈。
25.考虑到上述内容，本文提供了气道管理系统，以基于监测和/或识别声压波形的气道声学回波方面的特有特征，促进或控制通气患者体内的肺不张或其他肺部病症的治疗。气道声学回波可以指示患者气道的气道开放度或机能。这样，所公开的气道管理系统的实施方案基于气道声学回波来监测气道开放度的一个或多个肺参数。此外，通过提供打开了或复原了可能受肺不张影响的气道的治疗，所公开的气道管理系统的实施方案增加或优化了气道开放度。为了监测气道开放度的肺参数，气道管理系统包括可以耦合在气管导管与通气机的患者回路(例如，软管)之间的声传感器。声传感器可以包括将声能导入导气管导管中的声发生器以及检测来自肺的反射声能或回波的声接收器。
26.此外，气道管理系统的监测器被耦合到声传感器，以从声接收器接收传感器信号，并且基于传感器信号(诸如基于声学反射测量技术)生成包括气道声学回波的声压波形。基于本文所公开的算法，所公开的气道管理系统根据气道声学回波来确定一个或多个提供了患者肺容量的患者专用量化的肺参数。实际上，通过在向患者提供治疗之前、期间和/或之后分析声压波形的气道声学回波以识别肺参数，气道管理系统的监测器可以评估肺不张程度的实时变化，以提供关于所执行治疗的有效性的即时反馈。
27.此外，气道管理系统可以操作以微调一个或多个通气参数的设置，诸如压力、成
分、潮气量和分钟量(在容量操作模式中)、峰值压力(在压力操作模式中)、呼吸频率、呼气末正压、吸气时间、吸气流量、吸气-呼气比、暂停时间、触发灵敏度、支持压力和呼气触发灵敏度。在一个示例中，系统可以识别一个或多个通气参数的最小有效设置，以识别满足了处理(例如，识别、治疗、校正和/或防止复发)肺不张的通气需求的最低压力，从而与没用本文所讨论的实时气道开放度监测相比，为患者提供更有力的护理。在某些实施方案中，气道管理系统也可促进对患者症状的长期监测，诸如响应于气道开放度的肺参数偏离所存储的基线肺参数，呈现警报和/或调整治疗。
28.图1示出了气道管理系统20的实施方案，该气道管理系统包括通气机22、监测器24、声传感器26和气管导管30。气管导管30目前被示为气管内导管，该气管内导管具有可膨胀气囊套囊32，该气囊套囊可以膨胀以抵靠患者40的气管36的壁34形成密封。然而，气管导管30也可以是无套囊的。此外，应当理解，气道管理系统20可以与任何其他合适类型的气管导管或医疗装置结合使用。作为非限制性示例，气道管理系统20可以与气管内导管、支气管内导管、气管造口术导管、插管器、内窥镜、探条、回路、气道附件、连接器、适配器、过滤器、加湿器、雾化器、鼻插管或声门上罩/导管一起使用。
29.如图所示，气道管理系统20的声传感器26被耦合到气管导管30的外部或近端42。在例示的实施方案中，声传感器26可以用作或就是适配器，该适配器促进了将气管导管30耦合到患者回路44或通气机22的软管。然而，也可以设想其他布置，诸如设置在气管导管30上或其他呼吸回路部件上的声传感器26。声传感器26包括设置在适配器外壳54内的至少一个声发生器50和至少一个声接收器52。声发生器50被定向为将声能56(例如，声音、声波能)引导到气管导管30的主体60中，其将声能56从气管导管30的内部或远端62中朝向患者40的肺64的气道进行引导。此外，声接收器52检测从肺64的气道所返回的声能56的回波或任何反射声能66。因此，声传感器26促进了声学反射测量技术，该技术可以分析针对指示气道开放度的气道声学回波的声压波形。即，声发生器50和声接收器52协作以提供指示具有气道声学回波的声压波形的传感器信号，监测器24可以分析该传感器信号以确定指示肺64内的气道开放度或容量的肺参数，如下文更详细所讨论。
30.一些实施方案的声发生器50是扬声器或微型扬声器。然而，声发生器50可以另外或可选地包括任何合适的扩音器、蜂鸣器、喇叭、发声器等，其依赖于动圈、静电、等动力或压电技术。另外，在一些实施方案中，声接收器52可以是麦克风、麦克风阵列或其他声压传感器。当实现为麦克风阵列时，下文所讨论的声接收器52和/或监测器24可以被设计成感测声能的接收方向，并且因此隔离或滤除任何干扰声能，该干扰声能并非由声发生器50所提供的发射声能56的反射。此外，应当理解，在声传感器26中，可以使用任何其他合适的分别生成合适声能并接收声能回波或反射的成对部件。此外，在一些实施方案中，声传感器26是sonarmed,inc.(carmel,in)制造的airwave
tm
适配器。
31.气道管理系统20还包括促进患者40进行正压通气的装置(诸如通气机22)，该通气机可以包括任何向患者40提供机械性通气的通气机。例如，通气机22可以提供气体混合物70(例如，来自气体混合物70的气源72)通过声传感器26，通过气管导管30，并且到达患者40的肺64，由此机械地启动患者40的呼吸循环的静息阶段、吸气阶段和呼气阶段。在一些实施方案中，通气机22包括气体混合物控制器74，该控制器提供控制指令，以使通气机22连续地或间歇地调整从气源72提供到患者40的气体混合物70的压力和/或成分。例如，气体混合物
控制器74可以使通气机22将空气、氧气或其他合适的气体混合物从气源72引导到患者40的肺64。
32.在例示的实施方案中，监测器24通信地耦合到声传感器26和通气机22以实现本公开的实施方案。实际上，监测器24可以经由声学反射测量技术分析来自声传感器26的传感器信号，以监测指示患者40的气道开放度的肺参数。因此，如下文所讨论，监测器24可以提供即时反馈，以识别肺不张以及对任何对患者40所执行的肺不张治疗(例如，通气参数调整、支气管扩张、表面活性物质、患者重新定位)的反应。在某些实施方案中，监测器24也可以向通气机22提供控制指令(例如，自动地)，以指示通气机22按有效或优化方式来执行某些肺不张治疗。然而，在其他实施方案中，监测器24不与通气机22电连通。在任何情况下，监测器24可以被设计成提供气道开放度的肺参数的指示，诸如音频、视频或其他指示，并且/或者可以被配置为将该信息传送到另一装置。在一个实施方案中，至少部分地基于从声传感器26所接收的信号，监测器24的处理器80可以使用本文所公开的各种算法来确定肺参数。通常，此类算法将被存储在非暂态计算机介质(例如，存储器)中，并且由如下所述的处理电路来执行。此外，在声接收器52包括麦克风阵列的气道管理系统20的实施方案中，监测器24可以滤除与通气机22相关联的信号或者从患者40的体外所发出的其他声音或振动。在一个实施方案中，监测器24可以分析在患者呼吸周期的静息阶段的肺参数，以进一步降低背景噪声，由此为患者40的每次呼吸(例如，每秒或几秒)提供气道开放度的所更新的指示。
33.应当理解，监测器24可以是独立装置，或者在实施方案中可以与另一医疗装置(诸如通气机22)一起集成为单个装置。耦合到监测器外壳82或设置在其内，监测器24可包括显示器84、至少一个通信部件86(例如，输入/输出端口、通信电路)、用户可选按钮90、存储器92和处理电路(诸如处理器80)，它们都彼此通信地耦合以促进本技术。经由用户可选按钮90以及/或者经由传感器(例如，显示器84上的电容式触摸屏传感器、或监测器外壳82上的其他机械性或电容式按钮或按键)，医疗提供方可以向监测器24提供输入。处理器80可以包括一个或多个微处理器、一个或多个专用集成电路(asic)、一个或多个通用处理器、一个或多个控制器、一个或多个可编程电路或它们的任何组合。例如，监测器24的处理器80也可以包括或是指显示器84的控制电路。存储器92可以包括：易失性存储器，诸如随机存取存储器(ram)；和/或非易失性存储器，诸如只读存储器(rom)。此外，处理器80可以执行存储在存储器92中的指令。监测器24可被配置为经由任何合适的通信协议(诸如经由有线连接、或)与气道管理系统20的声传感器26、通气机22和/或任何其他部件通信。
34.通过交互操作其中的各种部件，气道管理系统20可以按有效增加或优化指示肺64的气道开放度的肺参数的方式来监测，促进或自动向患者40提供一项或多项肺不张治疗。显示器84提供了气道开放度的评定和/或量化，该评定和/或量化提供了关于任何治疗的即时反馈，该即时反馈可以由监测器24自动发起以及/或者由医疗提供方手动执行。实际上，应当理解，任何合适的治疗计划，包括单项治疗或多项治疗的组合，可以由监测器24监测和/或启动。例如，监测器24可以通过向气道管理系统20的其他部件或治疗子系统提供控制信号来直接启动治疗，以及/或者可以经由显示器84，向医疗提供方提供指示以推荐开启治疗、调整治疗或停止治疗。在一些实施方案中，监测器24也可以接收指示所执行治疗的用户输入，该用户输入可以存储在存储器92中的患者专用日志中，以允许跟踪患者40的治疗历
史。
35.作为某些治疗子系统的特定操作示例，气道管理系统20的监测器24(例如，处理器80)可以向通气机22的气体混合物控制器74提供控制指令，以调整一个或多个通气参数的设置，诸如递送给患者40的气体混合物70的压力和/或成分、潮气量和分钟量(在容量操作模式中)、峰值压力(在压力操作模式中)、呼吸频率、呼气末正压、吸气时间、吸气流量、吸气-呼气比、暂停时间、触发灵敏度、支持压力和呼气触发灵敏度。例如，通过增加通气机22的压力，可以复原肺64内的某些闭合气道。另外，通过调整气体混合物70的成分以选择性地包括支气管扩张剂或其他吸入药物(例如，有助于分解分泌物的粘液溶解剂，如果该分泌物一旦除去，则可有助于解决由阻塞引起的肺不张)达阈值时间(例如，包括每四小时10分钟的支气管扩张剂或其他吸入药物)，可以复原一部分闭合气道。在一些实施方案中，气道管理系统20也可以包括表面活性物质系统100，该表面活性物质系统具有可操作地耦合到通气机22的表面活性物质源和表面活性物质致动器(例如，控制阀、活塞)，其中监测器24可以指示表面活性物质致动器向肺64滴注阈值量的天然或合成表面活性物质(例如，经由气管导管30)。此外，可以在气道管理系统20内提供抽吸系统102(例如，包括耦合到存储容器的可启动真空)以从监测器24接收控制指令，从而自动抽吸患者40的气道。在其他实施方案中，表面活性物质系统100和/或抽吸系统102可以由医疗提供方手动控制以提供肺不张治疗。在一个实施方案中，表面活性物质系统100和/或抽吸系统102可以与气道管理系统20分离。抽吸系统102可以经由与患者呼吸回路的集成而闭合，或者可以通过气管导管30打开并直接引入。表面活性物质溶液可以按几种方式中的一种方式通过气管导管30进行滴注，诸如通过气门或直接通过声传感器26。在一个实施方案中，在表面活性物质滴注之后，可以将通气机回路立即重新附接至气道，以基于来自声传感器26的信号实时监测开放度的增加。
36.作为另一可能的治疗子系统，气道管理系统20可以包括具有一个或多个定位致动器106的患者定位系统104，该一个或多个定位致动器被配置为相对于放置着患者40的床(例如，电控式医疗床)或其他表面重新定位患者40。例如，响应于患者40相对于床的旋转，患者的体重会进行重新分布，以减轻施加到肺64的特定部分的外部压力，从而使某些气道更易于复原。作为非限制性示例，监测器24可自动指示定位致动器106将患者定位于仰卧位、俯卧位、左卧位、右卧位等之间。因此，与没有气道管理系统20相比，通过在任何合适的肺不张治疗期间提供对气道开放度(例如，对应于肺不张的程度)的肺参数的实时评估，监测器24可以促进对复原更多肺64内的气道的治疗进行改进。
37.图2是示出了在肺不张治疗过程140中所测的声压波形序列(如由气道管理系统20所监测和/或促进)的示意图。在第一时段142、第二时段144、第三时段146和第四时段148的每个时段中，描绘了如本文所讨论的不同气道开放度的状态的相应肺表示150与上文所讨论的监测器24所检测和分析的声压波形152相关联。肺表示150的相应阴影部分154可以与指示相应时段内的肺不张程度的闭合气道对应。经由声学反射测量，基于来自患者气道的反射声能66，可以由声传感器26的声接收器52来捕获声压波形152。这样，声压波形152目前被示为由时间延迟162所表示的声压振幅160的回波图，其中提供了进一步沿x轴从而表示时间延迟162的声学回波的结构位于气道内，更远离声传感器26。然而，应当理解，根据本技术并基于特定肺不张程度，可以基于来自声传感器26的传感器信号生成任何合适的图形表示。此外，作为示例，提供了肺表示150以示出与患者体内不同示例性特有声压波形152相关
联的气道开放度的阶段，并且可以或不可由系统20生成或提供。然而，在一个实施方案中，气道管理系统20可以提供气道开放度的图形指示，诸如肺表示150。
38.更详细地，响应于声能56(如图1所示)接触到患者气道内的横截面积的变化，通过声传感器26的声接收器52可以感测反射声能66或回波。例如，响应于声能56遇到横截面积的减小(例如，与从声传感器26到气管导管30的面积降低相关联)，反射声能66会在声压波形152内的对应时间延迟处形成正偏转。可选地，响应于声能遇到横截面积增加(例如，与从气管导管30到肺64的面积增加相关联)，反射声能66可以在声压波形152内的对应时间延迟处形成负偏转。
39.因为与气管导管30和气管36相比，肺64和相关气道更远离声传感器26，所以声压波形152可以包括表示气道声学回波170的部分，该部分比表示声压波形152的导管或气管声学回波172的部分表现出更大的时间延迟。此外，因为肺内的气道通道可以共同形成比气管36更大的横截面积，所以气道声学回波170可以指示声压波形152的相对更大的负偏转。这样，可以基于以下项来识别气道声学回波170：其在声压波形152的气管声学回波172之后的时间位置；以及/或者在某些实施方案中，信号的其他分量，诸如在气管声学回波172与气道声学回波170之间从正到负的预期幅度偏移。
40.监测器24可以分析每个声压波形152的气道声学回波170，以确定指示肺64内气道的气道开放度的状态或机能的一个或多个肺参数。实际上，如本文所认可，被识别为气道声学回波170的负偏转的曲线上方的面积(例如，积分、负面积)可以直接与肺内开放气道的容量(即，气道的横截面积的总和)相关。这样，通过对负偏转进行积分，或者计算气道声学回波170的曲线或回波信号176上方的面积(例如，时间延迟或x轴与回波信号176之间的面积)，监测器24可以确定量化了患者40的气道开放度的肺参数180。在例示的实施方案中，与相关气道声学回波170的积分对应的肺参数180由相应声压波形152内的阴影部分来表示。然而，应当理解，附加的肺参数，诸如与气道声学回波170的专用幅度、斜率和/或时间延迟相关联的肺参数，也可以由本文公共的监测器24来分析。
41.考虑到上述认识，在第一时段142期间，求基线气道声学回波190的积分，以提供基线肺参数192。基线肺参数192可以表示任何初始打开的气道的总横截面积(例如，表示容量的横截面积的总和)，诸如在执行任何治疗之前以及/或者当通气机22运行于初始设置时。因为患者40的至少一部分肺可能经历肺不张，如肺表示150的阴影部分154所示，所以基线肺参数192可以是相对较小的值，其单位为声压的平方(例如，pa2)。然后，在第一治疗(例如，增加通气机正压)期间或之后，可以在第二时段144期间，分析第二气道声学回波200以提供第二肺参数202。在本示例中，第一治疗对于减轻肺不张至少部分有效，如第二时段144中肺表示150的相对较小阴影部分154所示。这样，第二气道声学回波200呈负振幅增加，使得第二肺参数202大于基线肺参数192，并且肺64具有气道复原所致的更大开放总横截面积。
42.此外，在第二治疗期间或之后，可以在第三时段146期间，分析第三气道声学回波204以提供第三肺参数206。类似于上面的第一治疗，例示的示例表明，第二治疗对于复原附加气道也是成功的，使得相对于第二时段144，肺表示150的阴影部分154在第三时段146得到降低。在第三治疗期间或之后的随后的第四时段148内，对根据第四气道声学回波212所确定的第四肺参数210进行分析可以揭示第三治疗没有复原肺64内的附加气道。换言之，第
四肺参数210可以基本上等于第三肺参数206(例如，相差不超过阈值量，在5％内)。在一个实施方案中，如果非复原治疗是增加通气机压力，则监测器24可以提供控制信号，以使通气机22将压力减小或递减回先前在增加通气机压力之前所提供的通气机压力。基于这些声学反射测量技术，分析声压波形152的监测器24可以在任何合适的肺不张治疗期间或之后立即提供反馈，以促进肺不张的有效减轻以及肺容量的增加。
43.考虑到对气道管理系统20的部件和一般操作的上述认识，本文提供了关于气道管理系统20的操作示例性实施方案的某些过程以及某些例示性用户界面的进一步论述。例如，图3是根据一些实施方案的治疗患者40内的肺不张的方法250的流程图。该方法通常由附图标记250来指示，并且包括方框所表示的各个步骤或动作。应当注意，方法250可以作为自动过程由系统(诸如气道管理系统20)来执行。此外，方法250的某些步骤或部分可以由单独装置来执行。例如，在一些实施方案中，方法250的第一部分可以由监测器24执行，而方法250的第二部分可以由通气机22、气体混合物控制器74和/或任何其他合适的治疗子系统(例如，表面活性物质系统100、抽吸系统102、患者定位系统104)执行。在一些实施方案中，可以连续地或间歇地执行方法250的各部分而用于长期患者监测和/或治疗，或者根据通气患者的具体情境，按任何适当的时间间隔执行。尽管上文通常参考监测器24执行方法250的步骤来讨论，但是应当理解，监测器24的各种部件(包括其中的处理器80和存储器92)可以交互操作以促进本技术。
44.如图所示，方法250的本实施方案始于在步骤252处，监测器24从声传感器26接收初始或基线信号(例如，传感器信号)。如上所讨论，声传感器26可以耦合到位于患者气道内的气管导管30，该患者可以经由通气机22进行机械性通气。例如，监测器24响应于声传感器26通电、通信地耦合到监测器24(例如，经由有线或无线配对)，受到监测器24询问(例如，自动地、定期地、基于请求发送基线信号的用户输入)，以及/或者响应于满足任何其他合适的条件接收基线信号。在一些实施方案中，在通气机22所启动的呼吸循环的相应静息阶段期间，监测器24可以从声传感器26接收基线信号和任何后续传感器信号。实际上，声传感器26可以在定期计划的基础上自动地向监测器24提供传感器信号，这可以与相应静息阶段对准。
45.利用所接收的基线信号，在步骤254处，监测器24可以根据基线信号确定患者40的基线气道开放度。例如，监测器24可以根据基线信号确定或生成基线声压波形，该声压波形包括上文所讨论的基线气道声学回波190。某些实施方案的监测器24可以分析基线气道声学回波190或对其求积分以确定基线肺参数192，该参数可指示患者40的基线气道开放度。实际上，通过取基线声学回波190的曲线(例如，负偏转和时间延迟轴之间)上方的面积，监测器24可以量化基线肺参数192作为气道开放度的状态的基线或参考点。此外，某些实施方案可以在阈值时段内或根据阈值信号数量来分析多个基线信号，以将平均肺参数确定为基线肺参数192，由此提高在治疗之前所执行的基线气道开放度确定的精度。
46.监测器24可以发出或提供控制信号以识别肺不张，提供与肺不张相关的通知，以及/或者自动调整一个或多个通气参数或开启其他动作以治疗肺不张。作为非限制性示例，在步骤256处，监测器24的处理器80可以向通气机22提供控制信号，以使通气机22调整一个或多个通气参数，诸如气体混合物成分、压力、潮气量、分钟量、峰值压力、呼吸频率、呼气末正压、吸气时间、吸气流量、吸气-呼气比、暂停时间、触发灵敏度、支持压力、呼气触发灵敏
度或它们的组合。处理器80可以另外或可选地提供控制信号以指示表面活性物质系统100将表面活性物质滴注到患者气道，提供控制信号以指示抽吸系统102清理患者气道，或提供控制信号以指示患者定位系统104调整患者40的体位。
47.另外或可选地，在其他实施方案中，处理器80可以向监测器24的显示器84提供控制信号，该显示器呈现了指示医疗提供方手动提供任何合适治疗的指示，诸如选择通气机上可用的复原模式设置，手动抽吸或滴注表面活性物质，重新定位等。例如，在监测器24未与通气机22连通的情境下，监测器24可以呈现建议医疗提供方手动调整通气机22的设置的指示。
48.在一个实施方案中，在开始肺不张治疗(例如，调整通气参数)之前，气道管理系统20可以接收或确定气管导管30的位置。在一些情况下，基于传感器信号所识别出的气道开放度减小可能与气管导管错位相关，诸如在右主支气管中的气管导管错位，而非与肺不张相关。在气管导管错位的情况下，不期望增加通气压力。因此，所公开的技术可以包括确定气管导管位置以及/或者识别气管导管位置的变化以及视以下项而定的开启治疗或通知的规则的变化：识别出气道开放度减小，同时相关气管导管并未相对于基线位置发生错位或移动(超过预设公差)。在一个实施方案中，可以基于来自声传感器26的信号来确定气管导管位置。
49.在步骤260处，监测器24可以从声传感器26接收所更新的信号。在一个实施方案中，监测器24可以在患者40通气期间连续地接收来自声传感器26的传感器信号，使得在步骤256处所启动的治疗期间和之后，监测器24自动地接收所更新的信号。可选地，响应于监测器24确定已经执行了治疗(例如，在监测器24响应于用户输入而发送了控制信号之后的阈值时段)，监测器24可以指示声传感器26提供所更新的信号。在任何情况下，在步骤262处，按与上文参考步骤254所讨论的处理步骤类似的方式，监测器24可以根据所更新的信号来确定患者40的所更新的气道开放度。简而言之，通过分析根据所更新的信号所确定的更新声压波形的气道声学回波170，监测器24可以确定所更新的肺参数，该参数量化所更新的气道开放度，以提供实时肺不张治疗监测。
50.作为更具体的示例，图4是用于确定(例如，自动确定)利用气道管理系统20来治疗肺不张的有效通气机压力的方法300的流程图。在一个实施方案中，该方法通常由附图标记300来指示，并且包括由方框所表示的各种步骤或动作，这些步骤或动作可以由监测器24的处理器80执行。在例示的示例中，方法300始于在步骤302处，处理器80控制通气机22对患者40进行通气。例如，处理器80可以启动通气机22以按初始通气机设置将气体混合物70提供给患者40，该初始通气机设置由医疗提供方校准。被耦合到位于患者气道内的气管导管30的声传感器26可以向监测器24提供传感器信号。因此，对于通气患者40，如上所讨论，在步骤304处，监测器24可以基于声传感器26所提供的一个或多个基线传感器信号确定基线肺参数。
51.此外，在步骤306处，处理器80可以提供控制信号以指示通气机22以增加(例如，调整)通气机压力而作为肺不张治疗。虽然在通气压力变化的背景下讨论了所公开的实施方案，但是另外或可选地，处理器80可以提供控制信号以调整一个或多个通气参数，诸如气体混合物成分、压力、潮气量、分钟量、峰值压力、呼吸频率、呼气末正压、吸气时间、吸气流量，吸气-呼气比、暂停时间、触发灵敏度、支持压力或呼气触发灵敏度。在一个实施方案中，处
理器80可以指示通气机22以开启包括适当参数调整指令的预编程操作模式，诸如复原操纵。处理器80可以指示通气机22按照阈值增量、按照阈值增量百分比(例如，5％)等增加通气机压力或其他通气参数。
52.增加通气机压力之后，在步骤310处，处理器80可以基于从声传感器26接收的所更新的信号来更新肺参数。例如，处理器80可以分析所更新的声压波形的更新气道声学回波，以确定肺参数的当前值，该值直接表示或量化患者气道的开放总横截面积(例如，容量、肺容量)。在步骤312处，处理器80可以确定所更新的肺参数是否大于先前的肺参数。然而，其他实施方案可以按照阈值量或阈值百分比差值(例如，5％差值)分析所更新的肺参数是否比先前的肺参数大。在一个实施方案中，可以基于来自声传感器26的观察反应对调整进行编程。如果在开启调整后的一个或多个周期之后观察到复原有限或没有复原，则可以发生更大的调整步骤。如果在几个周期和更大调整之后，没有观察到反应(即，气道开放度的变化)，则方法300可以提供尝试替代治疗的通知。
53.然而，如果响应于确定所更新的肺参数大于先前的肺参数(例如，按照阈值量、预定量或百分比差值)，该调整看起来改变了气道开放度，则处理器80可以识别出增加通气机压力对复原附加气道有效，并且因此返回到步骤306，以提供指示通气机22再次增加或递增通气机压力的控制信号。这样，按闭环控制方式，气道管理系统20的监测器24迭代地继续使通气机压力增加，通过增加的压力会使肺64内的附加气道复原。
54.在一定次数的通气参数调整循环(例如，压力增加)之后，可以达到指示充分调整的有效性平稳状态。在一个实施方案中，处理器80可以被编程为在确定复原已经发生之前等待预定的时间量，或循环至少预定数量的增加或参数调整。响应于确定所更新的肺参数不大于先前的肺参数并且指示有效性平稳状态，处理器80可以在复原已经发生之后，在步骤314处提供控制信号以指示通气机22维持或降低通气机压力。
55.例如，处理器80可以指示通气机22返回到在步骤306的最近一次迭代增加压力之前所施加的先前压力设置，该先前压力设置可以与通气机22的有效阈值压力相关。同时或随后，在步骤316处，处理器80可以提供警报，该警报指示达到了用于治疗肺不张的有效阈值通气机压力(例如，最小有效通气机压力)。换言之，因为增加通气机压力没有导致进一步复原，所以监测器24识别出进一步增加压力可能对特定患者40不利(例如，在不进行肺不张补充治疗的情况下，诸如表面活性物质滴注、患者重新定位、支气管扩张剂施用、或抽吸)。此外，在步骤320处，处理器80可以提供控制指令以指示通气机22进一步将通气机压力降低至较低的维持压力，诸如在阈值治疗时段已经流逝之后。实际上，通过在阈值治疗时间内提供有效阈值通气机压力，然后将压力降低到较低的维持通气机压力，气道管理系统20可以在目标时间长度内提供有效的肺不张治疗，这降低了对打开或已经重新打开的气道的潜在过压影响。
56.在一个实施方案中，这些指令可以取决于评估复原效果的持久性的验证步骤。例如，仅在气道开放度保持预定时段的稳定之后，可以发生任何逐步减小或返回到调整之前的基线通气参数。如果气道开放度(肺参数)存在不稳定性，则可以重复方法300中的参数调整循环。在一个示例中，应当随着复原而观察到潮气量增加(在通气的压力控制模式中)。当压力参数回升时，自压力增加之前，应当保持潮气量增加到一定程度。如果没有，则压力下降可能与解除复原相关联。因此，在通气的压力控制模式中，潮气量可以用作调整是否充分
以及复原是否持久的指示器。如果潮气量即使在压力回升之后仍保持增加，则复原是持久的。如果潮气量没有增加，则该方法可以重新开启参数调整的循环。如果是容量控制模式，如果实现了复原，则应当减小提供了该容量的压力，并且这种减小可以用作复原效果和充分调整的持久性的指示器。
57.图5是与耦合到通气机的系统100结合使用的方法330的流程图，该通气机被控制以经由气管导管向通气患者提供呼气末正压(peep)(步骤332)。peep通气时，气道压力在呼气结束时维持在大气压力以上，以对抗肺的被动排空。例如，peep通气可以包括施加小于5cm h2o或更高水平即大于5cm h2o的呼气末压力。从耦合到气管导管的声传感器(声传感器26，参见图1)接收信号(步骤334)。基于该信号，系统100识别出患者需要调整如本文提供的一个或多个通气参数(步骤336)。方法330开启一个或多个peep通气参数的滴定调整(步骤338)。滴定调整可以是迭代执行的逐步调整或递增调整。如上所述，在一个实施方案中，滴定调整可以基于单个通气参数。在滴定的同时接收到所更新的传感器信号(步骤340)后，系统100确定所更新的传感器信号是否指示已经发生了充分调整以实现所期望的气道开放度复原和变化(步骤342)。如果调整不充分，则方法330迭代回继续进行滴定。然而，如果确定该调整是充分的，则该方法提供调整完成的通知(步骤344)。这样，可以达到最低peep通气设置(例如，通气参数)，该设置实现了先前闭合的肺通道的目标或所期望的打开。
58.在一个示例中，参数的调整包括：逐步滴定peep压力至相对较高水平(例如，20cm-25cm h2o)并且将所调整的压力维持预定时间量。所调整的压力可以基于由声传感器26的传感器所确定的肺参数变化之间的关系来确定，由此气道开放度的继续增加指示，即滴定可以在预设限制内继续。在该增加之后，结合如本文提供的持久复原效果的确认，可以递减peep压力。peep压力的调整可以与一个或多个其他通气参数的调整相结合。
59.图6是监测器24的显示器84的用户界面350的示意图，其包括以下项的生成表示：声压波形152、气道声学回波170以及被确定为气道声学回波170的积分的肺参数180。在本实施方案中，用户界面350将肺参数180示出为气道声学回波170的回波信号176和时间延迟轴352所界定的阴影区域。此外，当前气道开放度的数字表示354可以按声压波形152的替代形式或除此之外的形式来显示。此外，如果最近执行了图4的方法300(例如，在时间阈值内)，则用户界面350可包括指示356，即已达到通气机22的最小有效压力。
60.如上所述，监测器24包括监测器外壳82，显示器84和用户可选按钮90可以耦合到该监测器外壳。在一些实施方案中，显示器84的用户可选按钮90和/或触摸传感器可允许医疗提供方向监测器24提供输入。例如，医疗提供方可以启动监测器24的各种护理促进特征，包括存储基线选项360、记录治疗日志选项362、调整压力选项364和/或调整气体混合物选项366。在一些情况下，当其他治疗子系统通信地耦合到监测器24时，监测器24也可以被配置为接收用户输入，该用户输入使监测器24启动其他治疗子系统，诸如表面活性物质系统100、抽吸系统102和/或患者定位系统104。
61.此外，诸如基于由医疗提供方输入到监测器24中的计划或治疗规划，气道管理系统20可以促进针对患者的多项治疗的执行。例如，图7是用于协调多项肺不张治疗与气道管理系统20的方法400的流程图。在一个实施方案中，该方法通常由附图标记400来指示，并且包括方框所表示的各种步骤或动作，这些步骤或动作可以由监测器24的处理器80执行。方法400始于在步骤402处，处理器80确定患者40的基线肺参数，该参数可以被计算为上文所
讨论的气道声学回波的曲线上方的面积。在步骤404处，诸如基于基线肺参数，处理器80可以选择针对肺不张的当前治疗。例如，响应于确定该基线肺参数指示高度肺不张，可以选择当前治疗作为最可能引起实质性气道复原的治疗。在一个实施方案中，医疗提供方可以向监测器24提供治疗计划，诸如推荐监测器24依序启动特定治疗次序的治疗计划，其中只要检测到复原，就启动每项治疗。
62.因此，在步骤406处，处理器80可以提供控制信号以引起当前治疗。例如，当前治疗可以针对调整通气机22的设置。在治疗期间或之后，在步骤410处，处理器80可以基于从声传感器26接收的所更新的声压波形来确定当前肺参数，如上所讨论。在步骤412处，处理器80可以确定当前肺参数是否大于先前肺参数，诸如按照阈值量或百分比差值。响应于确定该治疗引起肺参数适当地增加，诸如增加超过阈值量或百分比，处理器80可以返回到步骤406以提供引起当前治疗的附加应用或继续执行的附加控制信号。
63.响应于确定当前肺参数相对于先前肺参数没有适当地增加，在步骤414处，处理器80可以确定是否推荐任何附加治疗。在一个实施方案中，处理器80可以确定治疗计划是否列出或包括另一治疗。例如，在调整通气机22的压力设置之后，处理器80可以识别治疗计划推荐了调整气体混合物70的成分、滴注表面活性物质、抽吸气道以及/或者重新定位患者40。响应于确定推荐了附加治疗，在步骤416处，处理器80可以选择附加治疗作为当前治疗，然后返回到步骤406以经由附加治疗的执行来优化或增加肺参数。处理器80可以继续协调气道管理系统20的运行，以按闭环方式基于所监测的气道开放度的肺参数，系统地执行多项肺不张治疗。然后，响应于确定已执行每项推荐治疗以适当地处理肺不张，在步骤420处，处理器80可以提供指示正在执行的肺不张治疗计划的警报。
64.图8是根据一些实施方案的操作气道管理系统20以在一段时间内监测患者40的气道开放度的方法450的流程图。在一个实施方案中，该方法通常由附图标记450来指示，并且包括由方框所表示的各种步骤或动作，这些步骤或动作可以由监测器24的处理器80执行。在一个实施方案中，可以在执行方法250、300、400中的任何方法之后执行方法450，以确保在患者40的通气持续时间内，患者40的肺部状况保持在稳定范围内。
65.在例示的实施方案中，方法450始于在步骤452处，处理器80接收指示正在达到的气道开放度的目标肺参数的用户输入。在一些实施方案中，处理器80经由用户可选按钮90、经由显示器84的触摸传感器、经由存储基线选项360的选择或通过另一合适的输入装置来接收用户输入。在一些实施方案中，如上所讨论，在执行了增加气道开放度的一项或多项肺不张治疗之后，提供用户输入。然后，在步骤454处，处理器80存储患者40的当前肺参数作为目标肺参数。即，在接收用户输入时从声传感器26所获取的传感器信号被存储为指示目标气道开放度的校准信号或特有信号。因此，监测器24可以将当前肺参数用作基线肺参数，该参数促进对肺64进行适当的长期监测。
66.在步骤456处，基于从声传感器26接收的所更新的信号，处理器80可以监测所更新的肺参数。实际上，声传感器26可以连续地向监测器24提供传感器信号，使得监测器24可以连续地分析气道声学回波而用于肺参数的所更新的实例。因此，在步骤460处，监测器24可以确定所更新的肺参数是否处于目标肺参数的阈值范围内。应当理解，阈值范围可以被设置为任何合适的与肺参数相对于目标肺参数的可接受偏差量对应的范围。例如，阈值范围可以被设置为1％偏差、3％偏差、5％偏差、10％偏差等。此外，阈值范围可以是患者校准范
围，其中患者40的气道开放度越小，越可以用对应降低的阈值范围进行监测。
67.响应于确定所更新的肺参数处于目标肺参数的阈值范围内，处理器80确定患者40的气道开放度保持在合适范围内，并且返回到步骤456以继续监测气道开放度的肺参数。在一些实施方案中，处理器80可以连续地或定期地(例如，呼吸周期的每个静息阶段)估计肺参数。可选地，响应于确定当前肺参数不处于目标肺参数的阈值范围内，在步骤462处，处理器80可以提供指示肺参数变化的警报或指令。监测器24的处理器80所提供的警报可以包括气道开放度变化的任何合适的可听或可视指示。例如，处理器80可以指示监测器的显示器84或智能电话或移动装置的专门移动应用来警告医疗提供方气道开放度的变化。因此，经由方法450，气道管理系统20可以有效地提供闭环控制特征，该特征增强了患者40的长期通气。
68.实际上，如图所示，图9是监测器24的显示器84的用户界面480的示意图。用户界面480可以显示警报指示482，该警报指示指示根据气道声学回波170所确定的肺参数180相对于基线肺参数的阈值偏差。在一些实施方案中，警报指示482可以包括或伴随有偏差的量化484，从而允许医疗提供方推荐随后的肺不张治疗，以处理正在改变的气道开放度。在一个实施方案中，监测器24可以连续地显示肺参数180相对于基线肺参数的百分比变化而作为量化484，以向医疗提供方提供促进有效患者护理的连续信息。
69.本文所提供的气道管理系统可用于患者的通气过程，以促进对各种肺部病症(诸如肺不张)的治疗或主动提供针对这些病症的治疗。例如，患者可以通过气管导管来通气，该气管导管配有具有声发生器和声接收器的声传感器。通过选择性地引导声能穿过气管导管并且接收从患者的肺所返回的反射波或回波，声传感器可以向气道管理系统的监测器提供指示声压波形的传感器信号。监测器可以分析(例如，求积分)声压波形的气道声学回波，以识别出指示肺内气道的总横截面积或容量的肺参数。这样，监测器利用声学反射测量技术来监测患者气道开放度的肺参数。气道开放度的连续实时监测促进了对需要进行治疗的患者的更准确识别，以处理不充分的气道开放度，以及促进了对这些患者所施行的治疗的更准确评估，从而更有效地分配医疗机构中的资源。配有这种对肺的状态的实时监测，医疗提供方可以对肺不张执行知情治疗，其中关于治疗对气道复原是否成功的即时结果可以呈现在监测器上。在一些情况下，监测器也可以直接控制气道管理系统的治疗子系统，以提供合适的治疗或临床干预。实际上，作为一个示例，监测器可以控制通气机或与通气机集成在一起，以按闭环方式迭代地识别出用于复原的最小有效通气机压力。在一些情况下，监测器也可以促进对气道随时间变化的开放度的监测，诸如通过在患者的肺参数偏离超过预定量的情况下，呈现警报或协调治疗。
70.虽然已在肺不张的背景下讨论了所公开的实施方案，但本文提供的气道管理系统可用于使用本文公开的治疗来识别、监测和/或治疗患有其他病症的气道开放度降低的患者。此类病症的示例包括气胸或相关的肺萎陷。所公开的技术可用于识别从肺流出到胸壁/胸腔而非通过ett返回并流出指示气胸的通气机回路的气流的声压特征。在一个示例中，所公开的技术可用于识别针对以下项的哮喘、哮鸣、病势加重或开始发作：哮喘患者、肺气肿患者、copd患者、反应性气道疾病以及隆凸以外的气道的炎症和/或痉挛。此类病症的其他示例包括会影响肺泡的肺炎或其他感染、胸腔积液(例如，与肺炎、癌症、chf相关的胸腔积液)、占位性病变(肿瘤、癌症、结节病、特发性肺纤维化)。
71.虽然本公开可以容许各种修改和替代形式，但是附图已经以示例的方式示出了特定实施方案，并且已经在此对其进行了详细描述。然而，应当理解，本文提供的实施方案并非旨在限于所公开的特定形式。相反，各种实施方案可以囊括属于如以下所附权利要求所限定的本公开的精神和范围内的所有修改、等效物和替代物。