WO2010060422A2 - Controller for ventilation devices for adjusting variable pressure-assisted ventilation - Google Patents

Controller for ventilation devices for adjusting variable pressure-assisted ventilation Download PDF

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WO2010060422A2
WO2010060422A2 PCT/DE2009/001709 DE2009001709W WO2010060422A2 WO 2010060422 A2 WO2010060422 A2 WO 2010060422A2 DE 2009001709 W DE2009001709 W DE 2009001709W WO 2010060422 A2 WO2010060422 A2 WO 2010060422A2
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controller
variability
breath
respiratory
pressure
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PCT/DE2009/001709
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WO2010060422A3 (en
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Marcelo Gama De Abreu
Peter Markus Spieth
Thea Koch
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Technische Universität Dresden
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/021—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes operated by electrical means
    • A61M16/022—Control means therefor
    • A61M16/024—Control means therefor including calculation means, e.g. using a processor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0096—High frequency jet ventilation

Definitions

  • the invention relates to a controller for ventilators for controlling a variable pressure assist ventilation.
  • a respiratory pattern of patients whose breathing is assisted by a ventilator is characterized by a regularity or a low change - variability - of breath volumes and respiratory rate. This is due to various factors, the variability being the fluctuation range of the breath volume and the respiratory rate around an average value. is defined.
  • assisted spontaneous breathing is performed under analgesic sedation, which leads to a reduction in respiratory variability.
  • the underlying disease of the patient can lead to a reduction in the variability of the breathing pattern.
  • most conventional forms of ventilation rely on rigid breathing support without regard to the patient's own intrinsic variability.
  • a respiratory effort minimization algorithm determines the respiratory rate and calculates the adaptively adjusted assist pressure value PA S B, which enables the resulting breath lift volume. If the patient's respiratory rate is too low, breaths are generated in a controlled manner by the ventilator, ie ventilation cycles are initiated to reach the adjusted respiratory rate.
  • a problem of the method is that the spontaneous variability of the breathing pattern is not replicated and the ventilator can not adapt to the variability - the fluctuations of the breath volume about an intended mean VTM.
  • Another problem is the disruption of synchrony between the ventilator and the patient when the ventilator generates a ventilation cycle independent of the inspiratory effort of the patient.
  • the mean value V TM (t) is initially in the Atemhubvolumen target area V TO -V ⁇ u, but increases as the monitoring time t over the upper limit V T o of the working stroke volume target area V ⁇ o-V T u out without the ventilator this Development, where V T u is the lower limit of the mean breath volume.
  • V T u is the lower limit of the mean breath volume.
  • the variability of the values of the breath volume V ⁇ results solely from the variability of the inspiratory effort and in this case is lower than the variability, which can lead to an adaptation of the gas exchange and the lung mechanical properties.
  • proportionally assisted ventilation - PAV - The main problem with proportionally assisted ventilation - PAV - is that the control of pressure support is dependent on the accuracy of the measurement of resistance and elasticity of the patient's breathing. Accordingly, in the case of a miscalculation of the parameters, an overcompensation or undercompensation of the ventilation work can be generated and thus result in low or high breath lift volumes without the ventilator controlling such a development.
  • Another problem with this mode of ventilation is that with little patient effort, as is often observed, a breathing pattern results in reduced variability compared to spontaneous breathing - ie, small variations in breath lift volume.
  • a protocol for the automatic weaning of patients from the ventilator - SCPS - is in the publication: A knowledge-based system for assisted use of patients in intensive care units, Int. J. Clin. Monit.
  • the mean value VTMI of the breath volume 111 during the first monitoring time tozi of two minutes in phase Xi is initially above the upper limit V ⁇ o of the breath volume target range V ⁇ o-V ⁇ u.
  • a mean value V T M2 of Atemhubvolumens 111 reached, which is during the second monitoring time tüz 2 in phase X 2 in Atemhubvolumen target area V T o-V ⁇ u.
  • the breath lift volume target range VTO-VTU for the mean value V T M S of the breath lift volume 111 is reached.
  • the variability of the values of the breath volume is hardly influenced by the variability of the inspiratory effort due to the almost constant small fluctuations, since a fixed preset assist pressure value PASB, ie without extrinsic variability, is generated.
  • PASB preset assist pressure value
  • a particular problem of the protocol controller is that the assist pressure is controlled according to the average breath volume and the variability of the breathing pattern is not taken into account. Therefore, with constant respiratory effort of the patient, a breathing pattern with reduced variability may result. As a result, the protocol controller is unable to contribute to the adaptation of gas exchange and lung mechanics.
  • FIG. 1c shows the course V ⁇ (t) of the breath lift volume 112 over the time t during variable pressure assistance - NPSV - according to the prior art.
  • the mean V TM (t) of the breath lift volume is initially above the breath lift volume target range V T oV T u and instably overshoots the time t, since a feedback system is not present.
  • the relatively high and low mean values Vra (t) may lead to impaired lung function, and secondly, the summation of the variability of the patient's inspiratory effort and the variability of the assist pressure value PA S B generated by the ventilator may result in a the adaptation of the gas exchange and the lung mechanical properties lead to high variability of the breath volume.
  • the intrinsic variability of the breathing pattern may increase due to the reduction in analgesic sedation or the improvement in health status. At this stage there may be a summation of generated extrinsic variability and intrinsic variability of the respiratory pattern. Thus, there is a chance that the unphysiologically increased total, ie intrinsic variability plus extrinsic variability, may affect respiratory function and / or respiratory comfort.
  • the respiratory pattern variability increased by the ventilator may result in a change in the lung mechanical properties of the attached patient. At a fixed average of the adaptive assist pressure PASB, this may result in an increase or decrease in the breath lift volume target range V ⁇ o-V ⁇ u, which does not correspond to patient demand.
  • the breath lift volume target range VT O -VTU represents a range of the breath volume V ⁇ between the upper limit V TO and the lower limit V ⁇ u .
  • the main problem of the aforementioned methods and devices for assisted spontaneous breathing is that an orientation to the surrogate rametem of the respiratory function, without taking into account the variability of the ventilator.
  • the problem is, in particular, that a respiratory pattern with a non-physiologically low variability results when the patient has a constant respiratory effort or the mechanical properties of the respirator remain the same.
  • the invention has for its object to provide a controller for ventilators for controlling a variable pressure assist ventilation, which is designed so suitable that the respiratory function, the respiratory comfort can be increased. It should be modulated by the ventilator extrinsic variability based on the intrinsic variability of the breath volume and the respiratory rate of the patient. It should also be made possible to fix the total variability within a predefined range. At the same time, the mean airway support pressure should be adjusted in order to ensure an adequate average breath volume and thus to ensure adequate ventilation of the patient.
  • a transmitter unit having predetermined complex distributions of assist pressure values PASB which are sent individually or in a packet-like series to the respirator, the complexity representing irregular fluctuations of the pressure around an average value.
  • the associated respirator can essentially consist of a respiration device and a respiratory connection connected to the respiration device, wherein the controller can be assigned to the ventilator externally or internally.
  • the controller can be involved in a controlled system, wherein the information requested on properties of the breathing pattern and the change of the settings of the NPSV mode in the form of support pressure P A sB sequences with predefined distributions, such as a normal distribution with a fixed average and fixed mean standard deviation, based on the decision algorithm in the decision unit by the controller on the ventilator.
  • predefined distributions such as a normal distribution with a fixed average and fixed mean standard deviation
  • the subject can be connected to the ventilator via the respiratory connection and have an intrinsic variability CVi, wherein the parameter of the respiration pattern and the subject-determined actual variability iCV of the respiratory pattern in the controller is calculated from the desired variance sCV by means of design.
  • the external variability CVPASB of the support pressure PA S B is calculated.
  • the values of the variabilities V are indicated in the controller by coefficients C and processed.
  • the extrinsic variability of the assist pressure PASB is adjusted to the intrinsic variability of the subject connected to the ventilator, wherein the variability of the breathing pattern for the regulation of assisted spontaneous breathing is provided.
  • toz2, toz3, toz 4 , toz5 on the basis of occurring and registered by the controller states Xi, Xz, Xz, XA, X S the ventilator with the controller to a controlled system operated.
  • the mean value V T MI of Atemhubvolumens V ⁇ during the first monitoring time tozi in the predetermined minute range initially above the upper limit V ⁇ o the Atemhubvolumen- target range V ⁇ o-V ⁇ u, thereby, that the mean VTMI outside the upper limit V ⁇ o the Atemhubvolumens V ⁇ , is done by the controller, a reduction in the assist pressure value PASB.
  • an average value V T M2 of Atemhubvolumens V ⁇ is reached, which during the second monitoring time toz2 in the predetermined minute range within the Atemhubvolumen target range V ⁇ o-V ⁇ u.
  • the mean value V TM3 of the breath volume V ⁇ remains within the Atemhubvolumen target area V T o-V ⁇ u, but by a controller initiated increase in the external variability CVPASB the support pressure ckes PASB increase the absolute values of the maxima and the minima of the breath volume W, wherein the peaks of the maxima of the breath volume V ⁇ exceed the upper limit V ⁇ o .
  • the stable fifth state X 5 is reached in the rectangle between the breath volume target area V TO -V ⁇ u and the two percentage limits CVuVr (lower limit) and CV O V T (upper limit) of the coefficient of variation of the breath volume VT.
  • the method is carried out by means of installed program engineering means in the controller in relation to the state phases X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 in the functional units of the controller in several steps:
  • Step 4.0 The evaluation of the characteristics of each respiratory pattern in terms of their statistical description with the mean V TM and the mean standard deviation RF, the expiratory time Te, the inspiratory time Ti, the respiratory cycle duration Ttot, the peak airway pressure Ppeak and the mean airway pressure over the Monitoring time toz in the evaluation unit takes place, this information being interrogated by the respirator or calculated from the respiratory flow and respiratory signal, the actual state being determined and iCV representing the measured actual variability of a parameter, step 5.1: the comparison of the measured mean values V T MI, V T M2, V T M3,
  • step 6.0 which takes place in the decision unit
  • step 6.0 the adaptive assist pressure P AS B is an assist pressure difference ⁇ PASB and the controller goes to step 7.0, which takes place in the transmitting unit, wherein the signal received there is transmitted to the ventilator, wherein, if the signal of step 5.1 is negative, is moved to step 5.2 in the comparison unit, - step 5.2:
  • step 6.1 the support pressure PASB is a support dr reduced ⁇ PASB and the controller goes to step 7.0, which takes place in the transmitting unit
  • Step 5.3 A comparison is made of the measured coefficient of variation CW T of the breath volume V ⁇ with the operator-specified lower limit CVuV ⁇ of the coefficient of variation of the breath volume, in which case the controller passes to step 6.21,
  • Step 6.22 The new external variability CVP AS B to be generated with CVP A sBnew is added as the last CVPASB to CVPASBait plus CVe
  • Step 7.0 The controller sends the newly calculated mean VTM S of the breath volume and the mean standard deviations of the sub-pressure P A SB to the ventilator.
  • the advantages of the invention are that the technical implementation of a controller based on the variability of the breathing pattern is more practicable than the methods used so far, since neither additional sensors nor the installation of measuring probes on the patient are necessary.
  • the invention it is possible to shorten the weaning phase of the patient after removal of the ventilator, since the variability of the breathing pattern is associated with the success of resuscitation.
  • FIG. 1 shows several breath-lift volume (V ⁇ ) -time (t) curves
  • Fig. 1a is a breath lift volume (V ⁇ ) time (t) curve with variable values, but without adjustment of the mean level or its
  • FIG. 1b shows a breath lift volume (V ⁇ ) time (t) curve with adjustment of the mean airway pressure level to achieve a breath volume target range of the mean breath lift volume, but without affecting the variability of the airway pressure level during the automatic weaning protocol
  • FIG. 1c Breath stroke volume (V ⁇ ) time (t) curves with variable pressure assistance - NPSV - but without adjustment of the variability and the mean value of the airway pressure level after the state the technique, show
  • FIG. 2 shows a schematic structure of a ventilator with a controller with associated functional units
  • 3 shows a general schematic representation of a ventilator controller according to the invention for controlling a variable pressure assist ventilation, based on the variability of a breathing pattern, within a controlled system
  • FIG. 4 mode of operation representations of the controller according to the invention of FIG. 2 and FIG. 3, wherein
  • FIG. 4a shows breath lift volume (V ⁇ ) time (t) curves for regulation by the controller according to the invention with adaptation of the mean value and the externally generated variability of the airway pressure level in order to achieve a breath lift volume target range of a coefficient of variation or an average value of the breath lift volume .
  • FIG. 4b shows a mean CVV j variation coefficient CCVJ representation of the action for variability-controlled adjustment of the assist pressure of FIGS. 4a and 4b
  • FIG. 4c shows a circuit construction of the controller according to FIG. 2 in conjunction with the representation of the functional steps-flowchart-for the regulation of the variable pressure support ventilation in the ventilator.
  • FIG. 2 shows in a general schematic representation the ventilator controller 1 according to the invention for controlling a variable pressure assisted ventilation based on the variability of a respiratory system 2, whereby the respiratory system 2 in the form of a subject Pj with the intrinsic variability the breath volume V ⁇ and a respiratory rate is provided, and in the controller 1 characteristics of the respiratory system 2 and the ventilation work are included.
  • the controller 1 is capable of variability in the form of fluctuations .DELTA.V T of the breath volume VT relative to the mean value V TM and the associated mean value VTM ZU given Atemhubvolumen read in a given breath-stroke volume target area V ⁇ o -V T u while a pressure assist value PASB is applied to reach the predetermined breath-lift volume target area VTO-VTU according to the mechanical properties of the respiratory system 2 and the variability of the respiratory pattern 111,113,114,115,116, the controller 1 consists of the following components:
  • an evaluation unit 4 for ascertaining the properties of the breathing pattern 111, 113, 114, 115, 116,
  • a decision unit 6 with predetermined decision algorithms, which lead to an adjustment of the mean value VTM or the mean standard deviation RF of the support pressure value P A SB, and
  • the ventilator 8 in FIG. 2 can consist of a respiration device 9 and a respiratory connection 10 connected to the respiration device 9, wherein the controller 1 can be assigned to the ventilator 8 externally or internally.
  • the ventilation device 9 may include an internal computer with an internal memory in addition to a pressure / flow generator and a pressure / flow sensor.
  • the controller 1 shown in FIG. 2 can be connected externally to the respiration device 9,
  • the controller 1 is integrated into the following controlled system 3:
  • the controller 1 can be mounted internally in or externally on the respirator 8.
  • the ventilator 8 operating in the NPSV mode - the variable pressure assist ventilation - with the assist pressure P A SB, the information on characteristics of the breathing pattern 111,113, 114,115,116 and changing the settings of the NPSV mode in the form of assist pressure P A s B sequences with predefined distributions, such as a fixed mean and predetermined mean standard deviation, using the decision algorithm in the decision unit 6 from the controller 1 on the ventilator 8 made.
  • the subject 2 (patient) is connected to the ventilator 8 via the respiratory port 10 and exhibits an intrinsic variability CVi. From the nominal variability sCV of the parameters of the respiratory pattern and the actual variability iCV of the respiratory pattern obtained at subject 2 (patient), the external variability CVP AS B of the assisting pressure PASB is calculated in the controller 1 by means of decision rules.
  • controller 1 for controlling the variable pressure assist ventilation is explained in more detail in accordance with FIG. 4 with FIGS. 4 a, 4b and 4c.
  • FIG. 4 a shows the course V ⁇ (t) of the breath volume 111, 113, 114, 115, 116 over the time t of two minutes each for five states X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5.
  • the mean value V T MI of the breath lift volume 111 during the first monitoring time tuzi of two minutes in phase Xi is initially above the upper limit V TO of the breath volume target range VTO-VTU- Because the mean value V T MI is outside the upper limit V TO of Atemhubvolumens After lowering of the assist pressure value PASB in phase X2 by the controller 1, an average value VTM2 of the breath volume 113 is reached, which during the second monitoring time toz 2 of two minutes within the Atemhubvolumen target area V T o-V ⁇ u is located.
  • the mean value VTM3 of the breath volume 114 remains within the breath volume target area V T0 -V T u, but increased by a controller 1 initiated increase in the external variability CVP AS B of the support pressure PASB the increase absolute values of the maxima and minima of the breath lift volume 114, wherein the peaks of the maximums of the breath lift volume 114 exceed the upper limit Vro.
  • the increased breath-stroke volume amplitude values are almost maintained when the assist pressure PA S B is lowered, but the mean value V T M4 is raised above the upper limit V TO .
  • the Atemhubvolumen target range V ⁇ o -V T u for the average value V T MS of Atemhubvolumens 116 is not exceeded at the approximately same Atemhubvolumen- amplitude values.
  • the variability of the breath volume V ⁇ is therefore influenced by the variability of the inspiratory effort, since a variable assist pressure value P A SB is generated. Since now the controller 1 is able to adjust the mean value VTMW of the breath volume V ⁇ , the variability of the breathing pattern 111, 113, 114, 115, 116 is influenced by the controller 1.
  • an adaptation of the gas exchange and the lung mechanical properties in the ventilator 8 by the controller 1 can be achieved.
  • Fig. 4b the states Xi, X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and the adjustment of the assist pressure PASB and the coefficient of variation CVPASB are shown in a V T M (t) representation. From the completed adjustments, the stable fifth state X5 in the rectangle between the breath volume target area V ⁇ o-V ⁇ u and the two limits CVUVT (lower limit) and CV 0 VT (upper limit) of the coefficient of variation of the breath volume Vr is achieved.
  • the controller 1 for controlling the variable pressure assisted ventilation - NPSV - works by means of its installed program-technical means according to FIG. 4c with reference to the state of phases Xi, X 2 , X3, X4, X5 completed in sequence with the following steps, wherein the reference numerals the steps are assigned to the functional units 4, 5, 6, 7 of the controller 1.
  • Step 4.0 The evaluation of the properties of the respective breathing pattern 111, 113, 114, 115, 116 in the sense of their statistical description, eg the mean value V T M and the mean standard deviation RF, the expiratory time (Te), the inspiratory time (Ti) , the respiratory cycle duration (Ttot), the peak airway pressure (Ppeak) and the mean airway pressure over the monitoring
  • the time toz which is, for example, two minutes, takes place in the evaluation unit 4.
  • This information is queried by the respirator 8 or calculated on the basis of the respiratory flow and respiratory signal.
  • the actual state is determined, where iCV stands for the measured actual variability of a parameter.
  • the controller 1 then proceeds to step 5.1.
  • Step 5.1 The comparison of the measured mean value VTMI, V T M2, VTM 3 , V T M4, VTM ⁇ of the breath volume with the operator-specified lower limit Vru, which may be 420 ml for an adult with a height of 1.70 m, takes place in the comparison unit 5. If this condition is met, the controller 1 goes to step 6.0, which takes place in the decision unit 6.
  • Step 6.0 The adaptive assist pressure P AS B is increased by a support pressure difference ⁇ PA S B, which may be, for example, two CmH 2 O and the controller 1 goes to step 7.0, which takes place in the transmission unit 7, wherein the signal received there is transmitted to the ventilator 8.
  • ⁇ PA S B a support pressure difference
  • Step 5.2 The comparison of the measured mean value VTM of the breath volume with the upper limit V ⁇ o specified by the operator, which may be 560 ml for an adult of 1.70 m height, takes place in the comparison unit 5. If this condition is met, the controller 1 proceeds to step 6.1, which takes place in the decision unit 6.
  • Step 6.1 The assist pressure P A SB is reduced by a assist pressure difference ⁇ PASB, which is, for example, two CmH 2 O, and the controller 1 proceeds to step 7.0, which takes place in the transmission unit 7.
  • ⁇ PASB assist pressure difference
  • Step 5.3 The comparison of the measured variation coefficient CWT of the breath volume V ⁇ with the operator-specified lower limit CVUVTM of the coefficient of variation of the breath volume, which may be 20% for an adult, for example. If this condition is satisfied, the controller 1 goes to step 6.21.
  • Step 6.21: The controller 1 computes the additional external variability CV ⁇ PA S B to be generated with respect to the assist pressure PASB based on decision rules, the additional external variability CVe to be generated being a function of CW 1 , CVRF, CVTi / Ttot, CVTi , CVTe, V TM medium, medium with RF CVe f (CW ⁇ , CVRF, CVTI / Ttot, CVTI, CVTe, medium VTM, average RF) is.
  • the controller 1 goes to step 6.22.
  • the controller 1 goes to step 7.0.
  • Step 5.4 The comparison of the measured variability of the breath volume V ⁇ with the operator-specified upper limit CV 0 V T M of the coefficient of variation of the breath volume Vr, which may be 30% for an adult, for example, takes place in the comparison unit 5. If this condition is met fills, the controller 1 goes to step 6.31.
  • CVe f (CW ⁇ , CVRF, CVTI / Ttot, CVTI, CVTe, average V TM, average RF).
  • CVe
  • the controller 1 proceeds to step 6.32, which is performed in the decision unit 6.
  • the controller 1 goes to step 7.0.
  • Step 7.0 The controller 1 transmits the newly calculated average values VTM S of the breath lift volume and the mean standard deviations of the assist pressure PASB to the ventilator 8.
  • the extrinsic variability of the assist pressure PA S B is adjusted to the intrinsic variability of the patient with stored program resources, the variability of the breathing pattern being provided for assisted spontaneous breathing control.

Abstract

The invention relates to a controller (1) for ventilation devices (8) for adjusting variable pressure-assisted ventilation which is based on the variability of a respiratory system (2), said respiratory system (2) in the form of a subject (Pi) having the intrinsic variability of the respiratory intake volume (VT) and a respiratory rate, the controller including properties of the respiratory system (2) and the ventilation work. The controller (1) is adapted to maintain the variability in the form of variations (ΔVT) of the respiratory intake volume (VT) based on an average value (VTM) and the associated average value (VTM) at predetermined respiratory intake volume values in a predetermined respiratory intake target range (VTO-VTU) while a pressure-assistance value (PASB) is applied to achieve a predetermined respiratory intake target range (VTO-VTU) according to the mechanical properties of the respiratory system (2) and the variability of the respiratory pattern (111, 113, 114, 115, 116). The controller (1) consists of the following elements: an evaluation unit (4) for collecting the properties of the respiratory pattern (111, 113, 114, 115, 116), a comparative unit (5) for testing if predetermined limits (VTO, VTU) within a respiratory intake volume target range (VTO-VTU) are met in relation to an average value (VTM) or an average standard deviation (RF) of the respiratory intake volume (VT); a decision unit (6) having predetermined decision algorithms which lead to an adaptation of the average value (VTM) or the average standard deviation (RF) of the assistance pressure value (PASB), and a transmitter unit (7) having complex distributions of assistance pressure values (PASB) which are sent individually or as packet-type series to the ventilation device (8), the complexity representing irregular variations of the pressure around an average value.

Description

Kontroiler für Beatmungsgeräte zur Regelung einer variablen Druckunterstützungsbeatmung Ventilator ventilator for variable pressure assist ventilation
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft einen Kontroller für Beatmungsgeräte zur Regelung einer variablen Druckunterstützungsbeatmung.The invention relates to a controller for ventilators for controlling a variable pressure assist ventilation.
Ein Atemmuster von Patienten, deren Atmung durch ein Beatmungsgerät unter- stützt wird, zeichnet sich durch eine Regelmäßigkeit oder eine niedrige Veränderung - Variabilität - von Atemhubvolumina und Atemfrequenz aus. Dies ist auf verschiedene Faktoren zurückzuführen, wobei als Variabilität die Schwankungsbreite des Atemhubvolumens und der Atemfrequenz um einen Mittelwert defi- niert wird. Zum Einen wird die unterstützte Spontanatmung unter Analgosedie- rung durchgeführt, was zu einer Senkung der Atemvariabilität führt. Zum Zweiten kann die zugrunde liegende Erkrankung des Patienten zu einer Reduktion der Variabilität des Atemmusters führen. Zum Dritten basieren die meisten her- kömmlichen Beatmungsformen auf einer starren Unterstützung der Atmung ohne Beachtung der eigenen intrinsischen Variabilität des Patienten.A respiratory pattern of patients whose breathing is assisted by a ventilator is characterized by a regularity or a low change - variability - of breath volumes and respiratory rate. This is due to various factors, the variability being the fluctuation range of the breath volume and the respiratory rate around an average value. is defined. On the one hand, assisted spontaneous breathing is performed under analgesic sedation, which leads to a reduction in respiratory variability. Second, the underlying disease of the patient can lead to a reduction in the variability of the breathing pattern. Third, most conventional forms of ventilation rely on rigid breathing support without regard to the patient's own intrinsic variability.
Eine Anpassung der Beatmung oder der adaptiven assistierten Spontanatmung - ASB - anhand respiratorischer Parameter ist bereits mehrfach in Druckschrif- ten beschrieben. Die adaptive assistierte Spontanatmung ASB als Beatmungsform ist in der Druckschrift Laubscher et al.: An adaptive lung Ventilation Controller, IEEE Trans. Biomed. Eng., 41:51-59, 1994, beschrieben und zielt darauf ab, dass bei beatmeten Patienten die Beatmungsarbeit des Beatmungsgerätes an die Atmung des Patienten angepasst wird. Dabei werden die Parameter Atem- frequenz und Atemhubvolumina durch einen im Beatmungsgerät befindlichen Kontroller justiert, so dass ein vom Bediener angegebenes Luftvolumen pro Minute (Minutenvolumen) gewährleistet wird, wobei die Kombination der Parameter zu einer Minimierung der Beatmungsarbeit führen kann. Der Kontroller besteht aus einer zum Beatmungsgerät internen bzw. externen Recheneinheit, welche die Atemfrequenz und das mittlere Atemhubvolumen über eine Überwachungszeit erfasst. Durch einen Algorithmus zur Minimierung der Beatmungsarbeit wird die Atemfrequenz festgelegt und der adaptiv angepasste Unterstützungsdruckwert PASB berechnet, der das resultierende Atemhubvolumen ermöglicht. Wenn die Atemfrequenz des Patienten zu niedrig ist, werden vom Be- atmungsgerät in kontrollierter Weise Atemzüge generiert, d.h. es werden Beatmungszyklen initiiert, um die angepasste Atemfrequenz zu erreichen. Ein Problem des Verfahrens ist es, dass die spontane Variabilität des Atemmusters nicht nachgebildet wird und das Beatmungsgerät sich nicht an die Variabilität - den Schwankungen des Atemhubvolumens um einen vorgesehenen Mittel- wert VTM - anpassen kann. Ein anderes Problem ist die Störung der Synchronie zwischen Beatmungsgerät und Patienten, wenn das Beatmungsgerät unabhängig von der inspiratorischen Anstrengung des Patienten einen Beatmungszyklus erzeugt. Eine proportional unterstützte Beatmung (engl. Proportional Assist Ventilation - PAV) als Beatmungsform ist in der Druckschrift: Proportional assist Ventilation, a new approach to ventilatory support, Theory, Am. Rev. Respir. Dis., 145, S.114- 120, 1992, beschrieben, bei der der Unterstützungsdruck proportional zum Atemgasfluss und zum Atemhubvolumen variiert. Das Ziel besteht hierbei darin, dass die durch Widerstand und Elastizität des Beatmungsgerätes erhöhte Beatmungsarbeit kompensiert und die Beatmung an den Bedarf des Patienten angepasst wird. In Fig. 1a ist der Verlauf Vτ(t) eines Atemhubvolumens 11 über die Zeit t - über eine festgelegte Überwachungszeit toz von etwa zwanzig Minuten - unter PAV- Bedingungen gemäß dem Stand der Technik abgebildet. Der Mittelwert VTM(t) befindet sich zunächst in dem Atemhubvolumen-Zielbereich VTO-Vτu, vergrößert sich aber bei Zunahme der Überwachungszeit t über die Obergrenze VTo des Arbeitshubvolumen-Zielbereiches Vτo-VTu hinaus, ohne dass das Beatmungsgerät dieser Entwicklung gegensteuert, wobei VTu die Untergrenze des mittleren Atemhubvolumens ist. Die Variabilität der Werte des Atemhubvolumens Vτ resultiert allein aus der Variabilität der inspiratorischen Anstrengung und ist in diesem Fall niedriger als die Variabilität, welche zu einer Anpassung des Gasaus- tausches und der lungenmechanischen Eigenschaften führen kann.An adaptation of respiratory or adaptive assisted spontaneous breathing - ASB - based on respiratory parameters has already been described several times in printed documents. The adaptive assisted spontaneous breathing ASB as a ventilation form is described in the publication Laubscher et al .: Adaptive Ventilation Controller, IEEE Trans. Biomed. Eng., 41: 51-59, 1994, and aims to adapt ventilator ventilation to respiratory conditions in ventilated patients. The parameters Respiratory Rate and Breath Lift Volume are adjusted by a ventilator in the ventilator to provide an operator-specified volume of air per minute (minute volume), and the combination of parameters can minimize ventilation work. The controller consists of an internal or external to the ventilator computing unit, which detects the respiratory rate and the average Atemhubvolumen over a monitoring time. A respiratory effort minimization algorithm determines the respiratory rate and calculates the adaptively adjusted assist pressure value PA S B, which enables the resulting breath lift volume. If the patient's respiratory rate is too low, breaths are generated in a controlled manner by the ventilator, ie ventilation cycles are initiated to reach the adjusted respiratory rate. A problem of the method is that the spontaneous variability of the breathing pattern is not replicated and the ventilator can not adapt to the variability - the fluctuations of the breath volume about an intended mean VTM. Another problem is the disruption of synchrony between the ventilator and the patient when the ventilator generates a ventilation cycle independent of the inspiratory effort of the patient. Proportional Assist Ventilation (PAV) as a ventilatory form is described in Proportional Assist Ventilation, a new approach to ventilatory support, Theory, Am. Rev. Respir. Dis., 145, pp.114-120, 1992, in which the assist pressure varies in proportion to the flow of breathing gas and breath lift volume. The goal here is to compensate for the increased ventilation work due to the resistance and elasticity of the ventilator and to adapt the ventilation to the needs of the patient. FIG. 1a shows the course Vτ (t) of a breath lift volume 11 over the time t - over a fixed monitoring time toz of about twenty minutes - under PAV conditions according to the prior art. The mean value V TM (t) is initially in the Atemhubvolumen target area V TO -Vτu, but increases as the monitoring time t over the upper limit V T o of the working stroke volume target area Vτo-V T u out without the ventilator this Development, where V T u is the lower limit of the mean breath volume. The variability of the values of the breath volume V τ results solely from the variability of the inspiratory effort and in this case is lower than the variability, which can lead to an adaptation of the gas exchange and the lung mechanical properties.
Das Hauptproblem der proportional unterstützten Beatmung - PAV - besteht darin, dass die Steuerung der Druckunterstützung von der Genauigkeit der Messung von Widerstand und Elastizität der Atmung des Patienten abhängig ist. Demnach kann bei einer Fehlschätzung der Parameter eine Über- bzw. Unterkompensation der Beatmungsarbeit erzeugt werden und somit zu niedrigen oder zu hohen Atemhubvolumina führen, ohne dass das Beatmungsgerät gegen eine solche Entwicklung steuert. Ein anderes Problem dieser Beatmungsform besteht darin, dass bei wenig variabler Anstrengung des Patienten, was häufig zu beo- bachten ist, ein Atemmuster mit im Vergleich zur Spontanatmung reduzierter Variabilität - d.h. geringer Schwankungen des Atemhubvolumens - resultiert. Ein Protokoll zur automatischen Entwöhnung von Patienten vom Beatmungsgerät - SCPS - ist in der Druckschrift: A knowledge-based System for assisted ven- tilation of patients in intensive care units, Int. J. Clin. Monit. Comput., 9, S. 239- 250,1992, beschrieben, bei der der mittlere Unterstützungsdruckwert PASB der adaptiven Spontanatmung anhand des gemessenen mittleren Atemhubvolumens justiert wird. Das Ziel besteht hierbei darin, dass Änderungen der mechanischen Eigenschaften des Beatmungsgerätes kompensiert werden, wobei der Zielbereich des mittleren Atemhubvolumens vom grundlegenden Krankheitsbild des Patienten abhängig ist. In Fig. 1b ist der Verlauf Vτ(t) des Atemhubvolumens 111 über die Zeit t unter der Anwendung des Protokolls zur automatischen Entwöhnung nach Entfernung des Beatmungsgerätes für fünf Zustände X-i, Xz, Xz, XA, X5 gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Der Mittelwert VTMI des Atemhubvolumens 111 während der ersten Überwachungszeit tozi von zwei Minuten in Phase Xi befindet sich zunächst oberhalb der Obergrenze Vτo des Atemhubvolumen-Zielbereiches Vτo-Vτu- Nach Reduktion des mittleren Unterstützungsdruckwertes PASB durch den Protokoll-Kontroller wird ein Mittelwert VTM2 des Atemhubvolumens 111 erreicht, welches während der zweiten Überwachungszeit tüz2 in Phase X2 im Atemhubvolumen-Zielbereich VTo-Vτu liegt. In der dritten Überwachungszeit toz3 in der Phase X3 bleibt der Mittelwert VTM3 des Atemhubvolumens 111 innerhalb des Atemhubvolumen-Zielbereiches VTO-VTU, SO dass keine Intervention durch den Protokoll-Kontroller notwendig ist. In der vierten Überwachungszeit tüz4 der Phase X4 vergrößern sich die Atemhubvolumenwerte und somit der in dieser Zeit errechnete Mittelwert VTM4, SO dass der Protokoll-Kontroller erneut den mitt- leren Unterstützungsdruckwert PASB anpassen muss. In der fünften und letzten abgebildeten Überwachungszeit iozs in der Phase X5 wird der Atemhubvolumen- Zielbereich VTO-VTU für den Mittelwert VTMS des Atemhubvolumens 111 erreicht. Die Variabilität der Werte des Atemhubvolumens wird durch die fast gleich bleibend geringen Schwankungen kaum durch die Variabilität der inspiratorischen Anstrengung beeinflusst, da ein fest vorgegebener Unterstützungsdruckwert PASB, d.h. ohne extrinsische Variabilität, erzeugt wird. Obwohl der Protokoll- Kontroller in der Lage ist, den Mittelwert V™(t) des Atemhubvolumens 111 zu justieren, wird die Variabilität des Atemmusters durch den Protokoll-Kontroller nicht beeinflusst. Somit kann eine Anpassung des Gasaustausches und der lungenmechanischen Eigenschaften durch den Protokoll-Kontroller auch nicht erreicht werden.The main problem with proportionally assisted ventilation - PAV - is that the control of pressure support is dependent on the accuracy of the measurement of resistance and elasticity of the patient's breathing. Accordingly, in the case of a miscalculation of the parameters, an overcompensation or undercompensation of the ventilation work can be generated and thus result in low or high breath lift volumes without the ventilator controlling such a development. Another problem with this mode of ventilation is that with little patient effort, as is often observed, a breathing pattern results in reduced variability compared to spontaneous breathing - ie, small variations in breath lift volume. A protocol for the automatic weaning of patients from the ventilator - SCPS - is in the publication: A knowledge-based system for assisted use of patients in intensive care units, Int. J. Clin. Monit. Comput., 9, pp. 239-250, 1992, in which the mean assist pressure value PASB of adaptive spontaneous breathing is adjusted based on the measured mean breath lift volume. The goal here is to compensate for changes in the mechanical properties of the ventilator, with the target range of the mean breath volume being dependent on the patient's underlying condition. In Fig. 1b, the course Vτ (t) of the tidal volume 111 is over the time t under the application of the protocol for the automatic withdrawal after removal of the ventilator for five states Xi, Xz, Xz, XA, X 5 is shown according to the prior art. The mean value VTMI of the breath volume 111 during the first monitoring time tozi of two minutes in phase Xi is initially above the upper limit Vτo of the breath volume target range Vτo-Vτu. After the average assist pressure value PASB is reduced by the protocol controller, a mean value V T M2 of Atemhubvolumens 111 reached, which is during the second monitoring time tüz 2 in phase X 2 in Atemhubvolumen target area V T o-Vτu. In the third monitoring time toz3 in phase X 3 the mean value of the tidal volume VtM3 111 within the tidal volume VT-target area -VTU O, SO remains that there is no intervention by the protocol controller is necessary. In the fourth monitoring time tz 4 of phase X 4 , the breath lift volume values and thus the mean value V T M4, SO calculated in this time increase, so that the protocol controller again has to adjust the mean assist pressure value PA S B. In the fifth and last monitored monitoring time iozs in the phase X 5 , the breath lift volume target range VTO-VTU for the mean value V T M S of the breath lift volume 111 is reached. The variability of the values of the breath volume is hardly influenced by the variability of the inspiratory effort due to the almost constant small fluctuations, since a fixed preset assist pressure value PASB, ie without extrinsic variability, is generated. Although the protocol controller is able to adjust the mean value V ™ (t) of the breath volume 111, the variability of the breathing pattern is changed by the protocol controller unaffected. Thus, an adaptation of the gas exchange and the lung mechanical properties by the protocol controller can not be achieved.
Ein besonderes Problem des Protokoll-Kontrollers besteht darin, dass der Unterstützungsdruck nach dem mittleren Atemhubvolumen gesteuert und die Variabilität des Atemmusters nicht berücksichtigt wird. Daher kann bei konstanter respiratorischer Anstrengung des Patienten ein Atemmuster mit reduzierter Variabilität resultieren. Als Folge dessen ist der Protokoll-Kontroller nicht in der La- ge, zu einer Anpassung des Gasaustausches und der Lungenmechanik beizutragen.A particular problem of the protocol controller is that the assist pressure is controlled according to the average breath volume and the variability of the breathing pattern is not taken into account. Therefore, with constant respiratory effort of the patient, a breathing pattern with reduced variability may result. As a result, the protocol controller is unable to contribute to the adaptation of gas exchange and lung mechanics.
Im Rahmen einer variablen Druckunterstützungsbeatmung (engl. Noisy Pressure Support Ventilation - NPSV), welche in der Druckschrift DE 10 2006 052 572 B3 beschrieben ist, wird die Atmung mit Zufalls- bzw. fraktalgenerierten Druckwerten mittels eines adaptiv angepassten Unterstützungsdrucks - PASB - unterstützt und somit die Variabilität des Atemmusters unabhängig von der intrinsischen Variabilität des Patienten erzeugt. In Fig. 1c ist der Verlauf Vτ(t) des Atemhubvolumens 112 über die Zeit t bei va- riabler Druckunterstützung - NPSV - gemäß dem Stand der Technik abgebildet. Obwohl die Variabilität des Atemhubvolumens hoch genug ist, um die Anpassung des Gasaustausches und der lungenmechanischen Eigenschaften zu ermöglichen, befindet sich der Mittelwert V™(t) des Atemhubvolumens zunächst oberhalb des Atemhubvolumen-Zielbereiches VTo-VTu und entwickelt sich insta- bil über die Zeit t, da ein Rückkopplungssystem nicht vorhanden ist. Die relativ hohen und niedrigen Mittelwerte Vra(t) können zum einen zur Beeinträchtigung der Lungenfunktion führen, zum anderen kann durch die Summation der Variabilität der inspiratorischen Anstrengung des Patienten und der Variabilität des Unterstützungsdruckwertes PASB, welcher vom Beatmungsgerät erzeugt wird, zu einer für die Anpassung des Gasaustausches und der lungenmechanischen Eigenschaften zu hohen Variabilität des Atemhubvolumens führen. Ein Problem besteht dabei jedoch darin, dass es während der Entwöhnung des Patienten vom Beatmungsgerät dazu kommen kann, dass die intrinsische Variabilität des Atemmusters aufgrund der Reduktion der Analgosedierung oder der Verbesserung des Gesundheitszustandes steigt. In dieser Phase kann es zu einer Summation von erzeugter, extrinsischer Variabilität und intrinsischer Variabilität des Atemmusters kommen. Somit besteht die Chance, dass die unphysiologisch gesteigerte totale, d.h. die intrinsische Variabilität plus die extrinsi- sche Variabilität die respiratorische Funktion und/oder den Atemkomfort beeinträchtigen kann. Ein anderes Problem besteht darin, dass die durch das Beat- mungsgerät erhöhte Variabilität des Atemmusters zu einer Veränderung der lungenmechanischen Eigenschaften des angeschlossenen Patienten führen kann. Bei einem festen Mittelwert des adaptiven Unterstützungsdrucks PASB kann dies in einer Erhöhung oder einer Senkung des Atemhubvolumen- Zielbereiches Vτo-Vτu resultieren, welches dem Patientenbedarf nicht entspricht. Der Atemhubvolumen-Zielbereich VTO-VTU stellt einen Bereich des Atemhubvolumens Vτ zwischen der Obergrenze VTO und der Untergrenze Vτu dar.As part of a variable pressure support ventilation (NPSV), which is described in the document DE 10 2006 052 572 B3, the respiration with random or fractally generated pressure values by means of an adaptively adjusted support pressure - PA S B - is supported and thus generate the variability of the breathing pattern independent of the intrinsic variability of the patient. FIG. 1c shows the course Vτ (t) of the breath lift volume 112 over the time t during variable pressure assistance - NPSV - according to the prior art. Although the variability of the breath lift volume is high enough to allow the adjustment of gas exchange and lung mechanical properties, the mean V ™ (t) of the breath lift volume is initially above the breath lift volume target range V T oV T u and instably overshoots the time t, since a feedback system is not present. The relatively high and low mean values Vra (t) may lead to impaired lung function, and secondly, the summation of the variability of the patient's inspiratory effort and the variability of the assist pressure value PA S B generated by the ventilator may result in a the adaptation of the gas exchange and the lung mechanical properties lead to high variability of the breath volume. One problem, however, is that while the patient is being weaned from the ventilator, the intrinsic variability of the breathing pattern may increase due to the reduction in analgesic sedation or the improvement in health status. At this stage there may be a summation of generated extrinsic variability and intrinsic variability of the respiratory pattern. Thus, there is a chance that the unphysiologically increased total, ie intrinsic variability plus extrinsic variability, may affect respiratory function and / or respiratory comfort. Another problem is that the respiratory pattern variability increased by the ventilator may result in a change in the lung mechanical properties of the attached patient. At a fixed average of the adaptive assist pressure PASB, this may result in an increase or decrease in the breath lift volume target range Vτo-Vτu, which does not correspond to patient demand. The breath lift volume target range VT O -VTU represents a range of the breath volume V τ between the upper limit V TO and the lower limit V τu .
Eine neuronal justierte Beatmungsunterstützung (engl, neurally adjusted Ventilation assist - NAVA) ist in der Druckschrift Sinderby et al: Neural control of me- chanical Ventilation in respiratory failure, Nat. Med., 5, S.1433-1436, 1999, beschrieben, bei der die elektromyographische Aktivität des Zwerchfells durch im Ösophagus platzierten Elektroden erfasst und die Druckunterstützung des Beatmungsgerätes proportional zur elektromyographischen Aktivität gesteuert wird. Ein potentielles Problem der NAVA ist die Notwendigkeit der Anlage einer spe- ziellen Ösophagussonde, welche zu Verletzungen der Ösophagusschleimhaut führen kann. Ein anderes Problem besteht darin, dass die Variabilität des Atemmusters unter der NAVA von der intrinsischen Variabilität des respiratorischen Zentrums des Patienten abhängig ist, daher kann die Variabilität bei bestimmten Krankheitsbildern oder tiefer Sedierung der Patienten reduziert sein und ein relativ wenig variables Atemmuster ergeben.Neurally adjusted ventilatory assist (NAVA) is described in the Sinderby et al: Neural Control of Mechanical Ventilation in Respiratory Failure, Nat. Med., 5, p.1433-1436, 1999, in which the electromyographic activity of the diaphragm is detected by electrodes placed in the esophagus and the pressure support of the ventilator is controlled in proportion to the electromyographic activity. A potential problem with NAVA is the need to attach a special esophageal probe, which can lead to esophageal mucosal injury. Another problem is that the variability of the respiratory pattern under NAVA is dependent on the intrinsic variability of the respiratory center of the patient, therefore variability in certain conditions or deep sedation of patients may be reduced and result in a relatively less variable respiratory pattern.
Das Hauptproblem der vorgenannten Verfahren und Einrichtungen zur assistierten Spontanatmung besteht darin, dass eine Orientierung an den Surrogatpa- rametem der respiratorischen Funktion erfolgt, ohne die Variabilität des Beatmungsgerätes zu berücksichtigen. Das Problem besteht insbesondere darin, dass bei konstanter Atemanstrengung des Patienten oder bei gleich bleibenden mechanischen Eigenschaften des Beatmungsgerätes ein Atemmuster mit un- physiologisch niedriger Variabilität resultiert.The main problem of the aforementioned methods and devices for assisted spontaneous breathing is that an orientation to the surrogate rametem of the respiratory function, without taking into account the variability of the ventilator. The problem is, in particular, that a respiratory pattern with a non-physiologically low variability results when the patient has a constant respiratory effort or the mechanical properties of the respirator remain the same.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kontroller für Beatmungsgeräte zur Regelung einer variablen Druckunterstützungsbeatmung anzugeben, der derart geeignet ausgebildet ist, dass die respiratorische Funktion, der Atemkom- fort erhöht werden können. Dabei soll anhand der intrinsischen Variabilität des Atemhubvolumens und der Atemfrequenz des Patienten die durch das Beatmungsgerät erzeugte extrinsische Variabilität moduliert werden. Es soll des Weiteren ermöglicht werden, dass die totale Variabilität innerhalb eines vordefinier- ten Bereiches festgelegt wird. Gleichzeitig soll der mittlere Atemwegsunterstüt- zungsdruck angepasst werden, um ein adäquates mittleres Atemhubvolumen zu gewährleisten und so eine ausreichende Beatmung des Patienten sicherzustellen.The invention has for its object to provide a controller for ventilators for controlling a variable pressure assist ventilation, which is designed so suitable that the respiratory function, the respiratory comfort can be increased. It should be modulated by the ventilator extrinsic variability based on the intrinsic variability of the breath volume and the respiratory rate of the patient. It should also be made possible to fix the total variability within a predefined range. At the same time, the mean airway support pressure should be adjusted in order to ensure an adequate average breath volume and thus to ensure adequate ventilation of the patient.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 5 gelöst. Der Kontroller für Beatmungsgeräte zur Regelung einer variablen Druckunterstützungsbeatmung, der auf der Variabilität eines respiratorischen Systems beruht, wobei dabei das respiratorische System in Form eines Subjekts Pi mit der intrinsischen Variabilität des Atemhubvolumens VT und einer Atemfrequenz versehen ist, enthaltend Eigenschaften des respiratorischen Systems und die Be- atmungsarbeit, ist gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 in der Lage, die Variabilität in Form von Schwankungen ΔVr des Atemhubvolumens Vτ bezogen auf einen Mittelwert VTM und den zugehörigen Mittelwert VTM zu vorgegebenen Atemhubvolumenwerten in einem vorgegebenen Atemhubvo- lumen-Zielbereich VTO-Vτu zu führen, während ein Druckunterstützungswert PASB anliegt, um den vorgegebenen Atemhubvolumen-Zielbereich VTo-Vτu gemäß den mechanischen Eigenschaften des respiratorischen Systems und der Variabilität des Atemmusters zu erreichen, wobei der Kontroller aus folgenden Bestandteilen besteht:The object is solved by the features of claims 1 and 5. The controller for ventilators for controlling a variable pressure assist ventilation based on the variability of a respiratory system, wherein the respiratory system in the form of a subject Pi is provided with the intrinsic variability of the breath volume VT and a respiratory rate, including respiratory system characteristics and the respiratory system breathability, according to the characterizing part of patent claim 1, is able to determine the variability in the form of fluctuations ΔVr of the breath volume V τ relative to a mean value V T M and the associated mean value V T M to predetermined breath lift volume values in a predefined breath lift volume target range V TO -Vτu while a pressure assist value PA S B is applied to the predetermined breath-stroke volume target area V T o -Vτu according to the mechanical properties of the respiratory system and the Variability of the breathing pattern, the controller consists of the following components:
- einer Auswertungseinheit zur Erhebung der Eigenschaften des Atemmusters, - einer Vergleichseinheit zur Testung der Einhaltung von vorgegebenen- An evaluation unit for collecting the characteristics of the breathing pattern, - A comparison unit for testing compliance with predetermined
Grenzen VTO, Vru innerhalb eines Atemhubvolumen-Zielbereiches VTO-Vτu in Bezug auf den Mittelwert VTM und einer mittleren Standardabweichung RF des Atemhubvolumens Vτ,Limits V TO , Vru within a breath volume target range V TO -Vτu with respect to the mean value V T M and a mean standard deviation RF of the breath volume V τ ,
- einer Entscheidungseinheit mit vorgegebenen Entscheidungsalgorithmen, welche zu einer Anpassung des Mittelwertes VTM oder der mittleren Standardabweichung RF des Unterstützungsdruckwertes PASB führen, unda decision unit with predetermined decision algorithms, which lead to an adaptation of the mean value VTM or the mean standard deviation RF of the assist pressure value PASB, and
- einer Sendeeinheit mit vorgegebenen komplexen Verteilungen von Unterstützungsdruckwerten PASB, welche einzeln oder als paketartige Serie zum Beatmungsgerät gesendet werden, wobei die Komplexität irreguläre Schwankungen des Drucks um einen Mittelwert darstellt.a transmitter unit having predetermined complex distributions of assist pressure values PASB which are sent individually or in a packet-like series to the respirator, the complexity representing irregular fluctuations of the pressure around an average value.
Das zugehörige Beatmungsgerät kann im Wesentlichen aus einer Beatmungseinrichtung und einem an die Beatmungseinrichtung angeschlossenen Beat- mungsanschluss bestehen, wobei der Kontroller dem Beatmungsgerät extern oder intern zugeordnet sein kann.The associated respirator can essentially consist of a respiration device and a respiratory connection connected to the respiration device, wherein the controller can be assigned to the ventilator externally or internally.
Der Kontroller kann dabei in eine Regelstrecke eingebunden sein, wobei die Informationen zu Eigenschaften des Atemmusters abgefragt und die Änderung der Einstellungen des NPSV-Modus in Form von Unterstützungsdruck-PAsB- Sequenzen mit vordefinierten Verteilungen, wie z.B. einer Normalverteilung mit festgelegtem Mittelwert und festgelegter mittlerer Standardabweichung, anhand des Entscheidungsalgorithmus in der Entscheidungseinheit vom Kontroller am Beatmungsgerät vorgenommen werden.The controller can be involved in a controlled system, wherein the information requested on properties of the breathing pattern and the change of the settings of the NPSV mode in the form of support pressure P A sB sequences with predefined distributions, such as a normal distribution with a fixed average and fixed mean standard deviation, based on the decision algorithm in the decision unit by the controller on the ventilator.
Das Subjekt kann über den Beatmungsanschluss an das Beatmungsgerät angeschlossen sein und eine intrinsische Variabilität CVi aufweisen, wobei aus der SOLL-Variabilität sCV der Parameter des Atemmusters und der am Subjekt erhobenen IST-Variabilität iCV des Atemmusters im Kontroller anhand von Ent- scheidungsregeln die externe Variabilität CVPASB des Unterstützungsdruckes PASB berechnet wird. Die Werte der Variabilitäten V werden im Kontroller durch Koeffizienten C angegeben und verarbeitet.The subject can be connected to the ventilator via the respiratory connection and have an intrinsic variability CVi, wherein the parameter of the respiration pattern and the subject-determined actual variability iCV of the respiratory pattern in the controller is calculated from the desired variance sCV by means of design. the external variability CVPASB of the support pressure PA S B is calculated. The values of the variabilities V are indicated in the controller by coefficients C and processed.
In dem Verfahren zur Regelung einer variablen Druckunterstützungsbeatmung mittels des vorgenannten, einem Beatmungsgerät zugeordneten Kontrollers, wird gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 5 eine Anpassung der extrinsischen Variabilität des Unterstützungsdruckes PASB an die intrinsische Variabilität des an das Beatmungsgerät angeschlossenen Subjektes durchgeführt, wobei die Variabilität des Atemmusters für die Regelung der assistierten Spontanatmung vorgesehen wird.In the method for controlling a variable pressure assist ventilation by the aforementioned ventilator-associated controller, according to the characterizing portion of claim 5, the extrinsic variability of the assist pressure PASB is adjusted to the intrinsic variability of the subject connected to the ventilator, wherein the variability of the breathing pattern for the regulation of assisted spontaneous breathing is provided.
Dabei wird in mehreren folgenden vorgegebenen Überwachungszeiten tozi. toz2, toz3, toz4, toz5 anhand von auftretenden und vom Kontroller registrierten Zustän- den Xi, Xz, Xz, XA, XS das Beatmungsgerät mit dem Kontroller nach einer Regelstrecke betrieben.It is tozi in several following predetermined monitoring times. toz2, toz3, toz 4 , toz5 on the basis of occurring and registered by the controller states Xi, Xz, Xz, XA, X S the ventilator with the controller to a controlled system operated.
Bei einem auftretenden Zustand Xi befindet sich der Mittelwert VTMI des Atemhubvolumens Vτ während der ersten Überwachungszeit tozi im vorgegebenen Minutenbereich zunächst oberhalb der Obergrenze Vτo des Atemhubvolumen- Zielbereiches Vτo-Vτu, wobei dadurch, dass der Mittelwert VTMI außerhalb der Obergrenze Vτo des Atemhubvolumens Vγ liegt, durch den Kontroller eine Senkung des Unterstützungsdruckwertes PASB erfolgt.In an occurring state Xi, the mean value V T MI of Atemhubvolumens V τ during the first monitoring time tozi in the predetermined minute range initially above the upper limit Vτo the Atemhubvolumen- target range Vτo-Vτu, thereby, that the mean VTMI outside the upper limit Vτo the Atemhubvolumens Vγ, is done by the controller, a reduction in the assist pressure value PASB.
Bei einem auftretenden Zustand X2 nach Senkung des Unterstützungsdruckwertes PASB durch den Kontroller wird ein Mittelwert VTM2 des Atemhubvolumens Vτ erreicht, welcher während der zweiten Überwachungszeit toz2 im vorgegebenen Minutenbereich innerhalb des Atemhubvolumen-Zielbereiches Vτo-Vτu liegt.In an occurring state X 2 after lowering of the support pressure value PASB by the controller, an average value V T M2 of Atemhubvolumens V τ is reached, which during the second monitoring time toz2 in the predetermined minute range within the Atemhubvolumen target range Vτo-Vτu.
Bei einem auftretenden Zustand X3 in einer nachfolgenden dritten Überwachungszeit tüz3 bleibt der Mittelwert VTM3 des Atemhubvolumens Vτ zwar innerhalb des Atemhubvolumen-Zielbereiches VTo-Vτu, aber durch eine vom Kontroller initiierte Erhöhung der externen Variabilität CVPASB des Unterstützungsdru- ckes PASB vergrößern sich die absoluten Werte der Maxima und der Minima des Atemhubvolumens W, wobei die Spitzen der Maxima des Atemhubvolumens Vτ die Obergrenze Vτo überschreiten.In an occurring state X3 in a subsequent third monitoring time tüz 3 , the mean value V TM3 of the breath volume V τ remains within the Atemhubvolumen target area V T o-Vτu, but by a controller initiated increase in the external variability CVPASB the support pressure ckes PASB increase the absolute values of the maxima and the minima of the breath volume W, wherein the peaks of the maxima of the breath volume V τ exceed the upper limit V τo .
Bei einem auftretenden Zustand X4 während einer vierten Überwachungszeit toz4 werden die vergrößerten Atemhubvolumen-Amplitudenwerte bei Senkung des Unterstützungsdruckes PASB nahezu beibehalten, aber der Mittelwert VW wird über die Obergrenze Wo angehoben.In an occurring state X4 during a fourth monitoring time toz4, the increased breath lift volume amplitude values are almost maintained when the assist pressure PA S B is lowered, but the average value VW is raised above the upper limit Wo.
Bei einem auftretenden Zustand X5 in einer fünften Überwachungszeit tozs wird der Atemhubvolumen-Zielbereich VTo-Vτu für den Mittelwert VTM5 des Atemhubvolumens bei den etwa gleichen Atemhubvolumen-Amplitudenwerten nicht überschritten, wobei die Variabilität des Atemhubvolumens Vτ deshalb durch die Variabilität der inspiratorischen Anstrengung beeinflusst wird, da ein variabler Unterstützungsdruckwert PASB erzeugt wird und nunmehr der Kontroller derart in der Lage ist, den Mittelwert VTM(t) des Atemhubvolumens Vτ zu justieren und die Variabilität des Atemmusters durch den Kontroller zu beeinflussen, wodurch eine Anpassung des Gasaustausches und der lungenmechanischen Eigenschaften in dem Beatmungsgerät durch den Kontroller erreicht wird.In a occurring state X 5 in a fifth monitoring time tozs the Atemhubvolumen target range V T o-Vτu for the average value V T M5 of the breath volume at the approximately same Atemhubvolumen amplitude values is not exceeded, the variability of the Atemhubvolumens V τ therefore by the variability the inspiratory effort is affected, since a variable assist pressure value PASB is generated and now the controller is able to adjust the mean V TM (t) of the breath volume V τ and influence the variability of the breathing pattern by the controller, thereby adjusting gas exchange and lung mechanical properties in the ventilator is achieved by the controller.
Aus den absolvierten Anpassungen wird der stabile fünfte Zustand X5 im Rechteck zwischen dem Atemhubvolumen-Zielbereich VTO-Vτu und den beiden prozentual festgelegten Grenzen CVuVr (Untergrenze) und CVOVT (Obergrenze) des Variationskoeffizienten des Atemhubvolumens VT erreicht.From the completed adjustments, the stable fifth state X 5 is reached in the rectangle between the breath volume target area V TO -Vτu and the two percentage limits CVuVr (lower limit) and CV O V T (upper limit) of the coefficient of variation of the breath volume VT.
Das Verfahren wird mittels installierter programmtechnischer Mittel im Kontroller bezogen auf die Zustandsphasen X1, X2, X3, X4, X5 in den Funktionseinheiten des Kontrollers in mehreren folgenden Schritten durchgeführt:The method is carried out by means of installed program engineering means in the controller in relation to the state phases X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 in the functional units of the controller in several steps:
- Schritt 4.0 : Die Auswertung der Eigenschaften des jeweiligen Atemmusters im Sinne ihrer statistischen Beschreibung mit dem Mittelwert V™ und der mittleren Standardabweichung RF, der exspiratorischen Zeit Te, der inspiratorischen Zeit Ti, der Atemzyklusdauer Ttot, dem Atemwegsspitzendruck Ppeak und dem mittleren Atemwegsdruck über die Überwachungszeit toz in der Auswertungseinheit erfolgt, wobei diese Informationen vom Beatmungsgerät abgefragt bzw. anhand des Atemfluss- und Atemwegsignals berechnet werden, wobei der IST-Zustand festgestellt wird und wobei iCV für die gemessene IST-Variabilität eines Parameters steht, - Schritt 5.1: Der Vergleich der gemessenen Mittelwerte VTMI, VTM2, VTM3,- Step 4.0: The evaluation of the characteristics of each respiratory pattern in terms of their statistical description with the mean V ™ and the mean standard deviation RF, the expiratory time Te, the inspiratory time Ti, the respiratory cycle duration Ttot, the peak airway pressure Ppeak and the mean airway pressure over the Monitoring time toz in the evaluation unit takes place, this information being interrogated by the respirator or calculated from the respiratory flow and respiratory signal, the actual state being determined and iCV representing the measured actual variability of a parameter, step 5.1: the comparison of the measured mean values V T MI, V T M2, V T M3,
VTM4, VTM5 des Atemhubvolumens mit der vom Bediener angegebenen Untergrenze VTU erfolgt in der Vergleichseinheit, wobei bei Erfüllung dieser Bedingung der Kontroller zum Schritt 6.0 übergeht, der in der Entscheidungseinheit stattfindet, - Schritt 6.0: Der adaptive Unterstützungsdruck PASB wird um eine Unterstützungsdruckdifferenz ΔPASB erhöht und der Kontroller geht zum Schritt 7.0, der in der Sendeeinheit stattfindet, wobei das dort erhaltene Signal an das Beatmungsgerät übermittelt wird, wobei, falls das Signal des Schrittes 5.1 negativ ist, zum Schritt 5.2 in der Vergleichseinheit übergegangen wird, - Schritt 5.2: Der Vergleich des jeweils gemessenen Mittelwertes V™ des Atemhubvolumens mit der vom Bediener angegebenen Obergrenze Vτo findet in der Vergleichseinheit statt, wobei bei Erfüllung dieser Bedingung der Kontroller zum Schritt 6.1 übergeht, der in der Entscheidungseinheit stattfindet, - Schritt 6.1 : Der Unterstützungsdruck PASB wird um eine Unterstützungsdruckdifferenz ΔPASB reduziert und der Kontroller geht über zum Schritt 7.0, der in der Sendeeinheit stattfindet,VTM4, VTM5 of the breath volume with the operator specified lower limit VTU is performed in the comparison unit, upon fulfillment of this condition, the controller proceeds to step 6.0, which takes place in the decision unit, - step 6.0: the adaptive assist pressure P AS B is an assist pressure difference ΔPASB and the controller goes to step 7.0, which takes place in the transmitting unit, wherein the signal received there is transmitted to the ventilator, wherein, if the signal of step 5.1 is negative, is moved to step 5.2 in the comparison unit, - step 5.2: The comparison of the respectively measured average value V ™ of the breath volume with the operator-specified upper limit Vτo takes place in the comparison unit, upon fulfillment of this condition, the controller proceeds to step 6.1, which takes place in the decision unit, - step 6.1: the support pressure PASB is a support dr reduced ΔPASB and the controller goes to step 7.0, which takes place in the transmitting unit,
- Schritt 5.3: Es erfolgt ein Vergleich des gemessenen Variationskoeffizienten CWT des Atemhubvolumens Vτ mit der vom Bediener angegebenen Untergrenze CVuVτ des Variationskoeffϊzienten des Atemhubvolumens, wobei bei Erfüllung dieser Bedingung der Kontroller zum Schritt 6.21 übergeht,Step 5.3: A comparison is made of the measured coefficient of variation CW T of the breath volume V τ with the operator-specified lower limit CVuV τ of the coefficient of variation of the breath volume, in which case the controller passes to step 6.21,
- Schritt 6.21: Der Kontroller berechnet koeffizientenbezogen die zusätzlich zu erzeugende, externe Variabilität CVepAsβ bezüglich des Unterstüt- zungsdrucks PASB anhand von Entscheidungsregeln, wobei die zusätzlich zu erzeugende, externe Variabilität CVe eine Funktion von CWT, CVRF, CVTi/Ttot, CVTi, CVTe, mittlerer VTM, mittlere RF mit CVe = f(CWτ, CVRF, CVTi/Ttot, CVTi, CVTe, mittlerer VTM, mittlere RF) ist, wobei eine einfache Funktion der extrinsischen Variabilität CVe = sCWT - iCWT als Differenz der SOLL-Variabilität sCWτ und der IST-Variabilität iCWτ verwendbar ist und der Kontroller zum Schritt 6.22 übergeht,Step 6.21: The controller calculates the additionally generated external variability CVep A sβ with respect to the support pressure P AS B based on decision rules, with the additionally generated external variability CVe being a function of CWT, CVRF, CVTi / Ttot, CVTI, CVTe, V TM medium, medium with RF CVe = f (CW τ, CVRF, CVTI / Ttot, CVTI, CVTe, V TM medium, medium RF), wherein a simple Function of the extrinsic variability CVe = sCW T - iCW T is used as the difference of the target variability sCW τ and the actual variability iCW τ and the controller transfers to step 6.22,
- Schritt 6.22: Die neue, zu erzeugende, externe Variabilität CVPASB mit CVPAsBneu wird als die letzte CVPASB gegenüber CVPASBait plus CVe mitStep 6.22: The new external variability CVP AS B to be generated with CVP A sBnew is added as the last CVPASB to CVPASBait plus CVe
Gleichung CVPAsBneu = CVPAsBait + CVe berechnet und die neue Sequenz von Unterstützungsdruck-PAsB-Werten an die Beatmungseinrichtung geschickt, welches diese unter Überwachung des Kontrollers durchführt und der Kontroller zum Schritt 7.0 übergeht, - Schritt 5.4: Der Vergleich der gemessenen Variabilität des Atemhubvolumens Vr mit der vom Bediener angegebenen Obergrenze CV0 Vτ des Variationskoeffizienten des Atemhubvolumens VT erfolgt in der Vergleichseinheit, wobei bei Erfüllung dieser Bedingung der Kontroller zum Schritt 6.31 übergeht, - Schritt 6.31: Der Kontroller berechnet koeffizientenbezogen die abzuziehende Variabilität in PASB (CVe) anhand von Entscheidungsregeln, wobei CVe = f(CWτ, CVRF, CVTimot, CVTi, CVTe, mittlerer Vm mittlere RF), wobei als die einfache Funktion CVe = |sCWτ - iCWτ| verwendbar ist, und der Kontroller geht über zum Schritt 6.32, der in der Entscheidungs- einheit 6 durchgeführt wird,Equation CVP A sBnew = CVP A sBait + CVe is calculated and the new sequence of assist pressure P A s B values are sent to the ventilator, which it performs under supervision of the controller and the controller proceeds to step 7.0, - step 5.4: the comparison the measured variability of the breath volume Vr with the operator-specified upper limit CV 0 V τ of the coefficient of variation of the breath volume VT is in the comparison unit, upon fulfillment of this condition, the controller goes to step 6.31, - step 6.31: the controller calculates the coefficient to be subtracted variability in P aS B (CVE) based on decision rules, wherein CVe = f (CW τ, CVRF, CVTimot, CVTI, CVTe, average V m average RF), wherein as the simple function CVe = | SCW τ - Icw τ | is usable, and the controller proceeds to step 6.32, which is performed in the decision unit 6,
- Schritt 6.32: Die neue zu erzeugende, externe Variabilität CVPASB mit CV PASBΠΘU wird als die letzte CVPASB gegenüber CVPAsBait minus CVe nach Gleichung CVPASBΠΘU = CVPASBait - CVe berechnet, wobei Minima für CVe und CVPASB festgelegt werden und wobei die neue Sequenz von Unterstüt- zungsdruck-PAsB-Werten an das Beatmungsgerät geschickt wird, welches diese unter Überwachung des Kontrollers durchführt, und der Kontroller geht über zum Schritt 7.0,Step 6.32: The new external variability CVP AS B to be generated with CV PASBΠΘU is calculated as the last CVPASB versus CVP A sBait minus CVe according to the equation CVPASBΠΘU = CVP AS Bait - CVe, where minima are set for CVe and CVPASB and where new sequence of sup- port pressure P A sB values is sent to the ventilator, which it performs under supervision of the controller, and the controller proceeds to step 7.0,
- Schritt 7.0: Der Kontroller sendet die neu berechneten Mittelwerte VTMS des Atemhubvolumens und die mittleren Standardabweichungen des Unter- Stützungsdrucks PASB zum Beatmungsgerät.- Step 7.0: The controller sends the newly calculated mean VTM S of the breath volume and the mean standard deviations of the sub-pressure P A SB to the ventilator.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass die technische Umsetzung eines auf der Variabilität des Atemmusters basierenden Kontrollers praktikabler ist als die bisher angewendeten Verfahren, da weder zusätzliche Sensoren noch die Anlage von Messsonden am Patienten notwendig sind. Außerdem ist es mit der Erfindung möglich, die Entwöhnuπgsphase des Patienten nach Entfernung des Beatmungsgerätes zu verkürzen, da die Variabilität des Atemmusters mit dem Erfolg der Beatmungsentwöhnung assoziiert ist.The advantages of the invention are that the technical implementation of a controller based on the variability of the breathing pattern is more practicable than the methods used so far, since neither additional sensors nor the installation of measuring probes on the patient are necessary. In addition, with the invention it is possible to shorten the weaning phase of the patient after removal of the ventilator, since the variability of the breathing pattern is associated with the success of resuscitation.
Weiterbildungen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden in weiteren Unteransprüchen angegeben.Further developments and further embodiments of the invention are specified in further subclaims.
Die Erfindung wird mittels eines Ausführungsbeispiels anhand mehrerer Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 mehrere Atemhubvolumen(Vτ)-Zeit(t)-Kurven, wobeiThe invention will be described by means of an embodiment with reference to several drawings. FIG. 1 shows several breath-lift volume (Vτ) -time (t) curves, FIG
Fig. 1a eine Atemhubvolumen(Vτ)-Zeit(t)-Kurve mit variablen Werten, jedoch ohne Anpassung des mittleren Niveaus oder seinerFig. 1a is a breath lift volume (V τ ) time (t) curve with variable values, but without adjustment of the mean level or its
Variabilität während einer proportional unterstützten Beatmung - PAV - nach dem Stand der Technik,Variability during proportionally assisted ventilation - PAV - in the prior art,
Fig.1b eine Atemhubvolumen(Vτ)-Zeit(t)-Kurve mit Anpassung des mittleren Atemwegsdruckniveaus, um einen Atemhubvolu- men-Zielbereich des Mittelwerts des Atemhubvolumens zu erreichen, jedoch ohne Einfluss auf die Variabilität des Atemwegsdruckniveaus, während des Protokolls zur automatischen Entwöhnung von Patienten nach Entfernung des Beatmungsgerätes - SCPS - nach dem Stand der Technik, und Fig. 1c Atemhubvolumen(Vτ)-Zeit(t)-Kurven mit variabler Druckunterstützung - NPSV - jedoch ohne Anpassung der Variabilität und des Mittelwerts des Atemwegsdruckniveaus nach dem Stand der Technik, zeigen,1b shows a breath lift volume (Vτ) time (t) curve with adjustment of the mean airway pressure level to achieve a breath volume target range of the mean breath lift volume, but without affecting the variability of the airway pressure level during the automatic weaning protocol Fig. 1c Breath stroke volume (V τ ) time (t) curves with variable pressure assistance - NPSV - but without adjustment of the variability and the mean value of the airway pressure level after the state the technique, show
Fig. 2 einen schematischen Aufbau eines Beatmungsgerätes mit einem Kontroller mit zugehörigen Funktionseinheiten, Fig. 3 eine allgemeine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kontrollers für Beatmungsgeräte zur Regelung einer variablen Druckunterstützungsbeatmung, basierend auf der Variabilität eines Atemmusters, innerhalb einer Regelstrecke,2 shows a schematic structure of a ventilator with a controller with associated functional units, 3 shows a general schematic representation of a ventilator controller according to the invention for controlling a variable pressure assist ventilation, based on the variability of a breathing pattern, within a controlled system,
Fig. 4 Funktionsweise-Darstellungen des erfindungsgemäßen Kontrollers nach Fig. 2 und Fig. 3, wobeiFig. 4 mode of operation representations of the controller according to the invention of FIG. 2 and FIG. 3, wherein
Fig. 4a Atemhubvolumen(Vτ)-Zeit(t)-Kurven zur Regelung durch den erfindungsgemäßen Kontroller mit Anpassung des Mittelwer- tes und der extern generierten Variabilität des Atemwegs- druckniveaus, um einen Atemhubvolumen-Zielbereich eines Variationskoeffizienten oder eines Mittelwerts des Atemhubvolumens zu erreichen,FIG. 4a shows breath lift volume (Vτ) time (t) curves for regulation by the controller according to the invention with adaptation of the mean value and the externally generated variability of the airway pressure level in order to achieve a breath lift volume target range of a coefficient of variation or an average value of the breath lift volume .
Fig. 4b eine MittelwertCVTMj-VariationskoeffizientCCVJ-Darstellung der Aktion zur variabilitätsgesteuerten Anpassung des Unterstützungsdruckes nach Fig. 4a undFIG. 4b shows a mean CVV j variation coefficient CCVJ representation of the action for variability-controlled adjustment of the assist pressure of FIGS. 4a and 4b
Fig. 4c einen schaltungstechnischen Aufbau des Kontrollers nach Fig. 2 in Verbindung mit der Darstellung der Funktionsschritte - Flussdiagramm - zur Regelung der variablen Druckunterstüt- zungsbeatmung im Beatmungsgerät zeigen.FIG. 4c shows a circuit construction of the controller according to FIG. 2 in conjunction with the representation of the functional steps-flowchart-for the regulation of the variable pressure support ventilation in the ventilator.
In Fig. 2 ist in einer allgemeinen schematischen Darstellung der erfindungsgemäße Kontroller 1 für Beatmungsgeräte zur Regelung einer variablen Druckun- terstützungsbeatmung gezeigt, der auf der Variabilität eines respiratorischen Systems 2 beruht, wobei dabei das respiratorische System 2 in Form eines Subjekts Pj mit der intrinsischen Variabilität des Atemhubvolumens Vτ und einer Atemfrequenz versehen ist, und im Kontroller 1 Eigenschaften des respiratorischen Systems 2 und die Beatmungsarbeit enthalten sind.FIG. 2 shows in a general schematic representation the ventilator controller 1 according to the invention for controlling a variable pressure assisted ventilation based on the variability of a respiratory system 2, whereby the respiratory system 2 in the form of a subject Pj with the intrinsic variability the breath volume V τ and a respiratory rate is provided, and in the controller 1 characteristics of the respiratory system 2 and the ventilation work are included.
Erfindungsgemäß ist der Kontroller 1 in der Lage, die Variabilität in Form von Schwankungen ΔVT des Atemhubvolumens VT bezogen auf den Mittelwert VTM und den zugehörigen Mittelwert VTM ZU vorgegebenen Atemhubvolumenwerten in einem vorgegebenen Atemhubvolumen-Zielbereich Vτo-VTu zu führen, während ein Druckunterstützungswert PASB anliegt, um den vorgegebenen Atemhubvolumen-Zielbereich VTO-VTU gemäß den mechanischen Eigenschaften des respiratorischen Systems 2 und der Variabilität des Atemmusters 111,113,114,115,116 zu erreichen, wobei der Kontroller 1 aus folgenden Bestandteilen besteht:According to the invention, the controller 1 is capable of variability in the form of fluctuations .DELTA.V T of the breath volume VT relative to the mean value V TM and the associated mean value VTM ZU given Atemhubvolumenwerten in a given breath-stroke volume target area Vτo -V T u while a pressure assist value PASB is applied to reach the predetermined breath-lift volume target area VTO-VTU according to the mechanical properties of the respiratory system 2 and the variability of the respiratory pattern 111,113,114,115,116, the controller 1 consists of the following components:
- einer Auswertungseinheit 4 zur Erhebung der Eigenschaften des Atemmusters 111, 113, 114, 115, 116,an evaluation unit 4 for ascertaining the properties of the breathing pattern 111, 113, 114, 115, 116,
- einer Vergleichseinheit 5 zur Testung der Einhaltung von vorgegebenen Gren- zen VTO, VTU innerhalb eines Atemhubvolumen-Zielbereiches Vγo-VTu in Bezug auf einen Mittelwert VTM und einer mittleren Standardabweichung RF des Atemhubvolumens VTl a comparison unit 5 for testing compliance with predefined limits VTO, VTU within a respiratory volume target range Vγo-V T u in relation to a mean value V T M and a mean standard deviation RF of the breath volume V Tl
- einer Entscheidungseinheit 6 mit vorgegebenen Entscheidungsalgorithmen, welche zu einer Anpassung des Mittelwertes VTM oder der mittleren Standard- abweichung RF des Unterstützungsdruckwertes PASB führen, und- A decision unit 6 with predetermined decision algorithms, which lead to an adjustment of the mean value VTM or the mean standard deviation RF of the support pressure value P A SB, and
- einer Sendeeinheit 7 mit vorgegebenen komplexen Verteilungen von Unterstützungsdruckwerten PASB, welche einzeln oder als paketartige Serie zum Beatmungsgerät 8 gesendet werden, wobei die Komplexität irreguläre Schwankungen des Drucks um einen Mittelwert darstellt.a transmission unit 7 with predetermined complex distributions of assist pressure values PASB, which are sent individually or as a packet-like series to the respirator 8, the complexity representing irregular fluctuations of the pressure around an average value.
Das Beatmungsgerät 8 in Fig. 2 kann aus einer Beatmungseinrichtung 9 und einem an die Beatmungseinrichtung 9 angeschlossenen Beatmungsanschluss 10 bestehen, wobei der Kontroller 1 dem Beatmungsgerät 8 extern oder intern zugeordnet sein kann. Zur Beatmungseinrichtung 9 kann neben einem Druck- /Strömungs-Generator und einem Druck-/Strömungs-Sensor ein interner Computer mit einem internen Speicher gehören. Der in Fig. 2 dargestellte Kontroller 1 kann extern an die Beatmungseinrichtung 9 angeschlossen sein,The ventilator 8 in FIG. 2 can consist of a respiration device 9 and a respiratory connection 10 connected to the respiration device 9, wherein the controller 1 can be assigned to the ventilator 8 externally or internally. The ventilation device 9 may include an internal computer with an internal memory in addition to a pressure / flow generator and a pressure / flow sensor. The controller 1 shown in FIG. 2 can be connected externally to the respiration device 9,
Dabei ist gemäß Fig. 3 der Kontroller 1 in folgende Regelstrecke 3 eingebunden: Der Kontroller 1 kann intern in oder extern an dem Beatmungsgerät 8 angebracht sein. Vom Beatmungsgerät 8, das in dem NPSV-Modus - der variablen Druckunterstützungsbeatmung - mit dem Unterstützungsdruck PASB arbeitet, werden die Informationen zu Eigenschaften des Atemmusters 111,113, 114,115,116 abgefragt und die Änderung der Einstellungen des NPSV-Modus in Form von Unterstützungsdruck-PAsB-Sequenzen mit vordefinierten Verteilungen, wie z.B. einer Normalverteilung mit festgelegtem Mittelwert und festgelegter mittlerer Standardabweichung, anhand des Entscheidungsalgorithmus in der Entscheidungseinheit 6 vom Kontroller 1 am Beatmungsgerät 8 vorgenommen. Das Subjekt 2 (Patient) ist über den Beatmungsanschluss 10 an das Beatmungsgerät 8 angeschlossen und weist eine intrinsische Variabilität CVi aus. Aus der SOLL-Variabilität sCV der Parameter des Atemmusters und der am Subjekt 2 (Patient) erhobenen IST-Variabilität iCV des Atemmusters wird im Kontroller 1 anhand von Entscheidungsregeln die externe Variabilität CVPASB des Unterstützungsdruckes PASB berechnet.3, the controller 1 is integrated into the following controlled system 3: The controller 1 can be mounted internally in or externally on the respirator 8. The ventilator 8 operating in the NPSV mode - the variable pressure assist ventilation - with the assist pressure P A SB, the information on characteristics of the breathing pattern 111,113, 114,115,116 and changing the settings of the NPSV mode in the form of assist pressure P A s B sequences with predefined distributions, such as a fixed mean and predetermined mean standard deviation, using the decision algorithm in the decision unit 6 from the controller 1 on the ventilator 8 made. The subject 2 (patient) is connected to the ventilator 8 via the respiratory port 10 and exhibits an intrinsic variability CVi. From the nominal variability sCV of the parameters of the respiratory pattern and the actual variability iCV of the respiratory pattern obtained at subject 2 (patient), the external variability CVP AS B of the assisting pressure PASB is calculated in the controller 1 by means of decision rules.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Kontrollers 1 zur Regelung der variablen Druckunterstützungsbeatmung wird gemäß der Fig. 4 mit den Fig. 4a, Fig. 4b und Fig. 4c näher erläutert.The operation of the controller 1 according to the invention for controlling the variable pressure assist ventilation is explained in more detail in accordance with FIG. 4 with FIGS. 4 a, 4b and 4c.
In Fig. 4a ist der Verlauf Vτ(t) des Atemhubvolumens 111, 113, 114, 115, 116 über die Zeit t von je zwei Minuten für fünf Zustände X1, X2, X3, X4, X5 gezeigt. Der Mittelwert VTMI des Atemhubvolumens 111 befindet sich während der ersten Überwachungszeit tuzi von zwei Minuten in Phase Xi zunächst oberhalb der Obergrenze VTO des Atemhubvolumen-Zielbereiches VTO-VTU- Dadurch, dass der Mittelwert VTMI außerhalb der Obergrenze VTO des Atemhubvolumens 111 liegt, erfolgt durch den Kontroller 1 eine Senkung des Unterstützungsdruckwertes PASB- Nach Senkung des Unterstützungsdruckwertes PASB in Phase X2 durch den Kontroller 1 wird ein Mittelwert VTM2 des Atemhubvolumens 113 erreicht, welcher während der zweiten Überwachungszeit toz2 von zwei Minuten innerhalb des Atemhubvolumen-Zielbereiches VTo-Vτu liegt. In der dritten Überwachungszeit tüz3 in Phase X3 bleibt der Mittelwert VTM3 des Atemhubvolumens 114 zwar innerhalb des Atemhubvolumen-Zielbereiches VT0-VTu, aber durch eine vom Kontroller 1 initiierte Erhöhung der externen Variabilität CVPASB des Unterstützungsdruckes PASB vergrößern sich die absoluten Werte der Maxima und der Minima des Atemhubvolumens 114, wobei die Spitzen der Maxima des Atemhubvolumens 114 die Obergrenze Vro überschreiten. Während der vierten Überwachungszeit toz4 in der Phase X4 werden die vergrößerten Atemhubvolumen-Amplitudenwerte bei Senkung des Unterstützungsdruckes PASB nahezu beibehalten, aber der Mittelwert VTM4 wird über die Obergrenze VTO angehoben. In der fünften und letzten abgebildeten Überwachungszeit tüzs in Phase X5 wird der Atemhubvolumen-Zielbereich Vτo-VTu für den Mittelwert VTMS des Atemhubvolumens 116 bei den etwa gleichen Atemhubvolumen- Amplitudenwerten nicht überschritten. Die Variabilität des Atemhubvolumens Vτ wird deshalb durch die Variabilität der inspiratorischen Anstrengung beeinflusst, da ein variabler Unterstützungsdruckwert PASB erzeugt wird. Da nunmehr der Kontroller 1 in der Lage ist, den Mittelwert VTMW des Atemhubvolumens Vτ zu justieren, wird die Variabilität des Atemmusters 111, 113, 114, 115, 116 durch den Kontroller 1 beeinflusst. Somit kann eine Anpassung des Gasaustausches und der lungenmechanischen Eigenschaften in dem Beatmungsgerät 8 durch den Kontroller 1 erreicht werden.FIG. 4 a shows the course V τ (t) of the breath volume 111, 113, 114, 115, 116 over the time t of two minutes each for five states X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5. The mean value V T MI of the breath lift volume 111 during the first monitoring time tuzi of two minutes in phase Xi is initially above the upper limit V TO of the breath volume target range VTO-VTU- Because the mean value V T MI is outside the upper limit V TO of Atemhubvolumens After lowering of the assist pressure value PASB in phase X2 by the controller 1, an average value VTM2 of the breath volume 113 is reached, which during the second monitoring time toz 2 of two minutes within the Atemhubvolumen target area V T o-Vτu is located. In the third monitoring time tz 3 in phase X 3 , the mean value VTM3 of the breath volume 114 remains within the breath volume target area V T0 -V T u, but increased by a controller 1 initiated increase in the external variability CVP AS B of the support pressure PASB the increase absolute values of the maxima and minima of the breath lift volume 114, wherein the peaks of the maximums of the breath lift volume 114 exceed the upper limit Vro. During the fourth Monitoring time toz 4 in phase X4, the increased breath-stroke volume amplitude values are almost maintained when the assist pressure PA S B is lowered, but the mean value V T M4 is raised above the upper limit V TO . In the fifth and last monitored monitoring time tüzs in phase X 5 , the Atemhubvolumen target range V τo -V T u for the average value V T MS of Atemhubvolumens 116 is not exceeded at the approximately same Atemhubvolumen- amplitude values. The variability of the breath volume V τ is therefore influenced by the variability of the inspiratory effort, since a variable assist pressure value P A SB is generated. Since now the controller 1 is able to adjust the mean value VTMW of the breath volume V τ , the variability of the breathing pattern 111, 113, 114, 115, 116 is influenced by the controller 1. Thus, an adaptation of the gas exchange and the lung mechanical properties in the ventilator 8 by the controller 1 can be achieved.
Fig. 4b werden in einer VTM(t)-Darstellung die Zustände Xi, X2, X3, X4 , X5 und die Anpassung des Unterstützungsdruckes PASB und des Variationskoeffizienten CVPASB gezeigt. Aus den absolvierten Anpassungen wird der stabile fünfte Zustand X5 im Rechteck zwischen dem Atemhubvolumen-Zielbereich Vτo-Vτu und den beiden Grenzen CVUVT (untere Grenze) und CV0VT (obere Grenze) des Variationskoeffizienten des Atemhubvolumens Vr erreicht.In Fig. 4b, the states Xi, X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and the adjustment of the assist pressure PASB and the coefficient of variation CVPASB are shown in a V T M (t) representation. From the completed adjustments, the stable fifth state X5 in the rectangle between the breath volume target area Vτo-Vτu and the two limits CVUVT (lower limit) and CV 0 VT (upper limit) of the coefficient of variation of the breath volume Vr is achieved.
Der erfindungsgemäße Kontroller 1 zur Regelung der variablen Druckunterstützungsbeatmung - NPSV - arbeitet mittels seiner installierten programmtechni- sehen Mittel gemäß Fig. 4c bezogen auf die in Reihenfolge absolvierten Zu- standsphasen Xi, X2, X3, X4, X5 mit folgenden Schritten, wobei die Bezugszeichen der Schritte den Funktionseinheiten 4, 5, 6, 7 des Kontrollers 1 zugeordnet sind. Schritt 4.0 : Die Auswertung der Eigenschaften des jeweiligen Atemmusters 111, 113, 114, 115, 116 im Sinne ihrer statistischen Beschreibung, z.B. dem Mittelwert VTM und der mittleren Standardabweichung RF, der exspiratorischen Zeit (Te), der inspiratorischen Zeit (Ti), der Atemzyklusdauer (Ttot), dem Atem- wegsspitzendruck (Ppeak) und dem mittleren Atemwegsdruck über die Überwa- chungszeit toz, die beispielsweise zwei Minuten beträgt, erfolgt in der Auswertungseinheit 4. Diese Informationen werden vom Beatmungsgerät 8 abgefragt bzw. anhand des Atemfluss- und Atemwegsignals berechnet. Dabei wird der IST-Zustand festgestellt, wobei iCV für die gemessene IST-Variabilität eines Parameters steht.The controller 1 according to the invention for controlling the variable pressure assisted ventilation - NPSV - works by means of its installed program-technical means according to FIG. 4c with reference to the state of phases Xi, X 2 , X3, X4, X5 completed in sequence with the following steps, wherein the reference numerals the steps are assigned to the functional units 4, 5, 6, 7 of the controller 1. Step 4.0: The evaluation of the properties of the respective breathing pattern 111, 113, 114, 115, 116 in the sense of their statistical description, eg the mean value V T M and the mean standard deviation RF, the expiratory time (Te), the inspiratory time (Ti) , the respiratory cycle duration (Ttot), the peak airway pressure (Ppeak) and the mean airway pressure over the monitoring The time toz, which is, for example, two minutes, takes place in the evaluation unit 4. This information is queried by the respirator 8 or calculated on the basis of the respiratory flow and respiratory signal. The actual state is determined, where iCV stands for the measured actual variability of a parameter.
Der Kontroller 1 geht dann über zum Schritt 5.1.The controller 1 then proceeds to step 5.1.
Schritt 5.1: Der Vergleich des gemessenen Mittelwertes VTMI, VTM2, VTM3, VTM4, VTMÖ des Atemhubvolumens mit der vom Bediener angegebenen Untergrenze Vru, die für einen Erwachsenen mit 1,70 m Körpergröße beispielsweise 420 ml betragen kann, erfolgt in der Vergleichseinheit 5. Wird diese Bedingung erfüllt, geht der Kontroller 1 über zum Schritt 6.0, der in der Entscheidungseinheit 6 stattfindet.Step 5.1: The comparison of the measured mean value VTMI, V T M2, VTM 3 , V T M4, VTMÖ of the breath volume with the operator-specified lower limit Vru, which may be 420 ml for an adult with a height of 1.70 m, takes place in the comparison unit 5. If this condition is met, the controller 1 goes to step 6.0, which takes place in the decision unit 6.
Schritt 6.0: Der adaptive Unterstützungsdruck PASB wird um eine Unterstützungsdruckdifferenz ΔPASB, die beispielsweise zwei CmH2O betragen kann, er- höht und der Kontroller 1 geht zum Schritt 7.0, der in der Sendeeinheit 7 stattfindet, wobei das dort erhaltene Signal an das Beatmungsgerät 8 übermittelt wird.Step 6.0: The adaptive assist pressure P AS B is increased by a support pressure difference ΔPA S B, which may be, for example, two CmH 2 O and the controller 1 goes to step 7.0, which takes place in the transmission unit 7, wherein the signal received there is transmitted to the ventilator 8.
Ist das Signal des Schrittes 5.1 negativ, so wird zum Schritt 5.2 in der Vergleichseinheit 5 übergegangen. Schritt 5.2: Der Vergleich des gemessenen Mittelwertes VTM des Atemhubvolumens mit der vom Bediener angegebenen Obergrenze Vτo, die für einen Erwachsenen mit 1 ,70 m Körpergröße beispielsweise 560 ml betragen kann, findet in der Vergleichseinheit 5 statt. Wird diese Bedingung erfüllt, geht der Kontroller 1 über zum Schritt 6.1 , der in der Entscheidungseinheit 6 stattfindet. Schritt 6.1: Der Unterstützungsdruck PASB wird um eine Unterstützungsdruckdifferenz ΔPASB, die beispielsweise zwei CmH2O beträgt, reduziert und der Kontroller 1 geht über zum Schritt 7.0, der in der Sendeeinheit 7 stattfindet. Schritt 5.3: Der Vergleich des gemessenen Variationskoeffizienten CWT des Atemhubvolumens Vτ mit der vom Bediener angegebenen Untergrenze CVUVTM des Variationskoeffizienten des Atemhubvolumens, die für einen Erwachsenen beispielsweise 20 % betragen kann. Wird diese Bedingung erfüllt, geht der Kontroller 1 zum Schritt 6.21. Schritt 6.21: Der Kontroller 1 berechnet koeffizienten bezogen die zusätzlich zu erzeugende, externe Variabilität CVΘPASB bezüglich des Unterstützungsdrucks PASB anhand von Entscheidungsregeln, wobei die zusätzlich zu erzeugende, externe Variabilität CVe eine Funktion von CW1-, CVRF, CVTi/Ttot, CVTi, CVTe, mittlerer VTM, mittlere RF mit CVe = f(CWτ, CVRF, CVTi/Ttot, CVTi, CVTe, mittlerer VTM, mittlere RF) ist. Beispielsweise kann die einfache Funktion der extrin- sischen Variabilität CVe = sCWτ - iCWτ als Differenz der SOLL-Variabilität SCWT und der IST-Variabilität iCWτ verwendet werden. Der Kontroller 1 geht zum Schritt 6.22. Schritt 6.22: Die neue, zu erzeugende, externe Variabilität CVPASB mit CVPASB neu wird als die letzte CVPASB gegenüber CVPAsBait plus CVe mit Gleichung CVPASBneu - CVPASBait + CVe berechnet und die neue Sequenz von Unterstüt- zungsdruck-PAsB-Werten an die Beatmungseinrichtung 9 geschickt, welches diese unter Überwachung des Kontrollers 1 durchführt. Der Kontroller 1 geht zum Schritt 7.0.If the signal of step 5.1 is negative, the procedure advances to step 5.2 in the comparison unit 5. Step 5.2: The comparison of the measured mean value VTM of the breath volume with the upper limit Vτo specified by the operator, which may be 560 ml for an adult of 1.70 m height, takes place in the comparison unit 5. If this condition is met, the controller 1 proceeds to step 6.1, which takes place in the decision unit 6. Step 6.1: The assist pressure P A SB is reduced by a assist pressure difference ΔPASB, which is, for example, two CmH 2 O, and the controller 1 proceeds to step 7.0, which takes place in the transmission unit 7. Step 5.3: The comparison of the measured variation coefficient CWT of the breath volume V τ with the operator-specified lower limit CVUVTM of the coefficient of variation of the breath volume, which may be 20% for an adult, for example. If this condition is satisfied, the controller 1 goes to step 6.21. Step 6.21: The controller 1 computes the additional external variability CVΘPA S B to be generated with respect to the assist pressure PASB based on decision rules, the additional external variability CVe to be generated being a function of CW 1 , CVRF, CVTi / Ttot, CVTi , CVTe, V TM medium, medium with RF CVe = f (CW τ, CVRF, CVTI / Ttot, CVTI, CVTe, medium VTM, average RF) is. For example, the simple function of extrinsic variability CVe can SCW = τ - τ ICW be used as the difference in target variability SCWT and the actual variability ICW τ. The controller 1 goes to step 6.22. Step 6.22: The new external variability CVPA S B to be generated with CVPA S B new is calculated as the last CVPASB against CVP A s B a i t plus CVe with equation CVPASBnew - CVPASBait + CVe and the new sequence of support pressure P A s B values sent to the ventilation device 9, which performs this under the control of the controller 1. The controller 1 goes to step 7.0.
Schritt 5.4: Der Vergleich der gemessenen Variabilität des Atemhubvolumens Vτ mit der vom Bediener angegebenen Obergrenze CV0VTM des Variationskoeffizienten des Atemhubvolumens Vr, die für einen Erwachsenen beispielsweise 30 % betragen kann, erfolgt in der Vergleichseinheit 5. Wird diese Bedingung er- füllt, geht der Kontroller 1 über zum Schritt 6.31.Step 5.4: The comparison of the measured variability of the breath volume V τ with the operator-specified upper limit CV 0 V T M of the coefficient of variation of the breath volume Vr, which may be 30% for an adult, for example, takes place in the comparison unit 5. If this condition is met fills, the controller 1 goes to step 6.31.
Schritt 6.31: Der Kontroller 1 berechnet koeffizientenbezogen die abzuziehende Variabilität in PASB (CVe) anhand von Entscheidungsregeln, wobei CVe = f(CWτ, CVRF, CVTi/Ttot, CVTi, CVTe, mittlerer VTM, mittlere RF). Beispielsweise kann die einfache Funktion CVe = |sCWτ - iCWτ| verwendet werden. Der Kontroller 1 geht über zum Schritt 6.32, der in der Entscheidungseinheit 6 durchgeführt wird.Step 31.6: calculated The controller 1, the subtracted variability coefficient based in PA S B (CVE) based on decision rules, wherein CVe = f (CW τ, CVRF, CVTI / Ttot, CVTI, CVTe, average V TM, average RF). For example, the simple function CVe = | sCW τ - iCW τ | be used. The controller 1 proceeds to step 6.32, which is performed in the decision unit 6.
Schritt 6.32: Die neue zu erzeugende, externe Variabilität CVPASB mit CVPASBneu wird als die letzte CVPASB gegenüber CVPASBait minus CVe nach Gleichung CVPASBΠΘU = CVPASBait- Cve berechnet, wobei Minima für CVe und CVPASB fest- gelegt werden, beispielsweise 0% oder 5% und die neue Sequenz von Unter- stützungsdruck-PASB-Werten an das Beatmungsgerät 8 geschickt, welches diese unter Überwachung des Kontrollers 1 durchführt. Der Kontroller 1 geht über zum Schritt 7.0. Schritt 7.0: Der Kontroller 1 sendet die neu berechneten Mittelwerte VTMS des Atemhubvolumens und die mittleren Standardabweichungen des Unterstützungsdrucks PASB zum Beatmungsgerät 8.Step 6.32: The new external variability CVPASB with CVPASBneu to be generated is calculated as the last CVPASB versus CVPASBait minus CVe according to the equation CVPASB Π Θ U = CVPASBait- Cve, where minima for CVe and CVPASB are set, for example 0% or 5 % and the new sequence of support pressure PASB values sent to the respirator 8, which performs this under the control of the controller 1. The controller 1 goes to step 7.0. Step 7.0: The controller 1 transmits the newly calculated average values VTM S of the breath lift volume and the mean standard deviations of the assist pressure PASB to the ventilator 8.
Zusammenfassend erfolgt in dem Kontroller 1 eine Anpassung der extrinsischen Variabilität des Unterstützungsdruckes PASB an die intrinsische Variabilität des Patienten mit gespeicherten programmtechnischen Mitteln, wobei die Variabilität des Atemmusters für die Regelung der assistierten Spontanatmung vorgesehen ist. In summary, in the controller 1, the extrinsic variability of the assist pressure PA S B is adjusted to the intrinsic variability of the patient with stored program resources, the variability of the breathing pattern being provided for assisted spontaneous breathing control.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Kontroller1 controller
2 respiratorisches System2 respiratory system
3 Regelstrecke 4 Auswerteeinheit3 controlled system 4 evaluation unit
5 Vergleichseinheit5 comparison unit
6 Entscheidungseinheit6 decision unit
7 Sendeeinheit7 transmission unit
8 Beatmungsgerät 9 Beatmungseinrichtung8 Ventilator 9 Ventilation device
10 Beatmungsanschluss10 ventilation connection
11 Atemmuster11 breathing patterns
111 Atemmuster111 breathing pattern
112 Atemmuster 113 Atemmuster112 Breathing Patterns 113 Breathing Pattern
114 Atemmuster114 breathing patterns
115 Atemmuster115 breathing patterns
116 Atemmuster116 breathing patterns
VT Atemhubvolumen VTM Mittelwert des AtemhubvolumensVT breath lift volume VTM Average breath lift volume
VTU Untergrenze des mittleren AtemhubvolumenVTU Lower limit of the mean breath volume
Vτo Obergrenze des mittleren AtemhubvolumenVτo Upper limit of the mean breath volume
Vτo - VTU Atemhubvolumen-ZielbereichVτo - VTU breath lift volume target range
X1 erster Zustand X2 zweiter ZustandX 1 first state X 2 second state
X3 dritter ZustandX 3 third state
X4 vierter ZustandX 4 fourth state
X5 fünfter Zustand t Zeit tuz ÜberwachungszeitX 5 fifth state t time tuz monitoring time
PASB UnterstützungsdruckPASB support pressure
CV VariationskoeffizientCV coefficient of variation
CVi intrinsische Variabilität CVe extrinsische Variabilität sCV SOLL-Variabilität iCV IST-VariabilitätCVi intrinsic variability CVe extrinsic variability sCV DESIGN variability iCV IS variability
CVPASB externe Variabilität des Unterstützungsdruckes RF mittlere StandardabweichungCVPA S B external variability of the support pressure RF mean standard deviation
Te exspiratorische ZeitTe expiratory time
Ti inspiratorische ZeitTi inspiratory time
Ttot AtemzyklusdauerTtot respiratory cycle duration
Ppeak Atemwegsspitzendruck ΔPASB UnterstützungsdruckdifferenzPpeak airway peak pressure ΔPASB support pressure difference
CVUVT Untergrenze des Variationskoeffizienten des AtemhubvoiumensCVUVT Lower limit of the coefficient of variation of the respiratory stroke
CV0VT Obergrenze des Variationskoeffizienten des Atemhubvolumens CV 0 VT Upper limit of the coefficient of variation of the breath volume

Claims

Patentansprüche claims
1. Kontroller (1) für Beatmungsgeräte (8) zur Regelung einer variablen Druckunterstützungsbeatmung, die auf der Variabilität eines respiratorischen Sys- tems (2) beruht, wobei dabei das respiratorische System (2) in Form eines1. controller (1) for ventilators (8) for controlling a variable pressure assist ventilation based on the variability of a respiratory system (2), wherein the respiratory system (2) in the form of a
Subjekts (PO mit der intrinsischen Variabilität des Atemhubvolumens (Vτ) und einer Atemfrequenz versehen ist, enthaltend Eigenschaften des respiratorischen Systems (2) und die Beatmungsarbeit, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontroller (1) in der Lage ist, die Variabilität in Form von Schwankungen (ΔVγ) des Atemhubvolumens (Vr) bezogen auf einen Mittelwert (VTM) und den zugehörigen Mittelwert (VTM) ZU vorgegebenen Atemhubvolumenwerten in einem vorgegebenen Atemhubvolumen-Zielbereich (VTO-Vτu) zu führen, während ein Druckunterstützungswert (PASB) anliegt, um den vorge- gebenen Atemhubvolumen-Zielbereich (VTO-VTU) gemäß den mechanischenSubject (PO is provided with the intrinsic variability of the breath volume (V τ ) and a respiratory rate, containing characteristics of the respiratory system (2) and the ventilation work, characterized in that the controller (1) is able, the variability in the form of Variations (ΔVγ) of the breath lift volume (Vr) with respect to a mean value (VTM) and associated mean value (VTM) to predetermined breath lift volume values in a predetermined breath lift volume target range (V TO -Vτu) while maintaining a pressure assist value (PA S B) to the preset breath-lift volume target area (VTO-VTU) according to the mechanical
Eigenschaften des respiratorischen Systems (2) und der Variabilität des Atemmusters (111 , 113, 114, 115, 116) zu erreichen, wobei der Kontroller (1) aus folgenden Bestandteilen besteht:Achieving characteristics of the respiratory system (2) and the variability of the breathing pattern (111, 113, 114, 115, 116), wherein the controller (1) consists of the following components:
- einer Auswertungseinheit (4) zur Erhebung der Eigenschaften des Atem- musters (111, 113, 114, 115, 116),an evaluation unit (4) for ascertaining the properties of the breath pattern (111, 113, 114, 115, 116),
- einer Vergleichseinheit (5) zur Testung der Einhaltung von vorgegebenen Grenzen (Vτo, Vγu) innerhalb eines Atemhubvolumen-Zielbereiches (VTO- VTU) in Bezug auf einen Mittelwert (VTM) oder einer mittleren Standardabweichung (RF) des Atemhubvolumens (VT); - einer Entscheidungseinheit (6) mit vorgegebenen Entscheidungsalgorithmen, welche zu einer Anpassung des Mittelwertes (VTM) oder der mittleren Standardabweichung (RF) des Unterstützungsdruckwertes (PASB) führen, und- a comparison unit (5) for testing compliance with predetermined limits (Vτo, Vγu) within a breath volume target area (VTO-VTU) with respect to a mean value (V T M) or a mean standard deviation (RF) of the breath volume (VT) ; - A decision unit (6) with predetermined decision algorithms, which lead to an adjustment of the mean value (VTM) or the mean standard deviation (RF) of the assist pressure value (PASB), and
- einer Sendeeinheit (7) mit vorgegebenen komplexen Verteilungen von Un- terstützungsdruckwerten (PASB), welche einzeln oder als paketartige Serie zum Beatmungsgerät (8) gesendet werden, wobei die Komplexität irreguläre Schwankungen des Drucks um einen Mittelwert darstellt. a transmitter unit (7) with predetermined complex distributions of assist pressure values (PASB), which are sent individually or as a packet-like series to the respirator (8), the complexity representing irregular fluctuations of the pressure around an average value.
2. Kontroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zugehörige Beatmungsgerät (8) aus einer Beatmungseinrichtung (9) und einem an die Beatmungseinrichtung (9) angeschlossenen Beat- mungsanschluss (10) besteht, wobei der Kontroller (1) dem Beatmungsgerät2. Controller according to claim 1, characterized in that the associated ventilator (8) consists of a ventilation device (9) and a ventilation device (9) connected to the respiratory connection (10), wherein the controller (1) the ventilator
(8) extern oder intern zugeordnet ist.(8) is assigned externally or internally.
3. Kontroller nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kontroller (1) in eine Regelstrecke (3) eingebunden ist, wobei die Informationen zu Eigenschaften des Atemmusters (111 , 113, 114, 115, 116) abgefragt und die Änderung der Einstellungen des Modus der variablen Druckunterstützungsbeatmung - des NPSV-Modus - in Form von Unterstüt- zungsdruck-PASB-Sequenzen mit vordefinierten Verteilungen, wie z.B. einer Normalverteilung mit festgelegtem Mittelwert und festgelegter mittlerer Standardabweichung, anhand des Entscheidungsalgorithmus in der Entscheidungseinheit (6) vom Kontroller (1) am Beatmungsgerät (8) vorgenommen werden.3. Controller according to claim 1, characterized in that the controller (1) in a controlled system (3) is involved, wherein the information on properties of the breathing pattern (111, 113, 114, 115, 116) queried and the change of the settings of Variable pressure assist ventilation mode - the NPSV mode - in the form of assist pressure P AS B sequences with predefined distributions, such as a fixed mean normal distribution and a fixed mean standard deviation, using the decision algorithm in the decision unit (6) from the controller ( 1) on the ventilator (8).
4. Kontroller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Subjekt (2) über den Beatmungsanschluss (10) an das Beatmungsgerät (8) angeschlossen ist und eine intrinsische Variabilität (CVi) aufweist, wobei aus der SOLL-Variabilität (sCV) der Parameter des Atem- musters und der am Subjekt (2) erhobenen IST-Variabilität (iCV) des Atemmusters im Kontroller (1) anhand von Entscheidungsregeln die externe Variabilität (CVPASB) des Unterstützungsdruckes (PASB) berechnet wird.4. A controller according to claim 1, characterized in that the subject (2) via the breathing port (10) to the ventilator (8) is connected and an intrinsic variability (CVi), wherein from the desired variability (sCV) of the parameters of the breath pattern and the actual variability (iCV) of the breathing pattern in the controller (1), which is determined on the subject (2), is calculated by means of decision rules the external variability (CVPA S B) of the assist pressure (PASB).
5. Verfahren zur Regelung einer variablen Druckunterstützungsbeatmung mit- tels eines einem Beatmungsgerät (8) zugeordneten Kontrollers (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anpassung der extrinsischen Variabilität des Unterstützungsdruckes (PASB) an die intrinsische Variabilität des an das Beatmungsgerät (8) angeschlossenen Subjektes (2) durchgeführt wird, wobei die Variabilität des Atemmusters (111, 113, 114, 115, 116) für die Regelung der assistierten Spontanatmung vorgesehen wird.5. A method for controlling a variable pressure assist ventilation by means of a ventilator (8) associated controller (1) according to claim 1, characterized in that the adaptation of the extrinsic variability of the assist pressure (PASB) to the intrinsic variability of the subject (2) connected to the respirator (8) is carried out, the variability of the respiratory pattern (111, 113, 114, 115, 116) being used to control the assisted spontaneous breathing is provided.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in mehreren folgenden vorgegebenen Überwachungszeiten (tozi, toza, toz3, toz4, tüzs) anhand von auftretenden und vom Kontroller (1) registrierten Zuständen (Xi, Xz, X3, X4, X5) das Beatmungsgerät (8) mit dem Kontroller (1) nach einer Regelstrecke (3) betrieben wird.6. The method according to claim 5, characterized in that in several subsequent predetermined monitoring times (tozi, toza, toz3, toz4, tüzs) on the basis of occurring and the controller (1) registered states (Xi, Xz, X 3 , X 4 , X 5 ) the ventilator (8) with the controller (1) after a controlled system (3) is operated.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem auftretenden Zustand (Xi) der Mittelwert (VTMI) des Atemhubvolumens (111) sich während der ersten Überwachungszeit (tozi) im vorgegebenen Minutenbereich zunächst oberhalb der Obergrenze (Vτo) des Atemhubvolumen-Zielbereiches (Vτo-Vτu) befindet, wobei dadurch, dass der Mittelwert (VTM-I) außerhalb der Obergrenze (Vχo) des Atemhubvolumens7. The method according to claim 6, characterized in that in an occurring state (Xi) of the mean value (V T MI) of Atemhubvolumens (111) during the first monitoring time (TOZI) in the predetermined minute range initially above the upper limit (Vτo) of Atemhubvolumen Target range (Vτo-Vτu), wherein the fact that the mean value (VTM-I) outside the upper limit (Vχo) of Atemhubvolumens
(111) liegt, durch den Kontroller (1) eine Senkung des Unterstützungsdruckwertes (PASB) erfolgt.(111), the controller (1) reduces the assist pressure value (PASB).
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem auftretenden Zustand (X2) nach Senkung des Unterstützungsdruckwertes (PASB) durch den Kontroller (1) ein Mittelwert (VTM2) des Atemhubvolumens (113) erreicht wird, welcher während der zweiten Überwachungszeit (tüz2) im vorgegebenen Minutenbereich innerhalb des Atem- hubvolumen-Zielbereiches (Vro-Vru) liegt.8. The method according to claim 6, characterized in that in an occurring state (X 2 ) after lowering the support pressure value (PASB) by the controller (1) an average value (V T M2) of the breath volume (113) is reached, which during the second monitoring time (tz 2 ) within the specified minute range within the respiratory stroke volume target range (Vro-Vru).
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem auftretenden Zustand (X3) in einer dritten Überwachungszeit (tüz3) der Mittelwert (VTM3) des Atemhubvolumens (114) zwar innerhalb des Atemhubvolumen-Zielbereiches (VTo-VTu) bleibt, aber durch eine vom Kontroller (1) initiierte Erhöhung der externen Variabilität (CVPASB) des Unter- Stützungsdruckes (PASB) vergrößern sich die absoluten Werte der Maxima und Minima des Atemhubvolumens (114), wobei die Spitzen der Maxima des Atemhubvolumens (114) die Obergrenze (Vτo) überschreiten.9. The method according to claim 6, characterized that in an occurring state (X 3 ) in a third monitoring time (tüz3), the mean value (V T M3) of Atemhubvolumens (114) while within the Atemhubvolumen target range (V T T TV T ) remains, but by one of the controller (1 Increasing the external variability (CVPA S B) of the sub-tributary pressure (PASB) increases the absolute values of the maximum and minimum breath capacity (114), with the peaks of the maximum breath volume (114) exceeding the upper limit (Vτo).
10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem auftretenden Zustand (X4) während einer vierten Überwachungszeit (tüz-O die vergrößerten Atemhubvolumen-Amplitudenwerte bei Senkung des Unterstützungsdruckes (PASB) nahezu beibehalten werden, aber der Mittelwert (VTNU) über die Obergrenze (Vτo) angehoben wird.10. The method according to claim 6, characterized in that in an occurring state (X 4 ) during a fourth monitoring time (tüz-O the increased Atemhubvolumen amplitude values with lowering of the support pressure (PASB) are almost maintained, but the average value (VTNU) over the upper limit (Vτo) is raised.
11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem auftretenden Zustand (X5) in einer fünften Überwachungszeit tozδ der Atemhubvolumen-Zielbereich (VTO-VTU) für den Mittelwert (VTMS) des Atemhubvolumens (116) bei den etwa gleichen Atemhubvolumen-11. The method according to claim 6, characterized in that in an occurring state (X 5 ) in a fifth monitoring time tozδ the Atemhubvolumen target area (VT O -VTU) for the mean (VTMS) of the Atemhubvolumens (116) at about the same Atemhubvolumen -
Amplitudenwerten nicht überschritten wird, wobei die Variabilität des Atemhubvolumens (VT) deshalb durch die Variabilität der inspiratorischen Anstrengung beeinflusst wird, da ein variabler Unterstützungsdruckwert (PASB) erzeugt wird und nunmehr der Kontroller (1) derart in der Lage ist, den Mit- telwert (VTM(0) des Atemhubvolumens (Vτ) zu justieren und die Variabilität des Atemmusters (111 , 113, 114, 115, 116) durch den Kontroller (1) zu beeinflussen, wodurch eine Anpassung des Gasaustausches und der lungenmechanischen Eigenschaften in dem Beatmungsgerät (8) durch den Kontroller (1) erreicht wird.Amplitude values are not exceeded, the variability of the breath volume (VT) is therefore influenced by the variability of the inspiratory effort, since a variable assist pressure value (PASB) is generated and the controller (1) is now able to determine the mean ( V T M (0) of the breath volume (V τ ) to adjust and the variability of the breathing pattern (111, 113, 114, 115, 116) by the controller (1) to influence, whereby an adjustment of the gas exchange and the lung mechanical properties in the Ventilator (8) is achieved by the controller (1).
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass aus den absolvierten Anpassungen der stabile fünfte Zustand (X5) im Rechteck zwischen dem Atemhubvolumen-Zielbereich (VTo-VTu) und den beiden prozentual festgelegten Grenzen (CVUVT, CVOVT) des Variationskoeffizienten des Atemhubvolumens (VT) erreicht wird.12. The method according to claim 11, characterized from the completed adjustments, the stable fifth state (X 5 ) in the rectangle between the breath volume target area (V T oV T u) and the two percentage limits (CVUVT, CV O V T ) of the coefficient of variation of the breath volume (VT) is achieved ,
13. Verfahren nach Anspruch 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es mittels installierter programmtechnischer Mittel im Kontroller (1) bezogen auf die in Reihenfolge absolvierten Zustandsphasen (Xi, X2, X3, X4, X5) in den Funktionseinheiten (4, 5, 6, 7) des Kontrollers (1) in mehreren13. The method according to claim 5 to 12, characterized in that it by means of installed program engineering means in the controller (1) based on the completed in order state phases (Xi, X 2 , X 3 , X 4 , X 5 ) in the functional units (4 , 5, 6, 7) of the controller (1) in several
Schritten durchgeführt wird:Steps is performed:
- Schritt 4.0 : Die Auswertung der Eigenschaften des jeweiligen Atemmusters (111, 113, 114, 115, 116) im Sinne ihrer statistischen Beschreibung mit dem Mittelwert (VTM) und der mittleren Standardabweichung (RF), der exspiratorischen Zeit (Te), der inspiratorischen Zeit (Ti), der Atemzyklusdauer (Ttot), dem Atemwegsspitzendruck (Ppeak) und dem mittleren Atemwegsdruck über die Überwachungszeit (toz) erfolgt in der Auswertungseinheit (4), wobei die Informationen vom Beatmungsgerät (8) abgefragt bzw. anhand des Atemfluss- und Atemwegsignals berechnet werden, wobei der IST-Zustand festgestellt wird und wobei (iCV) für die gemessene- Step 4.0: The evaluation of the characteristics of the respective breathing pattern (111, 113, 114, 115, 116) in terms of their statistical description with the mean (VTM) and the mean standard deviation (RF), the expiratory time (Te), the inspiratory Time (Ti), the respiratory cycle duration (Ttot), the peak airway pressure (Ppeak) and the mean airway pressure over the monitoring time (TOZ) takes place in the evaluation unit (4), wherein the information from the ventilator (8) queried or based on the respiratory flow and Airway signal are calculated, wherein the actual state is detected and where (iCV) for the measured
IST-Variabilität eines Parameters steht,IS variability of a parameter,
- Schritt 5.1: Der Vergleich der gemessenen Mittelwerte (VTMI , VΠVE, VTMS, VTM4, VTMÖ) des Atemhubvolumens mit der vom Bediener angegebenen Untergrenze (VTU) erfolgt in der Vergleichseinheit (5), wobei bei Erfüllung die- ser Bedingung der Kontroller (1) zum Schritt 6.0 übergeht, der in der Entscheidungseinheit (6) stattfindet,- Step 5.1: The comparison of the measured mean values (VTMI, VΠVE, VTMS, VTM4, VTM Ö ) of the breath lift volume with the operator-specified lower limit (VTU) is carried out in the comparison unit (5), whereby, when this condition is fulfilled, the controller ( 1) proceeds to step 6.0, which takes place in the decision unit (6),
- Schritt 6.0: Der adaptive Unterstützungsdruck (PASB) wird um eine Unterstützungsdruckdifferenz (ΔPASB) erhöht und der Kontroller (1) geht zum Schritt 7.0, der in der Sendeeinheit (7) stattfindet, wobei das dort erhaltene Signal an das Beatmungsgerät (8) übermittelt wird, wobei, falls das Signal des Schrittes 5.1 negativ ist, zum Schritt 5.2 in der Vergleichseinheit (5) übergegangen wird, - Schritt 5.2: Der Vergleich des jeweils gemessenen Mittelwertes (VΓM) des Atemhubvolumens mit der vom Bediener angegebenen Obergrenze (Vτo) findet in der Vergleichseinheit (5) statt, wobei bei Erfüllung dieser Bedingung der Kontroller (1) zum Schritt 6.1 übergeht, der in der Entscheidungs- einheit (6) stattfindet,Step 6.0: The adaptive assist pressure (PA S B) is increased by an assist pressure difference (ΔPASB) and the controller (1) goes to step 7.0 which takes place in the transmitting unit (7), the signal received therefrom being sent to the respirator (8 ), wherein if the signal of step 5.1 is negative, proceeding to step 5.2 in the comparison unit (5), Step 5.2: The comparison of the respectively measured average value (VΓM) of the breath lift volume with the upper limit (Vτo) specified by the operator takes place in the comparison unit (5), whereby upon fulfillment of this condition the controller (1) proceeds to step 6.1, which in the decision-making unit (6) takes place,
- Schritt 6.1: Der Unterstützungsdruck (PASB) wird um eine Unterstützungsdruckdifferenz (ΔPASB) reduziert und der Kontroller (1) geht über zum Schritt 7.0, der in der Sendeeinheit (7) stattfindet,Step 6.1: The assist pressure (PA S B) is reduced by an assist pressure difference (ΔPASB) and the controller (1) proceeds to step 7.0, which takes place in the transmission unit (7),
- Schritt 5.3: Es erfolgt ein Vergleich des gemessenen Variationskoeffizien- ten (CWT) des Atemhubvolumens (VT) mit der vom Bediener angegebenen Untergrenze (CVUVT) des Variationskoeffizienten des Atemhubvolumens, wobei bei Erfüllung dieser Bedingung der Kontroller (1) zum Schritt 6.21 übergeht,Step 5.3: A comparison is made of the measured coefficient of variation (CWT) of the breath volume (VT) with the operator-specified lower limit (CVUVT) of the coefficient of variation of the breath volume, in which case the controller (1) passes to step 6.21,
- Schritt 6.21: Der Kontroller (1) berechnet koeffizientenbezogen die zusätz- lieh zu erzeugende, externe Variabilität (CVePAsε) bezüglich des Unterstützungsdrucks (PASB) anhand von Entscheidungsregeln, wobei die zusätzlich zu erzeugende, externe Variabilität (CVe) eine Funktion von (CWT) CVRF, CVTi/Ttot, CVTi, CVTe, mittlerer VTM, mittlere RF) mit CVe = f(CWτ, CVRF, CVTi/Ttot, CVTi, CVTe, mittlerer VTM, mittlere RF) ist, wobei eine einfache Funktion der extrinsischen Variabilität CVe = SCWT - iCWr alsStep 6.21: The controller (1) calculates coefficient-related the external variability (CVePAsε) to be generated with respect to the support pressure (PA S B) by means of decision rules, wherein the additional external variability (CVe) to be generated is a function of ( CW T) CVRF, CVTI / Ttot, CVTI, CVTe, average V TM, average RF) with CVe = f (CW τ, CVRF, CVTI / Ttot, CVTI, CVTe, average V TM, average RF), wherein a simple Function of extrinsic variability CVe = SCWT - iCWr as
Differenz der SOLL-Variabilität (sCWτ) und der IST-Variabilität (iCWτ) verwendbar ist und der Kontroller (1) zum Schritt 6.22 übergeht,Difference of the desired variability (sCW τ ) and the actual variability (iCW τ ) is usable and the controller (1) goes to step 6.22,
- Schritt 6.22: Die koeffizientenbezogene neue, zu erzeugende, externe Variabilität (CVPASB) mit (CVPASBneu) wird als die letzte (CVPASB) gegenüber CVPAsBait plus CVe mit Gleichung CVPAsBneu = CVPAsBait + CVe berechnet und die neue Sequenz von Unterstützungsdruck-PASB-Werten an die Beatmungseinrichtung (9) geschickt, welches diese unter Überwachung des Kontrollers (1) durchführt und der Kontroller (1) zum Schritt 7.0 übergeht,Step 6.22: The coefficient-related new external variability (CVPASB) to be generated with (CVPASBnew) is calculated as the last (CVPASB) against CVP A sBait plus CVe with equation CVP A sBnew = CVP A sBait + CVe and the new sequence of Support pressure P A S B values sent to the ventilation device (9), which performs these under supervision of the controller (1) and the controller (1) goes to step 7.0,
- Schritt 5.4: Der Vergleich der gemessenen Variabilität des Atemhubvolu- mens (Vτ) mit der vom Bediener angegebenen Obergrenze (CV0VT) des- Step 5.4: The comparison of the measured variability of the breath volume (V τ ) with the operator's upper limit (CV 0 VT)
Variationskoeffizienten des Atemhubvolumens (VT) erfolgt in der Vergleichseinheit (5), wobei bei Erfüllung dieser Bedingung der Kontroller (1) zum Schritt 6.31 übergeht, - Schritt 6.31: Der Kontroller (1) berechnet koeffizientenbezogen die abzuziehende Variabilität in PASB (CVe) anhand von Entscheidungsregein, wobei CVe = f(CWτ, CVRF, CVTi/Ttot, CVTi, CVTe, mittlerer VTM, mittlere RF), wobei als die einfache Funktion CVe = |sCWτ - iCWτ| verwendbar ist und der Kontroller (1) geht über zum Schritt 6.32, der in der Entschei- dungseinheit( (6) durchgeführt wird,Coefficient of variation of the breath volume (VT) in the comparison unit (5), upon fulfillment of this condition, the controller (1) goes to step 6.31, - Step 31.6: The controller (1) calculates coefficients based the subtracted variability in PASB (CVE) based on Entscheidungsregein wherein CVe = f (CW τ, CVRF, CVTI / Ttot, CVTI, CVTe, average V TM, average RF), wherein as the simple function CVe = | sCW τ - iCWτ | is usable and the controller (1) goes to step 6.32, which is performed in the decision unit ((6),
- Schritt 6.32: Die koeffizientenbezogene, neue, zu erzeugende, externe Variabilität (CVPASB) mit CV PASBneu wird als die letzte (CVPASB) gegenüber CVPAsBait minus CVe nach Gleichung CVPAsBneu = CVPAsBatt - Cve berech- net, wobei Minima für (CVe) und (CVPASB) festgelegt werden und wobei die neue Sequenz von Unterstützungsdruck-PAsB-Werten an das Beatmungsgerät (8) geschickt wird, welches diese unter Überwachung des Kontrollers (1) durchführt und der Kontroller (1) geht über zum Schritt 7.0,Step 6.32: The coefficient-related new external variability (CVPASB) with CV PASBnew is calculated as the last (CVPASB) against CVP A sBait minus CVe according to the equation CVP A sBnew = CVP A sBatt - Cve, where minima for (CVe) and (CVPASB) and wherein the new sequence of assist pressure P A s B values is sent to the respirator (8) which it performs under supervision of the controller (1) and the controller (1) goes via to step 7.0,
- Schritt 7.0: Der Kontroller (1) sendet die neu berechneten Mittelwerte (VTMS) des Atemhubvolumens und die mittleren Standardabweichungen des Unterstützungsdrucks (PASB) zum Beatmungsgerät (8). - Step 7.0: The controller (1) sends the newly calculated mean values (V T M S ) of the breath volume and the mean standard deviation of the assist pressure (PASB) to the ventilator (8).
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