Система и способ обнаружения наступления сна у пациента на основании восприимчивости к дыхательным стимулам
Группа изобретений относится к медицинской технике. Система для обнаружения перехода пациента от бодрствования ко сну содержит генератор давления для подачи в дыхательные пути пациента, датчик для формирования выходных сигналов, передающих информацию о давлении или расходе газовой смеси внутри или вблизи дыхательных путей пациента, процессор для исполнения программных модулей. Программные модули содержат управляющий модуль для управления генератором с целью создания дыхательных стимулов для сознательного изменения пациентом начала вдоха, расхода при выдохе или дыхательного объема, модуль согласования для определения согласования дыхания пациента с дыхательными стимулами. Упомянутое определение основано на выходных сигналах, сформированных датчиком, и дыхательных стимулах, создаваемых нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси. Модуль сна выполнен с возможностью определения, бодрствует или спит пациент. Определение основано на определении согласования дыхания пациента с дыхательными стимулами для пациента, выполненном модулем согласования. Раскрыты вариант системы и способ обнаружения перехода пациента ко сну. Изобретения обеспечивают снижение дискомфорта при засыпании. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Устройства, выполненные с возможностью проведения терапии пациента методом положительного давления в дыхательных путях, известны. Обычно упомянутые устройства применяют для поддержки дыхательных путей пациента во время сна, чтобы сократить или исключить приступы обструкции дыхательных путей (в дальнейшем обструктивные респираторные приступы) (например, апноэ) во сне. Один из недостатков, связанных с известными системами, заключается в том, что данные системы обычно доставляют дискомфорт до того, как пациент заснет. Хотя общепринятые системы обеспечивают механизмы для уменьшения данного дискомфорта, например медленное повышение давления, подаваемого в дыхательные пути пациента, данные системы могут сильно задерживать сон у пациента, если данные системы не задерживают терапию до времени после наступления сна.
Один аспект настоящего изобретения относится к системе, выполненной с возможностью обнаружения перехода пациента от бодрствования ко сну. В одном варианте осуществления система содержит устройство, по меньшей мере, один датчик и процессор. Устройство выполнено с возможностью формирования нагнетаемого потока дыхательной газовой смеси для доставки в дыхательные пути пациента. По меньшей мере, один датчик выполнен с возможностью формирования выходных сигналов, передающих информацию, имеющую отношение к, по меньшей мере, одному параметру газовой смеси внутри или вблизи дыхательных путей пациента. Процессор выполнен с возможностью исполнения компьютерных программных модулей, при этом компьютерные программные модули содержат управляющий модуль, модуль согласования и модуль сна. Управляющий модуль выполнен с возможностью управления устройством таким образом, что устройство регулирует, по меньшей мере, один параметр газовой смеси в нагнетаемом потоке дыхательной газовой смеси, чтобы создавать дыхательные стимулы для пациента. Модуль согласования выполнен с возможностью определения согласования дыхания пациента с дыхательными стимулами, создаваемыми нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси, при этом упомянутое определение основано на выходных сигналах, сформированных, по меньшей мере, одним датчиком, и дыхательных стимулах, создаваемых нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси. Модуль сна выполнен с возможностью определения, бодрствует или спит пациент, при этом упомянутое определение основано на определении согласования, выполняемом модулем согласования.
Другой аспект настоящего изобретения относится к способу обнаружения перехода пациента от бодрствования ко сну. В одном варианте осуществления способ содержит этап формирования нагнетаемого потока дыхательной газовой смеси для доставки в дыхательные пути пациента таким образом, что, по меньшей мере, один параметр газовой смеси в нагнетаемом потоке дыхательной газовой смеси регулируют для подведения дыхательных стимулов к пациенту; этап контроля, по меньшей мере, одного дыхательного параметра дыхания пациента; этап определения согласования дыхания пациента с дыхательными стимулами, создаваемыми нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси, при этом упомянутое определение основано на контролируемом, по меньшей мере, одном дыхательном параметре и стимулах, создаваемых нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси; и этап определения, бодрствует или спит пациент, причем упомянутое определение основано на определении согласования.
Еще один аспект изобретения относится к системе, выполненной с возможностью обнаружения перехода пациента от бодрствования ко сну. В одном варианте осуществления система содержит средство для формирования нагнетаемого потока дыхательной газовой смеси для доставки в дыхательные пути пациента таким образом, что, по меньшей мере, один параметр газовой смеси в нагнетаемом потоке дыхательной газовой смеси регулируют для подведения дыхательных стимулов к пациенту; средство для контроля, по меньшей мере, одного дыхательного параметра дыхания пациента; средство для определения согласования дыхания пациента с дыхательными стимулами, создаваемыми нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси, при этом упомянутое определение основано на контролируемом, по меньшей мере, одном дыхательном параметре и стимулах, создаваемых нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси; и средство для определения, бодрствует или спит пациент, причем упомянутое определение основано на определении согласования.
Приведенные и другие цели, признаки и характеристики настоящего изобретения, а также способы работы и функции сопутствующих элементов конструкции и сочетание частей и организации изготовления будут более понятны при изучении нижеследующего описания и прилагаемой формулы изобретения, со ссылками на сопутствующие чертежи, которые, вместе взятые, входят в состав настоящего описания и на которых одинаковые числовые позиции обозначают соответствующие части на различных фигурах. В одном варианте осуществления конструктивные компоненты, изображенные на упомянутых фигурах, вычерчены в масштабе. Однако следует четко понимать, что чертежи предназначены только для иллюстрации и описания, а не для ограничения изобретения. Кроме того, следует понимать, что конструктивные элементы, показанные или описанные для какого-то одного варианта осуществления в настоящем описании, можно также использовать в других вариантах осуществления. Однако следует четко понимать, что чертежи предназначены только для иллюстрации и описания и не предназначены для описания пределов изобретения. В контексте описания и формулы изобретения признак единственного числа содержит ссылки на множественное число, если контекст прямо не предписывает иначе.
Фиг.1 - изображение системы, выполненной с возможностью обнаружения перехода пациента от бодрствования ко сну, в соответствии с, по меньшей мере, одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - график потока внутри или вблизи дыхательных путей пациента, график состояния вдоха/выдоха пациента и график давления нагнетаемого потока дыхательной газовой смеси, доставляемого в дыхательные пути пациента, для подведения дыхательных стимулов к пациенту.
Фиг.3 - график потока внутри или вблизи дыхательных путей пациента, график состояния вдоха/выдоха пациента и график давления нагнетаемого потока дыхательной газовой смеси, доставляемого в дыхательные пути пациента, для подведения дыхательных стимулов к пациенту.
Фиг.4 - график частоты дыхания, когда пациент получает терапию посредством системы, выполненной с возможностью обнаружения перехода пациента от бодрствования ко сну, в соответствии с, по меньшей мере, одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.5 - представление способа обнаружения перехода пациента от бодрствования ко сну в соответствии с, по меньшей мере, одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.1 изображена система 10, выполненная с возможностью обнаружения перехода пациента 12 от бодрствования ко сну. Система 10 обеспечивает нагнетаемый поток дыхательной газовой смеси в дыхательные пути пациента 12 и регулирует, по меньшей мере, один параметр газовой смеси в нагнетаемом потоке дыхательной газовой смеси, чтобы создавать для пациента 12 дыхательные стимулы, которые стимулируют пациента 12 сознательно регулировать дыхание таким образом, чтобы изменять, по меньшей мере, один дыхательный параметр. По обнаруженному согласованию дыхания пациента 12 с дыхательными стимулами выполняется определение, бодрствует или спит пациент 12. В одном варианте осуществления система 10 может содержать устройство 14, электронное запоминающее устройство 16, пользовательский интерфейс 18, по меньшей мере, один датчик 20, процессор 22 и/или другие компоненты.
В одном варианте осуществления устройство 14 содержит устройство поддержки положительного давления. Устройство поддержки положительного давления широко известно и описано, например, в патенте США 6105575, в полном объеме включенном в настоящее описание путем отсылки. В данном варианте осуществления устройство 14 выполнено с возможностью доставки нагнетаемого потока дыхательной газовой смеси в дыхательные пути пациента 12.
Устройство 14 может быть выполнено с возможностью формирования нагнетаемого потока дыхательной газовой смеси в соответствии с, по меньшей мере, одним режимом. Неограничивающим примером одного из упомянутых режимов является постоянное положительное давление в дыхательных путях (CPAP). Режим CPAP применялся уже много лет и оказался полезным для стимуляции регулярного дыхания. Другим режимом формирования нагнетаемого потока дыхательной газовой смеси является положительное давление воздуха на вдохе (IPAP). Одним из примеров режима IPAP является двухуровневое положительное давление в дыхательных путях (BiPAP). В режиме BiPAP обеспечивают два уровня (высокий и низкий) положительного давления воздуха, подаваемого пациенту. Предполагается возможность других режимов формирования нагнетаемого потока дыхательной газовой смеси.
В общем, распределением временных интервалов высокого и низкого уровней управляют так, чтобы высокоуровневое положительное давление воздуха подавалось субъекту 12 во время вдоха, а низкоуровневое давление подавалось субъекту 12 во время выдоха. В традиционных устройствах поддержки положительного давления распределение временных интервалов высокого и низкого уровней давления координируют, чтобы обеспечить согласование с дыханием пациента 12, на основании обнаружения параметров газовой смеси, которые указывают, вдыхает или выдыхает пользователь в данный момент.
Нагнетаемый поток дыхательной газовой смеси доставляется в дыхательные пути пациента 12 через устройство 24 сопряжения с пациентом. Устройство 24 сопряжения с пациентом выполнено с возможностью передачи нагнетаемого потока дыхательной газовой смеси, сформированного устройством 14 в дыхательные пути пациента 12. По существу, устройство 24 сопряжения с пациентом содержит трубку 26 и сопрягающее приспособление 28. Трубка проводит нагнетаемый поток дыхательной газовой смеси к сопрягающему приспособлению 28, и сопрягающее приспособление 28 доставляет нагнетаемый поток дыхательной газовой смеси в дыхательные пути пациента 12. Некоторые примеры сопрягающего приспособления 28 могут содержать, например, эндотрахеальную трубку, назальную канюлю, трахеотомическую трубку, назальную маску, назальную/ротовую маску, лицевую маску, полнолицевую маску или другие сопрягающие приспособления, которые обеспечивают сообщение потока газовой смеси с дыхательными путями пациента. Настоящее изобретение не ограничено приведенными примерами и предполагает возможность доставки нагнетаемого потока дыхательной газовой смеси пациенту 12 с использованием любого устройства сопряжения с пациентом.
В одном варианте осуществления электронное запоминающее устройство 16 содержит электронный носитель информации, который сохраняет информацию средствами электроники. Электронный носитель информации электронного запоминающего устройства 16 может содержать какое-то одно или оба из системного запоминающего устройства, которое обеспечено интегрально (т.е. по существу, без возможности съема) с системой 10, и/или съемного запоминающего устройства, которое является съемно подключаемым к системе 10 через, например, порт (например, порт USB (универсальной последовательной шины), порт FireWire (стандарта IEEE 1394) и т.п.) или накопитель (например, дисковод и т.п.). Электронное запоминающее устройство 16 может содержать, по меньшей мере, какой-то один из оптически считываемых носителей информации (например, оптических дисков и т.п.), магнитно-считываемых носителей информации (например, магнитной ленты, жесткого магнитного диска, гибкого диска и т.п.), носителей информации на принципах сохранения электрических зарядов (например, электрически-стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM), оперативное запоминающее устройство (RAM) и т.п.), твердотельных носителей информации (например, флэш-накопитель и т.п.) и/или других электронно-считываемых носителей информации. Электронное запоминающее устройство 16 может хранить программно-реализованные алгоритмы, информацию, обнаруженную процессором 22, информацию, полученную посредством пользовательского интерфейса 18, и/или другую информацию, которая делает возможным надлежащее функционирование системы 10. Электронное запоминающее устройство 16 может быть (в целом или частично) отдельным компонентом в системе 10, или электронное запоминающее устройство 16 может быть обеспечено (в целом или частично) в виде интегральной части, по меньшей мере, одного другого компонента системы 10 (например, устройства 14, пользовательского интерфейса 18, процессора 22 и т.п.).
Пользовательский интерфейс 18 выполнен с возможностью обеспечения интерфейса между системой 10 и пациентом 12, посредством которого пациент 12 может вводить информацию и получать информацию в систему 10 или из нее. Данная возможность позволяет осуществлять обмен данными, результатами и/или командами и любыми другими передаваемыми элементами данных, в совокупности называемыми «информацией», между пациентом 12 и, по меньшей мере, чем-то одним из устройства 14, электронного запоминающего устройства 16 и/или процессора 22. Примеры интерфейсных устройств, пригодных для включения в состав пользовательского интерфейса 18, содержат клавишную панель, кнопки, переключатели, клавиатуру, ручки управления, рычаги управления, экран дисплея, сенсорный экран, динамики, микрофон, светоиндикатор, звуковой сигнализатор, принтер и/или другие устройства. В одном варианте осуществления пользовательский интерфейс 18 содержит множество отдельных интерфейсов. В одном варианте осуществления пользовательский интерфейс 18 содержит, по меньшей мере, один интерфейс, который обеспечен как неотъемлемая часть устройства 14.
Следует понимать, что в настоящем изобретении предполагается использование других, проводных или беспроводных, методов связи в качестве пользовательского интерфейса 18. Например, в настоящем изобретении предполагается, что пользовательский интерфейс 18 может быть объединен с интерфейсом съемного запоминающего устройства, обеспеченным электронным запоминающим устройством 16. В приведенном примере информацию можно загружать в систему 10 со съемного запоминающего устройства (например, интеллектуальной карты, флэш-накопителя, съемного диска и т.п.), что позволяет пользователю(ям) индивидуально приспосабливать исполнение системы 10. Другие примерные устройства и методы ввода, предназначенные для применения с системой 10 в качестве пользовательского интерфейса 18, содержат, но без ограничения перечисленным, порт RS-232, радиочастотную (РЧ) линию связи, инфракрасную (ИК) линию, модем (телефон, кабель или другое средство). Короче говоря, любой метод обмена информацией с системой 10 предусмотрен настоящим изобретением в качестве пользовательского интерфейса 18.
По меньшей мере, один датчик 20 выполнен с возможностью формирования, по меньшей мере, одного выходного сигнала, передающего информацию, имеющую отношение к, по меньшей мере, одному параметру газовой смеси для газовой смеси, вдыхаемой/выдыхаемой пациентом 12. По меньшей мере, один параметр может содержать, например, по меньшей мере, что-то одно из расхода потока, объема, давления, состава (например, концентрации(ций), по меньшей мере, одной составляющей), влажности, температуры, ускорения, скорости, акустических характеристик, изменений параметра, указывающих на дыхание, и/или других параметров газовой смеси. В варианте осуществления, в котором нагнетаемый поток дыхательной газовой смеси доставляется пациенту 12 из устройства 14, датчики 20 содержат датчики, сообщающиеся с газовой смесью внутри устройства 24 сопряжения с пациентом.
Процессор 22 выполнен с возможностью обеспечения характеристики обработки информации в системе 10. По существу, процессор 22 может содержать, по меньшей мере, что-то одно из цифрового процессора, аналогового процессора, цифровой схемы, предназначенной для обработки информации, аналоговой схемы, предназначенной для обработки информации, конечного автомата и/или других механизмов для электронной обработки информации. Хотя на фиг.1 процессор 22 изображен в виде единственной структурной единицы, данное изображение служит только для иллюстрации. В некоторых исполнениях процессор 22 может содержать множество блоков обработки информации. Упомянутые блоки обработки информации могут быть физически размещены внутри одного и того же устройства, или процессор 22 может представлять функцию обработки информации множеством устройств, работающих скоординировано.
Как показано на фиг.1, процессор 22 может быть выполнен с возможностью, по меньшей мере, одного компьютерного программного модуля. По меньшей мере, один компьютерный программный модуль может содержать, по меньшей мере, какой-то один из модуля 30 параметров газовой смеси, управляющего модуля 32, модуля 34 дыхательных параметров, модуля 36 согласования, модуля 38 сна, модуля 40 терапии и/или других модулей. Процессор 22 может быть выполнен с возможностью исполнения модулей 30, 32, 34, 36, 38 и/или 40 с помощью программного обеспечения; аппаратного обеспечения; микропрограммного обеспечения; некоторой комбинации программного обеспечения, аппаратного обеспечения и/или микропрограммного обеспечения; и/или других механизмов для настройки конфигурации характеристики обработки информации в процессоре 22.
Следует понимать, что, хотя на фиг.1 модули 30, 32, 34, 36, 38 и/или 40 изображены совместно расположенными в одном блоке обработки информации, в исполнениях, в которых процессор 22 содержит несколько блоков обработки информации, по меньшей мере, один из модулей 30, 32, 34, 36, 38 и/или 40 может находиться удаленно от других модулей. Описание функций, обеспечиваемых разными нижеописанными модулями 30, 32, 34, 36, 38 и/или 40, служит для иллюстрации и не предполагает ограничения, так как любой из модулей 30, 32, 34, 36, 38 и/или 40 может обеспечивать больше или меньше функций, чем описано. Например, по меньшей мере, один из модулей 30, 32, 34, 36, 38 и/или 40 можно исключить, и некоторые или все его функции могут обеспечиваться другими модулями из модулей 30, 32, 34, 36, 38 и/или 40. В другом примере процессор 22 может быть выполнен с возможностью исполнения, по меньшей мере, одного дополнительного модуля, который может выполнять некоторые или все функции, присвоенные ниже одному из модулей 30, 32, 34, 36, 38 и/или 40.
Модуль 30 параметров газовой смеси выполнен с возможностью определения информации, имеющей отношение к, по меньшей мере, одному параметру газовой смеси нагнетаемого потока дыхательной газовой смеси, который формируется устройством 14 и доставляется в дыхательные пути пациента 12 устройством 24 сопряжения с пациентом. По меньшей мере, один параметр газовой смеси определяется по выходным сигналам датчиков 20. По меньшей мере, один параметр газовой смеси может содержать, по меньшей мере, что-то одно из давления, расхода потока, максимального потока, состава, влажности, температуры, ускорения, скорости, рассеянной тепловой энергии (например, в массовом расходомере и т.п.) и/или других параметров газовой смеси.
Управляющий модуль 32 выполнен с возможностью управления устройством 14. Управление устройством 14 содержит регулировку дыхательных стимулов, которыми воздействует на пациента 12 устройство 14. Как упоминалось выше, в одном варианте осуществления дыхательные стимулы, которыми воздействует на пациента 12 устройство 14, содержат изменения, по меньшей мере, одного параметра нагнетаемого потока дыхательной газовой смеси, подаваемого из устройства 14 пациенту 12. Например, по меньшей мере, один параметр может содержать давление, расход потока и/или объем нагнетаемого потока дыхательной газовой смеси. Управляющий модуль 32 регулирует дыхательные стимулы, которыми воздействует на пациента 12 устройство 14, чтобы стимулировать пациента 12 приводить, по меньшей мере, один дыхательный параметр в согласование с заданным значением.
Например, в варианте осуществления, в котором устройство 14 формирует нагнетаемый поток дыхательной газовой смеси в соответствии с режимом BiPAP, управляющий модуль 32 может управлять устройством 14 для регулировки давления, расхода и/или объема газовой смеси, подаваемой в дыхательные пути пациента 12 в то время, когда нагнетаемый поток дыхательной газовой смеси формируется под высоким давлением (например, во время вдоха). Регулировка давления, расхода и/или объема газовой смеси, подаваемой в дыхательные пути пациента 12 в то время, когда нагнетаемый поток дыхательной газовой смеси формируется под высоким давлением, будет направлена на формирование дыхательных стимулов, которые стимулируют пациента 12 начинать вдох, изменять объем вдыхаемой газовой смеси, изменять длительность вдоха, изменять расход при вдохе, изменять дыхательный объем и/или иначе сознательно изменять, по меньшей мере, один другой дыхательный параметр.
В другом примере в варианте осуществления, в котором устройство 14 формирует нагнетаемый поток дыхательной газовой смеси в соответствии с режимом BiPAP, управляющий модуль 32 может управлять устройством 14 для регулировки нагнетаемого расхода и/или объема газовой смеси, подаваемой в дыхательные пути пациента 12 в то время, когда нагнетаемый поток дыхательной газовой смеси формируется под низким давлением (например, во время выдоха). Регулировка давления, расхода и/или объема газовой смеси, подаваемой в дыхательные пути пациента 12 в то время, когда нагнетаемый поток дыхательной газовой смеси формируется при низком давлении, может давать в результате дыхательные стимулы, которые стимулируют пациента 12 начинать выдох, регулировать длительность выдоха, расход при выдохе, максимальный поток при дыхании, дыхательный объем и/или иначе сознательно изменять, по меньшей мере, один другой дыхательный параметр.
В еще одном примере в варианте осуществления, в котором устройство 14 формирует нагнетаемый поток дыхательной газовой смеси в соответствии с режимом BiPAP, управляющий модуль 32 может управлять устройством 14 для регулировки длительности циклов высокого и/или низкого давления, формы кривой давления во время перехода между циклами высокого и/или низкого давления, формы кривой расхода во время перехода между циклами высокого и/или низкого давления и/или регулировки других параметров газовой смеси в нагнетаемом потоке дыхательной газовой смеси. Следует понимать, что упомянутые регулировки параметров газовой смеси в нагнетаемом потоке дыхательной газовой смеси будут способствовать подведению дыхательных стимулов к пациенту 12, чтобы последний сознательно изменял, по меньшей мере, один дыхательный параметр. Например, упомянутые дыхательные стимулы могут стимулировать пациента 12 изменять, по меньшей мере, что-то одно из частоты дыхания, периода дыхания, формы кривой потока во время дыхания, формы кривой давления во время дыхания, распределения временных интервалов перехода от вдоха к выдоху, распределения временных интервалов перехода от выдоха к вдоху и/или других дыхательных параметров.
Модуль 34 дыхательных параметров выполнен с возможностью определения, по меньшей мере, одного дыхательного параметра дыхания пациента 12. Модуль 34 дыхательных параметров может определять, по меньшей мере, один дыхательный параметр на основании, по меньшей мере, одного параметра газовой смеси, обнаруженного модулем 30 параметров газовой смеси и/или из выходных сигналов, сформированных датчиков 20. По меньшей мере, один дыхательный параметр содержит, по меньшей мере, один дыхательный параметр, сознательное изменение которого пациентом 12 стимулируется дыхательными стимулами, создаваемыми нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси. Например, по меньшей мере, один дыхательный параметр может содержать, по меньшей мере, что-то одно из расхода при вдохе, длительности вдоха, расхода при выдохе, длительности выдоха, дыхательного объема, частоты дыхания, периода дыхания, максимального потока, формы кривой потока, формы кривой давления, переходов от выдоха к вдоху, переходов от вдоха к выдоху и/или других дыхательных параметров.
Модуль 36 согласования выполнен с возможностью определения согласования дыхания пациента 12 с дыхательными стимулами, создаваемыми нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси. Определение согласования, выполняемое модулем 36 согласования, основано на выходных сигналах, сформированных датчиками 20, и стимулах, создаваемых нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси. В одном варианте осуществления модуль 36 согласования сравнивает, по меньшей мере, один дыхательный параметр, обнаруженный модулем 34 дыхательных параметров (которые определяются по выходным сигналам датчиков 20) со стимулами.
Определение согласования дыхания пациента 12 с дыхательными стимулами содержит определение показателя, который количественно выражает согласование или синхронность дыхания пациента 12 с дыхательными стимулами. Например, частота дыхания пациента 12 или разность между частотой дыхания пациента 12 и частотой дыхания, стимулируемой дыхательными стимулами, может указывать согласование дыхания пациента 12.
Показатель может количественно выражать согласование для каждого дыхательного акта. В неограничивающем примерном варианте, согласование дыхания пациента 12 может быть количественно выражено разностью между периодом времени, в течение которого дыхательные стимулы, создаваемые нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси, стимулируют пациента 12 делать вдох, и фактическим периодом времени, в течение которого пациент 12 делает вдох. В дальнейшем упомянутая разность называется «временем удлинения вдоха». Аналогично другой неограничивающий пример показателя, который количественно выражает согласование дыхания пациента 12, является разностью между периодом времени, в течение которого дыхательные стимулы, создаваемые нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси, стимулируют пациента 12 делать выдох, и фактическим периодом времени, в течение которого пациент 12 делает выдох. Упомянутая разность называется «временем удлинения выдоха».
Если показатель количественно выражает согласование дыхания пациента 12 с дыхательными стимулами для каждого дыхательного акта, то определение согласования пациента 12 может содержать определение среднего показателя по каждому дыхательному акту для множества дыхательных актов. Данный метод может подавлять шум, порождаемый для отдельных дыхательных актов нерегулярностью дыхания, кратковременной невнимательностью и/или другими эффектами. Число дыхательных актов, используемых для определения среднего значения, может быть конфигурируемым параметром настройки, реконфигурируемым пользователем, или может быть установленным значением. В одном варианте осуществления модуль 36 согласования выполнен с возможностью определения числа дыхательных актов, используемых для определения среднего значения, посредством наблюдения за пациентом 12 с течением времени. Например, для первого числа дыхательных актов среднее значение может оказаться слишком зашумленным (например, приводящим к ложным обнаружениям сонливости), тогда как для второго числа дыхательных актов среднее значение может оказаться недостаточно чувствительным (например, приводящим к запоздалым обнаружениям сонливости). Модуль 36 согласования может быть выполнен с возможностью экспериментального определения упомянутых результатов и определения, между первым числом и вторым числом, третьего числа дыхательных актов как числа дыхательных актов, подходящего для выполнения при определении среднего значения показателя для пациента 12.
На фиг.2 представлены график 42 потока внутри или вблизи дыхательных путей пациента, график 44 состояния вдоха/выдоха пациента и график 46 давления нагнетаемого потока дыхательной газовой смеси, доставляемого в дыхательные пути пациента, для подведения дыхательных стимулов к пациенту. В частности, как видно из фиг.2, пациент бодрствует и характеризуется дыханием, которое согласуется с дыхательными стимулами. По существу, переходы дыхания пациента между выдохом и вдохом и между вдохом и выдохом совпадают с изменениями давления нагнетаемого потока дыхательной газовой смеси. Например, время удлинения вдоха и/или время удлинения выдоха для графиков 44 и 46 будет равным нулю или малозначительным.
На фиг.3 представлены график 48 потока внутри или вблизи дыхательных путей пациента, график 50 состояния вдоха/выдоха пациента и график 52 давления нагнетаемого потока дыхательной газовой смеси, доставляемого в дыхательные пути пациента, для подведения дыхательных стимулов. Как видно из графиков 48, 50 и 52, пациент спит и поэтому не отслеживает дыхательные стимулы, создаваемые нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси. Например, вдохи пациента не продолжаются до полной длительности дыхательных стимулов. По существу, время удлинения вдоха для упомянутых дыхательных актов будет намного больше, чем время удлинения вдоха для дыхательных актов, изображенных на фиг.2.
Как показано на фиг.1, модуль 38 сна выполнен с возможностью определения, бодрствует или спит пациент 12. Определение основано на определении согласования модулем 36 согласования. Например, в одном варианте осуществления модуль 38 сна сравнивает показатель, количественно выражающий согласование, которое было обнаружено модулем 36 согласования, с пороговым уровнем согласования. Если показатель, количественно выражающий согласование, не превышает пороговый уровень, то модуль 38 сна определяет, что пациент 12 еще бодрствует, и дыхание согласуется со стимулами, создаваемыми нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси. Если показатель, количественно выражающий согласование, не превышает пороговый уровень, то модуль 38 сна определяет, что пациент 12 спит, что делает дыхание пациента 12 более не согласующимся со стимулами, создаваемыми нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси. Порог может быть статическим значением или уровнем. Статическое значение или статический уровень могут быть установлены по выбору пользователя и/или на основании постоянного (или полупостоянного) параметра настройки. Порог может быть динамическим значением или уровнем. Например, модуль 38 сна может индивидуально определять подходящий порог пациента 12 с течением времени. Модуль 38 может решать данную задачу точной настройкой значения или уровня, используемого в качестве порога, чтобы минимизировать как ложные обнаружения сна, так и запаздывающие обнаружения сна.
В одном варианте осуществления управляющий модуль 32 выполнен так, чтобы дыхательные стимулы, создаваемые для пациента 12 нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси, оставались постоянными в течение сеанса терапии. В одном варианте осуществления управляющий модуль 32 выполнен так, чтобы дыхательные стимулы, которыми воздействуют на пациента 12 нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси, медленно изменялись в течение сеанса. Например, дыхательные стимулы могут изменяться в течение сеанса, чтобы медленно изменять частоту дыхания, время вдоха, время выдоха и/или другие дыхательные параметры. Упомянутые постепенные изменения дыхательных стимулов могут облегчать обнаружение сна, так как отсутствие синхронизации между дыханием пациента 12 и дыхательными стимулами может легче обнаруживаться, если дыхательные стимулы являются динамическими.
В одном неограничивающем примере время вдоха дыхательных стимулов может медленно увеличиваться в течение сеанса терапии. Данное изменение будет направлять пациента 12 к расслаблению, но будет также выделять момент времени, когда пациент 12 больше не отслеживает дыхательные стимулы вследствие наступления сна. Причина в том, что как только пациент 12 засыпает, время вдоха пациента 12 вернется к своему естественному состоянию.
В другом неограничивающем примере на фиг.4 представлен график 54 частоты дыхания, когда пациент получает терапию посредством системы, аналогичной или идентичной системе 10 (показанной на фиг.1 и описанной выше). График 54 отражает, каким образом дыхательные стимулы, которыми воздействуют на пациента, могут медленно снижать частоту дыхания пациента с течением времени, и каким образом формируется локальный минимум 56 частоты дыхания после засыпания пациента потому, что частота дыхания начинает снова медленно повышаться обратно к своему естественному значению.
Из фиг.1 становится ясно, что модуль 38 сна может быть выполнен с возможностью определения того факта, бодрствует или спит пациент 12, на основании более чем одного показателя согласования, обнаруженного модулем 36 согласования. Кроме того, в одном варианте осуществления модуль 38 сна дополняет определение того факта, бодрствует или спит пациент 12, другим анализом дыхательных параметров, обнаруженных модулем 34 дыхательных параметров, которые могут указывать на сонливость. В одном неограничивающем примере упомянутые дыхательные параметры могут содержать, по меньшей мере, что-то одно из вариации дыхательного параметра (например, объема, длительности, процентного отношения вдоха, процентного отношения выдоха, минутного объема вентиляции, частоты дыхания и т.п.) между дыхательными циклами, вариации, по меньшей мере, одного дыхательного параметра в пределах одного дыхательного цикла, снижения, по меньшей мере, одного дыхательного параметра, динамической частоты вариации между дыхательными циклами и/или другим анализом дыхательных параметров.
Модуль 40 терапии выполнен с возможностью управления устройством 14 для проведения терапии пациента 12 поддержкой давления во время сна пациента 12. Проведение терапии поддержкой давления включается, как только модуль 38 сна определяет, что пациент 12 спит. Модуль 40 терапии выполнен с возможностью начала терапии поддержкой давления в ответ на определение модулем 38 сна, что пациент 12 спит. Начало терапии поддержкой давления может содержать повышение давления внутри или вблизи дыхательных путей пациента 12, чтобы поддерживать дыхательные пути пациента 12 во время сна для сокращения обструктивных респираторных приступов. Терапия поддержкой давления может содержать, например, по меньшей мере, что-то одно из терапии двухуровневым положительным давлением в дыхательных путях (BiPAP®), постоянным положительным давлением в дыхательных путях и/или других форм терапии положительным давлением в дыхательных путях.
На фиг.5 представлен способ 58 обнаружения перехода пациента от бодрствования ко сну. Нижеописанные операции способа 58 служат только для наглядности. В некоторых вариантах осуществления способ 58 может быть реализован с использованием, по меньшей мере, одной дополнительной неописанной операции и/или без, по меньшей мере, одной из описанных операций. Кроме того, порядок, в котором операции способа 58 изображены на фиг.5 и поясняются ниже, не предполагает никаких ограничений.
В некоторых вариантах осуществления способ 58 может быть реализован в, по меньшей мере, одном устройстве для обработки информации (например, цифровом процессоре, аналоговом процессоре, цифровой схеме, предназначенной для обработки информации, аналоговой схеме, предназначенной для обработки информации, конечном автомате и/или других механизмах для электронной обработки информации). По меньшей мере, одно устройство для обработки информации может содержать, по меньшей мере, одно устройство, выполняющее некоторые или все операции способа 58 в ответ на команды, хранимые электронными методами на электронном носителе информации. По меньшей мере, одно устройство для обработки информации может содержать, по меньшей мере, одно устройство, выполненное с помощью аппаратного обеспечения; микропрограммного обеспечения и/или программного обеспечения, чтобы быть предназначенным специально для выполнения, по меньшей мере, одной из операций способа 58.
В ходе операции 60 формируют нагнетаемый поток дыхательной газовой смеси для доставки в дыхательные пути пациента. Нагнетаемый поток дыхательной газовой смеси формируют так, чтобы, по меньшей мере, один параметр газовой смеси в нагнетаемом потоке дыхательной газовой смеси регулировался для подведения дыхательных стимулов к пациенту. Дыхательные стимулы стимулируют пациента изменять, по меньшей мере, один дыхательный параметр. В одном варианте осуществления операцию 60 выполняют посредством устройства, аналогичного или идентичного устройству 14 (показанному на фиг.1 и описанному выше), под управлением управляющего модуля, аналогичного или идентичного управляющему модулю 32 (показанному на фиг.1 и описанному выше).
В ходе операции 62 контролируют, по меньшей мере, один дыхательный параметр дыхания пациента. Контроль, по меньшей мере, одного дыхательного параметра может содержать определение, по меньшей мере, одного дыхательного параметра. Определение, по меньшей мере, одного дыхательного параметра может выполняться по выходным сигналам, сформированным датчиками, передающими информацию, имеющую отношение к параметрам газовой смеси внутри или вблизи дыхательных путей пациента. В одном варианте осуществления операцию 62 можно выполнять в модуле дыхательных параметров, аналогичном или идентичном модулю 34 дыхательных параметров (показанному на фиг.1 и описанному выше).
В ходе операции 64 определяют согласование дыхания пациента с дыхательными стимулами, подведенными в ходе операции 60. Определение согласования дыхания пациента с дыхательными стимулами может содержать определение показателя, который количественно выражает согласование. В одном варианте осуществления показатель количественно выражает согласование для каждого дыхательного акта. В данном варианте осуществления определение согласования дыхания может содержать определение среднего показателя по множеству дыхательных актов (например, последовательных дыхательных актов, дыхательных актов, которые являются близкими во времени и т.п.). Согласование дыхания пациента с дыхательными стимулами можно определять на основании контролируемого, по меньшей мере, одного дыхательного параметра и/или дыхательного стимула. В одном варианте осуществления операцию 64 выполняют в модуле согласования, аналогичном или идентичном модулю 36 согласования (показанному на фиг.1 и описанному выше).
В ходе операции 66 выполняют определение, спит или бодрствует пациент. Данное определение может содержать сравнение согласования дыхания пациента с дыхательными стимулами (обнаруженного в ходе операции 64) с пороговым уровнем согласования. Если согласование дыхания пациента не превышает пороговый уровень, то выполняют определение, что пациент все еще бодрствует. Если согласование дыхания пациента превышает пороговый уровень, то выполняют определение, что пациент спит. Определение, спит или бодрствует пациент, может быть дополнено другим анализом дыхательных параметров, обнаруженных в ходе операции 64. В одном варианте осуществления операцию 66 выполняют в модуле сна, аналогичном или идентичном модулю 38 сна (показанному на фиг.1 и описанному выше).
Если в ходе операции 66 выполняют определение, что пациент бодрствует, то способ 58 продолжает повторять последовательность операций 60, 62, 64, вплоть до операции 66. Если в ходе операции 66 выполняют определение, что пациент спит, то способ 58 переходит к операции 68. В ходе операции 68 обеспечивают дыхательную терапию пациента нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси. Например, дыхательная терапия может содержать терапию положительным давлением в дыхательных путях. В одном варианте осуществления операцию 68 выполняют посредством модуля терапии, аналогичного или идентичного модулю 40 терапии (показанному на фиг.1 и описанному выше).
Хотя подробное описание настоящего изобретения приведено выше для пояснения на примерах вариантов осуществления, которые в настоящее время считаются наиболее практически осуществимыми и предпочтительными, следует понимать, что приведенное подробное описание служит только для упомянутой цели, и что настоящее изобретение не ограничено представленными вариантами осуществления, а, напротив, предполагает охват модификаций и эквивалентных систем, которые не выходят за пределы сущности и объема притязаний прилагаемой формулы изобретения. Например, следует понимать, что настоящее изобретение предусматривает, что, насколько возможно, по меньшей мере, один признак любого варианта осуществления можно объединять с, по меньшей мере, одним признаком любого другого варианта осуществления.
1. Система для обнаружения перехода пациента от бодрствования ко сну, содержащая:
генератор (14) давления, выполненный с возможностью формирования нагнетаемого потока дыхательной газовой смеси для подачи в дыхательные пути пациента (12);
датчик (20), выполненный с возможностью формирования выходных сигналов, передающих информацию о давлении или расходе газовой смеси внутри или вблизи дыхательных путей пациента;
процессор (22), выполненный с возможностью исполнения компьютерных программных модулей, причем компьютерные программные модули содержат:
управляющий модуль (32), выполненный с возможностью управления генератором давления таким образом, что генератор давления выполнен с возможностью регулировать давление или расход газовой смеси в нагнетаемом потоке дыхательной газовой смеси, чтобы создавать дыхательные стимулы для сознательного изменения пациентом начала вдоха, расхода при выдохе или дыхательного объема;
модуль (36) согласования, выполненный с возможностью определения согласования дыхания пациента с дыхательными стимулами, создаваемыми нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси, причем упомянутое определение основано на выходных сигналах, сформированных датчиком, и дыхательных стимулах, создаваемых нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси; и модуль (38) сна, выполненный с возможностью определения, бодрствует или спит пациент, причем упомянутое определение основано на определении согласования дыхания пациента с дыхательными стимулами для пациента, выполненном модулем согласования.
2. Система по п. 1, в которой определение модулем согласования дополнительно основано на том, превышен ли пороговый уровень согласования.
3. Система по п. 1, в которой модуль согласования выполнен так, что определение согласования содержит определение показателя, который количественно выражает согласование для каждого отдельного дыхательного цикла.
4. Система по п. 3, в которой модуль согласования дополнительно выполнен так, что определение согласования содержит усреднение показателя по множеству дыхательных циклов.
5. Способ обнаружения перехода пациента от бодрствования ко сну, содержащий этапы, на которых:
формируют (60) нагнетаемый поток дыхательной газовой смеси таким образом, что давление или расход газовой смеси в нагнетаемом потоке дыхательной газовой смеси регулируют для подачи дыхательных стимулов для сознательного изменения пациентом начала вдоха, расхода при выдохе или дыхательного объема;
контролируют (62) давление или расход дыхания пациента;
определяют (64) согласование дыхания пациента с дыхательными стимулами, создаваемыми нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси, причем упомянутое определение основано на контролируемом давлении или расходе и дыхательных стимулах, создаваемых нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси; и
определяют (66), бодрствует или спит пациент, причем упомянутое определение основано на определении согласования дыхания пациента с дыхательными стимулами для пациента.
6. Способ по п. 5, в котором определение согласования дополнительно основано на том, превышен ли пороговый уровень согласования.
7. Способ по п. 5, в котором этап определения согласования содержит определение показателя, который количественно выражает согласование для каждого отдельного дыхательного цикла.
8. Способ по п. 7, в котором этап определения согласования дополнительно содержит усреднение показателя по множеству дыхательных циклов.
9. Система для обнаружения перехода пациента от бодрствования ко сну, содержащая:
средство (14, 32) для формирования нагнетаемого потока дыхательной газовой смеси для подачи в дыхательные пути пациента таким образом, что давление или расход газовой смеси в нагнетаемом потоке дыхательной газовой смеси регулируют для подачи дыхательных стимулов для сознательного изменения пациентом начала вдоха, расхода при выдохе или дыхательного объема;
средство (20, 30, 34) для контроля давления или расхода дыхания пациента;
средство (36) для определения согласования дыхания пациента с дыхательными стимулами, создаваемыми нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси, причем упомянутое определение основано на контролируемом давлении или расходе и дыхательных стимулах, создаваемых нагнетаемым потоком дыхательной газовой смеси; и
средство (38) для определения, бодрствует или спит пациент, причем упомянутое определение основано на определении согласования дыхания пациента с дыхательными стимулами для пациента.
10. Система по п. 9, в которой работа средства для определения согласования дополнительно основана на том, превышен ли пороговый уровень согласования.
11. Система по п. 9, в которой средство для определения согласования выполнено с возможностью определения показателя, который количественно выражает согласование для каждого отдельного дыхательного цикла.
12. Система по п. 11, в которой средство для определения согласования дополнительно выполнено с возможностью усреднения показателя по множеству дыхательных циклов.
