DE60020842T2 - Überwachungssystem für beatmungsgerät - Google Patents

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Russell Neil EULIANO
C. Jose PRINCIPE
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University of Florida
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung:
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die respiratorische Versorgung eines Patienten und insbesondere auf ein Beatmungsgerätüberwachungssystem, das eine Mehrzahl von Beatmungsgerät-Unterstützungssignalen empfängt, die die Suffizienz der von den Patienten empfangenen Beatmungsunterstützung angeben, mindestens ein Beatmungsgerätsignal empfängt, das die Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen des Beatmungsgeräts angibt und die gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen des Beatmungsgeräts bestimmt, um die geeignete Qualität und Quantität der Beatmungsgerät-Unterstützung dem Patienten zur Verfügung zu stellen.
  • Hintergrund:
  • Mechanische Beatmungsunterstützung wird häufig als eine wirksame Form von Therapie und ein Mittel zum Behandeln von Patienten mit respiratorischem Versagen angenommen. Die Beatmung ist der Prozess des Lieferns von Sauerstoff an die und des Waschens von Kohlenstoffdioxid von den Alveolen in den Lungen. Wenn Beatmungsunterstützung empfangen wird, wird der Patient Teil eines komplexen interaktiven Systems, von dem erwartet wird, dass es eine angemessene Beatmung liefert und den Gasaustausch fördert, um bei der Stabilisierung und der Genesung des Patienten zu helfen. Die klinische Behandlung eines beatmeten Patienten erfordert häufig die Überwachung der Atmung eines Patienten, um eine Unterbrechung oder eine Unregelmäßigkeit in dem Atemmuster zu erfassen, um ein Beatmungsgerät auszulösen, um unterstützte Beatmung einzuleiten, und die unterstützte Beatmung periodisch zu unterbrechen, um den Patienten von dem unterstützten Beatmungsregimen zu entwöhnen, wodurch die Fähigkeit des Patienten wiederhergestellt wird, unabhängig zu atmen.
  • In den Fällen, in denen ein Patient mechanische Beatmung aufgrund von respiratorischem Versagen erfordert, ist eine weite Vielfalt von mechanischen Beatmungsgeräten verfügbar. Die meisten modernen Beatmungsgeräte ermöglichen dem Kliniker, verschiedene Betriebsarten der Einatmung entweder einzeln oder in Kombination über die Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen zu wählen und zu verwenden, die den Beatmungsgeräten gemeinsam sind. Diese Betriebsarten können in drei breite Kategorien definiert werden: spontan, unterstützt oder gesteuert. Während der spontanen Beatmung ohne andere Betriebsarten der Beatmung atmet der Patient mit seiner eigenen Rate, wobei jedoch andere Eingriffe andere Parameter der Beatmung einschließlich des Atemvolumens und des Basisdrucks über der Umgebung in dem System beeinflussen können. Bei unterstützter Beatmung leitet der Patient die Einatmung ein, indem der Basisdruck um variierende Stufen abgesenkt wird, und dann das Beatmungsgerät dem Patienten beim Abschließen des Atemzugs durch die Anwendung von positivem Druck „unterstützt". Während der gesteuerten Beatmung ist der Patient nicht im Stande, spontan zu atmen oder einen Atemzug einzuleiten, und ist daher von dem Beatmungsgerät für jeden Atemzug abhängig. Während der spontanen oder unterstützten Beatmung ist es für den Patienten erforderlich, durch Verwenden der respiratorischen Muskeln, zu „arbeiten" (in unterschiedlichen Ausmaßen), um zu atmen.
  • Die Atemarbeit (die Arbeit, um einen Atemzug einzuleiten und aufrechtzuerhalten), die von einem Patienten durchgeführt wird, um einzuatmen, während er intubiert und mit dem Beatmungsgerät verbunden ist, kann in zwei Hauptkomponenten unterteilt werden: die physiologische Atemarbeit (die Atemarbeit des Patienten) und der resistiven Atemarbeit, die von dem Beatmungsgerät auferlegt wird. Die Atemarbeit kann in Joules/L der Beatmung gemessen und quantifiziert werden. In der Vergangenheit wurden Techniken entwickelt, um Patienten ventilatorische Therapie für den Zweck bereitzustellen, die Bemühungen des Patienten zu atmen durch Verringern der Atemarbeit zu verbessern, um das Atmen aufrechtzuerhalten. Noch andere Techniken wurden entwickelt, die bei der Verringerung der inspiratorischen Arbeit des Patienten helfen, die erforderlich ist, um das „AN" eines Beatmungsgerätsystem auszulösen, um beim Atmen des Patienten zu helfen. Es ist wünschenswert, die von dem Patienten in jeder dieser Phasen aufgewendete Anstrengung zu verringern, da eine hohe Last der Atemarbeit weiteren Schaden an einem geschwächten Patienten verursachen oder über der Kapazität oder der Fähigkeit von kleinen oder behinderten Patienten liegen kann. Es ist ferner wünschenswert, die geeignetste Betriebsart zur Verfügung zu stellen und bei die geeignetste Qualität und Menge der Beatmungsunterstützung bereitzustellen, die die aktuellen physiologischen Bedürfnisse des Patienten erfordern.
  • Die frühe Generation von mechanischen Beatmungsgeräten waren vor der Mitte der 1960er Jahre ausgestaltet, alveoläre Beatmung zu unterstützen und ergänzenden Sauerstoff für diejenigen Patienten bereitzustellen, die nicht im Stande waren, aufgrund von neuromuskulärer Beeinträchtigung zu atmen. Seit dieser Zeit wurden mechanische Beatmungsgeräte raffinierter und komplizierter als Reaktion auf das erhöhte Verständnis der Lungen-Pathophysiologie. Größere Atemvolumen, ein gelegentlicher „Seufzer-Atemzug" und ein niedriger Pegel von positivem endexspiratorischen Druck (PEEP) wurden eingeführt, um die allmähliche Verringerung in der funktionellen Restkapazität (FRC) zu überwinden, die während der Beatmung mit positivem Druck (PPV) mit niedrigerem Atemvolumen und keinem PEEP auftritt. Da eine verringerte funktionelle Restkapazität der primäre pulmonale Defekt während akuter Lungenverletzung ist, wurden der kontinuierliche positive Druck (CPAP) und PEEP die primären Betriebsarten der ventilatorischen Unterstützung während akuter Lungenverletzung.
  • Bei einem Bemühen, die Toleranz eines Patienten für mechanische Beatmung zu verbessern, wurden unterstützte oder Patienten-ausgelöste Beatmungsbetriebsarten entwickelt. Eine Teil-PPV-Unterstützung, bei der mechanische Unterstützung spontane Beatmung ergänzt, wurde für Erwachsene außerhalb des Operationssaals möglich, wenn intermittierende zwangsweise Beatmung (IMV) in den 1970ern verfügbar wurde. Abwandlungen von „alternativen" Beatmungsbetriebsarten, die die Bedürfnisse stark beeinträchtigter Patienten ansprechen, werden weiter entwickelt.
  • Die zweite Generation von Beatmungsgeräten wurde durch bessere Elektronik gekennzeichnet, die jedoch aufgrund von Versuchen, das IMV-System mit kontinuierlich hoher Gasströmung mit unvollkommenen Beanspruchungs-Strömungsventilen auszutauschen, versagte, hohe Gasströmungsraten als Reaktion auf die inspiratorische Bemühung des Patienten zu liefern. Dieser scheinbare Fortschritt zwang Patienten, übermäßige auferlegte Arbeit und somit Gesamtarbeit durchzuführen, um Beatmungsgerät-, Kreislauf- und Bedarfsströmungsventilwiderstand und -trägheit zu überwinden. In den letzten Jahren wurden Mikroprozessoren in moderne Beatmungsgeräte eingeführt. Mikroprozessor-Beatmungsgeräte sind typischerweise mit Sensoren ausgestattet, die atemweise die Strömung, den Druck und das Volumen überwachen und mechanische inspiratorische Parameter herleiten. Ihre Fähigkeit, „genau" abzufühlen und zu wandeln kombiniert mit Computer-Technologie macht die Wechselwirkung zwischen dem Kliniker, dem Patienten und dem Beatmungsgerät raffinierter als jemals zuvor. Die Mikroprozessor-gesteuerten Beatmungsgeräte des Standes der Technik litten unter einer gefährdeten Genauigkeit aufgrund der Platzierung der Sensoren, die erforderlich sind, um die Datensignale umzuwandeln. Folglich wurden komplizierte Algorithmen entwickelt, sodass die Beatmungsgeräte „approximieren" konnten, was tatsächlich in den Lungen des Patienten auf einer atemweisen Grundlage stattfand. Tatsächlich waren die Computer-gesteuerten Beatmungsgeräte des Standes der Technik auf die genaue und unnachgiebige Art der mathematischen Algorithmen beschränkt, die versuchten, die Ursache und die Wirkung in der dem Patienten bereitgestellten Beatmungsgerät-Unterstützung zu simulieren.
  • Wenn Beatmungsgeräte komplizierter werden und mehr Optionen anbieten, steigt jedoch leider die Anzahl potentiell gefährlicher klinischer Entscheidungen an. Die Ärzte, Krankenschwestern und respiratorische Therapeuten, die die kritisch Kranken versorgen, stehen aufwändigen komplizierten Maschinen mit wenig klaren Richtlinien für ihren effektiven Gebrauch gegenüber. Die Einstellung, Überwachung und Interpretation einiger Atemparameter wurde spekulativer und empirischer, was zu potentiell gefährlicher Fehlanwendung dieser neuen Beatmungsgeräte-Modalitäten führt. Beispielsweise kann der Arzt, der den Patienten versorgt, entscheiden, den Druckunterstützungs-Beatmungspegel (PSV-Pegel) basierend auf der angezeigten spontanen Atemfrequenz zu erhöhen. Dies kann zu einem Anstieg in der Atemarbeit des Patienten führen, die nicht geeignet sein kann. Diese „Parameter-Monitor"-Vorgehensweise gefährdet unglücklicherweise den Patienten mit der Bereitstellung von ungeeigneten Pegeln von Druckunterstützung.
  • Idealerweise sollte die Atemunterstützung der existierenden Pathophysiologie jedes Patienten maßgeschneidert sein, anstatt eine einzige Technik für alle Patienten mit Atmungsversagen zu benutzen (d.h. bei dem obigen Beispiel des Trugschlusses spontane Atemfrequenz zu verwenden, um genau auf die Arbeit eines Patienten beim Beatmen zu schließen). Somit reicht die Beatmungsunterstützung von gesteuerter mechanischer Beatmung zu totaler spontaner Beatmung mit CPAP zur Unterstützung der Sauerstoffentwicklung und der elastischen Atemarbeit und der Wiederherstellung von Lungenvolumen. Teilbeatmungsunterstützung überbrückt die Lücke für Patienten, die im Stande sind, etwas Beatmungsbemühung bereitzustellen, die jedoch nicht vollständig ihre eigene alveoläre Beatmung unterstützen können. Der Entscheidungs-fällenden Prozess hinsichtlich der Qualität und Quantität der Beatmungsunterstützung wird ferner durch den Anstieg der Kenntnis der Wirkung der mechanischen Beatmung auf andere Organsysteme kompliziert.
  • Die Gesamtleistung des unterstützten Beatmungssystems wird sowohl durch physiologische als auch mechanische Faktoren bestimmt. Die physiologischen Bestimmungsgrößen, die die Natur der Lungenkrankheit, die Beatmungsbemühungen des Patienten und viele weitere physiologische Variablen umfassen, ändert sich mit der Zeit und sind schwierig zu diagnostizieren. Außerdem hatte der Arzt historisch relativ wenig Steuerung über diese Bestimmungsgrößen. Die mechanische Eingabe in das System ist andererseits zu einem großen Ausmaß gesteuert und kann vernünftigerweise durch Prüfen der Parameter des Durchsatzes, des Volumens und/oder des Druckes des Beatmungsgeräts gut gekennzeichnet werden. Eine optimale Beatmungsunterstützung erfordert sowohl ein geeignetes Minimieren von physiologischen Arbeitslasten und ein tolerierbares Niveau und Verringern der auferlegten resistiven Arbeitslasten auf Null. Wenn beides durchgeführt wird, sollte gewährleistet sein, dass der Patient weder überstresst noch überunterstützt wird. Eine unzureichende Beatmungsunterstützung platziert unnötige Anforderungen auf das Atmungssystem des Patienten, das bereits bloßgelegt wurde, wodurch respiratorische Muskelermüdung induziert oder erhöht wird. Eine übermäßige Atmungsunterstützung setzt den Patienten dem Risiko eines Lungen-Barotraumas, respiratorischer Muskel-Dekonditionierung und anderen Komplikationen der mechanischen Beatmung aus.
  • Unglücklicherweise liefert keine der Techniken, die ausgestaltet wurden, um Beatmungsunterstützung für den Zweck des Verbesserns der Bemühung des Patienten zu atmen ausgestaltet wurden, indem automatisch die auferlegte Atemarbeit auf Null verringert wurde, und physiologische Arbeit geeignet verringert wurde, sobald ein Beatmungsgerätsystem durch die Beatmungsbemühungen eines Patienten ausgelöst wurden, dem Arzt eine Empfehlung bei dem zunehmend komplizierten entscheidungsfällenden Prozess hinsichtlich der Qualität und Quantität von Beatmungsunterstützung. Wie oben bemerkt ist, ist es wünschenswert, die von dem Patienten aufgewendete Bemühung zu verringern, um unnötige medizinische Komplikationen der erforderlichen Beatmungsunterstützung zu vermeiden und die geeignetste Betriebsart bereitzustellen und bei der Betriebsart die geeignetste Qualität und Quantität der Beatmungsunterstützung bereitzustellen, die durch die aktuellen physiologischen Bedürfnisse des Patienten erforderlich sind. Sogar wenn die fortgeschrittenen Mikroprozessor-gesteuerten modernen Beatmungsgeräte verwendet werden, neigen die Vorrichtung und die Verfahren des Standes der Technik dazu, von mathematischen Modellen für die Bestimmung notwendiger Maßnahmen abzuhängen. Beispielsweise kann ein Beatmungsgerät abfühlen, dass der Hämoglobinsauerstoff-Sättigungspegel des Patienten ungeeigneterweise niedrig ist, und aus den abgefühlten Daten und basierend auf einer bestimmten mathematischen Beziehung, kann das Beatmungsgerät bestimmen, dass der Sauerstoffinhalt des Atemgases, das an den Patienten geliefert wird, erhöht werden sollte. Dies ist ähnlich zu und unglücklicherweise genauso ungenau, als ob der Arzt einfach auf einen Patienten schaut, der „blau" wird, und bestimmt, dass mehr Sauerstoff benötigt wird.
  • Aus dem Obigen ist offensichtlich, dass es bei der komplizierten Umgebung für das Fällen von Entscheidungen, die durch das moderne Beatmungsgerät erzeugt wurde, wünschenswert sein würde, ein medizinisches Beatmungsgerätüberwachungssystem aufzuweisen, das dem Arzt das Versagen des Beatmungsgeräts meldet, um die geeignete Qualität und Quantität von Beatmungsunterstützung zu liefern und dem Arzt ein Empfehlung hinsichtlich der geeigneten Qualität und Quantität der Beatmungsunterstützung zu Verfügung zu stellen, die für die Pathophysiologie des Patienten maßgeschneidert ist. Ein derartiges Beatmungsgerätüberwachungssystem ist bei aktuellen Systemen nicht verfügbar. In der Tat sind aktuelle Systeme, wie beispielsweise jene, die in der US 5 584 291 und der WO 91/03979 beschrieben werden, lediglich bestimmt, Notsituationen in Beatmungsgeräten, beispielsweise eine Blockierung des Atemkreislaufs, zu erfassen.
  • Gemäß den Zwecken dieser Erfindung, wie sie hier verkörpert und allgemein beschrieben sind, bezieht sich diese Erfindung in einem Aspekt auf ein Beatmungsgerät-Unterstützungs-Überwachungssystem für ein Beatmungsgerät, das angepasst ist, um ein Atemgas an einen Patienten über einen Atemkreislauf in Fluid-Kommunikation mit mindestens einer Lunge eines Patienten zu liefern, wobei das Beatmungsgerät eine Mehrzahl von auswählbaren Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen zum Regeln der Zufuhr des Atemgases von dem Beatmungsgerät zu dem Patienten umfasst, wobei jede Einstellsteuerung auf eine Pegeleinstellung anwählbar ist, und jede Beatmungsgerät-Einstellsteuerung ein Beatmungsgerät-Einstellparametersignal erzeugt, das die aktuelle Pegeleinstellung der Beatmungsgerät-Einstellsteuerung angibt, wobei das System umfasst:
    einen Eingang, der angepasst ist, um mindestens ein Beatmungsgerät-Einstellparametersignal zu empfangen;
    eine Mehrzahl von Sensoren zum Messen einer Mehrzahl von Beatmungs-Unterstützungsparametern, wobei jeder Sensor betriebsmäßig selektiv mit dem Patienten oder dem Atemkreislauf verbunden ist, wobei jeder Sensor ein Ausgangssignal basierend auf dem gemessenen Beatmungs-Unterstützungsparameter erzeugt; und
    ein Verarbeitungsuntersystem, das angepasst ist, um die Ausgangssignale von den Sensoren und das Beatmungsgerät-Einstellparametersignal von dem Eingang zu empfangen, wobei das Verarbeitungsuntersystem einen Prozessor und einen Speicher aufweist, wobei der Prozessor angepasst ist, unter der Steuerung eines in dem Speicher gespeicherten Programms zu laufen, wobei das Verarbeitungsuntersystem ein Intelligenz-System aufweist, das angepasst ist, um eine gewünschte Pegeleinstellung von mindestens einer Beatmungs-Einstellsteuerung als Reaktion auf das Beatmungsgerät-Einstellparametersignal und die Ausgangssignale zu bestimmen.
  • Das Verarbeitungssubsystem des Beatmungsgeräts verwendet vorzugsweise ein trainierbares neurales Netzwerk, um die gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen zu bestimmen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die begleitenden Zeichnungen, die in dieser Spezifikation aufgenommen sind und einen Teil derselben bilden, veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
  • 1 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines Beatmungsgerätsüberwachungssystems zum Bestimmen der gewünschten Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen eines Beatmungsgeräts.
  • 2A ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration des Beatmungsgerätsüberwachungssystems, das das Beatmungsgerät zeigt, das Beatmungsunterstützung an einen Patienten liefert, der mit dem Beatmungsgerät über einem Atemkreislauf verbunden ist.
  • 2B ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Beatmungsgerätsüberwachungssystems, das das in das Beatmungsgerät aufgenommene Monitorsystem zeigt.
  • 3 ist ein Blockdiagramm des Beatmungsgerätsüberwachungssystems, das eine Mehrzahl von Sensoren zeigt, die mit dem Verarbeitungssubsystem verbunden sind.
  • 4 ist ein Blockdiagramm eines Verarbeitungssubsystems der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist ein Blockdiagramm eines Merkmal-Extraktionssubsystems der vorliegenden Erfindung.
  • 6A ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des Intelligenzsubsystems des Verarbeitungssubsystems.
  • 6B ist ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform des Intelligenzsubsystems des Verarbeitungssubsystems.
  • 7 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Verwirklichung des Systems der Erfindung.
  • 8 ist ein Diagramm der Grundstruktur eines künstlichen neuralen Netzwerkes mit einer Ebenenstruktur.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird genauer in den folgenden Beispielen beschrieben, die lediglich bestimmt sind, veranschaulichend zu sein, da zahlreiche Modifikationen und Variationen dabei einem Fachmann offensichtlich sein werden. Wie in der Spezifikation und in den Ansprüchen verwendet, umfassen die singulären Formen „ein/eine/eines" und „die/der/das" mehrere Bezüge, es sei denn, dass der Kontext es klar anders festlegt.
  • Wie in 1 bis 3 dargestellt ist, umfasst das Beatmungsgerät-Überwachungssystem 10 der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein herkömmliches Beamtungsgerät 20, ein Verarbeitungssubsystem 40, ein Mess-System und eine Anzeige 62. Das Beatmungsgerät 20 liefert ein Atemgas an die Lungen des Patienten P über einen Atemkreislauf 22, der typischerweise eine inspiratorische Leitung 23, eine exspiratorische Leitung 24 und einen Patientenverbindungsschlauch 25 umfasst, die alle durch einen Patientenverbindungsteil 26 verbunden sind. Das bevorzugte Beatmungsgerät 20 ist ein Mikroprozessor-gesteuertes Beatmungsgerät eines Typs, das beispielhaft durch ein Beatmungsgerät von Mallinckrodt, Nelcor, Puritan-Bennet, 7200ae oder ein Bird 6400 Beatmungsgerät veranschaulicht wird.
  • Um die Zufuhr des Atemgases zu steuern, umfasst das bevorzugte Beatmungsgerät 20 typischerweise mindestens eine auswählbare Beatmungsgerät-Einstellsteuerung 30, die funktionsmäßig mit dem Verarbeitungssystem 40 zum Regeln der Versorgung der Beatmungsgerät-Unterstützung verbunden ist, die dem Patienten P bereitgestellt wird. Wie es für einen Fachmann offensichtlich ist, ist jede Beatmungsgerät-Einstellsteuerung 30 auf eine gewünschte Pegeleinstellung auswählbar. Ein derartiges Beatmungsgerät 20 ist besonders beim Steuern der Zufuhr der Beatmungsunterstützung nützlich, sodass die Quantität und die Qualität der Beatmungsunterstützung mit dem physiologischen Unterstützungsbedürfnissen des Patienten P koinzidiert.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform kann das bevorzugte Beatmungsgerät 20 selektiv in einer oder mehreren herkömmlichen Betriebsarten arbeiten, wie es benötigt und wie es durch den Bediener und/oder das Verarbeitungssubsystem 40 ausgewählt wird, einschließlich, jedoch begrenzt auf: (i) unterstützte Beatmungssteuerung (ACMV); (ii) synchronisierte intermittierende Zwangsbeatmung (SIMV); (iii) kontinuierlicher positiver Atemwegdruck (CPAP); (iv) druckgesteuerte Beatmung (PCV); (v) druckgesteuerte Beatmung (PSV); (vi) proportional unterstützte Beatmung (PAV); und (vii) Volumen gewährleistete Druckunterstützung (VAPS). Ferner kann die Pegeleinstellung einer oder mehrerer herkömmlicher Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen 30 des Beatmungsgeräts 20 (d.h. die Intramodus-Einstellsteuerungen des Beatmungsgeräts 20) eingestellt werden, wie es benötigt und von dem Bediener und/oder dem Verarbeitungssystem 40 ausgewählt wird, um die Suffizienz der an dem Patienten P bereitgestellten Beatmungsunterstützung beizubehalten. Die Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen 30 des Beatmungsgeräts 20 umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf Steuerungen zum Einstellen: (i) eines Atem-Minutenvolumenpegels (Ve-Pegel); (ii) eines Beatmungsgerät-Atemfrequenz-Pegels (f-Pegel); (iii) eines Atemvolumenpegels (VT-Pegel); (iv) eines Atemgasströmungsratenpegels (V-Pegel); (v) eines Druckbegrenzungspegels; (vi) eines Atemarbeitspegels (WOB- Pegel); (vii) eines Druckunterstützungs-Beatmungspegels (PSV-Pegel); (viii) eines positiven endexspiratorischen Druckpegels (PEEP-Pegel); (ix) eines kontinuierlichen positiven Atemwegdruckpegels (CPAP-Pegel); und (x) eines fraktionierten eingeatmeten Sauerstoffkonzentrationspegels (FIO2-Pegel).
  • Das typischerweise in Betracht gezogene herkömmliche Beatmungsgerät 20 umfasst ein Gaszufuhrsystem und kann ebenfalls ein Gaszusammensetzungs-Steuersystem umfassen. Das Gaszufuhrsystem kann beispielsweise ein pneumatisches Subsystem 32 sein, das in Fluid/Strömungs-Kommunikation mit einer Gasquelle 34 eines oder mehrerer Atemgase und dem Atemkreislauf 22 ist, und in funktionsmäßiger Verbindung mit den Beatmungsgerät-Steuereinstellungen 30 des Beatmungsgeräts 20 und dem Verarbeitungssubsystems 40 ist. Der Atemkreislauf 22 ist in Fluid-Kommunikation mit den Lungen des Patienten P. Wie es für einen Fachmann offensichtlich ist, können das pneumatische Subsystem 32 des Beatmungsgeräts 20 und die funktionsmäßige Verbindung dieses pneumatischen Subsystems 32 mit der Quelle des Atemgases 34 des Beatmungsgeräts 20 von jeder in der Technik bekannten Ausgestaltung sein, die mindestens einen Aktuator (nicht gezeigt) aufweist, der im Stande ist, funktionsmäßig vorzugsweise elektrisch mit den Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen 30 zur Steuerung von beispielsweise der Strömungsrate, der Frequenz und/oder dem Druck des Atemgases gekoppelt zu sein, das durch das Beatmungsgerät 20 an dem Patienten P von der Gasquelle 34 geliefert wird. Ein derartiges pneumatisches System 32 wird in den US-Patenten Nr. 4 838 259 an Gluck u.a., Nr. 5 303 698 an Tobia u.a., Nr. 5 400 777 an Olsson u.a., Nr. 5 429 123 an Shaffer u.a. und Nr. 5 692 497 an Schnitzer u.a. offenbart und wird durch die Mallinckrodt, Nelcor, Puritan-Bennet 7200ae und dem Bird 6400 Beatmungsgerät beispielhaft veranschaulicht.
  • Das Gaszusammensetzungs-Steuersystem kann beispielsweise ein Sauerstoff-Steuersubsystem 36 sein, das mit der Quelle des Atemgases 34 gekoppelt und in funktionsmäßiger Verbindung mit den Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen 30 des Beatmungsgeräts 20 und dem Verarbeitungssubsystem 40 ist. Das Sauerstoff-Steuersubsystem 36 ermöglicht die bevorzugte Steuerung der Prozentzusammensetzung der an den Patienten P gelieferten Gase. Wie es für einen Fachmann offensichtlich ist, können das Sauerstoff-Steuersubsystem 36 des Beatmungsgeräts 20 und die funktionsmäßige Verbindung dieses Sauerstoff-Steuersubsystems 36 mit dem pneumatischen Subsystem 32 und mit der Quelle des Atemgases 34 des Beatmungsgeräts 20 von jeder in der Technik bekannten Ausgestaltung sein, die mindestens einen Aktuator (nicht gezeigt) aufweist, der im Stande ist, funktionsmäßig vorzugsweise elektrisch mit den Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen 30 zur Steuerung von beispielsweise der Prozentzusammensetzung des an den Patienten P gelieferten Sauerstoffs gekoppelt zu werden.
  • Das Verarbeitungssubsystem 40 des Beatmungsgeräts-Überwachungssystems 10 umfasst vorzugsweise einen Eingang 44, der funktionsmäßig mit dem Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen 30 des Beatmungsgeräts 20 gekoppelt ist, sodass mindestens ein Beatmungsgerät-Einstellparametersignal 42 durch das Verarbeitungssubsystem 40 empfangen werden kann. Jedes Beatmungsgerät-Einstellparametersignal 42 gibt vorzugsweise eine Einstellung einer Beatmungsgerät-Einstellsteuerung 30 an. Somit empfängt das Verarbeitungssystem 40 vorzugsweise kontinuierlich Signale 42, die die aktuellen Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen 30 angeben. Wie es für einen Fachmann offensichtlich ist, können die aktuellen Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen 30 in dem Speicher des Verarbeitungssubsystems 40 gespeichert werden. Bei diesem Beispiel würden die Beatmungsgerät-Einstellparametersignale 42 von dem Speicher des Verarbeitungssubsystems 40 in den Prozessor zur kontinuierlichen Verarbeitung und Bewertung eingegeben.
  • Beispielsweise kann der Eingang des Verarbeitungssystems 40 ein oder mehrere der folgenden Beatmungs-Einstellparametersignale 42 empfangen: ein Atemminutenvolumensignal (VE-Signal), das den an dem Beatmungsgerät eingestellten VE-Pegel angibt; ein Beatmungsgerät-Atemfrequenzsignal (f-Signal), das den an dem Beatmungsgerät eingestellten f-Pegel angibt; ein Atemvolumensignal (VT-Signal), das den an dem Beatmungsgerät 20 eingestellten VT-Pegel angibt; ein Atemgasströmungsratensignal (V-Signal), das den an dem Beatmungsgerät 20 eingestellten V-Pegel angibt; ein Druckbegrenzungssignal, das die an dem Beatmungsgerät 20 eingestellte Druckbegrenzung angibt; ein Atemarbeitssignal (WOB-Signal), das den an dem Beatmungsgerät 20 eingestellten WOB-Pegel angibt; ein Druckunterstützungs-Beatmungssignal (PSV-Signal), das den an dem Beatmungsgerät 20 eingestellten PSV-Pegel angibt; ein positives endexspiratorisches Drucksignal (PEEP-Signal), das den an dem Beatmungsgerät 20 eingestellt PEEP-Pegel angibt; ein kontinuierliches positives Atemwegdrucksignal (CPAP-Signal), das den an dem Beatmungsgerät 20 eingestellten CPAP-Pegel angibt; und ein Signal der fraktionierten eingeatmeten Sauerstoffkonzentration (FIO2-Signal), das den an dem Beatmungsgerät 20 eingestellten FIO2-Pegel angibt.
  • Das Mess-System des Überwachungssystems 10 ist ebenfalls funktionsmäßig mit dem Verarbeitungssubsystem 40 gekoppelt. Das Mess-System fühlt eine Mehrzahl von Atmungsunterstützungsparameter ab und misst diese, die die an dem Patienten P bereitgestellte Beatmungsunterstützung und den physiologischen Zustand des Patienten P angeben. Es wird in Betracht gezogen, dass das Mess-System mindestens einen Sensor 52 und vorzugsweise eine Mehrzahl von Sensoren 52 zum Erfassen der gewünschten Beatmungsunterstützungsdaten umfasst. Jeder Sensor 52 erzeugt ein Ausgangssignal 51 basierend auf dem besonderen gemessenen Beatmungsunterstützungsparameter.
  • Bei einer in 3 gezeigten bevorzugten Ausführungsform wird das Verarbeitungssubsystem 40 gezeigt, wie es funktionsmäßig mit einem Strömungsratensensor 53, einem Sensor für exhaliertes CO2 (Ex-CO2-Sensor) 54, einem Drucksensor 55, einem Blutdrucksensor 56 und einem SPO2-Sensor 57 verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform wird bevorzugt, dass das Überwachungssystem 10 auf die Ausgangssignale 51 anspricht, die in das Verarbeitungssubsystem 40 beispielsweise eingegeben werden von: i) dem Strömungsratensensor 53, der den Strömungsraten-Beatmungsunterstützungsparameter des durch den Patienten P in dem Atemkreislauf 22 ausgeatmeten/eingeatmeten Gases angibt, ii) dem Gasdrucksensor 55, der den Druck-Beatmungsunterstützungsparameter des Atemgases in dem Atemkreislauf 22 angibt, und ii) dem Ex-CO2-Sensor 54, der den ausgeatmeten Kohlenstoffdioxid-Beatmungsunterstützungsparameter angibt, der in dem von dem Patienten P exspirierten Gas innerhalb des Atemkreislaufs 22 vorhanden ist (d.h. das Strömungsratenausgangsignal 51, das durch den Strömungsratensensor 53 erzeugt wird, das Gasdruckausgangssignal 51, das durch den Gasdrucksensor 55 erzeugt wird, und das Ex-CO2-Ausgangssignal 51, das durch den Ex-CO2-Sensor 54 erzeugt wird). Optional kann das Überwachungssystem 10 auf Ausgangssignale 51 ansprechen, die in das Verarbeitungssubsystem 40 von dem Ausgang des Blutdrucksensors 51 eingegeben werden, die de Blutdruck-Beatmungsunterstützungsparameter des Patienten P, beispielsweise den arteriellen systolischen, diastolischen und mittleren Blutdruck des Patient P angeben, und des SPO2-Sensors 57, der den Hämoglobin-Sauerstoffsättigungspegel-Beatmungsunterstützungsparameter des Patienten P (d.h. das Blutdruckausgangssignal 51, das durch den Blutdrucksensor 56 erzeugt wird, und das SPO2-Ausgangssignal 51, das durch den SPO2-Sensor 57 erzeugt wird) angibt.
  • Der Strömungsratensensor 53, der Drucksensor 55 und der Ex-CO2-Sensor 54 sind vorzugsweise zwischen dem Patientenverbindungsteil 26 und dem Patientenverbindungsschlauch 25 positioniert. Alternativ wird bevorzugt, dass der Drucksensor 55 an dem trachealen Ende des Patientenverbindungsschlauchs 25 angeordnet ist. Die Strömungsraten-, Druck- und Ex-CO2-Sensoren 53, 55 und 54 werden beispielhaft durch den CO2SMO+ Monitor von Novametrics dargestellt (der einen Strömungsrate-, Druck- und Ex-CO2-Sensor umfasst). Der Blutdrucksensor 56 und der SPO2-Sensor 57 werden durch den Blutdrucksensor von Dynamap, Inc. und dem SPO2-Sensor des CO2SMO+ Monitors von Novametrics beispielhaft dargestellt. Der Blutdrucksensor 56 und der SPO2-Sensor 57 können an einem Abschnitt des Körpers des Patienten befestigt sein, um die erforderlichen Messungen möglich zu machen. Beispielsweise wird der Blutdrucksensor 56, der hier beispielsweise als eine Blutdruckmanschette gezeigt ist, an dem Arm des Patienten P befestigt gezeigt, und der SPO2-Sensor 57, der beispielsweise ein Pulsoxymeter sein kann, wird gezeigt, wie er an einem Finger des Patienten 12 befestigt ist. Ein Fachmann wird erkennen, dass die Blutdruckdaten von dem SPO2-Sensor 57 hergeleitet werden können, was die Notwendigkeit für den Blutdrucksensor 56 beseitigt.
  • Zusätzliches Standardgerät kann eine Bediener-Schnittstelle 60 umfassen, die bei der bevorzugten Ausführungsform eine Membranen-Tastatur, eine Tastatur, eine Maus oder eine andere geeignete Eingabevorrichtung zum Bereitstellen von Benutzereingaben von sowohl Daten als auch Steuerbefehlen ist, die benötigt werden, um die Software auszuführen, die die verschiedenen Funktionen der Erfindung implementiert. Der Bediener des Beatmungsgerätsüberwachungssystems 10 der vorliegenden Erfindung kann das Verarbeitungssubsystem 40 über ein durch die Bediener-Schnittstelle 60 erzeugtes Bediener-Eingabesignal mit einer beliebigen Anzahl von passenden Eingangsparametern, wie beispielsweise Patienten-Identifikationsinformation, Patientenalter, Patientengewicht oder jede gewünschte Patientenstatistik, beliefern. Es wird bevorzugt, dass der Bediener vorbestimmte Patientenbezugsdaten, wie beispielsweise den arteriellen Blutgas pH, den arteriellen Blutgas PaO2 und/oder den arteriellen Blutgas PaCO2 des Blutes des Patienten und/oder die Temperatur des Patienten in das Verarbeitungssubsystem 40, als Bediener-Eingangssignale 61 über die Bediener-Schnittstelle 60 eingeben. Das Überwachungssystem 10 kann ebenfalls auf die Kernkörpertemperatur des Patienten P ansprechen, die in das Verarbeitungssubsystem 40 als ein Ausgangssignal 51 von einem an dem Patienten P befestigten Temperatursensor 58 oder als ein Bediener-Eingangssignal 61 über die Bediener-Schnittstelle 60 eingegeben werden kann.
  • Das Verarbeitungssubsystem 40 umfasst vorzugsweise einen Prozessor 46, beispielsweise einen Mikroprozessor, ein Hybrid-Hardware/Software-System, einen Controller oder Computer und einen Speicher. Die Ausgangssignale 51 und die von den Ausgangssignalen 51 hergeleiteten Beatmungsdaten 72 werden in dem Speicher des Verarbeitungssubsystems 40 mit Benutzer-definierten Raten, die kontinuierlich sein können, für eine Wiederherstellung und Analyse nach Bedarf gespeichert. Das Beatmungsgerät-Einstellsignal 42 kann ebenfalls in dem Speicher mit einer Benutzer-definierten Rate gespeichert werden. Wie ein Fachmann erkennen wird, kann jedes erzeugte Signal in dem Speicher mit Benutzer-definierten Raten gespeichert werden. Der Speicher kann beispielsweise ein Floppy-Disk-Laufwerk, ein CD-Laufwerk, ein internes RAM oder ein Festplattenlaufwerk des zugeordneten Prozessors 12 sein.
  • Das Verarbeitungssubsystem 40 reagiert auf die Ausgangssignale 51 des Messmittels, des/der Beatmungsgerät-Einstellparametersignals(e) 42 und, falls bereitgestellt, der Bediener-Eingangsignale 61. Der Prozessor 46 läuft unter der Steuerung eines in dem Speicher gespeicherten Programms und umfasst eine intelligente Programmierung für die Bestimmung von mindestens einer gewünschten Pegeleinstellung der Beatmungsgerät-Einstellsteuerung 30 basierend auf mindestens einem Teil des Ausgangssignals 51 von dem Messmittel, mindestens einem Teil des/der Beatmungsgerät-Einstellparametersignals(e) 42, die an dem Eingang 44 des Verarbeitungssubsystems 40 empfangen werden und, falls bereitgestellt, mindestens eines Teils der Bediener-Eingangssignale 61.
  • Die gewünschten Pegeleinstellungen für die Beatmungsgerät-Einstellsteuerung 30 des Beatmungsgeräts 20 können mindestens eine der folgenden Gruppe umfassen: i) einen Atemvolumenpegel (VE-Pegel), der den gewünschten, an dem Beatmungsgerät 20 einzustellenden VE-Pegel angibt; ii) einen Beatmungsgerät-Atemfrequenzpegel (f), der den an dem Beatmungsgerät 20 einzustellenden gewünschten f-Pegel angibt; iii) einen Atemvolumenpegel (VT-Pegel), der den an dem Beatmungsgerät 20 einzustellenden VT-Pegel angibt; iv) einen Atemgasströmungsratenpegel (V), der den an dem Beatmungsgerät 20 einzustellenden V-Pegel angibt; v) einen Druckbegrenzungspegel, der den an dem Beatmungsgerät 20 einzustellenden Druckbegrenzungspegel angibt; vi) einen Atemarbeitspegel (WOB, der den an dem Beatmungsgerät 20 einzustellenden WOB-Pegel angibt; Vii) einen Druckunterstützungs-Beatmungspegel (PSV-Pegel), der den an dem Beatmungsgerät 20 einzustellenden PSV-Pegel angibt; viii) einen positiven endexspiratorischen Druckpegel (PEEP-Pegel), der den an dem Beatmungsgerät 20 einzustellenden PEEP-Pegel angibt; ix) einen kontinuierlichen positiven Atemwegdruckpegel (CPAP-Pegel), der den an dem Beatmungsgerät 20 einzustellenden CPAP-Pegel angibt; und x) einen fraktionierten eingeatmeten Sauerstoffkonzentrationspegel (FIO2-Pegel), der den an dem Beatmungsgerät 20 einzustellenden FIO2-Pegel angibt.
  • Die gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen 30, die durch das Verarbeitungssystem 40 des Überwachungssystems 10 bestimmt werden, können dem Bediener über die Anzeige angezeigt werden. Die Anzeige des Überwachungssystems 10 umfasst vorzugsweise eine visuelle Anzeige 62 oder Kathodenstahlröhre, die elektronisch mit dem Verarbeitungssubsystem 40 zum Ausgeben und Anzeigen ausgegebener Anzeigesignale gekoppelt ist, die von dem Verarbeitungssubsystem 40 erzeugt werden.
  • Weiterhin kann das Überwachungssystem 10 einen Alarm 21 umfassen, um dem Bediener entweder ein Versagen des Überwachungssystems 10, wie beispielsweise ein Leistungsversagen des Verlusts der Signaldateneingabe, oder eine unpassende Einstellung einer Beatmungsgerät-Steuerung 30, wie beispielsweise einer Pegeleinstellung einer Beatmungsgerät-Einstellsteuerung 30, die aktuell den Zufuhr der Beatmungsgerätunterstützung an den Patienten P steuert, die sich von einer empfohlenen gewünschten Pegeleinstellung der Beatmungsgerät-Einstellsteuerung 30 unterscheidet, zu melden. Vorzugsweise umfasst der Alarm 21 einen visuellen und/oder Audioalarm, wobei jedoch jedes Mittel zum Benachrichtigen des operierenden Klinikers verwendet werden kann, das einem Fachmann bekannt ist. Es ist natürlich erwünscht, eine Reserveleistungsversorgung, wie beispielsweise eine Batterie, zu verwenden.
  • Mit Bezug auf 4 und 5 umfasst das Verarbeitungssubsystem der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Mittel zum Bestimmen der gewünschten Beatmungssteuereinstellungen 30 des Beatmungsgeräts 20. Das Bestimmungsmittel umfasst vorzugsweise ein Merkmal-Extraktionssubsystem 70 und ein Intelligenzsubsystem 80. Das Merkmal-Extraktionssubsystem 70 umfasst ein Mittel zum Extrahieren und Zusammenstellen von zutreffenden Beatmungsdatenmerkmalen aus der Eingabe des Messmittels (d.h. den Ausgangssignalen 51). Tatsächlich wirkt das Merkmal-Extraktionssubsystem 70 als ein Vorprozessor für das Intelligenzsubsystem 80. Ein Beispiel des Merkmal-Extraktionssubsystems 70 wird in 5 gezeigt. Hier sind ein Strömungsratensensor 53, ein Gasdrucksensor 55, ein SPO2-Sensor 57, ein Ex-CO2-Sensor 54, ein Temperatursensor (T-Sensor) 58, ein Blutdrucksensor (BP-Sensor) 56 eines oben beschriebenen Typs, und jeder anderer gewünschter Sensor funktionsmäßig mit dem Merkmal-Extraktionssubsystem 70 des Verarbeitungssubsystems 40 verbunden. Vorzugsweise liefern der Strömungsratensensor 53, der Gasdrucksensor 55 und der Ex-CO2-Sensor 54 diejenigen Eingaben in das Überwachungssystem. Die anderen Sensoreingaben und die Benutzereingabe können aufgenommen werden, um die Zuverlässigkeit von den und das Vertrauen in die bestimmten gewünschten Pegeleinstellungen der Steuerungen 30 zu erhöhen. Das Überwachungssystem 10 stellt vorzugsweise die Extraktion der Beatmungsgerätedaten 72 als eine Funktion der Anwesenheit oder Abwesenheit dieser optionalen Eingaben ein. Indem die Anzahl von Eingaben optional gemacht wird, was ebenfalls die erforderliche Anzahl von Sensoren 52 optional macht, die das Mess-System umfassen, wird die Anzahl der Umgebungen, in denen das Beatmungsgerätüberwachungssystem 10 verwendet werden kann, erhöht.
  • Der Zweck des Merkmal-Extraktionssubsystems 70 besteht darin, bedeutende Variablen oder Merkmale von dem durch das Messmittel erzeugten Ausgangssignal 51 zu berechnen und/oder zu identifizieren und zu extrahieren. Beispielsweise können von den beispielhaft erforderlichen Eingaben in das Merkmal-Extraktionssubsystem 70, d.h. dem Gasdruckausgangssignal 51, dem Strömungsratenausgangssignal 51 und dem Ex-CO2-Ausgangssignal 51 eine Mehrzahl von Beatmungsdaten 72 hergeleitet werden. Die hergeleiteten Beatmungsdaten 72 können umfassen: die Werte aller verwendeten Ausgangssignale 51, wie beispielsweise das Gasdruckausgangssignal 51, das Strömungsratenausgangssignal 51 und das Ex-CO2-Ausgangssignal 51, der Ausgangssignale 51; den Spitzeninflationsdruck (PIP), der der während der mechanischen Beatmung der Lungen erzeugte maximale Druck ist; den mittleren Atemwegdruck (PAW), der der mittlere positive Druck ist, der an der Atemwegöffnung in dem Patientenverbindungsschlauch 25 oder in dem Atemkreislauf 22 über eine Minute gemessen wurde; den positiven endexspiratorische Druck (PEEP), der der Basis- oder startende positive Druck vor der mechanischen Inflation oder der während der Einatmung und Ausatmung kontinuierlich während spontaner Beatmung angelegte positive Druck ist; die Atemfrequenz (f), die die Frequenz oder Rate oder Beatmung je Minute ist (die gesamte Atemfrequenz fTOT ist die Summe der vorausgewählten Frequenz des mechanischen Beatmungsgeräts (fMECH) und der spontanen Patientenatemfrequenz (fSPON)); das Atemvolumen (VT), das das Volumen des Atemgases ist, das sich in und aus den Lungen je Atemzug bewegt (VTMECH ist das Beatmungsgerät-vorausgewählte VT je Atemzug und VTSPON das eingeatmete und ausgeatmete Volumen je Atemzug des Patienten); das Minuten-ausgeatmete Beatmung (VE), das das Volumen des Atemkreises ist, das sich in und aus den Lungen des Patienten je Minute bewegt (VE ist das Produkt der Atemfrequenz f und des Atemvolumens (VE = f × VT), und das VETOT ist die Summe des Beatmungsgeräts-vorausgewählten VE(VEMECH) und des VE des spontanen Patienten, das je Minute eingeatmet und ausgeatmet wird (VESPON)); das Einatmungs/Ausatmungszeitverhältnis (I:E-Verhältnis), das das Verhältnis der Einatmungszeit zu der Ausatmungszeit während der mechanischen Beatmung ist; das physiologische Totraumvolumen (VDphys), das das Gasvolumen in dem anatomischen Luftweg und in den beatmeten, nicht perfundierten Alveolen ist, die nicht an dem Blutgasaustausch teilnehmen; die Lungenkohlenstoffdioxid-Eliminierungsrate (LCO2), das das Volumen von CO2 ist, das je Atemzug oder je Minute ausgeatmet wurde (LCO2 ist die Fläche unter der Ex-CO2- und Volumenkurve); den Teildruck-Endatemkohlenstoffdioxidpegel (PetCO2), der der partielle Druck des ausgeatmeten CO2 ist, der an dem Ende der Ausatmung gemessen wird; die Herzleistung (CO) des Patienten, die die Blutmenge ist, die von dem Herz je Minute ausgestoßen wird und die beispielsweise aus der bestimmten LCO2-Rate hergeleitet werden kann; die Einhaltung und der Widerstand des respiratorischen Systems; der respiratorische Muskeldruck, die Atemarbeit des Patienten, die von dem bestimmten respiratorischen Muskeldruck hergeleitet werden kann, und Druckvolumen-Schleifen.
  • Beatmungsdaten 72 können ebenfalls aus den beispielhaft dargestellten optionalen Eingängen in das Merkmal-Extraktionssubsystem 70 hergeleitet werden. Von dem SPO2-Ausgangssignal 51 können der arterielle Bluthämoglobin- Sauerstoffsättigungspegel und die Herzrate bestimmt werden, und der pulsierende Blutdrucksignalverlauf des SPO2-Ausgangssignals 51 kann verwendet werden, um den arteriellen Blutdruck zu bestimmen. Außerdem können aus dem Blutdruckausgangssignal 51 der arterielle systolische, diastolische und mittlere Blutdruck des Patienten P bestimmt werden. Ferner können von dem Temperaturausgangssignal 51 die Kernkörpertemperatur des Patienten 12 hergeleitet werden. Des weiteren kann aus dem Bluthämoglobin-Sauerstoffsättigungspegel und dem bestimmten LCO das Totraumvolumen bestimmt werden.
  • Das Merkmal-Extraktionssubsystem 70 kann ebenfalls Benutzereingangsdaten über die Bediener-Schnittstelle 60 und das Beatmungsgerät-Einstellparametersignal 42 empfangen. Die Beatmungsdaten 72 werden vorzugsweise in dem Merkmal-Extraktionssubsystem 70 zusammengestellt, und ein Merkmalvektor 74 oder -matrix wird vorzugsweise erzeugt, der/die alle die Beatmungsgerätdatenelemente enthält, die von dem Überwachungssubsystem 10 verwendet werden, um den Beatmungsunterstützungs-Bewertungsprozess durchzuführen. Der Merkmalvektor 74 kann bei benutzerdefinierten Intervallen, wie beispielsweise nach jedem Atemzug oder jeder Minute, aktualisiert werden und wird von dem Merkmal-Extraktionssubsystem 70 an das Intelligenzsubsystem 80 als ein Beatmungsdatenausgangssignal 75 ausgegeben. Alternativ können, wie es für einen Fachmann offensichtlich ist, die Beatmungsdaten 72 direkt an das Intelligenzsubsystem 80 als das Beatmungsdatenausgangssignal 75 ohne den eingreifenden Schritt des Erzeugens des Merkmalvektors 74 oder -matrix ausgegeben werden. Die Beatmungsdaten 72 können ebenfalls an die Anzeige 62 ausgegeben werden.
  • Mit Bezug auf 4, 6A und 6B umfasst das Intelligenzsubsystem 80 des Verarbeitungssubsystems 40 vorzugsweise ein neurales Netzwerk 82. Die primäre Funktion des Intelligenzsubsystems 80 besteht darin, eine Bewertung der dem Patienten bereitgestellten Beatmungsgerätunterstützung durchzuführen und basierend auf der Bewertung, die gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen 30 zu empfehlen, die die physiologischen Beatmungsunterstützungsbedürfnisse des Patienten angemessen und vorzugsweise optimal unterstützen. Beispielsweise kann, wie in 6A gezeigt ist, das Intelligenzsubsystem 80 des Verarbeitungssubsystems 40 ein neurales Netzwerk 82 aufweisen, das das Beatmungsdatenausgangssignal 75 empfängt, das die zusammengestellten Beatmungsdaten 72 enthält. Das neurale Netzwerk 82 empfängt ebenfalls das Beatmungsgerät-Einstellparametersignal 42 und kann eine Benutzereingabe von der Bediener-Schnittstelle 60 empfangen.
  • Um die verschiedenen Aspekte und Vorteile vollständig zu erkennen, die durch die vorliegende Erfindung erzeugt werden, ist ein Grundverständnis der neuralen Netzwerktechnologie erforderlich. Das Folgende ist eine kurze Erläuterung dieser Technologie, wie es auf das Beatmungsgerät-Überwachungssubsystem 10 und das Verfahren der vorliegenden Erfindung anwendbar ist.
  • Künstliche neurale Netzwerke modellieren lose die Arbeitsweise eines biologischen neuralen Netzwerks, wie beispielsweise des menschlichen Gehirns. Demgemäss werden neurale Netzwerke typischerweise als Computersimulationen eines Systems von untereinander verbundenen Neuronen implementiert. Insbesondere sind neurale Netzwerke hierarchische Sammlungen von untereinander verbundenen Verarbeitungselementen, die konfiguriert sind, wie es beispielsweise in 8 gezeigt ist. Insbesondere ist 8 ein schematisches Diagramm eines neuralen Standardnetzwerkes 82, das eine Eingangsebene 84 aus Verarbeitungselementen, eine verborgene Ebene 86 aus Verarbeitungselementen und eine Ausgangsebene 88 aus Verarbeitungselementen aufweist. Das in 8 gezeigte Beispiel ist lediglich eine veranschaulichende Ausführungsform eines neuralen Netzwerks 82, das gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Weitere Ausführungsformen eines neuralen Netzwerks 82 können ebenfalls verwendet werden, wie als nächstes erläutert wird.
  • Bei der Struktur eines neuralen Netzwerks 82 empfängt jedes seiner Verarbeitungselemente mehrere Eingangsignale oder Datenwerte, die verarbeitet werden, um eine einzige Ausgabe zu berechnen. Der Ausgangswert wird mittels einer mathematischen Gleichung berechnet, die in der Technik als eine Aktivierungsfunktion oder als Transferfunktion bekannt ist, die die Beziehung zwischen Eingangsdatenwerten spezifiziert. Wie in der Technik bekannt ist, kann die Aktivierungsfunktion ein Schwellen- oder ein Bias-Element aufweisen. Wie in 8 gezeigt ist, werden die Ausgaben von Elementen bei niedrigeren Netzwerkebenen als Eingänge in Elemente bei höheren Ebenen verwendet. Das Element oder die Elemente der höchsten Ebene erzeugen eine endgültige Systemausgabe oder Ausgaben.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist das neurale Netzwerk 82 eine Computer-Simulation, die verwendet wird, um eine Empfehlung der gewünschten Beatmungsgerät-Einstellungen der Beatmungsgerät-Steuerung 30 des Beatmungsgeräts 20 zu erzeugen, die angemessen und vorzugsweise optimal die physiologischen Beatmungsunterstützungsbedürfnisse des Patienten unterstützen werden, basierend zu mindestens auf einem Teil der verfügbaren Beatmungseinstellparameter 42 und mindestens einem Teil des Beatmungsdatenausgangssignals 75 (d.h. zumindest eines Teils der hergeleiteten Beatmungsdaten 72).
  • Das neurale Netzwerk 82 der vorliegenden Erfindung kann durch Spezifizieren der Anzahl, der Anordnung und der Verbindung der Verarbeitungselemente aufgebaut werden, die das Netzwerk 82 bilden. Eine einfache Ausführungsform eines neuralen Netzwerks 82 besteht aus einem voll verbundenen Netzwerk von Verarbeitungselementen. Die Verarbeitungselemente des neuralen Netzwerks 82 werden in Ebenen gruppiert: eine Eingangsebene 84, wobei zu mindestens ein Teil der ausgewählten Beatmungsdaten 72, Ausgangssignale 51 und die ausgewählten Beatmungsgerät-Einstellparametersignale 42 eingeführt werden; eine verborgene Ebene 86 aus Verarbeitungselementen; und eine Ausgangsebene 88, wobei die resultierenden bestimmten Pegeleinstellungen für die Steuerungen 30 erzeugt werden. Die Anzahl von Verbindungen und folglich die Anzahl von Verbindungsgewichten wird durch die Anzahl von Elementen in jeder Ebene festgelegt.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die an der Eingangsebene bereitgestellten Datentypen konstant bleiben. Außerdem wird normalerweise die gleiche mathematische Gleichung oder Transferfunktion normalerweise von den Elementen an der mittleren und Ausgangsebenen verwendet. Die Anzahl von Elementen in jeder Ebene ist im Allgemeinen von der besonderen Anwendung abhängig. Wie in der Technik bekannt ist, bestimmt die Anzahl von Elementen in jeder Ebene ihrerseits die Anzahl von Gewichtungen und die gesamte Speicherung, die benötigt wird, um das neurale Netzwerk 82 aufzubauen und anzuwenden. Es ist offensichtlich, dass komplexere neurale Netzwerke 82 im Allgemeinen mehr Konfigurationsinformation und daher mehr Speicherung benötigen.
  • Zusätzlich zu der in 6A dargestellten Struktur zieht die vorliegende Erfindung andere Arten von neuralen Netzwerkkonfigurationen für das neurale Netzwerkmodul in Betracht, wie beispielsweise das in 6B gezeigte Beispiel, das nachstehend ausführlicher beschrieben wird. All das, was von der vorliegenden Erfindung verlangt wird, ist, dass ein neurales Netzwerk 82 geeignet ist, trainiert und erneut trainiert zu werden, falls notwendig, zur Verwendung, um die gewünschten Pegeleinstellungen der Steuerung 30 des Beatmungsgeräts 20 zu bestimmen. Es ist ebenfalls bevorzugt, dass sich das neurale Netzwerk 82 während des Betriebs anpasst (d.h. lernt), um die Festlegung der geeigneten Pegeleinstellungen des neuralen Netzwerks für die Steuerung 30 des Beatmungsgeräts 20 zu verbessern.
  • Mit Rückbezug auf 6A und 8 wird die Arbeitsweise einer spezifischen Ausführungsform eines neuralen Netzwerks 82 mit positiver Rückkopplung ausführlicher beschrieben. Es sei bemerkt, dass die folgende Beschreibung nur für die Art und Weise veranschaulichend ist, mit der ein bei der vorliegenden Erfindung verwendetes neurales Netzwerk 82 arbeiten kann. Insbesondere wird im Betrieb zumindest ein Teil der ausgewählten Beatmungsdaten 72 von den Beatmungsdatenausgangssignal 75 und den ausgewählten Beatmungsgerät-Einstellparametersignalen 42 (d.h. zusammen die Eingangsdaten) an die Eingangsschicht 84 aus Verarbeitungselementen bereitgestellt, die hier nachstehend als Eingaben bezeichnet werden. Die Elemente der verborgenen Ebene sind durch Verknüpfungen 87 mit den Eingaben verbunden, wobei jede Verknüpfung 87 eine zugeordnete Verbindungsgewicht aufweist. Die Ausgangswerte der eingegebenen Verarbeitungselemente breiten sich entlang dieser Verknüpfungen 87 zu den Elementen der verborgenen Ebene 86 fort. Jedes Element in der verborgenen Ebene 86 multipliziert den Eingangswert entlang der Verknüpfung 87 durch die zugeordnete Gewichtung und summiert diese Produkte über sämtliche seiner Verknüpfungen 87. Die Summe für ein einzelnes Element einer verborgenen Ebene wird dann gemäß der Aktivierungsfunktion des Elements modifiziert, um den Ausgangswert für dieses Element zu erzeugen. Gemäß den unterschiedlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen kann die Verarbeitung der Elemente der verborgenen Ebene seriell oder parallel stattfinden.
  • Wenn nur eine verborgene Ebene 86 vorhanden ist, besteht der letzte Schritt bei dem Betrieb des neuralen Netzwerks darin, die Ausgabe(n) oder die bestimmte(n) Pegeleinstellung(en) der Steuerungen 30 des Beatmungsgeräts durch die Elemente der Ausgangsschicht zu berechnen. Zu diesem Zweck breiten sich die Ausgangswerte von jedem der Verarbeitungselement der verborgenen Ebene entlang ihrer Verknüpfungen 87 zu dem Element der Ausgangsschicht aus. Hier werden sie durch die zugeordnete Gewichtung für die Verknüpfung 87 multipliziert, und die Produkte werden über alle Verknüpfungen 87 summiert. Die berechnete Summe für ein einzelnes Ausgangselement wird schließlich durch die Transferfunktionsgleichung des Ausgangsverarbeitungselements modifiziert. Das Ergebnis ist die endgültige Ausgabe oder Ausgaben, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die gewünschten Pegeleinstellung oder Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen 30 ist/sind.
  • Bei dem Beispiel des in 6B gezeigten Intelligenzsubsystems 80 ist das Intelligenzsubsystem 80 ein Hybrid-Intelligenzsubsystem, das sowohl regelbasierte Module 90 als auch neurale Netzwerke 82 enthält. Bei dieser alternativen Ausführungsform des Intelligenzsubsystems 90 wird die Bestimmung der gewünschten Pegeleinstellungen der Steuerungen 30 des Beatmungsgeräts 30 in einer Anzahl von Aufgaben aufgegliedert, die klassischen klinischen Paradigmen folgen. Jede Aufgabe kann mittels eines regelbasierten Systems 90 oder eines neuralen Netzwerks 82 erreicht werden. Bei der bevorzugten Konfiguration wird die Bestimmung der gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerung 30 durch eines einer Reihe von neuralen Netzwerken 82 durchgeführt.
  • Der Zweck des Beatmungsstatusmoduls 92 besteht darin, eine anfängliche Bewertung der Angemessenheit der dem Patienten P bereitgestellten Beatmungsunterstützung basierend auf den Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen 30 (wie sie durch das Intelligenzsubsystem durch die Beatmungsgerät-Einstellparametersignale 42 eingegeben werden) und dem Beatmungsdatenausgangssignal bereitgestellt wird. Die endgültige Bestimmung der gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen 30 wird durch eine Reihe von verfügbaren neuralen Netzwerken 82 in dem Beatmungsgerät-Steuereinstell-Prädiktormodul 94 erreicht. Der Zweck des regelbasierten Front-Ends 96 besteht darin, basierend auf Eingaben von dem Beatmungsstatusmodul 92 durch den Bediener eingegebener Daten und dem Beatmungsgerät-Einstellparametersignal 42 zu bestimmen, welche der verfügbaren neuralen Netzwerke 82 die gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen 30 bestimmen wird. Das regelbasierte Front-End 96 wird ebenfalls bestimmen, welche Eingaben von dem Beatmungsdatenausgangssignal 75 extrahiert und dem ausgewählten neuralen Netzwerk 82 präsentiert werden. Eingaben in das Beatmungsgerät-Steuereinstell-Prädiktormodul 94 umfassen Beatmungsgerätedaten 72 von dem Beatmungsdatenausgangssignal 75, Benutzereingabe und Eingabe von den Beatmungsgerät-Einstellparametersignalen 42. Der Zweck des regelbasierten Moduls des Back-Endes 98 besteht darin, Information von vorhergehenden Modulen, neuralen Netzwerken 82, Benutzereingabe und Beatmungsdaten 72 in dem Beatmungsdatenausgangssignal zu organisieren und die Information für die Anzeige auf der visuellen Anzeige 62 sowie auch für die Speicherung in einem externen Speicher 64, wie beispielsweise einer Plattendatei, zu formatieren.
  • Wie mit den meisten empirischen Modelltechnologien erfordert die neurale Netzwerkentwicklung eine Sammlung von Daten, die zur Verwendung ordnungsgemäß formatiert sind. Insbesondere müssen, wie in der Technik bekannt ist, Eingangsdaten und/oder die Ausgaben von Zwischennetzwerkverarbeitungsebenen vor der Verwendung normiert werden. Es ist bekannt, die Daten, die in das neurale Netzwerk 82 einzuführen sind, in einen numerischen Ausdruck umzuwandeln, um jeden numerischen Ausdruck in eine Zahl in einem vorbestimmten Bereich, beispielsweise durch Zahlen zwischen 0 und 1, zu transformieren. Somit umfasst das Intelligenzsubsystem der vorliegenden Erfindung vorzugsweise Mittel zum: i) Auswählen zumindest eines Teils der Beatmungsdaten 72 aus dem Beatmungsdatenausgangssignal 75 und zumindest eines Teils der Beatmungsgerät-Einstellparametersignale 42, ii) Umwandeln des ausgewählten Teil der Beatmungsdaten 72 und des ausgewählten Teils der Beatmungsgerät-Einstellparametersignale 42 in numerische Ausdrücke und iii) Transformieren der numerischen Ausdrücke in eine Zahl in einem vorbestimmten Bereich.
  • Bei einer herkömmlichen Vorgehensweise, die ebenfalls bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, kann das neurale Netzwerk 82 der vorliegenden Erfindung einen Vorprozessor 83 aufweisen. Der Vorprozessor 83 extrahiert die richtigen Daten aus dem Verarbeitungssubsystemspeicher 48 und normiert jede Variable, um sicherzustellen, dass jede Eingabe in das neurale Netzwerk 82 einen Wert in einem vorbestimmten numerischen Bereich aufweist. Sobald die Daten extrahiert und normiert wurden, wird das neurale Netzwerk 82 aufgerufen. Datennormierungs- und andere Formatierungsprozeduren, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind einem Fachmann bekannt und werden nicht weiter erläutert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das neurale Netzwerk 82 trainiert, indem es mit der Beatmungsgerät-Steuereinstellbewertung versorgt wird, die von einen Arzt durchgeführt wurde, und mit Eingangsdaten, wie beispielsweise Beatmungsdaten 72, den Beatmungs-Steuereinstellparametersignalen 72 und den Ausgangssignalen 51, die dem Arzt verfügbar waren. Anschließend wird auf die Bewertung zusammen mit der entsprechenden Eingangsmessung und Eingangsdaten als ein Datensatz Bezug genommen. Sämtliche verfügbaren Datensätze, die möglicherweise für eine Anzahl unterschiedlicher Patienten genommen werden, umfassen einen Datensatz. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein entsprechender Datensatz im Speicher gespeichert und für den Gebrauch durch das Verarbeitungssubsystem 40 für Trainings- und Diagnosebestimmungen verfügbar gemacht.
  • Ein typischer Trainingmechanismus, der bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird als nächstes kurz beschrieben. Im Allgemeinen sind die Einzelheiten des Trainingprozesses für den Betrieb des Atmungsüberwachungssystems größtenteils irrelevant. Tatsächlich ist alles, was erforderlich ist, dass das neurale Netzwerk 82 trainiert und umtrainiert werden kann, falls notwendig, sodass es verwendet werden kann, um annehmbare genaue Bestimmungen gewünschter Pegeleinstellungen der Steuerungen des Beatmungsgeräts 20 zu bestimmen. Neurale Netzwerke 82 werden normalerweise im Voraus mit von Patienten 12 durch andere Mittel extrahierte Daten trainiert. Unter Verwendung von dem, was es von den Trainingsdaten gelernt hat, kann sie das neurale Netzwerk 22 auch andere/neue Patienten P anwenden.
  • Wie in der Technik bekannt ist, wurde eine Vielzahl von Techniken in der Vergangenheit zum Trainieren von neuralen Netzwerken mit Vorwärtsregelung vorgeschlagen. Die meisten gegenwärtig verwendeten Techniken sind Variationen des bekannten Fehlerrückwärtsausbreitungsverfahrens. Die Einzelheiten des Verfahrens müssen hier nicht ausführlich betrachtet werden. Für weitere Referenz und mehr Details wird der Reader auf die ausgezeichnete Erläuterung verwiesen, die von Hummelhart E. A. in „Parallel distributed Processing: Explorations in the Microstructure of Cognitions", Band 1 und 2, Cambridge: MIT Press (1986, und „Explorations in Parallel distributed Processing, a Handbook of Models, Programms, and Exercises" verwiesen.
  • Kurz gesagt wird in seiner üblichsten Form das Rückwärtsausbreitungslernen in drei Schritten durchgeführt:
    • 1. Vorwärtsweiterleiten;
    • 2. Fehlerrückwärtsausbreitung;
    • 3. Gewichtungseinstellung
  • Hinsichtlich des Vorwärtsweiterleitungsschrittes wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ein einzelner Datensatz, der von dem Atmungsdatenausgangssignal 55 und dem Beatmungsgeräteinstellparameter (w) 42 extrahiert werden kann, an die Eingangsschicht 84 des Netzwerks 82 geliefert. Diese Eingangsdaten breiten sich entlang der Verknüpfungen 87 zu den verborgenen Schichtelementen aus, die die gewichteten Summen und Transferfunktionen berechnen, wie oben beschrieben. Auf ähnliche Weise werden die Ausgaben von den verborgenen Schichtelementen entlang der Verknüpfungen zu den Ausgangsschichtelementen fortgepflanzt. Die Ausgangsschichtelemente berechnen die gewichteten Summen und Transferfunktionsgleichungen, um die gewünschten Beatmungsgerätsteuereinstellungen 30 zu erzeugen.
  • Bei dem folgenden Schritt des Trainingsprozesses wird die dem Datensatz zugeordnete Beurteilung des Arztes verfügbar gemacht. Bei diesem Schritt wird die Bestimmung der gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgerätsteuerungen 30, die durch das neurale Netzwerk 82 erzeugt wurden, mit der Beurteilung des Arztes verglichen. Als nächstes wird ein Fehlersignal als die Differenz zwischen der Beurteilung des Arztes und der Bestimmung des neuralen Netzwerkes 82 berechnet. Dieser Fehler wird von dem Ausgangselement zurück zu den Verarbeitungselementen bei der verborgenen Ebene 86 durch eine Reihe von mathematischen Gleichungen fortgepflanzt, wie in der Technik bekannt ist. Somit wird jeder Fehler in dem normalen Netzwerkausgabe teilweise den Verarbeitungselementen zugewiesen, die kombinierten, um ihn zu erzeugen.
  • Wie zuvor beschrieben wurde, sind die durch die Verarbeitungselemente an der verborgenen Ebene 86 und der Ausgabeschicht 88 erzeugten Ausgaben mathematische Funktionen ihrer Verbindungsgewichte. erzeugten Ausgaben Fehler in den Ausgaben dieser Verarbeitungselemente sind auf Fehler in den aktuellen Werten der Verbindungsgewichte zurückzuführen. Mit den bei den vorherigen Schritt zugewiesenen Fehlern werden Gewichtungseinstellungen in dem letzten Schritt des Rückausbreitungslernverfahrens gemäß dem mathematischen Gleichungen durchgeführt, um dem Fehler bei dem neuralen Netzwerkbestimmung der gewünschten Pegeleinstellung der Beatmungsgeräteinstellsteuerung 30 zu verringern oder zu eliminieren.
  • Die Schritte der Vorwärtsweiterleitung, Fehlerrückwärtsfortpflanzung und Gewichtungseinstellung werden wiederholt über die Datensätze in dem Datensatz durchgeführt. Durch eine derartige Wiederholung wird das Training des neuralen Netzwerks 22 abgeschlossen, wenn sich die Verbindungsgewichtungen auf bestimmte Werte stabilisieren, die zumindest lokal die Bestimmungsfehler über den gesamten Datensatz minimieren. Wie ein Fachmann erkennen wird, kann jedoch das neurale Netzwerk 82 fortfahren und wird die wahrscheinlich tun, sich selbst zu trainieren, d.h. sich selbst anzupassen), wenn es in Betriebsverwendung durch Verwenden der Datensätze platziert wird, die empfangen und in dem Speicher des Verarbeitungssubsystems 40 während betrieblicher Verwendung sind. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Verbesserung des Monitors 10, wenn er mit dem Lernen d.h. Training während der Betriebsverwendung fortfährt. Ferner ermöglicht es die kontinuierliche Verbesserung der Bestimmung der geeigneten Beatmungsgerätpegeleinstellungen hinsichtlich des bestimmten Patienten P, an dem das Beatmungsgerät 20 betriebsfähig angeschlossen ist.
  • Zusätzlich zu dem Rückausbreitungstraining können Gewichtungseinstellungen bei alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit unterschiedlichen Trainingsmechanismen durchgeführt werden. Beispielsweise können, wie in der Technik bekannt ist, die Gewichtungseinstellungen akkumuliert und angewendet werden, nachdem alle Trainingsaufzeichnungen dem neuralen Netzwerk 82 präsentiert wurden. Es sollte jedoch hervorgehoben werden, dass sich die vorliegende Erfindung nicht auf einem bestimmten Trainingsmechanismus stützt. Stattdessen besteht die bevorzugte Anforderung darin, dass das resultierende neurale Netzwerk 82 annehmbare Fehlerraten der Bestimmung der gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgeräteinstellsteuerungen 30 erzeugt.
  • Bei Abschluss der Bestimmung der gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgeräteinstellsteuerung 30 durch das Intelligenzsubsystem 80 des Verarbeitungssystems 40 können die gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgeräteinstellsteuerung 30 auf der visuellen Anzeige 62 zur Verwendung durch den Arzt angezeigt werden. Das gespeicherte Atmungsdatenausgangssignal 75 und insbesondere die Untermenge des Atmungsdatenausgangssignals 75, die die Atmungsdaten 72 enthält, die von dem Intelligenzsubsystem 80 bei der Bestimmung der gewünschten Pegeleinstellung der Steuerung 30 verwendet wurde, können an die visuelle Anzeige 62 geliefert werden. Die gespeicherten Beatmungsgeräteinstellparametersignale 42 und die gespeicherten Ausgangssignale 51 können ebenfalls auf der visuellen Anzeige 62 in einem geeigneten Format angezeigt werden. An diesem Punkt kann der Arzt die Ergebnisse überprüfen, um bei seiner oder ihrer Einschätzung der Erwünschtheit der empfohlenen gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgeräte-Einstellsteuerungen 30 zu helfen. Die angezeigten Ergebnisse können auf einem Drucker (nicht gezeigt) gedruckt werden, um eine Aufzeichnung des Zustands des Patienten zu erzeugen. Außerdem können mit einer spezifischen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Ergebnisse anderen Ärzten oder Systemanwendern von Computern mitgeteilt werden, die mit dem Beatmungsgerätüberwachungssystem 10 über eine Schnittstelle (nicht gezeigt), wie beispielsweise ein Modem oder ein anderes Verfahren der elektronischen Kommunikation, verbunden sind.
  • Außerdem stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Echtzeitatmungsgerätüberwachungs-System 10 und -Verfahren bereit. Echtzeitbetrieb erfordert im Allgemeinen, dass Eingangsdaten schnell genug eingegeben, verarbeitet und angezeigt werden, um dem Arzt eine sofortige Rückkopplung im klinischen Rahmen zu geben. Bei alternativen Ausführungsformen können ebenfalls Offline-Datenverarbeitungsverfahren verwendet werden. Bei einem typischen Offlinebetrieb wird kein Versuch unternommen, sofort auf den Arzt zu reagieren. Die Mess- und Interviewdaten in einem solchen Fall werden einige Zeit in der Vergangenheit erzeugt und zur Wiederherstellung und Verarbeitung durch den Arzt zu einer geeigneten Zeit gespeichert. Es sollte ersichtlich sein, dass, obwohl die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Echtzeitvorgehensweise verwendet, alternative Ausführungsformen Offline-Vorgehensweisen bei verschiedenen Schritten ersetzen können.
  • Die bevorzugte Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte des Empfangen mindestens eines Beatmungsgeräteinstellparametersignals 42, das die aktuellen Pegeleinstellungen der Steuerung 30 des Beatmungsgeräts 20 angibt, der Überwachung eine Mehrzahl von Ausgangssignalen 51, um die Suffizienz der an den Patienten P gelieferten Atmungsunterstützung zu bestimmen, des Bestimmens der gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgeräte-Einstellsteuerungen 30 und des Anzeigens der gewünschten Einstellungen der Steuerungen dem operierenden Arzt.
  • Die empfangenen Ausgangssignal 51 können eine Mehrzahl von Signalen umfassen, die aus einer Gruppe aus dem Folgenden gebildet wird: ein Signal für exhaliertes Kohlenstoffdioxyd, das dem Pegel des exhalierten Kohlenstoffdioxyds (ExCO2-Pegel) entspricht, das dem exhalierten Gas entspricht, das durch den Patienten P in den Atemkreislauf 22 exspiriert wurde; ein Strömungsratensignal, das die Strömungsrate (V) des inhalierten/exhalierten Gases eingibt, das durch den Patienten P in den Atemkreislauf 22 exspiriert wurde; ein Pulsoxymeterhämoglobinsauerstoffsättigungssignal (SPO2-Signal), das den Sauerstoffsättigungspegel des Patienten P angibt; ein Drucksignal (P-Signal), das den Druck des Atemgases in dem Atemkreislauf 22 angibt; und ein Blutdrucksignal (BP-Signal), das den Blutdruck des Patienten 12 angibt. Die Ausgangssignale 51 können ebenfalls ein Temperatursignal (T-Signal), das die Kernkörpertemperatur des Patienten P angibt, ein arterielles Blutgassignal (PAO2-Signal), ein arterielles Blutgassignal (PACO2-Signal) und/oder ein arterielles Blutgassignal (ph-Signal) umfassen.
  • Das Beatmungsgeräte-Einstellparametersignal 42 kann mindestens eines der Folgenden umfassen: ein Atemminutenvolumensignal (VE-Signal), das den an dem Beatmungsgerät eingestellten VE-Pegel angibt; ein Beatmungsgerät-Atemfrequenzsignal (f-Signal), das den an dem Beatmungsgerät eingestellten f-Pegel angibt; ein Atemvolumensignal (VT-Signal), das den an dem Beatmungsgerät eingestellten VT-Pegel angibt; ein Atemgasströmungsratensignal (V), das den an dem Beatmungsgerät eingestellten V-Pegel angibt; ein Druckbegrenzungssignal, das den an dem Beatmungsgerät eingestellten Druckbegrenzungspegel angibt; ein Atemarbeitssignal (WOB), das den an dem Beatmungsgerät eingestellten WOB-Pegel angibt; ein Druckunterstützungs-Beatmungssignal (PSV-Signal), das den an dem Beatmungsgerät eingestellten PSV-Pegel angibt; ein Signal für den positiven endexspiratorischen Druck (PEEP- Signal), das den an dem Beatmungsgerät einzustellenden PEEP-Pegel angibt; ein kontinuierliches positives Atemwegdrucksignal (CPAP-Signal), das den an dem Beatmungsgerät eingestellten CPAP-Pegel angibt; und ein Signal für die fraktionierte eingeatmete Sauerstoffkonzentration (FIO2-Signall), das den an dem Beatmungsgerät eingestellten FIO2-Pegel angibt.
  • Beispielsweise kann der Schritt des Bestimmens der gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgeräte-Einstellsteuerung 30 des Beatmungsgeräts 20 die Schritte des Erzeugens von Atmungsdaten 72 aus den empfangenen Ausgangssignalen 51 in dem Verarbeitungssubsystem 40 und des Anwendens mindestens eines Teils der erzeugten Atmungsdaten 72 des Beatmungsgeräteinstellparametersignal 52 auf das neurale Netzwerk 82 des Verarbeitungssubsystems 40 umfassen. Falls erwünscht, kann mindestens ein Teil der Ausgangssignale 51 ebenfalls auf das neurale Netzwerk 82 als Atmungsdaten 72 angewendet werden.
  • Bei einem alternativen Beispiel kann der Schritt des Bestimmens der gewünschten Pegeleinstellungen der Steuerungen des Beatmungsgeräts 20 folgende Schritte umfassen: Erzeugen von Atmungsdaten 72 aus den empfangenen Ausgangssignalen 51 bei dem Verarbeitungssubsystem 40, Anwenden eines Satzes von Entscheidungsregeln in dem regelbasierten Front-Ende 96 auf mindestens einen Teil der Atmungsdaten 72 und das Beatmungsgeräteinstellparametersignals 42, um die angewendeten Teile der Atmungsdaten 72 und das Beatmungsgeräteinstellparametersignal 72 zu klassifizieren, Auswählen eines geeigneten neuralen Netzwerkes 82, das zu Verwenden ist, und Anwenden eines Teils der Atmungsdaten 72 und des Beatmungsgeräteinstellparametersignals 42 auf das ausgewählte neurale Netzwerk 82, das verwendet werden wird, um die gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgeräte-Einstellsteuerung 30 zu bestimmen.
  • Das Beatmungsgerätüberwachungssystem 10 der vorliegenden Erfindung kann in einer von vielen unterschiedlichen Konfigurationen implementiert werden. Beispielsweise kann das Beatmungsgerätüberwachungssystem 10 in einem Beatmungsgerät 20 aufgenommen sein. Bei einem alternativen Beispiel kann das Beatmungsgerätüberwachungssystem 10 ein Standalone-Monitor sein, der funktionsfähig mit dem Beatmungsgerät 20 verbunden ist.
  • Eine Verwirklichung einer Ausführungsform der Verarbeitungssubsystems 40 der vorliegenden Erfindung ist in 7 dargestellt. Hier umfasst das Verarbeitungssubsystem 40 den Prozessor 46, der vorzugsweise ein Mikroprozessor ist, den Speicher 48, die Speichervorrichtungen 64, den Controller 45, um die Anzeige 62, den Speicher 64 und das Beatmungsgerät 20 zu treiben, und den A/D-Wandler (ADC) 47 nach Bedarf. Das Verarbeitungssubsystem 40 umfasst ebenfalls ein neurales Netzwerk, das beispielsweise in einer neuralen Netzwerkplatine 49 aufgenommen sein kann. Der ADC und die neuralen Netzwerkplatinen 47, 49 sind handelsüblich verfügbare Produkte. Es gibt ebenfalls eine optionale Ausgangsplatine (nicht gezeigt) zur Verbindung mit einem Computernetzwerk und/oder einer zentralen Überwachungsstation.
  • Die ADC-Platine 47 wandelt das von dem Ausgang irgendeiner der Sensoren 52 des Messmittels empfangene Analogsignal in eine digitale Ausgabe um, die von dem Prozessor 46 gehandhabt werden kann. Bei einer alternativen Implementierung könnte der Ausgang irgendeines der Sensoren 52 mit dem Prozessor 46 über digitale Ausgänge, z.B. einem seriellen RS232-Port, verbunden sein. Die besondere Implementierung wird durch die Ausgangsmerkmale des besonderen Sensors 52 bestimmt. Der Prozessor 46 sollte Schaltungen enthalten, die zum Durchführen mathematischer Funktionen, wie beispielsweise Signalverlaufdurchschnittsbildung verstärken, Linearisieren, Signalzurückweisung, Differenzierung, Integration, Addition, Subtraktion, Teilung und Multiplizierung, wo erwünscht, zu programmieren sind. Der Prozessor 46 kann ebenfalls Schaltungen aufweisen, die zum Ausführen von neuraler/intelligenter Steuersoftware, neuraler Netzwerk-Lernsoftware und Beatmungsgerätsteuersoftware, nach Bedarf, zu programmieren sind. Schaltungen oder Programme, die diese Funktion durchführen, sind einem Fachmann bekannt und bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Der Prozessor 46 führt die Software aus, die die Berechnungen durchführt, steuert den ADC und die neuralen Netzwerkplatinen 47, 49 und steuert die Ausgabe zu den Anzeige- und Speichervorrichtungen 62, 64, die Netzwerkkommunikation und die Beatmungsgerätevorrichtung 20.
  • Der Zweck des neuralen Netzwerkplatine 49 besteht darin, die neurale/intelligente Steuersoftware zu implementieren. Wie es für einen Fachmann offensichtlich ist, wird der Bedarf für eine getrennte neurale Netzwerkplatine 49 durch die Rechenleistung des Hauptprozessors 46 bestimmt. Mit neueren Anstiegen in Mikroprozessorgeschwindigkeiten kann es nicht notwendig sein, eine getrennte Platine 49 aufzuweisen, da einige oder alle dieser Funktionen durch den Prozessor 46 gehandhabt werden könnten. Der Bedarf für die getrennte Platine 49 wird ebenfalls durch die genaue Plattform bestimmt, auf der die Erfindung implementiert ist.
  • Obwohl der Prozessor 46 des Verarbeitungssubsystems 40 als ein einzelner Mikroprozessor beschrieben wurde, sollte außerdem offensichtlich sein, dass zwei oder mehrere Mikroprozessoren verwendet werden könnten, die den einzelnen Funktionen fest zugeordnet sind. Beispielsweise kann das Beatmungsgerät 20 einen Mikroprozessor aufweisen, der betriebsmäßig mit dem Verarbeitungssubsystem 40 des Überwachungssystems 10 gekoppelt wird. Auf diese Art und Weise könnte das Überwachungssystem 20 in einem modularen System 10 aufgenommen sein, das mit jedem herkömmlichen Mikroprozessorgesteuerten Beatmungsgerät 20 zur Überwachung der durch das Beatmungsgerät 20 bereitgestellten Atmungsunterstützung gekoppelt sein kann. Alternativ kann, wie es für einen Fachmann offensichtlich und in 2B gezeigt ist, das Überwachungssystem 10 der vorliegenden Erfindung in die Ausgestaltung eines Mikroprozessor-gesteuerten Beatmungsgeräts 10 aufgenommen sein, wobei das Verarbeitungssubsystem 40 des Beatmungsgerätüberwachungssystems den Mikroprozessor des Beatmungsgeräts 20 verwendet. Außerdem könnten die Funktionen des Prozessors 46 durch andere Schaltungen, wie beispielsweise anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC), digitale Logikschaltungen, einen Mikrocontroller oder einen digitalen Signalprozessor erzielt werden.
  • Die Erfindung wurde hier in erheblichem Detail beschrieben, um dem Patentrecht zu entsprechen und dem Fachmann Information bereitzustellen, die benötigt wird, um die neuartigen Prinzipien anzuwenden, und derartige spezialisierte Bauteile, wie sie erforderlich sind, aufzubauen und zu verwenden. Es ist ersichtlich, dass die Erfindung durch besonders unterschiedliche Geräte und Vorrichtungen ausgeführt werden kann, und dass verschiedene Modifikationen, sowohl hinsichtlich Geräteeinzelheiten und Betriebsprozeduren, ausgeführt werden können.

Claims (12)

  1. Beatmungsgerät-Unterstützungs-Überwachungssystem (10) für ein Beatmungsgerät (20), das angepasst ist, um ein Atemgas zu einem Patienten (P) über einen Atemkreislauf (22) in Fluid-Kommunikation mit mindestens einer Lunge eines Patienten (P) zu liefern, wobei das Beatmungsgerät (20) eine Mehrzahl von auswählbaren Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen (30) zum Regeln der Zufuhr des Atemgases von dem Beatmungsgerät (20) zu dem Patienten (P) umfasst, wobei jede Einstellsteuerung (30) auf eine Pegeleinstellung anwählbar ist, und jede Beatmungsgerät-Einstellsteuerung (30) ein Beatmungsgerät-Einstellparametersignal (42) erzeugt, das die aktuelle Pegeleinstellung der Beatmungsgerät-Einstellsteuerung (30) angibt, wobei das System (10) umfasst: einen Eingang, der angepasst ist, um mindestens ein Beatmungsgerät-Einstellparametersignal (42) zu empfangen; eine Mehrzahl von Sensoren (52) zum Messen einer Mehrzahl von Beatmungs-Unterstützungsparametern, wobei jeder Sensor (52) betriebsmäßig selektiv mit dem Patienten (P) oder dem Atemkreislauf (22) verbunden ist, wobei jeder Sensor (52) ein Ausgangssignal (51) basierend auf dem gemessenen Beatmungs-Unterstützungsparameter erzeugt; und ein Verarbeitungsuntersystem (40), das angepasst ist, um die Ausgangssignale (51) von den Sensoren (52) und das Beatmungsgerät-Einstellparametersignal (42) von dem Eingang zu empfangen, wobei das Verarbeitungsuntersystem (40) einen Prozessor (46) und einen Speicher aufweist, wobei der Prozessor (46) angepasst ist, unter der Steuerung eines in dem Speicher gespeicherten Programms zu laufen, wobei das Verarbeitungsuntersystem (40) ein Intelligenz-System (80) aufweist, das angepasst ist, um eine gewünschte Pegeleinstellung von mindestens einer Beatmungs-Einstellsteuerung (30) als Reaktion auf das Beatmungsgerät-Einstellparametersignal (42) und die Ausgangssignale (51) zu bestimmen.
  2. System gemäß Anspruch 1, bei dem die Mehrzahl von Beatmungs-Unterstützungsparametern aus der Gruppe ausgewählt wird, die umfasst: die Strömungsrate (V) des ausgeatmeten Gases, das von dem Patienten in den Atemkreislauf inspiriert/exsperiert wird; der ausgeatmete Kohlenstoffdioxid-Pegel (ExCO2-Pegel) des ausgeatmeten Gases, das von dem Patienten in dem Atemkreislauf exsperiert wird; den Hämoglobin-Sauerstoffsättigungspegel (SpO2-Pegel) des Patienten; den Druck (P) des Atemgases in dem Atemkreislauf; den Blutdruck (BP) des Patienten; und die Kernkörpertemperatur (T) des Patienten.
  3. System gemäß Anspruch 2, bei dem die Mehrzahl von Beatmungs-Unterstützungsparametern ebenfalls mindestens eines der Folgenden umfasst: den arteriellen Blutgas-PaO2-Pegel des Patienten; den arteriellen Blutgas-PaCO2-Pegel des Patienten; und den arteriellen Blutgas-pH-Pegel des Patienten.
  4. System gemäß Anspruch 1, bei dem das Beatmungsgerät-Einstellparametersignal mindestens eines der Folgenden umfasst: ein Atemminutenvolumensignal (VE-Signal), das den an dem Beatmungsgerät eingestellten VE-Pegel angibt; ein Beatmungsgerät-Atemfrequenzsignal (f-Signal), das den an dem Beatmungsgerät eingestellten f-Pegel angibt; ein Atemvolumensignal (VT-Signal), das den an dem Beatmungsgerät eingestellten VT-Pegel angibt; ein Atemgasströmungsratensignal (V-Signal), das den an dem Beatmungsgerät eingestellten V-Pegel angibt; ein Druckbegrenzungssignal, das die an dem Beatmungsgerät eingestellte Druckbegrenzung angibt; ein Atemarbeitssignal (WOB-Signal), das den an dem Beatmungsgerät eingestellten WOB-Pegel angibt; ein Druckunterstützungs-Beatmungssignal (PSV-Signal), das den an dem Beatmungsgerät eingestellten PSV-Pegel angibt; ein positives endexspiratorisches Drucksignal (PEEP-Signal), das den an dem Beatmungsgerät eingestellten PEEP-Pegel angibt; ein kontinuierliches positives Atemwegsdrucksignal (CPAP-Signal), das den an dem Beatmungsgerät eingestellten CPAP-Pegel angibt; und ein fraktioniertes eingeatmetes Sauerstoffkonzentrationssignal (FIO2-Signal), das den an dem Beatmungsgerät eingestellten FIO2-Pegel angibt.
  5. System gemäß Anspruch 1, ferner mit einer Anzeige, wobei das Verarbeitungsuntersystem die gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerung an die Anzeige liefert.
  6. System gemäß Anspruch 1, ferner mit einem Alarm zum Benachrichtigen einer Bedienungsperson des Beatmungsgeräts, das sich die Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen von den bestimmten gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungs-Einstellsteuerungen unterscheiden.
  7. System gemäß Anspruch 1, bei dem die gewünschte Pegeleinstellung für die Beatmungsgerät-Einstellsteuerung des Beatmungsgeräts mindestens eines der Folgenden umfasst: einen Atemminutenvolumenpegel (VE-Pegel), der den gewünschten an dem Beatmungsgerät einzustellenden VE-Pegel angibt; einen Beatmungsgerät-Atemfrequenzpegel (f-Pegel), der den an dem Beatmungsgerät einzustellenden gewünschten f-Pegel angibt; einen Atemvolumenpegel (VT-Pegel), der den an dem Beatmungsgerät einzustellenden VT-Pegel angibt; einen Atemgasströmungsratenpegel (V), der den an dem Beatmungsgerät einzustellenden V-Pegel angibt; einen Druckbegrenzungspegel, der den an dem Beatmungsgerät einzustellenden Druckbegrenzungspegel angibt; einen Atemarbeitspegel (WOB), der den an dem Beatmungsgerät einzustellenden WOB-Pegel angibt; einen Druckunterstützungs-Beatmungspegel (PSV-Pegel), der den an dem Beatmungsgerät einzustellenden PSV-Pegel angibt; einen positiven endexspiratorischen Druckpegel (PEEP-Pegel), der den an dem Beatmungsgerät einzustellenden PEEP-Pegel angibt; einen kontinuierlichen positiven Atemwegsdruckpegel (CPAP-Pegel), der den an dem Beatmungsgerät einzustellenden CPAP-Pegel angibt; und einen fraktionierten eingeatmeten Sauerstoffkonzentrationspegel (FIO2-Pegel), der den an dem Beatmungsgerät einzustellenden FIO2-Pegel angibt.
  8. System gemäß Anspruch 5, bei dem: das Verarbeitungsuntersystem mindestens ein Neuronennetzwerk umfasst; und der Prozessor angepasst ist, um die gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen durch Erzeugen einer Mehrzahl von Beatmungsdaten aus den Ausgangssignalen der Sensoren und Anlegen mindestens eines Teils der Beatmungsdaten und mindestens eines Teils des Beatmungsgerät-Einstellparametersignals an das Neuronennetzwerk zu bestimmen, um die gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen zu erzeugen.
  9. System gemäß Anspruch 8, bei dem das Verarbeitungsuntersystem mit einem Satz von Entscheidungsregeln programmiert ist, und wobei der Prozessor angepasst ist, um den Satz von Entscheidungsregeln auf die Beatmungsdaten vor dem Anlegen des Teils der Beatmungsdaten und des Teils des Beatmungsgerät-Einstellparametersignals des Neuronennetzwerks anzuwenden.
  10. System gemäß Anspruch 8, ferner mit einer Anzeige, wobei das Verarbeitungsuntersystem angepasst ist, Beatmungsdaten zu kennzeichnen, die verwendet werden, um die gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen zu bestimmen, eine Untermenge der Beatmungsdaten für die Anzeige zu kennzeichnen und die Untermenge der Beatmungsdaten an die Anzeige zu liefern, und wobei das Verarbeitungsuntersystem ferner angepasst ist, um die gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen an die Anzeige zu liefern.
  11. System gemäß Anspruch 5, bei dem das Verarbeitungsuntersystem aufweist: mindestens ein Neuronennetzwerk, das angepasst ist, um unter der Steuerung eines in dem Speicher gespeicherten Programms zu arbeiten, und ein Bestimmungsmittel, das umfasst: ein Mittel zum Erzeugen von Beatmungsdaten aus den empfangenen Ausgangssignalen; ein Mittel zum Auswählen mindestens eines Teils der Beatmungsdaten und mindestens eines Teils der Beatmungsgerät-Einstellparametersignale; ein Mittel zum Umwandeln der ausgewählten Beatmungsdaten und des ausgewählten Beatmungsgerät-Einstellparametersignals in numerische Ausdrücke; ein Mittel zum Transformieren jedes der numerischen Ausdrücke in eine Zahl in einem vorbestimmten Bereich; ein Mittel zum Eingeben einer Mehrzahl der transformierten numerischen Ausdrücke in das Neuronennetzwerk, sodass die gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen in Übereinstimmung mit den eingegebenen numerischen Ausdrücken bestimmt werden.
  12. System gemäß Anspruch 5, bei dem das Verarbeitungsuntersystem Aufweist: mindestens ein Neuronennetzwerk, das angepasst ist, um unter Steuerung eines in dem Speicher gespeicherten Programms zu arbeiten, und ein Bestimmungsmittel, das umfasst: ein Mittel zum Erzeugen einer Mehrzahl von Training-Datensätzen, wobei jeder Training-Datensatz Ausgangssignale und angegebene Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen umfasst, die einem historischen Auftreten eines physiologischen Zustands des Patienten während der Beatmungsunterstützung zugeordnet sind; ein Mittel zum Kennzeichnen der statistisch signifikanten Training-Datensätze der Mehrzahl von Training-Datensätzen; und ein Mittel zum Trainieren des Neuronennetzwerks mit den statistisch signifikanten Training-Datensätzen, sodass die gewünschten Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen basierend auf ausgewählten Ausgangssignalen und ausgewählten Pegeleinstellungen der Beatmungsgerät-Einstellsteuerungen bestimmt werden.
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