ES2243282T3 - Sistema de monitorizacion de ventilador. - Google Patents

Sistema de monitorizacion de ventilador.

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ES2243282T3
ES2243282T3 ES00946958T ES00946958T ES2243282T3 ES 2243282 T3 ES2243282 T3 ES 2243282T3 ES 00946958 T ES00946958 T ES 00946958T ES 00946958 T ES00946958 T ES 00946958T ES 2243282 T3 ES2243282 T3 ES 2243282T3
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Michael J. Banner
Paul Bradford Blanch
Neil Russell Euliano
Jose C. Principe
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University of Florida Research Foundation Inc
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University of Florida
University of Florida Research Foundation Inc
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Abstract

Sistema de monitorización de soporte de ventilador (10) para un ventilador (20) adaptado para suministrar un gas de respiración a un paciente (P) a través de un circuito de respiración (22) en comunicación fluídica con por lo menos un pulmón del paciente (P), presentando el ventilador (20) una pluralidad de controles de ajustes de ventilador seleccionables (30) para gobernar el suministro del gas de respiración procedente del ventilador (20) al paciente (P), siendo cada control de ajuste (30) seleccionable para un ajuste de nivel, y generando cada control de ajustes de ventilador (30) una señal de parámetro de ajustes de ventilador (42) indicativa del ajuste de nivel actual del control de ajuste del ventilador (30), comprendiendo el sistema (10): una entrada adaptada para recibir por lo menos una señal de parámetro de ventilador (42); una pluralidad de sensores (52) para medir una pluralidad de parámetros de soporte de ventilación, estando cada sensor (52) operativamente conectado al paciente (P) seleccionado o al circuito de respiración (22) seleccionado, en el que cada sensor (52) genera una señal de salida (51) basándose en el parámetro de soporte de ventilación medido; y un subsistema de procesamiento (40) adaptado para recibir las señales de salida (51) procedentes de los sensores (52) y la señal del parámetro de ajuste del ventilador (42) procedente de la entrada, presentando el subsistema de procesamiento (40) un procesador (46) y una memoria, estando adaptado el procesador (46) para funcionar bajo el control de un programa almacenado en la memoria, presentando el subsistema de procesamiento (40) un sistema de inteligencia (80) adaptado para determinar un ajuste de nivel deseado de por lo menos un control de ajustes de ventilador (30) como respuesta a la señal del parámetro de ajuste del ventilador (42) y a las señales de salida (51).

Description

Sistema de monitorización de ventilador.
Antecedentes de la invención Campo de la invención
La presente invención se refiere a la asistencia respiratoria del paciente y, más particularmente, a un sistema de monitorización de ventilador que recibe una pluralidad de señales de un soporte ventilador que indican la suficiencia del soporte de ventilación recibido por el paciente, recibe por lo menos una señal del ventilador indicadora de los ajustes de nivel de los controles de ajuste del ventilador y determina los ajustes de nivel deseados de los controles del ventilador para proporcionar la calidad y cantidad de soporte de ventilación adecuadas para el paciente.
Antecedentes
Los soportes mecánicos de ventilación son ampliamente aceptados como forma efectiva de terapia y como medio para el tratamiento de pacientes con insuficiencia respiratoria. La ventilación es el proceso de suministro de oxígeno a los alvéolos pulmonares y de lavado del dióxido de carbono procedente de los mismos. Con el soporte de ventilación, el paciente recibe parte de un complejo sistema interactivo que se espera que proporcione la ventilación adecuada y favorezca el intercambio gaseoso para ayudar a la estabilización y recuperación del paciente. El tratamiento clínico de un paciente con ventilación requiere con frecuencia la monitorización de la respiración del paciente para detectar cualquier interrupción o irregularidad del patrón respiratorio, para poner en marcha un ventilador para iniciar la respiración asistida y para interrumpir periódicamente la respiración asistida para deshabituar al paciente del régimen de respiración asistida, devolviendo al paciente la capacidad de respirar de forma independiente.
Para aquellos casos en los que un paciente necesita ventilación mecánica debido a una insuficiencia respiratoria, se encuentran disponibles una amplia variedad de ventiladores mecánicos. Los ventiladores más modernos permiten al personal médico seleccionar y utilizar varios modos de inhalación tanto individuales como en combinación a través de los controles de ajuste del ventilador que se encuentran normalmente en los ventiladores. Estos modos pueden definirse en tres categorías inequívocas: espontánea, asistida o controlada. Durante la ventilación espontánea sin otros modos de ventilación, el paciente respira a su propio ritmo, pero otras intervenciones pueden afectar a otros parámetros de la ventilación inclusive, el volumen de ventilación pulmonar y la presión básica, por encima de la presión ambiente, en el interior del sistema. En la ventilación asistida, el paciente inicia la inhalación reduciendo la presión de base en grados variables, y a continuación el ventilador "asiste" al paciente completando la respiración mediante la aplicación de presión positiva. Durante la ventilación controlada el paciente no puede respirar espontáneamente ni iniciar la respiración, y por lo tanto depende del ventilador para cada respiración. Durante la ventilación espontánea o asistida se obliga al paciente a "trabajar" (en grados variables) utilizando los músculos respiratorios para respirar.
El trabajo de respirar (el trabajo de iniciar y mantener una respiración) realizado por el paciente para inhalar mientras se encuentra intubado y conectado al ventilador puede dividirse en dos componentes principales: trabajo fisiológico o respiración (el trabajo de respiración del paciente) y el trabajo resistente de respiración impuesto por el aparato de respiración. El trabajo de respiración puede medirse y cuantificarse en Julios/L de ventilación. En el pasado, se idearon técnicas para suministrar a los pacientes terapia de ventilación con el objetivo de mejorar los esfuerzos del paciente para respirar disminuyendo el trabajo respiratorio para mantener la respiración. También se han desarrollado otras técnicas que ayudan a la reducción del trabajo de inspiración del paciente necesario para disparar una conexión "ON" del sistema ventilador para ayudar a la respiración del paciente. Es deseable reducir el esfuerzo efectuado por el paciente en cada una de estas fases, ya que una carga elevada de trabajo de respiración puede producir daños adicionales a un paciente debilitado o encontrarse por encima de la capacidad de pacientes pequeños o minusválidos. Además es deseable proporcional el modo más apropiado y, dentro de este modo, la cantidad y calidad de soporte de ventilación más adecuadas que exijan las necesidades fisiológicas normales del paciente actual.
La primera generación de ventiladores mecánicos, antes de mediados de los años 60, se diseñó para asistir la ventilación alveolar y proporcionar oxígeno suplementario para los pacientes que no pudieran respirar debido a discapacidad neuromuscular. Desde aquella época, los ventiladores mecánicos se han vuelto más sofisticados y complicados como respuesta a la creciente comprensión de la patofisiología pulmonar. Se han introducido volúmenes de ventilación pulmonar mayores, "suspiro" ocasional y bajo nivel de presión positiva respiratoria final (PEEP) para superar la disminución gradual de la capacidad residual funcional (FRC) que se produce durante la ventilación con presión positiva (PPV) con volúmenes de ventilación pulmonar inferiores y sin PEEP. Debido a que la capacidad residual funcional reducida es el principal defecto pulmonar durante la lesión pulmonar aguda, la presión positiva continua (CPAP) y la PEEP se han convertido en los modos principales de soporte de ventilación durante la lesión pulmonar aguda.
En un esfuerzo para mejorar la tolerancia del paciente a la ventilación mecánica, se han desarrollado modos de ventilación asistida o activada por el paciente. El soporte parcial PPV, en el cual el soporte mecánico complementa la ventilación espontánea se hizo posible para los adultos fuera de la sala de operaciones, cuando en los años 70 pudo accederse a la ventilación mandatoria intermitente (IMV). Siguen desarrollándose variedades de modos de ventilación "alternativos" destinados a las necesidades de pacientes gravemente dañados.
La segunda generación de ventiladores se caracterizó por una mejor electrónica, pero, lamentablemente, debido a los intentos de sustituir el sistema de flujo gaseoso elevado IMV por válvulas de flujo según demanda imperfectas, no consiguió suministrar caudales altos continuos de gas como respuesta al esfuerzo de inspiración del paciente. Este presunto avance fuerza al paciente a realizar un trabajo impuesto excesivo y, por lo tanto, un trabajo total para superar la inercia y la resistencia de la válvula de flujo según demanda, el circuito y el ventilador. En años recientes, se han introducido microprocesadores en los ventiladores modernos. Los ventiladores con microprocesador están normalmente equipados con sensores que monitorizan respiración a respiración el flujo, la presión, el volumen y los parámetros respiratorios mecánicos obtenidos. Su capacidad para captar y transducir "exactamente" combinada con la tecnología informática hacen que la interacción entre el personal médico, el paciente y el ventilador sea más sofisticada que nunca. Los ventiladores controlados por microprocesador de la técnica anterior adolecían de una exactitud de compromiso debido a la colocación requerida de los sensores para transducir las señales de datos. Por consiguiente, se desarrollaron complicados algoritmos para que los ventiladores pudieran "aproximar" lo que estaba ocurriendo realmente dentro de los pulmones del paciente sobre una base de respiración a respiración. En realidad, los ventiladores controlados por ordenador de la técnica anterior estaban limitados a la naturaleza rígida y exacta de los algoritmos matemáticos que intentaban imitar causa y efecto en el soporte ventilador proporcionado al paciente.
Lamentablemente, cuando los ventiladores se han vuelto más complicados, y ofrecen más opciones, el número de decisiones clínicas potencialmente peligrosas aumenta. Los médicos, enfermeras y terapeutas respiratorios que cuidan del enfermo crítico se enfrentan con máquinas caras y complicadas con pocas directrices para su uso efectivo. El ajuste, monitorización e interpretación de algunos parámetros de ventilación resulta cada vez más especulativo y empírico, conduciendo a una peligrosa utilización incorrecta de estas nuevas modalidades de ventilador. Por ejemplo, el médico que cuida al paciente puede decidir incrementar el nivel de ventilación con soporte de presión (PSV) basándose en la frecuencia de respiración visualizada. El resultado puede ser un aumento del trabajo de respiración del paciente que puede no resultar adecuado. Este método de "monitorización de parámetros", lamentablemente, trata al paciente con el suministro de niveles inadecuados de soporte de presión.
Idealmente, el soporte ventilador debe realizarse a la medida para cada patofisiología de paciente existente, antes que utilizando una técnica única para todos los pacientes con insuficiencia respiratoria (por ejemplo, en el ejemplo anterior, de la falacia de utilizar la frecuencia de la respiración espontánea para deducir exactamente un trabajo de respiración del paciente). Por lo tanto, el soporte de ventilación actual oscila desde la ventilación mecánica controlada a la ventilación totalmente espontánea con CPAP para soporte de oxigenación y el trabajo elástico de respiración y restauración del volumen pulmonar. El soporte de ventilación parcial tiende un puente sobre el vacío para pacientes que pueden efectuar algún esfuerzo de ventilación pero no pueden soportar completamente su propia ventilación alveolar. El proceso de toma de decisión respecto a la calidad y cantidad del soporte ventilador se complica, además, con el creciente conocimiento del efecto de la ventilación mecánica sobre otros sistemas orgánicos.
El rendimiento global del sistema de ventilación asistida viene determinado tanto por factores fisiológicos como por factores mecánicos. Los determinantes fisiológicos, que incluyen la naturaleza de la enfermedad pulmonar, los esfuerzos de ventilación del paciente y muchas otras variables fisiológicas, cambian con el tiempo y son difíciles de diagnosticar. Además, históricamente, el médico tiene un control relativamente pequeño sobre estos determinantes. Por otra parte, la entrada mecánica al sistema está ampliamente controlada y puede caracterizarse razonablemente bien examinado los parámetros de flujo del ventilador, volumen y/o presión. La asistencia de ventilación óptima exige tanto minimizar adecuadamente las cargas de trabajo fisiológico a un nivel tolerable como reducir a cero las cargas de trabajo de resistencia impuestas. De este modo se garantiza que el paciente no está sometido a un esfuerzo excesivo y tampoco recibe un exceso de soporte de ventilación. Un soporte de ventilación insuficiente supone una exigencia innecesaria para el sistema respiratorio del paciente ya comprometido, induciendo o incrementando la fatiga de los músculos respiratorios. Un soporte de ventilación excesivo provoca en el paciente un riesgo de barotrauma pulmonar, un desacondicionamiento de la musculatura respiratoria y otras complicaciones de ventilación mecánica.
Lamentablemente, ninguna de las técnicas ideadas para suministrar soporte de ventilación con el fin de mejorar los esfuerzos del paciente para respirar, disminuyendo automáticamente a cero el trabajo de respiración impuesto y reduciendo el trabajo fisiológico una vez activado el sistema de ventilación por el esfuerzo inspiratorio del paciente, proporciona al personal médico información para el crecientemente complicado proceso de toma de decisión respecto a la calidad y cantidad del soporte de ventilación. Como se ha indicado anteriormente, es deseable reducir el esfuerzo empleado por el paciente para evitar complicaciones médicas innecesarias del soporte respiratorio requerido y para suministrar el modo, y dentro del modo la calidad y cantidad de soporte de ventilación requeridos, más adecuados a las necesidades fisiológicas actuales del paciente. Incluso utilizando los avanzados ventiladores modernos controlados por microprocesador, los aparatos y procedimientos de la técnica anterior tienden a depender de modelos matemáticos para la determinación de acciones necesarias. Por ejemplo, un ventilador puede captar que el nivel de saturación de oxígeno de la hemoglobina del paciente es inadecuadamente bajo y, a partir de los datos captados y basándose en una relación matemática determinada, el ventilador puede determinar que debería incrementarse el contenido de oxígeno del gas de respiración suministrado al paciente. Esto es similar y lamentablemente tan inexacto como que un médico simplemente observe a un paciente que se está poniendo "azul" y determine que necesita más oxígeno.
De lo dicho anteriormente resulta evidente que, en el complicado entorno de toma de decisión generado por el ventilador moderno, sería deseable disponer de un sistema médico de monitorización del ventilador que alertara al personal médico de la insuficiencia del ventilador para suministrar la calidad y cantidad adecuadas de soporte de ventilación y proporcionara información al personal médico sobre la calidad y cantidad de soporte e ventilación adecuado que se ajustan a la patofisiología del paciente. Entre los sistemas actuales no se encuentra disponible ningún sistema de monitorización de ventilador de esta clase. Es más, los sistemas actuales, tales como los descritos en los documentos US 5.584.291 y WO 91/03979, meramente intentan detectar situaciones de emergencia en los ventiladores, por ejemplo un bloqueo del circuito de respiración.
Según los objetivos de esta invención, tal como aquí se plasma y se describe en términos generales, esta invención, en un aspecto, se refiere a un sistema de monitorización de soporte de ventilador para un ventilador adaptado para suministrar un gas de respiración a un paciente a través de un circuito de respiración en comunicación fluídica con por lo menos un pulmón del paciente, presentando el ventilador una pluralidad de controles de ajustes de ventilador seleccionables para gobernar el suministro del gas de respiración procedente del ventilador paciente, siendo cada control de ajuste seleccionable para un ajuste de nivel, y generando cada control de ajustes de ventilador una señal de parámetro de ajustes de ventilador indicativa del ajuste de nivel actual del control de ajuste del ventilador, comprendiendo el sistema:
una entrada adaptada para recibir por lo menos una señal de parámetro de ventilador;
una pluralidad de sensores para medir una pluralidad de parámetros de soporte de ventilación, estando cada sensor operativamente conectado al paciente seleccionado o al circuito de respiración seleccionado, en el que cada sensor genera una señal de salida basándose en el parámetro de soporte de ventilación medido; y
un subsistema de procesamiento adaptado para recibir las señales de salida procedentes de los sensores y la señal del parámetro de ajuste del ventilador procedente de la entrada, presentando el subsistema de procesamiento un procesador y una memoria, estando adaptado el procesador para funcionar bajo el control de un programa almacenado en la memoria, presentando el subsistema de procesamiento un sistema de inteligencia adaptado para determinar un ajuste de nivel deseado de por lo menos un control de ajustes de ventilador como respuesta a la señal del parámetro de ajuste del ventilador y a las señales de salida.
El subsistema de procesamiento del ventilador utiliza preferiblemente una red neural que puede ser adiestrada para determinar los ajustes de nivel deseados de los controles de ajuste del ventilador.
Descripción detallada de las figuras
Los dibujos adjuntos que están incorporados a esta memoria y forman parte de la misma, ilustran algunas formas de realización de la invención y, considerados conjuntamente con la descripción, sirven para explicar las partes principales de la invención.
La figura 1 es un diagrama de bloques de una configuración de un sistema de monitorización de ventilador para determinar los ajustes de control de ventilador deseados para un ventilador.
La figura 2A es un diagrama de bloques de una configuración de un sistema de monitorización de ventilador que muestra un ventilador que proporciona soporte de ventilación a un paciente conectado al ventilador a través de un circuito de respiración.
La figura 2B es un diagrama de bloques de una forma de realización de un sistema de monitorización de ventilador que muestra el sistema de monitorización incorporado en el ventilador.
La figura 3 es un diagrama de bloques del sistema de monitorización de ventilador que muestra una pluralidad de sensores conectados al subsistema de procesamiento.
La figura 4 es un diagrama de bloques de un subsistema de procesamiento según la presente invención.
La figura 5 es un diagrama de bloques de un subsistema de extracción de características según la presente invención.
La figura 6A es un diagrama de bloques de una forma de realización del subsistema inteligente del subsistema de procesamiento.
La figura 6B es un diagrama de bloques de una segunda forma de realización del subsistema inteligente del subsistema de procesamiento.
La figura 7 es un diagrama de bloques esquemático de una realización del sistema según la invención.
La figura 8 es un diagrama de la estructura básica de una red neural artificial que presenta una estructura estratificada.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se describe más particularmente en los ejemplos siguientes cuyo propósito es únicamente ilustrativo, ya que para los expertos resultarán evidentes numerosas modificaciones y variaciones de la misma. Tal como se utilizan en la especificación y en las reivindicaciones, las formas del singular "un", "una" y "el", "la" incluyen referencias plurales, a no ser que el contexto imponga algo distinto.
Como ilustran las figuras 1 a 3, el sistema de monitorización de ventilador 10 según la presente invención comprende preferiblemente un ventilador corriente 20, un subsistema de procesamiento 40, un sistema de medición y una pantalla 62. El ventilador 20 suministra un gas de respiración a los pulmones del paciente P a través de un circuito de respiración 22 que normalmente comprende un conducto inspirador 23, un conducto espirador 24 y un tubo de conexión con el paciente 25, todo ello conectado mediante un conector de paciente 26. El ventilador 20 preferido es un ventilador controlado por microprocesador, por ejemplo del tipo de un Mallinckrodt, Nelcor, Puritan-Bennet, 7200ae, o un Bird 6400 Ventilator.
Para controlar el suministro del gas de respiración, el ventilador 20 preferido presenta normalmente por lo menos un control seleccionable 30 de ajuste del ventilador conectado operativamente al sistema de procesamiento 40 para gobernar el suministro del soporte de ventilación proporcionado al paciente P. Como apreciarán los expertos en la materia, cada control de ajustes de ventilador 30 es seleccionable para un ajuste de nivel deseado. Dicho ventilador 20 es particularmente útil para el control del suministro de soporte de respiración, de modo que la cantidad y la calidad del soporte de ventilación coinciden con las necesidades fisiológicas de soporte del paciente P.
En la forma de realización preferida, el ventilador preferido 20 puede funcionar selectivamente un uno o más modos normales cuando es necesario y los selecciona el operador y/o el subsistema de procesamiento 40, inclusive, aunque no limitado a: (i) ventilación controlada asistida (ACMV); (ii) ventilación mandatoria intermitente sincronizada (SIMV); (iii) presión positiva continua en vía aérea (CPAP); (iv) ventilación controlada por presión (PCV); (v) ventilación con soporte de presión (PSV); (vi) ventilación asistida proporcional (PAV); y (vii) soporte de presión con garantía de volumen (VAPS). Además, el ajuste de nivel de uno o más controles de ajuste de ventilación normales 30 del ventilador 20 (por ejemplo los controles de ajuste del modo interno del ventilador 20) puede ajustarse si es necesario y lo selecciona el operador y/o el sistema de procesamiento 40 para mantener la suficiencia del soporte de ventilación suministrado al paciente P. Los controles de ajustes de ventilador 30 del ventilador 20, incluyen, sin estar limitados a ellos, controles para ajustar: (i) un nivel de ventilación por minuto (Ve); (ii) un nivel de frecuencia de respiración del ventilador (f); (iii) un volumen de ventilación pulmonar (V_{T}); (iv) un nivel caudal de gas de respiración (V); (v) un nivel de límite de presión; (vi) un nivel de trabajo de respiración (WOB); (vii) un nivel de ventilación con soporte de presión (PSV); (viii) un nivel de presión positiva espiratoria final (PEEP); (ix) un nivel de presión positiva continua en vía aérea (CPAP); y (x) un nivel de concentración fraccional de oxígeno inspirado (FIO2).
El ventilador corriente 20 considerado normalmente presenta un sistema de suministro de gas y también puede disponer de un sistema de control de la composición del gas. El sistema de suministro de gas puede ser, por ejemplo, un subsistema neumático 32 en comunicación fluídica/de flujo con una fuente de gas 34 de uno o más gases respiratorios y el circuito de respiración 22 en una conexión operativa con los ajustes de control de ventilador 30 del ventilador 20 y el subsistema de procesamiento 40. El circuito de respiración 22 está en comunicación fluídica con los pulmones del paciente P. Como apreciarán los expertos en la materia, el subsistema neumático 32 del ventilador 20 y la conexión operativa de este subsistema neumático 32 con la fuente del gas de respiración 34 del ventilador 20 puede ser de cualquier diseño conocido en la técnica y presenta por lo menos un accionador (no mostrado) que puede estar acoplado operativamente, preferiblemente acoplado eléctricamente, a los controles de ajuste del ventilador 30 para controlar, por ejemplo, el caudal, la frecuencia y/o la presión del gas de respiración suministrado por el ventilador 20 al paciente P a partir de la fuente de gas 34. Un sistema neumático 32 de esta clase se da a conocer en las patentes US nº 4.838.259 de Gluck et al., nº 5.303.698 de Tobia et al., nº 5.400.777 de Olsson et al., nº 5.429.123 de Shaffer et al., y nº 5.692.497 de Schnitzer et al., y se ejemplifica mediante el ventilador Mallinckrodt, Nelcor, Puritan-Bennet, 7200ae, o el Bird 6400 Ventilator.
El sistema de control de la composición del gas puede, por ejemplo, ser un subsistema de control de oxígeno 36 acoplado a la fuente del gas de respiración 34 y en conexión operativa con los controles de ajustes de ventilador 30 del ventilador 20 y el subsistema de procesamiento 40. El subsistema de control de oxígeno 36 permite el control preferido del composición porcentual de los gases suministrados al paciente P. Como apreciarán los expertos en la materia, el subsistema de control de oxígeno 36 del ventilador 20 y la conexión operativa de este subsistema de control de oxígeno 36 con el subsistema neumático 32 y con la fuente del gas de respiración 34 del ventilador 20 puede ser de cualquier diseño conocido en la técnica que presente por lo menos un accionador (no mostrado) que pueda acoplarse operativamente, preferiblemente acoplarse eléctricamente, con los controles de ajuste del ventilador 30 para controlar, por ejemplo, la composición porcentual del oxígeno suministrado al paciente P.
El subsistema de procesamiento 40 del sistema de monitorización de ventilador 10 presenta preferiblemente una entrada 44 acoplada operativamente a los controles de ajustes de ventilador 30 del ventilador 20, de modo que el subsistema de procesamiento 40 pueda recibir por lo menos una señal de parámetro de ajustes de ventilador 42. Cada señal de parámetro de ajustes de ventilador 42 es preferiblemente indicativa de un ajuste de un control de ajustes de ventilador 30. Por lo tanto, el sistema de procesamiento 40 en la recepción de señales 42, es indicativo de los ajustes de nivel actuales de los controles de ajustes del ventilador 30, preferiblemente de forma continuada. Como apreciarán los expertos en la materia, los ajustes de nivel actuales de los controles de ajustes de ventilador 30 pueden almacenarse en la memoria del subsistema de procesamiento 40. En este ejemplo, las señales de parámetros de ajustes de ventilador 42 se entrarían desde la memoria del subsistema de procesamiento 40 al procesador para procesamiento y evaluación continuados.
Por ejemplo, la entrada del sistema de procesamiento 40, puede recibir una o más de las siguientes señales de parámetro de ajustes de ventilador 42: una señal de ventilación por minuto (V_{E}) indicativa del nivel V_{E} fijado en el ventilador 20; una señal de frecuencia de respiración del ventilador (f) indicativa del nivel f fijado en el ventilador 20; una señal del volumen de ventilación pulmonar (V_{T}) indicativa del nivel V_{T} fijado en el ventilador 20; una señal de caudal de gas de respiración (V) indicativa del nivel V fijado en el ventilador 20; una señal de límite de presión indicativa del límite de presión fijado en el ventilador 20; una señal de trabajo de respiración (WOB) indicativa del nivel de WOB fijado en el ventilador 20; una señal de ventilación con soporte de presión (PSV) indicativa del nivel de PSV fijado en el ventilador 20; una señal de presión positiva espiratoria final (PEEP) indicativa del nivel de PEEP fijado en el ventilador 20; una señal de presión positiva continua en vía aérea (CPAP) indicativa del nivel de CPAP fijado en el ventilador 20; y una señal de concentración fraccional de oxígeno inspirado (FIO2) indicativa del nivel de FIO2 fijado en el ventilador 20.
El sistema de medición del sistema de monitorización 10 también está conectado operativamente al subsistema de procesamiento 40. El sistema de medición capta y mide una pluralidad de parámetros del soporte de ventilación que son indicativos del soporte de ventilación proporcionado al paciente P y de las condiciones fisiológica del paciente P. Se considera que el sistema de medición puede comprender por lo menos un sensor 52, y preferiblemente comprende una pluralidad de sensores 52, para captar los datos deseados del soporte de ventilación. Cada sensor 52 genera una señal de salida 51 basándose en el parámetro particular medido del soporte de ventilación.
En una forma de realización preferida mostrada en la figura 3, el subsistema de procesamiento 40 se muestra conectado operativamente a un sensor de caudal 53, un sensor de CO2 espirado (ExCO2) 54, un sensor de presión 55, un sensor de presión sanguínea 56 y un sensor de SPO2 57. En esta forma de realización, se prefiere que el sistema de monitorización 10 responda a la entrada de señales de salida 51 en el subsistema de procesamiento 40, procedentes, por ejemplo: i) del sensor de caudal 53 que es indicativo del parámetro de caudal del soporte de ventilación del gas espirado/inspirado por el paciente P dentro del circuito de respiración 22; ii) el sensor de presión del gas 55 que es indicativo del parámetro de presión del soporte de ventilación del gas de respiración dentro del circuito de respiración 22, y iii) el sensor ExCO2 54, que es indicativo del parámetro de dióxido de carbono espirado del soporte de ventilación presente en el gas de espiración espirado por el paciente P dentro del circuito de respiración 22 (por ejemplo la señal de salida de caudal 51 generada por el sensor de caudal 53, la señal de salida de presión de gas 51 generada por el sensor de presión de gas 55 y la señal de salida de ExCO2 51 generada por el sensor de ExCO2 54). Opcionalmente, el sistema de monitorización 10 puede responder a la entrada de las señales de salida 51 en el subsistema de procesamiento 40 a partir de la salida del sensor de la presión sanguínea 56, el cual es indicativo del parámetro de presión sanguínea del soporte de ventilación del paciente P, por ejemplo la presión sanguínea arterial sistólica, diastólica y la media de ambas del paciente P, y el sensor 57 el SPO2, que es indicativo del parámetro del soporte de ventilación del nivel de saturación de oxígeno de la hemoglobina del paciente P (por ejemplo la señal de salida de la presión sanguínea 51 generada por e sensor de la presión sanguínea 56 y la señal de salida de SPO2 51 generada por el sensor 57 de SPO2).
El sensor de caudal 53, el sensor de presión 55 y el sensor ExCO2 54 están situados preferiblemente entre el conector del paciente 26 y el tubo de conexión con el paciente 25. Alternativamente, se prefiere que el sensor de presión 55 esté situado en el extremo traqueal del tubo de conexión con el paciente 25. Como ejemplo de los sensores de caudal, presión y ExCO2 53, 54 y 55 puede citarse Novametrics, CO_{2}SM+monitor (que presenta sensores de caudal, presión y ExCO2). Como ejemplo del sensor de la presión sanguínea 26 y el sensor del SPO2 57 puede citarse el sensor de presión de Dynamap, Inc. y el sensor de SPO2 Novametrics, CO_{2}SMO+monitor. El sensor de la presión sanguínea 56 y el sensor del SPO2 57 pueden sujetarse a una parte del cuerpo del paciente para efectuar las mediciones requeridas. Por ejemplo, el sensor de presión sanguínea 56, que aquí se ilustra por ejemplo como un sensor de presión sanguínea de banda, sujeto al brazo del paciente P, y el sensor de SPO2 57, que puede ser, por ejemplo, un oxímetro de pulso, que se muestra sujeto al dedo del paciente 12. Los expertos en la materia apreciarán que los datos de presión sanguínea pueden obtenerse del sensor SPO2 57, con lo cual se suprime la necesidad de un sensor de presión sanguínea 56.
El equipamiento estándar adicional puede incluir una interfaz de operador 60, la cual, en la forma de realización preferida, es un teclado auxiliar de membrana, un teclado, un ratón u otros dispositivos adecuados de entrada de datos, para proporcionar entradas de usuario tanto de datos como de órdenes de control necesarias para ejecutar el software que implementa las diversas funciones de la invención. El operador del sistema de monitorización de ventilador 10 de la presente invención puede proporcionar al subsistema de procesamiento 40, a través de una señal de entrada de operador generada por la interfaz de operador 60, cualquier número de parámetros de entrada aplicables, tales como información de identificación del paciente, edad del paciente, peso del paciente u otras estadísticas deseadas del paciente. Se prefiere que los datos de referencia del paciente predeterminados por la entrada de operador, tales como el pH del gas de la sangre arterial, el PaO2 del gas de la sangre arterial, y/o el PaCO2 del gas de la sangre arterial de la sangre del paciente y/o la temperatura del paciente dentro del subsistema de procesamiento 40 como señales de entrada del operador 61 a través de la interfaz de operador 60. El sistema de monitorización 10 también puede ser capaz de responder a la temperatura central del cuerpo del paciente P, la cual puede entrarse en el subsistema de procesamiento 40 como una señal de salida 51 del sensor de temperatura 58 sujetado al paciente P o como una señal de entrada de operador 61 a través de la interfaz de operador 60.
El subsistema de procesamiento 40 comprende preferiblemente un procesador 46, por ejemplo un microprocesador, un sistema híbrido hardware/software, un controlador o un ordenador, y una memoria. Las señales de salida 51 y los datos de ventilación 72 derivados de las señales de salida 51 se almacenan en la memoria del subsistema de procesamiento 40 a un ritmo definido por el usuario, que puede ser continuo, para su recuperación y análisis a discreción. La señal de ajustes del ventilador 42 también puede almacenarse en la memoria a un ritmo definido por el usuario. Como apreciarán los expertos en la materia, cualquier señal generada puede almacenarse en la memoria a los ritmos definidos por el usuario. La memoria puede ser, por ejemplo, un disco flexible, un CD, una memoria RAM interna o un disco duro del procesador asociado 12.
El subsistema de procesamiento 40 responde a las señales de salida 51 de los medios de medición, a la(s) señal(es) de los parámetros de ajuste del ventilador 42 y, si se suministran, a las señales de entrada del operador 61. El procesador 46 funciona bajo el control de un programa almacenado en la memoria y dispone de una programación inteligente para la determinación de por lo menos un ajuste de nivel deseado de los controles de ajuste del ventilador 30 basándose en por lo menos una parte de la señal de salida 51 de los medios de medición, por lo menos una parte de la(s) señal(es de parámetros de ajuste del ventilador 42 recibidas en la entrada 44 del subsistema de procesamiento 40, y, si se suministran, por lo menos una parte de las señales entradas por el operador 61.
Los ajustes de nivel deseados para los controles de ajustes de ventilador 30 del ventilador 20 puede comprender por lo menos: i) un nivel de ventilación por minuto (V_{E}) indicativo del nivel V_{E} deseado que debe fijarse en el ventilador 20; ii) un nivel de frecuencia de respiración del ventilador (f) indicativo del nivel f deseado que debe fijarse en el ventilador 20; iii) un nivel de volumen de ventilación pulmonar (V_{T}) indicativo del nivel V_{T} deseado que debe fijarse en el ventilador 20; iv) un nivel de caudal de gas de respiración (V) indicativo del nivel V deseado que debe fijarse en el ventilador 20; v)un nivel de límite de presión indicativo del límite de presión deseado que debe fijarse en el ventilador 20; vi) un nivel de trabajo de respiración (WOB) indicativo del nivel de WOB deseado que debe fijarse en el ventilador 20; vii) un nivel de ventilación con soporte de presión (PSV) indicativo del nivel de PSV deseado que debe fijarse en el ventilador 20; viii) un nivel de presión positiva espiratoria final (PEEP) indicativo del nivel de PEEP deseado que debe fijarse en el ventilador 20; ix) un nivel de presión positiva continua en vía aérea (CPAP) indicativo del nivel de CPAP deseado que debe fijarse en el ventilador 20; y x) un nivel de concentración fraccional de oxígeno inspirado (FIO2) indicativo del nivel de FIO2 deseado que debe fijarse en el ventilador 20.
El ajuste de nivel deseado de los controles de ajuste del ventilador 30 determinado por el sistema de procesamiento 40 del sistema de monitorización 10 puede ser visualizado por el operador a través de la pantalla. La pantalla del sistema de monitorización 10 comprende preferiblemente una pantalla de representación visual 62 o CRT, acoplada electrónicamente al subsistema de procesamiento 40 para emitir y representar visualmente señales de visualización de salida generadas a partir del subsistema de procesamiento 40.
Aún más, el sistema de monitorización 10 puede presentar una alarma 21 para alertar al operador tanto de un fallo del sistema de monitorización 10, como de un fallo de energía o pérdida de entrada de datos de señal, o de un ajuste inadecuado de un control de ventilador 30, tal como el ajuste del nivel de un control de ajustes de ventilador 30 que actualmente controla el suministro de soporte de ventilador al paciente P diferente de un ajuste de nivel deseadlo recomendado del control de ajuste del ventilador 30. Preferiblemente, la alarma 21 comprende una alarma visual y/o de audio, pero pueden utilizarse cualesquiera medios conocidos por los expertos en la materia para alertar al personal médico operativo. Naturalmente, es deseable la utilización de un suministro de energía adicional, tal como una batería.
Con referencia a las figuras 4 y 5, el subsistema de procesamiento de la forma de realización preferida de la presente invención presenta medios para determinar los ajustes de control de ventilación 30 deseados del ventilador 20. Los medios determinantes comprenden preferiblemente un subsistema de extracción de características 70 y un subsistema inteligente 80. El subsistema de extracción de características 70 presenta medios para la extracción y compilación de las características de los datos de ventilación pertinentes a partir de la entrada de los medios de medición (por ejemplo, las señales de salida 51). Efectivamente, el subsistema de extracción de características 70 actúa como un preprocesador para el subsistema inteligente 80. En la figura 5 se muestra un ejemplo del subsistema de extracción de características 70. En dicha figura, un sensor de caudal 53, un sensor de presión de gas 55, un sensor de SPO2 57, un sensor de ExCO2 54, un sensor de temperatura (T) 58, un sensor de la presión sanguínea (BP) 56, del tipo descrito anteriormente, y cualquier otro sensor deseado están conectados operativamente al subsistema de extracción de características 70 del subsistema de procesamiento 40. Preferiblemente, el sensor de caudal 53, el sensor de presión de gas 55 y el sensor de ExCO2 54 proporcionan las únicas entradas al sistema de monitorización. Las demás entradas de sensores y la entrada de usuario pueden incluirse para incrementar la fiabilidad y la confianza de los ajustes de nivel deseados de los controles 30. El sistema de monitorización 10 preferiblemente regula la extracción de los datos de ventilador 72 como función de la presencia o ausencia de estas entradas opcionales. Al hacer opcional el número de entradas, haciendo que también el número requerido de sensores 52 que comprende el sistema de medición sea opcional, aumenta el número de entornos en los cuales puede utilizarse el sistema de monitorización de ventilador 10.
El objetivo del subsistema de extracción de características 70 es calcular y/o identificar y extraer variables o características importantes de la señales de salida 51 producidas por los medios de medición. Por ejemplo, a partir de las entradas ejemplificadas requeridas para el subsistema de extracción de características 70, por ejemplo la señal de salida de presión de gas 51, la señal de salida de caudal 51, y la señal de salida 51 de ExCO2, pueden obtenerse una pluralidad de datos de ventilación 72. Los datos de ventilación obtenidos 72 pueden comprender: los valores de cualesquiera señales de salida 51 utilizados, tales como por ejemplo las señales de salida 51 de presión de gas 51, la señal de salida de caudal 51, y las señales de salida 51 de ExCO2; la presión inspiratoria de pico (PIP), que es la presión máxima generada durante la ventilación mecánica de los pulmones; la presión media en la vía aérea (PAW), que es la media de la presión positiva medida en la apertura aérea del tubo de conexión del paciente 25 o en el circuito de respiración 22 durante un minuto; la presión positiva espiratoria final (PEEP), que es la presión positiva básica o inicial antes de la inspiración mecánica o la presión positiva aplicada de forma continua durante la inspiración y la espiración durante la ventilación espontánea; la frecuencia de respiración (f) que es la frecuencia o velocidad o respiraciones por minuto (la frecuencia de respiración total f_{TOT} es la suma de la frecuencia preseleccionada del ventilador f_{MECH} y la frecuencia de respiración espontánea del paciente f_{SPON}); el volumen de ventilación pulmonar total (V_{T}), que es el volumen del gas de respiración que se desplaza dentro y fuera de los pulmones por cada respiración (V_{T \ MECH} es la V_{T} preseleccionada del ventilador por cada respiración y V_{T \ SPON} es el volumen inspirado y espirado en cada respiración por el paciente); la ventilación espirada por minuto (VE) que es el volumen de gas de respiración que se desplaza dentro y fuera de los pulmones del paciente por minuto (V_{E} es el producto de la frecuencia de respiración f y el volumen de ventilación pulmonar total (V_{E} = fxV_{T}), y V_{E \ TOT} es la suma del V_{E} preseleccionado del ventilador (V_{E \ MECH}) y el V_{E} espontáneo del paciente inspirado y espirado por minuto (V_{E \ SPON}); la relación de tiempo de inspiración a tiempo de espiración (relación I:E), que es la relación entre el tiempo de inspiración y el tiempo de espiración durante la ventilación mecánica; el volumen residual fisiológico (V_{Dphys}) que es el volumen de gas que se encuentra en la vía aérea anatómica y en los alvéolos no perfundidos, ventilados, que no participa en el intercambio gaseoso de la sangre; la tasa de eliminación de dióxido de carbono de los pulmones (LCO2) que es el volumen de CO2 espirado por respiración o por minuto (LCO2 es el área bajo el EX CO2 y la curva de volumen); la presión parcial del nivel de dióxido de carbono del volumen de ventilación pulmonar total final (PetCO2) que es la presión parcial del CO2 espirado medida al final de la espiración; la salida cardíaca (CO) del paciente que es la cantidad de sangre expulsada del corazón por minuto y que puede, por ejemplo, obtenerse a partir de la tasa de LCO2 determinada; la resistencia y la flexibilidad del sistema respiratorio; la presión de los músculos respiratorios, el trabajo de respiración del paciente que puede obtenerse de la presión de los músculos respiratorios determinada; y las curvas presión volumen.
Los datos de ventilación 72 también pueden obtenerse de las entradas opcionales ejemplificadas para el subsistema de extracción de características 70. A partir de la señal de salida de SPO2 51, puede determinarse el nivel de saturación del oxígeno de la hemoglobina en la sangre arterial y el ritmo cardíaco. y la forma de onda de la presión sanguínea pulsátil de la señal de salida de SPO2 51 puede utilizarse para determinar la presión sanguínea arterial. Adicionalmente, a partir de la señal de salida de la presión sanguínea 51 puede determinarse la presión sanguínea arterial sistólica, diastólica y media del paciente P. Además, a partir de la señal de salida de la temperatura 51, puede obtenerse la temperatura central del paciente 12. Aún más, a partir del nivel de saturación de oxígeno de la hemoglobina de la sangre arterial y del LCO2 determinado puede obtenerse el volumen residual.
El subsistema de extracción de características 70 también puede recibir entradas de usuario a través de la interfaz de operador 60 y puede recibir la señal de parámetros de ajuste del ventilador 42. Los datos de ventilación 72 se compilan preferiblemente en el subsistema de extracción de características 70 y preferiblemente se genera un vector 74 o matriz que contiene todos los elementos de datos de ventilación utilizados por el subsistema de monitorización 10 para realizar el proceso de evaluación del soporte de ventilación. El vector de características 74 puede actualizarse en intervalos definidos por el usuario, tales como, por ejemplo, después de cada respiración o cada minuto y es emitido desde el subsistema de extracción de características 70 al subsistema inteligente 80 en forma de señal de salida de datos de ventilación 75. Alternativamente, como apreciarán los expertos en la materia, los datos de ventilación 72 pueden salir directamente en el subsistema inteligente 80 como señal de salida de datos de ventilación 75 sin la etapa de intervención de generación del vector de características 74 o matriz. Los datos de ventilación 72 también pueden sacarse por la pantalla 62.
Con referencia a las figuras 4, 6A y 6B, el subsistema inteligente 80 del subsistema de procesamiento 40 presenta preferiblemente una red neural 82. La función principal del subsistema inteligente 80 es efectuar una evaluación del soporte de ventilador proporcionado al paciente y, basándose en la evaluación, recomendar los ajustes de nivel deseados de los controles de ajuste del ventilador 30 que soportarán adecuadamente, y preferiblemente de forma óptima, las necesidades fisiológicas de soporte de ventilación del paciente P. Por ejemplo, como muestra la figura 6A, el subsistema inteligente 80 del subsistema de procesamiento 40 puede presentar una red neural 82 que recibe la señal de salida de datos de ventilación 75 que contienen los datos de ventilación compilados 72. La red neural 82 también recibe la señal de parámetros de ajuste del ventilador 42 y puede recibir entradas de usuario de la interfaz de operador 60.
Para apreciar completamente los diversos aspectos y ventajas producidas por la presente invención, es necesaria una comprensión básica de la tecnología de la red neural. Sigue a continuación un breve examen de esta tecnología, como tecnología aplicable al sistema de monitorización de ventilador 10 y procedimiento de la presente invención.
Las redes neurales artificiales modelan aproximadamente el funcionamiento de una red neural biológica, como el cerebro humano. Por consiguiente, las redes neurales se implementan normalmente como simulaciones de ordenador de un sistema de neuronas interconectadas. En particular, las redes neurales son conjuntos jerárquicos de elementos de procesamiento interconectados configurados, por ejemplo, como muestra la figura 8. Específicamente, la figura 8 es un diagrama esquemático de una red neural estándar 82 que presenta una capa de entrada 84 de elementos de procesamiento, una capa oculta 86 de elementos de procesamiento y una capa de salida 88 de elementos de procesamiento. El ejemplo que muestra la figura 8 es una forma de realización meramente ilustrativa de una red neural 82 que puede utilizarse según la presente invención. También pueden utilizarse otras formas de realización de una red neural, como las que se examinan a continuación.
Volviendo a la estructura de una red neural 82, cada uno de sus elementos de procesamiento recibe múltiples señales de entrada, o valores de datos, que se procesan para calcular una salida única. El valor de salida se calcula utilizando una ecuación matemática, conocida en la técnica cono una función de activación o una función de transferencia que especifica la relación entre los valores de los datos de entrada. Como es conocido por la técnica, la función de activación puede incluir un umbral o un elemento de derivación. Como muestra la figura 8, las salidas de elementos de los niveles inferiores de la red se suministran en forma de entradas a elementos de niveles superiores. El elemento o elementos del nivel más alto produce(n) una salida o salidas del sistema final.
En el contexto de la presente invención, la red neural 82 es una simulación por ordenador que se utiliza para generar una recomendación del ajuste de ventilador deseado de los controles de ventilador 30 del ventilador 20 que soportará adecuadamente, y preferiblemente de forma óptima, las necesidades fisiológicas de soporte de ventilación del paciente, basándose en por lo menos una parte de los parámetros de ajustes de ventilación disponibles 42 y por lo menos una parte de la señal de salida de datos de ventilación 75 (por ejemplo, por lo menos una parte de los datos de ventilación obtenidos72).
La red neural 82 de la presente invención puede construirse especificando el número, la disposición y la conexión de los elementos de procesamiento que componen la red. 82. Una forma de realización sencilla de una red neural 82 consiste en una red completamente conectada de elementos de procesamiento. Los elementos de procesamiento de la red neural 82 están agrupados en capas: una capa de entradas 84 donde se introducen por lo menos una parte de los datos de ventilación 72 seleccionados, las señales de salida 51, y las señales de parámetros de ajustes de ventilador seleccionados 42; una capa oculta 86 de los elementos de procesamiento; y una capa de salida 88 en la que se generan el/los ajuste(s) de nivel determinado(s) resultante(s) para el/los control(es) 30. El número de conexiones y, en consecuencia, el número de pesos de conexión, viene fijado por el número de elementos de cada capa.
En una forma de realización preferida de la presente invención, los tipos de datos suministrados en la capa de entrada pueden mantenerse constantes. Además, normalmente se utiliza la misma ecuación matemática, o función de transferencia en los elementos de las capas media y de salida. El número de elementos de cada capa depende generalmente de cada aplicación particular. Como se conoce por la técnica, el número de elementos de cada capa a su vez determina el número de pesos y la necesidad total de almacenaje para construir y aplicar la red neural 82. Evidentemente, las redes neurales 82 más complejas requieren generalmente más información de configuración y por lo tanto más almacenaje.
Además de la estructura ilustrada en la figura 6A, la presente invención considera otros tipos de configuraciones de red neural para el módulo de la red neural, tales como el ejemplo representado en la figura 6B, que se describe con mayor detalle a continuación. Todo lo que requiere la presente invención es que una red neural 82 pueda ser adiestrada y readiestrada si es necesario para utilizarla para determinar los ajustes de nivel deseados de los controles 30 del ventilador 20. También se prefiere que la red neural 82 se adapte (es decir, aprenda) durante el funcionamiento para afinar por parte de la red neural 82 la determinación de los ajustes de nivel adecuados para los controles 30 del ventilador 20.
Con referencia de nuevo a las figuras 6A y 8, se describe con mayor detalle el funcionamiento de un forma de realización específica de una red neural unidireccional 82. Debe tenerse en cuenta que la siguiente descripción es únicamente ilustrativa del modo en que puede funcionar una red neural 82 utilizada en la presente invención. Específicamente, en funcionamiento, por lo menos una parte de los datos de ventilación 72 seleccionados de entre de la señal de salida de datos de ventilación 75 y las señales de los parámetros de ajuste del ventilador seleccionados 42 (por ejemplo, datos de entrada de forma colectiva) se suministra a la capa de entrada 84 de los elementos de procesamiento, designados de aquí en adelante como entradas. Los elementos de la capa oculta están conectados mediante enlaces 87 con las entradas, presentando cada enlace 87 un peso de conexión asociado. Los valores de salida de los elementos de procesamiento de entrada se propagan a lo largo de estos enlaces 87 a los elementos de la capa oculta 86. Cada elemento de la capa oculta 86 multiplica el valor de entrada a lo largo del enlace 87 mediante el peso asociado y suma estos productos a través de todos sus enlaces 87. La suma para un elemento individual de la capa oculta se modifica a continuación según la función de activación del elemento para producir el valor de salida para dicho elemento. Según las diferentes formas de realización de la presente invención, el procesamiento de los elementos de la capa oculta puede producirse en serie o en paralelo.
Si sólo está presente una capa oculta 86, la última etapa de la operación de la red neural es calcular la(s) salida(s) o el/los ajuste(s) de nivel determinado(s) del/de los control(es) 30 del ventilador mediante el/los elemento(s) de la capa de salida. En esta etapa final, los valores de salida de cada uno de los elementos de procesamiento de la capa oculta se propagan a lo largo de sus enlaces 87 al elemento de la capa de salida. Aquí, se multiplican por el peso asociado para el enlace 87 y los productos se suman en todos los enlaces 87. La suma calculada para un elemento de salida individual se modifica finalmente mediante la ecuación de la función de transferencia del elemento de procesamiento de salidas. El resultado es la salida final o salidas que, según una forma de realización preferida de la presente invención, es el ajuste o ajustes de nivel deseados de los controles de ajuste del ventilador 30.
En el ejemplo del subsistema inteligente 80 que muestra la figura 6B, el subsistema inteligente 80 es un subsistema inteligente híbrido que contiene tanto módulos basados en reglas 90 como redes neurales 82. En esta forma de realización alternativa del subsistema inteligente 90, la determinación de los ajustes de nivel deseados de los controles 30 del ventilador 20 se desglosa en diversas tareas que siguen los paradigmas clínicos normales. Cada tarea puede ejecutarse utilizando un sistema basado en reglas 90 o una red neural 82. En la configuración preferida, la determinación de los ajustes de nivel deseados de los controles de ajuste del ventilador 30 se realiza mediante una de una serie de redes neurales 82.
El objetivo del módulo de estado de la ventilación 92 es efectuar una evaluación inicial de la idoneidad del soporte de ventilación que se está suministrando al paciente P basándose en los ajustes de nivel de los controles de nivel del ventilador 30 (cuando son entrados en el subsistema inteligente por la señales de parámetros de ajustes de ventilador 42) y la señal de salida de datos de ventilación. La determinación final de los ajustes de nivel deseados de los controles de ajuste del ventilador 30 se realiza mediante una red neural de una serie de redes neurales disponibles 82 en el módulo predictor de ajustes de control de ventilador 94. El objetivo del módulo frontal basado en reglas 96 es determinar, basándose en entradas del módulo de estado de ventilación 92, datos entrados por el operador, y la señal de parámetros de ajustes de ventilador 42, cuál de las redes neurales disponibles 82 determinará los ajustes de nivel deseados de los controles de ajuste del ventilador 30. El frontal basado en reglas 96 también determinará qué entrada se extraen de la señal de datos de salida de ventilación 75 y se presentan a la red neural seleccionada 82. Las entradas al módulo predictor de ajustes de control del ventilador 94 incluyen datos del ventilador 72 procedentes de la señal de salida de datos de ventilación 75, entrada de usuario y entrada de las señales de parámetros de ventilador 42. El objetivo del módulo terminal basado en reglas 98 es organizar la información procedente de los módulos previos, redes neurales 82, entrada de usuario y datos de ventilación 72 en la señal de salida de datos de ventilación y formatear la información para visualizarla en el pantalla para representación visual 62 así como para almacenaje en una memoria externa 64 tal como un archivo de disco.
Como en el caso de la mayoría de tecnologías de modelado empíricas, el desarrollo de una red neural exige un colección de datos adecuadamente formateados para su uso. Específicamente, como es conocido por la técnica, los datos de entras y/o las salidas de las capas intermedias de procesamiento de la red pueden tener que normalizarse antes de su uso. Se conoce el procedimiento de conversión de los datos que deben introducirse en la red neural 82 en una expresión numérica, para transformar cada una de las expresiones numéricas en un número de un rango predeterminado, por ejemplo mediante números entre 0 y 1. Por lo tanto, el subsistema inteligente de la presente invención presenta preferiblemente medios para: i) la selección por lo menos una parte de los datos de ventilación 72 de la señal de salida de datos de ventilación 75 y por lo menos una parte de las señales de parámetros de ajustes de ventilador 42, ii) la conversión de la parte seleccionada de los datos de ventilación 72 y la parte seleccionada de las señales de parámetros de ajustes de ventilador 42 en expresiones numéricas, y iii) la transformación de las expresiones numéricas en un número de un rango predeterminado.
En un método corriente que también puede utilizarse en la presente invención, la red neural 82 de la presente invención puede incluir un preprocesador 83. El preprocesador 83 extrae los datos correctos de la memoria del subsistema de procesamiento 48 y normaliza cada variable para garantizar que cada entrada a la red neural 82 presenta un valor de un rango numérico predeterminado. Una vez que los datos han sido extraídos y normalizados, se recurre a la red neural 82. La normalización de datos y otros procedimientos de formateado utilizados según la presente invención son conocidos por los expertos en la materia y no se examinarán con mayor detalle.
Según una forma preferida de realización de la presente invención, la red neural 82 es adiestrada suministrándole la evaluación de los ajustes de control de ventilador efectuado por un médico y con datos de entrada tales como datos de ventilación 72, las señales de los parámetros de ajuste de control de ventilación 42, y las señales de salida 51 que se hallaban a disposición del médico. En adelante, el cálculo junto con la medición de entradas correspondiente y los datos de entrada se designarán como registro de datos. Todos los registros de datos disponibles, posiblemente tomados de varios pacientes diferentes, constituyen un conjunto de datos. Según la presente invención, un conjunto de datos correspondiente se almacena en la memoria y se hace accesible para su uso por el subsistema de procesamiento 40 para determinaciones de adiestramiento y diagnóstico.
A continuación se describe brevemente un mecanismo corriente de adiestramiento utilizado en una forma de realización preferida de la presente invención. Generalmente, las especificidades del proceso de adiestramiento son ampliamente irrelevantes para el funcionamiento del sistema de monitorización de la ventilación. De hecho, todo lo que se necesita es que la red neural 82 pueda ser adiestrada y readiestrada, en caso necesario, de modo que pueda utilizarse para efectuar determinaciones aceptablemente exactas de los ajustes de nivel deseados de los controles 30 del ventilador 20. Las redes neurales 82 se adiestran por anticipado utilizando datos extraídos de pacientes 12 por otros medios. Utilizando lo que ha aprendido de los datos de adiestramiento, la red neural 82 puede aplicarlo a otros pacientes o a pacientes nuevos P.
Como se conoce por la técnica, en el pasado se han propuesto un gran número de técnicas para el adiestramiento de redes neurales unidireccionales. Las técnicas utilizadas más actuales son variaciones del bien conocido procedimiento de propagación regresiva de errores. Las especifidades del procedimiento no necesitan considerarse en detalle aquí. Para mayor referencia y más detalles puede consultarse el excelente análisis proporcionado por Rumelhardt et al. en "Parallel Distributed Processing: Explorations in the Microstructure of Cognition", volúmenes 1 y 2, Cambridge: MIT Press (1986), y "Explorations in Parallel Distributed Processing, A Handbook of Models, Programs, and Exercises".
Brevemente, en su forma más común, el aprendizaje de propagación regresiva se realiza en tres etapas:
1. Avance;
2. Propagación regresiva de errores; y
3. Ajuste de peso.
Como para la etapa de avance, conforme a la presente invención se suministra un único registro de datos, que puede extraerse de la señal de salida de datos de ventilación 75 y la(s) señal(es) de parámetros de ajustes de ventilador (42), a la capa de entrada 84 de la red 82. Esos datos de entrada se propagan avanzando a lo largo de los enlaces 87 hasta los elementos de la capa oculta que calculan las sumas pesadas y funciones de transferencia, como se ha descrito anteriormente. Similarmente, las salidas de los elementos de la capa oculta se propagan a lo largo de los enlaces hasta los elementos de la capa de salida. Los elementos de la capa de salida calculan las sumas pesadas y ecuaciones de funciones de transferencia para producir los ajustes de control de ventilador deseados 30.
En la siguiente etapa del proceso de adiestramiento, se pone a disposición la evaluación médica junto con el registro de datos. En esta etapa, la determinación de los ajustes de nivel deseados de los controles de ventilador 30 producidos por la red neural 82 se compara con la evaluación del médico. A continuación, se calcula una señal de error como la diferencia entre la evaluación del médico y la determinación de la red neural 82. Este error se propaga a partir del elemento de salida volviendo a los elementos de procesamiento de la capa oculta 86 a través de una serie de ecuaciones matemáticas, como se conoce por la técnica. Por lo tanto, cualquier error de la salida de la red neural se asigna parcialmente a los elementos de procesamiento que se combinan para producirlo.
Como se ha descrito anteriormente, las salidas producidas por los elementos de procesamiento en la capa oculta 86 y la capa de salida 88 son funciones matemáticas de sus pesos de conexión. Los errores de las salidas de estos elementos de procesamiento son atribuibles a errores en los valores actuales de los pesos de conexión. Utilizando los errores asignados en la etapa previa, pueden efectuarse ajustes de peso en la última etapa del procedimiento de aprendizaje de propagación regresiva según las ecuaciones matemáticas para reducir o eliminar el error de la determinación de la red neural del ajuste de nivel deseado de los controles de ajuste del ventilador 30.
Las etapas de avance, propagación regresiva de errores y ajuste de peso se realiza repetidamente en los registros del conjunto de datos. A través de dicha repetición, el adiestramiento de la red neural 82 se completa cuando los pesos de conexión se estabilizan a determinados valores que minimizan, por lo menos localmente, los errores de determinación en todo el conjunto de datos. No obstante, como apreciarán los expertos en la materia, la red neural 82 puede continuar, y preferiblemente continuará adiestrándose ella misma (por ejemplo adaptándose ella misma) al ponerla en uso operativo utilizando los conjuntos de datos recibidos y almacenados en la memoria del subsistema de procesamiento 40 durante la utilización operativa. Esto permite un refinamiento continuo de la monitorización 10, al estar continuamente aprendiendo, es decir adiestrándose, mientras se encuentra en uso operativo. Además, permite el afinamiento continuo de la determinación de los ajustes de nivel de ventilador adecuados respecto al paciente particular P al cual está conectado operativamente el ventilador 20.
Además, del adiestramiento de propagación regresiva de errores, en formas de realización de la presente invención alternativas que utilizan mecanismos de adiestramiento diferentes, por ejemplo, como es conocido por la técnica, los ajustes de peso pueden acumularse y aplicarse después de que todos los registros de adiestramiento hayan sido presentados a la red neural 82. Debería remarcarse, no obstante, que la presente invención no depende de un mecanismo de adiestramiento particular. Más bien, el requisito preferido es que la red neural resultante 82 produzca tasas de error aceptables en su determinación de los ajustes de nivel deseados de los controles de ajuste del ventilador 30.
Al completar la determinación de los ajustes de nivel deseados de los controles de ajustes de ventilador 30 por el subsistema inteligente 80 del sistema de procesamiento 40, los ajustes de nivel deseados de los controles de ajustes de ventilador 30 pueden visualizarse en el pantalla para representación visual 62 para su utilización por el médico. La señal de salida de datos de ventilación almacenados 75, y particularmente el subconjunto de la señal de salida de datos de ventilación 75 que contiene los datos de ventilación 72 que fueron utilizados por el subsistema inteligente 80 en la determinación de los controles de ajuste de nivel deseado 30, pueden ser suministrada al pantalla para representación visual 62. También las señales de los parámetros de ajustes de ventilador 42 y las señales de salida almacenadas 51 pueden visualizarse en el pantalla para representación visual 62 en el formato adecuado. En este punto, el médico puede revisar los resultados para ayudar a su evaluación o deseabilidad de los ajustes de nivel deseados recomendados de los controles de ajustes de ventilador 30. Los resultados visualizados pueden imprimirse en una impresora (no mostrada) para crear un registro de la situación del paciente. Además, con una forma de realización preferida específica de la presente invención, pueden comunicarse los resultados a otros médicos o usuarios del sistema de ordenadores conectado al sistema de monitorización de ventilador 10 a través de una interfaz (no mostrada), tal como por ejemplo y procedimiento de comunicación electrónico moderno u otro procedimiento.
Adicionalmente, una forma preferida de realización de la presente invención proporciona un sistema y un procedimiento de monitorización de ventilador 10 en tiempo real. El funcionamiento en tiempo real exige, en general, que los datos de entrada se entren, procesen y visualicen de forma suficientemente rápida para proporcionar una información inmediata al médico para el ajuste clínico. En formas de realización alternas también pueden utilizarse procedimientos de procesamiento de datos fuera de línea. En un funcionamiento fuera de línea normal, no se intenta que el médico sea informado de inmediato. La medición y los datos de entrevista en dicho caso se generan en algún momento del pasado y se almacenan para que el médico los recupere y procese en el momento adecuado. Debe entenderse que aunque la forma preferida de realización de la presente invención utilice un método en tiempo real, formas de realización alternativas pueden sustituir métodos fuera de línea en diversas etapas.
El procedimiento de funcionamiento preferido de la presente invención comprende las etapa de recepción de por lo menos una señal de parámetro de ajustes de ventilador 42 indicativa de los ajustes de nivel actuales de los controles 30 del ventilador 20, monitorización de una pluralidad de señales de salida 51 para determinar la suficiencia del soporte de ventilación suministrado al paciente P, determinación de los ajustes de nivel deseados de los controles de ajuste del ventilador 30, y visualización de los ajustes de nivel deseados de los controles 30 para el personal clínico operativo.
Las señales de salida 51 recibidas pueden comprender una pluralidad de señales seleccionadas de entre un grupo de: una señal de dióxido de carbono espirado indicativa del nivel dióxido de carbono espirado (ExCO2) del gas exhalado por el paciente P dentro del circuito de respiración 22; una señal de caudal indicativa del caudal (V) del gas inspirado/espirado exhalado por el paciente P dentro del circuito de respiración 22; una señal de saturación del oxígeno de la hemoglobina (SpO2) de un oxímetro de pulso indicativa del nivel de saturación de oxígeno del paciente P; una señal de presión (P) indicativa de la presión del gas de respiración dentro del circuito de respiración 22; una señal de presión sanguínea (BP) indicativa de la presión sanguínea del paciente 12. Las señales de salida 51 también pueden comprender una señal de temperatura (T) indicativa de la temperatura central del paciente P, una señal de PaO2 del gas de la sangre arterial, una señal de PaCO2 del gas de la sangre arterial, y/o una señal del pH del gas de la sangre arterial.
La señal de parámetros de ajuste del ventilador 42 puede comprender por lo menos una o más de las siguientes: una señal de ventilación por minuto (V_{E}) indicativa del nivel V_{E} fijado en el ventilador 20; una señal de frecuencia de respiración del ventilador (f) indicativa del nivel f fijado en el ventilador 20; una señal del volumen de ventilación pulmonar (V_{T}) indicativa del nivel V_{T} fijado en el ventilador 20; una señal de caudal de gas de respiración (V) indicativa del nivel V fijado en el ventilador 20; una señal de límite de presión indicativa del límite de presión fijado en el ventilador 20; una señal de trabajo de respiración (WOB) indicativa del nivel de WOB fijado en el ventilador 20; una señal de ventilación con soporte de presión (PSV) indicativa del nivel de PSV fijado en el ventilador 20; una señal de presión positiva espiratoria final (PEEP) indicativa del nivel de PEEP fijado en el ventilador 20; una señal de presión positiva continua en vía aérea (CPAP) indicativa del nivel de CPAP fijado en el ventilador 20; y una señal de concentración fraccional de oxígeno inspirado (FIO2) indicativa del nivel de FIO2 fijado en el ventilador 20.
Por ejemplo, la etapa de determinación de los ajustes de nivel deseados de los controles de ajustes de ventilador 30 del ventilador 20 puede comprender las etapas de generación de datos de ventilación 72 a partir de las señales de salida 51 recibidas en el subsistema de procesamiento 40 y aplicación de por lo menos una parte de los datos de ventilación generados 72 y la señal de parámetros de ajustes de ventilador 42 a la red neural 82 del subsistema de procesamiento 40. Si se desea, por lo menos una parte de las señales de salida 51 también pueden aplicarse a la red neural 82 como datos de ventilación 72.
En un ejemplo alternativo, la etapa de determinación de los ajustes de nivel deseados de los controles 30 del ventilador 20 puede comprender las etapas de generación de datos de ventilación 72 a partir de las señales de salida 51 recibidas en el subsistema de procesamiento 40, aplicación de un conjunto de reglas de decisión en el módulo frontal basado en reglas 96 a por lo menos una parte de los datos de ventilación 72 y a la señal de parámetros de ajustes de ventilador 42 para clasificar las partes aplicadas de los datos de ventilación 72 y señal de parámetros de ajustes de ventilador 42, selección de una red neural 82 adecuada para el uso, y aplicación de una parte de los datos de ventilación 72 y señal de parámetros de ajustes de ventilador 42 a la red neural seleccionada 82 que podrá utilizarse para determinar los ajustes de nivel deseados de los controles de ajuste del ventilador 30.
El sistema de monitorización 10 de la presente invención puede implementarse en una o muchas configuraciones diferentes. Por ejemplo, el sistema de monitorización de ventilador 10 puede incorporarse dentro del ventilador 20. En un ejemplo alternativo, el sistema de monitorización de ventilador 10 puede ser un monitor independiente conectado operativamente al ventilador 20.
La figura 7 ilustra una forma de realización del subsistema de procesamiento 40 de la presente invención. En este caso, el subsistema de procesamiento 40 incluye el procesador 46, que es preferiblemente un microprocesador, memoria 48, dispositivos de almacenaje 64, controladores 45 para accionar la pantalla 62, almacenaje 64 y ventilador 20, y un convertidor analógico digital (ADC) 47 en caso necesario. El subsistema de procesamiento 40 también comprende una red neural que puede, por ejemplo, estar incluida en una tarjeta de red neural 49. El ADC y las tarjetas de red neural 47, 49 son productos disponibles comercialmente. También existe una tarjeta de salida (no mostrada) opcional para conexión a una red informática y/a una estación central de monitorización.
La tarjeta ADC 47 convierte la señal analógica recibida de la salida de cualquiera de los sensores 52 de los medios de medición en una salida digital que puede ser manipulada por el procesador 46. En una implementación alternativa, la salida de cualquiera de los sensores 52 podría conectarse al procesador 46 a través de salidas digitales, por ejemplo un puerto serie RS232. La implementación particular está determinada por las características de salida del sensor específico 52. El procesador 46 debería contener circuitos que deberían programarse para realizar funciones matemáticas, tales como, por ejemplo, media de formas de onda, amplificación, linealización, rechazo de señal, diferenciación, integración, adición, substracción, división y multiplicación en caso deseado. El procesador 46 también puede contener circuitos que deben programarse para realizar software de control neural/inteligente, software de aprendizaje de red neural, y software de control de ventilador en caso necesario. Los circuitos o programas que realizan estas funciones son bien conocidos por los expertos en la materia y no forman parte de la presente invención. El procesador 46 ejecuta el software que efectúa los cálculos, controla el ADC y las tarjetas de red neural 47, 49 y controla la salida a la pantalla y a los dispositivos de almacenaje 62, 64, comunicación de red, y el equipo ventilador 20.
El objetivo de la tarjeta de red neural 49 es implementar el software de control intelinte/neural. Como apreciarán los expertos en la materia, la necesidad de una tarjeta de red neural separada 49 viene determinada por la potencia de cálculo del procesador principal 46. Con los recientes incrementos de la velocidad de los microprocesadores, puede no ser necesario disponer de una tarjeta 49 separada, ya que alguna o todas estas funciones podrían ser conducidas por el procesador 46. La necesidad de la tarjeta 49 separada también viene determinada por la plataforma específica en la cual se implementa la invención.
Además, aunque el procesador 46 del subsistema de procesamiento 40 haya sido descrito como un microprocesador único, debería entenderse que pueden utilizarse dos o más microprocesadores para funciones individuales específicas. Por ejemplo, el ventilador 20 puede disponer de un microprocesador acoplado operativamente al subsistema de procesamiento 40 del sistema de monitorización 10. De este modo, el sistema de monitorización 20 podría incorporarse en un sistema modular 10 que podría estar acoplado a cualquier ventilador normal controlado por microprocesador 20 para monitorizar el soporte de ventilación proporcionado por el ventilador 20. Alternativamente, como apreciarán los expertos en la materia, y como muestra la figura 2B, el sistema de monitorización 10 de la presente invención puede incorporarse en el diseño de un ventilador controlado por microprocesador 10 con el subsistema de procesamiento 40 del sistema de monitorización de ventilador que utiliza el microprocesador del ventilador 20. Además, las funciones del procesador 46 podrían alcanzarse mediante otros circuitos, tales como circuitos integrados de aplicación específica (ASIC), circuitos lógicos digitales, un microcontrolador o un procesador de señal digital.
La invención se ha descrito en la presente memoria de forma considerablemente detallada, para satisfacer las disposiciones legales en materia de patentes y facilitar a los expertos en la materia la información necesaria para aplicar los principios novedosos, y construir y utilizar dichos componentes especializados en la forma requerida. No obstante, debe entenderse que la invención puede realizarse mediante equipos y dispositivos específicamente diferentes, y que pueden efectuarse diversas modificaciones, tanto en lo referente a los detalles del equipamiento como en los procedimientos operativos.

Claims (12)

1. Sistema de monitorización de soporte de ventilador (10) para un ventilador (20) adaptado para suministrar un gas de respiración a un paciente (P) a través de un circuito de respiración (22) en comunicación fluídica con por lo menos un pulmón del paciente (P), presentando el ventilador (20) una pluralidad de controles de ajustes de ventilador seleccionables (30) para gobernar el suministro del gas de respiración procedente del ventilador (20) al paciente (P), siendo cada control de ajuste (30) seleccionable para un ajuste de nivel, y generando cada control de ajustes de ventilador (30) una señal de parámetro de ajustes de ventilador (42) indicativa del ajuste de nivel actual del control de ajuste del ventilador (30), comprendiendo el sistema (10):
una entrada adaptada para recibir por lo menos una señal de parámetro de ventilador (42);
una pluralidad de sensores (52) para medir una pluralidad de parámetros de soporte de ventilación, estando cada sensor (52) operativamente conectado al paciente (P) seleccionado o al circuito de respiración (22) seleccionado, en el que cada sensor (52) genera una señal de salida (51) basándose en el parámetro de soporte de ventilación medido; y
un subsistema de procesamiento (40) adaptado para recibir las señales de salida (51) procedentes de los sensores (52) y la señal del parámetro de ajuste del ventilador (42) procedente de la entrada, presentando el subsistema de procesamiento (40) un procesador (46) y una memoria, estando adaptado el procesador (46) para funcionar bajo el control de un programa almacenado en la memoria, presentando el subsistema de procesamiento (40) un sistema de inteligencia (80) adaptado para determinar un ajuste de nivel deseado de por lo menos un control de ajustes de ventilador (30) como respuesta a la señal del parámetro de ajuste del ventilador (42) y a las señales de salida (51).
2. Sistema según la reivindicación 1, en el que la pluralidad de parámetros de soporte de ventilación se selecciona de entre el grupo que comprende: el caudal (V) del gas exhalado inspirado/espirado por el paciente en el interior del circuito de respiración; el nivel de dióxido de carbono ExCO2) del gas exhalado espirado por el paciente en el interior del circuito de respiración; el nivel de saturación de oxígeno de la hemoglobina (SpO2) del paciente; la presión (P) del gas de respiración en el interior del circuito de respiración; la presión sanguínea (BP) del paciente; y la temperatura central del cuerpo (T) del paciente.
3. Sistema según la reivindicación 2, en el que la pluralidad de parámetros de soporte de ventilación también incluye por lo menos uno de los siguientes: el nivel de PaO2 del gas de la sangre arterial del paciente; el nivel de PaCO2 del gas de la sangre arterial del paciente; y el nivel del pH del gas de la sangre arterial del paciente.
4. Sistema según la reivindicación 1, en el que la señal de parámetro de ajustes de ventilador comprende por lo menos una de las siguientes: una señal de ventilación por minuto (V_{E}) indicativa del nivel V_{E} fijado en el ventilador; una señal de frecuencia de respiración del ventilador (f) indicativa del nivel f fijado en el ventilador; una señal del volumen de ventilación pulmonar (V_{T}) indicativa del nivel V_{T} fijado en el ventilador; una señal de caudal de gas de respiración (V) indicativa del nivel V fijado en el ventilador; una señal de límite de presión indicativa del límite de presión fijado en el ventilador; una señal de trabajo de respiración (WOB) indicativa del nivel de WOB fijado en el ventilador; una señal de ventilación con soporte de presión (PSV) indicativa del nivel de PSV fijado en el ventilador; una señal de presión positiva espiratoria final (PEEP) indicativa del nivel de PEEP fijado en el ventilador; una señal de presión positiva continua en vía aérea (CPAP) indicativa del nivel de CPAP fijado en el ventilador; y una señal de concentración fraccional de oxígeno inspirado (FIO2) indicativa del nivel de FIO2 fijado en el ventilador.
5. Sistema según la reivindicación 1, que comprende además una pantalla, en el que el subsistema de procesamiento suministra a dicha pantalla los ajustes de nivel deseados de los controles de ajustes de ventilador.
6. Sistema según la reivindicación 1, que comprende además una alarma para notificar al operador del ventilador que los ajustes de nivel de los controles de ajustes de ventilador difieren de los ajustes fijados de nivel deseado de los controles de ajustes de ventilador.
7. Sistema según la reivindicación 1, en el que el ajuste de nivel deseado para el control de ajustes de ventilador del ventilador comprende por lo menos: un nivel de ventilación por minuto (V_{E}) indicativo del nivel V_{E} deseado que debe fijarse en el ventilador; un nivel de frecuencia de respiración del ventilador (f) indicativo del nivel f deseado que debe fijarse en el ventilador; un nivel de volumen de ventilación pulmonar (V_{T}) indicativo del nivel V_{T} deseado que debe fijarse en el ventilador; un nivel de caudal de gas de respiración (V) indicativo del nivel V deseado que debe fijarse en el ventilador; un nivel de límite de presión indicativo del límite de presión deseado que debe fijarse en el ventilador; un nivel de trabajo de respiración (WOB) indicativo del nivel de WOB deseado que debe fijarse en el ventilador; un nivel de ventilación con soporte de presión (PSV) indicativo del nivel de PSV deseado que debe fijarse en el ventilador; un nivel de presión positiva espiratoria final (PEEP) indicativo del nivel de PEEP deseado que debe fijarse en el ventilador; un nivel de presión positiva continua en vía aérea (CPAP) indicativo del nivel de CPAP deseado que debe fijarse en el ventilador; y un nivel de concentración fraccional de oxígeno inspirado (FIO2) indicativo del nivel de FIO2 deseado que debe fijarse en el ventilador.
8. Sistema según la reivindicación 5, en el que:
el subsistema de procesamiento presenta por lo menos una red neural; y
el procesador está adaptado para determinar los ajustes de nivel deseados de los controles de ajustes de ventilador mediante la generación de una pluralidad de datos de ventilación procedentes de las señales de salida de los sensores y la aplicación de por lo menos una parte de los datos de ventilación y por lo menos una parte de la señal de parámetro de ajustes de ventilador a la red neural para generar los ajustes de nivel deseados de los controles de ajuste del ventilador.
9. Sistema según la reivindicación 8, en el que el subsistema de procesamiento está programado con un conjunto de reglas de decisión y en el que el procesador está adaptado para aplicar el conjunto de reglas de decisión a los datos de ventilación antes de la aplicación de la parte de los datos de ventilación y la parte de la señal de parámetro de ajustes de ventilador a la red neural.
10. Sistema según la reivindicación 8, que comprende además una pantalla, en el que el subsistema de procesamiento está adaptado para la identificación de los datos de ventilación utilizados para la determinación de los ajustes de nivel deseados de los controles de ajustes de ventilador, la identificación de un subconjunto de los datos de ventilación para su visualización, y el suministro del subconjunto de los datos de ventilación a la pantalla, y en el que el subsistema de procesamiento está adaptado además para suministrar a la pantalla los ajustes de nivel deseados de los controles de ajustes de ventilador.
11. Sistema según la reivindicación 5, en el que el subsistema de procesamiento presenta por lo menos una red neural, adaptada para funcionar bajo control de un programa almacenado en la memoria, y unos medios de determinación que comprenden:
medios para la generación de datos de ventilación a partir de las señales de salida recibidas;
medios para la selección de por lo menos una parte de los datos de ventilación y por lo menos una parte de las señales de parámetros de ajuste del ventilador;
medios para la conversión de los datos de ventilación seleccionados y la señal de parámetro de ajustes de ventilador seleccionada en expresiones numéricas;
medios para la transformación de cada una de las expresiones numéricas en un número de un rango predeterminado; y
medios para la entrada de una pluralidad de las expresiones numéricas transformadas en la red neural, de modo que los ajustes de nivel deseados de los controles de ajuste del ventilador se determinen conforme a las expresiones numéricas entradas.
12. Sistema según la reivindicación 5, en el que el subsistema de procesamiento presenta por lo menos una red neural adaptada para funcionar bajo el control de un programa almacenado en la memoria, y unos medios de determinación que presentan:
medios para la generación de una pluralidad de conjuntos de datos de adiestramiento, incluyendo cada conjunto de datos de adiestramiento señales de salida y ajustes de nivel indicados de los controles de ajustes de ventilador asociados con un historial de la situación fisiológica del paciente durante el soporte de ventilación;
medios para la identificación de los conjuntos de datos de adiestramiento estadísticamente significantes de la pluralidad de conjuntos de datos de adiestramiento; y
medios para el adiestramiento de la red neural utilizando los conjuntos de datos de adiestramiento estadísticamente significantes de modo que se determinan los ajustes de nivel deseados de los controles de ajuste del ventilador basándose en las señales de salida seleccionadas y los ajustes de nivel seleccionados de los controles de ajustes de ventilador.
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