ES2974971T3 - Compensación en las mediciones de gas exhalado durante la terapia respiratoria de alto flujo - Google Patents

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Samantha Dale Oldfield
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Abstract

La presente divulgación se refiere a la determinación de una medición corregida del gas exhalado durante la terapia respiratoria de alto flujo. Medir la concentración de gas exhalado durante la terapia respiratoria de alto flujo es difícil e inexacto debido a un fenómeno conocido como enrojecimiento. Los altos flujos administrados al paciente limpian el espacio muerto en las vías respiratorias conductoras, lo que provoca un efecto de dilución que resulta en una medición del gas exhalado subestimada o sobreestimada dependiendo de la composición del gas administrado por el sistema de alto flujo. Esto puede conducir a mediciones y diagnósticos clínicos incorrectos. En el presente documento se describen varios algoritmos para tener en cuenta el efecto de dilución causado por el lavado, lo que permite que el método de medición de concentraciones de gas se siga utilizando con precisión para mediciones clínicas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Compensación en las mediciones de gas exhalado durante la terapia respiratoria de alto flujo
La presente solicitud reivindica el beneficio prioritario de la solicitud provisional de EE.UU. n° 62/046,052
Campo de la descripción
La presente descripción se refiere al campo de la terapia respiratoria y las mediciones fisiológicas relacionadas.
Antecedentes
La monitorización de la función respiratoria juega un papel importante en la gestión de pacientes en entornos clínicos. Un cambio en la composición del gas respiratorio es un aspecto de la función respiratoria que se puede utilizar para evaluar la salud y el estado respiratorio del paciente. Las concentraciones de gases en el sistema respiratorio de un paciente son el resultado de la ventilación, el intercambio de gases, el transporte de gases y el control de la ventilación (interno o externo). Algunos ejemplos de gases respiratorios monitorizados incluyen oxígeno (O<2>), dióxido de carbono (CO<2>), óxido nitroso (N<2>O) y nitrógeno (N<2>).
Por ejemplo, la concentración de CO<2>expulsado de los pulmones durante la espiración puede ser el resultado de la ventilación, la perfusión, el metabolismo y sus interacciones. Los cambios en la concentración de CO<2>reflejan cambios en cualquiera o en todos estos factores. Por lo tanto, es vital monitorizar y medir la concentración de CO<2>para pro porcionar una instantánea del estado respiratorio de un paciente. Proporciona información inmediata sobre la produc ción de CO<2>, el estado de ventilación-perfusión (V/Q) y la eliminación de CO<2>de los pulmones.
La capnografía es la medición del CO<2>exhalado. Este es el CO<2>que se ha difundido desde la sangre al aire alveolar y posteriormente se exhala. El CO<2>espiratorio final (ETCO<2>) es la presión parcial o concentración máxima de CO<2>al final de una respiración exhalada y es una métrica importante utilizada para estimar de forma no invasiva la concen tración de CO<2>arterial del paciente (PaCO<2>). La diferencia entre la ETCO<2>y la PaCO<2>suele estar entre 0,27 y 0,67 kPa (2 y 5 mmHg). Por tanto, la ETCO2 es una buena representación de la PaCO<2>. Sin embargo, cualquier condición que provoque un desajuste ventilación-perfusión provocará que la ETCO<2>subestime la PaCO<2>.
La patente US2009/118633 describe un sistema y método de estimación de gas espiratorio final.
Compendio de la descripción
Cuando las mediciones de gases, como la capnografía, se utilizan junto con sistemas respiratorios de flujo no sellados, es difícil realizar evaluaciones del estado del paciente debido al mecanismo de lavado de la terapia de flujo. Los sistemas respiratorios de flujo/presión no sellados pueden incluir, por ejemplo, terapia respiratoria de alto flujo (que incluye, por ejemplo, la terapia de alto flujo nasal), terapia de bajo flujo u otras terapias de flujo/presión aplicadas a la boca y/o las fosas nasales. La terapia de alto flujo normalmente incluye, pero no se limita a, flujos de 10 a 100 l/min. La terapia de flujo bajo normalmente incluye, pero no se limita a, flujos de 0 a 10 l/min.
Los flujos administrados al paciente lavan el espacio muerto de las vías respiratorias superiores, lo que da como resultado una distribución no uniforme de gas desde los alvéolos hasta la nariz y la boca. Por ejemplo, el CO<2>alveolar se mezcla con gas fresco administrado a través de la cánula, provocando una dilución del CO<2>exhalado que se muestrea y se mide. Esto puede llevar a un diagnóstico incorrecto o a suposiciones sobre enfermedades. La ETCO<2>, o cualquier otra medición de gases exhalados, medida durante la terapia de flujo alto tiende a estimar incorrectamente la concentración, y esta estimación incorrecta aumenta en magnitud al aumentar el caudal. Por ejemplo, un individuo sano que recibe terapia respiratoria de alto flujo a 30 L/min puede haber informado de una ETCO<2>un 50% inferior, y más preferiblemente inferior al 80% de su valor real, dando como resultado evaluaciones inexactas. Lo mismo ocurre con cualquier otra terapia respiratoria de flujo no sellada en donde se permite que el gas escape, lo que dificulta las mediciones del gas exhalado.
La presente descripción proporciona sistemas y métodos para compensar este error de dilución provocado por la terapia respiratoria de flujo en las mediciones de gas, permitiendo que se utilicen técnicas de medición de gas durante la terapia respiratoria de flujo. Aunque se describe principalmente con respecto a la terapia respiratoria de alto flujo y las mediciones del CO<2>exhalado, los sistemas y métodos descritos en la presente memoria son igualmente aplicables a cualquier otra medición de gas exhalado, que incluye, pero no se limita a, mediciones de O<2>, N<2>, óxido nitroso y volátiles (por ejemplo, gas anestésico), obtenidas durante cualquier tipo de terapia respiratoria de flujo no sellada, y no deben limitarse a mediciones del CO<2>exhalado únicamente durante la terapia respiratoria de alto flujo.
La presente invención proporciona un sistema y método según las reivindicaciones.
También se describe, pero no se reivindica de forma independiente, un sistema para estimar el gas exhalado durante una terapia respiratoria de alto flujo, comprendiendo el sistema: un sistema de terapia respiratoria de flujo; un sistema de monitorización del gas exhalado; y una disposición de procesamiento que recibe datos de medición del gas exha lado desde el sistema de monitorización del gas exhalado y datos del flujo del sistema de terapia respiratoria de flujo y determina una medición del gas exhalado con compensación.
En una realización, el sistema de terapia respiratoria de alto flujo comprende una interfaz de paciente no sellada de manera que el sistema de terapia respiratoria de alto flujo es un sistema de terapia respiratoria de flujo no sellado.
En una realización, el gas exhalado es CO<2>.
En una realización, el sistema de monitorización del CO<2>exhalado es un capnógrafo.
En una realización, el sistema de monitorización del CO<2>exhalado es un capnómetro.
En una realización, el sistema de terapia respiratoria de alto flujo no sellado es un sistema respiratorio de alto flujo nasal y en donde el sistema comprende una pantalla dispuesta para mostrar la medición del gas exhalado con com pensación.
En una realización, la disposición de procesamiento determina el gas exhalado con compensación estimando la dilu ción del caudal.
Según la invención, la disposición de procesamiento determina el gas exhalado con compensación estimando la dilu ción del volumen espiratorio.
También se describe, pero no se reivindica de forma independiente, un método para estimar el gas exhalado durante una terapia respiratoria de alto flujo, comprendiendo el método: recibir una medición del gas exhalado; recibir datos del flujo; y determinar una medición del gas exhalado con compensación utilizando una disposición de procesamiento basada en la medición de gas exhalado y los datos del flujo.
En una realización, la terapia respiratoria de flujo es una terapia respiratoria de alto flujo no sellada que implica una interfaz de paciente no sellada.
En una realización, recibir la medición del gas exhalado comprende recibir una medición del gas exhalado desde un capnógrafo.
En una realización, recibir la medición del gas exhalado comprende recibir una medición del gas exhalado desde un capnómetro.
En una realización, la terapia respiratoria de alto flujo es terapia respiratoria de alto flujo nasal.
En una realización, determinar la medición del gas exhalado con compensación comprende determinar una estimación de la dilución del caudal.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, determinar la medición del gas exhalado con com pensación comprende determinar una estimación de la dilución del volumen espiratorio.
También se describe, pero no se reivindica de forma independiente, un sistema para estimar el gas exhalado durante la terapia respiratoria de flujo, comprendiendo el sistema: un primer sensor configurado para medir una concentración de un gas de interés en un flujo espiratorio total, y uno o más procesadores informáticos de hardware en comunicación con el primer sensor y configurados para ejecutar una pluralidad de instrucciones ejecutables por ordenador para: determinar una concentración exhalada del gas de interés usando una contribución exclusiva del paciente a un caudal espiratorio atribuible al gas de interés y un caudal espiratorio instantáneo de un paciente; y mostrar con fines de diagnóstico la concentración exhalada del gas de interés.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, el primer sensor es un capnómetro;
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, el sistema comprende además un segundo sensor configurado para medir un caudal espiratorio instantáneo de un paciente, y en donde el uno o más procesadores informáticos de hardware también están en comunicación con el segundo sensor, y en donde el uno o más procesa dores informáticos de hardware están configurados además para ejecutar una pluralidad de instrucciones ejecutables por ordenador para: determinar el caudal espiratorio instantáneo del paciente, en donde el caudal espiratorio instan táneo comprende un caudal de gas exhalado por el paciente; determinar un caudal administrado, en donde el caudal administrado comprende un caudal de gas dentro de una cánula; y determinar un caudal espiratorio total usando el caudal espiratorio instantáneo y el caudal administrado, en donde el caudal espiratorio total comprende el caudal de gas asociado con un flujo espiratorio total.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, el uno o más procesadores informáticos de hardware están configurados además para ejecutar una pluralidad de instrucciones ejecutables por ordenador para: determinar la concentración del gas de interés en el flujo espiratorio total; determinar una parte del caudal espiratorio total atribuible al gas de interés usando el caudal espiratorio total y la concentración del gas de interés en el flujo espiratorio total; determinar una concentración del gas de interés dentro de la cánula; y determinar una parte del caudal administrado atribuible al gas de interés utilizando el caudal administrado y la concentración del gas de interés dentro de la cánula.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, el uno o más procesadores informáticos de hardware están configurados además para ejecutar una pluralidad de instrucciones ejecutables por ordenador para: determinar una contribución exclusiva del paciente al caudal espiratorio atribuible al gas de interés usando la parte del caudal espiratorio total atribuible al gas de interés y la parte del caudal administrado atribuible al gas de interés.
En una realización, la terapia respiratoria de flujo es una terapia respiratoria de alto flujo no sellada, y en donde el sistema comprende además una interfaz de paciente no sellada.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, el gas de interés es CO2 y en donde el primer sensor es un capnómetro.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, determinar una parte del caudal espiratorio total atribuible al gas de interés implica multiplicar el caudal espiratorio total por la concentración del gas de interés en el flujo espiratorio total.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, determinar una parte del caudal administrado atri buible al gas de interés implica multiplicar el caudal administrado y la concentración del gas de interés dentro de la cánula.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, determinar una contribución exclusiva del paciente al caudal espiratorio atribuible al gas de interés implica restar la parte del caudal administrado atribuible al gas de interés de la parte del caudal espiratorio total atribuible al gas de interés.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, determinar una concentración de un gas de interés en el flujo espiratorio total implica utilizar mediciones del primer sensor.
También se describe, pero no se reivindica de forma independiente, un sistema para estimar el gas exhalado durante la terapia respiratoria de flujo, comprendiendo el sistema: un primer sensor configurado para medir una concentración de un gas de interés en un flujo espiratorio total, y uno o más procesadores informáticos de hardware en comunicación con el primer sensor y el segundo sensor y configurado/s para ejecutar una pluralidad de instrucciones ejecutables por ordenador para: determinar una concentración exhalada del gas de interés utilizando una contribución exclusiva del paciente a un volumen espirado diluido del gas de interés y un volumen espiratorio del paciente durante un tiempo de interés; y mostrar con fines de diagnóstico la concentración exhalada del gas de interés.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, el primer sensor es un capnómetro;
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, el sistema comprende además un segundo sensor configurado para medir un caudal espiratorio de un paciente, y en donde el uno o más procesadores informáticos de hardware también están en comunicación con el segundo sensor, y en donde el uno o más procesadores informáticos de hardware están configurados además para ejecutar una pluralidad de instrucciones ejecutables por ordenador que provocan que el uno o más procesadores informáticos de hardware: determinen el caudal espiratorio del paciente, en donde el caudal espiratorio comprende un caudal de gas exhalado por el paciente en una respiración espiratoria; determinen un tiempo espiratorio, en donde el tiempo espiratorio comprende la duración de la respiración espiratoria; y generen un modelo de la respiración espiratoria utilizando el caudal espiratorio y el tiempo espiratorio.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, el uno o más procesadores informáticos de hardware están configurados además para ejecutar una pluralidad de instrucciones ejecutables por ordenador que provocan que el uno o más procesadores informáticos de hardware: determinen un tiempo de interés, en donde el tiempo de interés es un intervalo de tiempo de la duración de la respiración espiratoria; determinen un volumen espiratorio del paciente durante el tiempo de interés utilizando el modelo de la respiración espiratoria, en donde el volumen espiratorio del paciente comprende un volumen de gas exhalado por el paciente durante la respiración espiratoria; y determinen un volumen de gas administrado desde una cánula durante el tiempo de interés, en donde el volumen de gas administrado desde la cánula durante el tiempo de interés está asociado con un caudal administrado, y en donde el caudal admi nistrado comprende un caudal de gas dentro de la cánula.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, el uno o más procesadores informáticos de hardware están configurados además para ejecutar una pluralidad de instrucciones ejecutables por ordenador que provocan que el uno o más procesadores informáticos de hardware: determinen un volumen total de gas espirado durante el tiempo de interés utilizando el volumen espiratorio del paciente durante el tiempo de interés y el volumen de gas administrado desde la cánula durante el tiempo de interés; determinen una concentración de un gas de interés para una espiración total, en donde la espiración total está asociada con el volumen total de gas espirado durante el tiempo de interés; y determinen un volumen espirado diluido del gas de interés utilizando el volumen total de gas espirado durante el tiempo de interés y la concentración del gas de interés para la espiración total.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, el uno o más procesadores informáticos de hardware están configurados además para ejecutar una pluralidad de instrucciones ejecutables por ordenador que provocan que el uno o más procesadores informáticos de hardware: determinen una concentración del gas de interés administrada desde la cánula; determinen un volumen del gas de interés administrado desde la cánula durante el tiempo de interés utilizando el volumen de gas administrado desde la cánula durante el tiempo de interés y la concentración del gas de interés administrada desde la cánula; y determinen una contribución exclusiva del paciente al volumen espirado diluido del gas de interés.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, el gas de interés es CO2 y en donde el primer sensor es un capnómetro.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, calcular un volumen total de gas espirado durante el tiempo de interés implica sumar el volumen espiratorio del paciente durante el tiempo de interés al volumen de gas administrado desde la cánula durante el tiempo de interés;
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, determinar una concentración del gas de interés dentro del volumen total de gas espirado durante el tiempo de interés implica utilizar mediciones del primer sensor.
También se describe, pero no se reivindica de forma independiente, un sistema para estimar el gas exhalado durante la terapia respiratoria de flujo, comprendiendo el sistema: un primer sensor configurado para medir una concentración de un gas de interés en un flujo espiratorio total, en donde el primer sensor es un capnómetro; y uno o más procesa dores informáticos de hardware en comunicación con el primer sensor y el segundo sensor y configurados para eje cutar una pluralidad de instrucciones ejecutables por ordenador para: determinar una concentración exhalada del gas de interés utilizando una contribución exclusiva del paciente a un volumen espirado diluido del gas de interés y un volumen espiratorio del paciente durante un intervalo de tiempo; y mostrar con fines de diagnóstico la concentración exhalada del gas de interés.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, el sistema comprende además un segundo sensor configurado para medir un caudal espiratorio de un paciente, y en donde el uno o más procesadores informáticos de hardware también están en comunicación con el segundo sensor, y en donde el uno o más procesadores informáticos de hardware están configurados además para ejecutar una pluralidad de instrucciones ejecutables por ordenador para: determinar un primer caudal espiratorio del paciente, en donde el primer caudal espiratorio comprende un caudal de gas exhalado por el paciente en una respiración espiratoria en un primer momento; determinar un segundo caudal espiratorio del paciente, en donde el segundo caudal espiratorio comprende un caudal de gas exhalado por el paciente en la respiración espiratoria en un segundo momento; y determinar un volumen espiratorio del paciente durante un intervalo de tiempo utilizando el primer caudal espiratorio y el segundo caudal espiratorio, en donde el intervalo de tiempo es una duración de tiempo entre el primer momento y el segundo momento, y en donde el intervalo de tiempo está configurado para ser un intervalo de tiempo corto.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, el uno o más procesadores informáticos de hardware están configurados además para ejecutar una pluralidad de instrucciones ejecutables por ordenador para: determinar un caudal administrado durante el intervalo de tiempo, en donde el caudal administrado está asociado con el caudal de gas dentro de una cánula; determinar un volumen de gas administrado por la cánula durante el intervalo de tiempo utilizando el caudal administrado del intervalo de tiempo; y determinar un volumen total de gas espirado durante el intervalo de tiempo, en donde el volumen total espirado durante el intervalo de tiempo se calcula sumando el volumen espiratorio del paciente durante el intervalo de tiempo al volumen de gas administrado por la cánula durante el intervalo de tiempo.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, el uno o más procesadores informáticos de hardware están configurados además para ejecutar una pluralidad de instrucciones ejecutables por ordenador para: determinar una concentración de un gas de interés en el volumen total de gas espirado durante el intervalo de tiempo; determinar un volumen espirado diluido del gas de interés multiplicando el volumen total de gas espirado durante el intervalo de tiempo por la concentración del gas de interés en el volumen total de gas espirado durante el intervalo de tiempo; y determinar una concentración del gas de interés administrada desde la cánula.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, el uno o más procesadores informáticos de hardware están configurados además para ejecutar una pluralidad de instrucciones ejecutables por ordenador para: determinar un volumen del gas de interés administrado desde la cánula durante el intervalo de tiempo multiplicando el volumen de gas administrado desde la cánula durante el intervalo de tiempo por la concentración del gas de interés adminis trada desde la cánula; y determinar una contribución exclusiva del paciente al volumen espirado diluido del gas de interés restando el volumen del gas de interés administrado desde la cánula durante el intervalo de tiempo al volumen espirado diluido del gas de interés.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, el gas de interés es CO2 y en donde el primer sensor es un capnómetro.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, calcular el volumen espiratorio de un paciente implica una aproximación trapezoidal del primer caudal espiratorio y del segundo caudal espiratorio durante el intervalo de tiempo.
También se describe, pero no se reivindica de forma independiente, un sistema para estimar el gas exhalado durante la terapia respiratoria de flujo, comprendiendo el sistema: un primer sensor configurado para medir una concentración de un gas de interés en un flujo espiratorio total; y uno o más procesadores informáticos de hardware en comunicación con el primer sensor y el segundo sensor y configurado/s para ejecutar una pluralidad de instrucciones ejecutables por ordenador para: determinar una concentración exhalada del gas de interés dividiendo una contribución de presión del gas de interés en una presión espiratoria entre la presión espiratoria; y mostrar con fines de diagnóstico la concen tración exhalada del gas de interés.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, el sistema comprende además un segundo sensor configurado para medir una presión espiratoria de un paciente, y en donde el uno o más procesadores informáticos de hardware también están en comunicación con el segundo sensor, y en donde el uno o más procesadores informá ticos de hardware están configurados además para ejecutar una pluralidad de instrucciones ejecutables por ordenador para: determinar una presión asociada con una resistencia al flujo; determinar una presión de transición de un paciente; y determinar la presión espiratoria del paciente durante un ciclo respiratorio del paciente utilizando el segundo sensor.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, el uno o más procesadores informáticos de hardware están configurados además para ejecutar una pluralidad de instrucciones ejecutables por ordenador para: determinar una presión espiratoria utilizando la presión transición y la presión espiratoria; determinar una presión asociada con un flujo de la cánula utilizando la presión asociada con la resistencia al flujo y la presión de transición; y determinar una contribución de presión de un gas de interés en el flujo de la cánula multiplicando una concentración del gas de interés en el flujo de la cánula por la presión asociada con el flujo de la cánula.
En una disposición, que no se reivindica de forma independiente, el primer sensor es un capnómetro y en donde el uno o más procesadores informáticos de hardware están configurados además para ejecutar una pluralidad de ins trucciones ejecutables por ordenador para: determinar una contribución de presión del gas de interés en la presión espiratoria total multiplicando la presión espiratoria total por una concentración del gas de interés en la presión espi ratoria total; y determinar una contribución de presión del gas de interés en la presión espiratoria del paciente usando la contribución de presión del gas de interés en la presión espiratoria total y la presión del flujo de la cánula.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 ilustra una realización de ejemplo de un sistema de humidificación.
La Figura 2 ilustra un sensor de capnografía de ejemplo en una realización de un sistema de terapia de flujo.
La Figura 3 ilustra una forma de onda de capnograma de ejemplo que muestra la cantidad de CO<2>exhalado presente durante un ciclo respiratorio típico.
La Figura 4 es un diagrama de flujo para una técnica para tener en cuenta la dilución del gas respiratorio provocada por la terapia respiratoria de alto flujo.
La Figura 5 es un diagrama de flujo para una técnica para tener en cuenta la dilución del gas respiratorio provocada por la terapia respiratoria de alto flujo.
La Figura 6 ilustra una forma de onda de respiración espiratoria para mostrar cómo se puede modelar la espiración como una onda sinusoidal para estimar el volumen espiratorio.
La Figura 7 es un diagrama de flujo para una posible técnica para tener en cuenta la dilución del gas respiratorio provocada por la terapia respiratoria de alto flujo.
La Figura 8 ilustra cómo se puede determinar el volumen espiratorio durante un intervalo de tiempo mediante una aproximación trapezoidal.
La Figura 9 es un diagrama de flujo para una posible técnica para tener en cuenta la dilución del gas respiratorio provocada por la terapia respiratoria de alto flujo.
La Figura 10 ilustra cómo se puede determinar la presión de transición a partir de una forma de onda de presión de un ciclo respiratorio.
Descripción detallada
Aunque a continuación se describen ciertas realizaciones y ejemplos, los expertos en la técnica apreciarán que la descripción se extiende más allá de las realizaciones y/o usos específicamente descritos y las modificaciones obvias y equivalentes de los mismos. Por lo tanto, se pretende que el alcance de la presente descripción no esté limitado por ninguna de las realizaciones particulares que se describen a continuación.
En algunas configuraciones, el suministro de gas está configurado para suministrar gas al humidificador a un caudal de entre aproximadamente 5 litros por minuto y aproximadamente 120 litros por minuto.
Como se pueden usar caudales de suministro de gas relativamente altos con las realizaciones o configuraciones descritas en la presente memoria, los gases que se suministran o administran al usuario o paciente pueden adminis trarse a diferentes partes de las vías respiratorias del usuario o del paciente. Los gases suministrados pueden alcanzar los pulmones del paciente o cualquier parte del sistema respiratorio.
Por ejemplo, según las diversas realizaciones y configuraciones descritas en la presente memoria, un caudal de gases suministrados o proporcionados a una interfaz o a través de un sistema, tal como a través de un camino de flujo, puede comprender, pero no se limita a, flujos de al menos aproximadamente 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 ó 100 L/min, o más, y se pueden seleccionar intervalos útiles entre cualquiera de estos valores (por ejemplo, de aproximadamente 40 a aproximadamente 80, de aproximadamente 50 a aproximadamente 80, de aproximadamente 60 a aproximada mente 80, de aproximadamente 70 a aproximadamente 80 l/min). Opcionalmente, los gases suministrados pueden administrarse en un estado completamente saturado o humidificado, o un gas saturado o humidificado puede mez clarse con otros gases para su suministro o administración a una interfaz del paciente o al paciente.
La terapia de bajo flujo puede oscilar entre 0,1 L y 5 L por minuto. La invención es particularmente adecuada para terapia de alto flujo pero se puede usar con terapia de bajo flujo.
Medir la concentración de gas exhalada es un método cuantitativo, no invasivo, simple y seguro que puede utilizarse para una variedad de gases y con una variedad de fines. Por ejemplo, puede utilizarse junto con una terapia de bajo flujo o una terapia de alto flujo. Como otro ejemplo, medir el CO<2>exhalado se puede utilizar para inferir la concentración de CO<2>arterial de un paciente y/o el estado de ventilación-perfusión (V/Q). Medir el óxido nítrico exhalado se puede utilizar para medir la inflamación de las vías respiratorias. La medición también se puede utilizar para la monitorización continua que no está disponible con otros métodos, como las muestras de gases en sangre arterial.
Sin embargo, medir la concentración de gas exhalada cuando se aplica alto flujo es difícil e inexacto. Esto se debe al lavado, uno de los mecanismos exclusivos del alto flujo. El lavado es un mecanismo en el que los flujos administrados al paciente "lavan" el espacio muerto en las vías respiratorias conductoras. El resultado del lavado es una distribución no uniforme de gas desde los pulmones hasta la nariz y la boca. Respirar sin alto flujo implica que el gas de los pulmones entre en la cavidad nasal y sea expulsado a la atmósfera. Sin embargo, respirar con alto flujo nasal muestra que el gas de la interfaz de alto flujo cambia la composición del gas en la cavidad nasal y altera la concentración de gas que se mediría normalmente cuando no se aplica alto flujo. El lavado provoca un efecto de dilución, subestimando o sobreestimando la medición de gas exhalado dependiendo de la composición del gas administrado por el sistema de alto flujo. Esto puede conducir a mediciones y diagnósticos clínicos incorrectos. Se necesitan una técnica y un sistema para tener en cuenta el efecto de dilución provocado por el lavado para permitir que la medición de las con centraciones de gas se siga utilizando con precisión para mediciones clínicas.
La presente descripción proporciona sistemas y técnicas para compensar este error de dilución provocado por la terapia respiratoria de flujo en las mediciones de gas, permitiendo que se utilicen técnicas de medición de gas durante la terapia respiratoria de flujo. El gas medido puede ser un gas exhalado, de modo que las técnicas actuales descritas puedan utilizarse para determinar mediciones de CO<2>, 02, N2, óxido nitroso, volátiles (es decir, gases anestésicos) o cualquier otro gas exhalado.
El término gases exhalados incluye cualquier gas que se evacúa o proviene de las vías respiratorias o los pulmones del paciente. El término exhalado cubre tanto la exhalación activa de un humano (por ejemplo, usando el diafragma y/o los músculos del pecho) como la eliminación de gases cuando una persona está en apnea (no respira espontá neamente). Existen mecanismos que pueden provocar que los gases de los pulmones y las vías respiratorias salgan, y el término exhalado en esta descripción es lo suficientemente amplio como para aplicarse a una persona que no respira espontáneamente.
La presente descripción se refiere específicamente a determinar el valor, cantidad y/o concentración de gases exha lados. Ejemplos de esto incluyen técnicas de dilución de flujo, dilución de volumen y dilución de presión. Estas técnicas tienen en cuenta la dilución y el lavado provocados por la aplicación de la terapia respiratoria de flujo, en particular la terapia de alto flujo. El alto flujo administrado a la nariz provoca la dilución de los gases que salen por la boca porque gran parte del alto flujo de un dispositivo de terapia de gas sale por la boca en lugar de llegar abajo a los pulmones. La cantidad de gases que salen por la boca no es igual a los gases exhalados por el paciente, lo que compensan las técnicas descritas.
Las técnicas y sistemas actualmente descritos son ventajosos porque pueden funcionar como técnicas de monitorización no invasivas de la respiración de un paciente. No requieren endoscopios ni sensores invasivos, ya que la cantidad de gases exhalados por encima de cierto umbral puede indicar que el paciente está respirando. La descripción actual también puede servir como técnicas no invasivas para identificar si un paciente tiene una vía aérea permeable (vía respiratoria desbloqueada). Si hay gases que salen de los pulmones y las vías respiratorias, entonces las vías respi ratorias no están bloqueadas. La capacidad de realizar esta observación reduce la necesidad de tecnología de moni torización más invasiva. Por lo tanto, la presente descripción sirve para aumentar los beneficios no invasivos de medir la concentración de gas exhalada.
El término espiratorio se refiere a los gases exhalados por el paciente.
El término CO<2>espiratorio final (ETCO<2>) se refiere a la medición, nivel, cantidad o concentración de dióxido de carbono liberado durante una respiración exhalada (espiración) del paciente.
El término PaCO<2>se refiere a la presión parcial de dióxido de carbono arterial. Puede ser una medición, nivel, cantidad o concentración de dióxido de carbono en la sangre del paciente.
El término caudal de la cánula se refiere al caudal administrado desde la cánula una vez que la cánula está en el paciente, o cuando la cánula está acoplada con las fosas nasales del paciente. También puede denominarse caudal administrado.
El término procesador puede referirse a un circuito integrado, microprocesador, controlador, procesador externo o un ordenador, como un ordenador portátil o un PC. Alternativamente, el procesador puede ser un procesador remoto o un dispositivo de procesamiento móvil tal como un servidor, tableta o dispositivo móvil, de modo que el procesamiento lo lleve a cabo el procesador comunicándose con el sensor utilizando un protocolo cableado o inalámbrico adecuado.
Sistema general de terapia de flujo (Figuras 1 y 2)
La Figura 1 ilustra una realización de ejemplo de un sistema de terapia de flujo, tal como un sistema 100 de terapia de alto flujo. El sistema 100 de terapia de alto flujo puede incluir una base calefactora 102, una cámara 104 de humidificación (opcional) y un circuito respiratorio o conjunto de circuito respiratorio, en el que el conjunto de circuito respira torio puede incluir un conducto 120 de suministro, un conducto inspiratorio 122 y un conducto espiratorio 124 (opcio nal). En realizaciones no mostradas, la cámara 104 de humidificación y/o el conducto espiratorio 124 pueden no estar presentes. En algunas realizaciones, el sistema 100 de terapia de alto flujo incluye además un suministro 130 de gases, por ejemplo, un soplador o una disposición de motor e impulsor capaz de proporcionar gases presurizados adecuados para respirar o usar en procedimientos médicos. Opcionalmente, se puede utilizar un ventilador como fuente adecuada de gases presurizados. Un ventilador puede ser un aparato respiratorio más complejo que sopla aire basándose en la frecuencia respiratoria o una frecuencia respiratoria establecida. Por el contrario, un soplador puede ser más sencillo en términos de hardware o controlador. La base calefactora 102 puede incluir una placa calefactora 108. Además, la base calefactora 102 puede incluir uno o más procesadores 114 y una o más memorias u otros componentes de almacenamiento adecuados. En algunas realizaciones, la base calefactora 102 también tiene una pantalla 116 que puede proporcionar información y/o recibir la entrada(input)de un operador.
En algunas configuraciones, la pantalla 116 puede tener un esquema para facilitar que el operador realice las cone xiones deseadas, en algunos casos en el orden deseado. Por ejemplo, la pantalla 116 puede tener una imagen estática con luces (p. ej., LED) debajo de diferentes regiones que se iluminan en una secuencia para favorecer el orden de conexión deseado. En algunas configuraciones, la imagen se puede formar sobre membranas que están serigrafiadas en su parte posterior detrás de una película de poliéster o policarbonato con LEDs adheridos o posicionados junto a la película. En algunas configuraciones, las luces pueden comenzar la secuencia cuando se acciona un interruptor mediante la inserción de una cámara de humidificación en la base calefactora o similar. Dichas configuraciones re suelven cualquier necesidad de que un operador encienda la base calefactora para obtener retroalimentación sobre la secuencia de conexión adecuada. También se pueden utilizar otras disposiciones adecuadas.
Aunque la realización ilustrada muestra una cámara 104 de humidificación, esta cámara 104 de humidificación es opcional. Si la cámara 104 de humidificación está presente en el sistema de terapia de flujo, entonces la cámara 104 de humidificación generalmente incluye una entrada 110 y una salida 112 y está configurada para ser instalada en la placa calefactora 108 de la base calefactora 102. La cámara 104 de humidificación está configurada además para contener un volumen de un líquido, como agua. La cámara 104 puede incluir una abertura o puerto para la conexión de un conducto de líquido.
La placa calefactora 108 calienta la cámara 104 y provoca que al menos parte del contenido de la cámara 104 se evapore. En algunas realizaciones, la cámara 104 de humidificación puede incluir elementos para ayudar a reducir la probabilidad de que el nivel de líquido en la cámara 104 exceda un nivel particular. Por ejemplo, la cámara 104 puede incluir uno o más flotadores que suben y bajan con el nivel de líquido en la cámara 104. Cuando el nivel del líquido alcanza un cierto nivel, los flotadores obstruyen o bloquean el puerto que está conectado al conducto 118 de líquido para detener o ralentizar la entrada adicional de líquido en la cámara 104. También se pueden utilizar otros elementos similares. En una realización preferida, se utiliza una pluralidad de flotadores, cada flotador adaptado para detener la entrada adicional de líquido a la cámara 104. Con este fin, un segundo flotador proporciona un mecanismo de reserva o seguridad, reduciendo así aún más la probabilidad de que la cámara 104 se sobrellene.
Con referencia de nuevo a la Figura 1, el conjunto de circuito respiratorio puede incluir un conducto 120 de suministro, un conducto inspiratorio 122 y, en algunas configuraciones, un conducto espiratorio 124. Un extremo de suministro de gases del conducto 120 de suministro está configurado para conectarse a una salida 132 del suministro 130 de gases y un extremo de cámara del conducto 120 de suministro está configurado para conectarse a la entrada 110 de cámara de la cámara 104. Un extremo de cámara del conducto inspiratorio 122 está configurado para conectarse a la salida 112 de cámara de la cámara 104, y un extremo de usuario del conducto inspiratorio 122 está configurado para conec tarse al usuario 128 a través de una interfaz 126, por ejemplo. La interfaz 126 puede ser una interfaz nasal no sellada, de modo que el circuito respiratorio no es un sistema sellado. Por ejemplo, la interfaz 126 puede incluir una cánula nasal que incluye un par de puntas nasales que se acoplan de manera no sellada con las fosas nasales del usuario/paciente. En algunas configuraciones, la interfaz 126 puede ser un tubo endotraqueal (ET) para suministrar un alto flujo más abajo en las vías respiratorias. La interfaz 126 puede incluir un arnés o un arnés bifurcado. Esta descripción se define con respecto a la interfaz 126 que tiene una cánula nasal no sellada que incluye un par de puntas que se acoplan a las fosas nasales del usuario/paciente. Sin embargo, las técnicas descritas en esta descripción se pueden utilizar con cualquier tipo de interfaz de paciente. Ejemplos de tales interfaces de paciente incluyen, pero no se limitan a: mascarillas selladas, mascarillas no selladas, mascarillas con fugas controladas, almohadillas nasales, mascarillas faciales completas, tubos endotraqueales, mascarillas laríngeas, etc. En realizaciones alternativas, las técnicas des critas en esta descripción se pueden utilizar con interfaces de paciente selladas, como mascarillas nasales selladas, almohadillas nasales selladas o mascarillas faciales completas selladas.
Puede utilizarse un conducto espiratorio 124 completamente opcional. En realizaciones que incluyen el conducto es piratorio 124, un extremo de usuario del conducto espiratorio 124 está configurado para conectarse a la interfaz 126, y un extremo de suministro de gases del conducto espiratorio 124 está configurado para conectarse a un retorno 134 del suministro 130 de gases. En algunas realizaciones, los extremos de usuario del conducto inspiratorio 122 y el conducto espiratorio 124 pueden conectarse opcionalmente a la interfaz 126 a través de una pieza 127 en Y, por ejemplo, pero sin limitación. La pieza 127 en Y es opcional y normalmente se utiliza con un ventilador que proporciona asistencia respiratoria al usuario/paciente. Por lo tanto, la inclusión en el sistema de terapia de flujo de un conducto espiratorio 124, una pieza 127 en Y y/o un ventilador (tal como para el suministro 130 de gases) es completamente opcional, y estos componentes pueden utilizarse individualmente en casos especiales. Puede haber un sensor o dis positivo de capnografía ubicado o fijado en la posición 202 entre la interfaz 126 y la pieza 127 en Y. En la Figura 2 se muestra un ejemplo de una realización de tal sensor de capnografía y se analiza a continuación. A continuación se proporciona un análisis más detallado sobre el uso de capnografía o capnómetro en relación con la Figura 3.
En uso, los gases fluyen desde el suministro 130 de gases a través del conducto 120 de suministro y al interior de la cámara 104 a través de la entrada 110. Los gases se humidifican dentro de la cámara 104 y salen de la cámara 104 a través de la salida 112. El usuario inhala gases humidificados suministrados a través del conducto inspiratorio 122. El usuario puede exhalar a la atmósfera, o alternativamente, el usuario puede exhalar al interior de un conducto espi ratorio tal como el conducto espiratorio 124. El conducto inspiratorio 122 y/o el conducto espiratorio 124 pueden incluir un elemento calefactor, por ejemplo, un alambre calefactor, para ayudar a mantener los gases a una temperatura deseada y reducir la probabilidad formación de condensación significativa en los conductos.
Antes de su uso, un operador, tal como personal médico, debe conectar correctamente los diversos componentes para configurar el sistema 100. Debido a la variedad de componentes y al número de conexiones que deben realizarse, la configuración del sistema 100 puede ser un proceso complejo que requiere una formación especial para completarse correctamente. El sistema 100 de terapia de alto flujo puede incluir diversas características como se describe en la presente memoria para simplificar el proceso de configuración y reducir la probabilidad de una configuración incorrecta. En algunos casos, partes/elementos del sistema pueden venir preensamblados o preconfigurados para reducir el tiempo total de ensamblaje.
La Figura 2 ilustra un ejemplo de sensor de capnografía en una realización de un sistema de terapia de flujo.
La pieza 127 en Y puede ser la misma pieza 127 en Y que en el sistema de terapia de flujo mostrado en la Figura 1, y puede conectar el conducto inspiratorio y el conducto espiratorio a la interfaz 126 de la Figura 1. Alternativamente, la pieza 127 en Y puede conectar el circuito respiratorio a un tubo endotraqueal 208 como se muestra aquí en la Figura 2. En algunas realizaciones aplicables a todas las realizaciones descritas en la presente memoria, no hay circuito de exhalación y el aire espirado se descarga al aire ambiente. En tales configuraciones, la presente pieza 127 en Y puede estar adaptada para medir CO<2>y aún así descargar el aire espirado al aire ambiente. En realizaciones alternativas sin la pieza 127 en Y, el capnógrafo u otra disposición de detección puede ubicarse junto a la interfaz del paciente. En algunas realizaciones, la medición se puede llevar a cabo utilizando una cánula de muestreo.
Si se utiliza la pieza 127 en Y, entonces en la posición 202, ubicada entre la pieza 127 en Y y el tubo endotraqueal 208 (o interfaz 126), puede haber un sensor de capnografía o dispositivo similar que puede ser útil para monitorizar la función respiratoria. Alternativamente, la posición 202 puede ubicarse entre la interfaz del paciente y el conducto ins piratorio, tal como si la pieza 127 en Y no está presente. El conducto inspiratorio puede estar conectado a un tubo de extremo del paciente. El tubo de extremo del paciente puede ser una pequeña sección de tubo entre la interfaz y el conducto inspiratorio grande. El conducto inspiratorio puede conectarse al conducto de extremo del paciente mediante un acoplador. Puede haber un adaptador 206 de muestreo que mida la concentración de un gas respiratorio en la posición 202, y el adaptador 206 de muestreo puede estar conectado al sensor 204 propiamente dicho. El adaptador 206 de muestreo y el sensor 204 pueden ser parte de una disposición de detección. Alternativamente, la disposición de detección puede incluir solo el sensor 204. El sensor 204 también puede incluir una pantalla que proporcione al menos la información sobre la concentración del gas respiratorio. En algunas realizaciones, el sensor 204 y/o la pan talla adjunta pueden sustituir al adaptador 206 de muestreo para monitorizar directamente el gas que pasa entre la pieza 127 en Y y el tubo endotraqueal 208, o alternativamente, el tubo endotraqueal puede sustituirse por una cánula nasal u otra interfaz adecuada para la terapia de alto flujo. Cuando la posición 202 está ubicada entre la interfaz del paciente y el conducto inspiratorio (tal como cuando no se usa la pieza 127 en Y opcional), entonces la disposición de detección puede alternativamente estar posicionada en el acoplador, ser parte del acoplador o estar junto al acoplador. Alternativamente, la disposición de detección puede estar posicionada en la interfaz del paciente o junto a la interfaz.
Análisis de capnograma (Figura 3)
Las mediciones de gases exhalados tienen varios usos importantes. Por ejemplo, las mediciones del CO<2>exhalado ayudan a confirmar una intubación correcta, ayudan en la monitorización continua de la colocación del tubo endotraqueal durante el transporte del paciente y ayudan a evaluar el estado de ventilación. Normalmente, el CO<2>exhalado se monitoriza con un capnómetro o un capnógrafo. Un capnómetro mide y muestra la concentración de CO<2>espiratorio final como un porcentaje y/o presión parcial. Un capnógrafo tiene la misma funcionalidad que un capnómetro, pero también incluye un registro visual calibrado en forma de onda de las concentraciones de CO<2>inspirado y exhalado (capnograma). El capnograma se puede examinar respiración a respiración o para detectar tendencias a largo plazo.
La Figura 3 muestra una forma de onda de capnograma de ejemplo de la fase de exhalación de la respiración, rotulada con las etapas relevantes para monitorizar el CO<2>. Durante la inhalación el gráfico es plano, ya que durante la inhala ción no hay CO<2>liberado por el paciente. Durante la exhalación, está siendo liberado el máximo CO<2>por el paciente. El gráfico de la forma de onda puede tener un eje x que represente el tiempo. El eje y puede ser una medida asociada con la concentración de CO<2>, como por ejemplo, el porcentaje del gas respiratorio total (%) o la presión parcial de CO<2>(kPa o mmHg).
La parte del gráfico entre A y B representa el comienzo de la exhalación. Muy poco o nada de CO<2>está presente porque el gas que se exhala proviene del espacio anatómico muerto donde no se produce el intercambio de gases y, por lo tanto, tendrá la misma concentración de CO<2>que la respiración previamente inhalada. La parte entre B y C representa la parte de la exhalación donde el CO<2>de los alvéolos comienza a mezclarse con el gas del espacio muerto anatómico, provocando una rápida elevación en la cantidad de CO<2>presente. La parte entre C y D representa la parte de la exhalación donde el gas alveolar rico en CO<2>constituye la mayor parte del aire exhalado. Se observa una con centración de CO<2>relativamente uniforme desde los alvéolos hasta la nariz/boca. El punto D representa el final de la exhalación y contiene la mayor concentración de CO<2>. Esta es la medición ETCO<2>y en un individuo sano normalmente está entre 5-6% ó 4,67-6 kPa (35-45 mmHg). La parte entre D y E representa donde comienza la inhalación y el gas fresco llena las vías respiratorias provocando que el nivel de CO<2>caiga rápidamente a casi cero. Este ciclo después se repite, comenzando de nuevo en A.
Los cambios en la forma de un capnograma pueden ser diagnósticos de enfermedades y los cambios en la ETCO<2>se pueden utilizar para evaluar la gravedad de la enfermedad y la respuesta al tratamiento. Sin embargo, cuando la capnografía se utiliza junto con la terapia respiratoria de alto flujo, estas mismas evaluaciones son difíciles de realizar debido al mecanismo de lavado de la terapia de alto flujo. Un sistema comercial de terapia respiratoria de alto flujo está disponible comercialmente a través de Fisher and Paykel Healthcare de Auckland, Nueva Zelanda, y se comer cializa con la marca Optiflow™. Un equipo de ejemplo que tiene un humidificador con un generador de flujo integrado también está disponible comercialmente a través de Fisher and Paykel Healthcare de Auckland, Nueva Zelanda, y se comercializa con la marca AIRVO™. Los altos flujos administrados al paciente lavan el espacio muerto en las vías respiratorias superiores, lo que da como resultado una distribución no uniforme de CO<2>desde los alvéolos hasta la nariz y la boca. El CO<2>alveolar se mezcla con gas fresco de la cánula, provocando una dilución del CO<2>exhalado que se muestrea y se mide. La forma del capnograma, y en particular la fase entre C y D de la Figura 3, se ve alterada por la distribución no uniforme de CO<2>. Esto puede llevar a un diagnóstico incorrecto o a suposiciones sobre enfermeda des. La ETCO<2>naturalmente subestima la PaCO<2>, y esta subestimación aumenta en magnitud al aumentar el caudal de la cánula. Por ejemplo, un individuo sano que recibe terapia respiratoria de alto flujo nasal a 30 L/min puede haber informado de una ETCO<2>que sea un 50% más baja, más preferiblemente un 80% más baja que su valor real, dando como resultado valoraciones inexactas. Compensar esta dilución provocada por el lavado en las mediciones del CO<2>exhalado mejoraría en gran medida la utilidad de la capnografía con la terapia respiratoria de alto flujo.
La presente descripción proporciona múltiples técnicas diferentes para tener en cuenta la dilución de CO<2>provocada por la terapia respiratoria de alto flujo. Cada técnica alternativa depende de medir el CO<2>diluido a través de cualquier marca o tipo de capnógrafo. Cada técnica puede estimar valores instantáneos constantemente durante cada ciclo respiratorio y/o estimar valores particulares durante el ciclo respiratorio (p. ej., gases CO<2>espiratorios finales) o durante múltiples respiraciones. Aunque se describe principalmente en relación con las mediciones del CO<2>exhalado y espe cíficamente mediciones ETCO<2>, la presente descripción no se limita a mediciones de CO<2>, sino que también es apli cable a otras mediciones de gas exhalado. Para algunos gases es importante tener en consideración la cantidad del gas de interés que se inhala y/o se administra al paciente al determinar la medición del gas exhalado. Además, aunque se describe principalmente con respecto a la terapia respiratoria de alto flujo, la presente descripción es aplicable a cualquier terapia respiratoria no sellada en donde se obtengan mediciones del gas exhalado. Las técnicas de la des cripción se pueden utilizar con una interfaz sellada o con una interfaz no sellada. En una interfaz sellada, los gases exhalados se pueden medir con un sensor posicionado en la mascarilla o junto a la mascarilla. El sistema puede tener un controlador, que puede ser capaz de implementar una técnica para distinguir el tipo de interfaz particular que se utiliza. El mismo controlador, o un controlador diferente, puede ser capaz de implementar las técnicas proporcionadas en esta descripción. Ese controlador puede ser capaz de ajustar la implementación de las técnicas descritas para la compensación en la medición del gas basándose en el tipo de interfaz determinado. Ese controlador puede ser capaz de seleccionar una técnica de al menos las técnicas proporcionadas en esta descripción para la compensación en la medición del gas basándose en las características del paciente, las características del sistema, las características del gas que se administra y/o el tipo de interfaz determinado.
Técnica 1: Dilución de caudal (Figura 4)
La dilución de caudal es una forma de tener en cuenta la dilución provocada por el lavado con la terapia respiratoria de alto flujo. La técnica implica analizar los caudales durante la espiración. El caudal espiratorio total para un paciente en terapia respiratoria de alto flujo en cualquier momento durante la espiración es la combinación del caudal espiratorio de los pulmones y el caudal de la cánula (también conocido como caudal administrado) que entra en la cavidad nasal. Estos caudales se pueden determinar, calcular y/o medir. La concentración del gas respiratorio de interés (p. ej. CO<2>, oxígeno, óxido nitroso) del flujo espiratorio total es el valor diluido medido durante la terapia respiratoria de alto flujo. La concentración del gas de interés exhalada por el paciente se puede determinar a partir de la concentración medida (diluida) del gas de interés en el caudal espiratorio total, la concentración del gas de interés en el flujo administrado, el caudal de la cánula y el caudal espiratorio de los pulmones.
Como mínimo, llevar a cabo la dilución de caudal puede requerir un procesador y dos sensores. En algunas realiza ciones, se pueden utilizar un procesador y un único sensor. El procesador puede llevar a cabo al menos algunas de las etapas en la técnica de dilución de caudal. Como se definió anteriormente, el procesador puede abarcar un PC, un microprocesador, un controlador, una tableta, un dispositivo de procesamiento móvil o un servidor. El procesador puede ser un controlador en el soplador o un controlador en el humidificador. Un primer sensor puede ser un capnógrafo o cualquier otro sensor capaz de medir la concentración de un gas de interés en un flujo espiratorio total. Se pueden utilizar otros sensores adecuados como sensor de O<2>o un sensor de N<2>o un cromatógrafo de gases o un espectrómetro de masas o un sensor de medición de gas espiratorio final para medir la concentración de un gas de interés en el flujo espiratorio total. Un segundo sensor puede ser cualquier tipo de sensor de caudal capaz de medir el caudal de los pulmones del paciente. En la realización con solo dos sensores, ambos sensores pueden estar ubicados en la misma ubicación, o en ubicaciones cercanas, como en o dentro de la interfaz del paciente, tubos que se conectan a la interfaz del paciente y/o cualquier conexión al conducto inspiratorio (p. ej., en la pieza en Y u otro acoplador como un conector giratorio). Cuando el caudal de la cánula y la concentración del gas de interés que se administra a través de la cánula ya se conocen y permanecen constantes, los sensores que se necesitan para medir esos parámetros no son necesarios. Un procesador puede usar esos parámetros conocidos para eliminar la influencia del flujo de la cánula del flujo espiratorio total, que puede calcularse a partir de mediciones realizadas por el segundo sensor, para determi nar la parte del flujo espiratorio total que se atribuye solo a la exhalación del paciente. Ese resultado se puede combinar con mediciones del primer sensor para eliminar también la parte de la concentración medida del gas de interés en el flujo espiratorio total que es atribuible al flujo de la cánula, dejando solo la concentración del gas de interés espirado por el paciente.
Dado que la dilución de caudal implica utilizar los dos sensores para hacer mediciones del caudal instantáneo y la concentración del gas de interés en un momento dado, la frecuencia de muestreo de los sensores puede no ser una gran consideración.
En vez de tener un segundo sensor que mida el caudal de la espiración del paciente, el segundo sensor puede ser en cambio cualquier sensor de presión ubicado dentro del sistema. En vez de medir directamente un caudal a través de un sensor, ese caudal se puede determinar indirectamente utilizando al menos un sensor de presión, como se analiza en la solicitud de EE.UU. n° 62/046,000, presentada el 4 de septiembre de 2014, titulada "Methods and Apparatus for Flow Therapy". El sensor de presión puede medir un parámetro de presión en alguna ubicación del sistema de terapia de flujo. Basándose en la ubicación del sensor de presión, se puede conocer la relación entre el parámetro de presión medido y el caudal del flujo espiratorio total. Esa relación puede determinarla el procesador. Esa relación puede alma cenarse dentro de una tabla de búsqueda, de modo que el caudal del flujo espiratorio total pueda determinarse rápi damente basándose en el parámetro de presión medido.
La adición de sensores para la técnica de dilución de caudal puede aumentar su precisión y mejorar la robustez en condiciones en las que los parámetros cambian, pero no son necesarios. Por ejemplo, el caudal de la cánula y la concentración del gas de interés administrada a través de la cánula pueden estar en cambio constante. Se pueden colocar uno o más sensores adicionales dentro de la cánula para medir estos parámetros en tiempo real, como colo cando un sensor de caudal y un capnógrafo en la cánula.
La Figura 4 es un diagrama de flujo que muestra cómo se puede utilizar la técnica de dilución de caudal para calcular la concentración exhalada de un gas respiratorio del paciente para tener en cuenta la dilución del gas respiratorio provocada por la terapia respiratoria de alto flujo.
En la Etapa 402, se determina el caudal espiratorio instantáneo del paciente. El caudal espiratorio instantáneo de un paciente se puede determinar como se analiza en la solicitud de EE.UU. n° 62/046,000, presentada el 4 de septiembre de 2014, titulada "Methods and Apparatus for Flow Therapy". Se puede utilizar cualquier tipo de sensor de flujo para medir el caudal espiratorio de un paciente, y se proporcionan algunos ejemplos no limitantes: el sensor de flujo puede ser un caudalímetro mecánico, tal como un caudalímetro de turbina, caudalímetros de aire, anemómetros, etc.; el sensor de flujo puede ser un medidor basado en la presión, tal como un manómetro de presión diferencial, tubos de Pitot, etc.; el sensor de flujo puede ser un caudalímetro óptico, que puede utilizar interferometría basada en láser para medir la velocidad de las partículas de gas respiratorio; el sensor de flujo puede ser un caudalímetro ultrasónico, que puede utilizar el efecto Doppler fotoacústico y medir la velocidad de un fluido utilizando ultrasonido.
En la Etapa 404, se determina el caudal de la cánula, o el caudal de aire que se administra al paciente a través de la cánula. Esto se puede hacer utilizando los sensores o técnicas descritos en la Etapa 402 para medir el caudal espira torio instantáneo del paciente, ya que la medición deseada de la Etapa 404 es también el caudal instantáneo de aire dentro de un tubo. Se puede medir el caudal instantáneo de la cánula. Sin embargo, en algunos casos el caudal de la cánula puede ser constante o puede estar preestablecido en un nivel conocido. Durante la terapia de alto flujo, se puede elegir un caudal de la cánula específico para administrar aire al paciente. Este caudal de la cánula elegido puede conocerse de antemano, por lo que estimar el caudal de la cánula en la Etapa 404 puede implicar simplemente tomar el caudal conocido de la cánula.
En la Etapa 408, puede calcularse el caudal espiratorio instantáneo total a partir del caudal espiratorio instantáneo del paciente y el caudal instantáneo de la cánula. Puede haber una ecuación generalizada que relacione el caudal espi ratorio instantáneo total con el caudal espiratorio instantáneo medido del paciente y el caudal de la cánula. Si Qp representa el caudal espiratorio instantáneo del paciente y Qc representa el caudal de la cánula, tal ecuación genera lizada puede representarse mediante la función Qe = f(Qp, Qc), donde Qe es el caudal espiratorio instantáneo total. En algunas realizaciones, la ecuación puede ser una función de suma tal que el caudal espiratorio instantáneo total se calcule sumando el caudal espiratorio instantáneo del paciente con el caudal de la cánula. La ecuación se puede representar como Qe = Qp Qc.
En la Etapa 410, se puede medir la concentración del gas de interés para el flujo espiratorio total. En las ecuaciones, esta concentración medida del gas de interés para el flujo espiratorio total se puede representar como Ce. Esta medi ción se puede llevar a cabo mediante un capnógrafo, como el que se muestra en la Figura 2. El capnógrafo puede monitorizar la concentración o presión parcial del gas de interés, que puede ser un componente de una mezcla de gases. Por ejemplo, el gas de interés puede ser cualquier gas respiratorio individual que sea un componente del aire. El gas de interés puede ser CO<2>. Sin embargo, en esta situación, esta concentración medida de CO<2>para el flujo espiratorio total puede subestimar la PaCO<2>durante la terapia de alto flujo como se describió anteriormente en el análisis para la Figura 3. Se necesitan etapas adicionales para ajustar esta medición a fin de reducir la influencia del CO<2>adicional administrado por la cánula, dejando solo la parte de la concentración de CO<2>atribuible a la espiración del paciente.
En la Etapa 414, se puede calcular el caudal espiratorio total para el gas de interés. El caudal espiratorio instantáneo total, determinado en la Etapa 408, se puede multiplicar por la concentración medida del gas de interés para el flujo espiratorio total, determinada en la Etapa 410, para calcular el caudal espiratorio total para el gas de interés. En forma de ecuación, el caudal espiratorio total del gas de interés se puede representar como Qe,gas. Así, el caudal espiratorio total para CO<2>podría representarse como Qe,Co<2>= Qe x Ce. Este caudal espiratorio total para el gas de interés, Qe,gas, también es una suma de dos componentes: el caudal de la cánula del gas de interés y el caudal espiratorio exclusivo del paciente del gas de interés. Si se puede determinar el caudal de la cánula del gas de interés, ese valor se puede restar del caudal total de la cánula del gas de interés para obtener el caudal espiratorio exclusivo del paciente del gas de interés, que es útil al calcular la concentración exhalada real del gas de interés del paciente, o ETCO<2>como se describió anteriormente.
En la Etapa 406, se mide la concentración del gas de interés en el flujo de la cánula. La primera capnografía puede ser capaz de medir la concentración inspiratoria del gas, que sería la concentración del gas de interés en la cánula. Otra técnica para medir esto es tener un segundo capnógrafo separado que monitorice solo el gas en la cánula. El segundo capnógrafo se puede utilizar para medir directamente la concentración del gas de interés en la cánula. Alter nativamente, se podría utilizar un tipo diferente de sensor que midiera específicamente la concentración del gas de interés, ya fuera directa o indirectamente. En algunas realizaciones, la concentración del gas de interés en la cánula está preestablecida o se conoce, y se puede utilizar la concentración conocida del gas de interés dentro de la cánula en vez de tener que medir la concentración. Por ejemplo, la cánula puede estar configurada para administrar oxígeno puro. Si el gas de interés es CO<2>, entonces la concentración de CO<2>en la cánula sería cero. Como otro ejemplo, la cánula puede estar configurada para administrar aire. La composición del aire es aproximadamente 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y 0,03% de CO<2>. La composición del aire se puede utilizar para determinar indirectamente la concen tración de CO<2>en la cánula. En forma de ecuación, la concentración del gas de interés en la cánula se puede repre sentar como Cc.
En la Etapa 412, se puede calcular el caudal de la cánula del gas de interés. El caudal de la cánula del gas de interés se puede calcular multiplicando la concentración del gas de interés en el flujo de la cánula, determinada en la Etapa 406, por el caudal de la cánula, determinado en la Etapa 404. En forma de ecuación, el caudal de la cánula del gas de interés puede representarse como Qc,gas. Si el gas de interés es CO<2>, entonces Qc,Co<2>= Qc x Cc.
En la Etapa 416, la contribución exclusiva del paciente al caudal espiratorio del gas de interés se puede calcular, como se mencionó anteriormente, restando el caudal de la cánula del gas de interés del caudal espiratorio total para el gas de interés. En forma de ecuación, la contribución exclusiva del paciente al caudal espiratorio del gas de interés se puede representar como Qp,gas. Si el gas de interés es CO<2>, entonces Qp,Co<2>= Qe,Co<2>- Qc,Co<2>.
En la Etapa 418, la concentración exhalada del gas de interés, que puede representarse como Cp, se puede calcular como un porcentaje dividiendo la contribución exclusiva del paciente al caudal espiratorio del gas de interés (calculada en la Etapa 416) entre el caudal espiratorio del paciente (medido en la Etapa 402), y luego multiplicar ese resultado por 100.
A continuación se proporciona un ejemplo de cálculo para CO<2>como el gas de interés utilizando la técnica de dilución de caudal de la Figura 4:
1) Caudal espiratorio instantáneo del paciente determinado, Qp = 20 L/min
2) Caudal de la cánula, Qc = 40 L/min
3) Caudal espiratorio instantáneo total determinado, Qe = Qp Qc = 60 L/min
4) Concentración de gas de interés (CO<2>) medida, Ce = 2%
5) Caudal espiratorio total de CO<2>, Qe,CO<2>= Qe x Ce = 1,2 L/min
6) Concentración del CO2 en el flujo de la cánula, Cc = 0,03%
7) Caudal de CO2 de la cánula, Q<c>,<co2>= Qc x Cc = 0,012 L/min
8) Contribución exclusiva del paciente al caudal espiratorio de CO2, Qp,co<2>= Qe,co<2>- Qc,co<2>= 1,188 L/min 9) Concentración exhalada de CO2, Cp = Qp,co2/Qp*100 = 5,94%
Técnica 2: Dilución de volumen (Figuras 5 y 6)
La dilución de volumen es otra forma de tener en cuenta la dilución provocada por el lavado con la terapia respiratoria de alto flujo. La técnica implica utilizar una relación clave: el volumen espirado total de gas para un paciente de terapia respiratoria de alto flujo en cualquier momento durante la espiración es la suma combinada del volumen espiratorio de los pulmones del paciente y el volumen de gas administrado desde la cánula. Estos volúmenes se pueden medir o calcular y luego utilizarse para calcular la concentración exhalada por el paciente del gas de interés.
La concentración del gas de interés en el volumen total espirado es el valor diluido medido. La concentración del gas de interés exhalada por el paciente se puede determinar a partir de la concentración medida (diluida) del gas de interés en el volumen espirado total, la concentración del gas de interés en el volumen de gas administrado desde la cánula, el volumen de gas administrado desde la cánula y el volumen espirado por el paciente desde los pulmones.
Como mínimo, llevar a cabo la dilución de volumen puede requerir un procesador y dos sensores. El procesador puede llevar a cabo al menos algunas de las etapas de la técnica de dilución de volumen. Un primer sensor puede ser un capnógrafo o cualquier otro sensor capaz de medir la concentración de un gas de interés en un flujo espiratorio total. Un segundo sensor puede ser cualquier tipo de sensor de caudal capaz de medir el caudal desde los pulmones del paciente.
El segundo sensor se utiliza para determinar el caudal máximo del paciente en un único ciclo espiratorio. Si este segundo sensor es un sensor de caudal, es posible que tenga que ser capaz de muestrear caudales durante un período de tiempo con una frecuencia de muestreo lo suficientemente alta como para determinar el caudal máximo durante ese período con una precisión razonable. Se puede usar un procesador para llevar a cabo procesamiento de señales en las mediciones del segundo sensor con el fin de determinar el ciclo respiratorio del paciente y qué medi ciones constituyen un único ciclo espiratorio. Esto se puede utilizar para determinar el tiempo espiratorio del paciente. Alternativamente, se puede utilizar la entrada(inpuf)del usuario para iniciar y detener las mediciones al principio y al final del ciclo respiratorio del paciente. El usuario estimaría manualmente el tiempo espiratorio del paciente y se toma ría el caudal máximo durante ese período de tiempo. Alternativamente, se puede utilizar un tercer sensor para monitorizar el ciclo respiratorio y determinar el ciclo espiratorio del paciente. Por ejemplo, el tercer sensor puede ser un sensor de presión que permita medir cuándo un paciente pasa de inhalar a exhalar, y viceversa. Esa información se puede utilizar para determinar el tiempo espiratorio del paciente para una única respiración espiratoria y se puede utilizar para determinar el caudal espiratorio máximo durante ese período. Sin embargo, este proceso se puede realizar con el segundo sensor en vez de un tercer sensor adicional monitorizando la variabilidad en el flujo.
En la realización con solo dos sensores, ambos sensores pueden estar ubicados en la misma ubicación, o en ubica ciones cercanas, como en o dentro de la interfaz del paciente, tubos que se conectan a la interfaz del paciente y/o cualquier conexión al conducto inspiratorio (p. ej., en la pieza en Y u otro acoplador como un conector giratorio). Cuando el caudal de la cánula y la concentración del gas de interés que se administra a través de la cánula ya se conocen y permanecen constantes, los sensores que se necesitan para medir esos parámetros no son necesarios. Un procesador puede utilizar esos parámetros para calcular el volumen de gas administrado por la cánula. El proce sador también puede utilizar el caudal máximo determinado a partir del segundo sensor y el tiempo espiratorio del paciente para determinar el volumen espiratorio del paciente durante un tiempo de interés. Ese resultado se puede combinar con la concentración de un gas de interés para el flujo espiratorio total medida por el primer sensor para determinar el volumen total del gas de interés. La parte del volumen total del gas de interés atribuible al flujo de la cánula se puede eliminar o reducir, dejando solo la contribución del paciente al volumen total del gas de interés, que luego se puede convertir en una concentración.
Sin embargo, si los caudales de la cánula y/o las concentraciones del gas de interés administradas desde la cánula están en cambio constante durante este período de muestreo, entonces se necesitarían sensores adicionales para medir estos dos parámetros durante el período de muestreo. Es posible que un procesador tenga que determinar el área bajo la curva de medida de los caudales de la cánula para determinar el volumen total de gas administrado por la cánula. Para determinar la parte de la concentración de gas de interés en el flujo espiratorio total atribuible al flujo de la cánula, es posible que un procesador también tenga que tener en cuenta las concentraciones cambiantes del gas de interés administradas por la cánula, tal como determinando una concentración promedio del gas de interés administrada por la cánula. Para mejorar la precisión, el procesador puede necesitar tener en cuenta el caudal cam biante de la cánula en ese cálculo. Así, estos sensores adicionales para la técnica de dilución de volumen pueden mejorar su precisión y mejorar la robustez en condiciones en las que los parámetros están cambiando.
En comparación con la dilución de caudal, la dilución de volumen requiere monitorizar y muestrear los caudales espi ratorios del paciente durante un período de tiempo lo suficientemente grande como para encapsular todo el ciclo espiratorio del paciente, lo que permite determinar el caudal espiratorio máximo.
La Figura 5 es un diagrama de flujo que muestra cómo se puede utilizar la técnica de dilución de volumen para calcular la concentración exhalada de un gas respiratorio para tener en cuenta la dilución del gas respiratorio provocada por la terapia respiratoria de alto flujo.
En la Etapa 502, se mide el caudal espiratorio máximo del paciente. El caudal espiratorio máximo del paciente es el caudal máximo observado en una única respiración espiratoria. Este caudal espiratorio máximo del paciente se puede medir como se describió anteriormente con respecto a la técnica de dilución de caudal de la Figura 4, y puede implicar la utilización de un caudalímetro. El caudal espiratorio máximo del paciente se puede representar como Qpe en forma de ecuación.
En la Etapa 504, se puede monitorizar el patrón de respiración del paciente para determinar el tiempo espiratorio del paciente. El tiempo espiratorio del paciente puede ser la duración de la respiración espiratoria individual que se ob servó y utilizó para determinar el caudal espiratorio máximo del paciente en la Etapa 502. Este tiempo espiratorio puede representarse como Tp en forma de ecuación.
En la Etapa 506, se pueden utilizar el caudal espiratorio máximo del paciente y el tiempo espiratorio del paciente como parámetros para modelar la respiración espiratoria del paciente. La respiración espiratoria del paciente puede mode larse según cualquier función o conjunto de suposiciones. Se puede suponer que la respiración espiratoria del paciente sigue la mitad de una onda sinusoidal, como en el gráfico que se muestra en la Figura 6. El caudal respiratorio máximo del paciente es la amplitud y el tiempo espiratorio del paciente es el medio período. Se puede modelar una ecuación sinusoidal que cumpla esas restricciones. En algunas realizaciones, la respiración espiratoria del paciente se puede modelar mediante una combinación de ecuaciones, tal como un modelo por partes. En algunas realizaciones, la res piración espiratoria del paciente se puede modelar mediante una combinación de ecuaciones sinusoidales y/o funcio nes periódicas. Una forma de onda más precisa producirá resultados más precisos. Por ejemplo, el volumen espirado se puede calcular utilizando aproximaciones trapeciales, en vez de una onda sinusoidal. Durante períodos cortos de tiempo, se pueden utilizar los caudales espiratorios del paciente en 2 momentos. Se pueden calcular múltiples volú menes a lo largo de la respiración (y emparejarlos con la Ce variable correspondiente) para determinar cómo el CO<2>varía en el tiempo. Esto se describe con más detalle a continuación con respecto a la Técnica 3 y la Figura 7. En una realización alternativa, el muestreo se puede llevar a cabo en uno o más puntos durante la espiración que no son el punto de caudal espiratorio máximo. Estos valores se pueden utilizar para crear un modelo de onda sinusoidal cuya curva se ajuste a esos puntos. Por ejemplo, si el período de tiempo espiratorio fue de 6 segundos y se midió un caudal espiratorio de 10 L/min a 1 segundo del inicio de la espiración, entonces al menos ese punto de datos puede usarse para crear un modelo de onda sinusoidal que se ajuste al menos a ese punto de datos.
En la Etapa 508, se determina el volumen espiratorio del paciente durante el tiempo de interés. Para hacer esto, la función modelada de la Etapa 506 se puede integrar entre dos momentos de interés para calcular el área bajo la curva, que corresponde a una estimación del volumen que ha sido espirado entre los dos momentos de interés. Un ejemplo de esto se muestra en la Figura 6. Para el período de tiempo de interés, el primer momento puede representarse como t1 y el segundo momento puede representarse como t2. Integrar la función para estimar el volumen espiratorio del paciente durante el tiempo de interés utilizaría las siguientes ecuaciones:
En la Etapa 510, se calcula el volumen de gas administrado por la cánula durante el tiempo de interés. Una forma de hacer esto es medir el volumen de gas que se administra a través de la cánula durante el tiempo de interés, aunque esto puede resultar bastante difícil de hacer. Otra forma es medir el caudal instantáneo de la cánula durante el tiempo de interés y utilizar esa información para determinar indirectamente el volumen de gas administrado. Por ejemplo, un procesador podría hacer muchas muestras del caudal instantáneo de la cánula durante el tiempo de interés para producir un gráfico, y luego el procesador podría determinar el área bajo el gráfico para determinar el volumen (tal como mediante aproximación trapecial). Otra forma es similar a la Etapa 506 y modela los caudales a través de la cánula durante el tiempo de interés y luego determina el área bajo el gráfico del modelo. Sin embargo, en muchos casos el caudal de la cánula es bien conocido o está establecido de antemano. Para la terapia de alto flujo, se puede elegir un caudal de cánula específico para tratar a cada paciente. Ese caudal puede ser una constante que puede multiplicarse por la duración del tiempo de interés para determinar el volumen de gas administrado durante ese pe ríodo. El caudal de la cánula administrado puede representarse como Qc, que puede ser una constante. El volumen de gas administrado por la cánula se puede representar como Vc en una ecuación, con Vc = Qc.t2 - Qc.t1.
En la etapa 512, el volumen espiratorio del paciente durante el tiempo de interés se suma al volumen de gas adminis trado por la cánula durante el tiempo de interés para calcular el volumen total espirado durante el tiempo de interés. El volumen total espirado puede representarse como Ve, de modo que Ve = Vp Vc. Introduciendo las fórmulas apropiadas para Vp y Vc se muestra que Ve se puede calcular de la siguiente manera:
En la Etapa 514, se puede medir la concentración del gas de interés para la espiración total. Esto se puede llevar a cabo como se describe en la Etapa 410 de la Figura 4. Esto se puede llevar a cabo mediante el uso de un capnógrafo para medir la concentración del gas de interés. Por ejemplo, el capnógrafo puede medir directamente la concentración o presión parcial de CO<2>para la espiración total. La concentración medida del gas de interés a lo largo del período de tiempo de interés se puede representar como Ce.
En la Etapa 516, se puede calcular el volumen espirado diluido del gas de interés multiplicando el volumen total espi rado durante el tiempo de interés por la concentración medida del gas de interés para la espiración total, obtenida en la Etapa 514. El volumen espirado diluido del gas de interés puede estar representado por Ve,gas, tal que Ve,CO<2>= Ve x Ce.
En la Etapa 518, se puede medir la concentración del gas de interés administrada a través de la cánula. Esto se puede hacer mediante las técnicas descritas en la Etapa 406 en la Figura 4. En muchos casos, la concentración del gas de interés administrada a través de la cánula será constante durante el período de tiempo. Sin embargo, si no es cons tante, entonces puede ser necesario determinar la concentración promedio para ese período de tiempo, o puede ser necesario seleccionar un tiempo de interés completamente diferente para el cual la concentración permanezca cons tante. En muchos casos, la concentración del gas de interés administrada a través de la cánula será conocida o puede suponerse. Por ejemplo, si el gas de interés es CO<2>y la cánula se utiliza para administrar aire, entonces la concentra ción de CO<2>durante el tiempo el interés será de aproximadamente 0,03%. La concentración del gas de interés admi nistrada a través de la cánula se puede representar como Cc.
En la Etapa 520, se puede calcular el volumen del gas de interés administrado a través de la cánula multiplicando el volumen total de gas administrado a través de la cánula (calculado en la Etapa 510) por la concentración del gas de interés administrada a través de la cánula (calculada en la Etapa 518). El volumen del gas de interés administrado a través de la cánula se puede representar por VC,gas de modo que si el CO<2>es el gas de interés, la ecuación sería VC,co<2>= Vc x Cc.
En la Etapa 522, se puede calcular la contribución exclusiva del paciente al volumen del gas de interés espirado restando el volumen del gas de interés administrado desde la cánula (calculado en la Etapa 520) del volumen espirado diluido del gas de interés (calculado en la Etapa 516). Esta contribución exclusiva del paciente al volumen del gas de interés espirado puede representarse como Vp,gas. Por ejemplo, Vp,CO<2>= Ve,CO<2>- VC,co<2>.
En la Etapa 524, se puede calcular la concentración exhalada del gas de interés dividiendo la contribución exclusiva del paciente del volumen del gas de interés espirado (calculada en la Etapa 522) entre el volumen espiratorio del paciente (calculado en la Etapa 508) y multiplicando ese resultado por 100. Por ejemplo, la concentración exhalada de CO<2>se puede representar como Cp, que se calcula como Cp = Vp,CO2/VP*100.
A continuación se proporciona un ejemplo de cálculo para CO<2>como gas de interés utilizando la técnica de dilución de volumen de la Figura 5:
1) Caudal espiratorio máximo del paciente determinado, Qpe = 20 L/min
2) Caudal administrado de la cánula, Qc = 30 L/min
3) Tiempo espiratorio, Tp = 6 segundos = 6/60 minutos
4) Concentración de CO<2>medida a lo largo del período de tiempo de interés, Ce = 1,5%
5) Volumen espiratorio del paciente,
6) Período de tiempo de interés, t1 = 0 segundos = 0 minutos, t2 = 3 segundos = 3/60 minutos
7) Volumen administrado de la cánula, Vc = Qc.t2 - Qc.t1
8) Volumen total espirado, Ve = Vp Vc
Ve = 2,14 L
9) Volumen espirado diluido de CO<2>, Veco<2>= Ve x Ce = 0,032 L
10) Concentración de CO<2>administrada desde la cánula, Cc = 0,03%
11) Volumen de CO<2>administrado desde la cánula, VCCO<2>= Vc x Cc = 0,00045 L
12) Contribución exclusiva del paciente al volumen de CO<2>espirado, VpCO<2>= VeCO<2>- VCCO<2>= 0,03155 L 13) Concentración exhalada de CO<2>, Cp = VpCO2/Vp*100 = 4,96%
La Figura 6 ilustra una forma de onda de respiración espiratoria para mostrar cómo se puede modelar la espiración como una onda sinusoidal para estimar el volumen espiratorio. La forma de onda corresponde al cálculo de muestra mostrado anteriormente. El caudal espiratorio máximo es de 20 L/min. El tiempo espiratorio es de 6 segundos, pero el tiempo de interés son sólo los primeros tres segundos. El volumen espiratorio durante esos primeros tres segundos se calcula midiendo el área bajo la curva.
Técnica 3: Dilución de volumen y aproximación de integral (Figuras 7 y 8)
Una variación de la técnica de dilución de volumen descrita en la Técnica 2 permite tener en cuenta la dilución provo cada por el lavado con la terapia respiratoria de alto flujo. La técnica de dilución de volumen con aproximación de integral permite el cálculo preciso del volumen espiratorio, que se utiliza para calcular la concentración exhalada por el paciente del gas de interés.
Llevar a cabo la dilución de volumen con aproximación de integral tiene los mismos requisitos mínimos de hardware que se describen en la descripción de la Técnica 2 anterior. Sin embargo, el uso de una aproximación de integral en lugar de generar un modelo matemático para la integración significa que la frecuencia de muestreo del segundo sensor debe ser lo suficientemente alta como para captar cambios detallados en el caudal espiratorio del paciente durante el intervalo de tiempo deseado, que normalmente es un período de tiempo muy corto. El procesador también puede llevar a cabo más instrucciones llevando a cabo la aproximación de integral y/o eligiendo el intervalo de tiempo durante el cual llevar a cabo la aproximación de integral.
Si los caudales de la cánula y/o las concentraciones del gas de interés administradas desde la cánula están en cambio constante durante el período de muestreo, entonces se necesitarían sensores adicionales para medir estos dos pará metros durante el período de muestreo. Sin embargo, estos sensores adicionales también necesitarían muestrear en sincronización con el segundo sensor, ya que esta técnica utiliza el volumen del gas de interés administrado por la cánula durante el mismo intervalo de tiempo en que se llevó a cabo la aproximación de integral del volumen espiratorio del paciente.
La Figura 7 es un diagrama de flujo que muestra cómo se puede utilizar la técnica de dilución de volumen con aproxi mación de integral para calcular la concentración exhalada de un gas respiratorio para tener en cuenta la dilución del gas respiratorio provocada por la terapia respiratoria de alto flujo.
Como se mencionó anteriormente en la descripción de la Técnica 2, el volumen espirado se puede calcular mediante una aproximación de integral en vez de modelar la respiración espiratoria con una onda sinusoidal. El caudal instan táneo durante un período de tiempo se puede muestrear e interpolar en una curva. Para períodos de tiempo cortos, se puede aproximar el área bajo la curva para estimar el volumen espirado durante ese período de tiempo corto.
Una forma de llevar a cabo la aproximación de integral es utilizar aproximaciones trapeciales, que solo requiere los flujos espiratorios del paciente en dos momentos dentro de un corto período de tiempo. Sin embargo, esta es sólo una forma de realizar una aproximación de integral. La aproximación trapecial tiene la ventaja de ser precisa para la inte gración de funciones periódicas a lo largo de sus períodos y requerir solo los valores del caudal en dos puntos. Sin embargo, en algunas realizaciones se puede utilizar en su lugar una técnica diferente de integración y aproximación numérica. Se puede utilizar una fórmula de Newton-Cotes diferente; incluyendo algunos ejemplos la regla de Simpson, la regla de los 3/8 de Simpson y la regla de Boole. Se pueden utilizar otras técnicas, como la cuadratura gaussiana y la cuadratura de Clenshaw-Curtis, para mejorar la precisión en funciones no periódicas. El uso de otras técnicas de aproximación de integrales puede permitir una aproximación razonablemente precisa durante períodos de tiempo más largos.
Volviendo a la Figura 7, en la Etapa 702 se mide el caudal espiratorio máximo del paciente en un momento A. En la Etapa 704, se mide el caudal espiratorio máximo del paciente en el momento B. El resultado combinado es medir el caudal espiratorio máximo del paciente en dos momentos diferentes durante un corto período. Esta medición se puede llevar a cabo utilizando las técnicas y dispositivos analizados anteriormente con respecto a la Técnica 1. El primer caudal se puede representar como Qp1 y el segundo caudal se puede representar como Qp2. El momento A se puede representar como t1 y el momento B se puede representar como t2.
En la Etapa 706, se aproxima el volumen espiratorio del paciente durante este corto intervalo de tiempo integrando el área de un trapecio limitado por los dos caudales y el intervalo de tiempo. Un ejemplo de esto se muestra en la Figura 8. El volumen espiratorio del paciente se puede representar como Vp, de modo que su cálculo es el siguiente:
A partir de ahí, el resto de la técnica es similar a la Técnica 2. En la Etapa 708, se mide el caudal de la cánula durante el intervalo de tiempo. El caudal de la cánula se puede representar como Qc. El caudal de la cánula puede estar preestablecido o ser ya conocido y, así, es posible que no sea necesario medirlo.
En la Etapa 710, se utiliza el caudal de la cánula para calcular el volumen de gas administrado por la cánula durante el intervalo de tiempo. Esto se puede hacer usando modelado o aproximación de integral como se describe en la presente memoria, pero lo más común es que el caudal de la cánula sea una constante. El volumen total de gas administrado por la cánula (Vc) se puede obtener simplemente multiplicando el caudal de la cánula por el intervalo de tiempo, de modo que Vc = Qc.t2 - Qc.t1.
En la Etapa 712, se calcula el volumen total espirado durante el intervalo de tiempo sumando el volumen de gas administrado por la cánula con el volumen espiratorio del paciente. El volumen total espirado puede representarse como Ve, de modo que Ve = Vp Vc. Ve también se puede calcular como:
En la Etapa 714, se puede medir la concentración del gas de interés durante el intervalo de tiempo. Esto se puede hacer utilizando un capnógrafo. La concentración del gas de interés puede representarse como Ce.
En la Etapa 716, se calcula el volumen espirado diluido del gas de interés multiplicando el volumen total espirado durante el intervalo de tiempo por la concentración del gas de interés durante el intervalo de tiempo. El volumen espirado diluido del gas de interés puede representarse como Ve,gas, de modo que Ve,CO<2>= Vc x Cc.
En la Etapa 718, se puede medir la concentración del gas de interés administrada por la cánula. En muchos casos esta será constante o ya conocida. Esta concentración del gas de interés administrada por la cánula puede represen tarse como Cc.
En la Etapa 720, se puede calcular el volumen del gas de interés administrado por la cánula multiplicando la concentración del gas de interés administrada por la cánula por el volumen de gas total administrado por la cánula durante el intervalo de tiempo. El volumen del gas de interés administrado por la cánula se puede representar como VC,gas, de modo que VC,co<2>= Vc x Cc.
En la Etapa 722, se puede calcular la contribución exclusiva del paciente al volumen espirado del gas de interés restando el volumen del gas de interés administrado por la cánula (calculado en la Etapa 720) del volumen espirado diluido del gas de interés (calculado en la Etapa 716). La contribución exclusiva del paciente al volumen espirado del gas de interés puede estar representada por Vp,gas, o Vp,cO<2>= Ve,cO<2>- VC,co<2>.
En la Etapa 724, se puede calcular la concentración exhalada del gas de interés dividiendo la contribución exclusiva del paciente del volumen espirado del gas de interés entre el volumen espiratorio del paciente y multiplicando ese resultado por 100. Por ejemplo, La concentración exhalada de CO<2>se puede representar como Cp, que se calcula como Cp = Vp,C02/VP*100.
A continuación se proporciona un ejemplo de cálculo para CO<2>como el gas de interés utilizando la técnica de dilución de volumen y aproximación de integral de la Figura 7:
1) Caudal espiratorio máximo del paciente determinado en dos momentos, Qp1 = 20 L/min, Qp2 = 17 L/min 2) Caudal administrado de la cánula, Qc = 30 L/min
3) Concentración de CO<2>medida a lo largo del período de tiempo de interés, Ce = 1,5%
4) Volumen espiratorio del paciente,
5) Período de tiempo de interés, t1 = 2,5/60 minutos, t2 = 3/60 minutos
6) Volumen administrado de la cánula, Vc= Qc.t2 - Qc.t1
7) Volumen total espirado, Ve = Vp Vc
Ve = 0,4 L
8) Volumen espirado diluido de CO<2>, Ve,cO<2>= Ve x Ce = 0,0061 L
9) Concentración de CO<2>administrada desde la cánula, Cc = 0,03%
10) Volumen de CO<2>administrado desde la cánula, VC,co<2>= Vc x Cc = 0,00075 litros
11) Contribución exclusiva del paciente al volumen de CO<2>espirado, Vp,co<2>= Ve,co<2>- VC,<co2>= 0,006 L
12) Concentración exhalada de CO2, Cp = Vp,co2/Vp*100 =3,88%
La concentración medida del gas de interés a lo largo del período de tiempo de interés, Ce, en los ejemplos anteriores puede ser un promedio a lo largo de ese período de tiempo. Como la concentración espirada del gas puede variar durante la respiración, también es posible calcular múltiples volúmenes de gas a lo largo de una respiración (volúme nes instantáneos) y estimar la concentración variable exhalada del gas. Estos intervalos más pequeños también se pueden utilizar para encontrar la concentración exhalada promedio o máxima de gas durante la respiración o una parte del ciclo de respiración. En algunas realizaciones, como alternativa a una medición de gas determinada, se puede cambiar el análisis para obtener una concentración promedio o media del gas durante la respiración espirada o una concentración promedio del gas durante el período de análisis. Además, o alternativamente, se puede obtener una medición instantánea de la concentración del gas utilizando períodos de tiempo pequeños para la integral.
La Figura 8 ilustra cómo se puede determinar el volumen espiratorio durante un intervalo de tiempo mediante una aproximación trapecial. El trapecio que se está aproximando está limitado por Qp1, Qp2, t1 y t2.
Técnica 4: Dilución de presión (Figuras 9 y 10)
La dilución de presión es otra forma de tener en cuenta la dilución provocada por el lavado con la terapia respiratoria de alto flujo. La técnica implica monitorizar las presiones que intervienen durante la espiración. La presión espiratoria total para un paciente en terapia respiratoria de alto flujo en cualquier punto durante la espiración es la combinación de la presión espiratoria del paciente, la presión del flujo de la cánula y la presión provocada por la resistencia al flujo del equipo del sistema de terapia de flujo. La presión del flujo de la cánula es la presión que se genera debido al flujo de la cánula nasal cuando la cánula está acoplada con las fosas nasales. Esta presión se determina cuando la cánula está acoplada al paciente y se puede medir utilizando un sensor de presión. Puede medirse en cualquier parte del sistema, ya sea en la interfaz del paciente (por ejemplo, en la cánula) o en cualquier otro lugar del sistema. El equipo puede incluir el conducto, la cánula, la interfaz del paciente, el generador de flujo, etc. La presión de transición para un paciente en terapia respiratoria de alto flujo es la presión a la que no hay contribución de la respiración del paciente. Por lo tanto, es una combinación de la presión del flujo de la cánula y la presión causada por la resistencia al flujo del equipo. Estas presiones se pueden determinar y medir. La concentración del gas respiratorio de interés (p. ej., CO<2>, oxígeno, óxido nitroso, nitrógeno) de la presión espiratoria total es el valor diluido medido durante la terapia respiratoria de alto flujo. La concentración del gas de interés exhalada por el paciente se puede determinar a partir de la concen tración medida (diluida) del gas de interés en la presión espiratoria total y sus componentes.
Como mínimo, llevar a cabo la dilución de presión puede requerir un procesador y dos sensores. El procesador puede llevar a cabo al menos algunas de las etapas de la técnica de dilución de presión. Un primer sensor puede ser un capnógrafo o cualquier otro sensor capaz de medir la concentración de un gas de interés en un flujo espiratorio total. El segundo sensor puede ser cualquier tipo de sensor de presión capaz de determinar la presión espiratoria total.
El segundo sensor se utiliza para determinar la presión espiratoria total durante un ciclo respiratorio. El segundo sensor debe tener una frecuencia de muestreo lo suficientemente alta como para determinar el punto de inflexión o presión de transición, en el cual la presión espiratoria total es solo una combinación de la presión del flujo de la cánula y la presión provocada por la resistencia al flujo del equipo. Un procesador puede utilizar procesamiento de señales para determinar la presión de transición. Es posible que sea necesario colocar el segundo sensor en ubicaciones específi cas dentro del sistema de terapia de flujo para medir la presión espiratoria total. El segundo sensor podría colocarse en la cánula, tubos o al lado de la cámara de humidificación. El segundo sensor puede estar en cualquier parte del sistema de terapia de flujo.
La presión provocada por la resistencia al flujo del equipo puede conocerse de antemano o determinarse basándose en una combinación de equipo específica, lo que también puede permitir conocer la presión del flujo de la cánula. La presión del flujo de la cánula puede ser constante, junto con la concentración del gas de interés administrada por la cánula. Sin embargo, si no se conocen estos parámetros, entonces pueden necesitarse más sensores. Si el caudal de la cánula está en cambio constante, entonces la presión del flujo de la cánula también puede estar cambiando. Se pueden usar sensores de presión adicionales para medir en tiempo real la presión del flujo de la cánula y/o la presión provocada por la resistencia al flujo del equipo. Se puede utilizar un capnógrafo adicional o un sensor de concentración de gas para medir en tiempo real la concentración del gas de interés administrada por la cánula. Alternativamente, se pueden tomar mediciones de presión utilizando solo el segundo sensor para tomar una primera medición con el pa ciente utilizando la cánula nasal y la interfaz del paciente, y luego tomar una segunda medición con el paciente sin la cánula nasal y la interfaz del paciente.
La Figura 9 es un diagrama de flujo que muestra cómo se puede utilizar la técnica de dilución de presión para calcular la concentración exhalada de un gas respiratorio para tener en cuenta la dilución del gas respiratorio provocada por la terapia respiratoria de alto flujo.
En la Etapa 902, se mide la presión debida a la resistencia al flujo (presión del equipo). Las técnicas para hacer esto se tratan en la solicitud de EE.UU. n° 62,046,000, presentada el 4 de septiembre de 2014, titulada "Methods and Apparatus for Flow Therapy". La presión provocada por la resistencia al flujo del equipo puede estar representada por PEq.
En la Etapa 904, se mide o determina la presión de transición para el paciente desde un punto en el equipo aguas abajo de la fuente de flujo. La presión de transición para un paciente en terapia respiratoria de alto flujo es la presión a la que no hay contribución de la respiración del paciente. Representa la suma de presiones de la presión del flujo de la cánula y la presión provocada por la resistencia al flujo del equipo. La presión de transición puede estar representada por PT.
Esto se puede hacer midiendo la presión en el punto de transición entre la inspiración y la espiración, o viceversa. En la Figura 10 se muestra un ejemplo de cómo se puede identificar la presión de transición de esta manera. Esta técnica implicaría la detección de la respiración. Alternativamente, se puede medir la presión espiratoria total en el punto A a lo largo de múltiples respiraciones y se puede calcular la media. Se ha demostrado que esto es equivalente a la presión de transición medida con la primera técnica. Como otra alternativa, se puede medir la presión a lo largo de múltiples respiraciones.
En la Etapa 912, se mide la presión espiratoria total del paciente desde un punto en el equipo aguas abajo de la fuente de flujo. La presión espiratoria total puede estar representada por PE.
En la Etapa 920, se puede calcular la presión espiratoria del paciente utilizando la presión de transición (calculada en la Etapa 904) y la presión espiratoria total (calculada en la Etapa 912). La presión de transición se puede restar de la presión espiratoria total para obtener la presión espiratoria del paciente. La presión espiratoria del paciente puede representarse mediante PP, de modo que se calcula mediante PP = PE - PT.
En la Etapa 906, se determina la presión de la cánula del flujo de la cánula. Esto se puede hacer utilizando la resis tencia al flujo del equipo (calculada en la Etapa 902) y la presión de transición (calculada en la Etapa 904). La presión causada por la resistencia al flujo del equipo se puede restar de la presión de transición para obtener la presión del flujo de la cánula, que se puede representar como PC tal que PC = PT - PEq.
En la Etapa 908, se puede medir la concentración del gas de interés (p. ej., CO<2>) del flujo de la cánula. En muchos casos, esta concentración será conocida y/o una constante y puede representarse como CC. Si la cánula administra aire, entonces la concentración de CO<2>será aproximadamente del 0,03%.
En la Etapa 910, se puede multiplicar la concentración del gas de interés en el flujo de la cánula por la presión del flujo de la cánula para determinar la contribución de presión del gas de interés en el flujo de la cánula, que puede repre sentarse como PCC. La concentración del gas de interés en el flujo de la cánula podría medirse en el sistema, supo nerse a partir de la bibliografía según la mezcla de gases que fluye a través de la cánula, o suponerse nula si se sabe que las concentraciones son insignificantes. La ecuación se puede representar como PCC = CC x PC.
En la Etapa 914, se puede medir la concentración del gas de interés en la presión espiratoria total, y se puede repre sentar como CE.
En la Etapa 916, se puede calcular la contribución de presión del gas de interés en la presión espiratoria total multipli cando la presión espiratoria total por la concentración medida del gas de interés. La contribución de presión del gas de interés en la presión espiratoria total se puede representar como PCE, de modo que PCE = CE x PE.
En la Etapa 918, se puede determinar la contribución de presión del gas de interés en la presión espiratoria del paciente utilizando las contribuciones de presión del gas de interés en la presión espiratoria total y la contribución de presión del gas de interés en el flujo de la cánula. La presión con la que contribuye el gas de interés en la presión espiratoria del paciente se puede representar como PCP y se puede calcular como PCP = PCE - PCC.
En la Etapa 922, se puede calcular la concentración del gas de interés exhalado del paciente dividiendo la contribución de presión del gas de interés en la presión espiratoria total entre la presión espiratoria del paciente y luego multipli cando el resultado por 100. La concentración del gas de interés exhalado del paciente se puede representar mediante CP, de manera que CP = (PCP/PP) x 100.
A continuación se proporciona un ejemplo de cálculo para CO<2>como gas de interés utilizando la técnica de dilución de presión de la Figura 9:
1) Presión provocada por la resistencia al flujo del equipo, PEq = 1 cmH2O
2) Presión de transición, PT = 5,2 cmH2O
3) Presión espiratoria total, PE = 6,4 cmH2O
4) Presión espiratoria del paciente determinada PP = PE - PT = 1,2 cmH2O (ver nota a continuación)
5) Presión del flujo de la cánula determinada PC = PT - PEq = 4,2 cmH2O (ver nota a continuación)
6) Concentración de CO<2>en el flujo de la cánula CC = 0,03%
7) Concentración de CO<2>en la presión espiratoria total CE = 0,8%
8) Contribución de presión del CO2 en el flujo de la cánula PCC = CC x PC = 0,001 cmH2O
9) Contribución de presión del CO2 en la presión espiratoria total PCE = CE x PE = 0,05 cmH2O
10) Contribución de presión del CO2 en la presión espiratoria del paciente PCP = PCE - PCC = 0,049 cmH2O (ver nota)
11) Concentración de CO2 exhalado CP = (PCP/PP) x 100 = 4,1%
Nota:Las ecuaciones utilizadas pueden generalizarse donde la entidad de interés esté en función de las entidades utilizadas para estimarla. Las ecuaciones de resta utilizadas en el ejemplo son un tipo de función que podría usarse.
La Figura 10 ilustra cómo se puede determinar la presión de transición a partir de una forma de onda de presión de un ciclo respiratorio. La forma de onda de presión cruza el cero en el punto de inflexión entre la inspiración y la espi ración. El punto donde la presión es cero es la presión de transición.
Alternativas generales y conclusión
En algunas realizaciones, se puede monitorizar la fase del ciclo respiratorio y las mediciones del gas exhalado se pueden correlacionar con la fase de la respiración. Las mediciones se pueden mostrar de manera que la tendencia del gas de interés exhalado se pueda mostrar con una representación del ciclo respiratorio. En algunas realizaciones, la medición máxima del gas de interés exhalado se utiliza como la concentración medida del gas exhalado para un ciclo respiratorio particular. En algunas realizaciones, se pueden monitorizar y mostrar tendencias durante períodos de tiempo más largos, tales como, por ejemplo, varias horas. Las tendencias, y en particular las tendencias más largas de los gases exhalados, pueden indicar la respuesta de un paciente a un tratamiento particular o la respuesta de un paciente a un cambio en el tratamiento.
En una realización en donde se calcula la concentración de oxígeno exhalado, también se pueden determinar pará metros de intercambio de gases tales como la toma de O<2>y la ratio (o cociente) de intercambio respiratorio (RER (por sus siglas en inglés) = salida de CO<2>/toma de O<2>). Esta información es importante para los médicos y para monitorizar los requisitos metabólicos. Determinar cuándo estos parámetros caen fuera de los objetivos o límites definidos por el usuario (por ejemplo, mediante notificaciones, alarmas, etc.) y mostrar tendencias en estos valores para indicar la eficacia de la terapia o cambios en el estado del paciente es muy útil para un médico.
Una vez que se obtiene la medición deseada, la medición se puede mostrar al usuario o al proveedor de atención médica con fines de análisis del tratamiento. Las mediciones se pueden visualizar como concentraciones y/o presiones parciales. También se pueden mostrar tendencias, gráficos y otras representaciones visuales de las mediciones obte nidas. Por ejemplo, la forma de la onda también es útil para los médicos, por lo que sería útil monitorizar y mostrar toda la respiración exhalada (mostrando la medición del gas de interés con compensación). Pueden utilizar esta forma de onda para controlar el estado del paciente, detectar desviaciones de la norma y para el diagnóstico.
Los límites, umbrales y parámetros de alarma también pueden basarse en las mediciones obtenidas en este sistema. Por ejemplo, un parámetro de alarma puede activar una alarma cuando un porcentaje del CO<2>producido medido se eleve por encima o por debajo de un umbral. Se pueden configurar otros parámetros de alarma en torno a valores o tendencias relacionadas con umbrales de N<2>O y toma de O<2>.
En algunas realizaciones, se pueden utilizar las técnicas descritas en la presente memoria para producir valores con compensación de la concentración de gas respiratorio para ayudar en la administración de anestesia. En la anestesia, la preoxigenación es el proceso de administrar oxígeno a un paciente antes de la intubación, para extender "el tiempo de apnea seguro". También se puede describir como desnitrogenización del pulmón, ya que es el nitrógeno dentro de los pulmones el que es desplazado por una alta concentración de oxígeno inspirado. En una realización en donde se calcule el nitrógeno exhalado, se podría analizar el lavado de nitrógeno de los pulmones durante la preoxigenación. El lavado de nitrógeno puede ser un gráfico que represente el cambio en la concentración de nitrógeno a medida que el nitrógeno es desplazado de los pulmones. Se pueden encontrar más detalles sobre el lavado de nitrógeno en la soli citud de EE.UU. n° 62/140,592, presentada el 31 de marzo de 2015, titulada "Methods, Apparatus and Systems for Pre-Oxygenation Therapy".
En la anestesia, los valores de CO<2>con compensación se podrían utilizar:
Para determinar la adecuación de la ventilación, tanto ventilación del paciente como mecánica.
Para la evaluación de la posición del tubo endotraqueal y de la mascarilla laríngea
Para determinar si ha habido una desconexión de un ventilador mecánico
Para controlar la frecuencia y regularidad de la ventilación cuando un paciente está bajo sedación.
Para la detección temprana de eventos respiratorios adversos
Para monitorizar un período de apnea y estimar su duración (se pueden encontrar más detalles sobre esto en la solicitud de EE.UU n° 62/140,633, presentada el 31 de marzo de 2015, titulada "FLOW THERAPY SYSTEM AND METHOD")
• Para monitorizar a un paciente y determinar cuándo un paciente ha entrado en apnea
La concentración del gas de interés medida disminuye al aumentar el caudal debido al lavado, haciendo más difícil la detección a caudales más altos. A caudales más bajos, hay menos lavado y es más fácil medir la concentración del gas de interés. Por lo tanto, el caudal de la cánula Optiflow podría alterarse durante la espiración para proporcionar un caudal más bajo para muestrear el gas con menos dilución. Esta idea podría extenderse a técnicas que alteren el flujo de la cánula desde un flujo alto constante, p. ej. flujo de pulso en la transición entre espiración e inspiración, flujo de la cánula dependiente de la respiración, flujo oscilatorio. Cuando el flujo de la cánula no es constante, las técnicas de dilución podrían usarse durante los momentos en que el flujo de la cánula está en su nivel más bajo.
El lenguaje condicional utilizado en la presente memoria, como, entre otros, "puede", "podría", "p. ej.", y similares, a menos que se indique específicamente lo contrario o se entienda de otro modo dentro del contexto tal como se utiliza, generalmente pretende transmitir que ciertas realizaciones incluyen, mientras que otras realizaciones no incluyen, ciertas características, elementos y/o estados. Así, dicho lenguaje condicional generalmente no pretende implicar que características, elementos y/o estados se requieran de ninguna manera para una o más realizaciones o que una o más realizaciones necesariamente incluyan lógica para decidir, con o sin aportes o indicaciones del autor, si estas características, elementos y/o estados están incluidos o deben llevarse a cabo en cualquier realización particular.
Si bien se han descrito ciertas realizaciones de las invenciones descritas en la presente memoria, estas realizaciones se han presentado solo a modo de ejemplo y no pretenden limitar el alcance de las invenciones aquí descritas. De hecho, las nuevas técnicas y sistemas descritos en la presente memoria se definen en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema para estimar el gas exhalado durante una terapia respiratoria de alto flujo, comprendiendo el sistema: un sistema (100) de terapia respiratoria de alto flujo;
un sistema de monitorización del gas exhalado; y
una disposición (114) de procesamiento configurada para recibir datos de medición del gas exhalado desde el sistema de monitorización del gas exhalado y datos del flujo desde el sistema (100) de terapia respiratoria de alto flujo y para determinar una medición del gas exhalado con compensación, en donde la disposición de procesa miento está configurada además para determinar la medición del gas exhalado con compensación estimando la dilución del volumen espiratorio.
2. El sistema de la reivindicación 1, en donde el sistema (100) de terapia respiratoria de alto flujo comprende una interfaz (126) de paciente no sellada de manera que el sistema (100) de terapia respiratoria de alto flujo es un sistema de terapia respiratoria de alto flujo no sellado.
3. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 -2, en donde el gas exhalado es CO<2>.
4. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 -3, en donde el sistema de monitorización del gas exhalado es un capnógrafo.
5. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 -3, en donde el sistema de monitorización del gas exhalado es un capnómetro.
6. El sistema de la reivindicación 2, en donde el sistema (100) de terapia respiratoria de alto flujo no sellado es un sistema respiratorio de alto flujo nasal y, opcionalmente, el sistema comprende una pantalla (116) dispuesta para mostrar la medición del gas exhalado con compensación.
7. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la disposición de procesamiento está configurada para determinar la medición del gas exhalado con compensación estimando la dilución del caudal.
8. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 -7, en donde el sistema comprende una cámara (104) de humidificación.
9. Un método para estimar el gas exhalado durante la terapia respiratoria de alto flujo, comprendiendo el método: recibir una medición del gas exhalado;
recibir datos del flujo; y
determinar una medición del gas exhalado con compensación utilizando una disposición (114) de procesamiento basada en la medición del gas exhalado, los datos del flujo y una estimación de la dilución del volumen espiratorio.
10. El método de la reivindicación 9, en donde la terapia respiratoria de flujo es una terapia respiratoria de alto flujo no sellada que implica una interfaz (126) de paciente no sellada.
11. El método de cualquiera de las reivindicaciones 9-10, en donde recibir la medición del gas exhalado comprende recibir una medición del gas exhalado desde un capnógrafo y/o un capnómetro.
12. El método de la reivindicación 10, en donde la terapia respiratoria de alto flujo es una terapia respiratoria de alto flujo nasal.
13. El método de cualquiera de las reivindicaciones 9-12, en donde determinar la medición del gas exhalado con compensación comprende determinar una estimación de la dilución del caudal.
14. El método de cualquiera de las reivindicaciones 9-13, que comprende además proporcionar una cámara (104) de humidificación para humidificar los gases suministrados en la terapia respiratoria de alto flujo.
15. El sistema o método de cualquiera de las reivindicaciones 1-14, en donde la medición del gas exhalado con com pensación es para tener en cuenta el efecto de dilución provocado por el lavado.
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