一种VV-ECMO模式下血氧饱和度控制系统及设备

摘要

本公开提供了一种VV‑ECMO模式下血氧饱和度控制系统及设备，包括ECMO设备和至少一台血氧检测装置；ECMO设备根据接收到的血氧检测装置采集到的血氧饱和度值以及ECMO设备入口和出口的检测值，得到真实血氧饱和度值，并根据真实血氧饱和度值进行血氧量的增减控制；本公开解决了V‑VECMO模式下人体循环氧合状态影响数据提取准确度的问题，进一步根据ECMO入口、出口氧合数据与人体循环氧合数据三者之间的内在关系规律，为ECMO与人体插管位置的优化提供理论根据。

权利要求

1.一种VV‑ECMO模式下血氧饱和度控制系统，其特征在于，包括ECMO设备和至少一台血氧检测装置；

ECMO设备根据接收到的血氧检测装置采集到的血氧饱和度值以及ECMO设备入口和出口的检测值，得到真实血氧饱和度值，并根据真实血氧饱和度值进行血氧量的增减控制；

所述控制系统还包括动脉血气分析装置，所述动脉血气分析装置用于根据预设时间检测人体动脉血氧分压和动脉二氧化碳分压并发送给ECMO设备；

所述ECMO设备根据得到的血氧饱和度红外检测值、动脉血气值、ECMO设备入口以及出口的检测值进行对比分析，用于得到最佳的插管位置；

右侧上肢血氧饱和度和动脉血气值一致，两者能够互相验证结果的准确性；当出现插管位置的不当时，会导致再循环增加，出现ECMO设备入口氧合饱和度增加，且与出口的差值缩小，但右侧肢体监测的血氧饱和度会显著下降，虽然机器监测氧合状况良好，但是机体内处于缺氧状态；

ECMO设备根据实时的血氧饱和度值，采用数字电位器实现增益自动调节，实现血氧量的增减控制。

2.如权利要求1所述的VV‑ECMO模式下血氧饱和度控制系统，其特征在于，所述血氧检测装置为红外血氧检测装置，用于对人体末梢进行血氧饱和度检测并发送给ECMO设备。

3.如权利要求1所述的VV‑ECMO模式下血氧饱和度控制系统，其特征在于，所述数字电位器分设多个档位，不同的档位对应PWM发生器的不同占空比，不同的占空比对应不同的驱动电机的转速，通过调节转速达到调节氧气流量。

4.一种ECMO设备，其特征在于，包括ECMO设备本体、至少一台血氧检测装置和至少一台动脉血气分析装置，所述血氧检测装置用于对人体进行血氧饱和度信号采集并发送给ECMO设备本体，所述动脉血气分析装置用于根据预设时间检测人体动脉血氧分压和动脉二氧化碳分压并发送给ECMO设备本体；ECMO设备本体根据实时采集到的数据进行血氧量的增减控制；

所述ECMO设备根据得到的血氧饱和度红外检测值、动脉血气值、ECMO设备入口以及出口的检测值进行对比分析，用于得到最佳的插管位置；

右侧上肢血氧饱和度和动脉血气值一致，两者能够互相验证结果的准确性；当出现插管位置的不当时，会导致再循环增加，出现ECMO设备入口氧合饱和度增加，且与出口的差值缩小，但右侧肢体监测的血氧饱和度会显著下降，虽然机器监测氧合状况良好，但是机体内处于缺氧状态。

5.如权利要求4所述的ECMO设备，其特征在于，所述血氧检测装置为红外血氧检测装置，用于对人体末梢进行血氧饱和度检测并发送给ECMO设备本体。

6.如权利要求4所述的ECMO设备，其特征在于，所述数字电位器分设多个档位，不同的档位对应PWM发生器的不同占空比，不同的占空比对应不同的驱动电机的转速，通过调节转速达到调节氧气流量。

说明书

一种VV‑ECMO模式下血氧饱和度控制系统及设备

技术领域

[0001] 本公开涉及体外膜肺氧合技术领域，特别涉及一种VV‑ECMO模式下血氧饱和度控制系统及设备。

背景技术

[0002] 本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

[0003] ECMO(extracorporeal membrane oxygenation)，体外膜肺氧合，简称膜肺，又称作“移动心肺仪”，是把血液从人体引流出来后，在体外进行氧合后再回输到体内，起到替代
正常心、肺功能的设备。对于肺衰竭患者，ECMO通过替代正常肺、心的功能，可以让患者的肺
或者心充分休息，有时间治疗和恢复，等肺或者心恢复好后，ECMO就可以撤机。鉴于其对重
症呼吸衰竭的独特疗效，被称为“魔肺”，是抢救垂危生命的新技术。其实在国外ECMO已经应
用了几十年了，不止救治肺炎，还救治了很多心脏衰竭的病人，也是新型冠状病毒肺炎患者
生命的最后一道防线。誉为重症患者的“最后救命稻草”，是一项顶尖的生命支持技术，它是
代表一个医院、一个地区，乃至一个国家危重症急救水平的一门技术。国际上德国迈柯维、
美国美敦力、美国圣尤达和瑞士levitronix公司的产品技术代表着国际先进水平。

[0004] 结合新型冠状病毒的疫情，本公开发明人在临床中发现，即使使用ECMO治疗，部分患者仍存在着组织灌注差、相应器官出现缺血‑缺氧损伤的现象而最终导致死亡，这对提高
ECMO患者的存活率是不利的。在V‑V ECMO转流(静脉体外膜肺氧合转流)模式下，引出的静
脉血经过膜肺后并不能按照预想的完全进行右心房‑肺循环，而是有部分经过膜肺氧合后
的血流被膜肺再次引出形成无效的“小循环”。其次，ECMO流量(BF)与患者的CO不匹配时，如
当ECMO流量稳定而患者处于高动力状态，CO明显增加时，回心的未经ECMO氧合的静脉血明
显增加，从而导致低氧。因此，实时动态监测体循环血氧饱和度是V‑VECMO模式下治疗过程
中的重要指标。

[0005] 本公开发明人发现，现有的ECMO是在人工心脏泵的出口、入口进行血氧饱和度检测，与实际的人体循环血氧饱和度存在差异，需要医生进行有创伤的操作(动脉血气分析)
并根据结果进行反复的延迟干预ECMO的运行，增加了护理人员工作量，而且由于每个护理
人员间的差别，人工干预调节的效果也不同；现有的ECMO设备采用光学感应系统，对氧合器
设备入口及出口血液进行无接触监测，每12秒更新监测结果，即为实时监测，该监测结果并
不能代表体内ECMO回输血流与心脏泵出血液相混合后的血氧含量，而该血氧含量是供应大
脑等重要器官的关键指标，从而导致ECMO设备的动作不准确。

发明内容

[0006] 为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种VV‑ECMO模式下血氧饱和度控制系统及设备，极大的提高了ECMO的血氧饱和度检测精度，极大的降低了每个护理人员的工作
量，有效的提高了发生重大疫情或者病患较多时的病患收治能力。

[0007] 为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

[0008] 本公开第一方面提供了一种VV‑ECMO模式下血氧饱和度控制系统。

[0009] 一种VV‑ECMO模式下血氧饱和度控制系统，包括ECMO设备和至少一台血氧检测装置；

[0010] ECMO设备根据接收到的血氧检测装置采集到的血氧饱和度值以及ECMO设备入口和出口的检测值，得到真实血氧饱和度值，并根据真实血氧饱和度值进行血氧量的增减控
制。

[0011] 作为可能的一些实现方式，所述血氧检测装置为红外血氧检测装置，用于对人体末梢进行血氧饱和度检测并发送给ECMO设备。

[0012] 作为进一步的限定，所述控制系统还包括动脉血气分析装置，所述动脉血气分析装置用于根据预设时间检测人体动脉血氧分压和动脉二氧化碳分压并发送给ECMO设备。

[0013] 作为更进一步的限定，所述ECMO设备根据得到的血氧饱和度红外检测值、动脉血气值、ECMO设备入口以及出口的检测值进行对比分析，用于得到最佳的插管位置。

[0014] 右侧上肢血氧饱和度和动脉血气值一致，两者可以互相验证结果的准确性；假如说出现插管位置的不当，导致再循环增加，会出现ECMO设备入口氧合饱和度增加，且与出口
的差值缩小，但右侧肢体监测的血氧饱和度会显著下降，提示以下情况：虽然机器监测氧合
状况良好，但是机体内处于缺氧状态。

[0015] 作为可能的一些实现方式，ECMO设备根据实时的血氧饱和度值，采用数字电位器实现增益自动调节，实现血氧量的增减控制。

[0016] 作为进一步的限定，所述数字电位器分设多个档位，不同的档位对应PWM发生器的不同占空比，不同的占空比对应不同的驱动电机的转速，通过调节转速达到调节氧气流量。

[0017] 本公开第二方面提供了一种ECMO设备。

[0018] 一种ECMO设备，包括ECMO设备本体、至少一台血氧检测装置和至少一台动脉血气分析装置，所述血氧检测装置用于对人体进行血氧饱和度信号采集并发送给ECMO设备本
体，所述动脉血气分析装置用于根据预设时间检测人体动脉血氧分压和动脉二氧化碳分压
并发送给ECMO设备本体；ECMO设备本体根据实时采集到的数据进行血氧量的增减控制。

[0019] 作为可能的一些实现方式，所述血氧检测装置为红外血氧检测装置，用于对人体末梢进行血氧饱和度检测并发送给ECMO设备本体。

[0020] 作为可能的一些实现方式，所述ECMO设备根据实时的血氧饱和度值，采用数字电位器实现增益自动调节，实现血氧量的增减控制，所述数字电位器分设多个档位，不同的档
位对应PWM发生器的不同占空比，不同的占空比对应不同的驱动电机的转速，通过调节转速
达到调节氧气流量。

[0021] 作为可能的一些实现方式，所述ECMO本体根据得到的人体实时血氧饱和度红外检测值、动脉血氧分压和动脉二氧化碳分压、ECMO设备本体入口以及出口的检测值进行对比
分析，用于得到最佳的插管位置。

[0022] 与现有技术相比，本公开的有益效果是：

[0023] 本公开所述的检测方法及系统，解决了V‑V ECMO模式下人体循环氧合状态影响数据提取准确度的问题，极大的提高了血氧数据采集的准确度。

[0024] 本公开所述的检测方法及系统，进一步根据ECMO入口、出口氧合数据与人体循环氧合数据三者之间的内在关系规律，为ECMO与人体插管位置的优化提供理论根据。

附图说明

[0025] 图1为本公开实施例1提供的血氧饱和度检测位置示意图。

具体实施方式

[0026] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常
理解的相同含义。

[0027] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式
也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0028] 在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0029] 实施例1：

[0030] 如图1所示，本公开实施例1提供了一种VV‑ECMO模式下血氧饱和度控制系统，一种VV‑ECMO模式下血氧饱和度控制系统，包括ECMO设备和至少一台血氧检测装置，采用血氧检
测装置对人体进行血氧饱和度信号采集并发送给ECMO设备；

[0031] ECMO设备根据接收到的血氧检测装置采集到的血氧饱和度值以及ECMO设备入口和出口的检测值，得到真实血氧饱和度值，并根据真实血氧饱和度值进行血氧量的增减控
制。

[0032] 所述血氧检测装置为红外血氧检测装置，用于对人体末梢进行血氧饱和度检测并发送给ECMO设备。

[0033] 具体为：采用末梢检测，根据红外光谱法血氧饱和度测量原理检测，实时检测到血氧饱和度信号，通过数据采集端口送入核心处理器，并且在PC机上显示脉搏波波形，计算出
血氧饱和度，也可在彩色触摸屏显示，同时完成实时数据交换，并发送给ECMO。

[0034] 所述控制系统还包括动脉血气分析装置，所述动脉血气分析装置用于根据预设时间检测人体动脉血氧分压和动脉二氧化碳分压并发送给ECMO设备。

[0035] ECMO设备根据实时的血氧饱和度值，采用数字电位器实现增益自动调节，实现血氧量的增减控制。

[0036] 所述数字电位器分设多个档位，不同的档位对应PWM发生器的不同占空比，不同的占空比对应不同的驱动电机的转速，通过调节转速达到调节氧气流量。

[0037] 所述ECMO设备根据得到的血氧饱和度红外检测值、动脉血气值、ECMO设备入口以及出口的检测值进行对比分析，用于得到最佳的插管位置。

[0038] 在体循环氧供(DO2)计算公式为：

[0039] (1)DO2＝CaO2×CO(L/min)×10；

[0040] (2)CaO2＝1.34×Hb×SaO2％+0.003×PaO2。

[0041] 以上公式简化后：

[0042] DO2＝1.34×Hb×SaO2×CO(L/min)×10。氧耗(VO2)的计算公式简化为CO×(SaO2－SvO2)。CaO2代表动脉血氧含量；CO代表心输出量；Hb代表血红蛋白含量；PaO2代表
动脉氧分压；SaO2代表动脉氧饱和度；SvO2代表静脉血氧饱和度。

[0043] 根据DO2计算公式，我们不难看出ECMO氧供能力取决于输出端氧饱和度(SO2)和ECMO流量(BF)，而体内体循环氧供能力取决于动脉氧饱和度(SaO2)和心输出量(CO)。

[0044] VV模式时ECMO与患者的心肺呈串联状态，根据ECMO得到的人体实时血氧饱和度红外检测值、动脉血气分析值、ECMO入口以及出口的检测值进行对比分析，可以明确ECMO辅助
后低氧血症原因：

[0045] (1)ECMO膜肺氧合能力：每2～4小时进行动脉血气分析，根据PaO2及PaCO2调整膜肺通气量。若通过调节流量、FiO2等，患者动脉氧分压，血氧饱和度仍不满意，则应考虑再循
环分数。

[0046] (2)患者的CO与ECMO流量(BF)不匹配。首先当ECMO流量稳定而患者处于高动力状态，CO明显增加时，回心的未经ECMO氧合的静脉血明显增加，从而导致低氧，解决的办法有
降低氧耗及CO或者提高ECMO转速；其次当患者处于低心排状态时，一部分经ECMO的氧合血
无法被心脏泵入肺、体循环而再次被引流回ECMO，产生再循环而导致低氧，解决的办法有提
高CO或改为VAECMO模式进行辅助。

[0047] (3)VV ECMO的再循环，再循环使ECMO回输的氧合血不能有效的进入右心，再循环量取决于BF与CO的比例(越高再循环越大)、腔静脉及右心血容量(容量越低再循环越大)、
插管位置(ECMO引流管与回输管距离太近)，解决的办法有优化体内插管位置(适当增大引
流管与回输管距离)、采用多级插管(Multi－stage cannula)或双腔插管(Double lumen 
cannula)

[0048] 实施例2：

[0049] 本公开实施例2提供了一种ECMO设备，包括ECMO设备本体、至少一台血氧检测装置和至少一台动脉血气分析装置，所述血氧检测装置用于对人体进行血氧饱和度信号采集并
发送给ECMO设备本体，所述动脉血气分析装置用于根据预设时间检测人体动脉血氧分压和
动脉二氧化碳分压并发送给ECMO设备本体；ECMO设备本体根据实时采集到的数据进行血氧
量的增减控制。

[0050] 所述血氧检测装置为红外血氧检测装置，用于对人体末梢进行血氧饱和度检测并发送给ECMO设备本体。

[0051] 所述ECMO设备根据实时的血氧饱和度值，采用数字电位器实现增益自动调节，实现血氧量的增减控制，所述数字电位器分设多个档位，不同的档位对应PWM发生器的不同占
空比，不同的占空比对应不同的驱动电机的转速，通过调节转速达到调节氧气流量。

[0052] 所述ECMO本体根据得到的人体实时血氧饱和度红外检测值、动脉血氧分压和动脉二氧化碳分压、ECMO设备本体入口以及出口的检测值进行对比分析，用于得到最佳的插管
位置。

[0053] 以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修
改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

[0054] 上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不
需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。