Utveckling och verifiering av ett testsystem för diafragma-drivenventilation : Simulering av Edi-driven patientaktivitet med IngMar ASL 5000 och Servo-u

Sammanfattning

Detta examensarbete syftar till att utveckla och verifiera ett testsystem för simulering avdiafragma-driven ventilation, där både ventilatorns elektriska styrning och lungsimulatornsmekaniska respons baseras på samma syntetiskt genererade Edi-signal (Electrical activityof the diaphragm). Målet är att skapa en kontrollerad och reproducerbar testmiljö därventilatorns funktion kan analyseras utan användning av en fysisk patient.Till skillnad från traditionella tillämpningar, där testlungor främst används för att utvärderaventilatorers prestanda för olika patienttyper, ligger fokus i detta examensarbete påatt identifiera patientens lungmekaniska egenskaper. Detta sker genom analys av desensorsignaler som ventilatorn har tillgång till, snarare än genom förinställda fysiologiskaparametrar i lungsimulatorn.Edi är ett mått på diafragmans elektriska aktivitet och registreras kliniskt med hjälpav en esofageal kateter. Signalen representerar den centrala respiratoriska aktivitetenoch används i neuralt styrda ventilationslägen som grund för ventilatorns triggning ochtryckreglering. I detta arbete genereras Edi-signalen artificiellt, men med amplitud, vågformoch tidskaraktär anpassade för att motsvara fysiologisk diafragmaaktivitet. I ventilationslägetNAVA (Neurally Adjusted Ventilatory Assist) styrs ventilatorn direkt av Edi signalen, vilketinnebär att ventilationsstödet regleras i relation till patientens neuromuskulära aktivitetsnarare än tryck- eller flödesbaserade variabler. Genom att generera Edi-signalen syntetisktoch samtidigt skapa ett motsvarande muskelarbete i en lungsimulator kan ventilatorns ochpatientens beteende studeras under definierade neuromuskulära förhållanden.Arbetet genomfördes med lungsimulatorn IngMar ASL 5000, som omvandlar en externanalog styrsignal till ett negativt muskeltryck (Pmus), samt ventilatorn Servo-u, som kanstyras av en elektrisk signal motsvarande diafragmans aktivitet. Två metoder för genereringav styrsignalen undersöktes. I båda fallen skickades en parallell analog signal till ASL 5000för att generera ett motsvarande mekaniskt muskeltryck. Tester genomfördes med varierandelungmekaniska inställningar och Edi-amplituder för att samla data till utveckling av metoderför att estimera patientens lungmekanik och muskeltryck, där inställningarna i lungsimulatornfungerar som ett facit/referens. Arbetet resulterar i ett validerat testsystem som kan användasför verifiering och lägger grunden för vidareutveckling av ventilatorfunktioner baserade påneuralt styrd ventilation.