DE3246809A1

DE3246809A1 - MEASURING AND CONTROL SYSTEM

Info

Publication number: DE3246809A1
Application number: DE19823246809
Authority: DE
Inventors: Gösta 00140 Helsinki Ehnholm; Robert 00160 Helsinki Gylling; Börje 00200 Helsinki Rantala
Original assignee: Instrumentarium Oyj
Current assignee: Instrumentarium Oyj
Priority date: 1982-01-29
Filing date: 1982-12-17
Publication date: 1983-08-11
Also published as: IT1155048B; FI64281C; FR2520605A1; IT8224894A1; FI64281B; JPS58133233A; GB2113846B; GB2113846A; FR2520605B3; IT8224894A0

Description

( 14 6d8)(14 6d8)

MsB- und KontrollsystemMSB and control system

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein MeB- und Kantrollsystem für die Aufzeichnung und Überwachung der Patientenzustandsdaten, insbesondere während unter Anesthssie stattfindender Operationen.The present invention relates to a measuring and cantrolling system for recording and monitoring patient status data, especially during operations under anesthesia.

Die Überwachung eines Patienten bei Operationen umfaßt zwei Hauptkriterien: Einerseits ist es notwendig, darauf zu achten, daß die Betäubungstiefe des Patienten und die neuromuskulare Blockade oder die Paralysation für die Ausführung bzw. Durchführung chirurgischer oder dgl. Operationen ausreichend sind und andererseits muß darauf geachtet werden, daB die Anesthasie- und Paralysationsbedingungen eines Patienten nicht zu tief werden, um nicht ein permanentes Koma des Patienten zu riskieren.Monitoring a patient during operations includes two main criteria: On the one hand, it is necessary to be careful Pay attention to the patient's anesthetic depth and the neuromuscular blockage or paralysis are sufficient for the execution or implementation of surgical or similar operations and on the other hand Care must be taken that the anesthesia and paralysis conditions of a patient are not too deep in order not to risk a permanent coma for the patient.

Es liegt auf der Hand, daß je häufiger und je schneller es möglich ist, Informationen zu erlangen, die so gut wie möglich mit eines Patienten Anesthäsiebedingungen und seiner Muskelspannung in Koorodination stehen und daß, je klarer und schneller interpretierbar die Art und Weise ist, in der diese. InformationenIt is obvious that the more frequently and the faster it is possible to obtain information that way as well as possible with a patient's anesthesia conditions and his muscle tension are in coordination and that the clearer and faster the interpretation Way is in this. information

dargestellt werden, umso zuverlässiger sind die Einschätzungen und umso schneller ist es möglich, je nach Situation, entsprechende Veranlassungen zu treffen.are shown, the more reliable the assessments and the faster it is possible, depending on Situation to take appropriate measures.

Herkömmlich wird zur Überwachung der Anesthäsietiefe eines Patienten primär der Patientenblutdruck überwacht, die Pulszahl kontrolliert, durch Elektrokardiogramm und durch Hantrolle der- Atem- und Pupillenreflexe. Ein Problern in Verbindung mit diesen Variablen besteht darin, daß allgemein zuverlässige Schlüsse daraus nicht gezogen werden können, aber die Einschätzung hängt davon ab, wie Betäubungsmittel und Lähmungsmittel zu einer gegebenen Zeit benutzt werden. Zusätzlich können diese Parameter durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflußt werden. Beispiele von diesen schließen'ein bspw. VDrmedikation, die Krankheit eines Patienten, Alter und allgemeine Fitness, die Lokalisierung und die Menge einer chirurgischen Stimulation, der kombinierte Effekt von verschiedenenen Entspannung^- und Lähmungsmitteln, Körpertemperatur, der Partialdruck des CO- im Blut. Eine weitere Schwierigkeit besteht auch darin, daß Veränderungen dieser Variablen bei Variation der Dosierung von Anesthätika und Paralytika auftreten.Conventionally, it is used to monitor the depth of anesthesia of a patient primarily monitors the patient's blood pressure and controls the pulse rate by means of an electrocardiogram and by rolling the breath and pupillary reflexes. There is a problem with these variables in that generally reliable conclusions cannot be drawn from it, but the judgment depends on it how narcotics and paralyzes are used at any given time. In addition, you can these parameters can be influenced by a variety of factors. Examples of these include e.g. Vrmedication, a patient's illness, age and general fitness, localization and the amount of surgical stimulation, the combined effect of various relaxation ^ - and Paralyzes, body temperature, the partial pressure of CO- in the blood. There is another difficulty also in the fact that changes in these variables when the dosage of anesthetics and paralytics is varied appear.

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^:3-2Λ:6 ^: 3-2Λ: 6

Es ist auch bekannt, die Anesthäsietiefe durch die EEG-Ulellen, die die elektrische Funktion des Hirnes darstellen (Elektroencephalogramni), für die Darstellung der elektrischen Aktivität des Patientenhirnes heranzuziehen. Auf dieser Basis ist eine Forschungsgruppe vom Duke University Medical Center,(Durham, North Carolina/USA) mit einer Einrichtung für eineIt is also known to reduce the depth of anesthesia by the EEG-Ulellen showing the electrical function of the brain represent (Elektroencephalogramni), for the representation the electrical activity of the patient's brain to use. On this basis, a research group from Duke University Medical Center, (Durham, North Carolina / USA) with a facility for one

wesentliche Vereinfachung der BasisinformatiDn aufgetreten, die am Patienten abgegriffen und aufgezeichnet ujurde und die wichtig ist für die Überwachung während der Anesthäsie. Weil die von einer Schädelpartie des Patienten aufgezeichneten EEG-Uellen durch muskuläre Aktivitäten oft überschnitten werden, bestand die Grundidee darin, zusammen mit der EEG-Über-Dachung, durch einen Recorder bewirkt, daß es ebenso gut möglich sein müßte, die auftretende EMG-Aktivität (Elektromyogramm) auszunutzen und aufzuzeichnen, das die elektrische Tätigkeit der Muskeln repräsentiert und das als sogenanntes spontanes EMG bezeichnet wurde. Auf der Basis der Ergebnisse, die von der Forschungsgruppe entdeckt wurden, kann die EMG-Überwachung vorteilhaft benutzt werden, um die ausreichende Entspannung eines Patienten anzuzeigen, weil das aufgezeichnete EMG zuverlässig eines Patienten eigene Erregung offenbart über seine Entspannung, undSignificant simplification of the basic information occurred, which is tapped and recorded on the patient and which is important for monitoring during anesthesia. Because they are from a part of the skull of the patient's recorded EEG waves muscular activities are often overlapped, the basic idea was, together with the EEG over-roofing, caused by a recorder that it should just as well be possible to detect the EMG activity that occurs (Electromyogram), which represents the electrical activity of the muscles and that has been called what is known as spontaneous EMG. Based on the results obtained from the Research group discovered, EMG monitoring be used advantageously to indicate a patient's adequate relaxation because the recorded EMG reliably reveals a patient's own arousal about his relaxation, and

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zwar unabhängig von dan Möglichkeiten eines äußeren Beobachters. Denn dann in Verbindung mit der Überwachung sichergestellt ist, daß, auf Basis der vom Patienten aufgezeichneten EMG-AktivitSt, eine Entspannung bspw. für chirurgische Operationen nicht . ausreichend ist, so kann die Situation korrigiert werden, indem dem Patienten entweder mehr Lähmungsoder mehr Anesthäsiernittel gegeben wird. Andererseits kann die EEG-Überuiachung benutzt werden, um die Tiefe der Anesthäaiebedingungen eines Patienten zu beobachten. (Bezug:regardless of the possibilities of an outside observer. Because then in connection with the monitoring it is ensured that, on the basis of the EMG activity recorded by the patient, relaxation e.g. not for surgical operations. is sufficient, the situation can be corrected by giving the patient either more paralyzes or more anesthetics. on the other hand the EEG monitoring can be used to determine the depth to observe a patient's anesthetic conditions. (Relation:

D.A. Davis, F.F. Klein, M. Härmel, L. Burton,THERE. Davis, F.F. Klein, M. Härmel, L. Burton,

L. Dowell: The Eelsctroendsphalogram, Quantitation of Depth of Anesthesia, Relaxation and Paralysis, American Society of Anesthesialagists San Francisca, October 2o - 25, 1979; M.H. Harmel, F.F. Klein, D.A. Davis: The EEMS - A Practical Index of Cordial Activity and Muscular Relaxstion, A.cta Anaesthesisiologia Scandinavica 1978, enclose 7o, pages 97 - 1d2).L. Dowell: The Eelsctroendsphalogram, Quantitation of Depth of Anesthesia, Relaxation and Paralysis, American Society of Anesthesialagists San Francisca, October 20-25, 1979; M.H. Harmel, F.F. Small, THERE. Davis: The EEMS - A Practical Index of Cordial Activity and Muscular Relaxation, A.cta Anaesthesisiologia Scandinavica 1978, enclose 7o, pages 97 - 1d2).

Andererseits ist entdeckt worden (fB.R. Fink: Electromyogrsphy in General Anaesthesia, British Journal of Anaesthesia, 19Gl, 33, psges 555 - 559), daß die Aktivität der Abdominalmuskeln durch chirurgische Stimulation zur Zunahme neigt und zur Abnahme durch die Wirkung von.Anesthäaie- und Muskelentspannungsmitteln. On the other hand it has been discovered (fB.R. Fink: Electromyogrsphy in General Anaesthesia, British Journal of Anesthesia, 19Gl, 33, psges 555 - 559), that the activity of the abdominal muscles tends to increase and decrease by surgical stimulation through the action of anesthesia and muscle relaxants.

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Die oben erwähnte Farschungsgruppe hat ebenfalls herausgefunden, daß das EMG dES Gesichts Informationen lief-ert über eines Patienten allgemeinen Aktivitätszustand und eine Kombination folgender Parameter repräsentiert, die Einfluß auf das EMG-Signal haben: 1. Tiefe der Anssthäsie, 2» Neuromuskuläre Blockade und 3. Schmerzempfindungen.The above mentioned research group has also found that the EMG dES facial information provides information about a patient's general state of activity and represents a combination of the following parameters that influence the EMG signal: 1. Depth of anesthesia, 2. Neuromuscular blockade and 3. sensations of pain.

Demgemäß kann zusammengefaßt werden, daß, wenn das spontane EMG während der chirurgischen Operation ausreichend niedrig ist, die Anesthisietiefe und die Stärke der muskulären Paralyse in den meisten Fällen als ausreichend betrachtet werden kann. Demgemäß bereitet das Ansteigen dar Amplitude eines spontanen EMG-Signales während einer chirurgischen Operation Schwierigkeiten. Dann bereitet es jedoch Interpretationsschwierigkeiten, welcher der obigen Parameter die Ursache für ein solches Ansteigen der Amplitude verantwortlich ist und ob dem Patienten mehr Anesthätikum, Paralytikum oder Analgetikum gegeben werden soll und in welcher Menge«Accordingly, it can be summarized that if the spontaneous EMG during the surgical operation is sufficient is low, the depth of anesthesia and the Strength of the muscular paralysis in most cases can be considered sufficient. Prepare accordingly the increase in the amplitude of a spontaneous EMG signal during a surgical operation Trouble. However, it then gives rise to difficulties in interpreting which of the above parameters the cause of such an increase in amplitude is responsible and whether the patient has more anesthetic, Paralytic or analgesic may be given should and in what amount "

Ein EEG/EMG-Analysator, basierend auf dem oben Erläuterten, ist von der oben erwähnten Forschergruppe verwirklicht worden durch Messung und Verarbeitung solcher Signale und durch Erzeugung mit einem Digitalvoltmeter und Renorder, ausgehend vom EEG-Signal,An EEG / EMG analyzer based on the above, is from the research group mentioned above realized by measuring and processing such signals and generating them with a digital voltmeter and renorder, based on the EEG signal,

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einer durchschnittlichen Frequenz und ausgehend vom EEG- und EMG-Signal einer durchschnittlich gleichförmig gerichteten Amplitude. Vom Gesichtspunkt des Operators ist eine solche Lösung niGht sehr tiurchschau- und einschätzbar, und eine besondere Schwierigkeit bereitet die Darstellung und der Vergleich der Historie der dargestellten Qantiiäten.an average frequency and, based on the EEG and EMG signal, an average uniform directed amplitude. From the operator's point of view, such a solution is not very transparent. and assessable, and presenting and comparing history presents a particular difficulty of the quantities shown.

Abgesehen davon sind sehr sophistische Aufzeichnungsund Darstellungslösungen entwickelt worden für gerade solche EEG-üJellen. Ein vorbekanntes Darstellungs- und Übertdachungssystem für EEG-Lisllen ist bspu. in der US-PS 4 215 697 offenbart. Gemäß dieser Lösung wird die Amplitude oder Stärke und Frequenzverteilung des EEG-Signals, aufgezeichnet vom Schädel eines Patienten, als eine Funktion der Zeit dreidimensional auf einem Video-Monitor in Form eines kontinuierlich erzeugten Diagrammes dargestellt, wobei zusätzlich zur realen Zeitinformation der Monitor einiges zur Entstehung des EEG-Signals darstellt.Apart from that, records are very sophistic Presentation solutions have been developed for straight such EEG reports. A previously known representation and Roofing system for EEG-Lisllen is bspu. in the U.S. Patent 4,215,697. According to this solution will the amplitude or strength and frequency distribution of the EEG signal recorded from a patient's skull, as a function of time three-dimensionally on a video monitor in the form of a continuously generated Diagram, whereby in addition to the real time information the monitor has a lot to do with the creation of the EEG signal.

Bei einem anderen vorbekannten EEG-Darstellungssystems wird andererseits sin Uideona.nitor benutzt, um das Frenquenzspektrum der EEG-Arnplituda oder die Stärke in einer Zeit mit Sekundendiniension als kontinuierlich erzeugte Punktlinien darzustellen, wnbsi die jüngste Punktlinie die reale Zeit repräsentiert.In another previously known EEG display system on the other hand, sin Uideona.nitor is used to do the Frequency spectrum of the EEG amplitude or strength in a time with seconds dimension as continuous to represent generated dotted lines, wnbsi the youngest Dotted line represents real time.

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Die Intensität der tatsächlichen Amplitude Dder Stärke ist dabei allein durch die relative Helle der Punkte dargestellt.The intensity of the actual amplitude D of the strength is solely due to the relative brightness of the points shown.

Diese vorbekannten Systeme bedeuten zwar eine beträchtlich illustrativere Darstellung als eine blasse EEG-Kurve, die durch einen Recorder erhalten uird, aber diese Lösungen sind jedoch sehr kompliziert und teuer und gleichermaßen schlecht für die gleichzeitige Darstellung und Überwachung einer Vielzahl von Signalen geeignet.These previously known systems mean a considerably more illustrative representation than a pale EEG curve, obtained by a recorder, but these solutions are very complicated and expensive and equally bad for displaying and monitoring a large number of signals at the same time suitable.

Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, ein neues und verbessertes Patienten» . HDntrollsystem zu schaffen, mit dem die vorbekannten Nachteile behoben sind und daß sichere Informationen über den Anesthäsiezustand eines Patienten und dessen Paralysation liefert und diesen so klar uie möglich darstellt.It is accordingly the object of the invention to provide a new and improved patient ». To create HDntrollsystem, with which the previously known disadvantages are eliminated and that reliable information about the state of anesthesia of a patient and his paralysis and presents it as clearly and as possible.

Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, eine kompaktere Darstellung für die, den Anesthäsie- und Paralysezustand eines Patienten repräsentierenden Signale vorteilhaft vom Gesichtspunkt des Operateurs aus zu schaffen, so daß die wechselseitigen komplementären und zu erläuternden Quantitäten schnell vergleichbar sind.Another object of the invention is to provide a more compact representation for the anesthesia and Signals representing the paralysis condition of a patient are advantageous from the surgeon's point of view to create so that the mutual complementary and explanatory quantities can be quickly compared are.

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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, Eine analage Darstellung für.solche Quantitäten derart zu schaffen, daB einerseits die Realzeituerte der Quantitäten und andererseits deren Entstehung dargestellt bzw, überwacht werden kann. Gleichzeitig ist es ein Gegenstand der Erfindung, auch eine Darstellung vorzusehen, die illustrativ ist ujnd vorzugsweise hinsichtlich der Verwendung einas Speichers.Another object of the invention is An analogous representation for such quantities to create, on the one hand, the real time of the quantities and on the other hand their creation can be represented or monitored. At the same time it is a It is an object of the invention to also provide a representation that is illustrative and preferably with respect to using a memory.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend näher erläutert. Diese, der Erfindung zugrunde liegende Aufgaben werden durch die Merkmale des Anspruches 1 und die der Unteransprüche gelöst.Further details and advantages of the invention are explained in more detail below. This, the invention is based The underlying tasks are achieved by the features of claim 1 and those of the subclaims.

Gemäß der Erfindung ist es für einen Anesthäsisten möglich, kontinuierlich und auf Realzeitbasis einerseits ein spontanes EMB, gemessen und bestimmt an einem Patienten und andererseits die Muskellähmung zu überwachen und miteinander zu vergleichen, was ihm in neuer und bemerkenswerter Art die Reaktion zu unterscheiden hilft, verursacht durch die Unruhe und das Aufwachen von solchen, die aus dem Nachlassen der muskulären Paralyse resultieren. In Rücksicht darauf sind die Kompaktheit und Realzeit einer Darstellung wichtig, weil die Aufwachantworten bzw. Reaktionen· sehr augenscheinlich sind. Wenn die Elektroden im Schädel,- und/oder im Nackenbereich des Patienten angeordnet sind, ist es ferner möglich, durch die gleichen Elektroden die elektrische AktivitätAccording to the invention it is possible for an anesthesiologist to On the one hand, a spontaneous EMB, measured and determined on a patient, continuously and on a real-time basis and on the other hand to monitor the muscle paralysis and to compare what is new and new to him a remarkable way of distinguishing the reaction caused by the restlessness and waking of those resulting from the relaxation of muscular paralysis. In consideration of this are the compactness and real-time representation is important because the wake-up responses are very obvious. If the electrodes are in the skull and / or in the neck area of the patient are arranged, it is also possible through the same electrodes the electrical activity

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des Patientenhirns (EEE) darzustellen bzw. zu überwachen und durcn diese Elemente dahingehend zu steuern, daß die Anesthäsiebedingungen des Patienten nicht zu tief werden. Demgemäß warnt das spontane EMG, daß die muskuläre Paralysation in Betracht zieht, einen Anesthäsisten bezüglich der Aufwachreaktianen oder bezüglich einer zu leichten Anesthäsie und andererseits warnt das EEB vor metabDlischen Störungen des Hirns, die van einer zu tiefen Anesthäsie begleitet sind.of the patient's brain (EEE) to display or monitor and by controlling these elements in such a way that the anesthesia conditions of the patient are not too get deep. Accordingly, the spontaneous EMG warns that the Muscular Paralysis Considering An Anesthesiologist regarding the wake-up reactians or regarding too slight anesthesia and, on the other hand, the EEB warns of metabolic disorders of the brain are accompanied by deep anesthesia.

Zusatzlich zur Realzeitinformatian sind die Darstellungsmittel bevorzugt geeignet zur gleichzeitigen Darstellung eines beträchtlichen Teils der Entstehungsgeschichte der Aufzeichnungsereignisse. Bei Auswahl eines breiten Bandes für EMG-LJellen ist es möglich, der EMG-Information Zuverlässigkeit zu vermitteln, da die EMG-ldellen innerhalb eines breiten Frequenzbandes erscheinen. Da es andererseits wichtig ist zu wissen, ab die EMG-Aktivität in der Tat existiert und nicht so wichtig bei welcher Frequenz, welcher absoluten Amplitude und Stärke, dient erfindungsgemäß ein Säulendiagramm das insbesondere die dargestellten Werts logarithmisch aufweist dazu, die Patientenaktivität so klar wie möglich darzustellen.In addition to real-time information, the display means are preferably suitable for simultaneous display a considerable part of the genesis of recorded events. When choosing a wide one With the band for EMG-LJellen, it is possible to use the EMG information To convey reliability, as the EMG dents appear within a wide frequency band. On the other hand, it is important to know the EMG activity in fact exists and not so important at what frequency, what absolute amplitude and strength, According to the invention, a bar chart is used which, in particular, has the represented values logarithmically to make patient activity as clear as possible.

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Die logarithmische Darstellung uiird auch bevorzugt in Rücksicht auf die Amplitude oder die Stärke der EEG-üJellen, da die Wirkung der Anesthäsiemittel das Niveau der EEG-üJellen uesantlich absenkt, wobei es van primärem Interesse ist, die relativen Veränderungen in der EEG-Aktivität zu bestimmen anstelle der Detektion absoluter Werte van Signalen, selbst wenn Signalspitzen von hoher Intensität sind.The logarithmic representation is also preferred in Consideration of the amplitude or the strength of the EEG cells, since the effect of the anesthesia agent lowers the level of the EEG level significantly, although it is primarily a matter of course It is of interest to determine the relative changes in the EEG activity instead of the detection of absolute ones Values of signals even when signal peaks are of high intensity.

Die EEG-Wellen stellen, ωίε erwähnt, einen ganz guten Indikator des Anesthäsiezustandes des Patienten dar. Ein Indikator, vorzugswsise für die Hontrolle, ist ausdrücklich vorgesehen durch Überwachung einer evtl. gleichzeitigen größeren Reduktion der EEG-Amplitudenwerte oder der Stärke und durchschnittlichen EEG-Frequenz. In der Praxis hat ein Anesthäsist oder eine andere Person, die im Operationssaal den AnesthMsiezustand eines Patienten überwacht, im allgemeinen andere Aufgaben, bspw. die Kontrolle der Herzoperation, des Blutdruckes usw. und ist mit der notwendigen Darreichung von Anesthätika, Paralysemitteln an dem Patienten befaßt, was der Grund ist, warum eine kontinuierliche Beobachtung der Apparatur nicht 'immer möglich ist.The EEG waves, ωίε mentioned, represent a very good one Indicates the patient's state of anesthesia. An indicator, preferably for the control, is explicit provided by monitoring a possibly simultaneous larger reduction in the EEG amplitude values or the strength and average EEG frequency. In practice, an anesthesiologist or another person who is in the operating theater has anesthesia a patient supervises, generally other tasks, e.g. the control of the heart operation, of blood pressure etc. and is with the necessary administration of anesthetics, paralyzing drugs on the patient, what is the reason why continuous Observation of the apparatus is not always possible.

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Beim erfindungsgemäßen System ist deshalb vorzugsweise für diE Überwachung ein automatischer Alarm integriert, durch den ein geeigneter Grenzwert für die · Summe aller liierte ausgewählt wird, der diese Quantitäten darstellt. Durch die Einrichtung einer Alarmfunktion für die Überwachung spontaner EMG-Signale zur Anzeige nicht ausreichender Entspannung eines Patienten, d.h. in Rücksicht auf die chirurgische Operation, ist es möglich, eine ununterbrochene Beobachtung der Geräte entbehrlich werden zu lassen.In the system according to the invention is therefore preferred an automatic alarm is integrated for monitoring, by means of which a suitable limit value for the Sum of all liates is selected, which represents these quantities. By setting up an alarm function for monitoring spontaneous EMG signals for display insufficient relaxation of the patient, i.e. in consideration of the surgical operation it is possible to dispense with uninterrupted observation of the devices.

Die Erfindung wird nun im einzelnen unter Bezug auf die zeichnerische Darstellung näher erläutert, die ein Blockdiagramm für das erfindungsgemMSe Meß- und Hantrollsystem darstellt.The invention will now be described in more detail with reference to FIG the drawing explains in more detail, which is a block diagram for the inventive measuring and handrolling system represents.

Gemäß der Darstellung wird die bioslektrische Aktivität eines Patienten P durch den Detektor 1 beobachtet. Ein Signal, das in einem isolierten Vorverstärker 2 verstärkt wird, läuft durch Bandbestimmungselemente 3,4, die zur Trennung von EEG- und EMG-liiellen voneinander vorgesehen sind. In der Realität überlappen sich nämlich diese Wellenbereiche bis zu einem gewissen Grade. Was die Größe der darzustellenden Informationen betrifft, ist es jedoch absolut ausreichend und für die Signalverarbeitung einfacher, die Bereiche, die zu analysieren sind, voneinander zu trennen, d.h., durch Auswahl desAccording to the illustration, the bioslectric activity of a patient P observed by the detector 1. A signal that is transmitted in an isolated preamplifier 2 is reinforced, runs through band determination elements 3, 4, those for separating EEG and EMG lines from one another are provided. In reality, these wave ranges overlap to a certain extent. As far as the size of the information to be displayed is concerned, however, it is absolutely sufficient and for signal processing easier to separate the areas to be analyzed, i.e. by selecting the

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W w · -4 W w · -4

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EEG-Bandes innerhalb des Bereiches von 1 bis ko Hz in der Praxis werden 2 bis 25 Hz ausreichend sein und das EMB-Band innerhalb dss Bereiches van 6a bis 5oo Hz, wobei in dar Praxis 65 bis 35o Hz ausreichen.EEG band within the range of 1 to ko Hz in practice 2 to 25 Hz will be sufficient and the EMB band within the range of 6a to 500 Hz, with 65 to 35o Hz being sufficient in practice.

Ein Faktor, der Auswirkung auf die Auswahl der Bänder hat, macht es notwendig, da die EEG- und EMG-Uellen sehr schnell schwach werden können, Hauptstörungen davon vor der Analyse zu eliminieren. Wenn die Hauptfrequenz 5o Hz (Sa Hz) betrMgt, kann der ausgewählte EEB-Bereich die direkte Elimination der Basisfrequenzstörung und ihrer harmonischen Schwingungen bewirken. Diese Elimination der Hauptstörungen von der EMG-Signal-Homponente wird durch ein Filter 5 bewirkt, das vorzugsweise im Sinne der finnischen Patentanmeldung 811 9ifl ausgebildet sein kann. Dann ist es durch Abtasten der EMG-Signal-Homponente und durch Mitteilung der Abtastungen möglich, die Basisfrequenz-Störung und ihrer einzelnen harmonischen Schwingungen vom Signal abzufiltern, während gleichzeitig das Signal ins Verhältnis gebracht (umgewandelt) wird zu Frequenzen, die niedriger sind als die Bosisfrequenz-Störung.Auf diese Weise können die gleichen harmonischen Schwingungen einfach herausgefiltert werden durch ein Hochpaßfilter. One factor which has an effect on the selection of the bands, since the EEG and EMG waves can become weak very quickly, makes it necessary to eliminate major disturbances from them prior to analysis. If the main frequency is 50 Hz (Sa Hz), the selected EEB range can effect the direct elimination of the basic frequency interference and its harmonic oscillations. This elimination of the main interference from the EMG signal component is brought about by a filter 5, which can preferably be designed in accordance with the Finnish patent application 811 9ifl. Then, by sampling the EMG signal component and communicating the samples, it is possible to filter out the base frequency interference and its individual harmonic oscillations from the signal, while at the same time the signal is related (converted) to frequencies lower than that In this way, the same harmonic oscillations can simply be filtered out by a high-pass filter.

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Dieses ins Verhältnis^ bringen bzw« Umwandeln eines Signals beeinträchtigt nicht die Darstellung bzuj. Überwachung, da alles das, was von der EMG-Signal-Komponente determiniert wird, die Amplitude oder die Stärke ist. Nach der Elimination der Hauptstörungen werden die Bestimmung der Amplitude oder Stärke der EMG-Signal-Kornponente und die Logarithmierung durch eine an sich bekannte Einrichtung 6 bewirkt. Entsprechend dient eine Einrichtung 7 zur Determination der Amplitude oder Stärke der EEG-Signal-Komponente, die ebenso die Werte logarithmisch umwandelt. Die Einrichtung 8 dient zur Determination der Durchschnittsfrequenz der EEG-Signal-Komponente.Bringing this into relation or converting a Signal does not affect the display bzuj. Monitoring as everything from the EMG signal component is determined which is the amplitude or the strength. After the elimination of the main disorders be determining the amplitude or strength the EMG signal component and the logarithm caused by a device 6 known per se. Accordingly, a device 7 is used for determination the amplitude or strength of the EEG signal component, which also converts the values logarithmically. The device 8 is used to determine the average frequency the EEG signal component.

Eine Prozessoreinheit 9 ist zur Aufnahme der Abtastwerte ausgebildet, die vorzugsweise Falgezeitperioden gleicher Dauer van kontinuierlich bestimmten Quantitäten repräsentieren, und verarbeitet die Abtastdaten in einer Weise, daß sie durch einen Monitor od. dgl. Einrichtung Io fortschreitend dargestellt werden können für jede gemessene Quantität.A processor unit 9 is used to record the sampled values formed, which preferably fall time periods equal duration of continuously determined quantities, and processes the sample data in such a way that they can be displayed progressively by a monitor od. Like. Device Io for each measured quantity.

Ein wesentlicher Teil des Systems ist dafür bestimmt, die "neuromulskuläre Blockade eines Patienten zu messen,An essential part of the system is designed to measure a patient's "neuromulcular blockage,

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■> α ti ■> α ti

unabhängig von den oben beschriebenen EMG- und EEG-Signalen. Dies kann in bekannter Weise durch eine Einheit 15 bewirkt werden, in dar ein IMerv-StimulatDr 15 b wiederholte Cyklen sukzessive elektrische Impulse an die Elektroden 14 b gibt. Bspiu. werden vier Pulse in einem Sskunden-Intervall (vierzügige Stimulation) gegeben, das in Io - 6o Sekunden-Intervallen wiederholt wird. Die Muskelreaktion uird aufgenommen von Elektroden 14 a wie eine EMG-Amplitude, komplett unabhMngig von tjer oben beschriebenen spontanen EMG-Mesaung, durch Verwendung eines Detektors und Verstärkers 15 a. Die Elektrode 14 a ist eine Bezugselektrode.independent of the EMG and EEG signals described above. This can be done in a known manner by a Unit 15, in which an IMerv stimulate Dr. 15 b repeated cycles are successive electrical pulses to the electrodes 14 b. E.g. will four pulses in a 1-second interval (four-train Stimulation), which is repeated in Io - 60 second intervals. The muscle reaction is recorded of electrodes 14 a like an EMG amplitude, completely independent of the spontaneous EMG measurement described above, by using a detector and amplifier 15 a. The electrode 14 a is a reference electrode.

Der Prozessor 9 kontrolliert den Betrieb der Einrichtung 15 und arbeitet die erhaltene·Information auf für die Darstellung mittels des Video-Monitors lo. Die Darstellung kann vorzugsweise so vorgesehen werden, daß jeder Puls seine eigans Säule hat, die die EMG-Reaktion repräsentiert und die den Trend der muskulären Paralyse eines Patienten klar sichtbar macht. In Bezug auf die Interpretation ist einerseits die Länge einer Säula wesentlich, die die verbleibende Muskelspannung repräsentiert und andererseits das Verhältnis zwischen der ersten und letzten Säule der gleichen Periode,The processor 9 controls the operation of the device 15 and processes the information received for display by means of the video monitor 10. The representation can preferably be provided in such a way that each pulse has its own column which represents the EMG reaction and which makes the trend of the muscular paralysis of a patient clearly visible. In terms of interpretation, the length of a column is essential, which represents the remaining muscle tension, and the ratio between the first and last column of the same period,

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uobei solch ein Verhältnis den Grad der Reduktion der Muskelspannung während wiederholter Stimulation illustriert.with such a ratio the degree of reduction of muscle tension during repeated stimulation.

Bezüglich der praktischen Verwirklichung einer Muskelparalysationsmessung wird bspw. auf folgende Artikel Bezug genommen:Regarding the practical implementation of a muscle paralysis measurement is for example on the following articles Referred to:

Lam, H.S., Cass N.M., end Ng, R.C. Electromyographic monitoring of neuromuscular block, Br. 3. Anaesth. (1981), 53, 1351; Lam, H.S., Morgan D. L., and Lampard D. G. Derivation of reliable electromyograms and their relation to tension in mammalian skeletal muscles during synchronous stimulation. EEG Clin. Neurophysiol.,Lam, HS, Cass NM, end Ng, RC Electromyographic monitoring of neuromuscular block, Br. 3. Anaesth. (1981), 53, 1351; Lam, HS, Morgan DL, and Lampard DG Derivation of reliable electromyograms and their relation to tension in mammalian skeletal muscles during synchronous stimulation. EEG Clin. Neurophysiol.,

(1979, January), 46, 72; Ali, H.H. and Savarese, 3,3» Monitoring of neuromuscular function, Anesthesiology (1976), 45, 216.(1979, January), 46, 72; Ali, HH and Savarese, 3,3 " Monitoring of neuromuscular function, Anesthesiology (1976), 45, 216.

Auf diese Weise kann eine separat gemessene Muskelparalysation zur Interpretation benutzt werden welcher Teil der Erhöhung spontaner EMG-Aktivität, gemessen im Hopfbereich des Patienten, primär resultiert aus einer unzureichenden Paralyse und welcher Teil aus unzureichender Tiefe von Anesthätika, da die EMG-AktivitSt gemäß der algenischen Stimulation kontrolliert werden kann durch gleichzeitige Überwachung bspw. Darstellung der tatsächlichen chirurgischen Operation.In this way, a separately measured muscle paralysis to interpret which part of the increase in spontaneous EMG activity, measured in Hop area of the patient, primarily results from inadequate paralysis and which part from inadequate Depth of anesthetics, as the EMG activity is controlled according to the algenic stimulation can through simultaneous monitoring, for example. Representation of the actual surgical operation.

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Das System enthält auch einen Speicher 11 für die darzustellende Information und für die Speicherung der darzustellenden Information in einer lileise, daB jeder Teil der Entstehungsgeschichte der aufgezeichneten Signal-Komponenten dargestellt werden kann durch einen Video-Monitor, falls gewünscht.The system also contains a memory 11 for the information to be displayed and for storage of the information to be presented in a tacit way that every part of the genesis of the recorded Signal components can be displayed through a video monitor if desired.

Wenn der Darstellungsschirm in Richtung der Zeitachse, gefüllt bzii). beschrieben wird, so ist es bspw. möglich, die Histrogramrrie um zwei Drittel rückwärts auf der Zeitachse zu verschieben. Wenn die Zeitachse bspw. eine 3o-Min-Periode repräsentiert, verschiebt sich der Teil des Diagramms, der die letzten lo-Min. darstellt, an den ' Beginn der Zeitachse, um dann die erste lo-Min.-Periode zu sein. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Säulendiagramm oder Histogramm, das die Muskelentspannung repräsentiert, mit einer unterschiedlichen Zeitskala versehen sein kann gegenüber solchen anderen Histogrammen, falls nötig.If the display screen is in the direction of the time axis, filled bzii). is described, it is possible, for example, the histrogramrry backwards by two-thirds on the To move the timeline. For example, if the time axis represents a 30-minute period, the part shifts of the diagram showing the last lo-min. represents to the ' Beginning of the time axis, around then the first lo-min. Period to be. It should be noted that the bar chart or histogram, which represents muscle relaxation, can be provided with a different time scale against such other histograms, if necessary.

Bsi den Darstellungen, die das EEG und das spontane EMG repräsentieren, kann jede Säule vorzugsweise mit dem Durchschnitt korrespondieren, gemessen und berechnet für eine Periode von Io sek. Falls gewünscht, kann die letzte Säule geändert werden, bspw. durch ein Sekundenintervall, um kontinuierlich sina Realzeitinformation zu erhalten.In the representations that represent the EEG and the spontaneous EMG, each column can preferably be linked to the Corresponding average, measured and calculated for a period of Io sec. If desired, the last one can Column can be changed, e.g. by a second interval, in order to continuously receive real-time information obtain.

a L BAD ORIGINALa L BAD ORIGINAL

Idas den Speicher betrifft, so ist eine solche Anordnung 3shr vorteilhaft und spart mit anderen üJorten Raum. Die Säule, die die Realzeit repräsentiert, kann geringfügig distanziert sein vom Rest des Histogramms, wie in der Zeichnung dargestellt. Natürlich kann die korrespondierende Anordnung angepaßt sein an die Aufzeichnung der Muskelentspannung, d.h., in einer Art, daß der erwähnte Uierpulscyklus öfter als in Einminutenintervallen gemessen wird, wodurch die besagten Zwischenausgaben die Realzeit besser repräsentieren. As for the memory, it is such an arrangement 3 very advantageous and saves space with other locations. The column that represents the real time may be slightly distant from the rest of the histogram, such as shown in the drawing. Of course, the corresponding The arrangement should be adapted to record muscle relaxation, i.e. in a way that the mentioned pulse cycle more often than in one-minute intervals is measured, whereby the said intermediate outputs represent the real time better.

Das System kann auch ausgerüstet sein mit einem Alarmelement 12, das unter Hantrolle des Prozessors 9 automatisch Alarm gibt, d.h. ein Geräusch oder Lichtsignal, ujenn eine der darzustellenden Quantitäten unter oder über die gesetzten Grenzwerte geht. In Verbindung mit der EEG-Darstellung kann der Alarm vorzugsweise so arrangiert werden, daß er auftritt, wenn die Frequenz- und Amplituden/Stärkeuierte gleichzeitig unter bestimmte Grenzwerte gehen.The system can also be equipped with an alarm element 12, which automatically gives an alarm under the hand of the processor 9, i.e. a sound or light signal if one of the quantities to be displayed is below or goes beyond the set limit values. In connection with the EEG display, the alarm can be preferred be arranged so that it occurs when the frequency and amplitude / strength values fall simultaneously certain limits go.

Auf einem Monitor kann diese Alarmgrenze visuell durch eine gewisse unterste Länge sichtbar gemacht werden, die gemeinsam ist zu den Säulen, die diese Quantitäten anzeigen, wobei diese Länge sichtbar auf einem Darstellungselement markiert sein kann, falls dies gewünscht ist.This alarm limit can be visually shown on a monitor a certain lowest length can be made visible, which is common to the pillars that make up these quantities display, with this length visible on a display element can be checked if so desired.

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Dieses Alarmsignal uilrti benutzt, um die exzessive Tiefe des Anesthfisiezustanries eines Patienten anzuzeigen.This alarm signal uilrti used to indicate the excessive depth of anesthesia status of a patient.

Entsprechend ist es möglich, eine gewisse Alarmart im Überuachungssystem des spontanen EMG vorzusehen, iijelcha Alarmart eingeführt wird, wenn der Anesthäsie- und Entspannungszustanu eines Patienten ein befriedigendes Niveau für chirurgische Operationen Erreicht, und der Alarm uird gegsben, uienn die E'MS-Aktivität dann über einen gewissen Grenzwert hinausgeht, der anzeigt, daß der AnesthSsiezustand eines Patienten unzureichend ist.Accordingly, it is possible to set a certain type of alarm in the To provide a monitoring system for spontaneous EMG, iijelcha Type of alarm is introduced when the state of anesthesia and relaxation of a patient has reached a satisfactory level for surgical operations, and the An alarm is given and the E'MS activity is then over goes beyond a certain limit indicating that a patient's anesthetic condition is inadequate.

Falls gewünscht, sg können die Quantitäten auch benutzt usrden für eine Diqitalrisrstellung ihres Realzeitwertss, Alarmgrenzuertcs od. dgl., uie in der Zeichnung dargestellt.If desired, the so-called quantities can also be used usrden for a digitalization of your real-time value, Alarm limit values or the like, uie in the drawing shown.

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Claims

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(U 6o8)

Patent claims:

f 1./MeB- and Kantrollsystem for the monitoring and recording of the patient's condition, especially during the anesthesia in surgical operations, characterized by electrodes (1) for the detection and indication of bioelectrical signals regarding the spontaneous EMG activity of a patient, elements ( 2) for the amplification of these signals, elements (3,6) for the differentiation of the EMG component signals from these signals and for the quantification thereof in the desired manner and furthermore by elements (9) for the processing of the üJellensignal information for their Representation and further by elements (1 ^, 15) for the separate measurement of the neuromuscular blockade of a patient essentially simultaneously with the spontaneous EMG activities in a manner known per se by stimulating a motor IMerve by elements that give electrical impulses and by measuring the muscular response, preferably through EMG elements and said determinate

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Quantities are arranged to record and can be represented by representation elements, essentially on a real-time basis, preferably such that the output information of said spontaneous EMG's and that the muscular paralysis, measured by stimulation, can be represented by a common display unit (la) »

2. System according to claim 1, characterized in that the electrodes (1) are arranged in the area of the patient's skull and / or neck in such a way that they also receive the EEG signals, that occur in the patient, and that the system further comprises elements (* t, 7, a) for the distinction the EEG component signals from these bioelectrical signals and for quantification of which in the desired manner.

3. System according to claim 1 or 2, characterized characterized in that said EEG and spontaneous EMG signal components are so arranged are that they can be distinguished from one another by band-determining elements in such a way that that the one to be selected by the EEG component signal Band in the order of 1 to 10 Hz, preferably 2-25 Hz, and that of said

EME component signal band to be selected in the Of the order of 6α - Sod Hz, preferably 65 35α Hz lies.

k. System according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said EMG signal component is arranged to be displayed in the form of effective values and that the system includes a filter (5) for said EMG signal component, the is provided in order to filter out the base frequency of the electrical network and its harmonic frequencies.

5. System according to any one of claims 2, 3 or k, characterized in that the EEG signal component is provided in such a way as to be displayed in amplitude form or effective linked and frequency values,

6. System according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the determined quantities are arranged in such a way that they can be used simultaneously as analag-histograms to be represented, provided by quantities in the form of a transferable,

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uv **

zu one-dimensional symbol sequence, sd that a dimension represents the quantified value and the other dimension parallel to the transfer direction the symbol frequency is provided to indicate the time.

7. System according to any of claims 2, 3, 4, 5 or S, characterized in that said analog symbols, the quantified EEG- and EMG signal components represent such provided that they form a column chart so that the columns are for each required Quantity are available to show average values representing selected time periods and that the bar chart further comprises a bar showing the real time of the quantity indicates.

8. System according to any one of claims 5, 6 or 7, characterized in that the representation of said EEG signal is provided in this way is that the analog columns, which describe the effective and frequency, so provided are that they point in opposite directions, while their zero quantities at least essentially in line with each other, directly or through a narrow intermediate zone are arranged.

9. System according to claim 8, d a d u r c h marked that there is an alarm device (12) e.g. to output a sound or Light signal and arranged to be activated if the common length of the pillars, the real values of the said EEG and Show effective frequency values, go below a selected time value.

lo.System according to any of claims ^, 5,6,7,8,9, characterized in that it comprises alarm means (12) so arranged to be activated if the effective values of the EMG signal component go beyond a certain time value.

11. System according to any one of claims 1 - lo, characterized in that the so-called four-step stimulation is provided in order for the determination of the muscular Paralyzes to be used, being four electrical impulses, separated from each other by short intervals through a nerve stimulator in repeated cycles and that the measured EMG signal representing the electrical response of the muscle, so it is intended to represent that each electrical impulse

is represented by a column itself, which is preferably the integrated value of the measured EMG signal over a shorter period than the mutual interval between the four impulses indicates.

■ 12. System according to any one of claims 1-11, characterized in that it has a digital / analog converter and a memory (11) for storing the displayed information in digital form so that a desired part of the origin of the detected signal can be made visible again by elements of said representation unit.

13. The system of any of claims 1-12, characterized in that elements (6,7,8) includes outputting the amplitudes Dder effective values of at least one of the component signals as logarythmische values.